排涝沟及控制闸工程初步设计报告.docx
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排涝沟及控制闸工程初步设计报告
1综合说明
1.1概述
铜陵承接产业转移示范园总体布局为“一园两片”，即包括江南和江北各一个片区，其中起步区设在江南片区。
规划选址范围为北至长江，西到城市规划的经一路延伸段、南以钟仓乡和东联乡主干渠为界，东至黄浒河，主要在顺安河与长江口两侧，总面积73.37km2，其中顺安河以西面积34.9km2，以东面积38.47km2。
起步区位于东联圩内，面积为15km2。
2010年9月，某院编制完成《某园江南片防洪排涝规划》，铜陵市水务局对此进行了批复。
规划对现有的张村站和坝埂头站进行改建，对园区主要的排涝大沟进行整治；在胜利河、十里长河与起步区交汇处新建3座控制闸，阻隔起步区外侧的涝水进入起步区。
受铜陵承接产业转移示范园管委会委托，我院于2011年7月编制完成《铜陵承接产业转移示范园（江南片）起步区排涝沟及控制闸工程初步设计》。
1.2水文
铜陵市地处长江中下游，汛期为6～9月份，最高水位一般出现在7～8月，枯水位多出现在1～2月份。
随着气候条件的改变，境内江河水位、流量呈现出丰枯交替的周期性变化。
大通水文站（1954～2009年）历年最高洪水位为16.64m（本节及第二章为吴淞高程系，其余章节均为85国家高程基准），相应最大洪峰流量为92600m3/s（1954年8月1日）；多年平均枯水位为3.89m，多年平均流量为28800m3/s；历年最低水位为3.14m，最小流量为4260m3/s（1979年1月31日）。
年内最小流量一般出现在1月份，年内最大流量最早发生在5月，最迟发生在9月，多年平均径流量8938亿m3，其中汛期5～10月份流量占全年总量的71.14%。
此外，在长江铜陵河段设有坝埂头水位站（1949年设立），坝埂头水位站（1951～2009年）历年实测最高洪水位为15.12m（1954年8月1日）。
1.3工程地质
勘察区地层属长江沿岸区，贵池地层小区。
该区地层岩性上部地层主要为近代沉积的粘性土、淤泥质土和砂性土（Q4al），下部为更新世沉积的粘性土（Q3al）等。
根据中国地震动参数区划图GB18306-2001（50年超越概率10%），本勘探场地地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度Ⅵ度区。
1.4工程任务与规模
本次初步设计的主要任务是对现有的十里长河和胜利河排涝沟（张村排涝站的主排涝沟）进行整治，新开挖坝埂头主排涝沟以及新建3座控制闸工程。
根据园区地形及水系分布情况，将胜利河和十里长河分为南胜利河段、十里长河段、三江口河上游段、三江口河十里长河汇入段、三江口河胜利河汇入段等5段分别进行设计。
各段设计流量分别为6.4m3/s、11.4m3/s、7.2m3/s、18.6m3/s和25.0m3/s；新开挖坝埂头排涝沟长1560m，设计流量15.0m3/s；在胜利河、十里长河与起步区交汇处新建三江口河控制闸、十里长河控制闸、南胜利河控制闸等3座控制闸，设计流量分别为7.2m3/s、11.4m3/s和6.4m3/s。
1.5工程设计
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）的规定，确定排涝沟工程等别为Ⅲ等。
控制闸工程等别为Ⅲ等，主要建筑物涵洞等级为3级。
排涝沟工程：
三江口河、胜利河、十里长河断面型式采用设计常水位以下迎水侧边坡为1:
5，设计常水位0.5m以上设宽2.5m亲水平台，亲水平台至地面之间以1:
3斜坡连接，并在斜坡上设置景观绿化。
坝埂头站前排涝沟断面按矩形断面设计。
河道按照过流能力确定底宽为1.5～16m，按照水面率要求确定底宽30~40m。
水力坡度取0.0001～0.00015，糙率采用0.0225，计算河道过流能力约23～55m3/s。
此外，对现状不满足沟底高程要求的断面进行疏浚，疏浚总长12231m，疏浚土方86.07万m3。
三江口闸工程：
工程位于东联圩红杨树村附近。
设计流量7.2m3/s，闸底高程3.5m，闸上水位5.5m，过闸落差0.1m。
控制闸闸位于河道中间，与规划道路正交，采用路下涵结构方式，进口设置控制段，安装挡水闸门。
进出口设置浆砌石八字翼墙扩散段。
十里长河闸工程：
工程位于东联圩联胜村附近。
设计流量11.4m3/s，闸底高程3.6m，闸上水位5.6m，过闸落差0.1m。
