江南镇云水堰初步设计报告报批稿.docx
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江南镇云水堰初步设计报告报批稿
桐庐县江南镇应家溪深澳村段水环境改善工程
初步设计报告
（报批稿）
审定：
审核：
陈京华
项目负责：
陈京华
参加人员：
邵平峰郑少朋
邵强邢飞
衢州市水利水电勘测设计有限公司
二O一四年十月
序言
深澳古村是桐庐县村镇旅游发展重点区域，《桐庐县深澳古村落旅游开发总体规划》通过有序开发，把深澳古村落发展成为集古村落观光、休闲、娱乐、文化交流等功能于一体的古村落休闲旅游目的地，成为桐庐地区的新的旅游经济增长点、杭州市南宋文化旅游线路的重要组成，浙江省特色古村落产品、长三角有一定知名度的观光休闲旅游目的地。
深澳古村因其水系而名，古村濒应家溪而建，村内水系完备，历史悠久，唯村旁临应家溪鲜有引人景观乃美中不足。
而应家溪坡陡流急，河床和堰堤受洪水冲刷、存防洪安全之隐忧。
本工程建设一道以堰坝为核心的水利景观，以消洪水之患，补缺景之憾。
新建堰坝方案设计灵感取自“行云流水”，故取名“云水堰”。
堰坝造型与云彩结合，营造“云水相间”、“云中戏水”、“流云入水”、“行云流水”之“一堰四景”，实现“无水有云景、流水有水景、洪水保安全”的目标。
设计师倡导“景观水利”之理念，将水利工程建设与生态景观有机结合，是对此进行的一次必要和有益的探索。
设计过程中得到水利部门、当地镇村有关领导和专家人员的悉心帮助指导，在此表示衷心感谢。
1综合说明
1.1概述
1.1.1工程位置
本工程位于江南镇深澳村，为应家溪中下游段。
工程建设区距离江南镇政府约8Km。
江南镇位于桐庐县东部，滨富春江南岸，距杭州70公里，320国道与杭千高速横贯全境，区位条件优越，交通十分便捷。
该镇由原深澳、石阜、窄溪三镇合并而成，总面积78平方公里，下辖19个行政村，1个渔业村，1个居委会，人口5.2万。
1.1.3编制过程
2014年8月，江南镇深澳村村民委员会委托我公司承担本工程设计任务，随即组织专业测量人员及地质勘探人员进行现场测量、地质勘探和收集有关资料，并同步进行初步设计工作。
2014年8月底，我公司完成《桐庐县江南镇应家溪深澳村段水环境改善工程初步方案》并立即与业主及水利行政主管部门进行沟通对初步方案进行了探讨。
根据“初步方案”及沟通成果，我公司进行深化设计，于2014年9月30日完成了《桐庐县江南镇应家溪深澳村段水环境改善工程初步设计报告》（送审稿），2014年10月9日业主单位组织相关单位及专家对《桐庐县江南镇应家溪深澳村段水环境改善工程初步设计报告》召开了初步审查会议，根据会议精神及意见，我公司对初设报告进行了较全面的补充和完善，并于2014年10月12日完成了《桐庐县江南镇应家溪深澳村段水环境改善工程初步设计报告》（报批稿）。
1.1.4设计依据及资料
本报告主要编制依据如下：
⑴、实测地形图；
⑵、《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL619-2013）
⑶、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
⑷、《浙江省河道生态建设标准》；
⑸、《2012~2015年全国中小河流治理实施方案》；
⑹、《防洪标准》（GB50201-94）；
⑺、《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）；
⑻、《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）；
⑼、《桐庐县河道整治规划报告》；
⑽、《桐庐县深澳古村落旅游开发总体规划》（2011-2020年）；
⑾、《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）
⑿、《桐庐县江南镇应家溪云水堰工程工程地质详细勘察报告》（2014.09）
⒀、《宋家溪（应家溪）流域综合规划文本》（1999.11）
⒁、《宋家溪（应家溪）流域综合规划》（1999.11）
⒂、其他各专业设计规程、规范。
1.2水文气象
富春江流域属北亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明，降水量时空分布不均，年际、年内变化显著，3～4月初春季节，地面盛行东南风，一般多降连绵细雨。
