山区中小型河堤专项治理方案设计.docx
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山区中小型河堤专项治理方案设计
题目：
山区中小型河堤专项治理方案设计
专业：
工程治理
摘要
本文结合壤塘县实际情形，从现场获取第一手资料。
在结合本地连年来累计的施工体会编写有必然的产考价值。
第一章
工程建设依据
工程概况
壤塘县城南堤防工程位于壤塘县壤柯镇杜柯河左岸。
壤塘县与马尔康、阿坝州交界，南与金川县毗连，西部和南与甘孜州色达县，，道孚县相望，北邻青海省。
县境内辖1镇、11乡、60个，131个村民小组。
全县总人口万人，其中农业人口万人。
县境东西横跨千米，南北纵长，全县总面积平方千米。
平均3285米，绝对无霜期仅48天，年降水量。
县境内有大小河流及支流422条，那么曲和足木足河是大渡河的要紧支流，对长江源头的水源修养起着重要作用。
全县公路骨干线两条，别离为泽当至沃卡和泽当至曲松公路，经境内总长度190km，还有县道3条89km，乡道9条共410km，全县三乡一镇均通公路，油路通乡率为100%。
已通公路的建制村27个，公路通村率45%，大体上形成辐射全县的公路网络。
县境内气候要紧特点是垂直散布明显，南湿北干，复杂多样的高原山地气候。
受西风气流和西南季风气流阻碍，高原季风性气候十分显著，冬季干燥严寒，长冬无夏，春秋短促相连，四季无明显之分，气温年差较小，日差较大。
年均气温散布为南高北低，相差约2-8℃。
县城壤柯镇年均气温℃，7月最高气温℃，最低℃。
年平均降水量，中部偏多，南北略少，5~10月为雨季，降水量约占全年90%。
境内没有绝对无霜期，北部无霜期短仅25天，南部无霜期也仅100-120天。
全县晴朗天气较多，全年日照时数—3036h，≥0℃期间的日照时数1288—1994h，农作物生长季节日照时数为1025—1542h。
冬季阳光充沛，夏日雨量集中，干湿季节明显，气温和降水在垂直方向上也存在着明显不同。
从河谷到高山，有明显的气候垂直转变，多为小区域气候。
初雪最先出此刻9月中旬，终雪最迟在5月上旬。
海拔3500m以上地带，那么全年霜雪不断。
工程建设的必要性
自然及社会经济概况
本工程爱惜区范围主若是壤塘县壤柯镇，壤塘县位于四川，其东北与马尔康，阿坝县交界，南与金川县毗连，西部和南与甘孜州色达县，炉霍县，道孚县相望，北邻青海省班玛县。
县境内辖1镇、11乡、60个行政村，131个村民小组。
全县总人口万人，其中农业人口27334人。
县境东西横跨千米，南北纵长千米，全县总面积平方千米。
平均海拔3285米，绝对无霜期仅48天，年降水量。
县境内有大小河流及支流422条，杜柯河和那么曲河是大渡河的要紧支流，对长江源头的水源修养起着重要作用。
岗木达乡位于县境中部，距县府仅3km，全乡面积约1200km2，人口万人，辖阳陪、达日、章光、岗木达、明达、昂柯6个村委会。
山洪灾害
壤塘县城南堤防工程位于壤塘县壤柯镇，地处杜柯河流域，杜柯河流域洪水由暴雨形成，暴雨发生时刻一样是6～9月，个别年份发生在5月底或10月初。
整个杜柯河流域暴雨具有随流域海拔高程增加，暴雨量明显减小的趋势。
据壤塘县气象站实测资料统计，历年最大24小时降雨量（1994年）；杜柯河流域呈扇散布型，当发生暴雨时，各支沟洪水前后汇入杜柯河干流，干支流洪峰错锋。
由于杜柯河流域植被较好，河床比降较陡，洪水的涨落进程比较快，一次洪水进程1～3天。
据地址志记载，2021年6月4日以来，壤塘县持续强降雨，部份乡镇显现暴雨天气且持续降雨，并伴有短时冰雹、雷暴等极端恶劣天气进程，截至15日16时，累计降水量达，为1981年以来同期最大水量。
