县城水系建设工程初步设计

亚行贷款清徐县县城水系建设工程初步设计PAGEPAGE24山西省城乡规划设计研究院工程设计中心前言清徐县位于山西省中部，太原市南端。四周与榆次市（东）、太谷县（东南）、祁县（南）、文水县（西南）、交城县（西）、古交市（西北）、太原市小店和晋源两区（北）接壤。县城清源镇距省会太原35公里。清徐县素有“葡乡醋乡鱼米之乡，泉城湖城文化古城”之美称，改革开放以来，城镇建设取得了前所未有的成就，特别是建设部将清徐县列为全国乡村城市化试点县，这为清徐县城的发展提供了新的机遇。但由于经济的发展给城市带来了一些负面的影响，特别是县城水系污染较重，生态环境遭到了一定程度的破坏，威胁到了居民的生活质量和身体健康。按照县城总体规划和清徐县建设生态示范县规划的要求，清徐县将对县城现有的白石河、东湖、七莲池进行综合治理。鉴于以上情况，清徐县住房和城乡建设局委托我院进行清徐县县城水系建设工程初步设计。我院设计人员根据省发改委批复的《清徐县县城水系建设工程可行性研究报告》，经现场认真踏勘，收集了大量详实的资料，在清徐县有关部门的大力协助下，编制了本工程设计。

1概述1.1设计依据1.1.1有关文件1、《清徐县县城水系建设工程可行性研究报告》，山西省城乡规划设计研究院，2009；2、山西小城镇发展中心编制的《清徐县县城总体规划》（2002—2020）；3、《清徐县水系规划》；4、其他相关技术规范；5、《关于清徐县县城水系建设工程可行性研究报告的批复》主要内容如下：（1）建设工程包括：白石河城区段蓄水工程，东湖、七莲池整治及水系连通工程；白石河城区段景观工程、东湖（环东湖地区及北岸地区）七莲池周边地区景观工程。（2）项目总投资15752.28万元，其中蓄水和水系连通工程投资1466.49万元，景观工程投资11859.9万元。投资总额中，工程投资13326.39万元，移民安置费用1667.79万元，机构能力建设费用210万元，建设期贷款利息548.1万元。总投资中，亚行贷款1160万美元（折合人民币8120万元），国内配套资金7632.28万元，由清徐县财政筹措解决。1.1.2基础资料1、场地1:1000地形图；2、园林绿化树种；3、工程地质勘探报告。1.1.3采用的主要标准及规范（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）《水工建筑物荷载设计规范》（DL/T5077-97）（4）《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5077-97)（5）《堤防工程设计规范》(GB50286-98)；（6）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；（7）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)；（8）《泵站设计规范》（GB/T50265-2001）；（9）《水工挡土墙设计规范》（SL379－2007）；（10）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；（11）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；（12）《给水排水工程水池结构设计规范》（CECS138:2002）；（13）《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211-98)；（14）《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）；（15）《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）；（16）《堤防工程施工规范》(SL260-98)；（17）《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）；（18）《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)；（19）《砌体工程施工及验收规范》(GB50203-98)；（20）《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)；（21）《水利水电建设工程验收规程》(SL223-1999)；（22）《堤防工程施工质量评定与验收规程（试行）》(SL239-1999);（23）《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89)；（24）《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)；（25）《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》；（26）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；（27）《水利水电工程施工质量评定规程》(SL176-96)；（28）《室外给水设计规范》GB50013-2006；（29）《室外排水设计规范》GB50014-2006；（30）《供配电系统设计规范》（GB50052－95）；（31）《低压配电设计规范》（GB50054－95）。1.2设计原则1、严格执行国家有关设计规范；2、贯彻节能减排方针，选用节能设备，尽量降低运行费用；3、科学合理规划设计县城白石河水利工程和白石河两岸、东湖及莲花池水系景观工程，以提高县城水系防洪能力，改善县城水系环境，充分发挥其生态、社会效益；4、设计中充分考虑城市的防洪，治理后河道的行洪能力超过原河道行洪，且不低于《防洪标准》。5、适地适树原则，选择绿化树种应能适应当地土壤环境。6、以经济、实用、美观为原则，选用当地建材和苗木，尽量降低工程造价。7、在不断总结科研和生产实践经验的基础上，积极采用经过鉴定的、行之有效的新技术、新工艺、新材料、新设备。1.3设计范围、内容本项目设计内容从工程类别分主要包括水利建设工程和水系景观建设工程两大部分。其中：水利建设工程包括白石河蓄水建设工程、东湖、七莲池扩建工程以及水系连通工程；水系景观建设工程包括白石河滨水景观带的建设工程、东湖周边以及北岸地区景观建设工程、七莲池景观建设工程。1.3.1水利工程主要包括两部分：1、白石河蓄水建设工程即在已建工程的基础上向东西延伸，在白石河已建四座拦河闸的基础上新增二座拦河闸，分别布置于白石河已建工程的上下游，治理河道长度为3.503km。过水标准达到五十年一遇洪水标准280m3工程内容包括：县城水系河道整治、主河槽堤防工程、挡水工程，蓄水段防渗工程等。初步设计的主要工作：（1）进行县城水系水利工程总平面布置，结合水力学计算，完成冶理工程的纵、横断面设计；（2）确定挡水坝型式，进行蓄水段的布置等内容的设计。（3）确定河岸护坡、挡墙的平面布置、竖向设计、定位放线及相关详细做法；2、东湖、七莲池扩建工程以及水系连通工程东湖扩建工程内容主要包括：新建水面面积1.82公顷，新建湖堤、岸线1578米，填挖方工程62.5万方。其中，湖堤岸线采用生态护堤的方式处理。七莲池扩建工程主要包括：对现有莲池清淤，修复水岸岸线1650米，连通七莲池与东湖，七莲池的填挖方工程量为5.2万立方。水系联通重点是将清泉湖与东湖及七莲池相连通，利用它们之间地形及蓄水位的高差，通过工程措施实现各湖之间水量的互补，从而使它们都能在正常蓄水位下运行。1.3.2水系景观工程主要包括三部分：1、白石河滨水景观带的建设工程指沿白石河形成的滨水景观带。西起白石河沟口的八一路，东至滨河西路。总用地为50.92公顷，其中水面面积为28.8公顷。景观区东西全长为5500米，南北平均宽为120米。其要改造建设的面积为10.67公顷，还包括对新的蓄水段的规划滨河两路之间的区域进行绿化美化，面积为7.89公顷。形成城市一条重要的河流景观廊道。2、东湖周边以及北岸地区景观建设工程主要包括环东湖周边地区以及东湖北岸地区。东湖周边地区目前大部分已经建成，本次景观建设范围主要对西部的增加和改造，同时增加北岸地区的绿化景观，通过景观绿化的增加，加强了城市核心景观区的建设，该区域集中了老城区、县政府、商业中心等，是展现清徐厚重的历史文化，体现城市历史风貌和标志性景观的主要景观展示区。东湖北岸地区规划面积为11.2公顷,其中水面面积为1.82公顷，广场1.37公顷，道路0.96公顷，绿化面积为7.05公顷。3、七莲池景观建设工程主要是对水利工程建设的五个莲池与现状建筑之间的区域的绿化美化，与五个莲池周边形成的滨水景观区。也是城市的核心景观区，主要以恢复水面景观为主，并对周边的环境进行整治。规划面积为8.496公顷，其绿化美化的面积为3.92公顷。景观工程内容包括规划范围内的滩地绿化、景观绿地、道路等，初步设计的主要工作有：（1）确定各景点的平面布置、竖向设计、定位放线及相关详细做法；（2）确定园路平面布置、竖向设计、定位放线及相关详细做法；（3）确定绿化种植平面布置及定位。

