白鹿河天生桥官田村段 79水毁堤防修复工程实施方案.docx
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白鹿河天生桥官田村段79水毁堤防修复工程实施方案
白鹿河天生桥～官田村段
“7.9”水毁堤防修复工程
实施方案
1综合说明
1.1项目背景
白鹿河是湔江左岸主要支流之一，位于**市西北部，河源主峰大元包海拔2257.5m。
河流自西北向东南流经冒水洞、二道桥、头道桥、大岩窝、三河店、锦江口、回水沱、两河口、河坝场，于新兴镇境内汇入湔江。
白鹿河流域面积112km2，主河道长36.5km。
白鹿河流域地势由西北向东南倾斜，地貌以山地和平原为主，有少量丘陵分布，上游山势陡峻，山高谷深，河床狭窄，坡陡流急。
下游向低山、丘陵过渡，河谷逐渐开阔，地势平坦舒缓。
因受2013年“7.9”山洪灾害的影响，工程段河道部分堤防被冲毁，工程区位于白鹿河天生桥～官田村河段，本次水毁修复堤防共分3段，由上而下分别为天生桥段、梓柏村段、官田村段。
工程河段总共修复堤防长度为1024.43m，其中左岸长度330.80m、右岸长度693.63m。
受**市水务推广服务中心委托，我院承担了《**市白鹿河天生桥～官田村段“7.9”水毁堤防修复工程》实施方案阶段的设计工作，设计过程得到了**市水务局、成都市水务局有关领导、专家的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢！
1.2水文
1.2.1水文特征
湔江系沱江上游的三大源头支流之一，发源于岷山山脉的茶坪山，河流经龙门山山地再过渡到成都平原，流经**、什邡和广汉市地界，最后于广汉市的河兴镇与石亭江汇合进入沱江。
湔江关口以上属山区河段，主河道源头为金河，流经大宝镇是纳入右岸支流白水河，往下流至通济镇下约1km处，左岸汇入支流白鹿河。
大宝镇以上的银厂沟及白水河内，高山峡谷，河床比降较大，大宝镇至关口河段为高山向平原过渡段，关口为湔江出山口，关口以下进入成都平原，地形骤变，河床宽阔，两岸低平，比降减小。
湔江径流主要由降雨和融雪补给，枯季有地下水补给，河流全年不断流。
径流年内分配随降雨而变化，分配不均且变幅较大。
据关口水文站1956~2004年实测径流资料统计，汛期（6~10月）径流量占年总量的80.5%；枯水期（11~5月）径流量占年总量的19.5%，最枯期12~1月仅占年总量的4%。
实测最小流量仅2m3/s。
径流年际变化较小，年径流极值比为2.46。
汛期，受大气降雨补给明显，流域内雨量充沛，丰水期为5~9月，最大流量主要集中在7、8两月。
根据关口水文站1956~2004年实测洪水资料统计，年最大流量多集中在5~9月，尤以7、8两月居多。
年最大流量最早初夏在1982年5月31日，流量为521m3/s；最晚出现在1960年9月30日，流量为2040m3/s，（1978年9月1日），最小为128m3/s（1986年6月27日），二者之比为35.1。
白鹿河是湔江左岸主要支流之一，位于**市西北部，河源主峰大元包海拔2257.5m。
河流自西北向东南流经冒水洞、二道桥、头道桥、大岩窝、三河店、锦江口、回水沱、两河口、河坝场，于新兴镇境内汇入湔江。
白鹿河流域面积112km2，主河道长36.5km。
各工程河段集雨面积见表1-1。
白鹿河流域地势由西北向东南倾斜，地貌以山地和平原为主，有少量丘陵分布，上游山势陡峻，山高谷深，河床狭窄，坡陡流急。
下游向低山、丘陵过渡，河谷逐渐开阔，地势平坦舒缓。
1.2.2工程河段设计洪水计算成果
白鹿河流域无实测水文资料，采用推理公式法计算得到的工程区各个断面洪水成果如下表1-1所示。
工程河段设计洪水计算成果表
表1-1
断面
集雨面积（km2）
Q（m3/s）
P=1%
P=2%
P=5%
P=10%
P=20%
天生桥
80.2
897
779
624
507
389
梓柏村
86.9
