城荔区渠桥河防洪堤工程初步设计报告毕业设计.docx
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城荔区渠桥河防洪堤工程初步设计报告毕业设计
莆田市荔城区
渠桥河防洪堤工程初步设计报告
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
水文
1
流域面积
Km2
35.93
2
流量
（1）
P=2%设计洪峰流量
m3/s
350（9+678-7+808）
153（7+808-4+500）
71（4+500-0+000）
（2）
P=3.33%洪峰流量
m3/s
312（9+678-7+808）
136（7+808-4+500）
63（4+500-0+000）
（3）
P=5%洪峰流量
m3/s
280（9+678-7+808）
122（7+808-4+500）
57（4+500-0+000）
（4）
P=10%洪峰流量
m3/s
228（9+678-7+808）
99（7+808-4+500）
47（4+500-0+000）
二
工程规模
1
防洪河道长度
km
5.95
2
防洪堤长度
km
8.98
其中:
左岸防洪堤长度
km
6.32
右岸防洪堤长度
km
2.66
3
水闸
其中:
金沙桥水闸
座
1
涵闸
座
14
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
三
工程量
1
土方开挖
m3
2
土堤填筑
m3
3
M7.5浆砌块石
m3
4
干砌石
m3
5
河道清淤（包括滩地挖除）
m3
四
主要工料量
1
人工
工日
2
水泥
T
3
块石
m3
4
砂
m3
5
碎石
m3
6
条石
m3
五
经济指标
1
总投资
万元
2
经济净现值
万元
3
经济内部效益率
%
六
防洪效益
防洪工程保护人口
万人
8.72
保护面积
Km2
7
1．综合说明
1.1绪言
莆田城区渠桥河防洪工程所在地为莆田市规划新区，渠桥河位于城区南面，壶公山北麓，木兰溪南岸渠桥镇境内。
该防洪工程保护区为莆笏公路以西，新度镇的锦墩、梧塘、溪东、郑坂、横山、沟口、渠桥、圳头以及镇政治经济中心的镇区。
在木兰溪下游防洪排洪工程未实施的情况下，木兰溪下游南北岸的南北洋平原是水害最为频繁发生地，因此洪水期水灾来临时，本区也未能幸免。
渠桥河防洪能力未达二年一遇，防洪能力较差，即使在木兰溪下游防洪排涝工程实施的情况下，由于红山水闸直接泄洪到渠桥河，加上区间来洪，本区内又是渠道纵横，排水系统紊乱，一旦发生超两年一遇的洪水，就将造成洪涝灾害，给本区人民的生命财产安全带来巨大威胁。
随着经济进一步发展，莆田城区面积也将迅速拓展，保护区的经济总量将越来越大，因此，为了保障保护区内人民生命财产安全，并为城市建设创造有利条件，建设本防洪工程是十分必要的。
荔城区人民政府十分重视该防洪工程的建设，于年月日向省政府请示，要求将本工程列入省千公里城防工程建设计划。
受荔城区水务局委托，我中心于年月日开始进行该项工程初步设计工作。
本工程初设工作是在木兰溪下游防洪及排涝规划方案的基础上进行的。
本工程初设内容：
渠桥河防洪工程，西起五府桥，东至圳头桥，长5.95km。
1.2水文气象
莆田市荔城区属亚热带海洋性气候，夏长无酷暑，冬短少严寒，雨量充沛，4-9月为雨季，10月至次年3月为旱季，多年平均降水量700-1743mm，大面积暴雨有梅雨和台风雨两种类型，年径流系数在0.6-0.35之间，多年平均气温在16-20.2℃；多年平均最大风速为18.1m/s。
渠桥河工程没有实测流量资料，设计洪水根据暴雨统计参数及各河流流域特征值采用推理公式推求，求得渠桥河（在圳头桥址）二十年一遇洪峰流量为122m3/s。