2项目背景2.1城市概况2.1.1地理位置2.1.2自然条件1、地形地貌本县地层出露较为单一，山区地表裸露地层主要为二迭系石盒子统和石千峰统的砂岩、页岩，据钻孔揭示，上伏地层有石炭系煤系地层和奥陶系石灰岩地层。平原地区为太原断陷盆地的一部分，沉积了一整套巨厚新生界地层，其中，第四系厚达410米左右。全县钻孔揭露的地层由老到新有奥陶系、石炭系、二迭系、三迭系、第三系、第四系。本县地貌呈西北高东南低地势，由西北而东南，依次分成山区、洪积扇区和冲积平原区三大地貌单元。山区海拔在800米以上，山势绵延起伏，峰峦不够高峻。沟壑纵横，山石裸露，荆棘丛生，植被较差。气候较冷，降水较大，全区总土地面积为238826.86亩，合159.22平方公里，占全县总土地面积的26.2%，包括清源、马峪、东于三个乡镇的56个自然村。区内有大、小山峰14座，均属吕梁山脉中的连拔山系。洪积扇区海拔在765-800米之间，全区总面积为107242.68亩，合71.5平方公里，占全县总土地面积的11.7%，包括清源、东于、马峪三个乡镇的27个自然村。该区向阳背风，阳光充足，地下水丰富。洪积区上部土壤质地较轻，多为砂土和砂壤，结构松散，透气性好，宜种植葡萄、果树，洪积区下部土壤质地较重，结构较松，宜种植蔬菜。冲积平原区洪积扇以下皆为平川一级阶地，海拔在750-781米之间，地势平缓，落差不大。平原东西两面地势较高，海拔780米左右，中部汾河一线较低，最低点在常丰村汾河出境处，海拔753米，东西两面的河流均汇流于中部的汾河内，向南流去。全区总面积为567620.34亩，合378.41平方公里，占全县总土地面积的62.1%。包括柳杜、西谷、王答、清源、孟封、徐沟、集义7个乡镇和清源镇的西木庄、陈家庄、罗家庄、小北村等共128个自然村。2、气候清徐县属暖温带大陆性气候，春、夏、秋、冬四季分明。冬季漫长寒冷少雪，春季干旱多风，夏季炎热雨量集中，秋季短暂而天晴气爽。据本县气象站1960年至1990年的资料，用候（5天为一候）平均气温来区分四季，即候平均气温低于10℃为冬季，高于22℃为夏季，10℃－20℃为春、秋季。本县的四季时期大体为4月10日到6月5日为春季，共57天；6月6日到8月18日为夏季，共74天；8月19日到10月20日为秋季，共63天；2.1.3社会经济2009年全县总人口34.4万人，县城人口为9.3万人，全县国内生产总值完成71.55亿元，第一产业11.61亿元，第二产业40.57亿元，第三产业19.37亿元。财政收入：12.46亿元；城市居民人均收入：14607元；建成区面积：10.6km22.2水文2.2.1县城水资源现状本县水资源总量，平水年为18356万立方米，丰水年为22049万立方米，中等干旱年为16406万立方米。多年平均地表径流量平水年为960.1万立方米，中等丰水年为1444.2万立方米，中等干旱年为604万立方米。地下水总补给量为10394.3万立方米。2.2.2白石河流域概况白石河上游核心功能为生态涵养。白石河下游核心功能为河道行洪，同时具有景观游憩功能和生态调节功能。2.2.2.1洪峰流量经验公式计算洪水白石河流域没有水文测站，属于无资料地区。洪水计算采用《山西省暴雨洪水计算实用手册》（1991年6月）洪峰流量经验公式：Qp=CpH1,pf0.3FN式中：Qp——设计频率洪峰流量（m3/s）；H1，p——设计流域形心处，设计频率一小时点雨量（mm）；F——计算断面控制流域面积（km2）；N——综合面积指数，由下面的指数式求得：N=αpF-np；Cp，αp，np——经验参数，按照变质岩以外的裸露山丘区，晋西疏林区考虑；f——f=B/L，流域形状系数，B为流域平均宽度，L为流域长度；经验公式计算参数表FLBP1CvKpH1，PCPapnpKm2KmKmmmmm白石河5年62.9020.083.1330.000.601.3540.500.400.750.06白石河20年62.9020.083.1330.000.602.2066.000.440.770.06白石河50年62.9020.083.1330.000.602.7682.800.480.790.06白石河100年62.9020.083.1330.000.603.2096.000.520.800.06白石河洪水计算表（山西省洪峰流量经验公式）单位：m3/s河流流量Q20%流量Q5%流量Q2%流量Q1%白石河1031962863672.2.2.2推理公式计算洪水1、流域特征资料白石河控制流域面积62.9km2，流域主河道长度20.08km，平均纵坡21‰，流域其它特征值计算如下：θ=L/J1/3F1/4=45.0/(23.01/3×4631/4)=2.58B=F/L=463/45.0=3.13km2、设计暴雨本流域暴雨分区属中区，由《手册》附图查得各控制历时的点暴雨量均值及Cv，计算各频率下的点暴雨量，并计算设计频率下各历时的点面折减系数，计算面暴雨量，结果见下表。各历时设计暴雨计算成果表历时点暴雨均值（mm）CvP=20%P=5%P=2%P=1%点雨量(mm)面雨量(mm)点雨量(mm)面雨量(mm)点雨量(mm)面雨量(mm)点雨量(mm)面雨量(mm)10min150.5522.222.220.120.131.531.544.444.460min300.651.940.540.537.566.062.196.089.26h450.6581.967.468.064.0103.5100.4103.5102.324h650.6111.896.887.885.8143.0138.1208.0200.53d800.6141.6130.0108.0107.0176.0172.2256.0250.1根据《手册》主雨日雨量时程分配表和三日雨型日程分配表进行时程雨型设计，其结果见下表。雨型设计表单位：mm频率日程(一)(二)（主雨日）(三)主雨峰雨强序号t123420%时程起19:007:0013:0014:0015:0016:0017:007:00时分迄24:0013:0014:0015:0016:0017:0019:009:00逐时雨量19.929.44.76.08.840.57.413.35%时程起19:007:0013:0014:0015:0016:0017:007:00时分迄24:0013:0014:0015:0016:0017:0019:009:00逐时雨量12.733.24.75.98.637.58.38.52%时程起19:007:0013:0014:0015:0016:0017:007:00时分迄24:0013:0014:0015:0016:0017:0019:009:00逐时雨量20.542.76.78.612.762.110.713.71%时程起19:007:0013:0014:0015:0016:0017:007:00时分迄24:0013:0014:0015:0016:0017:0019:009:00逐时雨量29.813.72.23.04.989.23.419.83、产流计算本流域位于半干旱区中区，全部为采矿踏陷强漏水土石山区（8号），产流地类属于“非饱和产流”模式。各时段累计产流深用《手册》（式3－1）计算产流计算结果见下表。