秦安縣鳳山段堤防初步設計報告.doc

秦安縣南小河鳳山段堤防工程 秦安縣南小河鳳山段堤防工程 初步設計報告審 定：金 田審 查：馮志文項目負責：靳彥榮報告編寫：馮志文 靳彥榮規(guī)劃設計：靳彥榮 焦亞棟 水文分析：徐林福地質(zhì)勘察：張宏衛(wèi) 工程概算：田桂琴天水市水利水電勘測設計院二oo六年九月- 57 -目 錄1 綜合說明11.1緒言11.2 水文21.3工程地質(zhì)31.4工程任務和規(guī)模31.5工程布置及主要建筑物41.6工程管理51.7施工組織設計51.8環(huán)境影響61.9工程投資概算61.10經(jīng)濟評價61.11工程特性表72 水文92.1流域概況92.2氣象92.3設計洪水92.4泥沙103 工程地質(zhì)113.1一般地質(zhì)概況113.2防洪堤的工程地質(zhì)條件123.3天然建筑材料123.4結(jié)論134 工程任務和規(guī)模154.1設防段流域概況及工程現(xiàn)狀154.3工程任務164.4工程規(guī)模165 工程布置及主要建筑物175.1工程總體布置175.2堤防工程設計205.3 堤身設計285.4 沿堤建筑物設計326 工程管理336.1 管理機構(gòu)的設置336.2工程管理辦法336.3工程管理范圍和保護范圍346.4生產(chǎn)管理與生活設施347 施工組織設計357.1施工條件357.2天然建筑材料357.3施工導流357.4主體工程施工357.5施工交通及施工總布置367.6施工總進度378 環(huán)境影響評價388.1 環(huán)境影響388.2結(jié)論389工程投資概算399.1編制辦法、定額及費用標準399.2基礎單價399.3工程投資4010工程經(jīng)濟評價5310.1防洪效益5310.2工程費用5310.3經(jīng)濟評價53附圖： 13 張平面布置圖(外附) qnd01 1張河道治理橫斷面設計圖 qnd020105 5張左堤縱斷面設計圖 qnd030102 2張右堤縱斷面設計圖 qnd040102 2張堤防斷面設計圖 qnd05 1張越堤道設計圖 qnd06 1張?zhí)げ?、涵管設計圖 qnd07 1張1 綜合說明1.1緒言秦安縣位于甘肅省東南部，天水市以北，地處隴中黃土高原西部梁、峁、溝壑區(qū)，全縣經(jīng)濟基礎薄弱，屬國扶貧困縣。工程區(qū)位于秦安縣興國鎮(zhèn)東南，距縣城1km處，南小河系葫蘆河一級支流，是秦安縣境內(nèi)葫蘆河第三大支流，全長36.05km，流域面積342.3km2。屬季節(jié)性河流，夏秋季流量變化大，洪水主要為暴雨形成，由于上游植被較差，河床比降大，近年來河岸沖刷擺動突出，河床形態(tài)呈現(xiàn)年際多變等特點，少數(shù)群眾在河床內(nèi)圍墾造田，肆意往河床內(nèi)傾倒垃圾，造成河道行洪不暢，兩岸沒有完整的防護河堤，汛期洪水給兩岸村民財產(chǎn)及耕地形成嚴重威脅。南小河自張家咀進入秦安縣河谷川區(qū)與葫蘆河交匯，河谷川區(qū)段河長約5km。由于一次性投資困難，對南小河防洪治理采取自下而上逐步推進的治理辦法。二oo三年省計委、省水利廳批復修建了南小河大橋至河口段堤防，治理河段長1.2km，治理河寬80m，采用二十年一遇洪水（5%=669m3/s）標準設防，總堤高8.3m，為河床礫質(zhì)土砂堤梯形斷面，150#砼護面，頂寬3m。地面以下平均埋深3.9m，地面以上平均高度為4.4m。該段堤防的建成為當?shù)毓まr(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展起到了保護和推動作用。本次提出對川區(qū)段經(jīng)濟相對較發(fā)達、農(nóng)田高產(chǎn)區(qū)面積較大、人口居住最集中的鳳山段1.9km河道重點治理。南小河鳳山段堤防工程位于南小河下游興國鎮(zhèn)蔚林村至南小河大橋段（以下簡稱設防區(qū)），此區(qū)域群眾利用地域優(yōu)勢，積極發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、果樹種植等經(jīng)濟作物，規(guī)模逐步擴大，農(nóng)村向科學致富、企業(yè)致富、城鄉(xiāng)一體化道路發(fā)展。設防區(qū)兩岸涉及7個村莊1個學校及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)多家，人口密集，土地肥沃，本次規(guī)劃治理河道長1.9km，沿途涉及人口5683人，耕地5333畝（其中3429畝果園）。為了使南小河經(jīng)濟帶有一完整的防洪體系，使南小河真正成為一條為農(nóng)民奔小康的有利之河，為當?shù)匦罗r(nóng)村建設保駕護行，必須讓水利、防洪等農(nóng)村基礎設施走在前列。