2021年6月壤塘县发生“”洪灾，造成岗木达乡内道路、桥梁、耕地、棚圈受到严峻损失。
其中：
昂柯村通村道路塌方2处约200m3，致使昂柯村出入道路完全堵塞，经济损失约3万元。
明达村境内县道路基多处塌方约500m3；明达干沟9户牧场牛圈冲垮，牧道冲垮4km。
泽郎沟村道几乎完全冲垮，多处垮塌且损毁严峻，车辆人员无法通行。
假设尔盖寨后村路完全被泥石流冲垮。
哈寨通村路多处垮塌，损毁严峻，无法通行，153沟牧道冲垮。
达日村境内衡宇塌方25处达300m3，村道垮塌9处，冲垮约，牧道塌方和冲垮约3km。
章光村足木达寨寨内硬化路垮塌一处约50m3，热窝寨寨内硬化路损毁3处约15m。
那么木达寨机耕道被淹20m，301段沟便桥冲垮3座，301段沟村道冲垮一处，约40m3。
由于土壤水分饱和，加上持续强降雨迭加，造成杜柯河、那么曲河河水暴涨，境内小流域水位普遍上涨，依照山洪预警非工程方法水位视频站监测：
杜柯河壤柯镇段水位达到米，超警戒水位米，那么曲河南木达乡段水位米，超警戒水位米，超警戒水位持续96个小时，致使壤塘县12个乡镇均受到不同程度的洪涝和泥石流灾害。
灾情情形汇报如下：
一、受灾情形
（1）农牧林业直接经济损失万元，其中：
农业方面，受损农作物万亩，受灾万亩，绝收万亩，受损机耕道千米；冲垮牧道96千米，冲垮棚圈30个。
林业方面，涉及综合林场危旧房改造、丛林防火三期营房、物资储蓄库工程等受灾，需加固堡坎，沙化治理工程受灾60多亩，冲垮退耕还林地1000余亩、城镇绿化地20余亩，苗圃进水受损。
（2）交通运输业直接经济损失万元。
其中：
冲垮路基28处，累计21270余立方米；泥石流、山体垮塌53处，累计37250余立方米；受损村道桥、涵洞19座，县城2座便桥被冲垮。
（3）水利设施直接经济损失1063万元。
全县堤防损坏17处，长度千米。
（4）、电力设施损失约190万元。
全县10KV线路发生倒杆断线41处，涉及千米，存在严峻隐患线路63处，涉及18千米，共涉及台区109个；35KV线路存在严峻隐患线路3处，涉及千米；章光电厂进水口、引沟渠、溢洪道多处显现垮塌，备用电杆损失30根。
（5）移动通信损失约20万元。
洪灾致使传输光缆受损5千米，杆路倾斜、倒杆共计70根。
（6）所学校围墙、堡坎、排水沟、储水池等受损共计123万元。
（7）市政设施损失100万元。
绿化带被冲垮损失800余米，堡坎垮塌3处，路灯线路、井盖、围栏等多处损失。
（8）国家文物单位损失约350万元。
中壤塘确尔基寺显现塔身开裂渗水，塔顶显现垮塌现象，约损失150万元。
茸木达棒托寺大经堂顶多处显现渗水、积水，破坏墙体壁画300平方米，约损失200万元。
（9）13座寺庙不同程度存在地质灾害和平安隐患，经济损失共计22万元。
（10）基层政权设施损失20万元，涉及12个村村级活动室、围墙、坝子等。
（11）农户衡宇受损约300万元，衡宇进水161户，受损56户。
洪灾不仅给壤塘县壤柯镇人民生命财产造成重大损失，而且严峻阻碍到壤塘县壤柯镇的建设进展。
在现状行洪区状况下难以约束洪水，计划河流两岸防洪平安无保障，漫流状的洪水十分无益于防洪排涝治理，要挟河流两岸人民群众生命财产平安，防洪形势极为严峻。
为确保计划河流两岸群众不受洪水要挟，保障河流两岸人民群众生命财产平安，推动壤塘县地址经济的进展，保护藏区社会稳固，对计划河流进行整治势在必行。
工程区现状
经现场踏勘，壤塘县城南堤防工程位于壤塘县壤柯镇，整个河段左岸有县道桑珠路通过，杜柯河流经壤柯镇时由于地形因素阻碍，在工程河段形成折弯河道，河道宽窄不一，部份河道较窄，最窄处仅为26m，河床大体为砂卵石堆积层。
洪水期对左岸侵蚀严峻，加上集雨区域上下游暴雨径流冲蚀产生的泥沙、卵石冲入河道，致使河道逐年淤积，致使河道行洪能力逐年降低，每一年汛期均会产生不同程度的洪涝灾害。