控制闸闸位于河道中间，与规划道路正交，采用路下涵结构方式，进口设置控制段，安装挡水闸门。
进出口设置浆砌石八字翼墙扩散段。
南胜利河闸工程：
工程位于东联圩水浒村附近。
设计流量6.4m3/s，闸底高程3.3m，闸上水位5.3m，过闸落差0.1m。
控制闸闸位于河道中间，与规划道路斜交，夹角67o，采用路下涵结构方式，进口设置控制段，安装挡水闸门。
进出口设置浆砌石八字翼墙扩散段。
1.6金属结构设计
3座控制闸孔口尺寸不大，设计水头低，故门体全部采用平面定轮钢闸门，配手电两用螺杆式启闭机。
本次设计金属结构设备共包括：
平面定轮钢闸门6扇、手电两用螺杆式启闭机6台、埋件6孔及其它。
闸门及埋件总重23.2t，不包含启吊设备。
1.7电气工程设计
3座控制闸供电电源均引自附近0.4kV低压电源，各经一只XL-3-2（改）型动力配电箱向电机供电。
启闭机房照明采用双管荧光灯，照明电源直接引自动力配电箱。
1.8节能设计
本工程在机电设计中均遵循高效、节能的原则，现将本工程节能观点坚持的原则简述如下：
以提高效率，降低能耗，以有限的资源和最小的能源消费来取得最大的经济和社会效益，满足日益增长的需求为目标。
同时尽量减少或消除机电设备的固有能耗。
且不限制发展，不降低服务标准和使用功能。
节能途径包括：
电源节能、动力节能、照明节能。
1.9施工组织设计
铜陵承接产业转移示范园江南片排涝沟及控制闸工程由三江口河、十里长河、南胜利河等三条河道疏浚和以上三条河道在起步区边界处新建的三座控制闸组成，工程主要工程量为：
土方开挖m3，土方填筑m3，水泥土填筑8925m3，砼浇筑4823m3，堆砌石6933m3，钢筋162t，闸门制安23t，水泥粉喷搅拌桩36601m。
工程所需水泥、钢筋、木材、油料等可从铜陵市物资市场购买，石料自顺安镇石料场采购，黄砂从长江边码头收购。
工程施工生产用水可直接从附近河道中抽取，生活用水可利用生活区附近村庄已有的供水系统，施工用电利用附近已有的系统电网。
控制闸施工导流时段为11月~次年4月，导流期间通过附近东大圩内现有泵站控制河道内水位在6.0m左右，基坑上下游填筑围堰挡水。
冲填区冲填前沿水塘周边填筑围堰挡水，每个冲填区布置2个退水口退水。
坝埂头站前排涝沟穿过水塘处利用附近渠道开挖的土方顺渠道方向填筑一围堰挡水施工，排涝沟施工时揭穿了下部砂层，施工采取降水措施控制砂层中地下水位低于建基面0.5m。
河道疏浚土方采用两栖式清淤机开挖，泥驳运输至岸边，冲塘机吹填至冲填区。
坝埂头站前排涝沟、控制闸均为常规施工，以机械作业为主，人工施工为辅。
工程计划安排总工期11个月，即从2011年9月到2013年6月。
工程主要建筑材料需用量为：
水泥3700t，钢筋174t，汽油8t，柴油567t，块石2662m3，碎石7939m3，黄砂4915m3。
1.10工程管理设计
本次排涝沟及控制闸工程不考虑新增管理人员和管理设施，在张村排涝站和坝埂头排涝站的改建工程中一并考虑。
1.11工程占地与拆迁
本工程永久占地为坝埂头排涝沟新增占地，临时占地主要为施工临时占地区。
共需占地101.07hm2，其中永久占地2.04hm2，临时占地99.03hm2。
工程占地范围内的拆迁由园区管委会负责实施，不在本报告范围内。
1.12环境保护设计
工程建设对环境的影响主要是施工期影响，主要包括水污染、噪声污染、大气环境污染、固体废弃物污染、生态破坏、水土流失、人群健康危害等方面的影响。
通过采取相应的防治措施，可将影响降至最低限度，随着施工的结束，影响也随之消失。
本工程环境保护专项投资31.66万元。
1.13水土保持设计
本工程水土流失防治责任范围包括项目建设区和直接影响区。
工程建设区面积101.07hm2；直接影响区面积10.52hm2。
根据本工程总体布置、施工特点和区域的水土流失状况，将水土流失防治分区分为河道工程区、临建工程区、取土区、弃土区等4个防治分区。
本工程新增水土保持工程总投资为72.77万元。
1.14设计概算
按2011年第二季度价格水平计算，本工程设计概算静态总投资6141.22万元，其中：
工程部分投资6036.79万元，水土保持工程投资72.77万元，环境保护工程投资31.66万元。
根据国家计委投资[1999]1340号文规定，本概算未计列价差预备费。
1.15效益分析
本工程实施后，可提高区域排涝标准，保障起步区的排涝安全，确保区域满足承接产业转移的基本要求，不仅具有较好的经济效益，而且具有较大的环境效益和社会效益，建议尽快付诸实施。