P=20%产流计算成果表单位：mm分段时程(时:分)分段雨量分段累积雨量历时8分区产流深损失产流深平均逐时一19:00～24:0012.712.73596.150.070.070.01二7:00～13:0054.1254.127118.243.493.490.5013:00～14:007.261.278127.394.334.330.8414:00～15:008.7770.059135.545.635.631.3115:00～16:0012.182.1010142.867.997.992.35三16:00～17:0037.5337.53126.6013.9213.9213.92四17:00～19:0013.513.53248.540.340.340.17五7:00～9:008.498.49248.540.090.090.04P=5%产流计算成果表单位：mm分段时程(时:分)分段雨量分段累积雨量历时8分区产流深损失产流深平均逐时一19:00～24:0012.712.73596.150.070.070.01二7:00～13:0033.2333.23788.051.491.490.2113:00～14:004.737.89895.241.881.880.3914:00～15:005.9343.829101.692.522.520.6415:00～16:008.652.4310107.533.793.791.27三16:00～17:0037.5337.53119.0519.2119.2119.21四17:00～19:008.38.31235.090.150.150.08五7:00～9:008.498.49235.090.160.160.08P=2%产流计算成果表单位：mm分段时程(时:分)分段雨量分段累积雨量历时8分区产流深损失产流深平均逐时一19:00～24:0020.520.49596.150.300.300.06二7:00～13:0042.6642.667118.241.761.760.2513:00～14:006.749.358127.392.332.330.5714:00～15:008.5957.949135.543.293.290.9615:00～16:0012.770.6310142.865.245.241.95三16:00～17:0062.1162.11126.6036.0136.0136.01四17:00～19:0010.710.67248.540.170.170.08五7:00～9:0013.6613.66248.540.350.350.17P=1%产流计算成果表单位：mm分段时程(时:分)分段雨量分段累积雨量历时8分区产流深损失产流深平均逐时一19:00～24:0029.829.76596.150.910.910.18二7:00～13:0013.7413.747118.240.060.060.0113:00～14:002.215.908127.390.080.080.0214:00～15:002.9618.869135.540.120.120.0415:00～16:004.923.7110142.860.220.220.09三16:00～17:0089.2289.22126.6062.6962.6962.69四17:00～19:003.43.44248.540.010.010.00五7:00～9:0019.8419.84248.541.041.040.524、汇流分析由《手册》式（4－2）逐时计算各时净雨深可能形成的洪峰流量Qm′：=34.47采用《手册》式（4－3）计算相应Qm′的汇流历时τ。τ式中：τ——汇流历时(h)m——汇流参数，根据《手册》汇流地类划分：本流域属一般山区，故按Ⅲ类汇流区计算。计算的造峰雨特征见下表。洪峰流量及汇流历时计算表频率P（%）造峰雨Qm（m3/s）τ（h）201052.7551302.8122802.814002.7单位:m3/s洪水分期均值频率（%）510205010～6月13345130017668.310～5月10238022610960.710～11月30.774.960.445.624.512～2月18.867.649.231.410.63～4月47.087.975.662.542.92.2.2.5水面蒸发水面蒸发量计算：太原地区蒸发量统计表中的蒸发量为Φ20cm小型蒸发皿观测，将多年平均各月的蒸发量分别乘以不同的折算系数，得多年平均各月的水面蒸发。封冻期折算系数取0.5，畅流期采用太原市气象局提供的5～9月折算系数为0.65，结冰与解冻过渡期的折算系数取结冻期与畅流期的平均值为0.57。太原地区实测蒸发量为多年平均1695mm（Φ20蒸发皿），折算后为881mm。2.2.2.6白石河水源白石河常年有基流，流量大约0.02m32.3地质白石河蓄水工程依据山东省莱阳市水利勘察设计院编制的《清徐县白石河拦河闸工程技施设计报告》(2001.8)中的地质勘探、试验资料。1、地形、地貌白石河拦河闸工程位于白石河河床，整个工程区属于冲洪积平原地貌。由西向东河道纵比降约21‰，地面绝对标高（大沽高程系）范围为762～780m。河谷宽100m左右，深3.5—4.0m左右。河床经过整治，两岸比较顺直，滩地地形较为平坦。2、地层岩性在工程实施范围内，根据地层特征及力学性质将其分为两层组:第一层组:主要由砂性土及砂卵砾石组成，其埋深在8.0—10.5米之间。地表主要由河卵砾石组成，无胶结，分选性较差，磨圆良好，卵砾石径一般为3—7cm，大者可达15cm以上，其主要成份由砂岩组成。中砂及中细砂分布在本层组上部，遍布全场，埋深3.5—5.3m。其成分主要由石英、长石组成，夹少量暗色矿物，松散，含大量砾石，砾石粒径一般为0.5—3cm，大者可超过7cm。天然含水量：18.6%；比重：2.68g砂卵砾石层主要分布在河槽地带，分选性较差，磨圆良好，其主要成份以砂岩、灰岩组成，粒径一般为2—5cm，大者可超过10cm，无胶结，以砂类土及粘型土充填。天然含水量：13.0%，动力触探（2）平均击数15.4击，本层强度高，为一良好持力层，但分布不稳定，尤其是河流南岸一带无分布。另外，本层在3.5—5.0m处有一粘性土夹层存在，该夹层强度低，平均标贯击数不超过3击。第二层组：本层主要由粘性土及粉土组成，夹少量砂性土透镜体。该层分布稳定，厚度较大。粉土层：为本场地地急岩性。结构较为紧密，颗粒均匀，含砾在河流北岸一带，埋深26--27m左右，含有大量卵砾石，其成分以砂岩、灰岩为主，粒径一般为0.5—5.0mm，个别大者可超过10cm。本层在20m以上的大部分软塑，局部可塑、流塑，20m以下地层大部分流塑、局部软塑。天然含水量：21.2%；比重：2.7g/cm3；天然孔隙比0.629；压缩系数0.31，属中等压缩性；塑性指数7.2；液性指数1.03；流塑，局部软塑。内聚力130KPa；内摩擦角25.2度；平均标贯击数：9.8击。粉细沙层：主要以透镜体及夹层形式存在，厚度不大，中等密实度，成分以石英、长石为主，含小砾石（0.5—1.0cm）。天然含水量16.5%，比重：2.69g/cm3；砾石层：仅在29.5——31.2m处发现，中等密实度，成分以石英、长石为主，可见大量暗色矿物，含砾（0.5—1.0cm），偶见卵石（3—5cm），天然含水量10.4%。3、工程区内地下水类型及含水层特征白石河工程区范围内地下水埋深为0.3—3.5m，地下水类型为孔隙潜水，含水岩层主要为砂土及砂卵砾石。根据水质分析结果，地下水对混凝土构不成危害。根据抽水试验资料，地基岩土渗透系数为0.353m/d。4、工程地质结论（1）工程区范围内未发现不良地质现象。（2）工程区地基土存在液化，液化等级属轻微—中等。（3）地下水对混凝不具有腐蚀性，工程区范围内地下水埋深为0.3—3.5m。（4）工程所在太原市的地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。（5）通过对剪切波速试验资料分析，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)判定工程区建筑场地类别为Ⅲ类。2.4水环境现状调查据湖泊水质的监测结果，以地面水环境质量标准中III类标准比对，采用污染综合指数法进行评价分析：全县三个大湖泊中，东湖水质属重污染级，清泉湖和清泉西湖属轻污染级。造成湖泊水质污染的原因主要是旧城区雨污水和湖泊周围企业的废水渗漏。