秦安县凤山段堤防初步设计报告2006.10.9

秦安县南小河凤山段堤防工程PAGE57-秦安县南小河凤山段堤防工程秦安县南小河凤山段堤防工程初步设计报告审定：金田审查：冯志文项目负责：靳彦荣报告编写：冯志文靳彦荣规划设计：靳彦荣焦亚栋水文分析：徐林福地质勘察：张宏卫工程概算：田桂琴天水市水利水电勘测设计院二OO六年九月目录TOC\o"1-2"\h\z1综合说明 11.1绪言 11.2水文 21.3工程地质 31.4工程任务和规模 31.5工程布置及主要建筑物 41.6工程管理 51.7施工组织设计 51.8环境影响 61.9工程投资概算 61.10经济评价 61.11工程特性表 72水文 92.1流域概况 92.2气象 92.3设计洪水 92.4泥沙 103工程地质 113.1一般地质概况 113.2防洪堤的工程地质条件 123.3天然建筑材料 123.4结论 134工程任务和规模 154.1设防段流域概况及工程现状 154.3工程任务 164.4工程规模 165工程布置及主要建筑物 175.1工程总体布置 175.2堤防工程设计 205.3堤身设计 285.4沿堤建筑物设计 326工程管理 336.1管理机构的设置 336.2工程管理办法 336.3工程管理范围和保护范围 346.4生产管理与生活设施 347施工组织设计 35 35 35 35 35 36 378环境影响评价 388.1环境影响 388.2结论 389工程投资概算 399.1编制办法、定额及费用标准 399.2基础单价 399.3工程投资 4010工程经济评价 5310.1防洪效益 5310.2工程费用 5310.3经济评价 53附图：13张平面布置图(外附)QND—011张河道治理横断面设计图QND—02—01～055张左堤纵断面设计图QND—03—01～022张右堤纵断面设计图QND—04—01～022张堤防断面设计图QND—051张越堤道设计图QND—061张踏步、涵管设计图QND—071张1综合说明1.1绪言秦安县位于甘肃省东南部，天水市以北，地处陇中黄土高原西部梁、峁、沟壑区，全县经济基础薄弱，属国扶贫困县。工程区位于秦安县兴国镇东南，距县城1km处，南小河系葫芦河一级支流，是秦安县境内葫芦河第三大支流，全长36.05km，流域面积342.3km2。属季节性河流，夏秋季流量变化大，洪水主要为暴雨形成，由于上游植被较差，河床比降大，近年来河岸冲刷摆动突出，河床形态呈现年际多变等特点，少数群众在河床内围垦造田，肆意往河床内倾倒垃圾，造成河道行洪不畅，两岸没有完整的防护河堤，汛期洪水给两岸村民财产及耕地形成严重威胁。南小河自张家咀进入秦安县河谷川区与葫芦河交汇，河谷川区段河长约5km。由于一次性投资困难，对南小河防洪治理采取自下而上逐步推进的治理办法。二OO三年省计委、省水利厅批复修建了南小河大桥至河口段堤防，治理河段长1.2km，治理河宽80m，采用二十年一遇洪水（5%=669m3/s）标准设防，总堤高8.3m，为河床砾质土砂堤梯形断面，150#砼护面，顶宽3m。地面以下平均埋深3.9m，地面以上平均高度为4.4m。该段堤防的建成本次提出对川区段经济相对较发达、农田高产区面积较大、人口居住最集中的凤山段1.9km河道重点治理。南小河凤山段堤防工程位于南小河下游兴国镇蔚林村至南小河大桥段（以下简称设防区），此区域群众利用地域优势，积极发展乡镇企业、果树种植等经济作物，规模逐步扩大，农村向科学致富、企业致富、城乡一体化道路发展。设防区两岸涉及7个村庄1个学校及乡镇企业多家，人口密集，土地肥沃，本次规划治理河道长1.9km，沿途涉及人口5683人，耕地5333亩（其中3429亩果园）。为了使南小河经济带有一完整的防洪体系，使南小河真正成为一条为农民奔小康的有利之河，为当地新农村建设保驾护行，必须让水利、防洪等农村基础设施走在前列。秦安县委、县政府对南小河防洪堤体系建设非常重视。我院受秦安县水利局委托，于二OO六年七月完成《秦安县南小河凤山段堤防工程可行性研究报告》编制工作，甘肃省发展和改革委员会于二OO六年八月以甘发改代赈[2006]655号文批复了可研报告，现在可研批复的基础上依据《水法》、《防洪法》及《防洪标准》、《水土保持法》、《堤防工程设计规范》、《水利水电工程初步设计报告编制规程》等有关规程及规范，完成《秦安县南小河凤山段堤防工程初步设计报告》。1.2水文该地区地处西北黄土高原区，属大陆性和副热带气团的交替地带，具有夏无酷暑，冬无严寒，冬干夏湿的大陆性气候特征，四季分明，日照充足。据县气象站实测资料统计，最高气温37.8℃，最低气温-18.9℃，平均无霜期167天，多年平均降水量600—500该流域没有实测洪水资料，防洪段设计洪峰流量采用设计暴雨、推理公式、地区等值线图三种方法计算分析，考虑该段堤防靠近秦安县城，与城防二十年一遇标准堤防过渡衔接，结合历史洪水痕迹调查分析，确定本段十年一遇洪峰流量取较大值为500m3/s，造床流量为1101.3工程地质工程区经过南小河冲洪积区，地形平坦、开阔，工程设防区主要处在南小河一级阶地及河漫滩之上，上部由粉质壤土或重粉质壤土组成，下部为含砾砂层，阶面平坦，具二元结构。