915
794
635
515
394
官田村
107
1054
914
729
590
451
1.3地质
1.3.1地形地貌
工程区位于四川盆地外围山地区与四川盆地的结合部位，区内地势总体上西北高、东南低。
工程区为中、低山山地区，区内山顶高程多在1500m以上，湔江河谷为该区段内最低海拔面，谷底高程在900～1100m，地形高差一般在400～600m之间，该河段呈典型的构造、剥蚀、侵蚀地貌形态。
1.3.2地层岩性
规划区内出露地层较为广泛，规划区河段地层自古生界～新生界均有分布。
基岩地层主要有二迭系下统梁山组（P1l）、栖霞组（P1q）、茅口组（P1m）灰岩；二迭系上统龙潭组（P2l）、长兴组（P2c）灰岩、页岩；三迭系下统铜街子组＋飞先关组（T1t+f）、嘉陵江组（T1j）灰岩、白云岩、泥岩、白云岩；三迭系中统天井山组＋雷口坡组（T2l+t）灰岩、泥灰岩；三迭系上统须家河组（T3x）页岩、石英砂岩夹薄煤层；侏罗系下统自流井组（J1-2zl）砾岩、砂岩、泥岩；侏罗系中统遂宁组（J2sn）、沙溪庙组（J2s）石英砂岩、粉砂岩、泥岩；侏罗系上统莲花口组（J3l）砂岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩；白垩系灌口组（Kg）、夹关组（Kj）石英砂岩、粉砂岩、泥岩。
第四纪堆积层（Q）广泛分布于工区内河床及两岸岸坡。
其成分为冲积、洪积、崩坡、坡残积堆积砂卵石、块碎石土、粉砂～壤土等组成。
1.3.3地质构造
工程区在大的构造单元上位于三级构造单元龙门山褶皱束（Ⅲ7）之次级构造单元九顶山台穹（Ⅳ15）与三级构造单元川西台陷（Ⅲ14）之次级构造单元成都断凹（Ⅳ38）的结合部位（见四川省构造单元分区略图）。
区内构造形迹以北东向为主，主要受断裂和褶皱控制，区内分布的主要断层和褶皱有：
映秀断层（Ⅰ9）、二王庙断层（Ⅰ12）、韩家包断层（Ⅱ14）、彭灌复背斜（Ⅰ30）、懒板凳向斜（Ⅰ36）、通济场向斜（Ⅱ12）、思文场背斜（Ⅱ13）。
1.3.4地震
工程区地处龙门山前山断裂带和中央断裂带之间，为地震高发区。
据历史记载，规划区附近发生的最大地震为2008年5月12日发生的“汶川大地震”，震中位于汶川县映秀镇，震源深度14公里，震级为8.0级。
该次地震对工程河段两岸山体破坏严重，沿岸基础设施及民房受损惨重。
根据GB18306－2001《中国地震动参数区划图》及国家标准第1号修改单查得，工程区地震动峰值加速度为0.20g，其对应的地震基本烈度为Ⅷ度。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程河段规划及建设情况
2009年德阳市新源水利电力勘察设计有限公司编制了《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》，该专题规划对湔江的支流白鹿河进行了防洪规划，提出对白鹿河白鹿场～湔江汇口河段进行防洪整治工程。
本次堤防修复工程位于白鹿河三河店～关沟桥河段，工程河段两岸主要为砌卵石堤防，本次水毁工程主要涉及（从上游向下游河段依次）：
白鹿河天生桥、梓柏村和官田村河段。
工程河段总共修复堤防长度为1024.43m，其中左岸长度330.80m、右岸长度693.63m，均为堤身整体修复。
1.4.2工程建设必要性
5·12灾后重建以来，通济镇国民经济、城镇建设的发展和人民生活水平不断提高，通济镇由于洪灾造成的损失愈来愈严重。
随着本地区国民经济持续发展和城镇建设步伐的加快，洪灾造成的损失将逐年增大。
加快防洪体系工程建设的早迟必将直接影响到**市投资环境的改善、地方经济的发展、人民群众的安危及和谐社会的构建，因此，洪灾已成为制约本地区国民经济持续发展的重要因素。
四川省**市白鹿河天生桥～官田村段“7.9”水毁堤防修复工程是对该河段的居民、企业和农田进行保护，而本工程段堤防因山洪灾害原因被冲毁，导致原有保护段堤防不能形成封闭的防洪体系，严重威胁着该处人民的生命财产安全。
