防洪河堤工程可行性研究报告.docx

1、防洪河堤工程可行性研究报告一、综 合 说 明1.1概述xxx县地处秦岭以西岷、迭山系之间，位于甘南藏族自治州的南部，地理坐标东经10254541040433，北纬333923342002，北靠卓尼县，东邻舟曲县，东北与定西区的岷县和陇南地区的宕昌县接壤，西南与四川省的若尔盖县、南坪县毗邻。xxx县系藏民族聚居区，辖12个乡镇，52个村委会，243个村民小组，总面积5108.3平方公里，其中耕地面积5184公顷。2005年总人口5.5万人，居主有汉、藏、回、满、蒙等18个民族，其中藏族人口4.2万。境内有丰富的森林、矿产、水力、旅游、野生动植物资源等。亚那村位于xxx县的西北方向，离县城15公里

2、，共45户，213人。经济以农牧为主，其中粮食作物主要有小麦、青稞、蚕豆、洋芋、玉米、荞麦、豌豆等，经济作物主要有油料、蔬菜、药材等。亚那村河谷较深，山坡较陡，流域为褶皱而成的山脉，山体的地质结构为流质板岩，缝隙多，倾角大，风化严重。山地杂草丛生，植被覆盖率低，每逢暴雨便有山洪发生，汇流时间短，具有峰高量大的特点，对当地村民、耕地、公路形成严重威胁。1.水文气象据xxx县气象站气象资料统计表得：多年平均气温7.0。多年平均降雨量595.9mm，降雨多集中在59月。多年平均风速1.8ms,最大冻土层深度75cm。 堤防工程建设区位于xxx县亚那村，流域面积为35km2，主沟长3km，河道平均比降

3、14.6。1.工程地质亚那村地貌为北迭山高山区光盖山隆起带，为高山峡谷，峡谷多呈v型,局部呈U型，山体高大，河曲发育，右岸组成物质为坡积物，局部组成坡积裙或锥，组成构造隆起的高山岩性为D灰岩与砂岩，基岩风化厉害，产状，走向，倾向，据野外观察，产状和岩性沿沟左右岸有变化，沟中有断层带分布，岩层有挤压褶邹现象，岩石风化厉害，裂隙均发育，岩体比较破碎，不完整，稳定性较差。1.防洪区防洪工程现状工程区地处xxx县益哇乡亚那村，工程区内河漫滩分布面积大。因村民居住、公路都在山脚下，阴山植被稀疏，加之人为性的破坏，山洪泥石流经常冲毁、淹埋、侵蚀村庄、耕地、公路，严重影响了村民的正常生活。该工程区前期设有零

4、星简单的防洪设施，尤其区域内两处山洪沟的泥石流威胁较大，随时有冲毁村庄、公路的可能，隐患重重。15工程建设的必要性本工程区内因村庄、公路都在山脚下，经多次验证，该河段已成为洪水重灾区，山洪泥石流经常冲毁、淹埋、侵蚀耕地、公路、村庄，严重制约着村民的正常生活。修建防洪堤不仅可保护人民财产的安全，也可带动和促进xxx县和地区社会经济的发展，为城乡发展奠定良好的基础，因此兴建本工程十分重要。1.6工程任务及规模1.6.1工程任务亚那村防洪工程任务主要是确保工程防护区内现有耕地， 45户家农户，213人及公路等在设计洪水标准下不受洪水侵害，确保工程区内现有农田、人民财产、村庄及公路不受洪水破坏，发挥工

5、程应有的保护作用。1.6.2工程规模根据工程布置，亚那村右岸新建防洪堤1.8km，左岸新建防洪堤1.5km。17工程布置及建筑物（1）工程等级及设计标准 xxx县益哇乡亚那村防洪堤工程，根据防洪标准（GB5020194）和堤防工程设计规范（GB5028698）的规定，本工程防洪标准为10年一遇设计洪水，工程等级为等，堤防工程按5级设计。（2）工程布置根据拟定的工程布置原则，结全具体地理位置，地形条件及防洪区内的各种建筑物位置等综合因素，进行防洪堤堤线布置。防洪区堤线在满足设计的前提下，个别地段适当裁弯取直。具体为亚那村防洪区右岸布置防洪堤1800m，左岸布置防洪堤1500m。（3）工程设计防洪

