5工程任务和规模2.docx
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5工程任务和规模2
5工程任务和规模
5.1社会经济发展状况及工程建设的必要性
5.1.1社会经济概况和近期发展规化
咸阳市位于陕西省关中平原，滨临渭河，北倚五陵塬，是一座历史文化名城，其悠久的历史蕴藏着极其丰富的人文资源，独有的“塬、城、河”是城市历史内涵的重要元素。
咸阳市在陕西省具有举足轻重的作用，改革开放以来，咸阳市的经济有很大发展，现已成为以电子、纺织、精细化工、医药保健等为主的现代化工业城市。
西宝高速公路桥、312国道、陇海铁路、咸铜铁路等从市区穿过，西安－咸阳国际机场邻近城区。
据统计至2002年底，咸阳市人口486万人，其中市区人口55万人；全市国民生产总值251亿元，工业总产值106亿元，农业总产值55亿元。
2002年陕西省政府提出以陇海铁路沿线城市群与西安共同构成中心区、国家关中高新技术产业带和星火科技产业带为核心区的“一线两带”发展战略，要求“西—咸经济一体化”，协同发展。
为了响应这一号召，为“西—咸”经济发展创造良好的外部发展环境，咸阳市委、市政府适时制定了渭沣两河四岸生态环境景观规划，规划目标是尊重历史、复兴文化、改善生态、再铸辉煌，使之成为渭河上一颗明珠、西北最大的城市景观。
拟建的渭河咸阳城区段综合治理工程位于渭河中游的下段，是在保障防洪安全的前提下，对治理段河道进行综合整治，营造城市生态景观。
工程建设将会带来显著的社会效益、环境效益及经济联动增值效益。
5.1.2防洪规划
（1）规划范围及设计标准
现状基准年：
2000年；
设计水平年：
2010年。
规划范围：
渭河咸阳市区城防段分南、北（即右、左）两岸。
左岸西起西宝高速公路桥，东至陇海铁路大桥，长度9.62km（其中新修3.171km）；右岸西起西宝高速公路桥，东至陇海铁路大桥，全长8.79km。
设计标准：
根据咸阳市城市发展规划，到2010年城区人口将达55万人。
设防区渭河南岸将是咸阳市的高新技术、商贸、旅游发展的重要基地，预计2010年人口将达到10万人。
根据南北两岸堤防保护区的重要性，依据《防洪标准》及《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》审查意见，考虑到南岸现状开发建设情况，确定南岸的防洪标准为50年一遇，北岸的防洪标准为100年一遇。
（2）堤防工程总体布置
充分考虑城市建设状况和利用已成防洪工程，经方案比较确定咸阳城区段设计堤距不小于600m，可充分利用部分稳定耐冲的天然岸坎，有利于稳定河势。
咸阳城区河段左岸西起西宝高速公路桥，东至非金属研究所，规划新修护岸工程3.171km；右岸西起西宝高速公路桥，东至陇海铁路大桥，新修堤防工程达8.79km。
西兰公路桥、陇海铁路桥分别从目前的渭河行洪桥孔宽约420m和338m，按600m堤距所要求的桥孔宽度进行扩孔。
5.1.3治理段现状及存在的主要问题
渭河自西向东从咸阳市城区穿过，将市区分为南北两个区。
由于受自然条件和人为因素等方面的影响，常年大部分时间，主槽较窄，滩面裸露，河道内乱采、乱堆、乱种现象严重。
长期以来，咸阳市及上游城市工业、生活污水直接排入河道，河道内水质污染严重。
由于中水河槽受滩面发展侵占，逐年缩窄，形成小流量高水位的恶性循环。
加之原有堤防工程标准低，质量差，使城市防洪压力增大。
治理段现状与城市环境的改善和发展要求很不适应。
从西宝高速公路桥至陇海铁路桥长约9km的城区河段，现状河床床面宽约450～760m，其中西兰公路桥位处宽约420m，铁路桥位处宽约338m，对现行河道行洪断面形成卡口，造成桥上游壅水，导致滩面出现淤积。
