污水沟整治工程截污干管行洪论证与河势稳定评价报告大学论文.docx

1、污水沟整治工程截污干管行洪论证与河势稳定评价报告大学论文第一章 概 述1.1 项目背景广元市位于四川盆地北部边缘，雄踞嘉陵江上游。地处川陕甘结合部，北与陕西省汉中市和甘肃省陇南地区交界，南与南充市为邻，东与巴中接壤，西与绵阳毗连。地理坐标东经10436-10648，北纬3031-3256，南北宽117.24公里，东西长189.43公里，幅员面积1.63万平方公里。进入新世纪后，广元经济社会和城市建设进入了快速发展期。在国家方兴未艾、大规模的区域性交通基础设施建设、本地优势天然气资源的综合开发利用、沿海产业西移、汶川地震灾后恢复重建等大背景下，广元城市建设和发展也迎来了新一轮的战略发展机遇期。由

2、于广元市主城区独特的城市格局，嘉陵江和南河将城市分为3个大片区，而南河以北片区为老城区，是重要的水环境综合治理地域。因此，广元市的水环境治理和保护南河及嘉陵江水质环境有着极其特殊的重要性。鉴于此种情况，必须对污水沟渠进行较为彻底的治理，包括对河道的疏通、河道淤积物的清淤等，最重要的是解决排入沟渠内的污水去向问题，而建设污水截流管道是必须要采取的措施。污水管道的建设是城市建设不可缺少的基础设施，为改善广元市主城区的水环境，使广元市主城区的开发与环境保护同步发展，广元市污水沟渠的整治势在必行。城区现已建成大一污水处理厂一座，位于利州经济开发区南端，处理规模为5.0万m3/日。广元市污水沟整治工程一

3、期已于2010年10月份动工，主要是敷设韩家沟、向家沟、072沟三条沟的截污干管，至今已基本竣工。污水沟整治工程二期内容包括：对现状5条排水沟进行沟底清淤；修复及新建沟渠两侧堤岸；针对未实施污水干管工程的韩家沟和雪峰沟进行排水管道的设计；工程中涉及的其它构筑物设计。韩家沟位于嘉陵江以西的上西片区，服务范围为韩家沟与火车站之间的用地范围。为此，受广元市城建投资有限公司委托，从2011年5月开始，四川涪圣工程设计咨询公司承担了广元市污水沟整治工程二期韩家沟截污干管行洪论证与河势稳定评价工作。行洪论证与河势稳定评价报告是根据四川省河道管理范围内建设项目行洪论证与河势稳定评价报告编制大纲（试行）和相关

4、技术、标准编制。关于编制广元市污水沟整治工程二期韩家沟截污干管行洪论证与河势稳定评价报告的委托函见附件。编制单位经过近1个月的努力工作，全面收集了管道河段的水文泥沙与河床地形等有关资料并进行分析。通过对管道河段多年来的河床演变分析及数学模型计算结果表明，管道建成后引起的水位壅高及范围极小，引起的流场变化范围、流速值增加以及主流变化等均较小，工程的修建对该河段的防洪和河势稳定均不会产生较大影响，于2011年6月提出了广元市污水沟整治工程二期韩家沟截污干管行洪论证与河势稳定评价报告。1.2 评价依据1.2.1 相关法律、法规（1）中华人民共和国水法(2002年10月)；（2）中华人民共和国防洪法(

5、1998年1月)；（3）中华人民共和国河道管理条例(1988年)；（4）河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水政19927号）；（5）四川省河道管理范围内建设项目管理暂行办法（川水发200440号）。1.2.2 技术标准及规程规范（1）水利工程水利计算规范(SL104-95)；（2）公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89) ；（3）堤防工程设计规范(GB50286-98)；（4）城市桥梁设计准则（CJJ11-93）；（5）公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-2002）；（6）防洪标准(GB50201-94)。 1.2.3 项目相关资料（1）工程河段地形图；（2）广元市污水沟整治工程二