6、堤采用铅丝笼块石，断面为梯形断面，迎水面边坡1：0.15，背水面边坡为1：0.25，堤后夯填砾石土。堤线在满足设计的前提下，个别地段适当裁弯取直。断面分直道和弯道，直道断面堤身高2.0m，基础埋深1.0m，堤顶宽0.5m，基础宽1.7m；弯道断面堤身高2.0m，基础埋深1.3m，堤顶宽0.5m，基础宽1.7m。具体尺寸详见附图。1.8 工程管理本工程建设由xxx县水务水电局负责筹建专门的工程管理机构进行管理，建成后应由xxx县水务水电局管理。工程管理范围主要包括对堤防的规划、施工及建成后的安全运行负责管理。1.9 施工防洪堤主体工程为堤身的铅丝石笼及堤后砂砾石的夯填，主要工程量为砂砾石的开挖、

7、填筑及铅丝笼的砌筑。为保证施工工作的顺利进行及确保工程质量，应组织有资质、有信誉的施工单位施工。施工时必须严格按照设计图纸标注的堤顶高程及基底的高程控制放线和砌筑。机械碾压时每层铺土厚度不大于30cm，推土机摊平，机械碾压，然后由检测人员现场检测干容重和密实度，对不合格的部位重新碾压，最终符合设计规范要求。碾压时按进退错距压实，相邻两段交接带碾压搭接长度，顺碾方向不小于0.3m，垂直碾压方向搭接不小于1.5m，碾压遍数由试验而定。堤身夯填干容重要求大于2.0t/m3。施工严格按照堤防工程施工规范（SL26098）的要求进行。工程施工期6个月。1.10 环境评价 本工程的建设，是保护亚那村民的生

8、命财产安全及公路，保护耕地200亩。使防洪区的防洪能力增强。从整体上看，对改善当地的综合环境质量是有益的，从环境和水土保持的角度讲，该项目建设是可行的。1.11 投资估算根据工程投资估算编制原则，采用省颁标准，结合本工程施工安排和特点，经计算， 工程总投资296.49万元，其中建筑工程268.32万元，其他费用28.17万元。1.12 经济评价本工程实施后，各项评价指标均满足规范要求，工程效益显著，应早日将工程付诸实施。1.13 结论与建议本工程实施后可提高抵御洪水的能力，减少水灾，长远保护环境，稳定社会，对促进xxx县的稳步发展意义重大，建议及早实施。二、水文与气象2.1 流域概况堤防工程建

9、设区位于xxx县亚那村，流域面积为35km2，主沟长3km，河道平均比降14.6，河漫滩现象比较严重。河谷较深，山坡较陡，流域为褶皱而成的山脉，山体的地质结构为流质板岩，缝隙多，倾角大，风化严重。山地杂草丛生，植被覆盖率低，每逢暴雨便有山洪发生。2.2 水文工程区除山峰多为落露岩石外，其余为坡积覆盖层，高山与谷地相对高度大，气候的垂直变化明显。根据xxx县气象站多年实际观测资料统计，本地区多年平均气温7.0；极端最高气温35.5，极端最低气温-19.9;多年平均降水量595.9mm，多年平均蒸发1416.1mm，最大冻土深度75cm，做大冻土层75cm，无霜期147天。多年平均日照时数2267

10、.6h，多年平均湿度59%。最发风速15 m/s，多年平均风速1.8m/s；相应风向ESE。2.3 洪水根据甘肃省水文图集中白龙江流域支流10年一遇的平均洪峰流量模数公式q=0.702/F0.22=0.25计算满足防洪标准的洪峰流量为：Q10%=qF式中： Q10%-10年一遇的设计洪峰流量m3/s； q-洪峰流量模数，m3/s.km2； F-流域面积，km2。经计算得出Q10%=25.85 m3/s。该流域控制集水面积35km2，洪水计算采用甘肃省水文图集洪峰流量公式法计算，同时利用甘肃省白龙江干流防洪规划报告中的计算成果进行比较。从各水文站洪水资料知，70%以上的年最大洪峰流量都出现在79

