黄河内蒙古防凌应急分洪工程可行性研究报告.doc

1 1 综合说明 1.1 任务缘由及编制过程 黄河是我国的第二条大河，是内蒙古自治区最大的过境河流，黄河从宁蒙界都 思兔河汇口入境，流经内蒙古乌海市、阿拉善盟、巴彦淖尔市、包头市、呼和浩特 市、鄂尔多斯市一盟五市 17 个旗（县、区） ，于准格尔旗马栅出境，河段长 843.5 km，其中，上游的石嘴山至乌达公路桥段及下游的喇嘛湾拐上至马栅乡为峡谷型河 道，河长分别为 36 km 和 120.8 km，中部河段为河面宽阔的平原河道，河长 686.7 km。黄河内蒙古河段地处黄河流域最北端，纬度较高，气温较低。由于其特殊的地 理位置、气候条件形成了冬季封河、春季开河流凌的现象，受气温、河道河势、上 游来水等条件的影响，在封、开河特别是开河流凌期极易形成冰塞、冰坝，出现水 位迅速壅高，威胁堤防安全甚至造成堤防溃口的凌汛灾害。从凌汛灾害的统计情况 看，1950 年1968 年（刘家峡水库运行前）19 年间发生凌灾 20 次，平均每年发生 1 次；1969 年1986 年（龙羊峡运行前）18 年间发生凌灾 11 次，平均 1.6 年发生 1 次；1987 年2008 年 22 年间发生凌灾 64 次，平均一年就有 3 次。2008 年凌汛奎 素段堤防溃决，使 3885 户 10241 人受灾，造成倒塌房屋、耕地受淹、公路冲毁、输 电线路受中断，镇区街道、学校、医院等公共基础施设严重受损，造成直接经济损 失达 9.35 亿元。90 年代以后凌汛灾害发生频率、凌害损失均呈上升趋势，主要原因 是 90 年代后黄河上游水沙关系恶化，内蒙古河道由自然状况下的微淤型变为剧烈淤 积河道，河道主槽过流能力大幅下降，开河流凌期极易形成冰塞、冰坝，出现水位 迅速壅高现象，加之堤防高度、标准、质量不足，防御能力较低，造成溃口决堤成 灾。 平原河段两侧有着众多的人口和极其重要的保护对象，防洪保护范围涉及五市 一盟 17 个旗（县、区） ，保护面积 9389 平方公里，人口 280 万人。沿河有磴口、临 河、五原、乌拉特前旗、包头等城市城镇；两岸分布有远近闻名产粮基地瓜果之乡 河套灌区、土默特川灌区和黄河南岸灌区等大型灌区，保护耕地 1041 万亩；保护 区内有包兰铁路、包神铁路、110 国道，210 国道、京藏高速公路、吉巴公路、西北 电网高压输电线路、 “京呼银兰”通风光缆等国家重要基础设施和包头钢铁稀 土公司、包头铝厂、达拉特电厂和托克托电厂等重要工矿企业；保护区内还有河套 2 灌区总干渠、呼和浩特市供水、达拉特电厂和托克托电厂取水、镫口和麻地壕灌区 等重要的取用水工程。保护区是内蒙古自治区资源富集、文化发达、经济发展迅速 的地区之一，2005 年工农业总产值达 1129.8 亿元。gdp 占自治区的 50%以上，在自 治区经济社会发展中占有极其重要的地位。随着社会经济的发展、人口的增长、城 市规模的扩大、基础设施的完善和提高，防凌防洪压力越来越重，对确保黄河防凌 防洪安全的要求越来越高，特别是对发生频繁、成灾损失愈来愈大的凌汛灾害的预 防及对突发险情的处置要求越来越迫切。 黄河内蒙古段的凌汛灾害严重影响和制约了地区经济社会的发展，已成了内蒙 古的心腹大患，引起了党和国家、水利部、黄河水利委员会的高度关注。凌害的治 理事关沿河两岸人民安居乐业、社会和谐发展，内蒙古自治区政府、水利厅、防办 及沿河两岸各级政府把治理凌害当作一项政治任务高度重视。在自治区政府的统一 部署下，积极稳妥转移安置凌灾淹没区和凌汛险情高发区的群众，解决其后顾之忧； 积极组织专家、技术管理人员，分析防凌中存在的问题、总结防凌经验，按照“提 前分凌、主动破冰、严防死守、应急滞洪”的防凌方针，研究探寻主动防御凌汛和 应对突发凌汛险情有效途径，提出建设防凌应急分洪工程的思路。 受内蒙古自治区水利厅的委托，内蒙古自治区水利水电勘测设计院承担了“黄 河内蒙古防凌应急分洪工程可行性研究报告”的编制任务。在编制过程中工程技术 人员多次深入沿黄两岸进行现场勘查、调查、测绘、地质勘探，广泛征求地方政府、 水利防汛部门的意见，反复比选分洪区位置、范围，详细落实分洪区内的耕地、人 口、住房及其他设施等实物指标，经认真论证比较，于 2008 年 6 月提出了“黄河内 蒙古防凌应急分洪工程可行性研究报告”初稿。8 月 6 日水利部黄河水利委员会组织 召开了“内蒙古防凌应急工程可研技术讨论会” ，对工程建设的目标和任务、分洪区 总体布局、设置方案、分洪规模、调度原则、运用条件、调度与管理权限等进一步 完善的指导意见，并形成会议纪要。我院按照会议纪要要求及专家提出的指导性意 见对报告进行了补充完善，完成了黄河内蒙古防凌应急分洪工程可行性研究报告 。 1.2 编制依据 （1）相关规划 1黄河流域防洪规划 ； 3 2黄河宁蒙河段近期防洪工程建设可行性研究报告2006 年 11 月黄河 勘测规划设计有限公司编制； 3黄河宁蒙河段 2001 年至 2005 年防洪工程建设可行性研究报告及 2003 年 10 月黄河水利委员会水利水电规划设计研究院编制； 4黄河内蒙古段干流防洪规划2000 年 7 月内蒙古自治区水利水电勘测 设计院编制。 （2）法律、法规 1中华人民共和国水法2002 年 10 月 1 日起施行； 2中华人民共和国防洪法 ，1998 年 1 月 1 日起施行； 3中华人民共和国河道管理条例 ； 4中华人民共和国水土保持法 ，1991 年 6 月 29 日起施行； 5中华人民共和国环境保护法 ，1989 年 12 月； 6中华人民共和国环境影响评价法 ，2003 年 9 月； 7内蒙古自治区水工程管理保护办法 ，1995 年 6 月 1 日起施行； 8内蒙古自治区水工程管理和保护范围划定标准 ，1995 年 10 月 8 日； 9内蒙古自治区实施中华人民共和国土地管理法办法； 10其他有关的法律、条例。 （3）执行的技术标准、规程、规范 1防洪标准gb50201-94； 2水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000； 3水利水电工程设计洪水计算规范sl44-2006； 4堤防工程设计规范gb5028698； 5堤防工程施工规范sl260-98； 6堤防工程管理设计规范sl171-96； 7碾压式土石坝设计规范sl274-2001； 8灌溉与排水工程设计规范gb50288-99； 9水闸设计规范sl265-2001； 10水工建筑物抗冻设计规范sl211-98； 11渠道防渗工程技术规范sl207-98； 4 12蓄滞洪区设计规范送审稿； 13蓄滞洪区建筑工程技术规范gb50181-93； 14中华人民共和国水利部、财政部 2004 年 7 月 29 日印发的水利工程管理 单位定岗标准 （试点） 、 水利工程维修养护定额标准 （试点） ； 15水利水电工程可行性研究报告编制规程dl5020-93； 16其他有关的规程和规范。 1.3 水文 （1)水文测站及资料系列： 设计采用水文站为黄河干流石嘴山蒲滩拐段的6个水文站，从上至下为石嘴山、 磴口、巴彦高勒、三湖河口、昭君坟、头道拐，资料系列至2006年。 （2）凌情特征： 黄河内蒙古河段地处黄河流域最北端，纬度较高，气温较低，受气温影响出现 冬季封冻、春季开河流凌的现象。一般于十一月中旬流凌，十二月上、中旬封冻， 春季三月中、下旬开河，河段结冰期长达 45 个月。 封河自下而上，而开河自上而下 黄河自西南流向东北进入内蒙，造成内蒙段封河自下而上，而开河自上而下的 规律。 封、开河期受气温和流量变化以及河道边界条件的影响，易形成冰塞、冰坝 等凌汛险情，造成堤防溃口凌汛灾害。开河流凌期易发生冰坝，由此引起的冰凌洪 水表现为水位上涨快、水位高、持续时间短，一般 15 h 左右，最长 2-3d。 凌峰流量演进过程沿程增大。内蒙河段开河多为自上而下，由此决定了槽蓄 水增量沿程逐渐释放的格局，同时凌峰在演进时沿程不断汇集水量，达到一定限度 时，槽蓄水增量则急剧释放，凌峰也随之增大。 三盛公至蒲滩拐段是冰情最严重的河段 三盛公至蒲滩拐段，由于河道开阔，比降缓、流速小、气温低，较利于封冻， 所以此段一般是内蒙黄河的首封段和最后开河段，也是内蒙冰情最严重的河段。 （3）河道来水、淤积、过流变化 河道汛期水量减少，大流量出现机率减小。 河道由微淤变为严重淤积状态。 5 河道平滩流量减少。 （4）实测凌汛水位 根据 1953 年2005 年 53 年及 2008 年凌汛资料统计，黄河石嘴山蒲滩拐各水 文站(断面)实测历年最高凌汛水位见表 1-3-1。 石嘴山蒲滩拐历年凌汛最高水位 表 1-3-1 历年凌汛最高水位 站名（断面） 发生年水位(m，黄海) 石嘴山19661967 1088.92 磴口19791980 1061.92 巴彦高勒19931994 1054.40 三湖河口20072008 1019.778 昭君坟19631964 1007.95 头道拐19671968 989.87 三湖河昭君坟 4020042005 1018.64 （5）槽蓄水增量 根据龙、刘联调后的各站 19872008 年 22 年实测资料统计，内蒙河段最大槽 蓄水量的多年平均值 11.16 亿 m3，最多的年份达到 16.83 亿 m3，出现在 20072008 年流凌期，最少的年份仅有 2.82 亿 m3，出现在 19961997 年凌汛期。 在 19691987 年的二十年中，绝大部分年份的槽蓄水量均在 10 亿 m3以下， 1989 年以后，除少数的年份外，每年的槽蓄水量均在 10 亿 m3以上，20072008 年 凌汛期达到极值为 16.83 亿 m3，总体趋势上，上世纪 90 年代以后槽蓄水量明显增加。 各水文站之间槽蓄水量见表 1-3-2。 表 1-3-2 1988-2008 系列黄河内蒙古河段槽蓄量成果表 单位：亿 m3 项目 石嘴山巴彦高勒 站 巴彦高勒三湖河 口站 三湖河口头道拐站石嘴山头道拐站 22 年平均 2.344.184.6511.16 区间最大 6.76 1992-1993 年 11.65 1994-1995 年 11.33 2007-2008 年2007-2008 年 2008 年 2.782.7211.3316.83 1.4 分洪区工程地质条件 1.4.1 地形地貌 6 黄河分洪区位于内蒙古的中西部地区，总体地形为西高东低。所穿越的地貌单 元有阴山山地与丘陵地区、河套平原、鄂尔多斯高平原地区与贺兰山桌子山中山 山地地区。 