清淤工程实施方案.docx
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清淤工程实施方案
清淤工程实施方案
1综合说明
绪言
东干渠是宁夏青铜峡河东灌区四条干渠之一，承担着宁夏吴忠利通区、青铜峡市和银川灵武市13个乡镇、7个大中型国营农林场的农业灌溉，同时担负着盐环定扬水、扁担沟扬水等大中型扬水的供水任务。
在牛首山山麓有14条较大山洪沟，每当汛期，沟道洪水严重威胁东干渠的安全。
为了减轻和消除洪水危害，保护东干渠的安全，自1971年—1979年期间，先后在扁担沟、黄羊沟、涝池子、小洪沟和双吉沟上建成了5座拦洪库，其防洪标准均按照平原海滨区标准确定，校核洪水标准为30年一遇。
近些年来，随着经济社会的快速发展，库区下游修建了多条公路，进驻了许多企业，拦洪库保护对象增加，拦洪库的重要性更加突出。
但拦洪库防洪标准较低，一旦发生超标准洪水，将会对下游防护对象造成很大损失。
因此，为了下游防护对象的安全，对拦洪库进行清淤，增大库容，抵御超标准洪水，是非常必要的。
2013年8月受秦汉渠管理处的委托，我院开始编制扁担沟、涝池子和小洪沟3座拦洪库清淤工程实施方案，参照相关规范、规程，于2013年9月完成实施方案编制任务。
2013年10月29日，水利厅组织相关专家对该实施方案进行了审查，并提出了修改意见，根据修改意见，我院对实施方案进行了修改，最后形成了本次上报的实施方案。
水文
河东灌区深居内陆，属干旱与半干旱气候过渡带，大陆性气候特征明显，干旱少雨，蒸发强烈，风大沙多。
年均降水量205mm，多集中在7、8、9三个月（约占全年降水量的65%）。
年均蒸发量1283mm，相当于降水量的六倍，以5、6、7三个月蒸发量最大。
干旱指数～，是典型的没有灌溉就没有农业生产的地区。
年均气温8.9℃，一月份平均气温-8.3℃，七月份平均气温23.8℃，最高气温41.4℃（1953年7月8日），最低气温-28（1954年12月28日）。
灌区气候干燥，多年平均相对湿度51～56%，年内以四月份最小，八月份最大，并呈现冬春干燥，夏秋稍湿的趋势。
土壤冻结期在120天以上，冻土深度50～90cm，最深112cm（1968年），无霜期150～170天，日照年3000小时左右。
地质
该地区属牛首山东麓山前洪积～冲积地貌区。
在干旱、半干旱的气候条件下，暂时水流在牛首山前堆积了大量的洪积物，这些洪积物和山坡上面流所携带下来的坡积物汇合起来，形成了宽广平坦的山前倾斜平原。
由于山前倾斜平原是由无数个大小不一的洪积扇所组成，因而形成高低起伏的波状地形。
地形南高北低、东高西低，地势由东南向西北倾斜，地面高程1120m-1259m。
场地范围主要为耕地及丘陵残丘。
该地区地层以第四系上更新统及全新统为主，岩性如下：
（1）第三系（E3q）砂岩，砂质泥岩。
主要出露在黄河东侧残积丘陵上。
强风化，棕褐色，中密－密实，水平层理发育，坚硬。
（2）第四系上更新统（Q3apl）
主要出露在110国道附近至贺兰山东麓之间。
岩性以壤土、粗砂、角砾、碎石等为主。
属冲洪积物。
（3）第四系全新统（Q41al）
主要出露在黄河阶地中。
岩性以壤土、粉质粘土、粉细砂等为主。
属河湖相沉积。
工程任务和规模
本工程位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上扁担沟水库、小洪沟水库、涝池子水库。
主要任务为三座水库清淤，确保水库安全运行，保护该工程范围内的耕地及公路。
本工程从各水库上游延伸至库区，结合水库两岸地形现状，进行清淤。
清淤土方暂时堆放在水库下游台地处作为河道整治等工程的备用土方。
工程布置
本次清淤的各中心线基本沿原有库区中心线进行布置，局部进行调整，工程终点均为水库大坝坡脚外200m处，桩号为0+200，扁担沟水库、涝池子水库、小洪沟水库起始点桩号分别为0+725、0+540、0+600。
清淤比降及边坡坡比的确定主要考虑两个因素：
一是尽量贴近原库区比降，不改变水库天然特性，同时使施工开挖回填工程量最小；二是根据实际地形现状设计清淤比降。
具体布置见清淤工程平面布置图。
工程管理
工程建成后，由秦汉渠管理处管理与维护，维护人员由秦汉渠管理处内部调剂解决。
工程管理范围包括工程和设施的建筑场地和管理用地。
施工组织设计