11、月,故79月为该流域的主汛期。根据甘肃省水文图集介绍的白龙江干支流洪峰流量计算公式计算，得出该流域洪峰流量成果表：洪峰流量成果表设计频率0.512510洪峰流量（m3/s）48.642.737.9230.9625.85 设计洪峰流量按10年一遇设计，选用洪峰流量为25.85m3/s。三、工程地质3.1 前言 工程防洪堤的工程地质勘察工作以踏勘为主，辅之以必要的坑探量，阐明该防洪堤的基本地质条件，鉴于本工程所在区段工程地质条件比较简单，地层岩性也较单一，故本阶段没有绘制河堤堤基线中的工程地质纵横剖面图。为了阐明防洪堤地基岩性及工程地质条件，尤其是抗刷的性质特征，在堤基河漫滩进行坑探，深2.5m。

12、3.2 区域地质概况工程区位于xxx县亚那村，地貌为北迭山高山区光盖山隆起带，为高山峡谷，峡谷多呈v型,局部呈U型，山体高大，河曲发育，右岸组成物质为坡积物，局部组成坡积裙或锥，组成构造隆起的高山岩性为D灰岩与砂岩，基岩风化厉害，产状，走向，倾向，河谷形态受到岩性制约，基岩裂隙水补给河水，裂隙水水质良好。该区地下水赋存形式为孔隙性潜水，分布在河床冲积层和漫滩的砂砾石中。根据中国地震动参数区划图GB183062001，本区域地震动峰值加速度为0.15g，相应地震基本烈度为度，动反应谱特征周期值为0.45s.3.3 防洪堤的工程地质条件亚那村防洪堤线基本上都在河漫滩上，在河道右岸布置防洪堤1800

13、m，左岸布置防洪堤1500m。在由于上下段地貌单元基本一样，地基的地层岩性一样，均为alpLQ4冲积砂砾石，其中，砾石为63%77%，砂含量23%37%，虽其级配不良，但尚属连续级配。 本防洪堤堤基砂砾层厚度大于10m。3.4 天然建筑材料3.4.1 回填砂砾石料工程所需铅丝石笼堤体填筑砂砾石料，可在工程区段亚那村右岸与沟道两岸河漫滩上开采，该区域砂石料储量大，可满足工程需要，并运距短，节约成本。砾石成分主要为：砾岩、变质砂岩、花岗岩、石英岩等，结构致密，强度高，符合填筑砂砾石料质量技术要求。3.4.2 块石料 块石料在沟道两岸河漫滩上,储量大，质量好，容易开采，可就地取材。四、工程任务及规模

14、4.1 防洪区社会经济状况xxx县益哇乡亚那村有人口45户，213人。经济以农牧为主，其中粮食作物主要有小麦、青稞、蚕豆、洋芋、玉米、荞麦、豌豆等，经济作物主要有油料、蔬菜、药材等。由于山区贫穷，随着近年农业产业结构的调整，林、牧业的比重有所增长，但受山高坡陡，耕植条件差等自然条件的限制，区内环境遭到破坏，水土流失严重，土地日益贫瘠，严重制约了当地农业发展。4.2 防洪区防洪工程现状工程区地处xxx县亚那村。因村庄靠山脚，阴山植被稀疏，加之人为性的破坏，两处山洪河的泥石流经常冲毁、淹埋、侵蚀村庄、耕地、公路，严重影响了人民正常生活。因该工程区以前并无防洪设施，所以两处山洪沟的泥石流对村庄威胁很

15、大，随时有冲毁村庄、耕地、公路的可能，隐患重重。4.3 工程建设的必要性本工程区内因村庄、公路都在山脚下，经多次验证，该河段已成为洪水重灾区，还由于近几年来，流域内植被的人为破坏十分严重，导致流域内洪灾频繁，洪灾危害日益加。截止目前该河段修建零星简单防洪设施。所以，多年以来，洪水季节始终遭受洪水侵害。本保护区内，一个村庄，45户人家，213人，耕地200亩，为了保护人民财产的安全，保护开发取规划范围内的河滩地的充分开发利用，建设亚那村防洪工程势在必行。修建防洪堤不仅可保护人民生命财产的安全，也可带动和促进xxx显的社会经济的发展，为城乡发展打下良好的基础，因此兴建本工程十分重要。4.4 工程任