防洪堤基础置于含砾砂层，其渗透系数为K=80—120m/d，允许承载力[R]=0.25Mpa，开挖边坡比采用1：1～1：1.5块石料产地为下峡口，岩石坚硬，产地距工地约6km1.4工程任务和规模工程任务：在本次南小河设防段现状分析的基础上，结合上下游、左右岸，工农业经济发展情况，依照防洪法和防洪标准，合理确定防洪标准，采取堤防与河道治理相结合，防洪与排洪相结合，完善防洪体系，提高防洪能力，为沿岸工农业基础设施和高效农田的开发利用提供保障，确保工程防护区人民生命财产免遭洪水侵害。工程规模：设防区保护5683人，5333亩耕地（其中3429亩果园）及乡镇企业多家，规划治理河段1.9km，两岸修建堤防3.766km按国家《防洪标准》（GB50201—94），根据设防区人口密度及工农业产值等情况，结合损益分析确定该工程防护区等级为Ⅳ等，防洪标准按10年一遇设计，按《堤防工程设计规范》（GB50286—98）之规定，堤防工程级别为5级，工程区位于地质构造活动区，根据中国地震动参数区划图(GB18306—2001)查地震动峰值加速度g值为0.2，相应地震基本烈度值为Ⅷ度。1.5工程布置及主要建筑物1.5堤线布置结合河势发展现状，力求上下游、左右岸，河流走向及村镇建设相互协调统一，坚持大弯就势，小弯取直的原则平顺衔接。堤头接点尽可能利用现有建筑物及河岸高坎有利地形，确保堤头接点可靠，堤线宽度在理论计算的基础上，结合河道现状、两岸村镇建设发展规划，尽可能少占耕地或不占耕地，在保障行洪安全的前提下，力求堤高投资经济的原则下确定。在沟道及村庄巷道处修建排水、排污涵洞，同时为便于当地群众正常的生产、生活等修建跨河越堤道路等，堤线布置详见平面布置图（QND—01）。1.5（1）堤防工程根据南小河造床流量计算出河床稳定宽度为基础，结合河道地形及现有河床宽度，权衡有关自然因素和社会经济因素，确定河床宽度为60m。根据南小河水面曲线计算，基础冲刷深度计算及弯道斜冲、水位差计算，确定总堤高为8.0m（其中右堤0+730～0+900急弯段，经计算，确定总堤高为9.1m）。基础平均埋深3.7m，河床面以上平均高度为4.3m。深弘线以下平均埋深2.3m（2）沿堤建筑物在左右岸共建9处排雨水(污)涵洞，在左右岸共设置越堤道3处，考虑巡堤检查便利，设置8处踏步。堤防工程建设方案中堤距、堤型、堤身夯填材料及总堤高、沿堤建筑物形式及数量与可研批复是一致的。1.6工程管理工程建成后，工程管理和保护范围根据《甘肃省水利水电工程土地划界标准》（DB62/446—1995）之规定进行管理和保护。按照工程管理范围和保护范围，由秦安县水利局成立的葫芦河管理机构管理，不另设管理机构。工程管理办法按《水法》、《防洪法》和《河道管理条例》等制定。1.7施工组织设计该设防段对外交通条件较好。工程区地势平坦开阔，易于进行施工临建布置。生产及生活用水水源可由工程区河水及村庄供应，工程区有供电线路及农村用电线路通过。石料及砼粗细骨料开采便利，其储量及质量均满足要求。本工程施工项目以土石方挖填及砼工程为主。土石方开挖采用挖掘机挖土，自卸汽车运输。除夯、回填土方就近利用外，其余均运至碴场集中堆放。土方夯填利用就近的开挖弃料，利用70—100kw推土机平整并压实，砼采用拌和机拌制砼，机械或人工架子车运输入仓，钢模成型，机械振捣，人工洒水，自然养护。工程建设总工期为一年。1.8环境影响在砂石料开采过程中将对河滩地原貌和植被有所影响，但范围有限，由于新建防洪堤基础开挖，泥沙直接进入河流，增加河流的泥沙含量，施工噪声对周边居民产生一定影响。针对上述不利影响，工程实施过程中一方面通过合理调配，尽量做到挖填平衡，减少对植被的破坏；同时，加强施工组织及管理，减少噪音污染，在施工过程中对原料场和原地貌的破坏，必须进行恢复，岸边营造防护林进行绿化，美化环境。1.9工程投资概算本工程总投资375.16万元，其中：建筑工程342.91万元，临时工程5.31万元，其它费用16.01万元，预备费10.93万元。1.10经济评价本工程经济内部收益率为12.8%，高于社会折现率12%，年平均效益为62.68万元，经济效益费用比为1.06，大于1，动态投资回收年限6.43年，小于10年。各项评价指标均满足规范要求，工程在经济上是合理的。建设期还可给当地群众带来劳务收入41.06万元，扶贫效益显著，随着工程的建成将带来更大的社会效益，应早日将该工程付诸实施，让其造福于民。1.11工程特性表工程特性表见下表1-1。