工程区已建部份公路挡墙，但由于蒙受洪水连年冲洗，基础已经被掏空，部份已经显现垮塌。
工程任务及治理标准
工程任务
本工程任务是依照四川省发改委和四川省水利厅联合召开的“加速四川省水利基础设施建设工作会议”和“藏区会议精神”的要求，依照《防洪法》，结合尕古玛沟水情特点和城镇建设，因地制宜地兴修防洪堤。
因此本工程的任务是：
城市防洪及改善城区生态环境。
通过工程实施，最终确保壤塘县壤柯镇人民生命财产取得爱惜，改善地址基础设施，维护社会安宁，增进壤塘县国民经济和旅行环境的快速进展。
防洪标准
（1）爱惜对象
依照防洪工程建设布局，拟建的防洪工程的爱惜区为壤塘县壤柯镇整个城镇，爱惜该地衡宇、耕地、企业不受洪水干扰，以牧业带动经济进展，快速提高人民生活水平。
（2）防洪标准
本次工程爱惜壤塘县壤柯镇城镇。
依照《防洪标准》（GBS0201—94）、《堤防工程设计标准》（GB50286-2021）和《四川省水利厅关于印发四川省重点地域中小河流治理项目初步设计报告编制大纲（试行）的通知》（川水发【2020】3号）的规定，按爱惜对象的重要性，结合本工程河段的实际情形，本工程爱惜区的防洪标准确信为20年一遇洪水，堤防为4级堤防，要紧建筑物为4级建筑物。
设计水平年
结合计划及壤塘县的进展要求，本工程基准年为2021年，设计水平年为2020年。
工程规模
壤塘县城南堤防工程位于壤塘县壤柯镇杜柯河左岸，隔壁有县道桑珠路通过，综合治理河道长度2800m，新建堤防合计2800m，分为两段,别离为城南上游段600m和城南下游段2200m,上游段位于壤塘县城中位置，下游段位于壤柯镇起于人行桥，止于额尔吉古大桥以上650m，河道疏浚2800m。
堤线布置及堤距选择
工程区河流特性
杜柯河为大渡河的要紧支流之一，发源于青海省达日县倒尔娘山麓以北，自西北向东南流经达卡乡、吉卡乡、知钦乡、年龙乡，进入四川省壤塘县境内，流经上杜柯乡、岗木达乡，沿途接纳乌吉沟、热基沟、修沟、竹柯沟等大小支沟，流至壤塘县城，转向南流，经吾依乡，于草坡下游与色曲河汇合后称绰斯甲河，折向东南，沿317国道经石里乡、蒲西乡，转向西进入金川县境内，经二尕里乡、观音桥镇、木尔宗乡，于白湾乡可尔因与足木足河汇合后称大金川，在丹巴纳入小金川后始称大渡河。
杜柯河全流域面积6802km2，连年平均流量s，河道全长284km，其中干流在四川境内长约105km，天然落差（县界3595m～色曲汇口3015m）580m，河道平均比降为‰。
堤线布置原那么
据GB50286—2021《堤防工程设计标准》的规定，结合已建堤防工程的实际，堤线布置应遵循如下原那么：
一、全面计划，统筹安排，标本兼治，综合治理，上下和谐，左右岸兼顾，防治结合；
二、坚持疏导，以泄为主的原那么，因势利导，归顺河道，增加河床的行洪能力；
3、因地制宜，不同的爱惜对象采取不同的防护标准和防护方式。
重点爱惜地域河段，一样耕地防冲不防淹，对地形较高，河岸相对稳固地段不设防；对爱惜对象少且靠山较稳固河岸地段以生态治理为主；
4、工程建设尽可能少占耕地，在留足行洪断面，确保行洪平安的原那么下，能够利用部份河滩地，为生产和乡镇建设提供宝贵可利用土地资源，达到治理促开发；
五、工程布置与壤塘县建设和谐配合，正确处置好堤防工程与交通、居民点排水的关系；
六、堤线布置应使河道水流平顺，堤距选择应知足平安行洪能力的要求。
稳固河宽计算说明
1）、大体资料及分析
①河道地形和计算断面资料
我院于2014年12月对城南堤防工程河段进行了按l：
1000比例地形测量。
②天然河道糙率的确信
河道水力计算中的糙率n的确信尤其重要，由于河床形态多种多样而且复杂。
