xx河城东段堤防工程初步设计报告

'1综合说明1.1绪言XX市XX河城东段堤防工程主要防护XX市XX区和XX河区，本次设计工程范围内堤防总长6736m。其中，XX河干流右岸全长3050m，起始桩号0+000位于XX河旧公路桥上游，终止桩号3+050位于砬子沟沟口与铁路路基连接；XX河干流左岸全长3112m，起始桩号0+000位于XX河旧公路桥上游，终止桩号位于上游3112m处与山头连接；XX河支流山东沟右岸全长574m，起始桩号Z0+000位于山东沟漫水桥上游，终止桩号Z0+574位于河道上游574m处。XX河干流右岸为XX区，堤后主要为工厂区、耕地及居民区，XX河干流左岸为XX河区，堤后主要为居民区及少数耕地。XX河左岸0+070、1+479、1+544、1+693处扩建排水管，0+070直径0.6m，其余3座直径1m，出口处设置铸铁拍门1座。 2010年8月4日至8月22日，XX市遭受了入汛以来三次最大强降雨过程，局部地区达到历史最高值，雨情、汛情为近二十年来所罕见，灾情十分严重，百亩农田被淹、多间房屋进水，省道桓盖线XX段道路多处发生险情，数千名群众生命财产受到严重威胁。为确保XX市工矿企业及广大人民的生命及财产安全，以及加快XX市城市建设，XX市XX河城东段堤防工程的实施十分必要，而且迫在眉睫。1.2水文爱河是鸭绿江较大支流之一,也是丹东市境内最大的一条河流。流域位于东经123°41′～124°45′，北纬40°10′～41°05′之间，东接蒲石河，南临鸭绿江，西与大洋河相邻，北以太子河分水岭为界。爱河发源于宽甸双山子镇老木垛子岭，流经宽甸县，XX市和丹东市振安区，于九连城汇入鸭绿江。干流全长181.95km，流域面积5902km2。XX河是爱河的支流，发源于本溪县XX河掌镇长子山刘胡岭，流经XX河城镇、弟兄山镇、刘家河镇、鸡冠山镇，在XX乡小岭后附近纳入金家河，在XX河乡门家堡子附近纳入南大河后，于XX河乡花家堡子注入爱河。XX河全长144.0km，流域面积2216.01km2，河道平均比降为2.5‰，整个流域形状呈上宽下窄的扇形，地理位置为东经123°51′40″～123°59′40″，北纬40°54′25″～40°51102 ′30″。丹东市境内流域面积为1720.21km2，河长90.2km，河道比降为1.45‰。XX河站20年一遇洪峰流量4250m3/s。1.3地质本区地震动峰值加速度为0.05，地震基本烈度为6度。本场地地下水类型为第四系孔隙潜水（略有承压性）。最大冻深为1.38m。本工程所需的堤身填筑土料、砂卵石混合料、混凝土骨料和块石料的质量及储量均满足要求，开采条件较好，交通便利，运距适宜。1.4工程任务及规模本次工程主要解决防洪标准低，岸坡及堤脚无护砌的问题。XX市XX河城东段堤防工程总长6736m，其中XX河干流右岸全长3050m，XX河干流左岸3112m，XX河支流山东沟右岸574m。1.5工程布置及主要建筑物堤防轴线沿原有堤轴线进行布置，按照《防洪标准》（GB50201-94）并依据《XX河河道治理规划报告》，确定本次工程洪水标准为20年一遇，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级。本次工程设计主要建筑物有迎水坡护砌、堤顶防浪墙、堤顶路、迎水侧护脚及土堤加高培厚和涵管扩建。1.6施工组织设计本工程布置在原有河道的老堤防处，岸边滩地、及进河滩，可满足工程布置需要。临时施工场地的布置以布置在背水侧为主，工程场地内、外交通比较方便，可以满足机械化施工要求，施工场地沿堤线布置。根据地形地质条件，水文特性及工程总布置，护岸工程可保证滩地施工作业，无需修筑围堰。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)的规定，将本工程的施工建设分为：工程筹建期、工程准备期、主体工程施工期和工程完建期。该工程主体施工均可在3个月内完成。102 1.7工程管理根据堤防设计规范和《辽宁省河道管理条例》的规定，该堤防工程建成后，交由XX市河道管理所管理，负责堤防、穿堤建筑物的管理和维护。1.8工程占地及补偿根据工程实物量调查结果，经计算，工程占地总投资为71.95万元。1.9环境影响评价施工期产生的弃渣和粉尘、噪音对附近居民产生不利影响。因此采用小型设备、先进设备尽量减少噪音，对施工场地洒水减少粉尘，做到文明施工，并将弃渣运送至指定区域，杜绝随意堆放。针对采取的环境保护措施和环境监测计划，结合实际，依据有关规范规定进行投资概算。经估算本工程环境保护投资为75万元。1.10水土保持本次工程按照水土保持方案实施后，能够有效防治工程建设中新增水土流失，改善建设区生态环境的目标，从水土保持角度分析是可行的。