5～7月春末夏初，暖湿太平洋高压气团渐向大陆推进，锋面常在流域上空滞留或摆动，由于受地形影响，很容易造成全流域性的连续降水过程，降水强度大，持续时间长，俗称梅雨期。
7～9月盛夏季节，湿热多雨，盛行偏南风，多雷阵雨和台风雨。
10～11月秋季，天气以晴朗少雨为主。
12月～次年2月为寒冬季节，地面盛行偏北风，天气干燥偏冷，有时出现雨雪天气。
流域多年平均降水量为1641mm，其降水量年内及年际变化较大，最丰年份为1954年，降水量达到2596.2mm；最枯年份为1978年，降水量仅1106.6mm，丰枯之比达2.35倍。
流域内降雨时空分布不均，年内年际变化较大，洪水主要由梅雨及台风雨形成。
1.3工程地质
勘察堰坝场地位于桐庐县江南镇深澳村，横屏线北侧应家溪。
地貌属山前冲洪积相和河流冲洪积混合相。
地势较不平坦、钻孔大部分在应家溪内。
堰坝沿线现状以河卵石、漂石裸露为主。
根据钻探和工程地质调绘，结合区域地质资料，勘查地段由松散的冲积物组成。
基岩为灰岩；第四系更新统及全新统松散堆积层。
工程区域位于“扬子准地台”（I1）中的“钱塘江台褶带”（Ⅱ2）上。
印支期构造运动使整个古生界形成褶皱，燕山期构造运动使区域内大部分构造复活。
区内构造总体以褶皱为主，断裂也发育，北东向构造线清晰，褶皱轴线普遍向北东倾伏。
1.4工程任务和规模
本工程的保护对象为沿河村庄，本工程的主要任务是以水环境改善为主结合景观建设等。
建设内容为：
水环境改善河道长度200m，位于新建堰坝上游135m及堰坝下游65m之间，新建堰坝堰长37.95m；新建游步道239m。
根据《防洪标准》（GB50201-94）、《宋家溪（应家溪）流域综合规划文本》，确定本工程等级为Ⅴ等，防洪重现期标准10年一遇，主要建筑物级别为5级。
1.5主要建筑物
本次水环境改善主要通过新建堰坝使堰坝上游形成水面，下游形成湿地，从而改善该段河道水环境。
本工程主要建筑物为新建堰坝，堰顶设计宽度2m，堰坝高程45.00m，堰坝桩号0+007.00～0+030.95段堰顶高程为44.90m，堰顶设置过水墩，过水墩间隔0.43m布置一座，过水墩顶高程45.10m；堰坝堰身45.00m～43.80/43.60m高程段，采用弧形鳞状梯级跌水，每级高度0.15m和0.2m不等；堰坝左侧43.80m高程处设置一级消力池，池深0.5m，坎顶高程44.30m，消力坎平面呈弧形与鳞状梯级跌水衔接；堰坝右侧43.60m高程处设置一级消力池，坎顶高程44.10m，消力坎平面呈弧形与堰坝左侧消力坎衔接；一级消力坎外侧通过跌水与二级消力池连接，二级消力池分层三部分；第一部分位于河道左侧，消力池底高程42.70m，消力坎平面呈云彩状采用4段圆弧与左岸游步道与左侧一级消力坎衔接，坎顶高程43.20m；第二部分位于河道右侧，消力池底高程42.70m，消力坎平面呈云彩状采用4段圆弧与左岸游步道与左侧一级消力坎衔接，坎顶高程43.20m；第三部分位于河道中部，消力池底高程42.50m，消力坎平面呈弧形与左右两侧二级消力坎衔接，消力坎为台阶状，最高处坎顶高程43.00m，向消力池内每隔0.25m较低0.05m，最低处坎顶高程42.70m。
1.6施工组织设计
本工程主体工程包括：
堰坝堰体、堰前防渗、游步道等。
本工程施工交通较为便利，水、电及通讯均可就地解决。
本工程施工总工期计划为6个月，于2014年11月开工，2015年4月完工，不包括工程筹建期1个月。
1.7工程永久占地
由于本工程新建堰坝位于河道内，未涉及新增永久占地。
1.8水土保持及环境保护设计
本工程的兴建，其有利影响是主要的，不利影响是次要的、局部的，且不利影响可采取一定措施得以减免或改善。
从环境角度考虑，本次设计工程兴建是可行的。
经计算本工程环境保护静态总投资为8.8万元，水土保持静态总投资2.64万元。
1.9工程管理
本工程属公益性基础设施，工程管理机构可由桐庐县江南镇深澳村村民委员会组建，统一安排管理人员、管理用房及相应设备，并根据有关规定确定工程管理范围及保护范围。
1.10劳动保护
生产过程中的职业危险为：
（1）机械设备噪声；
（2）砼生产过程；（3）钢筋制作。
（4）基坑开挖的不利工作环境；
主要防范措施为：
（1）要求施工单位在作业中，尽量合理配置施工机械，降低噪声级，特别是夜间施工，尽量避免强声源，以确保居民晚上休息环境。