秦安縣委、縣政府對南小河防洪堤體系建設非常重視。我院受秦安縣水利局委托，于二oo六年七月完成秦安縣南小河鳳山段堤防工程可行性研究報告編制工作，甘肅省發(fā)展和改革委員會于二oo六年八月以甘發(fā)改代賑2006655號文批復了可研報告，現(xiàn)在可研批復的基礎上依據(jù)水法、防洪法及防洪標準、水土保持法、堤防工程設計規(guī)范、水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程等有關(guān)規(guī)程及規(guī)范，完成秦安縣南小河鳳山段堤防工程初步設計報告。1.2 水文 該地區(qū)地處西北黃土高原區(qū)，屬大陸性和副熱帶氣團的交替地帶，具有夏無酷暑，冬無嚴寒，冬干夏濕的大陸性氣候特征，四季分明，日照充足。據(jù)縣氣象站實測資料統(tǒng)計，最高氣溫37.8，最低氣溫-18.9，平均無霜期167天，多年平均降水量600500mm，降水多在七、八、九三個月，降雨多為暴雨形式，最大風速15m/s，最大凍土深0.6m。該流域沒有實測洪水資料，防洪段設計洪峰流量采用設計暴雨、推理公式、地區(qū)等值線圖三種方法計算分析，考慮該段堤防靠近秦安縣城，與城防二十年一遇標準堤防過渡銜接，結(jié)合歷史洪水痕跡調(diào)查分析，確定本段十年一遇洪峰流量取較大值為500m3/s，造床流量為110m3/s。1.3工程地質(zhì)工程區(qū)經(jīng)過南小河沖洪積區(qū)，地形平坦、開闊，工程設防區(qū)主要處在南小河一級階地及河漫灘之上，上部由粉質(zhì)壤土或重粉質(zhì)壤土組成，下部為含礫砂層，階面平坦，具二元結(jié)構(gòu)。防洪堤基礎置于含礫砂層，其滲透系數(shù)為k=80120m/d，允許承載力r=0.25mpa，開挖邊坡比采用1：11：1.5。塊石料產(chǎn)地為下峽口，巖石堅硬，產(chǎn)地距工地約6km，交通便利；天饞公路建成后，大規(guī)模開采受到限制，只有小范圍人工開采。砼粗細骨料本著就地取材的原則，砂礫石在葫蘆河均有分布，石質(zhì)堅硬，開采便利，儲量豐富，質(zhì)量滿足技術(shù)質(zhì)量要求。1.4工程任務和規(guī)模工程任務：在本次南小河設防段現(xiàn)狀分析的基礎上，結(jié)合上下游、左右岸，工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展情況，依照防洪法和防洪標準，合理確定防洪標準，采取堤防與河道治理相結(jié)合，防洪與排洪相結(jié)合，完善防洪體系，提高防洪能力，為沿岸工農(nóng)業(yè)基礎設施和高效農(nóng)田的開發(fā)利用提供保障，確保工程防護區(qū)人民生命財產(chǎn)免遭洪水侵害。工程規(guī)模：設防區(qū)保護5683人，5333畝耕地（其中3429畝果園）及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)多家，規(guī)劃治理河段1.9km，兩岸修建堤防3.766km，其中左岸1.87km，右岸1.896km。按國家防洪標準（gb5020194），根據(jù)設防區(qū)人口密度及工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等情況，結(jié)合損益分析確定該工程防護區(qū)等級為等，防洪標準按10年一遇設計，按堤防工程設計規(guī)范（gb5028698）之規(guī)定，堤防工程級別為5級，相應建筑物級別為5級。工程區(qū)位于地質(zhì)構(gòu)造活動區(qū)，根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb183062001)查地震動峰值加速度g值為0.2，相應地震基本烈度值為度。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程總體布置堤線布置結(jié)合河勢發(fā)展現(xiàn)狀，力求上下游、左右岸，河流走向及村鎮(zhèn)建設相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，堅持大彎就勢，小彎取直的原則平順銜接。堤頭接點盡可能利用現(xiàn)有建筑物及河岸高坎有利地形，確保堤頭接點可靠，堤線寬度在理論計算的基礎上，結(jié)合河道現(xiàn)狀、兩岸村鎮(zhèn)建設發(fā)展規(guī)劃，盡可能少占耕地或不占耕地，在保障行洪安全的前提下，力求堤高投資經(jīng)濟的原則下確定。在溝道及村莊巷道處修建排水、排污涵洞，同時為便于當?shù)厝罕娬５纳a(chǎn)、生活等修建跨河越堤道路等，堤線布置詳見平面布置圖（qnd01）。