阴山山地与丘陵地区位于黄河以北，横亘东西，呈天然屏障，南为河套平原， 北为内蒙古高原，海拔高程 10002300 m。河套平原位于阴山山地与丘陵地区以南， 海拔高程 10501100 m 左右，由黄河及其支流平原和冲积、湖积平原及山前洪冲积 倾斜平原组成。 鄂尔多斯高平原位于黄河以南地区，其北、东、西三面为黄河环绕，海拔高程 在 11001700m 左右，是一块近方形台状高平原。地表波状起伏，河流稀少，盐湖 众多，风沙地貌发育。 1.4.2 地层岩性 根据区测资料，分洪区区域地层分布有太古界乌拉山群（ar2wl） 、中生界白垩系 下统（k1） 、第三系上新统（n2） 、新生界第四系（q） 。 分洪区出露地层主要为新生界第四系（q） ，按时代及成因类型可分为：下更新 统地层（q1） ，中下更新统洪积层（q1-2pal） ，中更新统湖积层（q2l） ，中上更新 统（q2-3al+l） ，上更新统洪冲积层（q3pal） ，上更新统冲积层（q3al） ，上更新统冲湖积 层（q3l+al） ，上更新统吉兰泰组湖积层（q3jl） ，上更新统吉兰泰组洪冲积层（q3jpal） ， 全新统湖积层（q4l） ，全新统湖积冲积层（q4l+al） ，全新统洪冲积层（q4pal） ，全新统 冲积层（q4al） ，全新统风积层（q4eol） ，全新统人工堆积层（q4s） 。其岩性为砂性土 和粘性土。 1.4.3 地质构造及地震 1.4.3.1 地质构造 区内新构造运动是比较活跃的，活动形式为升降运动。在西部的贺兰山卓 子山中山地区和东部的鄂尔多斯高平原地区及阴山山地与丘陵地区，地壳运动以缓 慢上升为主，水文网下切，地表遭受剥蚀。在中部的临河弧形凹陷地带和临河 包头呼和浩特凹陷带地区，地壳运动以缓慢下降为主，沉积了巨厚的冲积和湖 积物，形成了河套平原。 1.4.3.2 地震 根据 2001 年发布的国家地震局中国地震动参数区划图 （gb18306-2001） ，黄 7 河内蒙古分洪区工作区的地震动峰值加速度为 0.100.30 g，相当于地震基本烈度 度区。地震动反映谱特征周期为 0.35s0.45 s。 1.4.4 水文地质条件 分洪区地下水的补给、径流、排泄受地形、地貌地质构造、地层岩性等因素的 影响和控制。地下水类型为第四系冲积层孔隙潜水和第四系冲积、湖积层孔隙潜水。 含水层主要岩性为第四系全新统、中更新统和上更新统的砂层与细砾及砂砾石层。 含水层分布稳定，埋深浅，渗透系数 k=2.0110-48.6010-2 cm/s。地下水主要接 受大气降水、黄河水的季节性补给及黄河两岸平原区与山丘区地下水径流的补给。 以蒸发和枯水期补给黄河水为主要排泄方式。 1.5 凌害发生的主要原因及防凌存在的主要问题 黄河内蒙古河段由于特殊的地理位置、河道流向以及气候条件，形成该河段封河 自下而上、开河自上而下的规律，形成了特殊的凌汛现象。又由于地形河势等河道 边界条件、上游来水条件(即动力条件)及河道淤积极易在封河期形成冰塞、开河期 形成冰坝，堵塞河道冰盖下过水断面，降低输水能力，急速壅高河道水位，有时超 过主汛期堤防的设防水位，导致溃堤成灾。防凌存在的主要问题有： （1）防御体系薄弱 ，上游缺乏控制性调水调沙工程； （2）堤防工程标准低、质量差，防御能力不足； （3）被动防御，缺乏应急分滞工程。 1.6 解决黄河内蒙段防凌安全的总体思路 针对防凌存在的主要问题，从根本上解决内蒙河段的防凌问题，必须建立完善 的防御体系，即河段上游在充分利用龙、刘水库联合调度能力的前提下，建设调水 调沙的干流控制性工程，逐步恢复和维持黄河上游内蒙古河段自然情况下的冲淤变 化特性，基本恢复和维持中水河槽排洪能力；内蒙河段加强河防工程的达标建设， 加固堤防、整治河道，提高本河段堤防的防御能力；在凌汛险情易发段落建设应急 分滞洪区，并建立长效运行机制应对突发险情；建立健全河道冰情监测、预报、信 息沟通网络，加强防冰技术、冰上爆破技术手段研究，为防凌工作提供科学指导。 远期：建设黑山峡水利枢纽，长期利用黑山峡水库对龙羊峡、刘家峡水库反调 节，调水调沙逐步恢复和维持黄河上游内蒙古河段自然情况下的冲淤变化特性，基 8 本恢复和维持中水河槽排洪能力，控制凌汛期下泄水量，有效预防和缓减内蒙河段 凌汛险情。 近期：全面实施黄河宁蒙河段防洪工程建设，加固堤防、整治河道，消除目前 存在的隐患，提高本河段堤防的防御能力；推进海勃湾水利枢纽论证、建设步伐， 加快防凌防洪与水量调度调蓄工程体系建设，缓减内蒙段凌汛压力。 当前：加快河防工程的达标建设，与此同时，针对凌汛突发性强、来势猛、水 位高、防守难度大的特点，建设应急防凌分洪工程，并建立长效运行机制应对突发 险情。 在工程建设的同时，建立健全河道冰情监测、预报、信息沟通网络，加强防冰 技术、冰上爆破技术手段研究，为防凌工作提供科学指导。 通过不同阶段工程措施、非工程措施建设，逐步建立和完善防御体系，从根本 上解决黄河内蒙河段的凌汛问题。 1.7 工程任务与规模 （1）应急防洪分凌工程建设的任务、目标 建设任务：在凌汛期槽蓄水增量较大，下游河道发生冰塞、冰坝、水位壅高堤 防出现险情时，提前分滞凌汛洪水、减少槽蓄增量、削减凌峰、降低下游河道水位， 预防和减轻凌汛灾害，减轻黄河内蒙古段防凌防汛压力，最大限度地保护防洪工程 的安全，保护沿黄河两岸人民生命财产和基础设施的安全。 