本段堤防修复后工程能确保左、右岸形成封闭防洪的防洪体系，确保人民财产的安全。
因此修复本工程是十分必要的。
1.4.3工程规模
根据《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》以及工程水毁现状，确定本工程建设规模为：
工程河段总共修复堤防长度为1024.43m，其中左岸长度330.80m、右岸长度693.63m，均为堤身整体修复。
1.4.4防洪标准
根据《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》工程河段防洪标准为10年一遇。
1.4.5设计洪水水面线
工程河段设计洪水水面线采用拟定的断面型式及起始断面控制的水位，边滩糙率及上述计算的边界条件，用恒定流能量方程进行计算求得。
起推断面位于大工程末端。
根据工程河段河道特点布置计算断面，各工程点末端下游约50m处断面为控制断面，工程建设前后水面线可从该断面起往上游推算。
1.5工程布置及主要建筑物
1.5.1防洪标准及堤防级别
根据《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》和工程现状，工程河段防洪标准为10年一遇。
根据《中华人民共和国防洪标准》（GB50201-94）和《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，堤防为Ⅴ等工程，其主要建筑物按5级设计，次要建筑物按5级设计。
1.5.2工程平面布置
根据《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》和工程现状，根据本工程范围内河道的特点，按照原堤防堤线结合现有堤防的运行情况确定工程河段总共修复堤防长度为1024.43m，其中左岸长度330.80m、右岸长度693.63m，均为堤身整体修复。
1.5.3横断面设计
根据工程河段两岸地形地质条件及天然建筑材料情况，结合河势水流条件和**市治河历史经验，参照已成堤防工程的运行情况综合分析后。
本着“因地制宜，就近取材”的原则，考虑到砂砾石堤工程造价低，施工经验丰富，回填堤身所需的砂砾石储量大且质量优，可就近取材，便于机械化施工，易于控制工程工期，而且有较成熟的筑堤经验，设计采用坡比1:
1.5的斜坡式堤型。
本工程修复堤防总长1024.43m，均采用斜坡式的护坡型式，堤防由基础和堤身两部分组成。
斜坡式防洪堤断面如下：
堤防墙体总高7.0m，防洪堤堤身内外坡比均采用1：
1.5，浇筑C20混凝土，护面厚度30cm，堤防基础采用尺寸（宽×高）为0.6×0.6m的C20混凝土齿槽抗冲，堤脚回填大卵石。
堤身砂砾石填筑：
砂砾石堤身填筑前应清理表层松散砂砾石至能达到填筑标注层，砂卵石填筑就地开挖的河床砂卵石料，采用机械碾压、加水夯实（相对密度≥0.70，干容重≥21KN/m3）。
1.5.4河堤抗冲保护设计
通过近年来的实践证明，防洪堤遇洪水破坏均不是堤顶高度不够，洪水漫堤所至，而是防洪堤基础抗冲能力不够淘刷后失稳垮堤。
根据河堤冲刷深度计算结果，河段防洪堤基础冲刷深度为0.92～1.43m。
按照规范，防洪堤基础埋深应置于河床冲刷线以下0.5～1.0m，本阶段护岸基础埋深设计为2.0～2.5m。
为确保行洪安全，做好河堤的抗冲保护设计仍是相当必要的。
1.6施工组织设计
工程所在区域，有乡村道路，车辆通行便利，交通方便。
施工用电可就近接线，施工用水可就地解决。
工区所需砂砾料主要用于防洪堤护岸砼用粗、细骨料；大卵石料。
各堤防段所需天然建筑材料主要为堤身砂卵砾石填筑料和面板混凝土粗细骨料，各堤防段河道开阔，砂卵砾石料储量丰富，天生桥村段料场顺河长约300m，宽约40m，总面积1.2万m2，按平均开挖厚度3m，勘探储量3.6万m3；梓柏村段料场顺河长约400m，宽约35m，总面积1.2万m2，按平均开挖厚度2.5m，勘探储量3万m3；官田村段料场顺河长约300m，宽约100m，总面积3万m2，按平均开挖厚度2m，勘探储量6万m3。
