围海工程规划设计大纲剖析.docx
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围海工程规划设计大纲剖析
工程可行性研究阶段
围海工程规划设计大纲
主编单位:
主编单位总工程师:
参编单位:
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软件开发单位:
软件编写人员:
勘测设计研究院
年月
目录
1综合说明……………………………………………………………………………………（4）
2设计依据文件和规范………………………………………………………………………（4）
3基本资料……………………………………………………………………………………（4）
4围海工程总体规划…………………………………………………………………………（7）
5水利计算及河工模型试验…………………………………………………………………（13）
6环境影响评价………………………………………………………………………………（17）
1引言
_____围海工程位于_____,工程开发目标为_____，计划围海总面积_____hm２。
工程主要建筑物有:
海堤,总长_____km;排水闸_____座，总净宽_____m;船闸_____座。
工程静态总投资_____万元，动态总投资_____万元。
工程计划于_____年开工_____年完成。
提示：
围海工程可分片分期完成。
2设计依据文件和规范
2.1设计依据文件
（1）_____围海工程所在河口综合利用规划报告（或河口治导线规划）;
（2）_____工程所在河口综合利用规划报告审批文件;
（3）_____提示：
围海工程可分片分期完成。
工程可行性研究设计任务书（或委托书）；
（4）有关协议文件和会议纪要。
2.2主要设计规范
（1）DL5020-93水利水电工程可行性研究报告编制规程;
（2）GB50201-94防洪标准;
（3）SDJ214-83水利水电工程水文计算规范（（试行）;
（4）SDJ302-88水利水电工程环境影响评价规范（（试行）;
（5）SDJ14-78水利水电工程地质勘察规范（（试行）;
（6）1987港口工程技术规范;
（7）SL51-93堤防工程技术规范;
（8）地方性的技术规定。
提示：
（1）地方性的技术规定如：
1）浙江省海塘工程技术规定第一册（试行）1989.7;
2）浙江省海塘工程技术规定第二册（试行）1989.7;
3）广西壮族自治区海堤工程加固整治与滩涂开发规划暂行技术规定（试用稿）1991.8;
4）广东省防洪（潮）标准和治涝标准1995.3。
（2）可参考的在编、修标准如：
围海工程技术规范（征求意见稿）1995.11。
3基本资料
3.1气象资料
工程附近气象站基本情况，降雨量、蒸发量、气温、湿度和日照时数的年特征值,热带风暴情况、风暴潮及增水资料、最大风速、风向、风速玫瑰图等。
提示：
必要时应收集历史天气图和地面天气图。
3.2水文资料
收集河口测站的多年平均径流量及年内分配，暴雨和洪水特性、洪峰、洪量、中枯水流量的特征值以及相应水（潮）位的特征值。
提示：
数学模型计算范围的选择,除了要有较近期实测地形资料外，还要考虑水文资料条件与水文特性的稳定要求。
数学模型上、下边界资料的收集，需要代表不同洪潮组合连续8天逐时实测潮位或流量资料，即要包括大、中、小潮过程，便于按不同需要选择计算时段。
海区边界没有实测资料时，可近似用天文潮推算同步潮位过程。
3.3潮汐资料
3.3.1潮汐类型的划分
提示：
用潮型系数F值来判别潮型:
F＝（Ｈk1）＋ＨO1）／ＨＭ２
式中:
Ｈk1——太阴太阳合成日分潮的半潮差;
ＨO1——主要太阴日分潮的半潮差;
ＨＭ２——主要太阴半日分潮的半潮差。
当0＜F≤0.5时潮型为规则半日潮
0.5＜F≤2.0时潮型为不规则半日潮
2.0＜F≤4.0时潮型为不规则日潮
4.0＜F时潮型为规则日潮
3.3.2潮位资料
收集测站分布资料、测站高程系统，用工程附近潮位站至少连续19年系列资料统计：
（1）多年平均高潮位;
（2）多年平均低潮位;
（3）多年平均潮差;
（4）多年平均涨潮历时;
（5）多年平均落潮历时;
（6）实测最高高潮位;
（7）实则最低低潮位;
（8）实测涨落潮最大潮差及典型的潮位过程线。
提示：
围海工程处的潮位资料则由附近潮位站推算而得。
潮位值必须注明高程基面，各潮位站冻结基面高程必须换算为统一高程基面。
3.3.3其他资料
（1）含氯度：
极值及年内各月分布，工程附近、在各潮洪组合时大于2‰的范围；含氯度的垂线分布。
（2）泥沙：
悬沙及底质颗粒分析、平均粒径、d５０、含沙量、输沙量、止动及起动流速、海向陆向泥沙运动规律、冲淤变化，包括各种潮型组合下泥沙流向的变化，泥沙运动与风向、含氯度的关系和各种动力因素的关系。
（3）海流：
涨落潮流向、优势流、沿岸流和余流的流向、流速、流幅及年内周期变化。
3.4波浪资料
收集波浪实测资料，按十六个方位的波向及按0.5m为一级的波高统计出现次数和频率，表格举例如表1：
表1波浪资料统计表
波高
0m～0.5m
0.6m～1.0m
1.1m～1.5m
统计参数
m,次
P,%
m,次
P,%
m,次
P,%
波
向
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
C（无向）
提示：
亦可画波浪玫瑰图表示波浪统计资料。
3.5地形资料
围海工程附近近期1/10000或1/25000比例尺陆地及水下地形图，图幅范围应满足数学模型计算需要,还需收集历年对应范围的水下地形图或海图,以及围垦区集雨面积范围的地形图。
提示：
河口地区围海工程的地形资料范围包括上游河道或网河区1/5000或1/10000水下地形图，直到工程影响不到的河段。
3.6地质资料
围海工程及附近区域地质地貌概况、历史变化和成因，地震烈度、地下水质、不同复盖层厚度水平面上的分布等。
建筑物工程地质条件及评价，工程附近天然建筑材料的产地、位置、数量、质量和运输开采条件。
3.7社会经济资料
（1）围海工程所在行政区域及影响区域的面积、人口、耕地、工农业产值、交通运输的现状及规划发展。
各类自然灾害及损失情况；地区自然及工农业发展上存在的问题。
（2）统计工程附近及影响区已建和在建的堤防、水闸、排灌站、引蓄工程以及港口、航道、码头的位置规模及特性，现有水利工程防止灾害的能力。
3.8滩涂资源及围海（垦）沿革
（1）按不同高程统计滩涂资源及了解围海（垦）的历史、现状和规划。
（2）滩涂土壤理化分析资料及土壤综合利用和改良的经验。
3.9环境资料
围海工程上游及附近重要厂矿排污现状调查、污染源调查、水产捕捞现状，还应有近期水质监测统计资料。
提示：
随建设项目的类型不同，对环境的影响评价差别很大，一般可根据环境现状调查，污染源调查，其影响预测及评价应结合项目特点进行环境资料收集与研究。
4围海工程总体规划
4.1围海工程总体规划拟定原则
（1）总体规划应符合水利部颁发的可行性研究阶段各项规程规范要求，如有超规范或不满足规范要求的，要作充分论证和具体说明。
（2）围海工程总体规划必须满足所在河口规划治导线控制的要求，满足环境保护管理要求，应充分反映地方对自然灾害、水利设施等存在问题的解决和国民经济的发展，各有关部门的合理要求，滨海地区的围海工程要考虑对海湾现状、对海流的影响。