1.3工程地质
渠桥河堤长8.98km，堤基勘察采用机械钻探，野外地质测绘，现场及室内试验等方法，所揭示的地层岩性为：
渠桥河堤基地层从上到下主要是：
素填土、粉质粘土（Ⅰ）、淤泥、粉质粘土（Ⅱ）、泥质细中砂、含泥圆砾、坡残积粘性土。
表层耕植土不宜作为堤基持力层，素填土不宜作为石堤堤基持力层，但其表面清除30-50cm后，可作为土堤堤基持力层；淤泥、淤泥质粘土不宜直接作为堤基持力层，需进行处理；粘土层可作为堤基持力层，要注意冲刷和抗滑稳定等问题；泥质细中砂、砾卵石可作为堤基持力层，但也要考虑冲刷和抗滑稳定等问题。
本区地震基本烈度为Ⅶ度，堤防为4级建筑不需设防，水闸、排涝闸等建筑物要考虑设防。
当地天然建材的储量和质量能满足设计要求。
1.4工程布置及主要建筑物
本工程防洪标准采用二十年一遇，排涝设计根据《福建省城市排水排涝暂行规定》，采用水利部门农田排涝标准，即五年一遇，24小时暴雨24小时排干。
本工程由渠桥河堤防、14座涵闸、1座水闸、1座排涝闸组成。
堤防总长8.98km。
渠桥河左岸从五府桥到圳头桥，堤长6318m，右岸从渠头桥到圳头桥，堤长2665m，大部分堤段采用土堤，部分堤段利用现有石堤加高。
1.5工程施工及运行管理
本工程所在地有国道、省道过境，对外交通方便，施工场地均有便道到达堤岸边，施工期生产用水可就近取用河水，生活用水引取镇区自来水厂，施工用电由镇电网供给。
工程所需的水泥、砂石料可从建筑市场购买，土料场共有两处储量丰富，黄石青山土料场可作为渠桥河堤防的土料场。
工程施工应成立工程指挥部，下设技术科、财务科、材料科等负责工程施工技术质量、材料供应和工程财务管理等工作。
施工工期安排月，共完成土方开挖m3，土堤填筑m3，浆砌块石m3，干砌石m3，河道清淤m3。
1.6环境影响评价
防洪堤工程的兴建，社会效益及环境效益都很显著，洪涝是本区的主要自然灾害之一，给本区人民生命财产及经济都造成重大损失，同时还引发一系列由于洪水泛滥造成的房屋倒塌、人畜伤亡、瘟疫等严重社会环境问题，堤防的建成，避免了上述种种问题，创造了良好的环境条件，同时，还减少了河岸泥沙，垃圾流入河中，减轻河水污染程度。
防洪堤工程的施工对环境有一定影响，在施工中应采取切实可行的对策。
在开挖土方时尽量减少爆破作业，废土及时处理，对建造防洪堤所用的石料，宜在采石场进行粗加工，施工结束应及时平整施工场地及复土还耕或进行植树绿化，美化周围环境。
1.7工程概算及经济评价
本工程编制依据闽水电（1997）计766号文中所颁发《福建省水利水电基本建设工程设计概算编制办法》（试行）进行编制。
渠桥河防范例工程总投资895.51万元。
据本工程的投资和防洪效益进行评价指标计算，本工程经济内部收益率9.56%，大于社会折现率7%，经济效益净现值大于0，经济评价指标良好，工程建设是可行的，应尽早组织实施。
2．概况
2.1自然概况
2.1.1自然地理地形
莆田市荔城区地处福建省东南沿海中部，木兰溪下游，南北洋平原低洼易涝地带，介于东经118°49′至119°39′，北纬24°59′至25°46′之间，北依莆田市涵江区，南接秀屿区，西邻城厢区，东临兴化湾。
区域南北长约33公里，东西宽约27.6公里，辖4镇2个街道办事处、12个居委会、118个行政村，土地总面积300.52平方公里，耕地面积14.9626万亩，总人口46多万人。
与台湾隔海相望，是莆田市的政治、文化、经济中心。
荔城区依山傍海，地势块体由北向南倾斜。
闽中大山脉拗带穿辖区境内，控制着本区的地质、地貌及成矿特征。
境内山脉纵横、丘陵起伏、河谷错综、地形复杂、海拔多为500-600米。
最高峰的壶公山、九华山海拔为700多米。