工程特性表表1-1编号项目名称单位数量备注一水文1治理段河流南小河2河道长度km36.053流域面积km2342.34多年平均降雨量mm600—5005多年平均蒸发量mm14006平均气温℃10.47最大风速m/s158设计洪峰流量（P=10%）m3/s500二地质1防洪堤地基岩性含砾砂层2最大冻土深度cm603地震基本烈度度8三工程特性1治理长度m3766其中:左堤长度m1870右堤长度m18962河床宽度m603断面形式梯形砼护坡4越堤道处3工程特性表表1-1编号项目名称单位数量备注5排污涵洞处96巡堤踏步处8四主要工程数量1开挖砂砾石万m313.652夯填筑堤万m37.983回填砂砾石万m35.984100#浆砌块石m319365150#砼护坡万m31.08五主要建材及劳力1总劳动工日万工日2.932总工期年13水泥T26264块石m322535砂子m368036石子m38864六工程投资1总投资万元375.162其中:建筑工程万元342.913临时工程万元5.314其他费用万元16.015预备费万元10.93七经济评价1经济内部收益率%12.82经济净现值万元29.83经济效益费用比1.064动态投资回收年限年6.432水文2.1流域概况南小河是葫芦河在秦安县境内的第三大支流，发源于清水县远门乡与秦安县兴丰乡的交界地带，西东流向，于秦安县兴国镇丰乐村口汇入葫芦河，树枝状流域，主河道全长36.05km，流域面积342.3km2，主河道与坡面平均比降为13.25‰，流域属渭北黄土丘陵沟壑区，植被差，海拔在1200—2000m之间。2.2气象该区地处西北黄土高原区，属陇中丘陵沟壑半干旱气候区，该区多年平均气温10.4℃，极端最高气温37.8℃，最低气温-18.9℃，平均无霜期167天，最大冻土深60cm，最大风速15m/s，流域年平均降水由东向西从600—500mm递减。该区多年平均水面蒸发量930mm2.3设计洪水南小河流域面积342.3km2，多年平均径流量为1369万m3，径流主要由汛期的暴雨洪水产生，且暴雨多发生在每年的七、八、九三个月。南小河公路桥以上控制流域面积336km2，全流域无实测洪水资料，采用由设计暴雨计算设计洪水，用三种方法计算的设计洪水成果及设计采用值见表2-1。瞬时单位线计算的洪水过程线见表2-2。考虑该段堤防靠近秦安县城，与城市防洪二十年一遇洪水标准堤防过渡衔接，结合历史洪水痕迹调查分析，确定本段十年一遇洪峰流量取较大值为500m3/s，相应造床流量为110m南小河设计洪水计算成果表表2-1位置F（km2）计算方法QP（%）（m3/s）QP=5%QP=10%QP=66.7%河口342.3瞬时单位线699∕∕推理公式470∕∕地区等值线图611∕115采用值699∕115南小河公路桥以上336.0瞬时单位线∕500∕推理公式∕351∕地区等值线图∕483110采用值∕500110十年一遇洪水过程线计算表表2-2T(h)U(t)U×hi(△t=1h)∑U×hiQ10%=C×∑hu6.166.532.191.011.360000010.4752.92602.92627820.352.1563.10205.25850030.1260.7762.2861.0404.10239040.0360.2220.8230.7660.4802.29121850.0100.06160.2350.2760.3540.6460.92788.160.0020.01230.0650.790.1270.4760.75972.270.0010.0060.0130.0220.0360.1710.24823.6备注表中t:时间△t:时段（△=1h）U(t):时段单位线h:时段净雨深(mm）C：计算换算系数2.4泥沙该流域属水土流失重度侵蚀区，从多年平均侵蚀模数等值线图查得流域平均侵蚀模数G=7000T/km2，则工程段多年平均悬移质输沙量=G·F=7000×336=235×104t/a，推移质输沙量按=计算，式中β为比例系数，取β=0.15，则==0.15×235=35.3×104t/a。该流域多年平均总输沙量则=235＋35.3=270.3×104t/a。3工程地质3.1一般地质概况3.1.1地形地貌工程区处在秦安盆地葫芦河二级阶地南小河一级阶地及河漫滩上，坡面和主河道平均比降约4.82‰，由东向西于秦安县兴国镇丰乐村口以70°夹角汇入葫芦河。工程区经过葫芦河及南小河冲洪积扇区，地形平坦、开阔，工程设防区主要处在南小河一级阶地及河漫滩之上，一级阶地分出现代河床1.5～2.5m，由上部粉质壤土或重粉质壤土组成，厚约1.5～3.0m，下部为含砾砂层，厚约4.5～7.5m，阶面平坦，具二元结构。3.1.2地层岩性工程区发育的地层主要以第四系全新统（Q4）为主，现分述如下：（1）冲积—含砾砂层为南小河现代河床堆积物，厚约7—8m（2）冲积—重粉质壤土为南小河一级阶地堆积物，厚约2.0～3.5m，松散。3.1.3地质构造与地震工程区位于陇西系旋卷构造与祁吕贺“山”字型构造北西西构造带复合部位，地貌上属甘肃中部黄土覆盖的低山丘陵区的山间河谷盆地，属地震活动区，据《中国地震动峰值和速度区划图》（1：400万）本区地震动峰值加速度g值为0.2，相应区域构造稳定性较差。地震基本烈度为Ⅷ度。3.1.4水文地质条件工程区地下水主要赋存于第四系含砾砂层中，为孔隙性潜水，主要受大气降水及上游潜水的补给，向下游河流排泄，地下水位埋深为4.5～6.3m，地表水流主要为南小河河水，地下水水化学类型为SO42-、HCO3-、Ca2+-～Na+、Mg2+型水，矿化度1～2g/L，对普通硅酸盐水泥无侵蚀性。3.2防洪堤的工程地质条件工程设防段防洪堤地基其上部为厚约1.5～3.0m的重粉质壤土，下部为含砾砂层，厚约4.5～7.5m，含砾砂层的天然密度为1.92g/cm3，据三处挖探资料（0+940、1+420、1+850）深度分别为2.8m、2.9m、3.2m，经筛分计算，河床质平均粉径为7.8mm。