1.5.2主要建筑物（1）堤防工程根據(jù)南小河造床流量計算出河床穩(wěn)定寬度為基礎，結(jié)合河道地形及現(xiàn)有河床寬度，權(quán)衡有關(guān)自然因素和社會經(jīng)濟因素，確定河床寬度為60m。根據(jù)南小河水面曲線計算，基礎沖刷深度計算及彎道斜沖、水位差計算，確定總堤高為8.0m（其中右堤0+7300+900急彎段，經(jīng)計算，確定總堤高為9.1m）?；A平均埋深3.7m，河床面以上平均高度為4.3m。深弘線以下平均埋深2.3m。堤頂寬度考慮防汛搶險需要，確定堤頂寬度為3m，并傾向河道設2%坡度。迎水面坡度為1：1.5，背水面坡度為1：1.25，迎水面護坡采用c15砼澆筑，考慮基坑排水施工方便坡腳基礎采用m10漿砌石砌筑。詳見堤防斷面設計圖（qnd05）。（2）沿堤建筑物在左右岸共建9處排雨水(污)涵洞，在左右岸共設置越堤道3處，考慮巡堤檢查便利，設置8處踏步。堤防工程建設方案中堤距、堤型、堤身夯填材料及總堤高、沿堤建筑物形式及數(shù)量與可研批復是一致的。1.6工程管理工程建成后，工程管理和保護范圍根據(jù)甘肅省水利水電工程土地劃界標準（db62/4461995）之規(guī)定進行管理和保護。按照工程管理范圍和保護范圍，由秦安縣水利局成立的葫蘆河管理機構(gòu)管理，不另設管理機構(gòu)。工程管理辦法按水法、防洪法和河道管理條例等制定。1.7施工組織設計該設防段對外交通條件較好。工程區(qū)地勢平坦開闊，易于進行施工臨建布置。生產(chǎn)及生活用水水源可由工程區(qū)河水及村莊供應，工程區(qū)有供電線路及農(nóng)村用電線路通過。石料及砼粗細骨料開采便利，其儲量及質(zhì)量均滿足要求。本工程施工項目以土石方挖填及砼工程為主。土石方開挖采用挖掘機挖土，自卸汽車運輸。除夯、回填土方就近利用外，其余均運至碴場集中堆放。土方夯填利用就近的開挖棄料，利用70100kw推土機平整并壓實，砼采用拌和機拌制砼，機械或人工架子車運輸入倉，鋼模成型，機械振搗，人工灑水，自然養(yǎng)護。工程建設總工期為一年。1.8環(huán)境影響在砂石料開采過程中將對河灘地原貌和植被有所影響，但范圍有限，由于新建防洪堤基礎開挖，泥沙直接進入河流，增加河流的泥沙含量，施工噪聲對周邊居民產(chǎn)生一定影響。針對上述不利影響，工程實施過程中一方面通過合理調(diào)配，盡量做到挖填平衡，減少對植被的破壞；同時，加強施工組織及管理，減少噪音污染，在施工過程中對原料場和原地貌的破壞，必須進行恢復，岸邊營造防護林進行綠化，美化環(huán)境。1.9工程投資概算本工程總投資375.16萬元，其中：建筑工程342.91萬元，臨時工程5.31萬元，其它費用16.01萬元， 預備費10.93萬元。1.10經(jīng)濟評價本工程經(jīng)濟內(nèi)部收益率為12.8%，高于社會折現(xiàn)率12%，年平均效益為62.68萬元，經(jīng)濟效益費用比為1.06，大于1，動態(tài)投資回收年限6.43年，小于10年。各項評價指標均滿足規(guī)范要求，工程在經(jīng)濟上是合理的。建設期還可給當?shù)厝罕妿韯趧帐杖?1.06萬元，扶貧效益顯著，隨著工程的建成將帶來更大的社會效益，應早日將該工程付諸實施，讓其造福于民。1.11工程特性表工程特性表見下表1-1。 工程特性表 表1-1編號項目名稱單位數(shù)量備注一水文1治理段河流南小河2河道長度km36.053流域面積km2342.34多年平均降雨量mm6005005多年平均蒸發(fā)量mm14006平均氣溫10.47最大風速m/s158設計洪峰流量（p=10%）m3/s500二地質(zhì)1防洪堤地基巖性含礫砂層2最大凍土深度cm603地震基本烈度度8三工程特性1治理長度m3766其中:左堤長度m1870 右堤長度m18962河床寬度m603斷面形式梯形砼護坡4越堤道處3 工程特性表 表1-1編號項目名稱單位數(shù)量備注5排污涵洞處96巡堤踏步處8四主要工程數(shù)量1開挖砂礫石萬m313.652夯填筑堤萬m37.983回填砂礫石萬m35.984100#漿砌塊石m319365150#砼護坡萬m31.08五主要建材及勞力1總勞動工日萬工日2.932總工期年13水泥t26264塊石m322535砂子m368036石子m38864六工程投資1總投資萬元375.162其中:建筑工程萬元342.913 臨時工程萬元5.314其他費用萬元16.015預備費萬元10.93七經(jīng)濟評價1經(jīng)濟內(nèi)部收益率%12.82經(jīng)濟凈現(xiàn)值萬元29.83經(jīng)濟效益費用比1.064動態(tài)投資回收年限年6.432 水文2.1流域概況 南小河是葫蘆河在秦安縣境內(nèi)的第三大支流，發(fā)源于清水縣遠門鄉(xiāng)與秦安縣興豐鄉(xiāng)的交界地帶，西東流向，于秦安縣興國鎮(zhèn)豐樂村口匯入葫蘆河，樹枝狀流域，主河道全長36.05km，流域面積342.3km2，主河道與坡面平均比降為13.25，流域?qū)傥急秉S土丘陵溝壑區(qū)，植被差，海拔在12002000m之間。