咸阳城区渭河左岸自西宝高速公路桥至陇海铁路桥之间岸线全长9.62km，其中西宝高速公路桥至非金属研究所（以下简称非研所）段大多为自然岸坎，高程在百年一遇洪水位以上，虽属河道老岸，但由于无护岸工程，稍遇洪水，便有崩塌现象发生；非研所段为在建工程，建成后即可满足百年一遇洪水设防，1级堤防标准；非研所至西排洪渠段长674m堤防，是上世纪80年代末修建的，基本满足设防要求；西排洪渠至渭河2号公路桥段4.75km为在建工程，建成后即可满足设防要求；渭河2号公路桥至陇海铁路桥段长700m，陕西省水利厅已批复建设，为在建工程，建成后即可满足设防要求。
城区渭河右岸自西宝高速公路桥至陇海铁路桥之间岸线全长8.79km，属无堤段，洪水对该区安全构成较大威胁。
渭河城区段目前归属市水利局防汛办代管，既无专门管理机构也无管理经费的来源，更无长年专职管护人员，管理状况急需改善。
5.1.4工程建设的必要性
随着“一线两带”和西安都市区（西安至咸阳一体化）发展战略实施步骤的加快，咸阳市委、市政府提出把渭沣两河四岸生态环境景观建设作为促进城市发展的重要突破口。
渭河咸阳城区段综合治理工程，是渭沣两河四岸生态环境景观规划中的重点工程。
通过本工程建设，可以畅通中小洪水流路，稳定河势，有利于防洪安全；改善沿河两岸及咸阳市的生态环境，改变冬春污水横流、黄沙满天及夏秋杂草丛生、臭气熏天的状况；改善城市人居环境，为提高群众生活水平提供了良好的外部环境；促进两岸城市发展，完善城市功能，丰富城市内涵，提升城市品位，改善投资环境，促进旅游发展，具有重要的战略意义和历史意义。
因此，进行渭河咸阳城区段治理工程建设是十分必要的。
5.2工程任务
工程的主要任务是在不影响河道原有功能的前提下，疏浚整治河道，利用部分河道蓄水；平整两侧滩地，为绿化、美化景观工程建设创造条件。
通过本工程建设，加快咸阳城区段河道渭河堤防建设和河道治理，提高防洪能力和管理水平，增加城市景观面积和绿地面积，改善人居环境，完善城市功能，提高城市品位，改善生态环境和投资环境，促进区域经济和社会发展。
5.3工程治理范围
（1）治理段上游起点位置确定
项目建议书阶段，根据设计委托书要求，治理范围为陇海铁路桥上游约5.5km。
治理段上游起点位于河道主槽由北岸拐到南岸拐点以下50m左右，距离一号公路桥以上约1480m。
西防洪渠位于治理段北岸，距离上游起点约672m。
西防洪渠位于治理段内，作为渭北干的退水渠，平时排泄城区污水，流量在1～2m3/s，汛期渲泄上游来的退水流量约10m3/s，年退水总量约为500万～1000万m3。
但是退水水质浑浊，泥沙含量较高，年退水量大，不宜直接进入蓄水渠。
根据黄河水利委员会专家咨询意见，不宜设置设排污暗涵将西防洪渠及北岸污雨水引至治理段下游。
因此，宜将治理段上游起点移至西防洪渠以下，以避免西防洪渠的退水对蓄水水体的干扰。
另外，从主槽河势分析，西宝高速公路桥至南安村段，主槽基本靠北岸，由南安村向下游450m左右，主槽由北岸拐至南岸，主槽靠南岸1600m左右后拐至河床中间，至陇海铁路桥长约4500m。
而项目建议书阶段上游起点位于河道主槽由北岸拐到南岸拐点以下50m左右，模型试验表明，泄洪浑水渠进口水流不顺，1＃橡胶坝及中隔墙冲刷严重，因此，宜将上游起点下移，使治理段上游有足够的水流过渡段，以保证水流平顺进入泄洪浑水渠。
经过综合分析比较，将上游起点下移至咸通南路下游约140m。
模型试验表明，1＃坝前水流比较平顺，坝前及中隔墙前端河床冲刷大大减少，该位置是合适的。
（2）治理段下游终点位置确定
项目建议书阶段，下游终点距离陇海铁路桥较近，约435m。
为减少治理段出流对铁路桥的影响及铁路桥对泄洪浑水渠出流的影响，并考虑二号公路桥的位置制约，拟将下游终点上移120m左右，同时取消泄洪浑水渠末端橡胶坝。
模型试验表明，泄洪浑水渠出流明显改善，对铁路桥的冲刷影响也相应减轻。
鉴于治理段上游起点下移和终点上移，治理段长度由5.5km左右缩短为4.6km左右，因此橡胶坝梯级由三级优化为两级。
5.4泄洪浑水渠和泄洪蓄水渠宽度
（1）泄洪浑水渠和泄洪蓄水渠布置