颗粒组成100～40mm占0.7%，40～20mm占6.2%，20～10mm占9.9%，10～7mm占13.5%，7～5mm占22.2%，5～3mm占23.6%，3～2mm占7.1%，2～0.5mm占9.7%，0.5～0.25mm占4.5%（见表3-1），限制粒径d60=6.2mm；有效粒径d10=0.8mm，不均匀系数CU=7.8建议：防洪堤基础置于含砾砂层，其渗透系数为K=30～40m/d，允许承载力[R]=0.25Mpa，开挖边坡比采用1：1～1：1.5，清除两河堤间的堆积物，使之水流顺畅。3.3天然建筑材料3.3.1本着就地取材的原则，尽量利用地基开挖的粉质壤土与含砾砂层混合砾质土料填筑堤身，天然密度1.65g/cm3，夯填干容重不小于1.8g/cm3.3.2本次拟建块石料产地为葫芦河下峡口，岩性为千枚岩夹变质砂岩，岩石坚硬，耐风化。天馋公路的建成，大规模开采受到限制。现已小规模人工开采，开采率在60～70%，产地距工程区约7.5km，运距近，交通便利，车辆可直达开采区，石料产地，储量丰富，因堤防用量较少，数量及质量均满足要求。3.3.3骨料产地为距工地4km的葫芦河，表层开挖深度约3.2m，净砾石储量1.8万m3，净砂储量1.4万m3，颗粒级配100～40mm占11.5%，40～20mm占8.9%，20～10mm占14.6%，10～7mm占15.2%，7～5mm占11.6%，5～3mm占11.9%，3～2mm占9.7%，2～0.5mm占9.7%，0.5～0.25mm占3.7%，0.25～0.1mm占3.2%（详见表3-2），砼细骨料颗粒级配组成5～2.5mm占8.1%，2.5～1.2mm占15%，1.2～0.6mm占22.5%，0.6～0.13mm占29.8%，0.3～0.15mm3.4结论1）工程区地形开阔平坦，无不良物理地质现象；2）工程区均为第四系地层，易开挖；3）工程区位于地震活动区，地震基本烈度为Ⅷ度；4）防洪堤地基的岩性为第四系含砾砂层，其允许承载力[R]=0.15Mpa，开挖边坡比1：1～1：1.5，砂砾石的渗透系数r1=30～40m/d；5）天然建筑材料能满足工程所需。河床砂层颗粒级配汇总表表3-1产地位置坑号取样深度(m)颗粒级配组成（%）合计100～40(mm)40～20(mm)20～10(mm)10～7(mm)7～5(mm)5～3(mm)3～2(mm)2～0.5(mm)0.5～0.25(mm)0.5～0.1(mm)0+940TK12.80.66.59.913.422.123.67.19.62.94.41001+420TK22.91.17.411.310.918.725.66.210.32.36.31+850TK33.20.44.88.416.125.821.78.19.13.22.9合计2.118.729.640.466.670.921.429.08.413.6算术平均值0.76.29.913.522.223.67.19.72.84.5100砂砾料颗粒级配汇总表表3-2产地位置坑号取样深度(m)颗粒级配组成（%）合计100～40(mm)40～20(mm)20～10(mm)10～7(mm)7～5(mm)5～3(mm)3～2(mm)2～0.5(mm)0.5～0.25(mm)0.5～0.1(mm)葫芦河TK11.110.49.213.717.413.410.58.99.13.63.8100TK21.312.58.515.613.19.713.410.410.23.92.7合计22.917.729.330.523.123.919.319.37.56.5算术平均值11.58.914.615.211.611.99.79.73.73.21004工程任务和规模4.1设防段流域概况及工程现状4.1.1流域概况工程区位于南小河大桥上游凤山村，南小河为葫芦河一级支流，系葫芦河秦安县境内第三大支流，发源于清水县远门乡与秦安县兴丰乡的交界地带，由东向西于秦安县兴国镇丰乐村口汇入葫芦河，主河道全长36.05km，流域面积342.3km2，主河道平均比降为13.25‰，该流域属渭北黄土丘陵沟壑区，基本上全是黄土覆盖的山地，海拔高程在1200～2000m之间，流域多年平均降雨量550mm。南小河流量随季节变化而变化，洪水多为暴雨形成。该治理段弯道较多，属蜿蜓性和过渡性河段结合处。河道狭窄不规整，一遇洪水，流向不畅极易爬坡上岸，冲毁农田，甚至毁坏房屋，给两岸居民的生命财产和耕地的防洪安全形成严重威胁。南小河自张家咀进入秦安县河谷川区与葫芦河交汇，河谷川区段河长约5km。由于一次性投资困难，对南小河防洪治理采取自下而上逐步推进的治理办法。二OO三年省计委、省水利厅批复修建了南小河大桥至河口段堤防，治理河段长1.2km，治理河宽80m，采用二十年一遇洪水（5%=669m3/s）标准设防，总堤高8.3m，为河床砾质土砂堤梯形断面，150#砼护面，顶宽3m。地面以下平均埋深3.9m，地面以上平均高度为4.4m。该段堤防的建成本次提出对川区段经济相对较发达、农田高产区面积较大、人口居住最集中的凤山段1.9km河道重点治理。