大榆樹溝防洪治理工程初步設計報告

1、1 工程概況 1.1 概述 1.1.1 基本情況 涼城縣位于內蒙古自治區(qū)中南部，座落在內蒙古高原東南端， 屬西北黃土高原的東北邊緣，烏蘭察布市南部，地處陰山南麓，長 城腳下，黃土高原東北邊緣，總土地面積 3451 平方公里，東鄰豐鎮(zhèn) 市，南與山西省左云縣、右玉縣相鄰，北與卓資縣接壤，西與呼和 浩特市和林格爾縣交界。地貌輪廓和結構主要受地質構造的影響， 大體上為四周環(huán)山，中間灘川，呈盆地地形，海拔高度在 1205 2305 之間。根據(jù)地貌形態(tài)、成因、地表組成等，全縣可劃分為中低 山地、丘陵、灘川地三種地貌類型。 總土地面積 3451km2。全縣共轄 5 鎮(zhèn) 2 鄉(xiāng)， 140 個行政村，總 戶數(shù)

2、90385 戶，總人口 246038 人，其中城鎮(zhèn)人口 35924 萬人。 涼城縣屬中溫帶干旱大陸性季風氣候，其氣候特點為冬季漫長、 寒冷、多風、干燥；夏季短促，雨水集中、溫熱；春秋天氣變化劇 烈。 涼城縣流域面積在 200km2以上的河流有七條，即: 弓壩河、五 號河、天成河、步量河、永興溝、大榆樹溝溝和太平寨溝。七條河 （溝）道中現(xiàn)有的防洪工程是 50-80 年代修建的，防洪標準低，大 都是以干砌石堤防為主，總計長度 2.0 公里，平均高度不足 2.0 米。 由于河床淤積，現(xiàn)大部分埋于河床底下，在加上年久失修，以很難 發(fā)揮作用。 本次設計的大榆樹溝位于涼城縣西北部，屬蠻漢鎮(zhèn)管轄。源頭 在卓

3、資山縣后房子鄉(xiāng)廠不浪南山頂，向北傾，即東經(jīng) 11227， 北緯 4040。向東北流至廠不浪轉向西北至胡朗上村，又向西南 至太平寨溝匯入處（東盂縣窯西） ，又轉向東北至二十家子從左側匯 入大黑河。全溝在紅沙壩以上為干河，以下均有清水或間歇水。境 內集水面積 231.0km2，境內長度 30km，境外集水面積 247km2，海 撥在 1300-1900m 之間，河床均寬 100m，年徑流深 40mm，溝道比 降 0.0087，年侵蝕模數(shù)為 10003000t/ km2。 1.1.2 前期工作情況及任務由來 根據(jù)全國重點地區(qū)中小河流近期治理建設規(guī)劃工作大綱 （2008 年 7 月）文件精神，2008

4、 年 11 月，涼城縣水利局在對本地 區(qū)中小河流進行了調查摸底，全面分析論證各河流基本情況、洪澇 災害發(fā)生特點、危害程度、對區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的影響及防洪工程 現(xiàn)狀的基礎上，編制完成了內蒙古涼城縣重點中小河流近期治理 建設規(guī)劃 （2008 年 11 月） ，并上報烏蘭察布市水利局，確定涼城 縣近期重點治理的河流區(qū)域為黃河流域內的大榆樹溝，即：大榆樹 溝中上游河段，治理工程措施主要為清淤疏浚和岸坡防護。 2011 年 2 月，受涼城縣水務局委托，烏蘭察布市欣源水業(yè)有限 責任公司編制完成了內蒙古涼城縣大榆樹溝防洪治理工程初步設 計報告（以下簡稱原大榆樹溝初設報告 ）。 圖 11 大榆樹溝防洪治理河段