提示：
规划阶段制定并经批准的河口规划治导线，是河口行洪、纳潮的外沿控制线。
围海工程总体规划必须先报送水行政主管部门审查，才可按基本建设程序报批。
4.2围海工程总体规划的任务及标准
4.2.1工程在流域或地区规划中的地位和作用
提示：
（1）收集上级对本工程所在区域规划的审批意见；
（2）工程的开发应针对河口存在问题，阐明工程与口门治理的关系;
（3）工程开发对促进国民经济发展的地位与作用。
4.2.2工程任务与标准
（1）工程任务
提出围海工程应遵循的开发方针和任务，确定综合利用的主次顺序，协调各部门的要求，确定围海工程的总规模。
提示：
河口围海工程应把形成治导线提高河口泄洪防潮能力放在首位,然后是利用滩涂资源、改善口门排灌条件、航运条件以及水环境、供水等。
应结合当地的情况，发展的要求进行研究。
滨海围海工程一般是以单一目的为任务，如利用滩涂、蓄水、堆埋垃圾等。
（2）工程标准
本项工程的等级和标准应按GB50201-94执行，结合当地实际拟定本工程采用的设计标准。
提示：
按防潮（洪）标准确定海堤工程等级及堤顶高程，并按需要确定排涝标准、灌溉标准、通航标准、公路标准等。
4.3围海工程堤线规划
4.3.1围海工程堤线方案拟定
（1）拟定原则
1）河口围海工程的堤线必须服从河口规划治导线安排，海岸围海工程的堤线应满足海湾各专业功能的要求。
2）围海工程堤线应对附近海区及河口影响最小。
3）围海工程堤线的地基工程地质条件较好。
4）应尽可能结合解决当地交通、水道维护、优化水利条件、自然灾害防护等问题。
（2）堤线方案的拟定
河口围海工程需遵照河口治导线规划拟定的堤线的平面布置。
海岸围海工程则根据需要与可能拟定。
从各比较方案中，经过水利计算和经济分析，选定一个对海域影响较小、有综合利用价值、风浪海流冲击较弱、堤线基础较好的方案。
提示：
治导线要与河口（滩涂）的成陆、水下地形及其演变紧密结合。
从分析河口及滩涂演变着手，分析河口的形态（同时分析与河口形态有关的水流动力条件，如纳潮量、净泄量、山潮比等），演变趋势，包括水下深槽、沙脊、拦门沙等在平面和冲淤上的发展趋势，河口延伸率及延伸方向，分析在滩涂上兴建治导建筑物的难度，在此基础上顺其自然、因势利导地布置各种治导线的方案。
如河口的治导线要以堤线来形成，则高水治导线的平面布置就是围海工程的堤线布置；如治导线只是控制线，则堤线需按规划要求作方案比较，经水利计算选定。
4.3.2河口稳定断面分析
提示：
对滨海围海工程,本部分可省略。
河口区围海工程需计算缩窄浅海区后河口延伸段中水河床的稳定断面，各河口可选用验证适用的公式。
（1）采用窦国仁公式。
窦国仁从河床最小活动性假说理论指导下推求的潮汐河口、河床稳定性断面形态方程式：
河口延伸段放宽率:
式中：
H——平均潮位时的平均水深;
K——水流挟沙力公式中的系数，据实则资料反求:
α——河床河岸相对稳定系数，对于细沙或粉沙，α≈1.0;
Ｕcb——床沙止动流速，可按下式计算：
其中:
rs——泥沙比重;r——水的比重;ηMmax=1;
Ｕcs——悬沙止动流速（同床沙计算公式）;
Q——平均落潮流量;
β——涌潮系数，没有涌潮时,β=1;
g——重力加速度;
S——平均落潮含沙量，可近似用多年平均泄沙量与多年平均落潮量之比值代替;
B——平均潮位时的水面宽;
A——平均潮位下或平均流量时的断面面积;
△Q／△X——落潮流量沿程变率。
（2）采用上游模范河段中水河床断面要素的平均值。
4.4围海工程主要建筑物
4.4.1海堤（海塘）
（1）海堤的设计标准