将河道设计成复式河槽，主河槽疏浚拓宽形成泄洪蓄水渠和泄洪浑水渠，两岸依据天然地形分设一、二级平台。
泄洪浑水渠和泄洪蓄水渠布置主要根据中常洪水河势兼顾咸阳市主城区确定。
从中常洪水河势演变试验可以发现，尽管主流经常发生变化，河床具有一定的游荡性，但是该河段主槽位置相对稳定，中小洪水涨落水过程中一般不会出现大幅度摆动的现象，说明该河段河势变化不大，特别是主流受D12断面附近北岸大堤顶托，整治段上游主流基本靠南岸，入流条件比较稳定。
而且目前咸阳主市区在北岸，因此，将泄洪蓄水渠布置在河床北岸，泄洪浑水渠布置在河床南岸。
（2）泄洪浑水渠过流能力确定
造床流量对塑造河床所起的作用最大，为避免造床流量对泄洪蓄水渠的干扰，泄洪浑水渠的过流能力应大于造床流量。
该段河床造床流量约1900m3/s，因此，泄洪浑水渠的过流能力应大于1900m3/s。
根据咸阳水文站1982～2002年洪水资料统计，21年间流量大于3000m3/s的洪水仅有两次（1983年的3440m3/s，1990年4030m3/s），流量在2000m3/s与3000m3/s之间的洪水只有6次（1984年、1988年、1992年、1993年），其余15年均在2000m3/s以下，且大部分在1500m3/s以下，说明近20年来河道淤积主要是大于3000m3/s洪水出现较少造成的。
多年资料表明，由于中水河槽受滩面发展侵占影响，河槽过水断面逐年缩窄，形成小流量高水位的恶性循环。
理顺中小洪水流路是减缓河道淤积、保证防洪安全的重要措施。
因此，3000m3/s以下的中小洪水宜由泄洪浑水渠排泄。
根据黄委会专家咨询意见，并经过泥沙模型试验检验，泄洪蓄水渠塌坝限制流量定为2800m3/s，超过该流量的洪水全坝段塌坝运行。
根据洪水频率计算成果，咸阳站三年一遇洪水流量为3010m3/s。
如果仅从防洪角度考虑，泄洪蓄水渠三年左右有一次塌坝过洪几率，这对景观效果、调度运用都是比较合理的，因此，泄洪浑水渠的过流流量控制为2800m3/s。
（3）泄洪浑水渠和泄洪蓄水渠宽度的确定
泄洪蓄水渠为平时的蓄水水面，泄洪浑水渠为平时主要的泄洪通道。
泄洪浑水渠和泄洪蓄水渠宽度确定的原则为：
①主要根据造床流量、洪水资料分析及景观效果确定。
②为保证防洪安全及减少工程建设对该河段冲淤的影响，同时为减少泄洪蓄水渠的过洪次数和橡胶坝塌坝次数，从而减少挟沙水流对泄洪蓄水渠的冲淤影响，泄洪浑水渠应尽可能宽些。
③泄洪浑水渠不能过宽，否则影响蓄水景观，同时不利于高含沙小洪水时的“束水攻沙”。
治理段现状河床宽度为450m～760m，根据《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》，渭河咸阳城区段堤防间距不小于600m。
本工程在不小于600m的堤防之间进行枢纽布置。
项目建议书阶段，主河槽宽度为500m，其中泄洪蓄水渠宽度为300m，泄洪浑水渠宽度为200m。
两侧一、二级平台平均宽度为100m左右。
本阶段根据黄委会专家咨询意见和泥沙模型试验成果，进行了优化调整，主河槽宽度仍为500m，将泄洪浑水渠加宽至230m，泄洪蓄水渠相应减少至270m。
既保证了小于2800m3/s中小洪水由泄洪浑水渠安全下泄，蓄水渠蓄水水面宽度又不致太小而影响景观效果。
5.5过洪能力影响分析
5.5.1洪水水面线复核
目前咸阳城区河段两岸堤防正按《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》确定的防洪标准和技术指标进行建设。
咸阳城区河段北岸防洪标准为100年一遇，设计洪峰流量为9170m3/s；南岸防洪标准为50年一遇，设计洪峰流量为8160m3/s。
根据河道现状情况及汛期工程运行原则和方式，进行水面线复核及工程治理后设计洪水水面线推算。