2.2氣象 該區(qū)地處西北黃土高原區(qū)，屬隴中丘陵溝壑半干旱氣候區(qū)，該區(qū)多年平均氣溫10.4，極端最高氣溫37.8，最低氣溫-18.9，平均無霜期167天，最大凍土深60cm，最大風速15m/s，流域年平均降水由東向西從600500mm遞減。該區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量930mm，陸面蒸發(fā)量470mm。2.3設計洪水 南小河流域面積342.3km2，多年平均徑流量為1369萬m3，徑流主要由汛期的暴雨洪水產(chǎn)生，且暴雨多發(fā)生在每年的七、八、九三個月。南小河公路橋以上控制流域面積336km2，全流域無實測洪水資料，采用由設計暴雨計算設計洪水，用三種方法計算的設計洪水成果及設計采用值見表2-1。瞬時單位線計算的洪水過程線見表2-2?？紤]該段堤防靠近秦安縣城，與城市防洪二十年一遇洪水標準堤防過渡銜接，結(jié)合歷史洪水痕跡調(diào)查分析，確定本段十年一遇洪峰流量取較大值為500m3/s，相應造床流量為110m3/s。 南小河設計洪水計算成果表 表2-1位置f（km2）計算方法qp（%） （m3/s）qp=5%qp=10%qp=66.7%河口342.3瞬時單位線699推理公式470地區(qū)等值線圖611115采用值699115南小河公路橋以上336.0瞬時單位線500推理公式351地區(qū)等值線圖483110采用值500110 十年一遇洪水過程線計算表 表2-2t(h)u(t)uhi(t=1h)uhiq10%=chu6.166.532.191.011.360000010.4752.92602.92627820.352.1563.10205.25850030.1260.7762.2861.0404.10239040.0360.2220.8230.7660.4802.29121850.0100.06160.2350.2760.3540.6460.92788.160.0020.01230.0650.790.1270.4760.75972.270.0010.0060.0130.0220.0360.1710.24823.6備注表中t:時間 t:時段（=1h） u(t):時段單位線 h:時段凈雨深(mm） c：計算換算系數(shù)2.4泥沙 該流域?qū)偎亮魇е囟惹治g區(qū)，從多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖查得流域平均侵蝕模數(shù)g=7000t/km2，則工程段多年平均懸移質(zhì)輸沙量=gf=7000336=235104t/a，推移質(zhì)輸沙量按=計算，式中為比例系數(shù)，取=0.15，則=0.15235=35.3104t/a。該流域多年平均總輸沙量則=23535.3=270.3104t/a。3 工程地質(zhì)3.1一般地質(zhì)概況3.1.1地形地貌工程區(qū)處在秦安盆地葫蘆河二級階地南小河一級階地及河漫灘上，坡面和主河道平均比降約4.82，由東向西于秦安縣興國鎮(zhèn)豐樂村口以70夾角匯入葫蘆河。工程區(qū)經(jīng)過葫蘆河及南小河沖洪積扇區(qū)，地形平坦、開闊，工程設防區(qū)主要處在南小河一級階地及河漫灘之上，一級階地分出現(xiàn)代河床1.52.5m，由上部粉質(zhì)壤土或重粉質(zhì)壤土組成，厚約1.53.0m，下部為含礫砂層，厚約4.57.5m，階面平坦，具二元結(jié)構(gòu)。3.1.2地層巖性工程區(qū)發(fā)育的地層主要以第四系全新統(tǒng)（q4）為主，現(xiàn)分述如下：（1）沖積含礫砂層為南小河現(xiàn)代河床堆積物，厚約78m，巖性為含礫砂，松散。（2）沖積重粉質(zhì)壤土為南小河一級階地堆積物，厚約2.03.5m，松散。3.1.3地質(zhì)構(gòu)造與地震工程區(qū)位于隴西系旋卷構(gòu)造與祁呂賀“山”字型構(gòu)造北西西構(gòu)造帶復合部位，地貌上屬甘肅中部黃土覆蓋的低山丘陵區(qū)的山間河谷盆地，屬地震活動區(qū)，據(jù)中國地震動峰值和速度區(qū)劃圖（1：400萬）本區(qū)地震動峰值加速度g值為0.2，相應區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。地震基本烈度為度。