平原、沿海地势特点是海拔较低、地势平缓、海拔高度多为30-50米之间。
其中部的兴化平原即南北洋平原是福建省四大平原之一，海拔仅为8米左右，面积464平方公里。
新度镇位于壶公山北麓，木兰溪南岸，距县城6km。
东与黄石镇接壤，东南与笏石镇，西南与灵川镇相接，西邻华亭镇，北倚城厢区，全镇面积61km2。
境内壶公山海拔710.5m，是南洋平原的最高山峰，周围十几公里区域绵延形成丘陵地带，但其衍向西北则展为平原，所以有山区、丘陵、平原三种地形。
渠桥河（即木兰溪南渠），自西向东横贯境内15个行政村。
东圳水库干渠由城厢区入境后沿壶公山北麓向南经境内10个行政村。
2.1.2水文气象条件
木兰溪下游设有濑溪水文站（控制集雨面积1070km2），有1906年调查洪水资料，1957年至1997年实测洪水资料。
延寿溪上游渡里水文站（控制集雨面积76.5km2），水文资料从1961年至1997年；东圳水文站（控制集雨面积321km2），水文资料有1957-1997年。
木兰溪下游南北洋平原内有石牌、后岭、九鲤湖、东宫、下张隆、坑尾、桥头、林兜、渡里、白册、东圳水库、濑溪、莆田共13个雨量站。
莆田站雨量观测资料从1974年至今，濑溪站雨量观测资料从1951年至今。
我区属亚热带海洋性气候，受海洋气团影响，全区年平均降雨量为900～1800毫米，其中：
沿海1000～1100毫米，木兰溪下游平原1300～1400毫米，北部山区1600～1800毫米，岛屿略超900毫米。
时段分布不均，四月至九月的雨量约占全年雨量的80%，据多年统计，六月份降雨量最多。
大面积暴雨有梅雨和台风雨两种类型。
梅雨（即雨季）是受太平洋热带气流和北方冷空气在我区上空交汇而形成的锋面雨，一般从四月下旬起六月下旬结束，为期两个月左右。
雨季常阴雨连绵，又称梅雨，在五、六月份会出现连日暴雨。
梅雨过程的总雨量约占全年降雨量的三分之一，称前汛。
台风雨是台风夹带来的降雨，一般历时二、三天，时间短，雨量集中强度大，常常造成严重的洪涝灾害，称后汛。
2.1.3水系及河流特性
渠桥河即木兰溪南渠，从陂头自西向东横贯新度镇内铁灶、莆仔、龙前、横山、沟口、下渠头、渠桥、柴桥头、锦墩、西湖、圳头、后亭、北厝、白埕等村，最终经港利水闸汇入木兰溪，河道长10km，河道比降0.0195%，集雨面积35.83%。
本工程防洪保护区内港道纵横，沟渠成网，属河网感潮区。
2.2社会经济
荔城区现共辖有4个镇，2个街道办事处，118个行政村，12个居委会，总人口46.20万人。
其中农业人口34.65万人，占总人口的75%。
是莆田市的政治、文化、经济中心。
全区总面积269.66km2，耕地面积14.60亩，其中水田11.41万亩，农地3019万亩，森林面积9.6万亩，森林覆盖率23.7%，人口平均密度每平方公里1713人，人均耕地0.316亩，人均林地0.21亩。
现状年全区工农业总产值76.64亿元，其中工业总产值65.41亿元，农业总产值11.23亿元。
人均国民生产总值16589元，农民人均年纯收入4269元。
区财政年总收入2.56亿元，总支出2.35亿元。
新度镇现有28个行政村，其中15个行政村处于平原，12个行政村处于丘陵，1个行政村处于山区，现有17595户，87188人，全镇耕地总面积3.41万亩，农田2.77万亩。
工农业总产值亿元，其中工业总产值亿元，农业总产值亿元，产值500万元以上的企业家，产值500万元以下的企业有10家。
2.3洪涝灾害
荔城区主要行政区域在木兰溪下游南北洋平原，地势低洼平坦，海拔仅黄零3～7米之间，河网纵横交错。
木兰溪发生较大洪水时，木兰溪河道洪水漫溢至南北洋平原两岸，同时区间涝水也不能及时排出，造成洪涝灾害。