16、务及工程规模4.4.1工程任务根据现场实际情况，在充分认识河段水性特点，水量变化规律的前提下，依据防洪标准，从亚那村上游开始，完善防洪体系，提高防洪能力，确保现有耕地，45户家农户，213人及公路等在设计洪水标准下不受洪水侵害，确保工程区内现有农田、人民生命财产及公路不受洪水破坏，发挥其应有的作用。4.4.2工程规模根据工程布置，亚那村右岸新建防洪堤1.8km，左岸新建防洪堤1.5km。防洪堤采用铅丝笼墙堤，断面为梯形断面，迎水面边坡1：0.15 ，背水面边坡为1：0.25，夯填砂砾石土。具体尺寸详见附图。五、工程总体设计5.1 工程等级和设计标准xxx县益哇乡亚那村防洪堤工程经甘南州水电勘测

17、设计院工程技术人员的实地勘测，根据防洪标准（GB5020194）和堤防工程设计规范（GB5028698）的规定，防洪标准的等级应根据其人口或耕地面积划分。本工程护村人口小于20万人，护田面积小于30万亩，因此防洪标准取为10年一遇洪水。根据中华人民共和国行业标准SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准，本工程属V等小型工程，工程规模为小（二）型；永久性水工建筑物级别：主要建筑物按五级建筑物设计，次要建筑物按六级设计。初步拟定“安全经济、因地制宜、布局合理、长期有效”的设计原则，以此来拟定本次的设计方案。主要以防御洪水、泥石流灾害，防止洪水漫滩，保护人民财产安全及公路等其他设施，争取利用

18、现有地形修建防洪堤，改变行洪走向及泥石流对公路及村庄的破坏，无论从安全性、经济性等方面有明显的综合效益。本工程的抗震设防烈度按设防。5.2 水文计算5.2.1 水文参数计算由于工程区无水文观测站，属于无资料地区，径流分析计算依据甘肃水文图集有关图表，采用理论频率分析方法（PIII曲线），推算设计流量。5.2.2 设计年径流量计算该流域属无资料地区，径流分析计算依据甘肃水文图集有关图表，查得该流域径流深h=350mm，则该流域多年平均流量Q0为：Q0=1000（Fh/T）=1000（35350/36586400）=1.13m3/s年径流离差系数Cv和偏态系数Cs参照甘肃省水文图集相应参数选用，取

19、Cv=0.20，Cs/Cv=2.0(P曲线)推求该流域设计计算年径流成果见表51设计计算年径流成果表表51设计频率2510205075909599Qp(m3/s)1.881.711.571.391.120.960.820.750.62备注Q0=1.13， Cv=0.20， Cs/Cv =2.0(P曲线)由表查得该流域设计丰水年(P=10%)的年径流量为1.57m3/s，设计平水年(P=50%)的年径流量为1.12m3/s, 设计枯水年(P=90%)的年径流量为0.82m3/s。洪峰流量计算根据甘肃省水文图集中白龙江流域支流按10年一遇的洪峰流量模数公式q=0.702/F0.22=0.25计算满

20、足防洪标准的洪峰流量为：Q10%=qF=0.2535=25.85 m3/s式中： Q10%-10年一遇的设计洪峰流量，m3/s； q-洪峰流量模数，m3/s.km2； F-流域面积，km2。经计算得出Q10%=25.85 m3/s。该流域控制集水面积35km2，洪水计算采用甘肃省水文图集洪峰流量公式法计算，同时利用甘肃省白龙江干流防洪规划报告中的计算成果进行比较核算。从各水文站洪水资料知，70%以上的年最大洪峰流量都出现在79月，故79月为该流域的主汛期。根据甘肃省水文图集介绍的白龙江干支流洪峰流量计算公式计算，得出该流域洪峰流量成果表见表52洪峰流量成果表表52设计频率0.512510洪峰流

