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1.4设计成果概述
1.4.1设计洪水
首先求出昭平台水库至白龟山水库区间设计洪水，用面积比换算成昭平台与鲁山区间设计洪水，加上昭平台水库下泄流量即为所求设计洪水。
鲁山区间设计洪水过程与昭平台水库同频率相应洪水下泄过程叠加得鲁山区间段总设计洪水过程，各重现期设计洪峰流量见表1-1。
表1-1鲁山区间总设计洪水成果表
重现期
5年
10年
20年
50年
Ｑ（m3/s）
2310
3220
4150
5140
1.4.2工程地质
左岸防洪堤大部分置于河床左岸冲积形成的
级阶地和阶地边缘斜坡上，属缓坡坡积地貌，基础稳定，地形单一。
沿线出露的地层主要为第四系覆盖层。
右岸出露第四系覆盖层，各层物理力学性质特征如下：
第四系覆盖层（Q4）：
（1）杂填土：
该层结构疏松或稍密，强度低，抗冲能力差，压缩变形大，不宜用堤防地基，应予以清除。
（2）粉土夹砾碎石：
该层允许承载力0.11Mpa，摩擦系数f=0.35，压缩性中等，透水性较强。
该层呈透镜体状产出。
强度稍低，抗冲能力差，做基础持力层应采取地基处理。
（3）块砾石夹壤土：
该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.40。
压缩性低，透水性中～强。
做持力层满足要求，但该层受块石含量影响，不同地段物理力学性质变化较大，抗冲性亦较差，施工时应注意。
（4）漂卵石夹壤土：
该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.35。
压缩性低，透水性中等。
（5）漂卵石夹砂：
该层允许承载力0.20~0.25Mpa，摩擦系数f=0.35。
将堤基置于下中密的砾卵石夹砂层，其承载力能够满足工程要求。
但砾卵石夹砂层抗冲刷能力差，透水性强，存在渗漏、渗透变形、抗冲刷稳定及基坑涌水等工程地质问题，建议采取相应的工程处理措施。
由于堤基位置覆盖层厚度较大，开挖及回填工作量亦大，并存在开挖边坡的稳定基坑排水等问题，因此建议对回填厚度较大土层，采取强夯加固等相应的工程处理措施后可作堤基。
1.4.3工程设计
治导线布置：
右岸基本利用现有堤线，左岸堤线上游接铁路桥台，沿自然堤线布置穿三里河后利用支流入河斜交主流趋势，堤线适当外移，并对堤脚适当防护，尔后按650.00m堤距控制平行右岸布置，下游与公路桥平顺连接。
在左堤4+990-5+269段设中心岛一座，为不减少河道过流断面，将左岸堤线按中心岛宽度向北迁移。
在桩号3＋000（右堤桩号）处修建一级橡胶坝，在5＋000处修建二级橡胶坝，在左堤1+740处设一座进水闸引外河水入内河、4+955处设一座退水闸退内水入外河，在三里河入沙河口修建一座桥梁。
根据该整治段上下游铁路桥和公路桥均已存在的现状，此次整治对两桥附近现状堤线不做改变，对桥孔过流宽度不做改变，仅在原堤防基础上加高至设计堤顶高程，结合水面线推求及堤线平顺连接需要，渐变段连接长度拟定为1450米。
为了保持两桥现状，在桥梁影响范围内堤防不进行护砌，仅对其加高至设计堤顶高程，以防水流漫溢。
河床整平结合工程布置进行，设计河底宽650～900m，比降1/600，河底高程127.50～119.17m，共需河床土方整平113.35万m3，土方开挖外运98.35万m3。
右岸堤防：
总长5156.00m，堤身采用砂土填筑，外边坡1：
2.5，采用10.00cm厚C15预制混凝土块衬砌，下部铺一层300g/m2土工布垫层。
坡脚为Mu60M7.5浆砌石齿墙，内边坡1：
2.0。
左岸堤防：
总长5435.00m，堤身采用砂土填筑，回填砂土相对密度不小于0.65，内外边坡1：