建设目标：应急分凌工程以应对 2008 年重大凌汛险情，实施应急分凌减灾为目 标。 具体讲，三盛公水利枢纽上游河段利用三盛公枢纽便利的控制条件及下游灌区、 乌梁素海承泄条件和上游有条件的地方，将凌期石嘴山至巴彦高勒区间槽蓄增量分 滞，以削减凌峰、降低下游河道水位，预防和减轻凌汛灾害，待凌汛过后再退归河 道。按照 2008 年凌汛资料统计，石嘴山至巴彦高勒区间的槽蓄水增量为 2.78 亿 m3 ，即上游按 2.78 亿的分滞目标布设应急分洪工程。三盛公以下河段特别是三湖河至 昭君坟段宜形成冰塞、冰坝壅高水位，宜出凌汛险情。在各宜出险段上游临近河段 建设应急分凌区，遇重大险情时，应急分凌，消减凌峰，使下游河道水位较短时间 内降低。按 2008 年奎素决口分洪时间及水位变化情况看，应急分凌区分洪时间不宜 超过 2 天，应在 2 天内将下游水位降至堤防保证水位，这样下游险情可以得到基本 9 控制。 （2）工程布局原则 按照应急分凌工程的建设任务、目标，分洪区的布局应体现不同河段不同作 用。三盛公枢纽以上河段，主要作用是分滞槽蓄增量、消减凌峰，缓减下游凌汛压 力；三盛公以下河段为宜出险河段，主要作用为出现卡冰结坝水位壅高堤防出险时， 应急分洪降低下游出险段河道水位，减轻或消除凌汛威胁。 分洪区的布局应满足凌汛险情频发段应急分洪的要求，同时要兼顾地形、地 貌条件，做到少占地、少移民，不使当地环境恶化，不影响当地人民群众正常生活、 生产和当地社会经济持续发展。 分洪区的布设应便于分洪，做到“分得进、蓄得住、退得出、保安全、效果 显著”。 （3）分洪区位置与数量 三盛公枢纽以上河段：主要利用三盛公枢纽便利的控制条件通过总干渠及沈乌 干渠分洪，洪水承泄区为乌梁素海、总干渠、灌区排水干沟、灌区北缘的天然海子， 本次将此分洪区定名为“河套灌区及乌梁素海分洪区”。考虑到此分洪区的分洪能 力有限，不能完全分滞上游槽蓄增量，在三盛公库区上游左岸的二十里柳子（距拦 河闸 19.4 km）设置分洪口，利用此处低洼的地形和无耕地、无人居住、无工矿企业 等有利条件建设分洪区，本次将此分洪区定名为“乌兰布和分洪区”。 三盛公枢纽以上河段通过以上两个分洪区的设置，可有效地起到分滞槽蓄增量、 消减凌峰，预防和缓减下游凌汛压力的作用。 三盛公枢纽以下河段：分洪区布置要尽可能满足凌汛期险情、凌害易发段的应 急分凌要求，同时要考虑当地的地形地貌、分水条件和社会条件。根据黄河内蒙段 凌汛期险情、凌害易发段的统计分析，冰塞、冰坝及溃口决堤易发段主要在三湖河 口至包头市南海子。1951 年2008 年，三盛公至包头市南海子段（黄河防洪堤桩号 0+000346+400）共发生卡冰结坝 249 次，平均每年发生卡冰结坝 4.29 次，其中造 成凌灾 28 次，平均每 2.07 年发生一次凌灾。尤其是 1987 年2008 年，在杭锦旗杭 锦淖尔至包头市南海子段（黄河防洪堤桩号 228+800346+400），共发生卡冰结坝 48 次，平均每年发生卡冰结坝 2.18 次，其中造成凌灾 8 次，平均每 2.75 年发生一 次凌灾。本次选择 10 214+550227+550、264+890274+260、299+950304+400、315+863323+160 河 段分别设置杭锦淖尔、蒲圪卜、昭君坟、小白河四个分洪区。 （4）分洪区规模确定的控制条件 按照分洪区建设的任务目标，三盛公以上河段分洪区以 2.78 亿 m3作为总的设计 分洪规模控制条件。 河套灌区及乌梁素海分洪区： 2008 年春汛利用三盛公分洪实际启用情况为 3 月 10 日 10：00 时开闸分洪，3 月 24 日结束， 10 日到 17 日分洪流量 50110m3/s，18 日到 22 日分洪流量为 170 170250256226m3/s，23 日分洪流量降至 116 m3/s，24 日 17 时关闸，累计分 洪 1.61 亿 m3，详见表 4-7-3-1（资料来源：2008 年三盛公水利枢纽防凌每日快讯）。 设计采用 1.61 亿 m3的分洪量作为该分洪区分洪规模的控制条件。 乌兰布和分洪区： 三盛公枢纽上段总需分洪量减去河套灌区及乌梁素海分洪区的分洪量作为该分 洪区分洪规模的控制条件，即分洪规模 1.17 亿 m3。 杭锦淖尔、蒲圪卜、昭君坟、小白河分洪区： 按照分洪区建设的任务目标及布局原则，上述四个分洪区的主要作用是当下游出现卡冰结坝 水位壅高堤防出险时，应急分洪、消减凌峰，降低下游出险段河道水位，减轻或消除凌汛威胁， 因此，分洪区规模应以分水时的河道水位及分洪后下游河段要求降到的水位即保证水位作为控制 条件。鉴于凌汛期受冰塞、冰坝壅水的影响，河道水位流量关系变化不成规律，分洪 区的启用水位、分洪过程中河道水位的变化难以确定，设计以 2008 年奎素段的凌峰 流量过程假定分别出现在杭锦淖尔、蒲圪卜、昭君坟、小白河四个分洪区下游邻近 河段，以此作为各分洪区的设计条件。 分洪水位：将奎素溃口处决口前水位及分流后水位降落过程按各分洪口河道 断面与奎素段河道断面相关关系分别运移到各分洪口，作为各分洪口的启用分水水 位及分洪后的河道水位降落过程。 