根据海堤保护耕地面积及影响区的重要程度，按照GB50201-94，确定海堤的级别和防潮（洪）标准。
提示：
可选定高潮位设计重现期和防御热带风暴暴潮的级别来确定堤顶高程。
《浙江省海塘工程技术规定》要求，堤顶高程由设计重现期的高潮位、设计频率风浪爬高及安全超高值之和确定。
即
ＺＰ＝ＨＰ＋ＲＦ％＋△Ｈ1
式中：
ＺＰ——设计频率的堤顶高程;
ＨＰ——设计频率的高潮位;
ＲＦ％——设计频率的波浪爬高值;
△Ｈ1——安全超高值按工程等级，在0.5m～1.0m之间取值。
对于有防浪墙的海堤，堤顶高程则是防浪墙顶的高程，但堤身顶高程应高出设计高潮位0.5m以上，防浪墙应作强度稳定性计算。
（2）设计高潮位的确定
提示：
（1）河口围海工程附近有潮位站时，以该站现有实测资料进行统计分析，得出不同重现期的设计高潮位。
然后按内插法或计算出海面平均水面比降推至围海工程所在处。
（2）对于在海岛或海岸的围海工程，因地形复杂、潮位变化急剧使设计高潮位内插困难时，可进行短期（不少于一个月）的同步观测，采用短期同步差比法进行计算。
式中：
ＨＹ——短期站设计频率高潮位，m；
——短期站月平均潮位值（要经月份订正，以代表年平均值），m；
ＨＸ——附近长期站设计频率高潮位，m；
——长期站年平均潮位值，m；
ＲＹ、ＲＸ——分别是短期站、长期站同步平均潮差。
（3）采用历史实测最高暴潮位作为设计高潮位。
（3）设计波浪爬高
提示：
（1）没有波浪实测资料时，则根据当地的风速资料，选用设计频率或风暴潮级
别的风速值，根据工程所在位置的风区长度（有效吹程），用莫立脱修正后的史蒂文生经验公式计算设计波高。
式中：
Ｈ——设计波高（m），2H为波峰与波谷的垂直距离；
V——设计风速值，m/s；
D——吹程，km。
再按海堤（单一坡）迎水坡角的大小来选择公式计算波浪爬高。
当坡角为45°时，波浪爬高hT=1（1/3）H。
（2）当工程所在位置或附近有较长期的波浪实测资料时，应以实测资料进行统计分析，确定设计波高，可以是累积频率波高（ＨＦ）或大波波高（ＨＰ）。
设计波浪的波高应根据不同建筑物类型，采用不同的波高频率标准。
（3）风浪爬高的计算要考虑堤前水深、风速、海堤坡型式、斜坡m、堤坡护面结构型式等。
（4）安全超高
按不同的海堤级别或工程保护区的重要性确定,一般为0.5m～1.0m。
（5）海堤断面设计
设计海堤的结构形式和断面型式。
提示：
根据堤外水位及堤内控制水位的最不利组合，以及地基及筑堤材料的土类,拟定抗渗稳定的轮廓尺寸,用园弧法分析堤身和地基的稳定。
4.4.2排水闸
（1）排水闸的设计标准
提示：
排水闸的防洪（潮）标准不应低于海堤，并应留有适当的安全裕度。
水闸的泄、纳能力应满足工程的排水、排污的需要，并结合解决降低地下水位或低水时过船、枯季蓄淡等需要，按工程的重要程度确定排水闸的设计标准。
并包括设计暴雨、最不利雨型时段分配、闸下设计潮位和最不利潮型。
（2）排水系统布置及方案比较
提示：
对开发的滩地和相邻的陆域进行统一的排水规划，包括排水方面的高水高排，主客水分开方案，最后选定闸位和规模。
（3）闸孔规模和方案比较
排水闸按各闸集雨面积、设计暴雨过程，计算各闸设计洪峰流量或各时段来水总量，按设计闸外潮型，排水河河床质允许的单宽流量选定闸孔数、闸孔宽。
受渠道及田间蓄水影响的水闸，要经调蓄计算确定闸孔数和闸孔宽。
提示：
（1）闸外最不利的排水潮型是潮谷水位高的潮型，可选两年50mm以上暴雨所碰的潮谷水位进行排频，选出该水位后，选用与该潮谷水位接近的实测潮型。
（2）定出调蓄计算的起始水位，一般为围内控制的正常低水位。
如围内水位由水闸调节控制，此水位接近年均低潮位。
（4）水闸设计