6、期方案设计（浙江城建设计研究院有限公司，2011年4月）。1.3 评价河段范围与洪标准1.3.1 评价河段范围按照四川省河道管理范围内建设项目行洪论证与河势稳定报告编制大纲的要求，本报告评价河段范围为：横向拟建工程两岸河堤以外各15m；纵向：沟道的干管管道长度220m，管道上游50m、下游50m，共计320m。韩家沟是水质相对较好，属于季节性河沟，受来水冲刷大。韩家沟截流干管较短，长220m，起点设于韩家沟支沟与现状公路交汇处，在此处设置截流坝，截流污水通过截流井进入截流干管，最终进入已建的截流干管。管道基本埋深于支沟的河道内。部分地方建有护岸与堤坊，但缺乏统一的规划，防洪标准也较低。向家沟、

7、072沟、雪峰沟、泡石沟这四条沟分属城北片区、东坝片区和雪峰片区，服务范围基本涵盖了南河以北的大部分城区。韩家沟位于嘉陵江以西的上西片区，其服务范围为韩家沟与火车站之间的用地范围。污水沟改造工程所在区域范围图1.3.2 评价河段防洪标准依据中华人民共和国防洪标准(GB50201-94)和四川省河道管理范围内建设项目管理暂行办法(川水发200440号)及城市防洪工程设计规范（CJJ50-92）的规定，评价河段位于广元市城区附近，因此确定其工程防洪标准时可按城市的等级和防洪标准考虑，城市的防洪标准见表1.3.2-1所示。 表1.3.2-1 城市的等级和防洪标准等级重要性非农业人口（万人）江、湖防洪

8、标准山洪防洪标准特别重要的城市15020010050重要的城市150502001005020中等城市5020100502010一般城镇205020105由表1.1可见，该河段应满足级防护标准要求；该沟道为典型山溪型河流，洪水多为暴涨暴跌，故根据以上规定，本河段采用防洪标准为10年。1.4 技术路线及工作内容1.4.1 技术路线本评价报告所采用的研究路线为：水文计算采用水科院推理公式，查阅四川省中小流域暴雨洪水计算手册，根据暴雨资料及流域特征参数计算指定频率的设计洪峰流量。由于拟建工程贯穿部分沟道长度，故本次洪水计算采用工程以上流域洪水作为计算依据。计算设计洪水频率下拟建工程建成后所引起的冲刷淤

9、积等，综合分析确定拟建工程修建对本河段行洪、河势稳定以及本河段其它已成和规划水利工程的影响。1.4.2 工作内容 工作内容主要包括水文分析计算、河道冲淤计算以及河道稳定分析，从而进行项目对河道行洪能力与河势稳定影响的综合评价。 1、水文分析计算水文分析计算主要工作内容包括：水文资料的审查与分析、设计洪水分析计算及计算成果合理性分析。2、河道冲淤计算泥沙冲淤计算借用经验公式计算。3、河道稳定分析。第二章 基本情况2.1 建设项目工程概况2.1.1 建设项目的名称及地点项目名称：广元市污水沟整治工程二期韩家沟截污干管项目地点：广元市利州区上西街道办事处2.1.2项目建设的必要性广元市中心城区排水体

10、制大体都为雨污合流制。近几年，随着城市建设和经济发展的加快，东坝、嘉陵、南河、上西等片区的城市排水截流系统已初步实施，实现部分雨污分流，已建成的城市污水干管网近20公里，截流能力大大提高。目前，还是有众多排污管渠，直接就近排入嘉陵江和南河，且生活污水与工业废水大多未加处理直接排入河流，污染水体，影响城市环境。根据“十一五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划要求：在规划建设污水处理设施时，要优先考虑污水管网系统建设，确保管网配套。政府要加大对污水收集管网建设的投资力度，并落实好营运管理措施，确保设施建成后稳定运行，发挥效益。其规划目标：在2010年底，设市城市污水处理率达到70%（其中省会以