床面本身的阻力及河道形态阻力均难以直接求得。
在将水流作为一元水流处置时。
所有不确信因素均包括在糙率n值中。
糙率n值的确信通常采纳河段的水位、流量、水面比降等资料通过水力学公式反求，事实上糙率n值足一个表征河道综合阻力系数。
依照河道组成，水流条件情形，杜柯河的糙率n值，要紧集中在～。
建堤后河段计算糙率取值为～。
③河道比降功效
杜柯河全流域面积6802km2，连年平均流量s，河道全长284km，其中干流在四川境内长约105km，天然落差（县界3595m～色曲汇口3015m）580m，河道平均比降为‰，最大比降13‰，工程河段平均比降为7‰。
2）、稳固河宽计算
堤防工程建设以后河段水流流态和河相关系受工程建设阻碍有必然改变，从河流动力学与河床演变学来看，可能发生河床再造床进程，论证色尔古莲花岛堤防工程的合理堤距，需第一分析河段稳固河宽，即要求建堤后的堤距大于或等于那个宽度。
采纳体会公式计算该段河流稳固河宽：
式中：
B——稳固河宽（m）；
K——K=1/10030/33
Q——造床流量（m3/s），2年一遇；
n----糙率
j——能坡。
造床流量选取河段两年一遇（P=50%）设计流量，即Q=452m3/s，河道比降J=7‰，经计算，河段稳固河宽为37m。
本次工程尽可能沿河岸布置，由于原河道部份宽度极窄，无法知足稳固河宽的计算标准，通过常年的运行，河道大体没显现大的突变，说明在造床对河宽的阻碍较小，河床大体趋于稳固状态，可不能发生较大的河床演变现象。
本次堤防建后河宽为26m-68m，大体维持原河道流势。
堤距选择及确信的堤线布置方案
1）、堤距选择
依照河流形势分析和现场调查，并考虑到爱惜范围，原河道水面河宽26～68m，依照河床稳固计算，稳固河宽平均值为37m，由于本河道右岸为高山，左岸为县道公路，无法对部份极窄地段进行扩宽处置，故本次尽可能靠岸边布置，维持原河道的行洪能力，对部份淤积地进行疏浚处置，堤距选择为26～68m。
2）、堤线布置
依照地形及河道形势，结合工程地质条件，新建防洪堤大体沿着原河岸布置，新建堤防总长2800m，上游段600m，下游段2200m。
设计洪水水面线及冲洗计算
大体资料
（1）设计洪水计算功效
依照拟定的防洪标准，本工程按20年一遇（P=5%）洪水设计，工程河段设计洪水流量Q=898m3/s，据此计算（P=5%）设计洪水水面线。
（2）河道地形及断面资料
防洪堤所属工程河段河道长2800m。
为计算各河段洪水水面线，依照河道情形，上游段布设6个断面，下游段共布设了22个大断面，平均100m设置一个大断面。
（4）起算操纵水位
上游段和下游段别离拟定一个起推断面，起算操纵断面别离选在下游CS断面，依照水文专业提供的该断面处水位流量关系曲线，得出上游段20年一遇的操纵水位为，下游段20年一遇洪水在该位置处的水位为。
计算方式
天然河道中的水流一样为渐变非均匀流，动水压强散布可近似的看成与静水压强散布相同，在河道坡降较小时，水面高程就等于代表位置水头和压力水头之和的测压管水头，现在，水流的能量方程可表示为如下形式：
式中：
Z—水面高程；
a—动能修正系数；
V—断面平均流速；
g—重力加速度；
he—断面间的能量损失；
下标1—代表下游段面，下标2—代表上游断面。
两断面间能量损失he包括摩阻损失和断面放大或收缩能量损失。
能量损失可表示为：
式中：
L—断面间距；
Sf—摩阻坡度；
C—断面放大或缩小能量损失系数。
两断面间摩阻坡度Sf可用上下游断面摩阻坡度的几何平均值计算：
某断面摩阻坡度可用曼宁公式计算：
式中：
n—糙率，建堤前，建堤后；
R—断面水力半径。
2）、计算步骤
河道中水流一样为缓流，因此水面线的计算是从下游向上游逐断面进行的，最下游断面的水位由已知的水位流量关系确信，然后向上游进行计算。