2.0，外坡（临水侧）堤顶以下1.50～3.50m以下设平均宽度为2.50m宽的亲水平台，上设花圃及甬道，平台以下为Mu60M7.5浆砌石复式防洪墙，平台以上为坡式护岸，采用C15混凝土格栅护砌，格栅内植草皮。
堤顶宽10.00m，为花带和彩砖路面。
堤内坡（背水侧）1：
2.0，采用草皮护坡，堤顶以下1.50m设交通道路，路宽20.00m，为C20混凝土路面。
进退水闸均为涵洞式，闸孔净尺寸2.00×
2.00m。
1.4.4施工组织设计
堤防工程安排在枯水季节施工，河床以上受洪水影响很小，但基础在河床1.00m以下，须填筑围堰。
基坑开挖后隔一段距离设集水井，用潜水泵集中抽排。
一期工程工期按1年考虑。
工程准备期：
2006年1月，主要进行工程招标、场地平整、场内交通、供电、临时房屋等临建工程建设。
主体工程施工期：
2006年2月～2006年3月，主要进行河床整平，左右岸堤身填筑；
2006年4月～2006年7月，主要进行左右岸堤身填筑，右岸护坡及左岸防洪墙工程；
2006年8月～2006年11月，主要进行左岸台地以上护坡，堤顶施工。
工程完建期：
2006年11月～2007年1月，主体工程完工，并完成附属工程，临时工程拆除，水土保持工作完毕。
1.4.5工程用地处理
该工程主要在河道内施工，占用河床滩地和部分河滩林地，需对林地进行赔付，经实物指标调查共占用林地1473亩、河滩地（青苗）138亩。
在施工过程中，临时占用部分耕地，需进行青苗赔偿，经调查需对25亩进行青苗赔偿。
1.4.6投资概算
工程总投资为14557.89万元，其中建筑工程为8694.33万元，机电设备及安装工程129.16万元，金属结构设备及安装工程149.86万元，临时工程831.55万元，其他费用4059.76万元，基本预备费693.23万元。
主体工程主要工程量：
土砂方开挖243.67万m3，土砂方回填236.10万m3，砼及钢筋砼5.70万m3，砌石16.35m3。
主要材料用量：
水泥39447t，钢筋1965t，钢材89.00t，板枋材186.00m3，汽油29.00t，柴油2244t，块石21.93万m3，碎石8.58万m3，砂9.93万m3。
主体工程总工日95.09万个。
一期工程总投资为6378.56万元，其中建筑工程为4168.75万元，临时工程343.36万元，其他费用1562.71万元，基本预备费303.74万元。
一期主体工程主要工程量：
土砂方开挖201.40万m3，土砂方回填212.01万m3，砼及钢筋砼0.68万m3，砌石12.95万m3。
水泥16489t，钢材37.00t，柴油1990t，块石15.63万m3，碎石0.63万m3，砂5.29万m3。
主体工程总工日26.23万个。
2水文
2.1流域概况
2.1.1自然地理、河流水系
沙颍河是淮河最大支流，发源于伏牛山东麓，沙颍河水系由沙河、颍河汇流而成，以沙河为主干。
沙河发源于豫西鲁山县伏牛山东鹿的石人山，主峰向西延伸是本水系与黄河流域伊洛河水系的分水岭；
主峰向东南延伸是本水系与长江流域唐白河水系的分水岭。
昭平台水库以上全部为深山区，山峰重叠，地势陡峻，一般坡面比降约1/5。
河流穿行于两山之间，河床质为砾石和卵石，比降由上往下约1/100～1/350，两岸支流密集，均源短流急。
昭白区间为浅山丘陵区，地势逐渐开阔，两岸山岭低，坡面比降1/20，树木稀少，植被不良。
河道流入冲积台地，由宽浅渐变窄深，比降较缓，约1/800～/1200，河床质为小碎石及沙，河身弯曲，迁移不定。
沙河在鲁山县境内全长108.00km，控制流域面积2400.00km2，其中流域面积100.00km2以上的支流6条，30.00km2以上的支流13条，30.00km2以下具有名称的沟河28条。
在该河道上从昭平台水库溢洪道尾水渠至白龟山水库淹没区河段，全长25.20km，昭平台水库溢洪道尾水渠至鲁山县楼张村西区间流域面积476.00km2（与南水北调中线总干渠与沙河交叉断面相近）。