4.1.2设防段工程现状本次规划河段无防洪设施，致使工程区河段为自然游荡性河床，由于南小河为典型的季节性河流，洪峰来势猛，加之沿岸群众在河道内肆意侵倒垃圾及在河道内围恳造田，严重影响河道行洪，因此此区域洪灾不断。4.3工程任务根据规划，结合现场勘测及河床演变，在充分认识河段水情特点、水势变化规律的前提下，依照防洪法和防洪标准，确定本工程建设任务是：采取堤防与河道治理相结合，防洪与排洪相结合，完善防洪体系，提高防洪能力，确保工程防护区，村镇及农田在设计洪水标准不受侵害，为两岸工农业有计划和可持续发展提供有力的支撑。4.4工程规模设防区涉及两岸蔚林、凤山、宋洼、邓家等7村5683人，耕地5333亩（其中果园3429亩），拟修建两岸堤防3.766km，其中左岸堤长1.8工程区位于地质构造活动区，根据中国地震动参数区划图(GB18306—2001)查地震动峰值加速度g值为0.2，相当于地震基本烈度值为Ⅷ度。建筑物按Ⅷ度设防。5工程布置及主要建筑物5.1工程总体布置5.1.1工程总体布置原则本工程总体布置所遵循的原则：1）堤线布置与两岸农田、村庄及工农业发展规划相结合，相互协调一致，避免工程建设中的矛盾；2）河堤堤线应与河势流向相适应,并与大洪水的主流线大致平行,河段两岸堤防间距应大致相等,不宜突然放大或缩小；3）河段两岸堤防间距必须尽可能满足稳定河宽要求；4）堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，利用有利地形，确保堤头接点可靠；5）堤线应布置在少占压耕地、拆迁房屋等建筑物少的地带，避开坟地，有利用防汛抢险和工程管理。5.1.2堤防堤距的确定堤防堤距的确定可依据河槽稳定宽度的计算来确定。根据水流阻力公式、连续方程与河相关系式联解可求得稳定河宽，其公式为：式中:B—稳定河宽（整治河宽）m；Q—造床流量（m3/s）；n—河床糙率，n=0.035；ξ—断面河相系数，对于蜿蜓性河段一般为2—4，游荡性河段一般为20～40，过渡性河段为8～12。本次规划南小河设防段上游为典型蜿蜓性河段，因此ξ取4；下游为过渡性河段，因此ξ取8；J—本次规划段河床比降，此段为0.00482；因此蜿蜓段过渡段规划堤防治理区域选在南小河南大桥上游段，南大桥桥宽80m，南大桥上游为过渡性河段与蜿蜓性河段相结合处。并参照现有河床宽度再结合两岸村庄及农田现状力争不拆民居及少占耕地，确定河槽稳定宽度为60m，在左桩号1+700（右桩号1+737.11）处河槽宽度由60m渐变至左桩号1+802.1（右桩号1+804.5.1.3治导线布置本设计治导线是指设计洪水治导线，洪水治导线布置中兼顾中水整治以便固定河势。适当考虑河相关系，不改变河型、水流、流速、水位、流向等应在防护区允许范围内，具有一定安全度。尽量做到左右岸、上下游兼顾，从现有河势出发，因势利导进行布置。本次规划南小河南大桥上游段，村庄沿河道两岸座落，区域人口密集，左岸高效农田连片集中。此段河流弯道较多，水流形态多变，因此堤线应结合实际采用多方案比较确定。第I方案：堤线布置沿原河道走势布设。优点：工程量少，投资小，少占耕地。缺点：河道弯道多，弯道曲率大，堤线较长。第II方案：堤线布设在凤山村段与第I方案堤线布置基本一致，在凤山村东第I方案左堤堤线0+655至1+008段急弯进行缓和曲线改道。优点：弯道变缓，有利于行洪，堤线较短，比第I方案堤线缩短93.83m。缺点：工程量增大，在原河道左岸高程为111.5m处的农田内开设河道（原河道高程107.5m经过对以上两种方案在行洪、经济等方面分析后认为，第II方案虽在行洪上对比第I方案略为畅通，但增加土方投资远远大于缩短堤防的投资，而且又要占用耕地，在经济上不可行。因此，本次规划采用第I方案布设堤线（堤防两种方案布置详见图QAD—01）。5.1.4工程主要建筑物布置根据设防区实际，本次设计布置以全部新修堤防为主导，结合两岸排污排水需求，修建排污涵洞，同时为了便于当地农民的正常生产、生活，修建越堤道路等。（1）堤防工程右岸堤防以蔚林村东头有利高坎为上接点，高坎高程在设计洪水位之上，（设计洪水位114.64m，堤顶设计高程为116.04m，坎顶高程为115.3m），需做高度为0~76cm的土砂堤70m延伸至安全接点处。下游接点为南小河大桥。左岸堤防以蔚林村南面南小河左岸一沟道高坎为上接点，下接点为南小河大桥。本次规划左右两岸治理堤线长3.766km，全部为新修。其中左岸新修堤防长1.87km，右岸新修堤防长（2）沿堤建筑物本次规划段右岸紧靠公路，两岸沿途村庄较多。因此须考虑在各村庄处修建排水（污）涵洞9处。考虑沿途村民的正常生产、生活，须在右堤0+900、1+400、左岸1+300处各修建越堤道，共需建越堤道3处，沿堤每500m5.2堤防工程设计5.2.1设计洪水水面线计算河道水流为恒定非均匀流，因此采用伯努力方程式进行计算，公式如下：基本资料：设计洪峰流量：Q5%=500m3河床糙率：n=0.035；河床坡降：j=0.0053；各断面河床设计洪水水面线经计算机计算后,结果如表5—1。调坡调整后的洪水水位线见纵断面设计图。