计算进程采纳试算法，步骤如下：
①假定上游断面的水位
②依照已知的下游水位和假定的上游水位，别离计算出上下两断面的各水力要素；
③依照步骤②计算的结果计算出
（2）式中he；
④把步骤③的计算结果代入
（1）式，计算出Z。
⑤比较计算出的Z2与步骤①中的假定的水位是不是一致或知足计算精度要求，若是不知足那么重复①至④步，直到知足要求。
3）、设计水面线推求
本工程周围无长时刻系列水位流量资料，因此只能采纳实测比降，依照河床质组成，分析确信糙率等参数，用水力学方式成立水位流量关系。
通过对论证河段进行分段，对各断而的河底高程进行实测并应用上面的公式，就能够够推求论证河段的洪水水面线。
依照论证河段建筑物的防洪标准，求得工程河道段（P=5%）各断面设计洪水面线功效表。
结果说明，设计洪水情形下，建堤后较建堤前水面线举高～，说明堤线布置较为合理，知足行洪要求。
冲洗计算
本次设计对城南堤防工程冲洗，参照GB50286-2021《堤防工程设计标准》附录的规定计算水流对堤基产生的冲洗深度。
（1）计算公式
1）顺坝及平顺护岸冲洗深度hＢ按下式计算:
（附录）
（附录）式中：
hB--局部冲洗深度（m）；
H0--冲洗处的水深（m）；
Ucp—近岸垂线平均流速（m/s）；
Uc–泥沙起动流速（m/s）；
n--与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4～1/6；
η--水流流速不均匀系数，依照水流流向岸坡交角α角查表采纳。
2）Uc的计算应符合以下规定：
黏性和砂质河床：
（附录）
卵石河床：
（附录）
式中：
d50—床沙的中值粒径（m）,d50=20mm；
H0--行近水流水深（m）；
γs、γ—泥沙与水容重（KN/m3）。
（2）计算结果
壤塘县城南堤防工程产生的冲洗深度计算功效见表、。
表工程上游段堤基冲洗深度计算功效表
断面编号
流量
冲刷水深
平均流速
启动流速
冲刷深度
（m3/s）
（m）
（m/s）
（m/s）
（m）
CS11
898
CS13
898
CS15
898
表工程下游段堤基冲洗深度计算功效表
断面编号
流量
冲刷水深
平均流速
启动流速
冲刷深度
（m3/s）
（m）
（m/s）
（m/s）
（m）
CS1
898
CS2
898
CS3
898
CS4
898
CS5
898
CS6
898
CS7
898
CS8
898
CS9
898
CS10
898
CS11
898
CS12
898
9
CS13
898
CS14
898
CS15
898
CS16
898
CS17
898
CS18
898
CS19
898
2
CS20
898
CS21
898
CS22
898
CS23
898
CS24
898
CS25
898
CS26
898
CS27
898
CS28
898
CS29
898
CS30
898
CS31
898
CS32
898
2
CS33
898
由表、能够看出，河岸堤基最大冲洗深度为，基础埋置深度应大于计算冲洗深度以下。
本次设计基础埋置于碎卵砾石层下，知足冲洗要求。
排涝计划
由于爱惜区均处于河谷地带，堤防修建以后，爱惜区内将形成封锁圈，爱惜区内的涝水需通过工程方法排出，因此，排涝是十分必要的，依照《防洪标准》（GB50201-94）及《农田排水工程技术标准》（SL/T4-1999）的规定，选择排涝标准为5年一遇。
由于防护区内紧邻县道公路，且公路高程高于堤顶高程，山坡集水直接由公路排水沟排出，可将公路以上来水拦截，故本次排涝未做分析计算。
清淤、疏浚计划
堤防与疏浚相结合是河道整治工程的大体原那么。