21、量（m3/s）48.642.737.9230.9625.85 设计洪峰流量按10年一遇设计，选用洪峰流量为25.85m3/s。 泥沙(1) 悬移质输沙量 根据甘肃省水文图集侵蚀模数等值线图，该流域侵蚀模数G=300t/km2，由此推求固体径流参数。 多年平均悬移质输沙量Wo=GF=30035=1.05万t 多年平均悬移质含沙量=多年平均悬移质输沙量/多年平均年径流总量=3.06104103 /1.1336586400 =0.859 kg/m3 多年平均悬移质输沙率Qs=Qo=0.8591.13=0.97kg/s(2)推移质输沙量推移质输沙量Wb采用比例系数法估算，其值按悬移质输沙量的20%计，

22、则推移质输沙量0.612万t。悬移质输沙量与推移质输沙量之和为该流域固体径流总量，为1.662万t。5.3 工程总体布置5.3.1 工程总体布置原则 （1）工程的建设应在该地区小流域综合治理的基础上，根据当地自然条件和社会经济状况，妥善协调好上、下游的关系，全面规划，统筹安排。 （2）河道两岸的防洪堤线应与基础设施、近远期发展规划相结合，相互协调一致，避免工程重复建设和改造。 （3）堤线与河（沟）流流势相适应，并与洪水的主流线大致相平行。河段两岸堤防间距大致相等，堤距应大于等于稳定河宽要求。 （4）堤线力求平顺，各堤段平滑连接，尽可能利用现有堤防和有利地形。 （5）堤身断面型式的选择要因地制宜

23、，根据堤线两侧地形、地貌及建筑物分布情况，选择最合理的断面型式。 根据拟定的工程布置原则，结合该流域堤防工程的现状及地形条件进行合理布置。5.3.2 堤型选择堤型选择按因地制宜，就地取材，经济合理的原则。结合地段所处的位置、工程现状、堤基地质、建筑材料、施工条件、工程造价等因素，综合比较确定。本工程堤型选择浆砌块石挡土墙堤和铅丝石笼墙堤型作方案比较。该流域及周边地区有丰富的砂石料和块石，具有修建河堤的良好条件；又考虑到混凝土或钢筋混凝土构筑物不仅造价较高，而且不能充分利用当地的砂石料丰富且运输便利的条件，综合上述内容，初步决定采用铅丝石笼河堤或浆砌块石河堤型两种方案。方案一：铅丝石笼防洪河堤

24、该流域及周边地区有丰富的砂石料和块石，具有修建河堤的良好条件；采用铅丝石笼河堤，可降低工程投资，施工简单，进度快，工程造价低。方案二：浆砌块石防洪河堤采用M7.5水泥砂浆砌筑块石墙体，在为软弱地基土的河段，换填地基土后在防洪墙基础下设置砂砾石垫层。考虑到浆砌块石或混凝土构筑物不仅造价较高，而且不能充分利用当地的块石料丰富且运输便利的条件。 两种方案相比较，单位体积浆砌块石河堤的造价要比铅丝石笼墙型防洪河堤的造价高，但就整个工程而言，铅丝笼型防洪堤的单位体积比浆砌块石河堤的体积略大，而铅丝石笼河堤省去了M7.5砂浆。从工程建设投资比较，修筑铅丝石笼墙型防洪堤比浆砌块石河堤更加经济。经技术经济综合

25、比较，选取方案一比方案二更为经济合理。5.4 河道断面设计冲积河流在水流和河床的长期相互作用下，经水流与河床的自动调整，河床形态将与流域来水、来沙及河床边界条件相适应。河道形态与水力条件、泥沙因素及河床地质之间也存在量的联系，称之为河相关系。目前对造床流量的确定并无十分可靠的方法。国内一般都采用25年一遇的洪峰流量作为造床流量，本次计算采用5年一遇的洪峰流量作为造床流量。根据阿尔图宁公式计算稳定河宽。B=AR1/2/J1/5式中：B直河段整治宽度（m） R造床流量，取五年一遇洪峰流量12.93m3/s； A河宽系数，取1.7； J河床比降；n河床糙率，取0.033。各支沟的洪峰流量利用公式Q=