11、上城市平均达到80%、地级市平均达到60%、县级市平均达到50%）。其重点任务：“十一五”期间，要着力解决管网落后的问题。各地要在坚持“厂网并举，管网先行”，合理确定城市排水制度和污水处理规模的前提下，加强对配套管网的规划和建设，要与城市道路、旧城改造、小区建设等工程统筹考虑，协调实施，并按照尽快、尽可能多地收集城市污水的总体要求，优化和调整污水收集系统的建设时序，必要时可采取临时措施，把污水收集并输送到城市污水处理厂进行处理。2000年6月，建设部、国家环境保护总局和科技部联合向全国印发城市污水处理及污染防治技术政策，其目的就是为了“控制城市水污染，促进城市污水处理设施建设及相关产业的发展”

12、，要求“全国设市城市和建制镇均应规划建设城市污水集中处理设施”，达到“2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%”的要求。因此，从遵守和执行国家政策方针出发，必须进行城市污水收集及处理项目的建设。韩家沟在未实施排污工程之前属于合流制的排水渠，沿线污水基本全部通过沟渠直排进入嘉陵江。嘉陵江是该区域的饮用水源，又是该区域的排污受纳水体，在城区下游汇合。该地区的污水处理率较低，势必使嘉陵江该段水质呈逐年恶化的趋势。因此现状沟渠如不进行综合整治，难以彻底根除沟渠排洪隐患，也难消除沟渠作为排污通道给周边生态环境带来逐步恶化的问题。2.1.3项目特征管道铺设位置：截流干管沿河敷设，在排污口

13、末端截流现有排污口的污水，以最大限度的收集污水。建设特征：截污干管工程涉及到韩家沟、雪峰沟，对现状沟渠的整治方式是在这些沟渠里修建截污管道截流污水，改善排水沟的水体环境。韩家沟、雪峰沟分属上西片区、雪峰片区，服务范围基本涵盖了区域内的大部分城区。建成后的污水管道收集的污水最终汇入沿南河北岸敷设的截污干管。各沟渠服务范围相互独立，但最终所有的污水均汇集到沿南河南北岸敷设的污水主干管内，最后进入下游大一污水处理厂。韩家沟出口至上游林森木材加工厂附近约850m的河道内已建有截污干管，目前该段干管已经接入了部分区域的污水，但是韩家沟出口仍然是污水横流，臭味较大。通过我们踏勘现场发现，在已建污水管道终点

14、处有一条支流进入韩家沟，该支沟内全是合流污水，且污水量较大。经沿线走访及调查，该支流上游有一所职业高中，污水未经处理排入此支流。另外上游沿该支流两侧有多家小作坊式豆腐、肉类加工厂，生产废水也直接排入该支沟，混合污水导致了该支流内污染严重，臭味很大，沿线居民反映强烈。而在支流进入韩家沟处往韩家沟上游，河道水质较好，清澈见底，无污染迹象，经调查，这段河道之所以未被污染，一是上游无加工厂养殖场等污染大户，二是沿线居民的生活污水均通过化粪池后作为肥料使用，基本没有污水排至河道。韩家沟截污干管实施起点就设在瑞雪园休闲山庄对面的支流上，该处刚好在公路旁边，从此处截流污水后通过截流干管引入韩家沟内已建截污干

15、管。本次截污干管截流起点已建截污干管起点与本次截污干管终点1设计充满度h/D设计污水管道的最大设计充满度小于以下室外排水设计规范（GB50014-2006）规定的最大设计充满度管径(D) 最大设计充满度(h/D或h/H)d200-d300 0.55d350-d450 0.65d500-d900 0.701000 0.75 2设计流速最小设计流速Vmin=0.6m/s。最大设计流速Vmax：金属管道Vmax=10m/s，非金属管道Vmax=5m/s。3最小管径与最小设计坡度街坊和厂区内最小管径为200mm，相应的最小设计坡度0.004；街道下最小管径为300mm，相应的最小设计坡度0.003。4

16、. 生活污水量总变化系数表污水平均日流量(l/s)51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.35管道连接本工程排水管道的连接方式均采用管顶平接。建设规模：根据主体工程设计计算的污水管道服务面积、计算流量、主管管径见下表：序号管道名称服务面积比流量设计流量管径坡度备注1韩家沟干管57.30.6537.26000.003截流式合流制管道铺设与行洪的关系：管网管道穿越河道部分埋设在河床以下，不占用两岸堤防及沿河堤走向的防洪通道，亦不会影响其它现有防汛设施的安全运行。2.1.4拟建工程防洪标准拟建工程河段根据城市防洪工程设计规范（CJJ50-92）