该河段少堤无岸，属宽浅式平原河道，河面宽的地方有2.60km，最窄的有1.10km，平均宽度约1.60km。
沿该河段两岸有鲁山县县城一座，有董周、库区、张店、马楼、让河、辛集六个乡（镇）、38个行政村，涉及18.40万余人，12.60万余亩耕地。
2.1.2气象水文
本地区属于亚热带季风型大陆性气候，气象变化受季风进退影响。
夏季六月以后，由于热带暖湿气团内移，受到西部和南部高山的屏障，故极易造成暴雨，是全省暴雨中心地区。
年平均降雨量约900mm，60%集中在汛期六、七、八三个月，年际变化也相当大，最大最小值可差5倍。
平均气温约14°
C，极端最低温度为－18°
C，极端最高温度为42°
C。
本地区主要为雨洪径流，由于暴雨和地形条件所致，洪水暴涨暴落，极易造成灾害。
2.1.3水利工程
鲁山下游33.00km处为1966年建成的白龟山大型水库，控制流域面积2740.00km2，总库容7.31亿m3。
“75.8”大洪水后，进行汛后加固，1999年又开始对水库进行全面除险加固，现正在进行中，水库加固完成后，设计标准100年一遇，校核标准2000年一遇，总库容9.22亿m3。
鲁山上游18.00km处，于1959年建成昭平台大型水库，控制流域面积1430.00km2，总库容7.13亿m3。
“75.8”大洪水后，进行了续建加固，2001年又开始对水库进行除险加固，加固工程已于2004年竣工，目前该水库达到100年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核，总库容6.87亿m3。
白龟山水库以上自1958年以来共修建中小型水库35座，其中昭白间22座，昭平台以上13座。
按类型分：
中型水库2座，小I类水库4座，小II类水库29座，总控制面积353.76km2，总库容1.11亿m3，其中兴利库容0.33亿m3。
中小型水库对设计洪水有一定影响。
2.2设计洪水
2.2.1基本资料
2.2.1.1雨量资料
鲁山断面以上从1951年起，陆续设立了二郎庙、鲁山、下汤、白草坪、鸡冢、瓦屋、曹楼、昭平台等16个雨量站，其中大部分观测至今，小部分中途撤销。
各雨量站历年资料均已整编成册。
2.2.1.2水位、流量资料
昭平台水库上游35.00km处有下汤水文站，控制流域面积820.00km2，1951年设立，因受昭平台水库回水影响，1961年迁移到中汤，控制流域面积485.00km2，观测至今；
主要支流荡泽河上1952年设立曹楼水文站，仍因受昭平台水库回水影响，1960年上迁到下孤山，观测至今，两站控制流域面积分别为410.00km2和354.00km2；
1962年在支流太山庙上设有鸡冢径流实验站，集流面积46.00km2，观测至今；
交叉断面上游18.00km处有1956年设立的白草坪汛期水位站，1959年昭平台水库建成后，迁至昭平台水库，改为水库水文站，观测至今。
各站历年观测资料均已整编刊印成册。
2.2.2设计洪水
2.2.2.1洪水地区组成
鲁山断面至昭平台水库区间，在支流七里河上，1963年建成米湾中型水库，控制流域面积17.50km2，占区间总面积476.00km2的3.60％，总库容1270万m3，由于水库控制面积小，距鲁山断面较远，故不考虑米湾中型水库调蓄对鲁山断面洪水影响。
鲁山断面上游昭平台水库控制流域面积1430.00km2，占鲁山断面控制流域面积1918.00km2的75％，因此鲁山断面设计洪水按两种洪水地区组成，即昭平台水库与鲁山断面同频率，昭平台至鲁山断面（下称昭鲁区间）相应；
昭鲁区间与鲁山断面同频率，昭平台水库相应，分别计算三个区片的设计和昭平台水库以上、昭鲁区间的相应洪水。
2.2.2.2分区设计洪水
①昭平台水库设计洪水