（2）土石方工程施工尽可能采用机械化施工，另一方面，要合理安排施工计划，尽可能不安排在雨季施工，否则应做好防洪排水等准备。
1.11设计概算
本工程设计概算按照浙江省水利厅《浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定》（2010）和浙江省水利厅《浙江省水利水电建筑工程预算定额》（2010年）及浙江省水利厅《浙江省水利水电工程施工机械台班定额》（2010年）进行编制。
本工程为Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，按三类工程取费。
工程总投资：
303.15万元；建筑工程费：
217.81万元；临时工程费用：
10.97万元；预备费用：
14.82万元；独立费用：
46.11万元；征地和环境部分：
13.44万元。
1.13工程特性表
本工程特性见下表所示。
表1-1工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
一、水文
1流域面积
应家溪出口
km2
33.12
拟建堰坝处断面
km2
27.04
2设计洪峰流量
P=10%
P=5%
拟建堰坝处
m3/s
227.91
280.91
3设计高水位
P=10%
P=5%
坝址
m
47.17
47.42
二工程等级与设计标准
1工程等级
5
2设计标准（重现期）
年
10
三主要建筑物
1新建堰坝
m
37.95
堰顶长度
堰顶高程
m
45.00
堰顶厚度
m
2
堰坝上下游高差
m
2
2游步道
m
239
四经济指标
1总投资
万元
303.15
2建筑工程
万元
217.81
3临时工程
万元
10.97
4独立费用
万元
46.11
5预备费
万元
14.82
6场地征用及专项补偿费
万元
13.44
2水文
2.1地理位置与流域概况
2.1.1地理位置
本工程位于江南镇深澳村，为应家溪中下游段。
工程建设区距离江南镇政府约8Km。
2.1.2流域概况
应家溪位于江南镇，上承屏峰、青草两源，分别发源于布叠岭和牛峰岭，于环溪村北合流后，西北流于桐庐、富阳县界上，末端折西从江南镇横山埠入富春江，流域面积33.12km2；主流长度13km，河床综合比降0.035。
拟建堰坝位置以上集雨面积27.04km2，主流长度11.03km，河床平均比降0.038。
2.2气象
富春江流域属北亚热带季风气候区，雨量充沛，四季分明，降水量时空分布不均，年际、年内变化显著，3～4月初春季节，地面盛行东南风，一般多降连绵细雨。
5～7月春末夏初，暖湿太平洋高压气团渐向大陆推进，锋面常在流域上空滞留或摆动，由于受地形影响，很容易造成全流域性的连续降水过程，降水强度大，持续时间长，俗称梅雨期。
7～9月盛夏季节，湿热多雨，盛行偏南风，多雷阵雨和台风雨。
10～11月秋季，天气以晴朗少雨为主。
12月～次年2月为寒冬季节，地面盛行偏北风，天气干燥偏冷，有时出现雨雪天气。
流域多年平均降水量为1641mm，其降水量年内及年际变化较大，最丰年份为1954年，降水量达到2596.2mm；最枯年份为1978年，降水量仅1106.6mm，丰枯之比达2.35倍。
2.3水文测站情况
本工程范围附近设有3个雨量站，桐庐站距离工程建设区最近且具有长系列雨量资料的雨量站。
水文测站概况见表2-1。
表2-1水文测站基本情况表
测站
水系
河名
观测地点
设立年份
观测项目
备注
桐庐站
富春江
富春江
桐庐县
1947
降水
肖岭站
富春江
大源溪
凤川街道肖岭水库
1961
降水
高峰
富春江
壶源江
新合乡
1961
降水
2.4设计洪水
2.4.1降水成因
流域内降水量时空分布不均匀，年内变化较大，降水主要由锋面气旋、台风和热带风暴影响所致。
春末夏初（4月15日～7月15日），副热带高压与北方冷空气在长江中下游交馁，形成静止锋挑迥，降水量大，历时长，常常由此形成大洪水，俗称梅汛期；夏秋季节（7月16日～10月15日）受副热带高压控制，天气干旱少雨，有时局部雷阵雨发生，此时也是台风和热带风暴活动频繁季节，由其过境或外围活动影响产生的暴雨或大暴雨，历时短但强度大，也会引发大洪水，称为台汛期。
由于本流域的特殊位置，受台风和热带风暴活动的影响次数较少，故台汛期大都以干旱少雨天气为多；每年10月16日～翌年4月15日为非汛期。