设计洪水水面线计算表表5-1左堤桩号水位Z（m）过水面积ω（m2）水力半径R（m）平均水深h(m)平均流速V(m/s)湿周X(m)流量模数K（I）0+000114.63125.92.32.83.9755.66205.70+100114.15132.82.42.73.7755.26813.30+200113.67134.32.43.03.7255.76895.40+300113.4149.42.63.03.3556.88134.60+400113.14165.72.93.13.0257.89562.50+500112.67143.72.62.93.5056.17683.90+600112.29150.72.72.83.3256.68269.20+700111.71138.32.52.43.6256.17204.50+800110.68110.72.12.64.5253.95111.90+900110.35133.42.42.73.7554.96889.91+000109.86138.52.52.53.61557330.21+100109.06119.22.22.94.19535846.11+200109.01167.12.93.13.0589661.71+300108.15117.42.22.74.2654.35610.11+400108.01147.22.82.43.452.88324.61+500107.93186.73.33.32.6856.711801.61+600106.76105.22.02.34.7553.44722.31+700106.49143.92.42.43.4760.67321.51+800105.51115.11.82.14.34654811.91+900105.2215.32.82.32.3275.712345.45.2.2冲刷深度计算（1）水流平行地于岸坡产生的冲刷计算可用下式：式中：hB—局部冲刷深度（m），从水面起算；hP—冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替；VCP—平均流速（m/s）V允—河床面上允许不冲流速（m/s）；根据地质选样级配选样，100mm～20mm为6.7%，V允=1.7m/s；20mm～2mm为76.3%，V允=1m/s；2mm～0.05mm为17%，V允=0.55m/s。因此此段河床允许不冲流速V允n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。各断面计算结果详见表5—2。各断面冲刷深度计算表表5-2左堤桩号冲刷处的水深(计算水位起算)hp(m)平均流速Vcp(m/s)允许不冲流速V允(m/s)局部冲刷深度hB（m）0+0003.43.970.974.830+1003.933.770.975.520+2004.673.720.976.530+3004.03.350.975.450+4004.133.020.975.490+5003.973.500.975.470+6003.93.320.975.310+7003.733.620.975.180+8004.074.520.975.980+9004.803.750.976.731+0003.833.610.975.321+1003.874.190.975.581+2005.23.00.976.901+3003.934.260.975.691+4004.163.40.975.691+5004.202.680.975.421+6003.294.750.974.891+7003.43.470.974.681+8003.604.340.975.241+9004.202.320.975.22（2）水流斜冲防护岸坡产生的冲刷可用下式计算：式中：Δhp—从河床算起的局部冲刷深度（m）；α—水流流向与堤坡线夹角(度)；m—防护堤迎水面边坡系数m=1.5；Vj—水流的局部冲刷流速（m/s）；d—坡脚土壤计算粒径；Q—通过河滩部分的设计流量（500m3W—原河道过水断面面积（m2）；Wp—河道缩窄部分的断面面积（m2）。设计河槽弯道处（以对应左堤桩号计算）的斜冲计算结果见表5-3。5.2.3基础深度确定基础冲刷除右堤桩号0+730～0+900外，其余均按一般冲刷计算确定，再加超深0.5m，确定冲刷深度为6.6m弯道凹岸斜冲深度计算表5-3桩号α°Qm3/sW(m2)Wp(m2)νj(m/s)Δhp(m)右堤0+000～0+74.2537.0500273130.63.512.96右堤0+74.25～0+20041.5500313131.92.761.35左堤0+420～0+47018.5500392.6156.82.12/左堤0+655～0+78047.5500332.9138.32.571.38右堤0+730～0+90085.0500301.22154.51.954.23右堤1+042～1+13037.5500301.8128.22.881.26右堤1+170～1+29033.0500322.2149.22.890.82左堤1+520～1+61031.0500351.4166.92.710.25左堤1+700～1+80039.0500314143.92.941.585.2.4堤顶高程的确定堤顶高程的确定可按下式计算：1、直线段可根据公式：Z顶=Z水面+Y2、弯道段可根