根据工程河段地形及水文资料，枯期施工时，流量较小，河床开阔，临时挡水可利用基槽开挖料顺水流向填筑临时围堰挡水封闭施工区，但基坑开挖后，应对基坑进行抽排渗水，初期排水和经常性排水均选用水泵抽排。
砂卵石开挖采用1.5m3挖掘机挖渣，装5t自卸汽车运输出渣。
本项目选择在枯水期进行施工，根据总的工程量并结合工程实际情况，总工期安排80天。
其中准备工期10天，主体工程施工期65天，完建期5天。
1.7工程投资概算
**市白鹿河天生桥～官田村段“7.9”水毁堤防修复工程概算总投资436.97万元，其中建筑工程部分：
361.79万元，临时工程：
18.27万元，独立费：
36.10万元，基本预备费20.81万元。
1.8项目招投标
本工程内容主要包括：
土方挖填、土方填筑、砼浇注等。
本工程的招标工作主要由项目业主会同有关部门负责，具体负责招标的各项事宜，控制招投标的进度和保密工作，保证招投标工作的顺利完成。
本工程拟采用公开招标。
整个项目划分为一个标段。
施工单位资质须具有水利水电施工二级以上（含二级）、从事过水利工程施工，并具有一定的经济和技术实力。
1.9工程特性表
**市白鹿河天生桥～官田村段水毁修复工程特性表
序号
项目
单位
数量
一
工程特性
防洪标准P
%
10
设计洪水流量（天生桥）
m3/s
507
设计洪水水位（天生桥）
m3/s
798.23~803.05
设计洪水流量（梓柏村）
m3/s
515
设计洪水水位（梓柏村）
m3/s
793.91~796.82
设计洪水流量（官田村）
m3/s
590
设计洪水水位（官田村）
m3/s
779.70~781.14
左岸修复总长度
m
330.80
右岸修复总长度
m
693.63
河道总计整治长度
m
1024.43
二
主要工程量
土方开挖
m³
693
砂卵石开挖
m³
16771
砂卵石填筑
m³
17003
大卵石回填护脚
m³
13184
C20混凝土护坡
m³
4609
沥青杉木板
m²
455
模板
m²
13926
三
工程总投资
万元
436.97
2水文
2.1白鹿河流域概况
白鹿河是湔江左岸主要支流之一，位于**市西北部，河源主峰大元包海拔2257.5m。
河流自西北向东南流经冒水洞、二道桥、头道桥、大岩窝、三河店、锦江口、回水沱、两河口、河坝场，于新兴镇境内汇入湔江。
白鹿河流域面积112km2，主河道长36.5km。
白鹿河流域地势由西北向东南倾斜，地貌以山地和平原为主，有少量丘陵分布，上游山势陡峻，山高谷深，河床狭窄，坡陡流急。
下游向低山、丘陵过渡，河谷逐渐开阔，地势平坦舒缓。
白鹿河流域水系图见下图：
2.2气象
白鹿河流域属四川盆地亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，四季分明，无霜期较长，光照较同纬度地区略为偏少。
冬季主要受蒙古冷高压控制，气温降低；春季受东亚大气环流调整，南北冷暖空气交替频繁，蒙古冷高压北撤，气温回升，容易形成春末夏初旱情；夏季由于高空西风环流南支急流北跃，蒙古冷高压消失，印度低压伴随西南季风盛行，带来较多降水，至10月印度低压消失，印度高压建立，西南季风退出，雨季方告结束；秋季大气环流向冬季流型过渡，由印度低压和西太平洋高压控制，逐渐转为印度高压和蒙古冷高压控制，形成春季回暖、夏无酷暑、秋多绵雨、冬无严寒的气候特征，以大宝—银厂沟一线为界，分为盆地西部和盆地西部边缘两个气候亚区，随着地势升高，呈现气温逐渐降低，降水逐渐增大，霜雪日逐渐增多，日照逐渐减少的气候特征。
本工程河段位于白鹿河中下游，据**市气象站资料统计，多年平均均气温15.6℃，极端最高气温35℃，极端最低气温-6.2℃，多年平均降水量944.5mm，平均相对湿度83%，平均风速1.2m/s。