此时流域处于蒙古冷高压的东南部，受变性大陆气团控制，天气以晴冷为主，当冷空气南下时，地面盛行偏北风，伴有雨雪天气出现。
据实测资料统计分析，本流域大洪水的主要成因为梅雨，台风和热带风暴引发的暴雨洪水次数较少。
2.4.2计算方法
根据本工程的任务和规模（见第1.4节所述），需计算控制断面的设计洪峰流量，进而计算出河道沿程水位，为工程建设提供依据。
流域内无实测流量故资料采用设计暴雨推求设计洪水。
2.4.3设计、施工期暴雨
设计暴雨根据浙江省水文勘测局编制的《浙江省短历时暴雨》（2003年）进行计算，查出本流域多年平均最大24小时、6小时、1小时和10分钟降雨量及相应模比系数Kp，Cs/Cv取3.5，按下式计算设计暴雨：
（1）
式中：
为某频率下的设计暴雨，
为某频率下的模比系数，
为暴雨平均值。
各参数值及计算设计暴雨值如表2-2所示。
2-2设计暴雨成果
降雨历时
均值
Cv
Cs/Cv
点面系数（α）
各频率P（%）设计暴雨（mm）
10.00%
5.00%
24h
115
0.51
3.5
0.996
191.6
230.1
1h
42.5
0.46
3.5
0.928
63.5
75.1
6h
70
0.47
3.5
0.984
111.8
132.6
各分段内设计雨量分配按暴雨公式计算，其设计雨量和暴雨衰减指数计算公式如下：
（1）ti＝10～60分钟之间
（2）
（3）
（2）ti＝1～6小时之间
（4）
（5）
（3）ti＝6～24小时之间
（6）
（7）
式中：
―雨量；
H10―10分钟雨量；H60―60分钟雨量；
―1小时雨量；
―6小时雨量；H24―24小时雨量；
―时段；
―暴雨衰减指数。
各频率对应的衰减指数见表2-3。
表2-3暴雨衰减指数
频率
ti＝1～6h
ti＝6～24h
10年一遇
0.685
0.612
20年一遇
0.683
0.602
设计暴雨时程雨型按下列法则排列时段雨量：
老大项时段雨量的末时刻排在18:
00～21:
00范围内；
老二项时段雨量紧靠老大项的左边；
其余各时段雨量，按大小次序，奇数项时段雨量排在左边，偶数项时段雨量排在右边，当右边排满24小时，余下各时段雨量按大小依次向左边排列。
各频率暴雨过程见表2-4。
表2-4暴雨时程分配表
时段（t）
频率
时段（t）
频率
h
P=10%
P=5%
h
P=10%
P=5%
1
3.1
3.9
14
5.14
6.28
2
3.2
4.0
15
5.47
6.67
3
3.3
4.1
16
5.85
7.13
4
3.4
4.2
17
6.90
8.38
5
3.5
4.3
18
7.18
8.56
6
3.6
4.5
19
10.79
12.85
7
3.8
4.6
20
15.53
18.47
8
3.9
4.8
21
63.54
75.06
9
4.1
5.0
22
8.54
10.17
10
4.2
5.2
23
6.25
7.45
11
4.4
5.4
24
6.32
7.69
12
4.6
5.7
13
4.9
5.9
2.4.4产流计算
本流域属南方湿润地区，在设计条件下，产流计算采用蓄满产流的简易扣损法，即对毛雨过程进行扣损计算求得净雨过程，初损I0=20mm，后损按1.0mm/h计。
各时段净雨量见表2-5。
表2-5时段净雨量表
时段
P=10%净雨量
P=5%净雨量
时段
P=10%净雨量
P=5%净雨量
1
0.00
0.00
13
3.86
4.94
2
0.00
0.00
14
4.14
5.28
3
0.00
0.00
15
4.47
5.67
4
0.00
0.00
16
4.85
6.13
5
0.00
0.33
17
5.90
7.38
6
0.18
3.46
18
6.18
7.56
7
2.76
3.61
19
9.79
11.85
8
2.90
3.78
20
14.53
17.47
9
3.05
3.96
21
62.54
74.06
10
3.22
4.17
22
7.54
9.17
11
3.41
4.40
23
5.25
6.45
12
3.62
4.65
24
5.32
6.69
2.4.5汇流计算
新建堰坝坝址断面上游集雨面积分别为27.04km2；属小流域，无实测洪水资料，故设计洪水过程线依据浙江省推理公式推求。
推理公式如下：
式中：