据公式：Z顶=Z水面+△h+Y式中：Z顶—堤顶高程（m）；Y—堤顶超高（m）；Y=R+e+AY—堤顶超高（m）；R—设计波浪爬高（m）；e—设计风壅水面高（m）；安全超高（m）；△h—弯道断面横向水位差（m）；（1）风浪爬高R：风浪爬高根据《堤防工程设计规范》GB50286—98提供波浪爬高计算公式进行计算，当m=1.5～5.0时，可按下式计算：计算确定：式中：RP—累积频率下的波浪爬高（m）；K△—斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型查规范中表C·3·1—1，砼板护面K△=0.9；KV—经验系数，可根据风速V（m/s）（此处为15m/s），堤前水深d(m)，重力加速度g（m/s2）组成的无维量，可查规范中表C·3·1—2确定KV=1.23；KP—爬高累积频率换算系数，可按规范中表C·3·1—2确定，本次设计不允许越浪，累积频率取2%，则KP=1.76；m—斜坡坡率m=1.5；—堤前波浪的平均波高，可用公式=0.0208×V×B1/3计算；式中：V—计算风速15m/s;B—最大水面宽度0.06Km；经计算得：=0.122(m)L—堤前波浪的波长（m），查规范表C·3·1—2中查得L=6.17；(2)风壅水面增高e:风壅水面高度可按规范GB50286—98中规定公式计算：式中：e—计算点的风壅水面高（m）K—综合摩组系数，可取K=3.6×10-6V—设计风速，按计算波浪的风速确定，V=15mF—由计算点逆风向量到对岸的距离（南小河洪峰多由夏秋季形成，夏秋季季风多为东南风），F=500md—水域的平均水深，d=2.6β—风向与垂直于堤轴线的法线夹角（度），β=45°（3）安全加高A：安全加高根据《堤防工程设计规范》和《防洪标准》规定，该段堤防为5级，安全加高值为0.5从以上计算可得：Y=R＋e＋A=0.83+0.0056+0.5≈1.34根据计算结果，确定本次堤顶超高为1.4m。（3）弯道横向水位差弯道横向水位差△h的计算，假定此河段平均流速发生在断面中线，比能与断面为定值时的横向水位差的公式计算，计算公式如下：式中：△h—弯道横向水位差（m）；Vm—断面中线的平均流速（m/s）B—弯道处的河道宽度（m）；g—重力加速度（m/s2）；R—弯道中线的曲率半径（m）；各弯道计算横向水位差见表5-4。据弯道水位差的计算，横向水位差均在超高范围之内，因此堤顶高程为Z水面+1.4m。各断面基础埋深高程和堤顶高程详见纵断面设计图QND—03—01—02。（4）与已建堤防的衔接南小河大桥下游至河口段堤防已于2003年修建完成，大桥处水位高程为105.5m，堤顶高程为106.9m，本次设计大桥处水位高程为105.41m,堤顶高程为106.81m，基本与已修建堤防高程一致，不足处可渐变连接。5.3堤身设计堤身设计包括堤身结构、堤防护面等，堤身结构要经济实用，就地取材，便于施工，并应满足防汛和管理要求，护面在满足各项技术指标的同时，应采用投资小的材料进行护面设计。5.3.1堤型断面结构设计根据秦安县近年来在葫芦河、南小河等处修建的堤防建设经验，堤身夯筑材料采用砂卵砾石最为理想。而南小河地质河床大部为粉沙壤土和砾质土，夯填筑堤较葫芦河有一定的缺限性，应严格控制压实干容重,根据南小河已建堤防试验资料干容重不应小于1.8T/m3，砂砾石（土）夯填相对密度为0.6。本工程仍以河床开挖粉沙砾质壤混合料夯填筑堤，内边坡采用1：1.5，外边坡采用1：1.25。经施工的技术人员反映，基础工程由于施工排水浇筑难度大，因此本工程基础采用M10浆砌石砌筑，坡面采用砼护坡。根据河床洪水水面线计算及基础冲刷计算，确定总堤高为8.0m（右堤0+730～0+900急弯段，经计算，确定总堤高为9.1m）。基础平均埋深3.7m，河床面以上平均高度为4.3m。深弘线以下平均埋深2.3m。堤顶宽度考虑防汛抢险需要，确定堤顶宽度为3m，并倾向河道设2%坡度，以便雨水排入河道。右岸护堤头土砂堤断面型式为梯形断面，顶宽3.0米，外边坡1:1.25，内边坡1:1.5，夯填筑堤料用砾质壤5.3本工程将对砼护面与浆砌石护面在技术上作比较，选择技术可行，经济实惠的材料进行护面。1）护面厚度的确定(a).M10浆砌石护面厚度的确定当采用人工块体或经过分选的块石作为斜坡堤的护坡面层时，护面厚度可按下式计算：式中：Q—主要护面层的护面块体，块石个体质量（t）；γb—人工块体或块石的重度（KN/m3），γb=2.6T/m3；γ—水的重度（KN/m3），γ=1T/m3；H—设计波高（m），H=0.122m;KD—稳定系数，可按规范表D.3.2—1确定，得KD=5.5；t—块体或块石护面层厚度（m）；n—护面块体或块石的层数，n=1；c—系数，可按规范表D3.2—2确定，得c=1.4；=0.062（T）M10浆砌石护面平均厚度0.38m，确定为(b).C15砼作为堤防护面时，满足砼板整体稳定所需的护面厚度可按下式确定。式中：t—砼护面板厚度（m）；η—系数，对开缝板可取0.075，对上部为开缝板，下部为闭缝板可取0.10；H—计算波高（m），取H1%，根据平均波高查《堤防工程设计规范》表C.1.3-1，可得H为2.35m；γb—砼板的重度（KN/m3）；γ—水的重度（KN/m3）；L—波长（m），L=6.17m；B—沿斜坡方向（垂直于水边线）的护面板长度（m）；m—斜坡坡率，m=ctgα，α为斜坡的坡角（度）。