提示：
（1）按水闸的防洪（潮）标准确定闸顶高程。
（2）按水闸闸址的地质条件和水头的大小确定水闸应采用的结构。
珠江三角洲多采用闸基全断面换沙和设置砂桩，水库采用钢筋混凝土空箱式结构，闸门一般为人字闸门或提升式平板钢闸门。
（3）按交通要求确定闸上是否设置路桥以及路桥标准。
（4）作水闸稳定分析，包括渗流稳定、抗滑稳定以及闸基应力计算，其值应满足规范值和不超出地质指标值，特殊的闸还应作抗倾抗浮的稳定分析。
4.4.3供水工程（必要时）
提示：
供水工程可单独立项研究，有必要开展时需确定供水范围、供水对象、对水质基本要求、确定不同水平年供需平衡以及工程设施。
4.4.3.1水资源开发利用现状调查
内容包括:
河口年径流及年内分配，枯水流量分析，历史枯水调查，地下水量调查，含氯度资料，河口“偷淡”时间及水量，农作物用水时间及用水定额;当地土壤洗咸方法及洗咸用水定额;工业、生活用水定额、现有水利工程设施、供水量及现状需水量、供需平衡、存在问题等。
4.4.3.2供水工程规划
（1）需水量预测
根据当地经济发展规划，预测人口及经济增长要求，研究不同水平年工农业用水、生活用水、环境生态及洗咸等需水量。
（2）可供水量预测
在确保水源水质稳定可靠的前提下，计算不同水平年、不同保证率（P＝50%，P＝90%）的供水量，按蓄、引、提等不同供水方式，分别研究不同水源（水库、河水、地下水……）的可供水量。
（3）供需平衡
按上述需水量和可供水量，分区进行供需平衡计算，如供需不平衡，则需要安排供水工程、蓄水工程，或调整开发建设布局方案。
（4）供水工程方案
在发挥现有供水工程效益的基础上，对不同的供水工程方案进行经济论证。
根据水源、水质安全可靠的前提下，择优选定供水工程方案，提出工程相应投资与建设规模。
4.5围内配套工程规划
围内配套工程规划是围海工程总体规划的一部分，不同建设目的围海工程，需要不同的围内配套设施，如引（供）水系统、排水系统、交通道路、输变电设施、防护林带等，都需要编制出相应的配套工程规划。
提示：
对于以种植为主的围海工程，其围内配套设施有引（供）水系统、排水系统、交通道路、输变电设施等。
在珠江河口的围海工程，一般是潮排潮灌方式，为简化渠系，灌排系统合一，并结合围内通航。
灌排系统要结合地形、道路、开发目标的布局进行考虑,控制面积要大并充分利用天然沟道，减小交叉建筑物，尽量做到渠系短、顺直、半填半挖、施工条件较好。
大型的围海工程需要兴建公路与腹地干线连接，中小型围海工程则兴建简易公路和田间生产道路。
道路要结合排灌系统、田块布置,要布置成网,满足生产运输要求，工程量要省。
围海工程靠外部电网供电时，需设置变电所，设计规模按围海工程范围5～10年规划负荷选定，适当考虑负荷发展。
围内配套工程以平面图示意。
4.6围海工程土地利用规划（必要时）
4.6.1围海工程土地利用规划基本要素
（1）浅滩的陆域特性
分析浅滩地形比降、高程-面积关系、滩涂情况、土壤特性、现状分片淤积速率，为编制分片、分期实施工程及种植计划提供依据。
（2）促淤方式和成围年限估算
提示：
（1）低滩采用工程促淤，如抛石、筑坝;高滩采用生物促淤（如种草）和挖泥船吹填方式促淤。
（2）成围年限则以经验确定，用不同促淤方式和年淤积厚度来估算。
目前以工业、地产业为目的的围海工程，为争取成陆时间，围内滩地全部采用吸泥船吹填和人工回填方式，成围年限视资金筹措情况而定。
一般种粮食作物，其基面为滩地自然淤积所能达到的基面。
至于基（桑、蔗）塘（鱼）开发方式，则按土方平衡所需滩地高程决定成围年限。
（3）成陆高程的确定
提示：