本工程位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上，三座水库均有乡级道路通过，主要材料设备可由公路运输，交通便利，施工用水、用电可由附近解决。
环境影响评价
施工期主要环境影响因素有：
废气、噪声、固体废物、废水。
从总体来看，工程建成后对环境无不利影响。
本工程的环境影响结论是利大弊小，有利影响将长期发挥作用，不利影响主要是施工期的暂时问题，通过施工控制，采取必要的措施，完全可以减免。
水土保持
项目建设过程中将损坏地表植被，扰动表土结构，产生部分临时弃土，可能造成一定的水土流失。
编制本水土保持设计的目的，针对建设期产生水土流失的主要部位和时段，因害设防，采取各种预防和治理措施，预防、控制和减少水土流失，保护项目区生态环境，保障项目建设的安全。
施工期产生的弃渣和粉尘、噪音对附近居民产生不利影响。
因此采用设备尽量减少噪音，对施工场地洒水减少粉尘，做到文明施工，并将废土及弃渣运送至指定区域，杜绝随意堆放。
投资概算
扁担沟清淤工程总投资万元。
其中：
建筑工程万元；临时工程万元；独立费用万元。
涝池子清淤工程总投资万元。
其中：
建筑工程万元；临时工程万元；独立费用万元。
小洪沟清淤工程总投资万元。
其中：
建筑工程万元；临时工程万元；独立费用万元。
2水文
区域概况
2.1.1地理位置
扁担沟、涝池子和小洪沟三座水库位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上，属牛首山麓山前洪积～冲积地貌区。
扁担沟拦洪库地理坐标北纬37°46′″东经106°09′″，位于101省道东侧，距离101省道2.5km，地面高程为1230.00m，距离东干渠直线距离5.9km。
涝池子拦洪库地理坐标北纬37°48′″东经106°05′″，坝址距离东干渠5.85km，地面高程1120.00m～1259.00m。
小洪沟拦洪库地理坐标北纬37°48′″东经106°05′″，坝址距离东干渠5.85km，地面高程1120.00m～1259.00m。
2.1.2气象、水文
项目区深居内陆，属干旱与半干旱气候过渡带，大陆性气候特征明显，干旱少雨，蒸发强烈，风大沙多。
年均降水量205mm，多集中在7、8、9三个月（约占全年降水量的65%）。
年均蒸发量1283mm，相当于降水量的六倍，以5、6、7三个月蒸发量最大。
年均气温8.9℃，一月份平均气温-8.3℃，七月份平均气温23.8℃，最高气温41.4℃（1953年7月8日），最低气温-28（1954年12月28日）土壤冻结期在120天以上，冻土深度50～90cm，最深105cm（1968年），无霜期150～170天。
工程水文
2.2.1洪水特征
⑴产流
洪水特性与暴雨特性相应，即年际变化大，有明显的季节性、地区性。
产流方式以超渗产流为主。
由于地处干旱区，土壤经常处于干旱状态，一次降水使流域达到饱和的机率极少，当雨强超过损失率，超过部分即可变为地面径流汇成洪水。
工程所在地区的山洪沟道，属中低土石山，年平均雨量仅有200mm，降水除去径流，不够树林蒸腾，降雨入渗损失率大，产流形式同黄土丘陵区。
⑵汇流
产流区属于牛头山东麓缓坡丘陵区和鄂尔多斯台地缓坡丘陵区，土质疏散，下渗量较大，地面坡度1/30~1/1000，水土侵蚀严重，产流方式以超渗产流为主。
产流后即泻，汇流快，造峰历时短，洪水陡涨陡落，过程较短。
⑶洪峰
一般洪峰为单峰，复式峰较少。
与产流面积小、暴雨集中、历时短有关，峰型尖瘦，陡张陡落，一般从开始起涨到峰落约6小时左右。
流域面积较大的沟道洪水历时可达10小时左右。
洪峰流量随流域面积增大而缓慢增加，反映出干旱地区暴雨洪水不均匀的特性。
据《秦汉渠管理处志》记载，东干渠自1975年建成以来，全线范围内因牛首山山洪而使东干渠发生决口的事件共有16起，其中主要分别是：
1976年8月12日，扁担沟的山洪与双吉沟的山洪一起冲毁东干渠南堤，造成干渠决口8处。
1978年7月27日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将东干渠材机厂桥（桩号43+123）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，淤平渠道4.4km。