1979年12月，河南省水利勘测设计院编制了《昭平台、白龟山水库加固设计水文复核报告》，并经水电部水规设字（019）号文批准。
复核报告设计洪水，采用1951～1977年共27年流量资料和雨量资料及区域综合法计算，经分析比较后，选用了根据流量资料推求的成果。
1998年编制除险加固报告时又将资料系列延长到1998年，长短系列洪峰、洪量均值相差在10％允许误差范围以内，故仍采用经过水电部规划总院审查批准的成果。
水库设计洪水过程线，以1955年实测过程为典型，各时段洪量以同频率相包，分段控制放大。
②昭鲁区间设计洪水
昭鲁区间面积476.00km2，占下汤至昭平台区间（下称下昭区间）面积610.00km2的80％，两区间自然地理条件基本相似，故昭鲁区间设计洪水采用下昭区间设计洪水，洪峰按面积比的0.75次方，洪量按面积比的一次方缩放。
昭鲁区间设计洪水过程线，根据1955年实测暴雨及时程分配，通过降雨径流关系和淮上综合单位线进行产汇流计算求得。
采用各时段洪量同频率相包、分段控制放大的方法，计算各种频率的设计洪水过程线。
③昭平台水库、昭鲁区间相应洪水
昭平台水库以上各时段相应洪量，由鲁山断面以上设计洪量减昭鲁区间设计洪量而得；
昭鲁区间24小时、3天相应洪量，由鲁山断面以上设计洪量减昭平台水库设计洪量而得。
沙河鲁山断面位于昭平台水库和白龟山水库之间，各时段设计洪量，采用昭平台和白龟山以上设计洪量按面积比一次方缩放后的平均值，作为鲁山断面以上设计洪量。
昭平台水库以上相应洪峰流量，由24小时相应洪量，通过设计洪峰流量与24小时洪量相关线查得；
昭鲁区间相应洪峰流量，由24小时相应洪量通过设计洪峰流量与24小时洪量相关线查得。
昭平台水库相应洪水过程线，采用昭平台1955年实测典型洪水过程线峰量同频率放大；
昭鲁区间相应洪水过程线，采用上述昭鲁区间1955年典型过程线同频率放大。
2.2.2.3鲁山断面设计洪水
昭平台水库设计或相应洪水下泄流量过程线，根据2004年水库除险加固工程竣工以后调整的调度运用方式进行调洪演算求得。
水库调度运用方式：
汛期限制水位167.00m，当库水位在167.00～174.44m（10年一遇洪水位）时，控制最大泄流量300.00m3/s；
当库水位超过174.44m时，尧沟溢洪道全开；
超过180.40m杨家岭溢洪道全开。
按上述调度运用方式，分别对昭平台水库设计和相应洪水进行调洪演算，求得水库设计和相应出库流量过程线。
鲁山断面设计洪水过程线，按照两种洪水地区组成，即昭平台设计洪水出库流量过程或相应洪水出库流量过程，考虑2小时传播至鲁山断面，与昭鲁区间相应或设计洪水过程线叠加，即得两种洪水组合的鲁山断面设计洪水。
选用对工程不利的昭鲁区间与鲁山断面同频率，昭平台水库以上相应的设计洪水成果。
鲁山断面采用设计洪水成果见表2-1。
表2-1沙河鲁山断面设计洪水计算成果表
方案
分区
各重现期（年）设计洪水
5
10
20
50
昭鲁区
间设计
昭平台
水库相应
昭
平
台
水
库
入
Qm（m3/s）
4800
6800
9000
11700
W1（亿m3）
1.372
1.881
2.442
3.15
W3（亿m3）
2.087
2.778
3.567
4.529
出
300
2383
2628
0.259
0.756
1.718
0.772
0.775
1.274
2.236
昭鲁
区间
2010
2920
3850
5120
0.437
0.626
0.815
1.072
0.624
0.894
1.165
1.531
鲁山
断面
以上
0.696
0.885
1.437
2.583
1.395
1.668
2.437
3.766
3工程地质
3.1工程地质条件
3.1.1地形地貌
工程区属山前冲洪积平原，地面高程118.00m，相对高差6.00m左右。
受区内多条河流控制，切割冲积形成冲洪积平原。