17、的规定，设计防洪标准为10年一遇。 2.2 河道基本情况2.2.1 河道现状概况广元市域内河流均属长江水系，流域面积在50平方公里以上的大小支流有80多条，主要通航河流有嘉陵江、白龙江、东河、清江河等。这些河流均汇集到嘉陵江至重庆注入长江。目前仅有一处人工湖泊白龙湖，为宝珠寺电站大坝拦蓄白龙江水而形成。水域面积75平方公里，为现今川北地区最大的人工湖泊。利州区主要有嘉陵江、南河、白龙江及清水河水系。嘉陵江蜿蜒纵贯城市，从陕西、甘肃两省发源流到广元市区约长586公里，在广元境内由东北向西南方向流出，平均宽度为270米，深8.5米，平均坡降0.76%，水流方向自北向南。1981年8月22日嘉陵江发

18、生百年一遇洪水位477.866米，洪峰持续时间3小时左右，流量10211立方米秒。韩家沟为嘉陵江一级小支流，全长7.4公里，流域面积10.0 Km2，河道平均比降为21.1。工程以上全长3.1公里，流域面积3.1 Km2，河道平均比降为21.1。韩家沟属于季节性河沟，宽度大，河床深，受来水冲刷大。沿线河道排污口较少，究其原因主要是因这一带均是新兴农村，污水均经过化粪池后作为肥料使用，故排出口较少。但是目前存在的问题是支沟使用不完的污水仍会通过人工抽排的方式排入韩家沟，故这部分污水需要进行收纳。韩家沟上游2.2.2 气象特征拟建工程河流属于嘉陵江流域，属亚热带湿润季风气候。南部低山冬冷夏热，北部

19、中山区冬寒夏凉，秋季降温迅速，年平均气温16.1，七月份气温26.1，一月份气温4.9，年平均降雨量1081毫米。日照1398.0小时，无霜期264.5天，四季分明，适宜生物繁殖生息，但自然灾害较严重，特别是旱、涝灾害频繁。风向为春夏多东北风，秋冬多西北风。利州区降水属中等水平，多年平均降水量为965.3毫米，年最大降水量为1518.1毫米，最小560.8毫米，日最大降水量185.9毫米。降水分布不均匀，主要集中在夏季，占全年降水的64%，冬季降水量很小，仅占1%，大暴雨一般出现在五九月。年平均降雪2.5天，雪量很小。2.2.3 水文特征（1）径流韩家沟无实测水文站。径流的年内分配与降雨的年内

20、分配基本一致，每年4月起径流随降雨的增大而增大，7、8两月水量最丰，9月份次丰，11月后由于降雨量的减少，地下水补给的比重渐渐增大，径流逐渐以地下水补给为主，稳定退水至翌年3月。径流在年内的分配不均匀，丰水期(510月)占年径流量的81.5%，枯水期(114月)仅占年径流量的18.5%。年径流不稳定，年际间的变化较大，年径流变差系数0.34。年最小流量一般出现在每年的2、3月份，多数出现于2月。由此可见，径流在年内、年际丰枯变化较大。（2）洪水拟建工程所在河段韩家沟属山溪性河流，洪水多由暴雨形成，洪水多发生在七、八月份，较大洪水有时发生在六月和九月。由于流域集水面积较小，河床平均纵比降较大，汇

21、流时间短，洪水过程线陡涨陡落，峰顶历时仅十分钟左右；涨水历时一般为35小时，大洪水或复式洪峰可达612小时；洪水总历时一般在一天左右，大洪水可持续23天。（3）泥沙韩家沟流域无实测流量和泥沙资料。嘉陵江水沙关系密切，沙量主要集中在汛期，具有大水大沙，小水小沙的特点。由于该流域面积较小，仅为10.0平方公里，推移质泥沙输沙量较小，加之近年来随着上游区植被的恢复，河道内泥沙情况处于逐渐减轻的趋势。2.2.4 地形和地质广元市位于四川盆地青藏高原过渡地带，龙门山与大巴山南麓，为秦巴构造褶皱带。地势北高南低，海拔北部最高处为3837米，逐渐倾斜至南部最低352米，相对高差3485米。嘉陵江、白龙江、东