《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》根据实测的202个断面（含水文站断面），以林家村、魏家堡、咸阳3个水文站断面和三门峡库区渭淤35断面作为推求起始控制断面，结合沿线调查水位，对1954年型洪水进行拟合计算，率定河床糙率，按相邻断面建立伯努力方程式，进行不同流量的水位推求。
咸阳市城区段堤距为600m，并考虑公路桥和铁路桥扩孔工况。
（1）复核原则
a）河道断面采用《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》推算水面线时的实测断面，并按可研报告提出的堤距原则，堤距为600m，对断面进行适当修正。
b）河道糙率采用《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》率定的咸阳市城区段糙率，主槽为0.018～0.0203，滩地为0.022～0.021。
c）以《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》中咸阳水文站水面线设计成果作为复核时的控制点。
d）复核长度大于本工程范围，本工程在断面B171～B177之间，复核长度上游延长4.3km，下游延长3.2km，总长约12km，即断面B167～B180。
e）鉴于《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》中已确定咸阳老西兰公路桥及陇海铁路桥组必须扩孔改造，本次按两桥扩孔计算。
（2）采用公式
本次复核采用的是河渠恒定流公式，计算公式为：
复核时以《可研报告》中下游断面B180设计水位为起推水位，并考虑了局部水头损失。
（3）成果比较
根据河道现状情况，水面线计算复核成果比较见表5—1。
从表中可以看出，本次复核结果与《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》提出的水面线成果差值范围为0～0.08m，即最大差值仅有8cm，两成果基本一致，因此复核成果可作为防洪影响分析的依据。
表5—1设计洪水水面线计算复核成果比较表（m）
断面号
洪水频率P
1%
2%
可研
本次复核
差值
可研
本次复核
差值
B180
382.43
382.43
0
381.89
381.90
0
B179
383.52
383.56
0.04
383.28
383.33
0.05
B178
384.53
384.57
0.04
384.38
384.38
0
B177
385.36
385.39
0.03
385.09
385.11
0.02
B176-1
385.45
385.46
0.01
385.15
385.14
-0.01
B176
386.08
386.05
-0.03
385.8
385.72
-0.08
B175
386.27
386.27
0
385.98
385.94
-0.04
B174
387.25
387.28
0.03
386.9
386.91
0.01
B173
387.84
387.90
0.06
387.49
387.51
0.02
B172
388.37
388.37
0
387.85
387.85
0
B171
389.66
389.59
-0.07
388.91
388.83
-0.08
B170
389.85
389.81
-0.04
388.94
388.90
-0.04
B169
390.23
390.27
0.04
389.47
389.55
0.08
B168
390.73
390.78
0.05
390.14
390.20
0.06
B167
391.30
391.37
0.07
390.77
390.83
0.06
注：
表中高程系统为黄海高程。
5.5.2对过洪能力的影响分析
（1）城区河段
修建本工程后，河道内建有南、北侧护坡和中隔墙三座顺堤建筑物及三座拦河橡胶坝。
根据行洪时橡胶坝塌坝运行，坝袋泄空后紧贴在底板上泄洪排沙，不影响河道行洪断面的特点和运行原则，推算设计洪水水面线时，河道断面的改变考虑了三座顺堤建筑物。