26、计算，其中为河道断面面积；为允许平均流速，按铅丝石笼护面查表得出允许平均流速是5.5m/s,折算成五年一遇洪峰流量，支沟造床流量为6.88 m3/s。根据上述公式，经计算亚那村稳定河宽见表53。表53河道名称造床流量（m3/s）河床比降J河床糙率n稳定河宽（m）设计取值（m）亚那村12.9314.60.03314.23155.5 防洪堤横断面设计1、基础埋深河堤基脚冲刷深度，按不同地段分别可以确定为：弯道冲刷深度根据弯道最大冲深公式：HmaxQ/Bd1/3 6/7式中：Hmax为自水面算起的最大冲深值；Q为设计流量，取25.85m3/s；B水面宽度，取15m；rs、r河床砂和水的重率，取2.2

27、和1.0；d河床砂平均粒径，取0.03m；受河弯水流及土质影响的系数，按公式0.64g3.61(d/h)取0.78求得：Hmax0.7825.85/150.031/36/71.25m 弯道处的基础埋深取1.30m。直道冲刷深度根据水流平行于岸坡时产生冲刷的深度计算公式：HBHp+Hp(Vp/VH)n1式中：HB直道冲刷深度n边界系数，取0.25VH河床允许的不冲流速，取2.1m/sVp河道平均流速，取1.7m/sHp一般冲刷后的水深，Hpphp冲刷系数，取1.50h为冲刷前的水深，取0.8m求得冲刷深度为：HB1.2+1.2 （1.7/2.1）0.2511.14m直道处的基础埋深取1.0m。根

28、据以上计算结果及规范要求，基础底面在冲刷线以下的安全埋置深度为1.3 m（弯道）和1.0 m（直道）。堤防工程应建在地层坚固、结构密实，达到基础承载力的砂砾卵石层或基岩上。因此，在工程建设前期，应清除表层杂填土、饱和软粘土以及垃圾、虚渣等覆盖层。局部河段地基需要换填强度较大、压缩性较小的砂土、碎石、石渣等性能稳定的材料，分层夯实至要求的干密度，作为地基的持力层。2、基底高程的确定：根据冲刷深度计算成果，进行纵坡调整，设计基底高程见表54。3、主河道堤顶高程的确定：堤顶高程应为设计洪水位加安全超高确定。本工程防洪标准为10年一遇，根据堤防工程设计规范（GB50286-98），堤顶的设计高程按下式

29、确定：X=H设计+R+E+A 式中：X堤顶高程，m；H设设计洪水位，计算值1.4m； R波浪爬高，m； E设风壅增水高度，m； A安全超高，m； 设计波浪爬高R可按下式计算： R=KKvKpR0H式中：R0-无情况下，光滑不透水护面（K=1）、H=1m时的爬高值，m，查得R0=1.24； K-斜坡的糙率及渗透系数，查得K=0.75； Kv-经验系数，查得Kv=1.0； Kp-爬高累计频率换算系数，查得Kp=1.54； H-堤前波浪的平均波高，m，由计算得0.058 m； L-堤前波浪的平均波长（m），由计算得2.5 m；计算得出设计波浪爬高R=0.21 m。设计风壅增水高度可按下式计算： e=

30、KV2F/2gd.cos式中：e-设计风壅增水高度（m）； K-综合摩阻系数，取K=3.610-6； V-设计风速，按计算波浪的风速确定； F-从计算点逆风向量到对岸的距离，m； d-水域的平均水深，m； 风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，（度）。经计算的设计风壅增水高度为0.09 m。规范规定，级堤防的安全超高为0.3 m。由此计算出的堤顶超高为0.6 m。亚那村防洪堤基底高程及堤顶高程计算表断面编号断面桩号基底高程（m）水面高程（m）波浪爬高（m）壅水高度（m）安全超高（m）堤顶高程（m）堤 高（m）地面高程（m）埋深（m）0+0003149.003151.40.210.090.33152.002.03150.001.001+8003090.20