3.1.4水文地質(zhì)條件工程區(qū)地下水主要賦存于第四系含礫砂層中，為孔隙性潛水，主要受大氣降水及上游潛水的補給，向下游河流排泄，地下水位埋深為4.56.3m，地表水流主要為南小河河水，地下水水化學類型為so42-、hco3-、ca2+-na+、mg2+型水，礦化度12g/l，對普通硅酸鹽水泥無侵蝕性。3.2防洪堤的工程地質(zhì)條件工程設防段防洪堤地基其上部為厚約1.53.0m的重粉質(zhì)壤土，下部為含礫砂層，厚約4.57.5m，含礫砂層的天然密度為1.92g/cm3，據(jù)三處挖探資料（0+940、1+420、1+850）深度分別為2.8m、2.9m、3.2m，經(jīng)篩分計算，河床質(zhì)平均粉徑為7.8mm。顆粒組成10040mm占0.7%，4020mm占6.2%，2010mm占9.9%，107mm占13.5%，75mm占22.2%，53mm占23.6%，32mm占7.1%，20.5mm占9.7%，0.50.25mm占4.5%（見表3-1），限制粒徑d60=6.2mm；有效粒徑d10= 0.8mm，不均勻系數(shù)cu=7.8。建議：防洪堤基礎置于含礫砂層，其滲透系數(shù)為k=3040m/d，允許承載力r=0.25mpa，開挖邊坡比采用1：11：1.5，清除兩河堤間的堆積物，使之水流順暢。3.3天然建筑材料3.3.1堤身填筑料本著就地取材的原則，盡量利用地基開挖的粉質(zhì)壤土與含礫砂層混合礫質(zhì)土料填筑堤身，天然密度1.65g/cm3，夯填干容重不小于1.8g/cm3。3.3.2塊石料產(chǎn)地本次擬建塊石料產(chǎn)地為葫蘆河下峽口，巖性為千枚巖夾變質(zhì)砂巖，巖石堅硬，耐風化。天饞公路的建成，大規(guī)模開采受到限制?，F(xiàn)已小規(guī)模人工開采，開采率在6070%，產(chǎn)地距工程區(qū)約7.5km，運距近，交通便利，車輛可直達開采區(qū)，石料產(chǎn)地，儲量豐富，因堤防用量較少，數(shù)量及質(zhì)量均滿足要求。3.3.3砼粗細骨料骨料產(chǎn)地為距工地4km的葫蘆河，表層開挖深度約3.2m，凈礫石儲量1.8萬m3，凈砂儲量1.4萬m3，顆粒級配10040mm占11.5%，4020mm占8.9%，2010mm占14.6%，107mm占15.2%，75mm占11.6%，53mm占11.9%，32mm占9.7%，20.5mm占9.7%，0.50.25mm占3.7%，0.250.1mm占3.2%（詳見表3-2），砼細骨料顆粒級配組成52.5mm占8.1%，2.51.2mm占15%，1.20.6mm占22.5%，0.60.13mm占29.8%，0.30.15mm占21.6%，平均粒徑為0.43mm，粗細骨料質(zhì)量滿足技術(shù)質(zhì)量要求，見砼用細骨料級配曲線圖。3.4結(jié)論1）工程區(qū)地形開闊平坦，無不良物理地質(zhì)現(xiàn)象；2）工程區(qū)均為第四系地層，易開挖；3）工程區(qū)位于地震活動區(qū)，地震基本烈度為度；4）防洪堤地基的巖性為第四系含礫砂層，其允許承載力r=0.15mpa，開挖邊坡比1：11：1.5，砂礫石的滲透系數(shù)r1=3040m/d；5）天然建筑材料能滿足工程所需。河床砂層顆粒級配匯總表 表3-1產(chǎn)地位置坑號取樣深度(m)顆粒級配組成（%）合計10040(mm)4020(mm)2010(mm)107(mm)75(mm)53(mm)32(mm)20.5(mm)0.50.25(mm)0.50.1(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合計2.118.729.640.466.670.921.429.08.413.6算術(shù)平均值0.76.29.913.522.223.67.19.72.84.5100砂礫料顆粒級配匯總表 表3-2產(chǎn)地位置坑號取樣深度(m)顆粒級配組成（%）合計10040(mm)4020(mm)2010(mm)107(mm)75(mm)53(mm)32(mm)20.5(mm)0.50.25(mm)0.50.1(mm)葫蘆河tk11.110.49.213.717.413.410.58.99.13.63.8100tk21.312.58.515.613.19.713.410.410.23.92.7合計22.917.729.330.523.123.919.319.37.56.5算術(shù)平均值11.58.914.615.211.611.99.79.73.73.21004 工程任務和規(guī)模4.1設防段流域概況及工程現(xiàn)狀4.1.1流域概況工程區(qū)位于南小河大橋上游鳳山村，南小河為葫蘆河一級支流，系葫蘆河秦安縣境內(nèi)第三大支流，發(fā)源于清水縣遠門鄉(xiāng)與秦安縣興豐鄉(xiāng)的交界地帶，由東向西于秦安縣興國鎮(zhèn)豐樂村口匯入葫蘆河，主河道全長36.05km，流域面積342.3km2，主河道平均比降為13.25，該流域?qū)傥急秉S土丘陵溝壑區(qū)，基本上全是黃土覆蓋的山地，海拔高程在12002000m之間，流域多年平均降雨量550mm。