1978年8月7日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将东干渠42号口（桩号42+500）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，42号口被冲走，淤平渠道300m。
1989年7月16日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将桩号45+500附近的渠堤冲毁，造成决口4处，淤平渠道3.9km。
2002年6月8日，牛首山的山洪将126涵洞（桩号24+530）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，冲毁126涵洞。
2006年7月14日，长流水沟（青）洪水将长流水沟溢流堰（桩号5+450）处冲毁，造成渠道漫堤3处，淤积5km。
2.2.2暴雨特点
项目区属缓坡丘陵地貌，具有干旱区降雨的一般特性，降雨一般集中在每年的6～9月。
降雨一般为短历时暴雨，而且笼罩面积不大，点面折减快。
项目区的山洪主要集中在东干渠右岸的牛首山和鄂尔多斯台地的山洪沟上，具有干旱、半干旱暴雨洪水的一般特点：
⑴年际变化：
各年发生暴雨次数不等，最多一年4次，最少0次，多年平均≥50mm暴雨每年发生1次，≥100暴雨每年次。
⑵季节特点：
暴雨一般集中在每年的6～9月，但主要集中在7、8两月，H24≥50mm暴雨7、8两月发生次数占全年的%，H24≥100mm暴雨7、8两月发生次数占全年的%。
⑶暴雨分布：
暴雨中心分布情况，牛首山各山洪沟道出山口处（海拔1200～1500m），占60％，距山脊线不远，高程在2000m以上可占40％。
⑷次暴雨时空特征
①暴雨历时不长，大强度暴雨持续时间短。
②笼罩面积不大，点面折减快。
设计洪水
计算方法
拦洪库所在区域的洪水特性与暴雨特性相应，即年际变化大，有明显的季节性、地区性。
产流方式以超渗产流为主。
由于地处干旱区，土壤经常处于干旱状态，一次降水使流域达到饱和的机率极少，当雨强超过损失率，超过部分即可变为地面径流汇成洪水。
暴雨多为短历时暴雨，暴雨笼罩面积不大，点面折减较快。
由于项目区属无实测资料地区，本次设计洪水计算依据《宁夏暴雨洪水图集》和重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图，采用设计暴雨资料推求设计洪水。
集水面积小于50km2的沟道，根据《宁夏干旱半干旱区小流域暴雨洪水泥沙研究》（宁夏水文局编）计算设计洪水，产流汇流历时采用1小时。
（1）产流计算
工程区所在流域洪水多为超渗产流，历时短，洪峰高。
根据该区暴雨特性及下垫面条件采用扣损法计算产流过程。
产流公式：
式中：
－产流期某时段净雨（mm）；
－产流期某时段面雨量（mm）；
－产流期某时段损失水量（mm）；
根据《宁夏暴雨洪水图集》产流分区，工程区以上流域属于黄土丘陵Ⅱ1区，平均损失率fi公式如下：
本次计算考虑到工程区所属流域属风沙干旱区，损失率更大一点，适当将扣损增大一部分。
（2）汇流计算
汇流计算是根据推求的设计净雨过程
推求流域出口断面的洪水流量过程，该计算区内暴雨强度大、洪水历时短，故采用纳希瞬时单位线法推求。
按瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1mm净雨深）在出口处所形成的流量过程线，其公式为：
u（t）=
式中：
t——时段变量；
u（t）——为t时的瞬时单位线的纵坐标；
n，k——为瞬时单位线形状参数；
Γ（n）——伽玛函数。
根据上式可导出时段单位线方程式为：
q（Δt·t）=
式中：
q（Δt·t）——面积为F的流域上，t时段内净雨量为1mm的单位线在t时段的纵坐标，以m3/s计；
Δt——计算时段长（h）；
—纳希瞬时单位的累积曲线，又称S（t）曲线；
—形同S（t）曲线，唯在时间坐标上错后Δt时，用S（t-Δt）表示。
[S（t）-S（t-Δt）]简写为ΔS（t），称为Δt小时无因次时段t时的纵高。
一般以μ（Δt·t）表示。
经过详细计算，采用地区均衡法进行分析比较得到不同设计保证率的洪水过程线。
（3）计算参数
在计算瞬时单位线，进行洪水演进时，须求得参数n，k，滞时M，计算公式如下：
黄土丘陵区：
n=1.22L，K=M1i/n，M1i=0.148L－
式中：
i——产流区平均净雨强度（mm/h）；
L——概化长度（km）。