为避免工程建设对当地水土流失的不利影响，改善当地水土保持现状，项目建设中，建设单位在招标文件中应将水土保持方案设计中的内容和水土流失防治措施和责任落实到施工单位，施工单位应加强施工中的管理，落实责任制并采取有效的防护措施，最大程度的减少新增水土流失量。本工程水土保持总投资为85.34万元。1.11工程概算工程总投资2506.57万元。基本预备费按5%考虑。工程平面布置图见附图1102 2水文2.1流域概况爱河是鸭绿江较大支流之一,也是丹东市境内最大的一条河流。流域位于东经123°41′～124°45′，北纬40°10′～41°05′之间，东接蒲石河，南临鸭绿江，西与大洋河相邻，北以太子河分水岭为界。爱河发源于宽甸双山子镇老木垛子岭，流经宽甸县，XX市和丹东市振安区，于九连城汇入鸭绿江。干流全长181.95km，流域面积5902km2，爱河流域地势北高南低，且上宽下窄呈扇形。流域内主要为山地，植被较好，空气湿润，降水量充沛，多年平均降水量为1000mm左右，年内分配很不均匀，7、8两月降雨约占全年降雨的65%以上，流域多年平均径流量为32.48亿m³。上游森林覆盖率为69.2%，流域内矿产资源丰富,现已探明矿藏59种,中下游丘陵起伏，河道弯曲。流域内旅游资源丰富，有国家级旅游风景名胜2处，省级风景区3处，省级文物遗址2处，市级1处。流域内有沈丹铁路、XX铁路、丹集公路等通过，交通十分便利。XX河是爱河的支流，发源于本溪县XX河掌镇长子山刘胡岭，流经XX河城镇、弟兄山镇、刘家河镇、鸡冠山镇，在XX乡小岭后附近纳入金家河，在XX河乡门家堡子附近纳入南大河后，于XX河乡花家堡子注入爱河。XX河全长144.0km，流域面积2216.01km2，河道平均比降为2.5‰，整个流域形状呈上宽下窄的扇形，地理位置为东经123°51′40″～123°59′40″，北纬40°54′25″～40°51′30″。流域东临爱河支流八道河，西临大洋河，北临太子河，南面与爱河支流饮马河毗邻。流域地处我省东部山区，主要为山地，植被较好。XX河流域地势为西北高，东南低，干流为南北走向。XX河支流较多，主要支流均在右侧，主要有金家河、南大河等。XX河在向前村东甸（C45）以上属本溪市本溪满族自治县，本溪市境内流域面积为495.8km2，河长53.8km，河道比降为4.5‰；东甸以下属丹东市XX市，丹东市境内流域面积为1720.21km2，河长90.2km，河道比降为1.45‰。其干、支流流域特性见表1-1。102 2.2水系分布表2-1爱河流域河系特性表单位：kmkm2河流名称河段起止流域面积河段长度弯曲度比降‰流域平均宽度干支分爱河　　老木垛岭~九连城5902181.91.772.5259.2　旧帽山河　木门沟~灌水297.930.941.4811.6514.25　牛毛生河　盘道岭~灌水399.845.671.297.5711.75　八道河　高老卜顶子~大卜950.4592.591.614.8616.51　XX河　XX河掌~花家卜子2230.1124.41.813.7828.55　　二道房河大顶子~双叉子1101.6481.051.843.0825.1　　南大河四门子~门家卜子287.8537.851.629.2512.3　饮马河　赫家卜子~徐家隈子310.5528.051.425.3815.65表2-2XX河流域特性表河流流域面积（km2）河长（km）比降（‰）流域平均宽度（km）干流支流XX河863.5144.02.528.55金家河1064.6685.33.0825.1南大河287.8537.859.2512.3合计2216.012.3气象爱河流域属于中温带气候区，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。该地区多年平均降雨量为1100mm左右，多年平均降雨量从上游向下游递增，从西向东递增，宽甸及市区地区降水量大于XX地区，大部分降雨集中在6—9月份，约占全年降雨量的70%以上，暴雨多发生在7—8月份。XX气象站，资料年限为1961—2005年共45年。多年平均气温为8.1℃左右，12月～翌年2月平均气温在0℃以下，1月份气温最低，实测极端最低气温为-32.4℃，7～8月平均气温最高，平均气温高于23℃，极端最高气温达37.3℃。流域内气温年内变化较大，一般超过40℃，多年极端温差超过60℃。102 爱河流域水系及测站位置示意图102 102 爱河流域靠近海洋，空气湿润，降水量充沛，多年平均降水量1021.3mm。降水量年际变化较大，最多年降水量达1692.3mm，最少年降水量仅567mm，相差2倍以上。