分洪目标水位：应急分洪区的作用是分滞凌峰降低下游水位，使凌汛洪水在 堤防的安全防御能力内下泄，目前认为在堤防保证水位内行洪是安全的，因此，分 洪的目标水位定为分洪区下游河段的堤防保证水位。 （5）分洪区布置方案比选及规模确定 11 乌兰布和分洪区： 分洪区位于黄河左岸巴彦淖尔市磴口县境内的乌兰布和沙漠，库区内没有人烟 及耕地。本次按分洪范围确定了两个方案，第一方案分洪区范围为 230 km 2，第二方 案分洪区范围为 304 km 2。两个方案确定的引水规模相同，分洪闸宽 77m，设计为双 向分水，引水流量为 273m3/s，分洪时间为 5 天，可分洪量为 1.17 亿 m3。第一方案 通过分洪闸可退水 6052.09 万 m3，第二方案分洪区最高水位低于分洪闸闸底高程， 通过分洪闸退不出水。 经过方案比较，第一方案比第二方案工程量小，分洪效果相同，故推荐第一方 案。 河套灌区及乌梁素海分洪区 河套灌区及乌梁素海分洪区主要利用三盛公枢纽便利的控制条件通过总干渠及沈 乌干渠分洪，洪水承泄区为乌梁素海、总干渠、灌区排水干沟、灌区北缘的天然海子。 鉴于三盛公枢纽便利的控制条件和总干渠、沈乌干渠自身的滞蓄能力，在下游 险情严重时，短时间内可适当加大分洪流量，但考虑到分洪渠道总干渠及沈乌干渠 凌期行水的安全性，其最大分洪流量不宜超过渠道灌溉期的正常流量（总干渠现状 最大引水流量 520m3/s ，正常引水流量 450m3/s，沈乌干渠正常引水流量 50m3/s）， 总干渠可控制在 400m3/s，沈乌干渠可控制在 40m3/s，合计 440m3/s；正常分洪流量 考虑通向乌梁素海、排水干沟、灌区北缘天然海子的输水渠道的输水能力，按 2008 年实际分洪流量控制在 250m3/s 以下。 杭锦淖尔分洪区： 本次分洪区范围划定根据地形、地物及奎素堤防溃决淹没范围，综合考虑占地 及分凌效果选择了两个方案进行比选： 第一方案：分洪区总面积 44.07 km 2，东西长约 13 km，南北宽约5 km的狭长地段。 分洪区库容为 8243 万 m3。围堤总长度为 35.065 km，其中北侧围堤长13.0 km，利用 现有黄河防洪堤，分洪区其余三侧库区围堤长 22.065 km， 第二方案：分洪区总面积 27.31 km 2，分洪区东西长约 7.0 km，南北宽约5 km的 狭长地段。分洪区来水量为 5798 万 m3，分洪区分洪能力为 4624 万 m3，设计分洪区 围堤总长度为 21.54 km，其中北侧围堤长6.71 km，利用现有黄河防洪堤，分洪区其 12 余三侧库区围堤长 14.83 km。 经方案比较后，方案一分洪量比较大,分洪能力较强，而方案二由于分洪能力较 小，无法容纳分洪水量，所以本次分洪区设计推荐第一方案。 蒲圪卜分洪区： 根据蒲圪卜分洪区的地形条件，同时考虑移民、占地及淹没损失等因素，蒲圪 卜分洪区的范围选择大小 2 个方案进行对比。 第一方案：分洪区范围为北靠黄河大堤，对应黄河堤防桩号为 264+890274+260，南临河套断陷带高地恩格贝镇境内蒲圪卜村北及林儿湾至镇政 府的吉巴公路一线，西至恩格贝镇政府所在地东 2.8km 的排水沟处，东到后蒲圪卜。 东西长约 7.7 km，南北宽约3km，蓄水面积为 10.59km2，该方案基本不涉及人口的搬 迁，淹没耕地 9531 亩，工程永久占地 396 亩。 第二方案：分洪区范围为北靠黄河大堤，对应黄河堤防桩号为 262+400274+260，南临河套断陷带高地恩格贝镇境内蒲圪卜村北及吉巴公路一线， 西至恩格贝镇政府所在地，东到后蒲圪卜。东西长约 10 km，南北宽约4km，蓄水面 积为 16.27 km2，该方案拆迁房屋 121175m2,搬迁人口 4742 人，淹没耕地 14643 亩， 工程永久占地 504 亩。 经过比较，第一方案与第二方案工程量基及工程投资相差不大，但第二方案占 地面积大且涉及移民搬迁，且第一方案能够满足分洪要求，故推荐第一方案。 推荐方案利用防洪堤利用防洪堤 9.37 km，新建围堤 10.26 km，新建分洪闸、退 水闸各一座，清基土方 17.07 万 m3,堤防填筑土方 122.50 m3,进水闸最大流量 235.7 m3/s，闸门净宽 70 m，退水闸最大流量 23.62 m3/s，闸门净宽 10 m。 昭君坟分洪区： 昭君坟分洪区考虑到分洪区内的移民搬迁及占地问题将分洪区范围初步确定为 大小 2 个方案： 方案一：分洪区东侧以黄河干堤为界，南侧以二狗弯高地、吉巴公路、城拐子 和斯尔凯湾高地为界，西至新建队与斯尔凯湾连线以东，北抵旧黄河大堤，对应黄 河防洪堤桩号为 299+950304+400，分洪库容为 3296 万 m3，蓄水面积为 19.93 km2。分洪区设计分洪口位于黄河防洪堤 300+260 处。该方案基本不涉及西北面的二 兰滩和翟家圪旦以及张三火房三个村人口的搬迁。 13 方案二：分洪区东侧以黄河干堤为界，南侧以二狗弯高地、吉巴公路、城拐子 和斯尔凯湾高地为界，西至新建队与斯尔凯湾连线以东，北抵排水干沟，对应黄河 防洪堤桩号为 299+815304+400，分洪库容为 3296 万 m3，蓄水面积为 25.57 km2。 分洪区设计分洪口位于黄河防洪堤 300+260 处。该方案涉及分洪区西北面的二兰滩 和翟家圪旦以及张三火房三个村人口的搬迁。 