τ—汇流时间（小时）；
hK—某时段净雨量（mm）；
F—设计断面集雨面积（km2）;
QK—某时段洪水流量（m³/s）。
由浙江省中小流域设计暴雨洪水图集，流域汇流时间及洪峰采用试算确定，公式为：
该流域内植被情况较好，经计算汇流参数m＝0.84。
通过试算，拟建堰坝断面10年一遇、20年一遇的汇流时间见表2-6。
表2-6汇流时间计算成果表
频率
10%
5%
汇流时间（h）
2.80
2.66
表2-7设计洪水主要计算参数表
频率
设计值
10%
5%
备注
年均最大24h降雨量
115
115
CV=0.51CS=3.5CV
点面系数α=0.996
Kp
1.673
2.008
H24P
191.6
230.1
QP
227.9
280.9
注：
表中Kp为流量模比系数，H24P为24小时设计暴雨（mm），QP为洪峰流量（m3/s）。
根据推求的各时段净雨，即可求得各频率下拟建堰坝位置设计洪水过程线，如表2-8所示。
表2-8设计洪水过程线
时段（t）
频率
时段（t）
频率
h
P=10%
P=5%
h
P=10%
P=5%
1
0.0
0.0
14
29.3
37.6
2
0.0
0.0
15
31.4
40.2
3
0.0
0.0
16
33.9
43.2
4
0.0
0.0
17
38.5
48.8
5
0.0
0.9
18
42.8
53.7
6
0.5
10.7
19
55.5
68.6
7
7.9
20.6
20
78.6
97.0
8
15.6
27.4
21
227.9
280.9
9
21.9
28.6
22
219.3
267.9
10
23.1
30.0
23
168.8
182.1
11
24.4
31.6
24
44.6
54.3
12
25.8
33.3
13
27.4
35.3
表2-9拟建堰坝处设计洪峰流量计算成果
控制断面位置
控制断面以上集雨面积
各频率P（%）洪峰流量（m3/s）
（km2）
10%
5%
拟建堰坝位置
27.04
227.9
280.9
注：
为安全计，表中洪峰流量成果不考虑上游水库的调洪削峰作用。
拟建堰坝位置上游现有黄坪坞、大坞桥、小水顶、遮风潭和下轮坞五座小型水库。
黄坪坞水库位于大坞桥水库上游，两座水库为串联型水库，大坞桥水库坝址以上集雨面积5.51km2，正常库容为26.46万m3，总库容约35.3万m3；遮风潭水库坝址以上集雨面积2.5km2，正常库容为30万m3，总库容约34.7万m3；小水顶水库坝址以上集雨面积0.27km2，正常库容为8.8万m3，总库容约10.4万m3；下轮坞水库坝址以上集雨面积0.58km2，正常库容为40万m3，总库容约47.07万m3。
水库对洪水具有一定的滞洪、削峰作用，上游水库坝址总计控制集雨面积8.86km2，占拟建堰坝位置集雨面积比例较小，为安全计，本阶段不考虑水库的调洪作用。
2.4.6施工期洪水
施工期洪水推求方法设计洪水推求方法一致，施工期按非汛期5年一遇标准计算，成果如下表所示。
表2-9拟建堰坝处施工期洪水计算成果
控制断面位置
控制断面以上集雨面积
施工期洪水
（km2）
m³/s
应家溪
拟建堰坝位置
27.04
81.37
2.4.7设计洪水成果合理性分析
本次洪水合理性分析主要通过与《宋家溪（应家溪）流域综合规划》中断面洪峰流量数据进行比较，以分析其合理性。
表2-9洪峰流量成果比较表
成果名称
断面位置
项目
各频率（%）设计值
P=10%
P=5%
本报告
拟建堰坝处
洪峰流量
227.91
280.91
F=27.04km2
洪峰模数
8.43
10.39
河道整
治规划
环溪村
洪峰流量
208
264
F=24.1km2
洪峰模数
8.63
10.95
经比较，设计洪水洪峰模数与《规划》成果相符，符合我县区域洪水的合理性分布规律，本次的设计洪水成果较合理。
2.5拟建堰坝位置现状水位计算
2.5.1计算方法
根据前述表2-9中计算采用的洪峰流量值分段进行拟建堰坝处河道水位推求。
河道水位推求时，考虑现状河道面貌，过水断面的糙率参考类似工程及水力学计算手册中的相关说明，河床糙率取0.035，河岸砌石墙面糙率系数取0.025。
经1/10000电子地形图核查，拟建堰坝位置集雨面积以外没有其它支流汇入，因此，整治范
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