南小河流量隨季節(jié)變化而變化，洪水多為暴雨形成。該治理段彎道較多，屬蜿蜓性和過渡性河段結(jié)合處。河道狹窄不規(guī)整，一遇洪水，流向不暢極易爬坡上岸，沖毀農(nóng)田，甚至毀壞房屋，給兩岸居民的生命財產(chǎn)和耕地的防洪安全形成嚴重威脅。南小河自張家咀進入秦安縣河谷川區(qū)與葫蘆河交匯，河谷川區(qū)段河長約5km。由于一次性投資困難，對南小河防洪治理采取自下而上逐步推進的治理辦法。二oo三年省計委、省水利廳批復修建了南小河大橋至河口段堤防，治理河段長1.2km，治理河寬80m，采用二十年一遇洪水（5%=669m3/s）標準設防，總堤高8.3m，為河床礫質(zhì)土砂堤梯形斷面，150#砼護面，頂寬3m。地面以下平均埋深3.9m，地面以上平均高度為4.4m。該段堤防的建成為當?shù)毓まr(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展起到了保護和推動作用。本次提出對川區(qū)段經(jīng)濟相對較發(fā)達、農(nóng)田高產(chǎn)區(qū)面積較大、人口居住最集中的鳳山段1.9km河道重點治理。工程區(qū)地勢平坦，土地肥沃，是秦安縣工農(nóng)業(yè)發(fā)達區(qū)之一，工程建成后，可保護蔚林、鳳山、王新、張磨、宋洼、周家莊、鄧家7村5333畝耕地（其中果園3429畝）、1所學校及多家村鎮(zhèn)企業(yè)，受益群眾1416戶5683人。 4.1.2設防段工程現(xiàn)狀本次規(guī)劃河段無防洪設施，致使工程區(qū)河段為自然游蕩性河床，由于南小河為典型的季節(jié)性河流，洪峰來勢猛，加之沿岸群眾在河道內(nèi)肆意侵倒垃圾及在河道內(nèi)圍懇造田，嚴重影響河道行洪，因此此區(qū)域洪災不斷。4.3工程任務根據(jù)規(guī)劃，結(jié)合現(xiàn)場勘測及河床演變，在充分認識河段水情特點、水勢變化規(guī)律的前提下，依照防洪法和防洪標準，確定本工程建設任務是：采取堤防與河道治理相結(jié)合，防洪與排洪相結(jié)合，完善防洪體系，提高防洪能力，確保工程防護區(qū)，村鎮(zhèn)及農(nóng)田在設計洪水標準不受侵害，為兩岸工農(nóng)業(yè)有計劃和可持續(xù)發(fā)展提供有力的支撐。4.4工程規(guī)模設防區(qū)涉及兩岸蔚林、鳳山、宋洼、鄧家等7村5683人，耕地5333畝（其中果園3429畝），擬修建兩岸堤防3.766km，其中左岸堤長1.87km，右岸堤長1.896km。按國家防洪標準（gb5020194），防護區(qū)人口20萬人，防護區(qū)耕地30萬畝，本工程屬于此等級，則防洪標準為設計洪水1020年一遇，結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟、保護人口、耕地等損益分析，防護區(qū)等級為等，擬定采用10年一遇洪水標準設計，不校核。按堤防工程設計規(guī)范（gb5028698）之規(guī)定，該段堤防工程級別為5級，相應建筑物級別為5級。工程區(qū)位于地質(zhì)構(gòu)造活動區(qū)，根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(gb183062001)查地震動峰值加速度g值為0.2，相當于地震基本烈度值為度。建筑物按度設防。5 工程布置及主要建筑物5.1工程總體布置5.1.1工程總體布置原則本工程總體布置所遵循的原則：1）堤線布置與兩岸農(nóng)田、村莊及工農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合，相互協(xié)調(diào)一致，避免工程建設中的矛盾；2）河堤堤線應與河勢流向相適應,并與大洪水的主流線大致平行,河段兩岸堤防間距應大致相等,不宜突然放大或縮小；3）河段兩岸堤防間距必須盡可能滿足穩(wěn)定河寬要求；4）堤線應力求平順，各堤段平緩連接，利用有利地形，確保堤頭接點可靠；5）堤線應布置在少占壓耕地、拆遷房屋等建筑物少的地帶，避開墳地，有利用防汛搶險和工程管理。5.1.2堤防堤距的確定堤防堤距的確定可依據(jù)河槽穩(wěn)定寬度的計算來確定。