受淹较严重地区有新溪、阔口、镇海、顶墩、锦墩、渠桥、杨美、南梧塘、下坂、新度、港利、白埕等。
主要排涝河道和设施有：
（1）木兰溪北渠与下磨溪的涝水在天九湾汇合后，经阔口、镇海、荔浦等与延寿溪涝水再汇合，经陡门水闸、阔口水闸、荔埔水闸排入木兰溪。
（2）企溪经企溪村、大坝村、北郊、陈墩在郊下与后卓溪汇合后，流经七步村、过后亭、东墩在陈桥经涵坝水闸流入木兰溪。
（3）渠桥河承接渠桥青宅、洋尾、东坝、锦墩等涝水，从南向北经新度、港利由港利水闸排入木兰溪。
（4）东郊河承接桂林、大坂、横塘、东郊、厝柄、樟桥等区间涝水，由洋埕港水闸排入木兰溪。
（5）和平河承接沙堤、凤山、和平、井后、华堤、桥兜、江东，由桥兜、江东水闸排入木兰溪。
（6）土海片有上海、泌头海、四角海三个湖泊，与东张、吴巷、西张等主要排堤沟相通，从沙堤流经屏山、斗南、东山、东埭、金山、遮浪、东甲，从江东、遮浪、东山水闸排出木兰溪或入海。
造成溪涝灾害的主要原因：
（1）木兰溪上游集雨面积大，没有调洪削峰的水利设施，下游地势平坦低洼，以及感潮河段潮水顶托，洪水不及渲泄。
（2）涝区内主要排涝河段公路桥梁违章建筑卡口众多，部分河道断面不足，水流不畅，涝水不能及时流向涵闸排出。
主要卡口建筑物有下磨溪建福桥、延寿溪莘郊2座桥，企溪的上黄桥、大坝桥、后卓溪西郑桥、十七步桥；南洋片莆笏公路、福泉高速公路沿线桥梁宽度严重不足。
（3）河道淤积严重，调节库容逐年减小，易旱易涝。
2.4防洪工程现状
新度防洪区内主要水利设施有红山水库（建于下坂村），小
（一）型，集雨面积11.4km2，总库容485万m3。
渠桥河两岸继续修有土堤，分布在左岸桩号3+956-5+178河段，堤长1512m；左岸桩号5+321-5+588河段，堤长267m；左岸桩号6+064-6+448河段，堤长348m；左岸6+888-7+188河段，堤长330m；右岸桩号5-731-6+348河段，堤长617m；右岸桩号6+651-7+425河段，堤长774m。
堤总长3854m，这些土堤堤高偏矮，断面偏小，两河目前的防洪能力达不到二年一遇。
2.5河障状况
渠桥河河宽在30-50m左右，随着城镇建设的发展，人与河道争地，滩地耕地、种果、建房及河床网箱养鱼、养鸭，均形成大面积河障，还有沿河村庄的生活垃圾，建筑垃圾都直接向河床排放，造成河道淤积严重。
在横山桥断面桩号（2+376）至上游180m范围、断面桩号3+428处上游60m至下游50m共110m范围、断面桩号7+630处至上游100m范围存在卡口段。
上述种种原因都严重地影响河道行洪。
3.水文
3.1水文基本资料
设计流域内无水文测站，邻近的有上游的延寿溪渡里，东圳水文站、濑溪水文站。
渡里站控制集雨面积76.5km2，水文资料有1961年至1997年；东圳水文站控制集雨面积321km2，水文资料有1957年至1997年。
设计流域内无雨量站，附近雨量站为莆田站、濑溪站，莆田站雨量观测资料从1979年至今，濑溪站雨量观测资料从1951年至今。
3.2设计暴雨
由于各河流均没有实测流量资料，洪水流量全部采用暴雨推求。
莆田站只有1979-1998年共20年雨量观测资料，系列不够长，综合分析莆田站与邻近濑溪站1951-1998年长系列雨量资料关系，求得莆田站暴雨统计参数如表3-1。
莆田站暴雨统计参数成果表
表3-1
降雨历时（hr）
1
3
6
24
统
计
参
数
均值（mm）
39.6
66
85
133
CV
0.38
0.5
0.5
0.5
CS
3.7
3.8
3.8
3.6
根据莆田站暴雨频率分析结果，其统计参数与水文图集暴雨等值线图的统计参数相接近，因而设计暴雨采用莆田站暴雨站分析成果。
3.3设计洪水
3.3.1河流的流域特征
根据1：