亚行贷款清徐县县城水系建设工程初步设计PAGEPAGE141山西省城乡规划设计研究院工程设计中心县城水系现状分析和影响综合评价范围河道河岸周围环境传统水利和人为干扰截弯取直、河道变短、河道光滑河道於积河床加深河道固化水库、水闸兴建植被减少河堤建设房地产开发围垦造田，填河填湖污水、垃圾任意排放挤占生态用水河流功能改变导致洪水流速加快，加大下游抗洪压力洪水作为资源而白白流失增大洪水风险，加大洪水治理难度导致洪水流速加快造成地下水位下降阻隔地表水与地下水交换减少栖息地影响河道自净能力影响水体自然通道，致使淤积严重，影响航运功能阻隔生物通道减少水体交换，加大污染风险减少栖息地影响河水净化能力影响气候调节能力水土流失加重将河流与洪泛区隔离，从而限制了洪水的天然游荡范围，加大提防防洪压力增大不透水地表面积，增加地表径流·减少生物栖息地水域面积减少，河漫滩地、湿地减少，河网调蓄洪水能力下降减少生物栖息地污染带来水质恶化，影响生物生存河道萎缩影响河道排污净化能力影响生物生存土地利用改变湿地减少，农业和城镇用地增加。水力改变洪水频繁，洪峰加大；河流干枯，直至断流。地貌形态改变河床侵蚀，水土流失，河流自然形态恢复能力丧失。水生态改变生境破坏，生物群落和种类锐减，生态系统更加脆弱。景观改变景观单一，审美价值降低，亲水性差。2.5城市规划清徐县城城市规划区的范围为：西起大运高速公路，东至汾河，东南至规划307国道，北抵清徐、晋源行政区界，西南至清徐和交城的行政区界，包括清源、马峪、东于规划控制区总面积约90平方公里。城区用地发展方向：清源主城区：依托现状建成区，向东、西方向适当拓展，在本规划期内西部为主要的用地发展方向，远景东部向汾河方向为主要的用地发展方向。东于组团：集中紧凑式的布局结构，向周边外围填空补齐扩展，镇区的东部和南部作为城镇用地的主要发展方向。城市性质：太原市的卫星城镇，以农副产品加工和高新技术产业为主导，第三产业发达的山水园林城市。城市总体布局结构为清源主城区和东于组团二位一体的城市空间结构。（注：由于东于组团总体规划已编制完成，这里只对其规划要点进行阐述。）清源主城区：构筑发展轴线，集中紧凑式布局结构，未来城市是“四轴三中心结构”。文源路为未来城市东西向发展主轴，随着城市西进的步伐，规划的西关大街取代湖东大街成为城市南北向新发展轴。利用县城中部和东北部的东湖、白石河、清泉湖，进行县城景观轴线的建设，形成以北关街为轴线的南北向绿化景观轴和以白石河为轴线的东西向绿化景观轴。在文源路、西关大街和北关街三轴结合处形成了城市主中心（西关），并在湖东、南营留形成两个次中心。东于组团：规划形成“三横三纵加一外环、两区、两圈的规划结构形态。·三横三纵加一外环三横由北向南依次为镇前街、南边街、园区街三条主次干道。三纵由西向东依次为西边路、中央路、东边路三条主次干道。一外环指镇区外围交通环线。主要解决镇区的对外交通及对过境交通的组织，有利于城镇的良性发展。·两区是指南部的工业园区和北部镇区生活功能区。·两圈是指由工业园区外围的卫生防护林带和镇区外围沿外环路、泽鱼河、柿儿河、三合渠的生态防护林带构成的相切的城镇生态环。2.6工程实施的必要性1、实现清徐县城市总体布局的需要清徐县太原市的卫星城镇，以农副产品加工和高新技术产业为主导，第三产业发达的山水园林城市。其城市总体布局结构为清源主城区和东于组团二位一体的城市空间结构。清源主城区：构筑发展轴线，集中紧凑式布局结构。利用县城中部和东北部的东湖、白石河、清泉湖，进行县城景观轴线的建设，形成以森泰大街为轴线的南北向绿化景观轴和以白石河为轴线的东西向绿化景观轴。因此，水系工程的建成，将加快清徐县主城区的开发速度，促进清徐县绿地系统的形成。2、创造清徐县城市景观环境的需要选择城市水系的再开发与整治，是目前全球城市恢复活力、适应城市变化环境、抓住机遇树立自身形象，以及为城市居民创造新的多变的邻里社区的最大途径之一。清徐县水系工程的实施将对城市滨水区的自然生态环境改善、清徐城市形象提升以及城市社会经济格局的优化和城市的可持续发展等方面产生深远的影响。结合清徐实际，构建一个科学合理的生态格局，并使之保持一个可持续的自我维持系统，是建设生态城市首先面临的当务之急。水系工程的建设必将对清徐建设生态示范县的发展战略目标起到十分重要的推动作用，并必将对推动清徐县全方位发展产生积极而深远的影响。3、环境改善的需要水系工程的建设以生态安全为根本出发点，突出生态优先的理念，构建以城市水系为主导，以绿化廊道为补充的城市生态基础设施系统，保证城市的健康发展。清徐县水系绿网生态城以水系为脉，绿色生态廊道为网，突出人与水的和谐，既有可靠的安全保障，又便于居民的生产、生活。工程的实施也加快了城市发展节奏，改善了城市的投资环境。由上可见，正值清徐县全面建设和环境综合整治之时，县城水系环境整治建设，正合时宜，也势在必行。既提高了河道行洪能力，而且改善了城市生态环境，可产生巨大的经济效益、社会效益和环境效益。对完善城市基础设施，改善城市环境有着重要意义。

3、水利工程设计3.1白石河治理工程3.1.1设计依据3.1.1.1有关文件(1)《清徐县白石河拦河闸工程技施设计报告》（2001.8，山东莱阳）；(2)河道1:1000现状地形图；(3)《清徐县水系建设工程可行性研究报告》（4）《关于清徐县水系建设工程可行性研究报告的批复》主要内容如下：3.1.1.2采用的主要标准及规范（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)《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；(4)《水闸设计规范》（SL227-98）；（5）《堤防工程设计规范》(GB50286-98)；（6）《水工挡土墙设计规范》（SL379－2007）；（7）《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）；（8）《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）；（9）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；（10）《室外给水设计规范》GB50013-2006；（11）《水工建筑物荷载设计规范》（DL/T5077-97）（12）《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)；（13）《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；（14）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；（15）《水工建筑物抗冰冻设计规范》(SL211-98)；(16)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）；(17)《水利工程水力计算规范》（SL104-95）；(18)《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）；（19）《给水排水工程水池结构设计规范》（CECS138:2002）（20）《堤防工程施工规范》(SL260-98)（21）《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)（22）《砌体工程施工及验收规范》(GB50203-98)；（23）《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)；（24）《水利水电建设工程验收规程》(SL223-1999)；（25）《堤防工程施工质量评定与验收规程（试行）》(SL239-1999);（26）《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89)；（27）《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)；（28）《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》；（29）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；（30）《水利水电工程施工质量评定规程》(SL176-96)；（30）《室外排水设计规范》GB50014-2006；(31)《水利水电工程工程量计算规定》（DL/T5088-1999）；(32)《水利水电工程围堰设计导则》（DL/T2087-1999）；(33)《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）；(34)《水利水电建筑工程概算定额》；(35)《清徐县城水系总体规划》（2007，山西省城乡规划设计研究院）。