降雨在年内分配极不均匀，雨量多集中在夏季，6—9月份约占全年降水量的77%以上，其中7、8月更为集中，占全年57%左右。流域内多年平均蒸发量为1237mm。5月份相对湿度小，气温上升快，风速大，是蒸发量最大时期。11月~第二年3月为结冰期，蒸发量小。XX站多年平均气象资料见表2-3。102 表2-3XX站多年平均气象资料表项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年降水量（mm）8.69.817.348.165105.1302285.191.350.926.112.01021.3(%)0.840.961.694.716.3610.2929.5727.928.944.992.561.17100蒸发量（mm）29.242.285.8147.3193.2162.2132.5141.4125.898.150.329.21237.2平均相对湿度（%）60.257.357.659.964.576.084.482.676.268.465.663.668.0平均日照时数（h）191.2195.5226.6228.2246.2200.1147.7185218.3210.4169.9168.72387.8平均气温（℃）-10.3-6.31.19.115.52023.323.317.29.91.0-7.28.1极端最高气温（℃）7.816.019.428.334.036.737.336.231.828.119.512.837.3出现日期22193125282876312天27/7出现年份19731998196119991993199720001989197719982年19682000极端最低气温（℃）-32.4-28.7-28.2-9.0-1.35.09.66.9-0.1-11.1-20.5-30.4-32.4出现日期181712311312728241718/1出现年份1966196719711972197219801961197219871966199319651966平均风速（m/s）2.32.62.72.72.52.01.71.71.72.12.32.12.2最大风速（m/s）13.315.014.015.716.018.016.019.014.017.013.014.019.0相应风向NNWNNWNNWWSWNNNWNSSESWNWNNNWSSE出现日期318316269152043071720/8出现年份1980197219721995198019971999198519941980199519711985最大积雪深度（cm）31331694153033出现日期1173天1028231017/2出现年份198119833年19931966197419931983最大冻土深度（cm）138出现日期25/2出现年份1977102 2.4水文基本资料爱河流域共有铁佛寺（边沟）、龙湾、XX河、汤山城、梨树沟五个水文站。2.4.1干流测站a、边沟铁佛寺水文站于1958年5月10日设立，1963年改为水位站，观测至1976年，断面至河口107km，集水面积1368km2，位置在辽宁省XX市石城乡，东经124°20′，北纬40°24′。1984年上迁5800m改为边沟水文站，集水面积1288km2，东经124°22′，北纬40°23′，2006年边沟站又回迁铁佛寺水文站，观测至今。b、梨树沟梨树沟水文站位于爱河下游，距河口27km，集水面积5629km2。该站于1937年5月由伪满交通部理水司理水调查处设立，1945年抗战胜利后停测。解放后于1950年4月由辽宁省水利局复设为水位站，1955年6月改为水文站，观测至今。2.4.2支流测站a、龙湾水文站龙湾水文站位于爱河支流八道河上，集水面积854km2，距河口12km，龙湾水文站设立于1956年7月，1962年1月1日停测，1975年6月1日又恢复观测，观测至今。b、XX河水文站XX河水文站位于爱河支流XX河上，集水面积1865km2，该站于1934年7月由伪满交通部理水司理水调查处设立为水位站，1945年抗战胜利后停测，解放后于1950年4月由辽宁省水利局复设为水位站，1954年改为水文站，1957年6月将基本水尺断面下移300m，观测至今。c、汤山城水文站汤山城水文站位于爱河支流饮马河上，集水面积199km2。该站于1967年6月设立，1991年停测。爱河流域水文站资料年限见表2-4。