25000地形图及实测资料，渠桥河流域特征值如表3-2。
河流的特征值表
表3-2
河流名称
流域面积
（km2）
河长
（km）
平均比降
（%）
渠桥河（港利水闸）
35.93
10
0.0195
3.3.2河流的设计洪水
河流的设计洪水根据暴雨统计参数及各河流的流域面积，河长、河道比降采用推理公式推求河流的设计洪水。
渠桥河洪水主要来自上游的红山水库及区间洪水，设计洪水为考虑红山水为削峰后的成果。
河道上游水库基本情况见表3-3，求得溪流的设计洪水计算成果如表3-4。
上游水库基本情况表
表3-3
水库名称
集雨
面积
（km2）
总库容
（万m3）
溢流堰堰型
溢流堰净宽
（m）
堰顶
高程
（m）
设计最大泄量
（m3/s）
红山水库
10.2
485
宽顶堰
20
40.5
203
溪流设计洪水成果表
表3-4
溪名
桩号
汇水
面积
（km2）
2
3.33
5
10
备注
渠
桥
河
9+678～7+808
35.93
350
312
280
228
采用推理公式法推求设计洪水
7+808～4-500
17.03
153
136
122
99
4+500～+000
6.83
71
63
57
47
红山水库
10.2
170
153
140
117
红山水库下泄
82
73
65
52
3.4设计洪水水面线
3.4.1河道纵横断面
渠桥河从陂头自西向东横贯铁灶、莆仔、龙前、横山、沟口、下渠头、渠桥、渠桥头、锦墩、西湖、圳头、后亭、北厝、白埕等村，最终经港利水闸排入木兰溪，河道长度10km，共实侧72个横断面。
3.4.2河床糙率的选定
根据1973年、1997年两次大洪水的洪水位，选取较可靠的洪浪计算水面比降，分别用各自的水面比降、相应的横断面及流量，用曼宁公式推求糙率并参照天然河道糙率表，最后确定整治后河道糙率为0.0275，推算现状水面线时天然河道糙率选用0.030。
3.4.3起始断面及起始水位
根据本次设计要求，渠桥河以圳头桥下（桩号7+821）为起始断面，起始水位的推算如下：
由于木兰溪防洪堤建成后，外江水位较高，各溪流的洪水须经河网及低洼地调蓄后排入木兰溪。
本设计各溪流的起始水位是在福建省水利规划院编制的《木兰溪下游排涝规划报告》的基础上，通过洪水调蓄演算并采用水库回水推算的方法而得。
桥桥河位于南洋高速公路以西，其起始断面圳头桥下位于南洋蓄涝区，其起始水位计算方法同后卓溪，调蓄库容考虑高速公路以西的港道及低洼地；排水设施按排涝规划的相应设施，主要有现状的港利、洋埕、桥兜、江东等4座水闸。
各溪流各起始断面设计洪水位成果见表3-5
各起始断面设计洪水位表
单位：
m表3-5
频率（%）
位置
2
3.33
5
10
渠桥河
港利
4.10
4.05
3.99
3.94
圳头桥下
4.49
4.45
4.39
4.34
注：
高程系：
黄零m，余同。
3.4.4桥梁阻水壅高计算
1）计算方法
当桥面较高时，一般不会漫桥，其壅高根据武汉水利电力学院出版的《水力计算手册》中的公式进行计算，公式如下：
Q孔=Wμ
式中：
ω为桥孔过水总面积；
△ZO为上游壅高水头，△ZO=△Z+V02/2g
△Z为上游壅高值；
μ为流量系数
当桥面较低时，洪水漫桥，桥面以上部分过水以宽顶堰自流公式计算：
Q面εBm
H03/2
式中：
HO为有效水头；
ε为侧收缩系数；
m为流量系数。
过桥流量：
Q总=Q孔+Q面
2）现状各内河桥孔过流能力分析
渠桥河现有桥梁11座，分别为黑桥、下马桥、朝阳桥、圳头桥、九门桥、渠头桥、沟口水泥桥、沟口桥、横山桥、五府桥、铁灶桥。
根据计算，各内河桥孔过流能力情况见表3-6
渠桥河各桥孔过流能力表
表3-6
桥名
桩号
桥面高程
（m）
桥孔净过水面积
（m2）
桥过水能力
（m3/s）
黑桥