22、河、清江河等分别从北部、西北部、东北部入境，后汇入嘉陵江至重庆注入长江。市内支流密布，呈树枝状水系，阶地广布。工程处于四川盆地北部边缘中、低山区，属构造侵蚀单斜低山地区，微地貌为侵蚀堆积河谷地形。地层结构上部覆盖层为第四系河流冲积物，下伏基岩属侏罗系中统沙溪庙组粉砂质泥岩夹细砂岩，二者呈角度不整和关系接触。覆盖层：1）耕植土（Q4pd）：分布于右岸。黄灰色，主要由亚粘土组成，含大量植物根须，湿，松散状。层厚0.50米。 （2）亚粘土（Q4al）：仅在ZK3号孔有揭露。黄灰色，无摇震反应，韧性较好，稍有光滑，干强度中等，湿饱和，可塑状。顶面埋深0.50米，标高516.91米，层厚3.70米。 （

23、3）卵石（Q4al）：场地主要分布于河床部位。黄灰色，卵石含量占5060%，主要由灰岩、砂岩、石英砂岩、辉绿岩及少量脉石英组成，粒径一般28cm，局部含漂石，亚圆形。充填物以砾砂为主，局部粘粒含量较重。湿饱和，松散稍密状。层厚2.002.20米。基岩（J2s）：桥位区基岩为侏罗系中统沙溪庙组粉砂质泥岩夹细砂岩。紫红色、灰白色，粉砂质泥质、细粒结构，薄至中厚层状构造，倾角33o，中等风化层、微风化层层理清晰。顶面埋深2.004.20米，标高511.58513.21米。按其风化程度分为强风化层1、中等风化层2、微风化层3三个亚层。在区域构造上，工程区为龙门山及摩天岭构造带，地质构造简单，主要表现为

24、一系列舒缓褶皱，无大的断裂破坏。地震活动主要受武都文县，松潘平武，茂汶北川等远源地震活动带的影响，区域地质环境处于相对稳定状态。根据中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001)图A1及中国地震动反应谱特征周期区划图（GB18300-2001）图B，桥位地段地震动峰值加速度为0.1g，反应谱特征周期为0.45s，地震基本烈度为7度。2.2.5 社会经济拟建工程河段所在的广元市位于四川盆地北部，川陕甘三省的交界地，交通发达，公路、铁路、航运都十分便利，是川北地区的交通枢纽及毗邻地区的商品集散地和贸易中心，也曾是中国历史上唯一的女皇帝、封建时代杰出的女政治家武则天的诞生地，是三国历史文化的

25、重要走廊，川陕苏区老革命根据地，素有蜀门重镇、川北门户之盛誉。广元市于1985年经国务院批准成立地级市，辖市中区、元坝、朝天3区和青川、旺苍、剑阁、苍溪4县，幅员面积1.6万km2，总人口三百多万，城市人口27万，市城区面积25 km2。是对外开放城市、全国首批农科教结合示范区，全国卫生城市、全国双拥模范城市和四川省山水园林城市、中国人居环境范例城市。广元是川陕甘毗邻地区的交通枢纽和物资集散中心，宝成铁路、成普铁路和108、212两条国道主干线在市城区交汇，嘉陵江水运可直达重庆，广元机场已开通广州、北京、西安、九寨沟四条航线，绵广高速全线通车，广巴高速正式立项，集水、陆、空于一体的立体交通格局

26、，使广元处在一个扼水陆要冲、控南北咽喉的枢纽位置上，成为东连中部、东部，西接大西南、大西北的重要通衢。“一小时到县”工程取得实质性进展，公路总里程7368km。2.3 现有水利工程及其他设施情况2.3.1 现有水利工程韩家沟属于季节性河沟，宽度大，河床深，受来水冲刷大。本次设计管道长度约220米，沿线河道排污口较少，究其原因主要是因为这一带均是新兴农村，污水均经过化粪池后作为肥料使用，故排出口较少。但是目前存在的问题是使用不完的污水仍会通过人工抽排的方式排入韩家沟，故这部分污水需要进行收纳。韩家沟出口至上游约1km的河道建有河堤，且目前未发现垮塌沉降等现象；工程所在河段局部地方建有护岸，但防洪