侵蚀堆积地层主要为沿沙河两岸较为对称发育的漫滩及阶地，根据区域地质普查资料与工程区地质普查资料，河漫滩及I～II级阶地，厚度大于20.00m。
河床一般宽约1000m，平均比降1/600，河流较直，堤防多处在I级阶地及河漫滩上。
3.1.2地层岩性
堤防地段河流两岸地层主要为第四系覆盖层，岩性特征描述如下：
第四系覆盖层（Q4）主要由河流冲积层、坡积残积层及人工堆积层组成。
其岩性特征：
（1）杂填土：
由块石建筑及生活垃圾组成，零星堆积于岸坡坡脚，结构较松散，厚度2.00m左右。
（2）粉土夹砾碎石：
粉土为主，夹有砾砂，碎卵石混合物，砾径2.00～3.00cm，含量10.00%～15.00%，结构呈透镜体状产出。
（3）块砾石夹壤土：
紫褐色、褐黄色壤土或砂壤土，夹砾石碎块，块石含量不均，不同地段变化较大。
结构松散～稍密。
主要分布于斜坡或坡脚一带，厚度一般0.50～6.00m，局部段厚达6.00～10.00m。
（4）漂卵石夹壤土：
主要由砾卵石夹或砂壤土、壤土组成，钙泥质胶结为主，含少量砾砂。
卵石成分以石灰岩和砂岩为主，磨圆度较好，一般砾径2.00～0.50cm居多，结构松散～稍密。
局部有架空现象，透水性中等～强，河漫滩后缘表层或岸坡坡脚，厚度均大于5.00m。
（5）漂卵石夹砂：
灰紫色，砾石大小不等，一般2.0～5.0cm，最大达6.0cm以上。
多呈椭圆状或半浑圆状，分选性较好，成分较杂，主要为石灰岩，砂岩等，含少量铁、钙和泥质。
局部充填砾石呈中胶状态，主要分布在现代河床内，透水性较强。
3.1.3地质构造
本区域内岩层总体走向北西，一般为近东西向，沙河总体走向近东西，河流岸坡度一般为10.00°
左右，平缓，区域内未见明显大的断裂构造。
3.1.4地震
根据我国2001年发布的1:
400万中国地震动参数区划图：
地震动峰值加速度为0.05g；
反映谱特征周期为035s；
基本烈度为Ⅵ度。
3.1.5物理地质现象
区内物理地质现象主要表现为冲洪积现象。
3.2水文地质条件
该区域地下水主要为第四系松散堆积层中孔隙水，第四系孔隙水主要分布于第四系覆盖层内（冲洪积混合堆积层、现代河床漂卵砾石层）。
河床漂卵砾石层属强透水层，富含地下水。
冲洪积混合堆积层含亚粘土、砂壤土等成分，该层含水量主要受大气降水、地表下渗水、含水量较高。
第四系覆盖层中的孔隙潜水具有就地补给。
据水化学资料分析资料，工程区地表水与地下水化学类型均为淡水，根据环境水腐蚀性标准，区内地表水和地下水对砼无腐蚀性。
3.3工程地质条件分析与评价
3.3.1各岩（土）层主要物理力学条件
根据邻近工程区的地质钻探成果和流域已建工程资料，结合工程区堤防地基的工程地质条件，提出有关岩体物理力学参数建议值见表3-1。
表3-2边坡开挖坡度建议值
岩土类别
开挖边坡
临时边坡
漂卵砾石夹砂
1:
1（水上），1:
1.25（水下）
1.5
漂卵砾石夹壤土
0.8
1.2
块碎石夹壤土
0.75
1
粉土夹砾碎砾石
1.3
3.3.2各岩（土）层物理力学性质评价
表3-1堤基各岩（土）层物理力学参数建议值
岩土名称
孔隙率
天然密度
允许承载力
内摩擦角
内聚力
摩擦系数f
泊桑比
渗透性
允许坡降
%
g/cm3
MPa
φ
KPa
cm/s
粉土夹砾碎石
1.68
0.11
15
0.35
0.3
块砾石夹壤土
35
1.82～1.9.5
0.15～0.2
25～28
0～2
0.40
0.20~0.25
漂卵石夹壤土
22
1.85～2.0
0.15～0..2
25～30
0～3
0.25~0.3
0.01
0.15
26
1.90～1.95
0.20～0..25
26～29
0.45
0.20~0.29
0.18
0.12～0.15
但砾卵石夹砂层抗冲刷能力差，
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