方案一与方案二的库容相同，方案一的工程量虽然大但项目区内不存在人口搬 迁及占地问题，从而减少了工程投资；方案二的工程量小但项目内存在二兰滩、翟 家圪旦和张三火房三个村的人口搬迁及占地，工程投资大于方案一，后经综合和考 虑，本次可研推荐投资小的方案一。 推荐方案分洪区围堤总长为 19.26 km，其中新建围堤 14.81 km，利用黄河堤防 4.45 km，围堤清基土方 21.46 万 m3，填筑土方 173.86 万 m3。工程新建分洪闸（兼 顾退水）一座，最大过闸流量为 424.2 m3/s，闸门净宽 63 m。在排水干沟及山洪沟与 分洪区内围堤的交叉处新建穿堤涵洞闸 2 座，过闸流量为 5.04 m3/s 和 17.14 m3/s。 小白河分洪区 小白河分洪区位于包头市九原区麻池镇，考虑地形及移民、占地等因素制定了 范围不同的三种方案： 第一方案的围堤全长 19.82 km，总面积 13.87 km2。东、西侧围堤走向均与第一 方案的布设一致，南侧增加了黄河奶牛场附近的近 1 km2的鱼种场和草场范围，北侧 围堤距红旗二连及七连约 150m。区内不涉及移民及房屋拆迁等问题，有部分耕地、 草地及荒草地。 第二方案的围堤全长 20.72 km，总面积 12.65 km 2。北靠黄河大堤，东倚四道沙 河，西与包西铁路并行，南侧绕过黄河奶牛场、鱼种场及草场，紧邻红旗二连及七 连。区中大部分为废弃鱼塘和荒草地，不涉及人口搬迁和房屋拆迁问题，仅有两处 废弃砖厂，别无其他工业项目。 第一方案的分洪和退洪效果均很理想，但第二方案的库区范围较小，不能将设计 分洪量蓄入库中，分洪效果不理想，但退洪效果尚佳，第二方案的工程量虽然高于 第一方案，但其占地的实物指标小于第一方案，考虑到分洪效果、工程量及占地的 补偿费用等问题，本次将第一方案作为推荐方案。 推荐方案的总面积 13.87 km 2，设计分洪规模为 3436 万 m3。分洪、退洪闸门共用， 14 采用双面消能设计，分洪时间 1 天，最大分洪流量为 450 m3/s；退水时采取压闸退水 方式，退洪时间为 11 天，考虑蒸发损失，蓄滞凌水可回退黄河 3314 万 m3，退水率 达 96.44%。 1.8 工程设计 1.8.1 乌兰布和分洪区： （1）工程总体布置 分洪区位于黄河左岸巴彦淖尔市磴口县境内粮台乡，分洪区东西长约 28.2 km， 南北宽约 8.5km，面积为 230 km 2。分洪口拟建于三盛公水利枢纽拦河闸上游二十里 柳子，距拦河闸 19.4 km的库区围堤上。设一双向分洪闸，分洪闸宽 77 m，设计引水 流量为 273 m 3/s，分洪水经 4.0 km引渠向北流入分洪区。 （2）设计水位及库容 分洪口处凌汛水位采用由 2008 年分洪口处水痕推算的凌汛水位，为 1055.95m。 考虑到分洪期间分洪口断面流量变化不大，对水位影响也不大，在分洪期间内分洪 口处水位均采用此值。 分洪区设计水位为分洪口处凌水位减去过闸损失水头，再减去经过引渠降低的 水位。过闸损失按 0.1 m 设计，闸到分洪区之间有 3.0 km 引渠，渠底比降为 1/7000，经计算，分洪区设计水位为 1055.42 m，对应库容为 1.17 亿 m3。 （3）分洪区引渠设计 根据实地地形情况，新建引洪渠 4.0km 将分洪水向北引入分洪区。分洪口至分 洪区的 3.0 km引渠右岸填筑渠堤，渠堤顶宽 8.0 m，内外边坡均为1：4.0，渠道内坡 铺设 1.5 m厚的粘土护坡，内坡脚向渠道内延伸 1m 范围内进行深度为 1.5 m 的粘土 置换，渠堤顶部铺设 0.3 m的粘土层；引渠左岸用挖方弃土堆置于岸边，形成临时性 渠堤。分洪区内延伸的 1.0km 引渠右岸只进行开挖，不填筑渠堤。 （4）分洪区围堤设计 分洪区新建围堤 21.85km，围堤结构为土堤，断面为梯形，库区东围堤等级为 级，设计堤顶宽 8.0 m，内外边坡均为1：3.0，北、西围堤等级为级，顶宽 6.0 m，内外边坡均为 1：3.0，其中 1.3 km围堤背水侧加筑戗台，戗台宽 6 m，高2 m，边 坡 1：4.0。 （5）围堤及引渠工程量 分洪区围堤及引渠总的填筑量为132.98万 m3，清基量为 13.50 万 m3，挖方量为 15 138.99万 m3。 1.8.2 河套灌区及乌梁素海分洪区 （1）工程总体布置 本次减灾分洪工程从黄河三盛公水利枢纽利用总干渠及一干灌域的一干渠、东 风分干渠；义长灌域的义和干渠、通济干渠、丰济干渠及塔尔湖分干渠、什巴分干 渠；乌拉特灌域的长济干渠、塔布干渠、塔三分干渠、北边分干渠；永济灌域的永 济干渠、合济分干渠、永兰分干渠、永刚分干渠、新华分干渠；解放闸灌域的乌拉 河干渠及清惠分干渠等八条输水干渠、十条分干渠及下级渠道并与总干渠三、四闸 泄水渠联合调度的方案分凌汛洪水，向乌梁素海牧羊海、张家庙、柳林湖、冬表湖、 二海子、二连、四连、七连海子等其它湖泊分洪减少下游流量，降低下游河道水位， 为出险抢险提供有利减轻下游防凌压力，保障下游防洪安全。 （2）分洪区工程设计 本次设计的乌梁素海分洪区均为大（2）型水库；其工程等别为 ii 等，主要建筑 为 2 级，按国家现行防洪标准，设计防洪标准为 100 年一遇洪水，校核洪水标准为 2000 年一遇洪水。 