滞时M表示从暴雨中心发生时间到洪水中心发生时间的时间间隔，与流域概化长度L、降雨强度i有关；汇流参数n表示线性水库调节的次数，与流域概化长度L有关；汇流参数k表示线性水库调节的能力，与滞时M、n有关。
概化长度L由地形图量算求得，即计算断面到流域起始端最远点的直线距离。
汇流参数n、K按黄土丘陵区计算公式求得。
主要参数
采用《宁夏暴雨洪水图集》及重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图进行计算。
根据宁夏水文水资源勘测局最新修订的多年平均点雨量等值线图查得，涝池子流域1小时、6小时各保证率设计点雨量见表，依点面折减系数计算得各保证率设计面雨量见表。
表各保证率设计点雨量
单位：
mm
历时
点雨量均值
Cv
Cs/Cv
频率（%）
（h）
（mm）
10
5
2
1
1
17
6
27
表各保证率设计面雨量
单位：
mm
历时
点雨量均值
Cv
Cs/Cv
频率（%）
（h）
（mm）
10
5
2
1
1
17
6
27
2.2.4.3计算成果
扁担沟拦洪库坝址以上流域计算面积48.4km2，概化长度14.0km，清浑比取。
根据以上参数计算得扁担沟不同保证率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表、。
表扁担沟拦洪库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表
频率
洪峰流量（m3/s）
洪水总量（万m3）
10%
5%
%
107
2%
141
1%
199
%
252
%
284
%
311
表扁担沟拦洪库各保证率设计洪水过程线表
频率
时段Δt=小时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
10%
0
0
5%
0
66
40
0
%
0
86
107
0
2%
0
35
113
141
108
0
1%
0
181
199
139
0
%
0
230
252
176
105
0
%
0
259
284
198
118
0
%
0
283
311
217
130
19
0
涝池子沟水库以上流域计算面积16.18km2，概化河长6.8km，清浑比取。
根据以上参数计算得两沟不同保证率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表、。
表涝池子拦洪库设计洪峰流量、洪水总量表
频率
洪峰流量（m3/s）
洪水总量（万m3）
10%
5%
%
2%
115
1%
155
%
189
%
212
%
236
表涝池子拦洪库设计洪水过程线表
频率
时段Δt=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10%
0
5%
0
%
0
2%
0
115
1%
0
155
%
0
189
%
0
106
212
100
%
0
118
236
112
小洪沟水库以上流域计算面积8.12km2，概化河长4.9km，清浑比取。
根据以上参数计算得不同频率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表、。
表小洪沟水库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表
频率
洪峰流量（m3/s）
洪水总量（万m3）
10%
5%
%
2%
1%
%
109
%
122
%
139
表小洪沟水库各保证率设计洪水过程线表
频率
时段Δt=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10%
0
0
5%
0
0
%
0
0
2%
0
0
1%
0
0
%
0
109
0
%
0
122
0
%
0
139
0
3工程地质
地形地貌
三座拦洪库库区属牛首山麓山前洪积～冲积地貌区。
在干旱、半干旱的气候条件下，暂时水流在牛首山前堆积了大量的洪积物，这些洪积物和山坡上面水流所携带下来的坡积物汇合起来，形成了宽广平坦的山前倾斜平原。
由于山前倾斜平原是由无数个大小不一的洪积扇所组成，因而形成高低起伏的波状地形。
地形南高北低、东高西低，地势由东南向西北倾斜。
地层岩性
3.2.1扁担沟拦洪库
库区从上至下地层岩性依次为第四系淤积土（Q42al）、壤土（Q42al）和角砾及第三系泥质砂岩，分述如下。