27、标准低；其余部分河道均为自然河道。韩家沟已建的堤防与护岸 韩家沟出口（堤防已建、截污干管已建）2.4 水利规划及实施情况韩家沟规划在污水沟整治二期工程中对735.81m河段进行整治（其中包含本项目220m截污干管所在的河段），对护岸等全部拆除重建，工程费用639.23万元。其余河段尚无其他的水利工程的规划与建设。 第三章 河道演变3.1天然情况下管道河段河床演变分析工程处于四川盆地北部边缘中、低山区，属构造侵蚀单斜低山地区，微地貌为侵蚀堆积河谷地形。地层结构上部覆盖层为第四系河流冲积物，下伏基岩属侏罗系中统沙溪庙组粉砂质泥岩夹细砂岩，二者呈角度不整和关系接触。拟建工程位于广元市城区，河道流经城

28、区段河岸稳定。3.2拟建工程建设对管道河段河床演变的影响拟建工程建成后，因河床以上地貌不会发生变化，河道总体流态与工程修建前相比变化不大；不会因工程的修建引起论证河段内河道水流、流沙的较大变化；工程建设对断面流速、流向无大的影响，不会对河道的总体河势产生不利影响。综上所述，天然情况下，拟建工程河段河床冲淤变化不明显，滩槽稳定；拟建工程建成后，对断面、流速、流向的影响较小，对该河段的河床演变影响甚小。第四章 行洪论证计算4.1 水文分析计算4.1.1 洪水成因及特性拟建工程所在河段韩家沟属山溪性河流，洪水多由暴雨形成，洪水多发生在七、八月份，较大洪水有时发生在六月和九月。由于流域集水面积较小，河

29、床平均纵比降较大，汇流时间短，洪水过程线陡涨陡落，峰顶历时仅十分钟左右；涨水历时一般为35小时，大洪水或复式洪峰可达612小时；洪水总历时一般在一天左右，大洪水可持续23天。4.1.2 设计洪水计算拟建工程所在河段以上集水面积较小，未曾设立水文观测站点，无实测水位流量资料，故采用水科院推理公式，查阅四川省中小流域暴雨洪水计算手册，根据暴雨资料及流域特征参数计算指定频率的设计洪峰流量。拟建工程韩家沟断面设计洪水推求 采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册推理公式计算洪峰流量。 Qp0.278 F 按手册中后附图的等值线和附表皮尔逊型曲线模比系数Kp值表查值，经综合分析确定暴雨参数如下： H24=11

30、3Cv240.52 H686 Cv60.50 H142 Cv10.42 H1/617Cv1/60.39 计算洪水频率为p=2%，5%，10%，20%其计算成果见洪水流量计算成果表。拟建工程断面洪水频率计算成果表控制断面F（Km2）L(Km)J设计频率洪水流量（m3/s）2%5%10%20%K0+0003.13.60.021142.133.527.020.5K0+2202.93.40.019039.531.425.319.24.2 管道穿越典型断面的确定根据韩家沟污水管道工程设计，该处污水管道主要埋置在韩家沟支沟主沟道中。该污水管贯穿沟道长度仅为220米，地形变化不大，现有河道宽度为3-4米。当河道束窄后，洪水流速加大，将加大沟道冲刷力度，增大冲刷深度。故根据沟道实际情况，现选择沟道管线K0+000处和K0+220处断面沟道冲刷分析计算的控制断面。由于该工程河道无实测水位流量资料，本次计算控制断面的水位流量关系线的确定采用水力学曼宁公式进行推求。公式为：式中：Q流量 A过水面积R水力半径 J水面比降N河床糙率4.2.1 控制典型断面水位流量关系线的建立（1）水面比降J的确定：根据现行河床比降及现场勘测控制断面为的水面比降分别为K0+000断面为21.1，K0+220断面为20.0。（2）河