采用河渠恒定流公式及《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》中的其它设计参数，并考虑陇海铁路桥扩孔，推算修建本工程后的咸阳城区段设计洪水水面线。
为使比较基础一致，工程治理前设计洪水水面线采用本次复核成果。
工程治理前后设计洪水水面线成果，见表5—2。
表5—2设计洪水水面线计算成果比较表（m）
断面号
洪水频率P
1%
2%
治理前
治理后
差值
治理前
治理后
差值
B180
382.43
382.43
0
381.90
381.89
0
B179
383.56
383.56
0
383.33
383.33
0
B178
384.57
384.57
0
384.38
384.38
0
B177
385.39
385.39
0
385.11
385.11
0
B176
386.05
385.99
-0.06
385.72
385.69
-0.03
B175
386.27
386.26
-0.01
385.94
385.93
-0.01
B174
387.28
387.25
-0.03
386.91
386.90
-0.01
B173
387.90
387.88
-0.02
387.51
387.46
-0.05
B172
388.37
388.33
-0.04
387.85
387.80
-0.05
B171
389.59
389.34
-0.25
388.83
388.62
-0.21
B170
389.81
389.68
-0.13
388.90
388.81
-0.09
B169
390.27
390.17
-0.10
389.55
389.53
-0.02
B168
390.78
390.72
-0.06
390.20
390.14
-0.06
B167
391.37
391.37
0
390.83
390.83
0
从表中数据可以看出，修建本工程后，河道下泄设计标准洪水时，城区段水面线基本与治理前吻合。
治理段内各断面的水位比治理前降低0.01～0.25m，治理段下游水位基本不变。
分析主要原因是：
本工程的建筑物主要为顺河势建筑物，基本没有占用堤距间的行洪断面；橡胶坝虽是拦河挡水建筑物，塌坝行洪时坝袋紧贴底板，不阻水碍洪。
同时为了满足蓄水和平时排泄中小洪水的需要，扩挖了治理段内主河槽，主河槽由原来的上口宽163～405m的“V”字型断面，扩挖成宽约500m左右的复式梯形断面，扩大了主河槽行洪断面，大部分洪水由此下泄。
计算中糙率采用治理前原河床糙率，实际上通过河道整治，对滩地中的垃圾、弃渣和其它阻水物进行了平整清障，减小了水流阻挡，糙率减小了，水面线应比计算值降低更大，模型试验验证了这一点。
因此，本工程修建后对咸阳城区段过洪能力没有产生不利影响。
从1#坝上游B171断面以上治理前后设计洪水水面线推算成果来看，本工程修建后对河道过洪能力没有产生不利影响。
总之，在设计标准洪水情况下（全断面行洪），根据分析计算，本工程修建后对咸阳城区河段防洪没有产生不利影响。
渭河咸阳城区段水面线比较见图5—1和图5—2。
（2）对上游农防河段的影响
根据本工程的运行原则，按泄洪浑水渠下泄2800m3/s流量推算水面线。
水面线计算成果见表5—3。
表5—3不同断面下泄2800m3/s洪水时水面线成果比较表（m）
断面
全断面泄流
（1）
浑水渠泄流
（2）
坝上游壅水高
（2）—
（1）
1954年型
（3）
差值
（3）—
（2）
B180
380.78
380.78
B179
382.37
382.37
B178
383.09
383.09
B177
383.43
383.43
B176
383.69
383.74
0.05
B175
383.89
384.32
0.43
B174
384.47
385.39
0.92
B173
384.97
386.1