左右岸表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积壤土（Q3pl），厚度-1.0m。
（1）第四系全新统（Q4）：
淤积土、壤土、角砾。
①淤积土（Q42al）：
为库区淤积层，层厚，浅黄色，干-稍湿，硬塑状态，局部含有少量砾石颗粒。
②壤土（Q42al）：
层厚~，浅黄色，稍湿，硬塑状，夹粉质粘土透镜体，局部含有少量砾石颗粒。
其物理力学指标为：
表淤积土物理力学指标统计表
③角砾（Q42al）：
层厚~4.3m,杂色，次棱角状，中密-密实状态，成分主要为泥岩、灰岩，壤土填充，最大粒径60mm，一般粒径5-20mm，大于2mm颗粒含量约占约占。
（2）第三系中新统红柳沟组泥质砂岩（N1h）：
浅黄色-紫红色，泥质胶结，层状构造，风化裂隙发育，岩芯呈长柱状。
强分化层厚度2～3.5m。
3.2.2涝池子拦洪库
库区左右坝肩表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积碎石（Q3pl），厚度~3.0m。
下部为第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度~15.0m。
河谷地段表层为壤土及粉质粘土（Q42al），层厚~5.4m；以下为角砾、碎石（Q42al），层厚~；下部第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度~15.0m。
现分述如下：
（1）第四系全新统（Q4）：
淤积土、角砾。
①淤积土（Q42al）：
壤土，为库区淤积层，层厚~5.4m，浅黄色，稍湿，硬塑状，夹粉质粘土透镜体。
其物理力学指标为：
淤积壤土物理力学指标统计表
项目
样本数量
最大值
最小值
平均值
标准差
变异
系数
修正
系数
标准值
建议值
W0（%）
7
γ（g/cm3）
7
γd
7
e
7
α1-2（Mpa-1）
7
Es（Mpa）
7
C（Kpa）
7
φ（。
）
7
WL（%）
7
WP（%）
7
IP
7
IL
7
K10（cm/s）
7
×10-5
×10-7
×10-5
×10-5
[R]（kPa）
130
边坡比
1：
②角砾（Q42al）：
层厚~,，杂色，稍密状，壤土填充，次棱角状，成分主要为石英砂岩；最大粒径80mm，一般粒径10-40mm，约占60%，局部为细砂及角砾透镜体。
K＝×10-2/cm/s，允许承载力[R]=300kPa，边坡比1：
。
（2）泥岩及砂质泥岩（N1h）：
揭示深度~15.0m。
泥岩：
紫红色，泥质胶结，层状构造，岩芯完整，裂隙不发育，失水收缩后易产生龟裂。
δef=~,具中膨胀潜势。
砂质泥岩：
浅黄色-紫红色，泥质胶结，层状构造，风化裂隙发育，岩芯呈长柱状。
q=~.允许承载力[R]=300kPa，边坡比1：
。
强分化层厚度2～3m。
3.2.3小洪沟拦洪库
库区属牛首山麓山前洪积～冲积地貌区，库区左右坝肩表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积碎石（Q3pl），厚度~3.0m。
下部为第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度~15.0m。
河谷地段表层为壤土（Q42al），层厚~5.4m；以下为角砾（Q42al），层厚~7.0m；下部第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度~15.0m。
现分述如下：
（1）第四系全新统（Q4）：
淤积土、角砾。
①淤积土（Q42al）：
壤土、为库区淤积层，层厚~，浅黄色，稍湿，硬塑状，局部含有少量砾石颗粒。
其物理力学指标为：
壤土物理力学指标统计表
项目
样本数量
最大值
最小值
平均值
标准差
变异
系数
修正
系数
标准值
建议值
W0（%）
3
γ（g/cm3）
3
γd
3
e
3
α1-2（Mpa-1）
3
Es（Mpa）
3
C（Kpa）
3
φ（。
）
3
0314
WL（%）
3
WP（%）
3
IP
3
IL
3
K10（cm/s）
3
×10-5
×10-5
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