根據(jù)水流阻力公式、連續(xù)方程與河相關(guān)系式聯(lián)解可求得穩(wěn)定河寬，其公式為： 式中: b穩(wěn)定河寬（整治河寬）m； q造床流量（m3/s）； n河床糙率，n=0.035；斷面河相系數(shù)，對于蜿蜓性河段一般為24，游蕩性河段一般為2040，過渡性河段為812。本次規(guī)劃南小河設防段上游為典型蜿蜓性河段，因此取4；下游為過渡性河段，因此取8；j本次規(guī)劃段河床比降，此段為0.00482；因此蜿蜓段 過渡段 規(guī)劃堤防治理區(qū)域選在南小河南大橋上游段，南大橋橋?qū)?0m，南大橋上游為過渡性河段與蜿蜓性河段相結(jié)合處。并參照現(xiàn)有河床寬度再結(jié)合兩岸村莊及農(nóng)田現(xiàn)狀力爭不拆民居及少占耕地，確定河槽穩(wěn)定寬度為60m，在左樁號1+700（右樁號1+737.11）處河槽寬度由60m漸變至左樁號1+802.1（右樁號1+804.31）處為80米與南小河大橋相接。5.1.3治導線布置本設計治導線是指設計洪水治導線，洪水治導線布置中兼顧中水整治以便固定河勢。適當考慮河相關(guān)系，不改變河型、水流、流速、水位、流向等應在防護區(qū)允許范圍內(nèi)，具有一定安全度。盡量做到左右岸、上下游兼顧，從現(xiàn)有河勢出發(fā)，因勢利導進行布置。本次規(guī)劃南小河南大橋上游段，村莊沿河道兩岸座落，區(qū)域人口密集，左岸高效農(nóng)田連片集中。此段河流彎道較多，水流形態(tài)多變，因此堤線應結(jié)合實際采用多方案比較確定。第i方案：堤線布置沿原河道走勢布設。優(yōu)點：工程量少，投資小，少占耕地。缺點：河道彎道多，彎道曲率大，堤線較長。第ii方案：堤線布設在鳳山村段與第i方案堤線布置基本一致，在鳳山村東第i方案左堤堤線0+655至 1+008段急彎進行緩和曲線改道。優(yōu)點：彎道變緩，有利于行洪，堤線較短，比第i方案堤線縮短93.83m。缺點：工程量增大，在原河道左岸高程為111.5m處的農(nóng)田內(nèi)開設河道（原河道高程107.5m），土方工程量相應加大43200m3。經(jīng)過對以上兩種方案在行洪、經(jīng)濟等方面分析后認為，第ii方案雖在行洪上對比第i方案略為暢通，但增加土方投資遠遠大于縮短堤防的投資，而且又要占用耕地，在經(jīng)濟上不可行。因此，本次規(guī)劃采用第i方案布設堤線（堤防兩種方案布置詳見圖qad01）。5.1.4工程主要建筑物布置根據(jù)設防區(qū)實際，本次設計布置以全部新修堤防為主導，結(jié)合兩岸排污排水需求，修建排污涵洞，同時為了便于當?shù)剞r(nóng)民的正常生產(chǎn)、生活，修建越堤道路等。（1）堤防工程右岸堤防以蔚林村東頭有利高坎為上接點，高坎高程在設計洪水位之上，（設計洪水位114.64m，堤頂設計高程為116.04m，坎頂高程為115.3m），需做高度為076cm的土砂堤70m延伸至安全接點處。下游接點為南小河大橋。左岸堤防以蔚林村南面南小河左岸一溝道高坎為上接點，下接點為南小河大橋。本次規(guī)劃左右兩岸治理堤線長3.766km，全部為新修。其中左岸新修堤防長1.87km，右岸新修堤防長1.896km及70m護堤頭土砂堤。（2）沿堤建筑物本次規(guī)劃段右岸緊靠公路，兩岸沿途村莊較多。因此須考慮在各村莊處修建排水（污）涵洞9處?？紤]沿途村民的正常生產(chǎn)、生活，須在右堤0+900、1+400、左岸1+300處各修建越堤道，共需建越堤道3處，沿堤每500m設置1處巡堤踏步，共需建巡堤踏步8處。5.2堤防工程設計5.2.1設計洪水水面線計算河道水流為恒定非均勻流，因此采用伯努力方程式進行計算，公式如下： 基本資料：設計洪峰流量： q5%=500m3/s；河床糙率： n=0.035；河床坡降： j=0.0053； 各斷面河床設計洪水水面線經(jīng)計算機計算后,結(jié)果如表51。 調(diào)坡調(diào)整后的洪水水位線見縱斷面設計圖。 設計洪水水面線計算表 表5-1 左堤樁號水位z（m）過水面積（m2）水力半徑r（m）平均水深h(m)平均流速v(m/s)濕 周x (m)流量模數(shù)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沖刷深度計算（1）水流平行地于岸坡產(chǎn)生的沖刷計算可用下式：式中：hb局部沖刷深度（m），從水面起算； hp沖刷處的水深(m),以近似設計水位最大深度代替；vcp平均流速（m/s）v允河床面上允許不沖流速（m/s）；根據(jù)地質(zhì)選樣級配選樣，100mm20mm為6.7%，v允=1.7m/s；20mm2mm為76.3%，v允=1m/s；2mm0.05mm為17%，v允=0.55m/s。因此此段河床允許不沖流速v允=0.97m/s； n與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān)，一般取n=1/4。