1.04
B172
385.23
386.60
1.37
387.40
0.8
B171
385.85
387.35
1.50
388.50
1.15
1号坝
385.90
387.43
1.53
388.51
1.08
B170
386.31
387.81
1.50
388.54
0.73
B169
387.17
388.07
0.90
389.08
1.01
B168
388.24
388.41
0.17
389.79
1.38
B167
388.69
388.80
0.11
390.41
1.61
从表中数据可以看出，当泄洪浑水渠下泄2800m3/s洪水时，上游1#橡胶坝断面壅水高虽达1.53m，但比1954年型设计洪水位仍低1.08m；B170断面壅水高1.5m，比1954年型设计洪水低0.73m；B169断面壅水高0.9m，比1954年型设计洪水位低1.01m；B168断面壅水高0.17m，比1954年型设计洪水位低1.38m；到B167断面壅水仅0.11m，比1954年型设计洪水位低1.61m，B167以后的各断面基本无壅水。
通过计算可知，当泄洪浑水渠下泄2800m3/s洪水时，1号橡胶坝上游约4.3km范围内的各断面壅水高度为1.53～0.11m，但各断面水位均低于上游农防1954年型洪水
图5—1渭河咸阳城区段水面线比较图
图5—2渭河咸阳城区段水面线比较图
设计洪水位，其值为1.61～0.73m。
因此，本工程泄洪浑水渠在2800m3/s以内泄洪时，对上游农区堤防的安全没有产生不利影响。
5.5.3典型洪水泥沙漠型试验洪水水位
对推荐布置方案进行了“1954”年典型洪水泥沙模型试验,试验实测水面线见图5—3，实测水位流量关系见图5—4。
由于治理河段内河槽过流断面面积较自然状况明显增大，因此在同级流量下水位有较大下降，治理河段以外则与自然河段水位接近。
图5—3“1954年”型洪水洪峰水面线
图5—4“1954年”型洪水水位～流量关系曲线
5.6铁路桥不扩孔对本工程的影响
5.6.1陇海铁路桥碍洪问题
陇海铁路桥位于本工程治理段下游约554m，是渭河干流中游和下游的分界点。
由于历史原因，陇海铁路桥在该河段形成卡口，两岸桥墩（台）间距为338m，较该段规划堤距600m小了262m，遭遇洪水时其上游壅水十分明显。
早在1987年，陕西省人民政府就将该铁路桥列为碍洪建筑物，要求予以扩孔。
2000年，陕西省院《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》分别采用了能量守恒法和宽顶堰法对其分析计算，计算结果见表5—4。
并就铁路桥扩孔宽度及扩孔方式进行了专题研究。
陕西省人民政府以陕政发（1999）47号文明确规定，碍洪桥梁“由交通、铁路等主管部门负责，尽快制定改建方案，3年内完成改建任务。
”但是，至今铁路桥扩孔仍未实施。
铁路桥碍洪问题，实质是同渭河中游防洪工程的总体规划相关的问题。
关于铁路桥扩孔问题，最近从铁路部门获得的初步信息，一是现状线路有可能进行大的调整，从根本上解决了现状铁路桥与防洪规划之间的问题；二是对现状铁路桥，保持和水利部门协商，通过水工模型试验，若确实存在壅水问题，则按需要进行扩孔。
以上两方案正在进行论证之中。
表5—4陇海铁路桥壅水计算表
计算方法
洪峰流量（m3/s）
桥前最大壅水高度（m）
能量守恒法
10000
2.35
7860
1.79
宽顶堰法
10000
2.17
7860
1.69
5.6.2本工程设计原则
渭河咸阳城区段综合治理工程位于陇海铁路桥以上约554m的渭河两岸防洪大堤内，设计的首要原则是不影响原河道的过流能力。
目前，咸阳城区段防洪大堤正按照铁路桥扩孔前提下所要求的防洪堤距、堤高、防浪墙以及左右岸防洪标准进行建设。
本工程位于咸阳城区段两岸防
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