设计水位及蓄滞库容确定 a.设计水位 根据乌梁素海鱼类及其它水生动植物过冬对水深的要求保持一定水位，其最低 水位 1018.50 m,分洪区的设计水位为 1018.50 m。 b.分洪区库容 本次设计确定乌梁素海滞蓄水位1018.50 m，乌梁素海分洪 区库容从高程 1018.17 m 增加到 1018.50 m 时分洪区库容增加 1.0 亿 m3。 分洪区库容围堤设计 围堤顶高程设计水位+波浪爬高+安全加高，经计算乌梁素海围堤高程为 1020.30 m，现状围堤堤顶高程能满足分洪要求。 分洪渠道工程设计 a、长济干渠、塔布干渠 输水渠道工程设计 本次黄河内蒙古三盛公至三湖河口凌汛减灾分洪工程设计输水渠道部分包括长 济干渠、塔布干渠部分段落的扩建。 16 b、义和、通济、长济和塔布干渠输水渠道工程设计 本次黄河凌汛减灾分洪工程设计拟定从总干渠引水经过义和、通济、长济、塔布 四 条干渠输水汇入乌梁素海，为满足黄河凌汛减灾分洪的运行要求，对四条输水干渠 不满 足输水要求的下游部分段落及尾部进行整治扩宽和疏通。 进、泄水建筑物除险加固和重建工程设计 黄河凌汛减灾分洪工程属于季节性输水工程，根据建筑物现状情况，本次设计 对义和干渠、通济干渠、长济干渠、塔布干渠上的各类建筑物进行加固和重建。 1.8.3 杭锦淖尔分洪区 （1）工程总体布置 根据以上堤线布置原则，本次设计布置分洪区围堤总长度为 35.065 km，其中北 侧围堤长 13 km，利用现有黄河防洪堤（桩号214+550227+550） ，设计将现状堤防 顶部加高到设计堤顶高程，考虑到防凌应急抢险，堤顶宽设计为 12.0 m。分洪区其 余三侧库区围堤长 22.065 km，西围堤横穿杭锦淖尔乡芒哈图三社，长5.665 km；东 围堤距隆茂营以西 400 m 垂直于黄河堤防布置，长 4.764 km；南围堤靠杭锦淖尔乡公 路北侧沿天然高地布置，长 11.636 km。 设计围堤为均质土堤，梯形断面，考虑交通新建围堤堤顶宽 6.0 m，堤防内外边 坡均为 1：3.0。 从实测 1：10000 分洪区地形图是量得分洪区面积 44.07 km 2，库容 0.8243 亿 m3。 （2）设计水位及分洪库容 本次设计经过水文资料统计参考 2008 年实测资料，考虑到库容、占地及投资等 因素，同时兼顾安全，本次设计根据库容曲线以及相应分水量所对应水位 1017.05 m 作为分洪区的设计水位，对应分洪库容 8243 万 m3。 （3） 工程设计标准与等级 杭锦淖尔分洪区工程等级根据其保护范围，根据防洪标准gb50201-94 和 堤防工程设计规范5028698，确定分洪区围堤堤防等级为 3 级。分洪闸与 黄河堤防交叉，其防洪设计标准为 50 年一遇洪水，设计分水流量 850m3/s。穿黄河 堤涵闸工程等级为 2 级。 （4）堤型选择 17 杭锦淖尔分洪区堤型为均质土堤，梯形断面，考虑到渗流以及抢险条件，利用 的黄河大堤一侧堤顶宽设计为 12.0 m，其余三侧新建围堤顶宽6.0 m。 （5）堤顶高程（y） 设计围堤堤顶超高值取为 2.48 m。 设计堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高，确定围堤顶高程为 1019.53m。 （6）堤身断面结构 堤顶宽度根据防汛、管理、施工、构造及其它要求确定，依据堤防工程设计 规范5028698 规定，并结合分洪区围堤实际情况确定堤顶宽为 6.0 m ，分洪 区北侧围堤利用现有黄河堤防（214+550227+550）13.0km，设计堤防顶宽 12.0 m，边坡 1：3.0。 （7）围堤渗透稳定 经计算渗流量：q0.681(m3/d.m) j渗出段0.316j允许0.5 j地基段0.289j允许0.5 以上计算结果分析，渗出段比降均小于允许水力比降，不会发生渗透破坏，虽 然分洪区围堤存在一定的渗漏，考虑到渗流量比较小，本次设计中不单独采取措施 进行防渗，只建议在工程运行过程中对堤基不定时的进行填土防渗。 （8）围堤抗滑稳定 经计算抗滑稳定系数为 2.91 大于 1.2 允许值，围堤边坡满足抗滑稳定要求，堤 防是安全的。 （9）工程数量及工程量 本次分洪区设计中，本次设计杭锦淖尔分洪区面积为 44.07 km 2，库容为 8243 万 m3，规划围堤总长 35.065 km，其中东南西三侧全部为新建围堤，长22.065 km，北 侧围堤利用黄河原有堤防 13.0 km。工程新建双向分洪闸一座，过闸流量850 m3/s。 主要工程量：土方回填 316.04 万 m3，清基 47.19 万 m3。 1.8.4 蒲圪卜分洪区 （1）工程总体布置 分洪区布置 蒲圪卜分洪区位于黄河右岸达拉特旗西北部恩格贝镇境内，东西长约 7.7 km， 18 南北宽约 3km，蓄水面积为 10.59km2，本次设计分洪区北到黄河防洪堤，西至距恩格 贝镇政府所在地东 2.8km 的排水干沟，南到吉巴公路和河套断陷带高地，东至后蒲 圪卜。 分洪闸及退水闸布置 根据地形、水位和安全等因素，本次分洪区工程设计分洪闸位于分洪区内防洪 堤 266+150 处，闸底高程 1009.4m，退水闸位于分洪区内防洪堤 271+000 处，闸底高 程 1008.0m。 （2）库容确定及设计水位 库容确定 蒲圪卜分洪区设计流量、水位过程直接移用独贵塔拉奎素段溃口天然流量、水 位过程，确定本分洪区在 36 h 内分洪 2360 万 m3时,河道水位可降到保证水位 1010.70 m,即库容为万 2360 m3。 设计水位 本分洪区库容为 2360 万 m3,根据此库容与水位库容曲线可反推出分洪区的设计 水位为 1010.63 m。 （3）分洪区防洪堤利用段及新建围堤设计 工程设计标准与等级 蒲圪卜分洪区分洪量为 2360 万 m3，工程规模为中型，工程等别为等；分洪区 黄河堤防利用段防洪标准为 50 年一遇洪水，堤防级别为 3 级，分洪闸与退水闸防洪 标准与防洪堤一致，并留有适当的安全裕度，级别为 3 级；新建围堤级别为 4 级。 堤型选择 蒲圪卜分洪区堤型为均质土堤，梯形断面。 堤防基础处理 堤防的基础处理主要是对堤基无用层腐殖土的清除，本次设计确定清基厚度为 0.3 m。 （4）堤身设计及堤身结构 本次设计防洪堤堤顶宽 12 m，边坡 13，新建围堤堤顶宽 6 m，边坡 13，超 高 2.32 m，堤顶高程 1012.95m,通过渗透与抗滑稳定计算符合稳定要求。 1.8.5 昭君坟分洪区 19 （1）工程总体布置 分洪区布置 达旗昭君坟分洪区位于黄河右岸内蒙古鄂尔多斯市达旗昭君镇境内西柳沟入黄 汇口西南，防洪大堤保护区内，对应黄河防洪堤桩号为299+950304+400。分洪区库 区地理位置在东经1093310940，北纬40294032，蓄水为面积 19.93 km2，东侧以黄河干堤为界，南侧以二狗弯高地、吉巴公路、城拐子和斯尔凯 湾高地为界，西至新建队与斯尔凯湾连线以东，北抵旧黄河防洪堤。分洪区东西长 约 7.8 km，南北宽约 4.0 km。 分洪闸布置 本次设计分洪口的位置采用现状分洪口，即黄河防洪堤 300+260 处，该处平均 地面相对较低，与河滩基本相平，凌汛期有利于黄河水进入分洪区，在凌汛期过后 及时退入黄河，故进水和退水都可由该分洪口控制。分洪闸最大流量为 424.20 m3/s，闸底高程为 1005.70 m。 （2）库容确定及设计水位 库容确定 昭君坟分洪区设计流量、水位过程直接移用独贵塔拉奎素段溃口天然流量、水 位过程，确定本分洪区在 24h 内分洪 3296 万 m3时,河道水位可降到保证水位 1007.86m,即库容为 3296 万 m3。 设计水位 本分洪区库容为 3296 万 m3,根据水位库容曲线确定分洪区水位为 1007.73m。 （3）分洪区防洪堤利用段及新建围堤设计 工程设计标准与等级 昭君坟分洪区库容为 3296 万 m3，工程规模为中型，工程等别为等；分洪区黄 河堤防利用段防洪标准为 50 年一遇洪水，堤防级别为 3 级，分洪闸防洪标准与黄河 防洪堤一致，并留有适当的安全裕度，级别为 3 级，分洪区围堤与排水干沟及山洪 沟的交叉处设置的穿堤涵闸工程等级为 4 级。新建围堤级别为 4 级。 堤型选择 昭君坟分洪区堤型为均质土堤，梯形断面。 堤防基础处理 20 堤防的基础处理主要是对堤基无用层腐殖土的清除，本次设计确定清基厚度为 0.3m。 堤身设计及堤身结构 本次设计黄河防洪堤利用段堤顶宽为 12m，边坡为 1：3，新建围堤堤顶宽 6m， 边坡为 1：3，堤防超高为 2.31m，堤顶高程 1010.03m，通过渗透与抗滑稳定计算符 合稳定要求。 1.8.6 小白河分洪区 （1）工程总体布置 分洪区堤线布置 分洪区北靠黄河大堤，东倚四道沙河，西与包西铁路并行，南侧绕过奶业公司及 人 口密集区、紧邻红旗二连及七连。南侧利用了黄河大堤315+863323+160 段，东侧堤 防利用了四道沙河右侧的堤背（ 0+0001+367 段） 。西侧及北侧属新建堤防，全长 11.17km。其中，西侧堤线与包西铁路并行，间距约200 m，长约2.32 km；北侧围堤绕 过黄河牛奶场及人口密集区，与红旗二连及七连并行，间距约 150 m。长约8.85 km。 分、退洪闸布置 本次小白河分、退洪共用一闸，设在黄河大堤 318+655 处，此处地势较低，为 黄河与小白河的交叉点处，略低于河滩地面，利于分洪及退洪。分（退）洪闸布置 顺水流方向依次为上游抛石防冲槽、上游海漫、上游消力池、闸室部分、下游海漫、 下游消力池、下游抛石防冲槽。 （2）库容及设计水位 设计水位为 1005.96m，库容（设计分凌水量）为 3436 万 m3。 （3）围堤设计 设计标准及等级 小白河分洪区分洪规模为 3436 万 m3，工程规模为中型，工程等别为等；分洪 区黄河堤防利用段防洪标准为 50 年一遇洪水，堤防级别为级，分洪闸与退水闸防 洪标准与防洪堤一致，并留有适当的安全裕度，级别为级；新建围堤级别为级。 堤型选择 小白河分洪区堤型为均质土堤，梯形断面。 堤身设计 21 加固段围堤堤顶宽 12m，新建围堤堤顶宽 6m，边坡均为 1：3，堤顶高程 1008.25m,通过渗透与抗滑稳定计算符合稳定要求。 （4）工程量 分洪区围堤总的清基量为 19.58 万 m3，填筑量为 141.87 万 m3。 1.8.7 分洪闸设计 乌兰布和、河套灌区及乌梁素海、杭锦淖尔、蒲圪卜、昭君坟、小白河这六个 分洪