3.1.2工程等级及建筑物级别本工程为清徐县水系建设工程，白石河冶理工程为其中一部分，该部分包括白石河拦河闸工程和治理段的河道堤防整治。根据《防洪标准》（GB50210-94）并结合防洪工程的具体情况，确定本工程的防洪标准为50年一遇。依据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）堤防等级定为Ⅱ级。白石河新建拦河闸段设计标准为五十年一遇，相应设计流量为Q=280m3/s。该拦河闸过流量介于100m3/s~1000m3/s，根据《水闸设计规范》（SL265-2001），因此其设计级别为据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）工程区地震动峰值加速度为0.20g，据此查表得该区地震基本烈度为VIII度，建筑物抗震设防烈度为83.1.3工程总布置本次白石河冶理工程为现状实施部分的延伸，共分两段：第一段为原4#拦河闸（1+200）上游段。上接大运高速公路南侧的已建堤防段末端，下至4#拦河闸上游的已建堤防，在水厂附近，修建5#拦河闸，本段新建堤线约2.72km。第二段为原1#拦河闸（3+928）下游段。上接1#拦河闸下游的已建堤防，下至白石河入汾河西干渠处，在冶理段修建一座拦河闸（0#拦河闸），本段新建堤防约783m。冶理工程内容包括河道内废土清理和疏浚、新建堤防、拦河闸、跌水、消力池、海漫等。3.1.4河道堤防整治3.1.4.1堤线布置及河道底坡本次河道堤线与已建堤线平顺相接，河道中心线与现状主河道的趋势一致，河道转弯段转弯半径不小于河道宽度的5倍，两岸堤线间的距离（河道宽度）与河道底坡和蓄水结合，确保河道安全行洪，同时与景观建设工程相结合，实现安全行洪与景观工程有机统一。治理工程第一段起点的河道现状底高程约为800.0m，末端现状底高程约772.4m,现状河道纵坡较大，达2%，治理工程第二段起点的河道现状底高程约为764.3m，末端现状底高程约761.5m,现状河道纵坡较大，约1%。本次冶理结合蓄水要求，暂定设计河道纵坡为0.4%。3.1.4.2设计水深白石河工程冶治理段：防洪标准50年一遇，设计洪水洪峰流量为280m³/s，根据规划，河道设计水深采用《水力学计算手册》明渠均匀流公式计算：Q=ACRiQ-设计流量（m3/s）；A—过水断面面积（m2）C—谢才系数；R—水力半径；i—河道底坡；。下面分别按不同河道宽度、不同纵坡进行计算根据设计洪水时的水深，计算成果见下表：设计水深计算成果表工况纵坡底宽(m)综合糙率计算水深过水面积流量(m3/s)流速(m/s)备注天然河底0.004650.031.57102.3282.592.76可行性研究计算宽度天然河底0.008550.031.4177.75282.353.63第一段天然河底0.004550.031.7496.00281.592.93浆砌石护底护底0.004550.0251.5686.04282.703.29天然河底0.002500.032.29115.02281.772.45浆砌石护底护底0.002500.0252.05102.92282.602.75天然河底0.004450.031.9889.49282.03.15第二段浆砌石护底护底0.004450.0251.6574.52281.383.78注：上表河道内堤的坡度均取1：0.1。根据上表，底宽为55m时，纵坡为0.4%，不衬河底时计算水深约1.41m，流速为3.63m/s;底宽为45m时，天然河底时，计算水深为1.98m,流速为3.15m/s。3.1.4.3堤顶高程堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高，即：Y=R+e+A式中：Y—堤顶超高(m)；R—设计波浪爬高(m)；e—设计风壅增水高度(m)；A—安全加高(m)；以上各参数根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)中的有关公式进行计算，计算结果如下：1、波浪爬高按下式计算：式中：Rp—累积频率为P的波浪爬高(m)；K△—斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型取0.75~0.85；Kv—经验系数，据V/查表（GB50286-98表C.3.1-2）得1.28；Kp—爬高累积频率换算系数，按（GB50286-98表C.3.1-3）；V—汛期（6~9月）多年平均最大风速，取17.65m/s；m—斜坡坡率；—堤前波浪的平均波高(m)，取0.2；L—堤前波浪的波长(m)，取4m；Ro—无风情况下，光滑不透水护面（K△=1）、=1m时的高值(m)；经计算，波浪爬高为0.36m。2、风壅水面高度风壅水面高度在有限风区的情况下，按下式计算：e=式中：e—计算点的风壅水面高度；K—综合摩阻系数，取K=3.6x10-6；V—设计风速(m/s)V=17.65m/s；F—由计算点逆风向量到对岸的距离(m)；D—水域的平均水深(m)，取2.0β—风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，取α=45°；经计算e＜0.023、安全加高根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）中的规定，堤防工程级别为Ⅱ级，安全加高按照允许越浪为0.4m。4、堤防超高值的确定经过计算，风壅水面高忽略不计，波爬高值为0.36m，安全加高为0.4m，堤防超高为0.76m3.1.4.4堤防型式及冲刷深度1、堤防型式确定堤防工程的型式按照因地制宜、就地取材的原则，根据堤防所处的地理位置、重要程度、堤址地质、筑堤材料、施工条件、工程造价等因素，考虑与已建工程的协调统一，本次堤防仍采用重力浆砌石挡墙。2、堤岸冲刷深度冲刷深度计算均考虑河道采用天然河道，不进行防冲层设置的河段，根据设计水深计算：底宽为55m时，纵坡为0.4%，不衬河底时计算水深约1.74m，流速为2.93m/s，纵坡为0.8%，不衬河底时计算水深约1.41m，流速为3.63m/s;底宽为45m时，天然河底纵坡0.4%时，计算水深为1.98m,流速为3.15m/s。计算采用《堤防工程设计规范》（GB50286-98）。1）水流平行于岸坡时公式如下：式中：Hb—局部冲刷深度（m），从水面算起；Hp—冲刷处的水深（m）,近似以设计水深最大深度代替；Vcp—平均流速（m/s）；V允—河床面的允许不冲流速(m/s);n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取1/4；根据地层资料现状河道表层主要由河卵砾石组成，无胶结，分选性较差，磨圆良好，卵砾石径一般为3—7cm，大者可达15cm以上，其允许不冲流速为2.1～2.8m/s，砂卵砾石层，分选性较差，磨圆良好，其主要成份以砂岩、灰岩组成，粒径一般为2—5cm，大者可超过10cm，无胶结，以砂类土及粘型土充填。取河床粒径0.5~1.5cm。取不冲流速为0.8m经计算，河道宽度为55m时，河床面以下冲刷深度为0.66m，河道宽度为45m时，河床面以下冲刷深度为0.81m2）水流斜冲防护岸坡时公式如下：式中：△hp—从河底算起的局部冲刷深度(m)；α—水流与岸坡夹角，根据堤岸布置约为28度；m—迎水面边坡系数，取0.1。d—坡角处土壤粒径(cm)；取1cm。Vj—水流局部冲刷流速(m/s)；考虑主河槽满足设计行洪，Vj按无滩地河床考虑。经计算，最大冲刷深度约为1.12根据以上计算，综合考虑，取冲刷深度取1.2m。