本工程河段内均有少量淤积滩地，阻碍河道的行洪能力，危及堤防平安，故本次设计考虑对部份河床进行疏浚，以保证足够的行洪断面，确保行洪畅通。
该工程段目前淤积现象相对照较轻，河道护岸损坏严峻。
本次计划通过对该河道护岸、回填等方法，结合河道疏浚可恢复和增加河道行洪能力，减轻沿河防洪压力。
河道疏浚范围与堤防工程河段大体一致，疏浚段要紧散布在新建堤防起点和终点周围，对整个河段进行疏浚处置，本次治理疏浚工程量为15000m³。
本次设计，依照“挖河心、固河岸、排除倒滩水、稳固河势”的大体原那么，拟对本工程河段中散布的淤积段进行重点疏挖。
疏挖河道底宽，按相应设计堤防宽度作为操纵宽度，开挖边坡为1:
4。
本次疏浚长2800m，上游段600m，下游段2200m,共计18600m3。
第二章
工程品级与设计标准
防洪治理标准的高低，取决于防洪爱惜范围的重要性，历史洪灾情形及万一洪水泛滥可能造成的后果，和可能采取的防洪方法等条件。
本工程爱惜范围壤塘县壤柯镇城镇。
依照中华人民共和国《防洪标准》（GB50201-94）和《堤防工程设计标准》（GB50286-2021）规定，确信工程防洪标准为20年一遇，堤防级别为4级，要紧建筑物为4级，次要建筑物和临时建筑物均按5级设计。
设计大体资料
水文气象资料
一、设计洪水功效
城南堤防设计洪峰流量：
Q=898m3/s（p=5%）
二、气象资料
连年平均气温：
℃
极端最高气温：
℃
极端最低气温：
℃
连年平均降雨量：
连年平均风速：
s
最大风速：
14m/s
3、设计洪水位（P=5%）
城南堤防上游段设计水位：
～
城南堤防下游段设计水位：
～
工程地质及测绘资料
依照《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工区地震动峰值加速度为，相应地震大体烈度为Ⅶ度，地震动反映谱特点周期为。
构本钱堤防堤基持力层为碎（卵）砾石层。
土层要紧物理力学指标见表5-1。
表5-1土体物理力学指标建议值表
项目
指标
名称
天然
密度
干
密度
抗剪强度
压缩
模量
渗透
系数
cm/s
允许
坡降
允许承载力
MPa
边坡比
内摩擦角
凝聚力
水上
水下
临时
永久
临时
永久
g/cm3
（tgφ）
kPa
MPa
碎（卵）砾石
28～30
0
30～40
2×10-2～8×10-2
～
～
1:
1：
1:
1.5
1：
用于堤身填筑的
碎（卵）砾石
γ湿=m3，γ饱=m3，γ浮=m3，渗透系数×10-2cm/s，C=0kPa，φ=28～30°
设计规程及标准
（1）《水利水电工程品级划分及洪水标准》SL252－2000；
（2）《水利水电工程设计洪水计算标准》SL44－2006；
（3）《堤防工程设计标准》GB50286－2021；
（4）《水工混凝土结构设计标准》SL191－2020；
（5）《水工建筑物抗冻\冰设计标准》SL211－2006；
（6）《砌体结构设计标准》GB5003－2001；
（7）《建筑地基基础设计标准》GB5007－2002；
（8）《水利水电工程施工组织设计标准》（SL303-2004）；
（9）《水利水电工程环境阻碍评判技术导那么》（HJ/T88-2003）；
（10）《水利建设项目经济评判标准》（SL72-94）；
（11）《四川省水利厅关于印发四川省重点地域中小河流治理项目初步设计报告编制大纲（试行）的通知》（川水发【2020】3号文）；
（12）国家现行其他规程标准和技术标准。
堤防工程整体布置
稳固河宽论证与堤距选择
本次设计稳固河宽要紧采纳河相关系理论公式计算，体会算后工程河段的稳固河宽为，本次工程设计河道过水宽度因
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