区域内暴雨强度较大，大气降水在时间分配上不均，造成本流域洪水发生时间集中，主要在6~9月。
2.3基础资料
白鹿河无观测站，湔江流域仅有关口水文站有1955至今的降雨及水文资料资料提供设计参考。
附近另有白果坪雨量站和大宝雨量站。
各站雨量资料特征统计值见表2-1、表2-2。
年月平均降水量统计表
表2-1
站名
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
白果坪
16.4
26.9
51.8
84.5
109.5
158.2
303.3
342.1
195.8
80.5
35.5
15.8
1420.4
大宝乡
19.3
24.8
39.3
65.3
96.5
147.5
262.2
288.4
158.3
77.5
32.6
13
1203.1
关口
7.1
13
28.3
57.6
85.3
128.3
248.6
256.6
152.1
62.9
21.6
7.6
1070.3
雨量特征值统计表
表2-2
站名
白果坪
大宝
关口
台站高程（m）
1400
1050
760
统计资料年限（年）
43
38
45
多年平均年雨量（mm）
1420.4
1203.1
1070.3
最大年雨量（mm）
2207.4
1953.1
1640.1
最小年雨量（mm）
1098.1
1056
784.7
最大日雨量（mm）
259
227.1
180.6
2.4洪水
2.4.1暴雨洪水特性
白鹿河流域处于鹿头水暴雨区，暴雨量大，大暴雨和特大暴雨发生十分频繁。
日雨量达200mm的纪录时有发生，白果坪雨量站1964年7月24日24h雨量达286.6mm，邻近流域的红白雨量站，1964年7月21日24h雨量高达371.4mm。
由于山区暴雨量大且发生频次高，加之河道十分陡峻，汇流时间短，洪水峰高量小，陡涨陡落，峰型尖瘦，洪峰持续时间短。
白鹿河流域洪水与暴雨同步，雨洪关系密切。
两者出现的时间主要集中在7、8两月，6月、9月也时有发生。
这是影响本地区暴雨天气的环流形式及北部鹿头山区的特殊地理位置和地形共同作用的结果。
每年5月，本流域即可发生暴雨，但强度不大，6月，随西太平洋副热带高压的西伸北进，暴雨强度增大。
7、8月，流域位于副高西北缘，常有冷暖气团交缓，降水系统活跃并加强，大暴雨也频繁发生。
9月，副高逐渐减弱，相伴发生的暴雨强度减弱。
与此相应，流域最大洪水主要发生在5~9月，其中以7、8两月为最多，占总次数的73.2%。
2.4.2历史洪水
1）历史洪水调查
白鹿河洪水在历史上没有记载,2009年德阳市新源水利电力勘察设计有限公司在编制《**市白鹿河（白鹿场～湔江汇口）防洪规划报告》时对白鹿河进行了历史洪水调查，通过向当地年长者调查访问，了解到1964年发生的一场洪水为当地居民见到的最大洪水。
以此推断，该次洪水应该是50年未见，本次设计将其认定为50年一遇洪水。
2）历史洪水洪峰流量推求
德阳市新源水利电力勘察设计有限公司的历史洪水洪峰流量调查共对两处洪痕进行了流量推断，位置分别位于白鹿河“中法桥”断面和彭～白铁路桥断面，相应洪水推算成果如下表2-3所示。
白鹿河历史洪水洪峰流量推算成果表
表2-3
断面位置
集雨面积（km2）
推算洪水流量（m3/s）
推算重现期（年）
中法桥
56.7
572.0
50
彭～白铁路桥
96.0
745.6
50
2.4.3设计洪水计算
白鹿河流域无实测水文资料，该地区的洪水计算方法有：
经验公式、半经验半理论公式和理论公式三种。
根据这三种途径，选择了两种计算方案：
推理公式（半经验半理论）及水文比拟法。
一、推理公式法
（１）推理公式基本关系
《四川省水文手册》、《四川省中、小流域暴雨洪水计算手册》推荐的水科院研究的推理公式，适用全面产流条件下的全面汇流和部分汇流两种情况。