2水文
2.1暴雨洪水特性
本地区形成大暴雨的主要天气系统是涡切变和台风。
暴雨出现时间一般在5～9月，从4月份开始就有可能出现暴雨，如1989年4月，最大1d暴雨达103.3mm，最迟可能到9月份。
每年主汛期6～7月，多为涡切变型暴雨（俗称梅雨），8～9月出现的暴雨，多为台风型暴雨。
本区暴雨历时一般4～5d，最长可达7d以上，最短的仅1d，一般锋面雨过程较长，台风雨过程较短。
铜陵地区洪水既有长江洪水，也有内河洪水，均来自暴雨，洪水的季节特点和时空分布与暴雨一致。
长江铜陵河段洪水主要有两种类型，一是长江干流为一般大水年份，而区内入江支流山洪暴发，受江水位顶托影响，出路不畅，形成区域性洪水，造成内涝，1949、1995、1996和1999年洪水即属此类；二是长江某些支流雨季提前或推迟，上、中、下游，干、支流雨季相互重叠，全流域普降暴雨，形成干支流洪水遭遇十分恶劣的全流域性洪水，这类洪水峰高量大，持续时间长，造成的洪涝灾害也最为严重，1849、1931和1954年均属此类洪水。
长江铜陵河段（大通站）控制长江流域面积的95%，径流量占长江入海总径流量的95.3%，几乎承泄了整个长江流域的洪水。
洪水特征表现为峰高量大，组成复杂，高水位持续时间长等。
本地区内河洪水都是主要发生在6～7月，4～5月和8～9月亦有洪水发生，但峰量较小，其它月份出现洪水的机率极小。
汛期降雨强度大，加上内河均是源短流急，河道坡度大以及排水不畅等原因，极易造成城市积水。
铜陵市地处长江下游，汛期为6～9月份。
随着气候条件的变化，区内江河水位、流量、水量的变化均明显呈现出丰、枯交替的周期性变化。
长江最低水位一般在1～2月份，3～4月份水位逐渐回升，6～9月份为长江流域多雨季节，水位暴涨，最高洪水位一般发生在7～8月份。
年内最小流量一般出现在1月份，最大流量最早发生在5月，最迟发生在9月。
2.2水文测验情况
1）水文（位）站
铜陵市水文测站较少，内河无水文测站。
长江铜陵段设有大通
（二）水文站、横港汛期水位站和坝埂头水位站。
大通水文站是长江下游的径流控制站，该站设立于1922年10月，基本水尺和测流断面设于大通和悦洲下游的横港附近，1925年6月停测，1929年10月恢复，此后历经数次停测、恢复，水尺和测流断面也多次变迁，直至1972年在梅埂镇上游310m处设立基本水尺，改称大通
（二）站观测至今。
1949年在横港下游44km处设立了坝埂头水位站。
横港汛期水位站设立于1975年，位于大通
（二）站下游19km处。
2）雨量站
本区仅设铜陵气象站观测降雨等气象资料，顺安河及荻港河流域上先后设有雨量站。
本地区及邻近流域水文（位）站及雨量站基本情况见表2.2-1。
表2.2-1水文（位）站、雨量站基本情况一览表
序号
河名
站名
站别
设站年月
测站位置
资料系列
1
长江
大通
（二）
水文站
1922.10
贵池市梅埂镇
1947至今
2
长江
横港
汛期水位
1975
铜陵市横港码头
1975至今
3
长江
坝埂头
水位站
1949
铜陵县坝埂头
1949至今
4
长江
铜陵
雨量站
1962.10
铜陵县城关镇
1962至今
5
顺安河
董店
雨量站
1983
铜陵县董店
1983至今
6
顺安河
顺安
雨量站
1959
铜陵县顺安镇
1959至今
7
荻港河
黄浒
雨量站
1976
繁昌县黄浒乡
1976至今
8
荻港河
荻港
雨量站
1936
繁昌县荻港镇
1936至今
2.3径流及实测水位
根据长江干流大通水文站统计资料，多年平均流量59339m3/s，其中最大洪峰流量92600m3/s（1954年8月1日），最小4620m3/s（1979年1月31日），1998年实测流量为82100m3/s，年内最小流量一般出现在1月份，最大流量最早发生在5月，最迟在9月；年均径流量9004亿m3，汛期（5～10月）径流量占全年径流量的71.16%左右。
长江大通站历年水位及流量见表2.3-1。
表2.3-1长江大通站历年水位及流量表
年份
最高水位（m）
日期
最大流量（m3/s）
日期
1951
12.21
8月9日
45500
8月9日
1952
13.84
9月24日
59000
9月24日
1953
12.10
6月12日
45200
6月12日
1954
16.64
8月1日
92600
8月1日
1955
14.15
7月1日
59600
6月30日
1956
13.50