9+465
6.56
106
275
下马桥
9+284
6.95
103
298
朝阳桥
7+890
5.85
92
251
圳头桥
7+808
6.58
103
388
九门桥
6+576
6.73
133
288
渠头桥
5+178
6.99
86
243
沟口水泥桥
3+758
6.94
117
250
沟口桥
3+563
10.05
218
580
横山桥
2+371
7.84
160
390
五府桥
1+856
6.25
47
85
铁灶桥
0+557
11.50
340
890
由表3-6得渠桥河桥梁过流能力较大，均满足河道排洪要求。
3.4.5设计洪水水面线推算
根据各河段设计洪水流量、河道特征断面资料、断面间路、糙率等基本资料，推算水面线，计算公式采用伯努利能力方程式：
Z1+
=Z2+
+hf+hj
式中：
Z1、Z2为上下断面水位（m）；
V1、V2为上下断面平均流速（m/s）；
hf、hj分别为沿程水头损失和局部水头损失（m）；
求得各河道现状设计（P=5%）水面线成果见表3-
由表得，渠桥河现状河道过流能力较好，但也须进行综合整治，为满足防洪要求，对各河流拟定以下整治方案：
渠桥河：
方案1：
局部清障、整治河道。
方案2、局部清障、河底清淤，并整治河道。
渠桥河按方案2进行整治便可满足设计要求。
整治各溪流不同频率设计水面线成果见表3-
3.5排涝流量计算
根据保护区地形条件，本工程涝片为低洼地，皆为农田耕地，排涝考虑闸排。
3.5.1排涝标准
排涝区为农田耕地，据排涝暂行规定，采用水利部门农田排涝标准，即五年一遇，24小时暴雨，24小时排干。
3.5.2排涝流量
根据省测绘局1:
1万地形图量测出排涝沟流域特征值，见表3-
排洪沟流流域特征值表
表3-
流域面积（km2）
河长（km）
平均比降（%）
1.395
2.35
1.44
根据暴雨统计参数及排洪沟的流域面积、河长、河道比降采用推进公式推求涝水流量，详见表3-
涝水流量成果表
表3-
频率（%）
5
10
20
洪峰（m3/s）
16
13
11
最大24小时洪量（万m3）
33
27
21
4.工程地质
4.1工程概况
城区渠桥河防洪工程防洪堤8.98km，总长17.17km。
本次防洪堤地质钻探和试验工作由冶金部福建岩土工程勘察研究院承担，我单位负责钻孔的布置等。
本次完成主要工作量见表4-1。
防洪堤勘察工作量表
表4-1
完成项目
单位
工作量
备注
机械钻
m/孔
252/26
手摇钻
m/孔
651/99
标贯试验
次
43
重型圆锥动力触探
m
6.9
原状土样试验
组
38
扰动样试验
组
11
4.2区域地质概况及地震基本烈度
4.2.1地形地貌
本区东临兴化湾，地势平坦，河汊密集，大部分地区为海相沉积，系海岸上升，复以木兰溪冲积而成。
渠桥河两岸也绝大部分属兴化海积平原地貌单元。
4.2.2地层岩性
测区内第四系地层发育，为更新统和全新统残坡积层与海积━冲冲洪积层。
渠桥河堤线地层从上到下主要为：
素填土、粉质粘土（Ⅰ）、淤泥、粉质粘土（Ⅱ）、泥质细中砂、含泥圆砾、坡残积粘性土。
4.2.3地质构造及地震烈度
本区位于闽东火山断拗带和闽东南沿海变质带中段，长乐━南奥断裂带和东西向活动构造带的复合部。
根据《中国地震烈度区划图（1990）》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。
4.2.4水文地质条件
地下水主要为孔隙潜水，埋深一般在0.5-2.8m之间。
主要赋存于泥质中细砂、泥质中粗砂、含泥砾卵石层中，主要由大气降水补给及溪
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