3.1.4.5堤防稳定分析根据堤防行洪、安全超高及河道冲刷的分析计算，拟定的堤身采用重力浆砌石挡墙，断面如下，进行堤防稳定分析，其内容包抗滑、抗倾及基底应力三部分。1.抗滑稳定计算防洪挡土墙的抗滑稳定安全系数按下式进行计算；Kc=（f·∑W）∑P式中：Kc-抗滑稳定安全系数；∑W-作用于墙体上的全部垂直力的总和（KN）；∑P-作用于墙体上的全部水平力的总和（KN）；f-底板与堤基之间的摩擦系数；2、抗倾稳定计算防洪挡土墙的抗倾稳定安全系数按下式进行计算；Ko=∑MV/∑MH式中：Ko-抗倾稳定安全系数；∑MV-抗倾覆力矩（KN·m）；∑MH-倾覆力矩（KN·m）；3、基底压应力计算挡土墙的基底压应力按下式计算：σmax,min=∑G/A±∑M/∑W式中：σmax,min-基底最大和最小压应力（kpa）;∑G-垂直荷载总和（KN）；基底面积（㎡）；∑M-荷载对底板形心轴的力矩（KN·m）；∑W-底板的截面系数（m3）;4、计算结果计算结果见稳定分析计算成果表为：稳定分析计算成果表项目滑移验算满足倾覆验算满足基底应力计算值2.96>1.33.74>1.576.0kPa根据上表，拟定断面稳定分析满足规范要求。3.1.4.5堤防结构防洪堤采用重力式浆砌挡墙，迎水面内坡为1:0.1，外侧坡度为1：0.4，基底向外坡度为0.1：1，墙顶宽为0.6m，上部设300mm厚的C20素混凝土压顶，堤顶设高1.0m的栏杆，栏杆墙体材料选用浆砌石，采用MU30毛石，M7.5水泥砂浆砌筑，防护堤沿长度方向设变形缝，分缝间距15m，缝宽2cm，缝间填沥清杉板。墙身沿高度设置泄水孔，泄水孔断面尺寸为100mm×150mm，孔间距3.0m，背水面泄水孔周围填反滤料。护护堤露出3.1.5蓄水段工程3.1.5.1挡水坝型式确定根据国内及省内同类工程经验，蓄水美化工程挡水坝段常用的型式有橡胶坝、滚水坝、人字闸或翻板闸，下面分述其特点。橡胶坝挡水在我省应用较多，多为充水式，坝高也有超过3.5m，其最大优点是：坝高可根据充水量和压力进行调整，塌坝时，对河道行洪影响最小，泄洪能力强。其缺点是，坝袋的老化和使用寿命问题，一般为20年，另外是需设置泵房的充排水管路。工程投资和运行管理费用较大。滚水坝的优点是施工简便、投资较少，但挡水坝坝高受安全行洪要求制约，每级坝高不大，蓄水长度短，特别不适用于纵坡较大的河道。近来年，水力自控翻板闸更多的应用于蓄水工程中，共优点是闸门根据水位情况自由开启，较好的解决了蓄水与行洪的矛盾，不需人工进行控制，其缺点是对河道的行洪有一定影响，要要控制好自控翻板闸的设计、制造和施工的各个环节。白石河纵坡较大，洪水期泥沙含量大，特别是已建的1#--4#蓄水段均采用的拦河闸型式，管理单位已积累了一定的管理经验，综合考虑本次蓄水段拦河坝仍采用翻板闸。3.1.5.2蓄水段布置根据工程的总体规划，本次蓄水段是对已建工程四段蓄水段的前后延伸，其分两段，为管理方便，桩号和蓄水段编号与已建工程一致，上、下游延伸段分别为5#蓄水段和0#蓄水段。1.5#蓄水段布置5#蓄水段为原4#拦河闸（1+200）上游段。上接大运高速公路南侧的已建堤防段末端，下至4#拦河闸上游的已建堤防，由于该段河道纵坡较大，平均纵坡超过2%，结合蓄水和拦砂要求，本段共布置两道拦砂坝（其中一座为已建）和一座拦河闸。根据地形条件及河道顺直情况，5#拦河闸桩号为0+192.1，闸左岸为清徐县水厂，闸址下游距已建4#拦河闸约1000m。主蓄水末端为新建拦砂坝，桩号为0-119.11m，位于5#拦河闸上游约300m。已建拦砂坝桩号为0+315.0m，位于5#拦河闸后的消力池和海漫末端，距5#闸址约120m。根据蓄水要求，设计结合水力学计算进行了纵断面布置。5#拦河闸至新建拦砂坝之间的蓄水段的河道设计纵坡为0.8%，闸后消力池至已建的拦砂坝河道纵坡仍采用0.8%。根据现状4#蓄水段蓄水长度很短，考虑本段河道较宽，本次治理从4#闸向上游按0.3%进行河道整坡。5#拦河闸闸高3.0m，主蓄水段长度约300m，水面宽55m，蓄水水面面积为1.65万m2，蓄水量约2.8万m3。消力池后及新建蓄拦砂坝前的浅水面长约200m。2.0#蓄水段布置0#蓄水段为原1#拦河闸（3+928）下游段。上接1#拦河闸下游的已建堤防，下至白石河入汾河西干渠处，在冶理段修建一座拦河闸（0#拦河闸），本段新建堤防约380m。本段河道纵坡相对较小，平均纵坡超过1%，本段在桩号4+308.8已有一座拦砂坝，考虑蓄水要求还需设一座拦河闸。根据河道堤岸布置，设计考虑蓄水要求，结合水力学计算进行了纵断面布置，0#拦河闸以上蓄水段的河道设计纵坡为0.4%，0#拦河闸桩号为4+625.5，闸址距已建1#拦河闸下游约700m。闸址下游100m即至白石河汾河西干渠入水口。4#拦河闸闸高2.0m，主蓄水段长度约560m，水面宽45m，水面面积为2.52万m2，蓄水量约2.6万m3。消力池浅水面长约20m。3.1.5.3拦河闸布置结合河道设计底坡、蓄水要求、运行要求，确定5#拦河闸、0#拦河闸均为水力自控翻板闸，闸高分别为3.0m、2.0m。从排砂清淤积要求，各拦河闸均布置了两孔冲砂闸，冲砂闸挡水高度分别为3.5m、2.0m。拦布置情况分述如下：1.5#拦河闸布置5#拦河闸河道宽度约55.0m，分三孔，中孔净宽49m，布置7扇7m翻板闸门。翻板闸门体为组装式钢筋混凝土，支承型式为双悬臂式，每扇门设两条支腿，支腿中心距为门宽的0.55倍，支腿将面板传来的力传到支墩上，支墩平面尺寸为：800mm宽，2.2m长。5#拦河闸门轴前底板高程为788.0m，门轴后底板底高程与冲砂闸底板高程为787.5m。闸底板长6.5m，门轴线距底板上游侧1.8m，下游侧4.7m。翻板闸底板为C25钢筋混凝土结构，厚度为1.5m，上下游侧均设置齿墙。冲砂闸底板厚为0.5m。底板下均设置100mm厚C15素混凝土和200mm翻板闸左右岸各布置一孔冲砂闸，每孔净宽2m，总净宽4m，冲砂闸采用平板钢闸门。冲砂闸边墙宽度均为0.9m，边墩顶高程791.50，上设排架，排架梁顶高程795.45，梁上布置手摇螺杆启闭机。翻板闸上游为15m长水平铺盖，水平铺盖采用300mm厚C25钢筋混凝土。闸下游接消力池，消力池池长18.5m，前段为陡坡段，纵坡1：4，长8.5m，消力池底高程785.5m，坎顶高程786.3m,池深0.8m，消力池坎顶宽500mm。消力池底板采用500mm厚C25钢筋混凝土，底板下均设置100mm厚C15素混凝土和2消力池后接海漫，海漫长30m，采用300mm2.0#拦河闸布置0#拦河闸河道宽度约55.0m，共分三孔，中孔布置6扇闸板，门宽7m、6m各三扇，交错布置，总净宽为39m。门体及支墩布置及结构均同5#拦河闸。0#拦河闸底板高程门轴前高程为762.4m，门轴后底板底高程与冲砂闸底板高程为761.90m。闸底板长6.5m，门轴线距底板上游侧1.8m，下游侧4.7m。翻板闸底板为C25钢筋混凝土结构，厚度为1.5m，上下游侧均设置齿墙。冲砂闸底板厚为0.5m。底板下均设置100mm厚C15素混凝土和200mm翻板闸左右岸各布置一孔冲砂闸，每孔净宽2m，总净宽4m，冲砂闸采用平板钢闸门。冲砂闸边墙宽度均为0.9m，边墩顶高程794.90，上设排架，排架梁顶高程797.85，梁上布置手摇螺杆启闭机。翻板闸上游为15m长水平铺盖，水平铺盖采用300mm厚C25钢筋混凝土。闸下游接消力池，消力池池长14.5m，前段为陡坡段，纵坡1：4，长4.5m，消力池底高程760.9m，坎顶高程781.37m,池深0.8m，消力池坎顶宽500mm。消力池底板采用500mm厚C25钢筋混凝土，底板下均设置100mm厚C15素混凝土和2消力池后接海漫，海漫长22m，采用300mm3.1.5.4拦砂坝布置考虑河道行洪，洪水含沙量大，为减少进入蓄水段的泥沙，本次在5#蓄水段的上游布置了一道拦砂坝，新建拦砂坝桩号为0-119.11处，坝高5.33m，坝项高程为793.5m，坝顶高于河底0.5m，坝体采用浆砌石结构，坝身设两排排水孔，排水孔平面尺寸为0.15m×0.1m，坝基设0.3m厚碎石垫层。拦砂坝下游设15m长消力池，消力池深1.2m，池底高程为788.67m,采用500厚浆砌石。消力池之后设30m长海漫，海漫为300mm厚浆砌石结构。