102 表2-4爱河流域水文测站资料情况表站名所在河流所在地点控制面积（km2）资料年限梨树沟爱河丹东市振安区楼房镇56291937～19451957～2008边沟XX市石城乡12881958～19621984～2008龙湾八道河XX市大堡镇8541956～19611975～2008XX河XX河XX市XX河区18651955～2008汤山城饮马河丹东市振安区汤山城镇1991967～19912.5洪水2.5.1暴雨洪水特征爱河是鸭绿江的一条较大支流，也是我省的暴雨多发地区。流域内的洪水主要是暴雨产生，产生暴雨的主要天气系统多为华北气旋、江淮气旋和低压冷锋等。暴雨洪水多发生在7月下旬到8月上旬。本流域洪水的另一个特点是暴雨集中，强度大，洪水陡涨陡落，一次洪水历时一般为3~5天，洪水形状多为单峰型。XX河水文站1955～2008年共54年实测洪水资料统计，XX河洪水多呈单峰型，涨洪时间较短，从起涨到峰顶一般为两天左右，退水时间较长，其水量主要集中于3天时间内。2.5.2历史洪水及重现期的确定沈阳勘测设计院、辽宁省水文总站曾分别于1954年和1958年对梨树沟河段进行了历史洪水调查，1963年由东北勘测设计院进行了复查和整编。1979年为编辑“辽宁省历史洪水汇编”，辽宁省水电勘测设计院与辽宁省水文局共同在爱河流域的梨树沟站附近进行了洪水调查，调查到1888年以来的6场大洪水，调查成果均较可靠。1960年8月1～5日，辽宁东部(辽河以东)，鸭绿江中下游(包括吉林省的南部)和辽东半岛以北的广大地区，遭受一次特大暴雨洪水袭击。8月1、2日暴雨中心位于浑河流域抚顺站附近，3日南移至蒲石河黑沟，4、5日暴雨中心移至鸭绿江下游丹东。该场暴雨使太子河、爱河出现了历史上实测最高水位和最大洪峰流量，浑河及鸭绿江也同时发生了大洪水。结合历史文献记载资料分析，爱河干流梨树沟站1888年洪水是这一年以来最大的一次洪水，1960年是仅次于1888年的第二位洪水，爱河梨树沟站特大102 洪水顺位和洪峰流量值如表2-5。表2-5爱河梨树沟站特大洪水顺位和洪峰流量值表顺位l234567年份1888196019021985190919231937洪峰流量(m3／s)17600174001360013200130001070010600与爱河流域较近的浑河、太子河、浑江流域，通过历史洪水调查和文献考证，1888年洪水均作为1755年以来的第一位洪水。由于爱河流域1888年以前的洪水无法考证，为安全计，梨树沟站1888年洪水作为1888年以来的首位洪水，重现期确定为121年。1980年5月，丹东水利勘测设计院在长虹电站设计时，对XX河站上游洪水进行了调查，洪水顺位为：1960年（7660m3/s）、1888年（5640m3/s）、1937年（3900m3/s）和1977年（2630m3/s），1960年洪水均作为本站1888年以来的第一位洪水，其重现期为121年。2.5.3设计洪水计算2.5.3.1XX河站及梨树沟站设计洪水本次计算XX河站洪峰资料采用1888年、1937年及1954年～2008年，重现期为121年；梨树沟站洪峰资料采用1888年、1902年、1909年、1923年及1937年～2008年。根据洪水重现期，分别对对XX河站和梨树沟站洪峰Qm、采用不连序系列的经验频率计算方法进行洪水频率分析。统计结果表明，各站洪峰Cs参数取2.5Cv较合适，线形按P-Ⅲ型曲线。XX河站各频率洪峰计算值见表2-5，梨树沟站各频率洪峰计算值见表2-6。表2-5XX河站设计洪峰流量成果表站名项目Nna均值CvCs/CvQP(m3/s)0.1%1%2%5%10%20%XX河站Q121553125512.5948060905070378028301910表2-6梨树沟站设计洪峰流量成果表站名项目Nna均值CvCs/CvQP(m3/s)0.1%1%2%5%10%20%梨树沟站Q12168746740.752.52482017110147201164092506870102 从表2-5，2-6中数据可以看出，由于近期没有大洪水发生，设计洪水成果较《XX河河道治理规划报告》中采用数据比略有降低。此次XX河站设计洪峰成果与采用成果比，降低了11.1%-11.7%，梨树沟站降低了4.9%-5.4%。为安全计，本次XX河站及梨树沟站设计洪水成果依然采用原《XX河河道治理规划报告中》成果，报告中计算XX河站洪峰资料采用1888年、1937年及1954年～2002年，重现期为115年，梨树沟站洪峰资料采用1888年、1902年、1909年、1923年及1937年～2002年，重现期为115年。根据洪水重现期，对XX河站及梨树沟站洪峰Qm、采用不连序系列的经验频率计算方法进行洪水频率分析。统计结果表明，各站洪峰Cs参数取2.5Cv较合适，线形按P-Ⅲ型曲线。