（1）根据附近海区的潮位、潮差和围内产业情况，考虑利用围内土地自流排灌，作物允许的地下水位可控制在临界点以下，并考虑经济可行来确定成陆高程，可按不同需要确定各片不同的成陆高程。
（2）以旱作为主，成陆高程较高，以水产养殖为主，则可以低一些。
（3）确定成陆高程时，还应考虑到成围排水土壤干缩后的地面沉降度。
（4）开发分期
围海工程应争取分期开发,应适应滩面的不同高程，做到促淤一片、围垦一片、开发一片，尽早收益。
4.6.2土地利用规划
（1）基本原则
应贯彻全局观点、整体性原则；因地制宜、讲求实效，合理利用。
（2）利用规划
在围内土地安排有海堤、干渠、支渠、居民点、厂区、绿化、道路、桥梁、鱼塘、耕地、供电线路，要利于生产、方便生活又节约用地。
要保留一定水面积调蓄暴雨迳流使排水措施的工程规模合理。
分片作土方平衡、计算土地利用率，列表表示。
（3）方案优化和比较
提示：
（1）根据滩涂土壤的土质和含盐度、计划供水的含氯度、土壤改良的可能和市场需求，研究本垦区适宜的几类作物。
（2）考虑滩地促淤后的高滩开发、现状低滩开发，以移挖作填的不同基（蔗基、桑基、大田基等）塘（鱼塘、藕塘、菱塘等）比例等土地开发方案，比较各方案作物品种、面积、总产量、售价、成本。
（3）上面几种不同开发方式有不同的排水设施和其他措施，计算各方案工程量及造价。
（4）按动态进行各方案的经济分析和财务分析，指标包括内部回收率、效益费用比、回收年限等，选定较优方案。
5水利计算及河工模型试验
5.1水利计算
5.1.1水利计算的手段及目的
水利计算可采用一维、二维及一、二维连接不稳定流联网数学模型为计算手段，对不同堤线方案进行计算，定量分析工程实施后对其附近海域及上游河道水情的影响，预测潮位、潮流速、潮差、潮量、流态的逐时沿程变化，为围海工程的综合论证提供设计依据。
提示：
工程位于河口、与上游河道关系密切，则采用一维或一、二维连接不稳定流联网数学模型；海岸围海工程则可采用二维不稳定流海区数学模型。
5.1.2数学模型范围的确定和基本资料
5.1.2.1数学模型范围
提示：
数学模型的上、下边界应离工程位置足够远，使各工程方案对边界没有影响。
上边界最好是固定的水文站,具有流量逐时过程资料;下边界可以是潮位站，亦可以是海区的某一实测断面，或其他断面，其潮位过程资料通过附近潮位站相关或用天文潮推导而得。
5.1.2.2基本资料
（1）地形资料
提示：
数学模型范围最新河道或海区水下地形图，比例为1/5000、1/10000、1/25000，用于布设河道断面和编制二维海区网络图并读取地形资料。
（2）水文资料
提示：
选用在计算范围内各站同步实测且具有一定洪潮组合代表性的水文时段资料，作为计算典型年的水文资料，包括洪水大潮型、台风暴潮型、中水大（小）潮型、枯水大（小）潮型以及各设计频率的水文资料。
用于计算防洪、防潮、排涝、灌溉、河态稳定等时考虑不同目的的影响。
计算时段一般选取连续40h的洪潮水文资料,上边界用实测流量过程，下边界用实测潮位过程。
5.1.3数学模型计算公式及方法的选择
——固定Z时的面积对距离X求偏导数。
一维计算时可采用四点加权隐格式对一维方程进行离散，系数矩阵用紧凑存贮方进行数值解，用于反映围海工程对上游河道的影响。
（2）二维水流平面运动的基本方程为不可压缩流体的圣·维南方程：
式中：
Z——水位；
Zo——海底高程；
H——水深；
g——重力加速度；
t——时间变量；
x、y——分别为笛卡尔座标分量；
U、V——分别为沿X方向和沿Y方向的流速分量;
F——柯氏系数（F＝2ωSinΦ，其中,ω为地球自转角
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