3.1.5.5蓄水段防渗设计根据《清徐县白石河拦河闸工程技施设计报告》（2001.8，山东莱阳）中的地质资料，该河道地层第一层在3.5—5.0m处有一粘性土夹层存在，第二层主要由粘性土及粉土组成，该粘土层可作为相对不透水层。根据管理单位对已建蓄水段的实际运行情况，本次延伸段的蓄水段不进行单独的防渗处理。3.1.6拦河闸水力设计3.1.6.1拦河闸过流能力本工程防洪标准为50年一遇，洪峰流量为280m3/s。拦河闸均采用水力自控翻板闸，当洪水来时，门前水位高于门顶一定高度（暂定20cm）计算分两种工况：工况一：闭门挡水、门顶溢流时，本工况按门前水位高于20cm考虑；工况二：闸门全开平卧时，该本况是核算闸门的最大过流能力。1.工况一考虑采用0.67H*<δ<2H*,按实用堰流计算，流量公式如下：式中：δ—门顶厚度，m;约为25cm。H*—上游水位与全关门顶的高差，m;取0.2m.Q—过闸流量，m3/s;—侧收缩系数;m—流量系数，m3/s;v—行进流速，m/s;取2m/s.a—上游断面的动能修正系数;查水力学手册m取0.34，取0.9.经计算该工况时：5#拦河闸过流能力为17m30#拦河闸过流能力为13.6m32.工况二该工况时，闸门全开平卧，拦河闸过流能力采用宽顶堰流公式进行计算，公式如下：σS—淹没系数σC—侧收缩系数n—孔数B—孔宽（m）H0—门下的堰项以上全水头，m;H—门下的堰项以上的上游水头，m;1）5#拦河闸过流能力5#拦河闸净宽为49m，侧墙高3.5m，考虑闸门翻倒后的阻水因素，计算水深取h水=2.2m，经计算：5#闸过流能力Q=355m3/s＞280m2）.0#拦河闸计算5#拦河闸净宽为39m，侧墙高2.5m，考虑闸门翻倒后的阻水因素，计算水深取h水=1.8m，经计算：0#闸过流能力Q=302m3/s＞280m根据以上计算，5#拦河闸、0#拦河闸过流能力均可满足50年一遇防洪标准要求。3.1.6.2拦河闸消能设计为了利用水跃进行消能并保护河床免受冲刷，并考虑闸室上下游河底的连接，本设计5#闸采用突槛式消力池，0#闸采用下挖式拦河闸。1.5#拦河闸消能计算1）池深d和池长L确定计算工况：倒闸情况按上游水位漫闸顶0.25米，下游无水的情况考虑，这时的冲刷危害最大。计算按自由出流公式计算：式中：B—总净宽，m;。Q—过闸流量，m3/s;—侧收缩系数;m—流量系数，m3/s;H0—门下的堰项以上全水头，m;由水力学计算手册：m=0.32+0.01×（3-a/H）/0.46+0.75a/H因a=0，则m=0.385ε=1-0.2[（n-1）ξO+ξK]HO/n·b因ξO=1，ξK=0.7所以：ε=1.0取单宽B=1m，HO=3.00+0.25+0.05=3.3m则，由图解Ⅱ查hk=1.58则ξO=TO/hk=2.3+0.5/1.58=1.77，取φ=0.9查图解Ⅳ得ξC=0.7由ξ′c=ξc=0.7查图解Ⅲ得ξc″=1.37则hc″=ξc″·hk=1.37×1.58=2.165因为d=vhc″-△Z-H2选△Z=0，H2=0.2则d=0.76m，根据拦河闸实际运行经验，取消力池突槛高d=0.8m令hc=hk=1.58mL=3P+Lh=8.73m考虑该河段冲刷力较大等因素，取消力池池长L=10m。其构造为0.5m厚C20钢筋混凝土。2）海漫及防冲槽设计，式中：Lp—海漫长度(m)；q—消力池末端单宽流量(m2/s)；k—海漫长度计算系数；A—安全加高(m)；k=11，q=5.09m2△H=2m，得L=29.5m，取L=30m其结构型式采用0.3m厚的浆砌乱石。2．0#拦河闸消能计算0#拦河闸消能计算方法同5#拦河闸，经计算，消力池长约为14.5m，海漫长度长21.8m，取22m。3.1.6.3闸室稳定计算与分析1.荷载及其组合闸室地基所受的压应力，在竣工时（即完建期）最大，如超过地基承载力就会产生沉限和不均匀沉陷，闸室运用期间，在水平推力等荷载的作用下，有可能沿地基面产生表面滑动或产生深层滑动。根据不同的工作情况，按以下荷载组合作为计算依据。·完建期：演算地基的承载力·设计情况：闸顶漫水达到0.25m时稳定情况。2.稳定验算与分析由上述计算可知：·完建期翻板闸：由水工建筑物（下册）P53可知：地基应力：安全不均匀系数：U=σmax/σmin=3.06/2.54=1.20＜2.0—1.5冲砂闸地基应力：安全不均匀系数：U=σmax/σmin=6.22/3.78=1.65＜2.0—1.5满足要求。·设计情况翻板闸：查《水工建筑物》P51及表7—8，得：f′=0.45（fc）=1.15KC=f′·∑C/∑P=0.45（1050.95—540.87）/131.12=1.75＞（fc）-1.15安全冲砂闸KC=0.45（258.2—49.5）/18.75=5.01＞（fc）=1.15满足要求。3.1.7闸门设计本工程共布置二个蓄水段，5#拦河闸、0#拦河闸均布置有两孔冲砂闸和一孔翻板闸。3.1.7.1冲砂闸根据布置5#拦河闸、0#拦砂闸的孔口宽度均为2.0m，均为露顶式，闸门高度根据蓄水要求分别为3.5m和2.5m。5#拦河闸冲砂闸闸门2×3.5m,共两扇，闸门采用，面板采用8mm厚钢板，梁皆为[8槽钢。渠首进水闸后适当位置应予留叠梁式闸口，以备下闸挡砂减少淤积。0#拦河闸冲砂闸孔口尺寸为2×2.5m,共两扇。主要参数见冲砂闸主要参数表。冲砂闸主要参数表3.1.7.2翻板闸为增加过闸流量，本次翻板闸布置不设中墩，考虑5#蓄水段实际纵坡较大，将本段翻板闸高度修改为3.0m，近年来，随着翻板闸应用的增多，翻板闸技术发展很快。考虑装配式钢筋混凝土翻板闸比钢闸门的耐腐蚀性和耐久性好、经济性好，造价约为钢闸门的50%，故设计选用装配式钢筋混凝土翻板闸。水力自控翻板闸门型式有惭开式和非惭开式，渐开式包括滚轮连杆式和滑块式，结合本工程情况，本工程选用应用最多滚轮连杆式。主要参数见翻板闸主要参数表。翻板闸主要参数表3.1.8白石河冶理主要工程量表白石河冶理冶理工程共分两段，主要工程量见5#蓄水段工程量汇总表和5#蓄水段工程量汇总表。

5#蓄水段工程量汇总项目单位数量备注一、堤防及河道土方开挖万m314.20土方回填万m38.81基底压实万m21.29C20混凝土压顶m3514.27M7.5浆砌石万m32.31堤防总长度为2721m沥青木板m2881.88伸缩缝填缝材料反滤料m360.95草白玉栏杆m2857.05二、翻板闸及跌水土方开挖m32067.45土方回填m333.60基底压实m22730.00C25钢筋混凝土m31539.75二期混凝土m331.05C15素混凝土m3233.89垫层M7.5浆砌石m31948.95海漫、跌水碎石m3790.02垫层钢筋制安t153.98止水带m371.70沥青木板m230.96跌水伸缩缝填缝材料三、金结水力自控钢筋混凝土翻板闸m21477扇7×3平板钢闸门（孔口2×3.5m）扇2.00总重6t埋件kg1600.00橡胶封水套2.00重320kgMGA支承滑块个8.00重160kgQL-8-SD螺杆启闭机个2.00

0#蓄水段工程量汇总项目单位数量备注一、堤防及河道土方开挖万m33.11土方回填万m31.89基底压实万m20.35C20混凝土压顶m3147.99M7.5浆砌石万m30.73堤防总长度为783m沥青木板m2253.77伸缩缝填缝材料反滤料m317.54草白玉栏杆m822.15二、翻板闸土方开挖m31911.00土方回填m328.98基底压实m22079.00C25钢筋混凝土m31237.95二期混凝土m326.61C15素混凝土m3191.36垫层M7.5浆砌石m3425.25海漫碎石m3574.09垫层钢筋t123.80止水带m312.90三、金结水力自控钢筋混凝土翻板闸m2783扇7×23扇6×2平板钢闸门（孔口2×3.5m）扇2.00总重4.3t埋件kg1000.00橡胶封水套2.00重240kgMGA支承滑块个8.00重120kgQL-5-SD螺杆启闭机个2.003.1.9拦河闸运行管理3.1.9.1检查与观测根据工程运行情况对工程各部位进行经常、定期和特别检查与观测，并做好记录，以利及时发现事故隐患，采取措施，防止事故发生。1、经常性检查与观测对上游来水，水流状态，拦河闸前后冲淤情况，拦河闸工程比较重要部位要进行经常性的检查观测，对于水下工程部位，进行潜水检查。