6月29日
53200
6月29日
1957
13.07
8月13日
51500
8月12日
1958
13.11
5月21日
57900
5月22日
1959
13.04
7月9日
53300
7月8日
1960
11.75
8月17日
44800
7月5日
1961
12.08
6月20日
46800
6月19日
1962
14.61
7月12日
68300
7月11日
1963
11.50
9月1日
43500
9月1日
1964
14.09
7月7日
64400
7月7日
1965
12.55
7月31日
50100
7月28日
1966
12.93
7月17日
55500
7月17日
1967
13.55
7月8日
57800
7月8日
1968
14.54
7月22日
68800
7月18日
1969
14.94
7月20日
67700
7月19日
1970
14.21
7月24日
61600
7月24日
1971
12.87
6月11日
54000
6月10日
1972
10.84
6月8日
39400
6月8日
1973
15.02
7月1日
70000
7月1日
1974
14.29
7月21日
65000
7月20日
1975
13.86
5月25日
61100
6月24日
1976
14.23
7月19日
60400
7月18日
1977
14.87
6月30日
67400
6月30日
1978
11.87
7月2日
46900
7月2日
1979
12.72
9月30日
52500
9月30日
1980
14.72
9月4日
64000
9月4日
1981
12.60
7月24日
50000
7月24日
1982
13.92
6月27日
63900
6月26日
1983
15.70
7月13日
72600
7月19日
1984
13.14
8月2日
52700
7月15日
1985
12.00
7月20日
46500
7月20日
1986
12.66
7月13日
51600
7月13日
1987
13.33
7月31日
56400
7月30日
1988
14.24
9月18日
63700
9月17日
1989
14.37
7月9日
59700
7月18日
1990
14.02
7月9日
62400
7月9日
1991
14.61
7月17日
63600
7月18日
1992
14.64
7月13日
67200
7月14日
1993
14.40
7月11日
64300
7月11日
1994
14.08
6月28日
61200
6月28日
1995
15.73
7月9日
75500
7月9日
1996
15.52
7月22日
74300
7月22日
1997
13.81
7月21日
65700
7月17日
1998
16.31
8月2日
82100
8月2日
1999
15.87
7月22日
83900
7月23日
2000
12.87
7月12日
53700
7月12日
2002
14.55
8月29日
66900
8月27日
2003
14.16
7月17日
62000
7月16日
2004
12.27
7月29日
47300
7月29日
2005
15.66
9月8日
59400
9月7日
2006
11.40
6月23日
43900
6月23日
2007
13.17
8月8日
55300
8月8日
2008
12.44
9月7日
48700
9月7日
多年平均
13.70
59339
2.4设计洪水位分析
2.4.1长江铜陵段1954年型设计洪水位
根据《防洪标准》和《长江流域综合利用规划报告》（1990年修订）所制定的长江堤防的防洪标准，铜陵市江堤的防洪标准以防御长江1954年型洪水作为设计标准，即以湖口22.5m、大通17.1m和芜湖13.4m为控制水位，其它各节点水位通过相关或内插求得。
即获港水位由获港站与芜湖站建立相关线求得，为15.4m，羊山矶、横港、朱家嘴和坝埂头（顺安河出口）水位由大通和获港两站相连的水面线内插求得，分别为16.79、16.71、16.35和15.6m。
铜陵段江堤各节点长江设计洪水位成果见表2.4-1。
2.4.2内河设计洪水位
内河堤防洪设计水位取决于长江洪水和内河洪水的不同遭遇组合。
设计洪水位采用1954年型长江洪水位遭遇内河10年一遇洪水流量与内河20年一遇洪水流量遭遇长江10年一遇洪水位两者水位的外包线。
1）河口10年一遇江水位分析