XX河站设计洪水成果（采用）见表2-7，梨树沟站设计洪水成果（采用）见表2-8。表2-7XX河站设计洪峰流量成果表（采用）站名项目均值CvCs/CvQP(m3/s)1%2%5%10%20%XX河站Q(m3/s)14121.02.568505700425031802150表2-8梨树沟站设计洪峰流量成果表（采用）站名项目均值CvCs/CvQP(m3/s)1%2%5%10%20%梨树沟站Q(m3/s)50590.752.5185001590012600100007440102 XX河站(p=5%)设计洪水过程线成果见表2-9。表2-9XX河站设计洪水过程线成果表单位：Q（m3/s）月日时XX河Q（p=5%）月日时XX河（p=5%）月日时XX河Q（p=5%）840868501137860352194111061352210229632366314138223371418047884371523757505366629167186371738976807375849586468380976396189329101149105921032911192111565113291225221253712329132771135101332914424814482143331529931545515348162954164271635217257517418173551821701840918355191895193991935520162120391203662113852137821361221231223652235523118923352233528703462.5.3.2XX河支流设计洪水本次工程涉及范围内，左岸支流为山东沟，右岸支流为田家堡南沟。1、河道三要素首先在1∶50000地形图上勾绘出河流的分水岭，求得河流的集雨面积F和主河道长度L。以水平距离为横坐标，高程为纵坐标，绘出河道纵断面图，以无资料手册方法求出河道平均比降。河道三要素成果见表2-10。102 表2-10河道三要素成果表河名集雨面积(km2)河道长度(km)平均比降(‰)山东沟35.0713.118.56田家堡南沟3.043.2848.572、支流山东沟设计洪水计算（1）采用辽宁省水文资源勘测局1998年8月出版的《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》计算设计洪水。①山东沟汇流时间的计算：2.87小时。式中参数x、y查附表（3-1）分别为0.96、0.73。L，j分别为13.11km，8.56‰。②计算1、6、24、三日的设计面雨量及n1p、n1p值：暴雨和相应的变差系数可由其等值线图查得：P三=195mmCV三=0.58KP三=2.16P24=151mmCV24=0.58KP24=2.16P6=95mmCV6=0.54KP6=2.07P1=38mmCV1=0.52KP1=2.03由附图（1-12），点面折减系数KF=0.99:195×2.16×0.99=417mm151×2.16×0.99=322.9mm95×2.07×0.99=194.7mm38×2.03×0.99=76.4mm查附表(1-2)得n1p=0.47查附表(1-2)得n2p=0.63③计算τ历时设计面雨量及面暴雨强度ip：102 当τ=2.87时，=130.76mm45.58mm/h④查附表（3-2），0.86,α三P=0.74，α(三-24)P=0.41⑤二十年一遇的洪峰流量:=382.16m3/s⑥计算洪量：1082万m3135万m3947万m3⑦洪水过程线计算形状系数：0.135，采用前峰为三角形,主峰为以为参数总历时为72小时的双峰概化过程线。基流：2.09m3/s0.025×382=9.36m3/s30.37m3/sQ5%=Qp+Q0=382.16+2.09=384.25m3/s。102 表2-11XX河支流山东沟洪水过程线成果表单位：Q（m3/s）时段（h）Q时段（h）Q02.0932201.39932.5333121.902111.453488.842217.183573.362322.923666.482429.993759.992543.363853.112666.293946.6127110.434039.7328201.004526.7429295.025018.9030384.256010.8831295.02727.063、田家堡南沟设计洪水计算根据《给水排水设计手册第5册—城镇排水》，公路科学研究所的经验公式：汇水面积F小于10km2时，按照Qp=Kp*Fm计算。其中Qp—设计洪峰流量（m3/s）；m—面积指数，当1k0时（k为堤身渗透系数，k0为地基渗透系数）2）当k