结合同一地区建成堤防护面板经验，再结合计算结果0.194m，确定砼护面板平均厚度为0.202）技术指标的比较M10浆砌块石容重为2.5～2.6T/m3，C15砼容重为2.1～2.3T/m3，就容重看，浆砌石大于砼，即浆砌石比砼密实度大，强度高，浆砌块石硬度大于C15砼硬度，就技术指标结合南小河特点，浆砌块石与C15砼都能满足。3）单位堤长护面经济比较经分析，工程区C15砼单价为178.12元/m3，M10浆砌石单价为162.13元/m3，堤防护面经计算，以C15砼作为护面平均厚0.20m，坡比为1：1.5，每米方量为2.86m3，造价为509.42元/m。M10浆砌石作为护面平均厚度为0.40m，坡比为1：1，米方量为4.29m综合以上比较，方案I（M10浆砌石护面）优点：施工操作技术简单，不用支模等复杂工序；抗冲击能力强，施工时受外部环境影响小、稳定性强、伸缩缝少等。缺点：工程量大，需要较多的劳力，体力劳动较大，单位造价高等。方案II（C15砼护面），优点：沙石料可在葫芦河就近取材，单位造价较低，堤身美观等。缺点：施工难度较大，强度低于浆砌石，抗冲击能力小，伸缩缝较多等。根据水力分析计算，C15砼护面完全可满足各项经济技术指标，而且造价较低，因此选择价C15砼作为堤防护面材料。设计堤身护面顶厚0.15m，底厚0.25m，伸缩缝为2.5×2.5m见方，堤脚设有0.8×0.5mM10浆砌石基础。详见堤身标准断面设计图。5.4沿堤建筑物设计1）排水涵洞（管）2）越堤道工程区两岸村庄农田互相交错，考虑河道两岸行人便利及群众交通等，在左岸1+300及右岸0+900、1+400处设置车辆行人越堤道路，路面以15°角倾向下游，路面宽3.0m3）巡堤踏步：为了堤防的正常检查检修，沿堤线每0.5km设一处人行踏步，顺堤坡方向设置30×206工程管理6.1管理机构的设置工程建成后，按照工程管理范围和保护范围，由秦安县水利局已成立的葫芦河管理机构管理，不另设管理机构。6.2工程管理办法按《水法》、《防洪法》和《河道管理条例》制定工程管理办法。（1）在工程保护范围内禁止任何单位取土石和开荒种地等破坏植被的不法行为。（2）在工程管理范围内的工程和设施必须严加保护，任何单位和个人不得侵占，破坏和偷盗。（3）工程管理机构受防汛指挥部门指挥做好防汛工作，管理人员上岗前必须进行培训，严格按操作规程进行。工程管理人员要定期对堤岸、建筑物等进行巡查，加强工程监测，发现隐患险情应及时向主管机关报告并组织处理或抢险，工程维修、大修应安排在非汛期进行。（4）加大水行政执法力度，制止河道“三乱”（乱建、乱挖、乱倒垃圾）现象，保证河道顺畅。（5）防洪减灾，必须引起高度重视，地方人民政府和水行政主管部门应对此予以重视，可进行防洪宣传教育，提高全民水患意识。在工程保护范围内的单位和个人都有承担工程设防、维修和防洪抢险的义务。在非常情况下，防汛指挥部门有权对其管辖范围内的所用物资、设备和人员进行调用，事后予以归还补偿。（6）加强工程管理，结合堤防工程进行两岸配套绿化、增加植被，加强河床砂石料开采管理,规定范围，发放开采证，制定收费办法。（7）加强洪水的预测预报，对于超标洪水或突发性洪水，应提前预报，安排好防御工作。6.3工程管理范围和保护范围工程管理和保护范围根据《甘肃省水利水电工程土地划界标准》（DB62/446—1995）规定进行管理和保护。6.3.1工程管理范围，包括工程和设施的建筑场地和管理用地。(1)主体工程包括：河道、堤身、穿堤、跨堤建筑物。(2)附属工程设施包括：观测、交通、通信设施、测量控制点、里程桩、水尺及其他维护管理设施等。(3)生产区包括：设备材料防汛物资仓库，维修车间、砂石料场及生活福利设施等。(4)护堤地：护堤地纵向布置与堤防走向一致，并从堤线两端向外延伸到堤端10—20m，护堤地的横向宽度，应从堤防内向外坡脚线开始起算，按106.3.2根据本工程实际情况，堤防工程保护范围横向宽度在背水侧，从护堤地边界线以外算起，按宽度２0m6.4生产管理与生活设施1、堤防工程管理单位的生产管理和生活设施包括：生产办公设施、生产附属设施、生活设施、环境美化设施等。2、应购置堤防工程经常性维修养护需要的各种必要仪器和专用设备。7施工组织设计8环境影响评价8.1环境影响8.1.1防洪工程对环境的主要不利影响（1）材料开采对环境的影响防洪工程主要是对堤防建设，其建筑材料以砂石料为主，在开采过程中将对河滩地原有地貌和植被有所影响，但范围有限。（2）基础开挖对环境的影响防洪堤基础开挖深，开挖过程中，部分泥沙直接进入河流，增加河流的泥沙含量。（3）施工噪声对环境的影响施工期间，建筑材料的运输和施工机械将会对周边居民产生一定影响。针对上述不利影响，工程实施过程中一方面通过合理调配，尽量做到挖填平衡，减少对植被的破坏；同时，加强施工组织及管理，减少噪音污染，可将上述因素对环境的影响降至最低限度。8.1.2防洪工程对环境的主要有利影响（1）提高该河段的综合防洪能力，减轻洪灾对两岸人民