2、定期检查与观测在每年的春秋两季，拦河闸运用前后，要对拦河闸部分进行检查，汛后着重检查工程变化和损坏情况。工程运行4-5年后、在汛前要做一次全面检查。定期监测上下游水位、气象、水流状态，基础渗透水压和工程运用情况，提出观测成果报告。3、特别检查与观测当发生特大洪水、暴雨、暴风、强烈地震和重大工程事故时，要及时组织力量进行全面检查，着重检查工程有无损坏等。3.1.9.2养护与维修1、经常性养护经常性养护包括闸门养护、启闭设备养护、止水养护及土建工程养护。2、维修维修分为岁修、大修及局部损坏维修。3.2东湖、七莲池扩建工程及水系联通工程设计3.2.1水系联通工程设计依据根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），东湖、清泉湖及七莲池改造联通其设计级别为Ⅳ级，规模为小（1）型，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。3.2.2东湖、七莲池扩建工程扩建工程的内容主要包括：土方的填挖方工程、护坡工程。填挖方工程主要是对东湖和七莲池扩大水面面积时，所进行的填挖方工程。东湖的填挖方工程量为62.5万立方，七莲池的填挖方工程量为5.2万立方。主要包括护坡工程。根据东湖、七莲池的地质情况，本次治理的范围包括七莲池目前有水面的四个水池，经过整合后形成的五个水池的护坡工程，东湖主要是指扩大水面的部分。断面形式设计为梯形断面，湖（池）顶保持与周边绿化带及园林道路的平顺衔接，迎水面边坡设计为1：3，防护采用坡式护岸。护岸型式及结构材料本次设计提供了三种形式：采用复合土工膜+格宾护垫具体做法为：护坡经机械碾压整平后铺设复合土工膜，复合土工膜上回填10—20cm厚砂垫层，然后再进行格宾护垫防护，采用格宾护垫厚度为0.3m。河底以下基础采用格宾网箱，埋深0.5m，宽度2m。采用复合土工膜+浆砌石护坡具体做法为：护坡经机械碾压整平后铺设复合土工膜，复合土工膜上回填10—20cm厚砂垫层，然后再进行浆砌石防护，浆砌石厚度为0.5m。基础为浆砌石基础，宽1m，埋深1m。采用复合土工膜+水工砖护坡具体做法为：护坡经机械碾压整平后铺设复合土工膜，然后再进行水工砖防护，在中空处栽种花草，一方面增加园林的可观赏性，同时也可加固防护稳定。为防止水工砖跑偏问题，沿纵向每10m设一钢筋混凝土条带，上、下钢筋混凝土基础梁，尺寸均为0.5×0.5m。以上三种方案均能满足边坡防护要求。根据实际情况，经过方案比选以及甲方协商，从防护的柔韧性及防冻效果等技术因素，同时结合绿化景观及亲水需要，我们选择了第三种护坡方式即复合土工膜+水工砖护坡这种堤岸处理形式。东湖新建湖堤、岸线1578米，填挖方工程62.5万方。莲花池的扩建主要是对现有莲池清淤，修复水岸岸线1650米，

3.2.3水系连通工程设计3.2.3.1工程内容依据水系联通工程规划及可行性研究内容，确定连通工程包括两部分内容：1）东湖与七莲池连通工程；2）东湖（或七莲池）与清泉湖连通工程。3.2.3.2连通方案东湖与七莲池分别位于森泰大街东西两侧，最短距离约100m，本部分内容与东湖和七莲池扩建工程结合，在东莲池东南角向东南扩建，采用明渠（涵）方式，明渠宽约30m清泉湖现状水面高程为769.74m,东湖的现状水面高程为761.43m（七莲池与东湖连通后两者水面连片），两者之间的高差约为对于东湖（或七莲池）与清泉湖连通工程，原可行性研究采用管道将七莲池与清泉湖连通。原管线主要考虑沿规划道路敷设，现规划道路路基已建成，且路高高程相对较高（部分路段超过771m），根据水力学计算，管道埋深超过5m，本阶段根据现场实地查看，修改为清泉湖与东湖连通，且管线在规划路东南侧的地势较低处敷设。3.2.3.3管线布置1.管线布置原则1）结合总体设计方案，保证各种工况时管顶的测压管水头不小于2.0m；2）管线布置尽可能平直，减少纵向转弯，结合水平转弯点布置，以节省投资，方便施工；3）管顶覆土一般按不小于1.0m设计，过公路段管项覆土不小于1.5m，过河（沟）段覆土不小于2.0m，并加以保护。4）与其它管线、道路排水的交叉段管线纵断布置按《室外给水设计规范》（GB50013-2006）的要求。2.管线布置取水口采用布置在清泉湖西岸靠南侧，引水管高程为966.5m，管顶水面不小于2.0m，引水管采用钢管，引水管穿湖岸后设1#控制阀门井（检修阀井），桩号为0+044.0m；之后管线折向西南穿白石河和榆古路，穿越采用倒虹吸方式，穿越段前后各设一座排气阀井，桩号分别为0+170、0+303.5，之后管线在迎宪村西侧空地敷设，经500m后，至3#排气阀井，桩号0+808.0m;之后管线穿迎宪村西楼区7巷、紫林路，本段管线长约150m，均在道路下敷设，之后经管线220m至东湖西北角，在湖边设2#控制阀井,桩号1+177.0m，2#控制阀后为23m的钢管穿湖岸至东湖。连通管线全长为1.2km，共设阀井5座。3.2.3.4输水管材比选本工程连通管道管径较小，工作压力0.2Mpa，结合国内管材生产和本工程的实际情况，初选钢管、钢塑管、球墨铸铁管（DIP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）、及玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）共五种管材，为方便比较各种选材均以DN600、工作压力0.2Mpa条件进行。各种管材的技术经济情况如下：（1）钢管钢管的优点是管材强度较高，耐工作压力高，施工敷设方便，适应性强，接口形式灵活，管道渗漏较少，单位管长重量较轻，适合用于地形复杂地段和穿越各种障碍。钢管的缺点是价格高，并需对管道的内外壁进行防腐处理。DN600、0.2Mpa每延米价格约为700元。（2）钢塑管钢塑管是一种集钢材与热塑性塑料为一身的新型复合材料，其的优点是使用寿命长，预期50年，热膨胀系数小，柔性好，对地基适应性强；重量较轻，安装方便；一般内外均无需做防腐，只有在局部地段仍需做防腐处理，内壁光滑，糙率小；有标准配件，适用于配件及支管较多的管段。钢塑管的缺点是价格相对较高，DN600、0.2Mpa每延米价格约为650元。（3）球墨铸铁管（DIP）球墨铸铁管的优点是使用寿命长，管道承受压力较高，采用橡胶圈接口，柔性较好，对地基适应性较强；防腐能力较钢管强；有标准配件，适用于配件及支管较多的管段，重量轻，施工安装方便。DN600、0.2Mpa每延米价格约为520元。（4）预应力钢筋混凝土管（PCP）预应力钢筋混凝土管分为一阶段法和三阶段法等两种工艺。它的优点是采用承插式胶圈作为柔性接口，对各种地基的适应能力较强，管材自身的防腐能力强，不需要做防腐处理，工程造价较低，并可节约钢材。预应力钢筋混凝土管的缺点是其防渗结构不完善，预应力钢丝易锈蚀导致断裂；混凝土结构的承插接口，加工精度较难保证，管道渗漏较多；管材制作过程中存在弊病，如三阶段管喷浆质量不稳定，易脱落和起鼓。管道重量较重，运输和施工不太方便，使用寿命较短，输水安全性相对较差。DN600、0.2Mpa每延米价格约为400元。（5）玻璃纤维增强热固性树脂加砂管（RPMP）玻璃纤维增强热固性树脂加砂管（RPMP）俗称玻璃钢管。其优点是糙率小，同等管径情况下可提高输送能力高，单位长度的重量较轻，且单管长可达12m，管道接头少，安装方便。玻璃钢管的连接可采用承插式，并设置双胶圈，现场安装很方便。因而减少了事故点，运输安装方便，但玻璃钢管由于管壁较薄，为柔性管道，对基础与回填要求较高。DN600、0.2Mpa每延米价格约为440元。由上述可以看出，预应力钢筋混凝土管（PCP）造价最低，玻璃钢管对基础及回填的要求又较高，施工质量不容易控制，钢塑管的工程造价较高。结合本工程的特点：管线较短，内压等级低，管线穿河穿公路较多，设计推荐进出口段采用钢管，其它管材均采用球墨铸铁管（DIP）。3.2.3.5水力学计算1.年需补水量分析东湖现状水面面积34.8公顷（约523亩），扩建后增加水面面积5.8公顷（87亩），共约610亩；七莲池现状水面面积3.7公顷（约55.5亩），扩建后水面面积增至到5.05公顷，共约76亩。东湖与七莲池连通扩建后总水面积为45.73公顷,约686亩。水库附加蒸发深