5、設計變更位置圖大榆樹溝防洪治理河段設計變更位置圖 1.2 設計變更發(fā)生的緣由 烏蘭察布市涼城縣大榆樹溝防洪治理工程，經(jīng)實地勘測與調查， 由于從呼市到集寧的運煤專線途經(jīng)工程所在地河道，公路施工從河 道內取沙做路基，至使原本平整的河床形成很多深溝,部分河道被棄 渣堵塞，且公路設計有穿堤建筑物橋梁一座，現(xiàn)正在施工。防洪工 程設計重力墻的位置，經(jīng)放線多數(shù)在深溝內，深溝與原設計河床高 差在 34 米之間。因此施工單位無法按照設計圖紙施工，需對原設 計進行變更。 為解決河道被破壞，不能按原設計進行防洪治理的問題，涼城 縣水利局經(jīng)與烏蘭察布市欣源水業(yè)勘測設計有限公司多次溝通，本 著不降低河道設計防洪標準、減

6、少征地拆遷與盡量不改變原設計思 路的原則，結合大榆樹溝的現(xiàn)狀，由烏蘭察布市欣源水業(yè)勘測設計 有限公司對原設計方案進行了設計變更。 本次設計變更根據(jù)大榆樹溝的洪水特性，重新推算了設計洪水 流量，進而對工程規(guī)模、橫斷面型式、施工組織設計、概算、經(jīng)濟 評價等產生了一系列的影響和變化。 1.3 設計變更內容 1.3.1 水文變更內容 （1）治理河段設計洪水 因為防護工程向上游移動了 4.2km，避開了后干溝這個較大的 支流，10 年一遇設計洪峰流量由 347 m3/s 變?yōu)?307m3/s。 （2）泥沙分析成果變更 治理河段年輸沙量由 62.14 萬 t 變?yōu)?9.71萬 t。 1.3.2 工程地質變

7、更內容 設計變更前后本工程地質情況未發(fā)生變化，現(xiàn)將地質情況簡述 如下： 主要物理力學性質指標： 第四系全新統(tǒng)沖洪積（q4al+pl）低液限粉土：褐黃色，稍濕 濕，稍-中密狀，可塑，含植物根系?；赘叱淘?1302.23m1358.70m，厚度 0.2m4.1m。天然容重：1.87g/cm3；干 容重：1.81 g/cm3；比重：2.91；內摩檫角：20；壓縮系數(shù)： 0.75mpa-1；壓縮摸量：2.67mpa；詳見各土層物理力學性質參數(shù) 統(tǒng)計表 ，平均滲透系數(shù) 3.710-5。 第四系全新統(tǒng)沖洪積（q4al+pl）級配不良礫：灰白色，濕，密 實，次磨圓狀，以長石、石英為主，夾有卵石及漂石。據(jù)室

8、內滲透 性試驗，滲透系數(shù)為 2.210-2cm/s。 本區(qū)位置處于陰山東西復雜構造帶的南緣，因受華夏系構造的 干擾，形成北東東向構造形跡。主要特點為太古代早期褶皺構造即 近東西向程家營-太平寨單斜構造，地層走向北東東，一般為 80 度，傾向北，傾角變化大，一般在 48-72 度左右。 依據(jù)地震烈度分區(qū)圖和 gb18306-2001中國地震動參數(shù)區(qū) 劃圖 ；本區(qū)地震動峰值加速度為 0.15g，相當于地震基本烈度度。 料場變更情況： 原設計料場運距分別為：土料場 5km，石料場 5km，砂礫料場 沿河分布取用。 本次設計變更后，因為治理河段上移，所以料場運距發(fā)生了變 化：土料場運距仍為 5km；石

9、料場運距變?yōu)?10km，增加了 5.0km； 砂礫料場仍然是沿河分布取用。 本次設計變更堤后防洪道路的填筑材料均采用本工程開挖棄料， 開挖棄料能夠滿足工程的需要，沒有外運土方。 1.3.3 工程任務與規(guī)模變更內容 一工程規(guī)模 大榆樹溝防洪治理工程原設計河道治理長度為 5.12km，河道左 側堤防長度為：4.821km，右側堤防長度為：5.227km，防洪堤單側 總長為 10.048km。 本建設項目變更以后，河道治理長度變?yōu)?5.23km，河道左側堤 防長度為：2.975km，右側堤防長度為：5.410km，防洪堤單側總長 為 8.385km。 左側堤防因為不連續(xù)分三段，其樁號分別標注為：0+