各斷面計算結(jié)果詳見表52。 各斷面沖刷深度計算表 表5-2左堤樁號沖刷處的水深(計算水位起算)hp(m)平均流速vcp(m/s)允許不沖流速v允(m/s)局部沖刷深度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）水流斜沖防護岸坡產(chǎn)生的沖刷可用下式計算：式中：hp從河床算起的局部沖刷深度（m）；水流流向與堤坡線夾角(度)；m防護堤迎水面邊坡系數(shù)m=1.5；vj水流的局部沖刷流速（m/s）；d坡腳土壤計算粒徑；q通過河灘部分的設計流量（500m3/s）；w原河道過水斷面面積（m2）；wp河道縮窄部分的斷面面積（m2）。設計河槽彎道處（以對應左堤樁號計算）的斜沖計算結(jié)果見表5-3。 5.2.3基礎深度確定基礎沖刷除右堤樁號0+7300+900外，其余均按一般沖刷計算確定，再加超深0.5m，確定沖刷深度為6.6m；0+7300+900為凹向彎道，角度較大，根據(jù)斜沖公式計算得沖刷深度為7.7m，平順段與彎道段基礎采用漸變段連接。彎道凹岸斜沖深度計算 表5-3樁 號qm3/sw(m2)wp (m2)j(m/s)hp(m)右堤0+0000+74.2537.0500273130.63.512.96右堤0+74.250+20041.5500313131.92.761.35左堤0+4200+47018.5500392.6156.82.12/左堤0+6550+78047.5500332.9138.32.571.38右堤0+7300+90085.0500301.22154.51.954.23右堤1+0421+13037.5500301.8128.22.881.26右堤1+1701+29033.0500322.2149.22.890.82左堤1+5201+61031.0500351.4166.92.710.25左堤1+7001+80039.0500314143.92.941.585.2.4堤頂高程的確定堤頂高程的確定可按下式計算：1、直線段可根據(jù)公式：z頂=z水面+y2、彎道段可根據(jù)公式：z頂=z水面+h+y式中：z頂?shù)添敻叱蹋╩）；y堤頂超高（m）；y=r+e+ay堤頂超高（m）；r設計波浪爬高（m）；e設計風壅水面高（m）；a 安全超高（m）； h彎道斷面橫向水位差（m）；（1）風浪爬高r：風浪爬高根據(jù)堤防工程設計規(guī)范gb5028698提供波浪爬高計算公式進行計算，當m=1.55.0時，可按下式計算： 計算確定：式中：rp累積頻率下的波浪爬高（m）；k斜坡的糙率及滲透性系數(shù)，根據(jù)護面類型查規(guī)范中表c311，砼板護面k=0.9；kv經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)風速v（m/s）（此處為15m/s），堤前水深d(m)，重力加速度g（m/s2）組成的無維量，可查規(guī)范中表c312確定kv=1.23；kp爬高累積頻率換算系數(shù)，可按規(guī)范中表c312確定，本次設計不允許越浪，累積頻率取2%，則kp=1.76；m斜坡坡率m=1.5；堤前波浪的平均波高，可用公式=0.0208vb1/3計算；式中：v計算風速15m/s;b最大水面寬度0.06km；經(jīng)計算得： =0.122(m)l堤前波浪的波長（m），查規(guī)范表c312中查得l=6.17；(2)風壅水面增高e:風壅水面高度可按規(guī)范gb5028698中規(guī)定公式計算： 式中：e計算點的風壅水面高（m）k綜合摩組系數(shù)，可取k=3.610-6v設計風速，按計算波浪的風速確定，v=15m/sf由計算點逆風向量到對岸的距離（南小河洪峰多由夏秋季形成，夏秋季季風多為東南風），f=500m；d水域的平均水深，d=2.6m風向與垂直于堤軸線的法線夾角（度），=45（3）安全加高a：安全加高根據(jù)堤防工程設計規(guī)范和防洪標準規(guī)定，該段堤防為5級，安全加高值為0.5m。從以上計算可得：y=rea=0.83+0.0056+0.51.34m根據(jù)計算結(jié)果，確定本次堤頂超高為1.4m。（3）彎道橫向水位差彎道橫向水位差h的計算，假定此河段平均流速發(fā)生在斷面中線，比能與斷面為定值時的橫向水位差的公式計算，計算公式如下：式中：h彎道橫向水位差（m）； vm斷面中線的平均流速（m/s） b彎道處的河道寬度（m）； g重力加速度（m/s2）； r彎道中線的曲率半徑（m）；各彎道計算橫向水位差見表5-4。 彎道橫向水位差計算表 表5-4左堤樁號b河寬（m）r中心線曲率半徑（m）vm斷面中線的平均流速（m/s）橫向水位差h（m）0+1400+272.65601303.