芜湖站及大通站10年一遇最高江水位为11.85m及15.28m。
铜陵市各河口10年一遇洪水位可通过水位站相关、内插等方式推算出来，荻港站（黄浒河口）10年一遇水位为13.66m。
坝埂头（顺安河口）10年一遇江水位为13.88m。
表2.4-1铜陵段江堤各节点长江设计洪水位成果表
圈堤名称
地点
桩号
水位（m）
城区江堤
羊山矶
0+000
16.79
横港
4+450
16.71
金山路口
9+450
16.57
黑砂河口
11+500
16.53
余家桥
12+300
16.52
西联圩
朱家咀
0+000
16.35
汀洲
1+530
16.27
顺安河口
13+750
15.60
钟仓站
17+700
15.69
东联圩
城湖铁路桥
0+000
16.29
新桥河口
6+500
15.93
张村站
12+250
15.67
顺安河口
14+800
15.60
坝埂头站
15+930
15.60
永丰站
22+660
15.52
竹园棵
33+770
15.89
2）内河设计暴雨洪水
铜陵市内河洪水都是由暴雨产生的，而形成大暴雨的主要天气系统是涡切变和台风。
该地区出现暴雨的时间一般为5~9月，每年主汛期6~7月，多为涡切变型暴雨（俗称梅雨），8~9月出现的暴雨，多为台风型暴雨。
本地区暴雨历时一般4~5d，最长可达7d以上。
铜陵市内河设计洪水，采用设计暴雨、产汇流等步骤进行计算。
限于暴雨资料，设计暴雨采用暴雨等值线图推求。
铜陵市10年一遇、20年一遇24h设计暴雨分别为200mm、246mm。
根据铜陵市地形、地貌和水系汇集等特点，将顺安河水系和黄浒河水系分别划分为6个和8个计算分区。
并由地形图量算得两流域山丘区流域特征值，详见表2.4-2。
表2.4-2黄浒河、顺安河流域山丘区流域特征值表
河
名
流域
名称
流域
面积
（km2）
流域
长度
（km）
河道
长度
（km）
平均
宽度
（km）
形状
系数
地面
坡度
（dm/km）
河道
坡降
（‰）
代码
F
L1
L2
B
f
SA
J
黄
浒
河
黄浒河
244.20
17.00
24.20
14.36
0.845
100
2.70
钟鸣河
44.70
10.50
12.70
4.26
0.405
670
4.50
顺
安
河
东西湖
59.0
11.00
18.00
5.36
0.488
135
0.81
新桥河
97.3
13.90
16.70
7.00
0.504
180
4.20
朱村河
137.8
18.80
20.00
7.33
0.390
430
2.50
备注
B=F/L1；f=B2/F
由上述的水文计算分区、设计暴雨和流域特征值等参数，根据我院1984年编制的《安徽省暴雨等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中小面积设计洪水计算办法》（以下简称“84年办法”），计算得两河流域水系各节点的不同重现期的设计洪水成果见表2.4-3。
3）内河设计水面线
铜陵市顺安河和黄浒河的出口分别为北埂王和荻港镇，均与长江干流相通，长江水位的高低直接影响内河水位的涨落，因此内河防洪设计水位取决于长江洪水与内河洪水的不同遭遇组合。
设计水面线采用以下两种情况组合的外包线：
一是长江干流1954年型设计洪水的河口水位与内河10年一遇暴雨洪水遭遇组合；二是长江干流10年一遇河口江水位与内河20年一遇设计暴雨洪水遭遇组合。
由上述计算的顺安河、黄浒河两流域水系各节点不同重现期的设计洪峰流量成果，经用实测断面进行推算，顺安河与长江1954年型洪水位相应的设计洪水位为15.60～16.29m；黄浒河与长江1954年型洪水位相应的设计洪水位为15.52～15.89m。
两河的设计水面线参见图2.4-2和图2.4-3。
表2.4-3顺安河、黄浒河流域各节点设计洪水成果表
河
名
流域名称
洪峰流量
（m3/s）
流域
面积
（km2）
洪峰模数
（m3/s/km2）
10年一遇
20年一遇
10年一遇
20年一遇
黄
浒
河
黄浒干流山丘区
533.8
835.9
244.2
2.19
3.42
钟鸣河
山丘区
114.3
216.7
44.7
2.56
4.85
圩区
4.1
4.1
5.4
0.76
0.76
钟鸣以上
118.4
220.8
50.1
2.36
4.41
余村以上
654.5
1006.8
294.3
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