暴雨洪水利用设计暴雨推求，利用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》等值线推求设计暴雨，再利用推理公式推求集水块洪水。
（1）资料：
a：
F、L、J利用1/10000航测图；
b：
《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》等值线图；
c：
实测资料缺短历时观测值，暴雨衰减指数利用省水文手册等值线查得。
（2）计算公式
a:
推理公式
Q=0.278ψ*i*F=0.278*ψ*F*S/τn
全面汇流条件下：
τ≤τc
ψ=1-μ/S*τn
部分汇流条件下:
τ≥τc
ψ=n（τc/τ）1-n
τc=（（1-n）S/μ）1/n
τ=τ0ψ-1/（4-n）
τ0=（0.2783/4/（（m*J1/3/L）*（SF）1/4））4/（4-n）
式中：
Q——最大流量（m3/s）
ψ——洪峰径流系数；
I——最大平均暴雨强度（mm/h）
S——暴雨雨力（mm/h）
N——暴雨公式指数；
F——集水面积（km2）；
L——自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度（km）；
J——沿L的河道平均坡度（‰）；
τ——流域汇流时间（h）；
τ0——当ψ=1时的流域汇流时间（h）;
τc——产流历时（h）
μ——产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度（mm/h）;
m——汇流参数。
（3）计算参数的确定
a:
暴雨参数S、n
暴雨统计参数成果表
表2-4
时段
均值（mm）
Cv
Cs/Cv
备注
1/6小时
16.25
0.325
3.5
由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》等值线图查算
1小时
45
0.40
3.5
6小时
80
0.45
3.5
24小时
115
0.575
3.5
暴雨雨力S值，通过相应频率最大24小时、6小时、1小时、1/6小时暴雨雨量计算出：
当τ>6小时，n3=1+1.661lg（H6p/H24p）
S=24n3-1H24P
当1<τ<6小时，n2=1+1.285lg（H1p/H6p）
S=6n2-1H6P
当τ<1小时，n1=1-1.285lg（H1/6p/H1p）
S=（1/6）n1-1H1P
H1/6p:
设计频率最大1/6小时降雨量；
H1p:
设计频率最大1小时降雨量；
H6p:
设计频率最大6小时降雨量；
H24p:
设计频率最大24小时降雨量；
b:
产流参数μ
μ=4.8F-0.19cv=0.18cs=3.5cv
c:
产流参数
采用公式：
θ=1～30m=0.4θ0.204
θ=30～300m=0.092θ0.636
θ=L/J1/3F1/4
推理公式计算洪水成果如表2-5。
洪水计算成果表
表2-5
断面
集雨面积（km2）
Q（m3/s）
P=1%
P=2%
P=5%
P=10%
P=20%
天生桥村
80.2
897
779
624
507
389
梓柏村
86.9
915
794
635
515
394
官田村
107
1054
914
729
590
451
二、水文比拟法
白鹿河与湔江汇合后，在其下游关口设有水文站。
关口水文站有1955年至今的流量及水位观测资料，其中缺测1959年，1961~1967年的水位或流量资料，2006年12月，中国水电顾问集团成都勘测设计研究院编《四川省成都市湔江关口水库项目建议书》，通过对关口水文站的年最大洪水资料进行插补分析计算，其相关成果如表2-6
关口水文站年最大洪峰流量频率成果表
表2-6
站名
集雨面积（km2）
多年平均洪峰流量（m3/s）
Cv
Cs/Cv
Qp（m3/s）
P=0.1%
p=1%
p=2%
P=5%
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