10、000 0+800，0+0001+922，0+0000+252.7；右側堤防分二段，其樁號 分別標注為：0+0003+373.7，0+0002+035.5。 設計變更后堤防長度（單側）雖然減少了 1.663km，但穿堤建 筑物比原設計增加了 2 個過水路面，4 個固定斷面，1 個引洪口，使 得河道防洪治理設計更加合理。 二、工程任務 由于本工程治理范圍與防護對象未發(fā)生變化，故工程任務與原 初設報告相同：保護農田 0.78 萬畝，人口 1600 人，涉及 1 個 行政村 2 個自然村，即上九號村、哈朗村、水磨村；因設計洪峰流 量由 347m3/s 變?yōu)?307m3/s，故本次變更對河道水面線進行

11、了重新推 算。 1.3.4 工程布置及主要建筑物變更內容 1.3.4.1 河堤堤距 0+0000+686、2+0824+035、4+2004+520 段為雙側護，堤距 控制范圍由原來的 100m 變?yōu)?90m；0+6862+082、4+0354+200、4+5205+230 段為單側護。 1.3.4.2 防洪堤斷面 變更前防洪堤橫斷面型式采用梯形斷面，漿砌石重力墻基礎深 1 m。墻高 2.1m，底寬 2.1 m，重力墻迎水面為直立式，背坡 10.3； 變更后橫斷面型式亦采用梯形斷面，漿砌石重力墻基礎深 1 m。墻高 2.1m，底寬 2.34 m，重力墻迎水面為直立式，背坡 10.4。其余項目保

12、持不變。 1.3.4.3 穿堤建筑物設計 原設計已考慮穿堤建筑物，本次變更后河道兩側共設過水路面 4 處，固定斷面 6 處，護腳 3 處，引洪口 1 處。 1.3.5 設計概算變更內容 原概算審批投資 1094.42 萬元。 本工程總投資為 1094.03 萬元。其中建筑工程 860.80 萬元，施 工臨時工程 31.31 萬元，獨立費用 120.54 萬元，基本預備費 51.38 萬元；其中水土保持工程 10 萬元，環(huán)境保護工程 5 萬元。 1.3.6 經(jīng)濟評價變更內容 變更前本項目國民經(jīng)濟內部收益率為 10.2%，大于 8%，國民經(jīng) 濟凈現(xiàn)值為 493.07 萬元，大于 0，經(jīng)濟效益費用比

13、為 1.28，大于 1。 變更后本項目國民經(jīng)濟內部收益率為 10.8%，大于 8%，國民經(jīng) 濟凈現(xiàn)值為 415.15 萬元，大于 0，經(jīng)濟效益費用比為 1.31，大于 1。說明該項目在經(jīng)濟上是合理的。 1.4 設計變更的依據(jù) （1） 關于涼城縣大榆樹溝防洪治理工程設計變更的報告 （2012涼水字第 18 號） ； （2） 烏蘭察布市水利局關于我市涼城縣大榆樹溝防洪治理工 程設計變更的請示 （烏水發(fā)201272 號） 。 1.5 設計變更總體影響分析 本工程設計變更前后治理長度與防洪標準保持不變，工程規(guī)模 與總投資未發(fā)生較大變化，設計變更造成的主要變化為：土方開挖 與棄方減少，鋁鋅合金網(wǎng)石籠護腳

14、的防護長度增加，防洪堤堤距減 小，防洪堤背坡變緩，增設了 2 處過水路面及 4 處固定斷面，從而 從整體提高了工程的經(jīng)濟性、安全性與可行性，基本達到了通過設 計變更解決治理河道被破壞、不能施工的目的，故本次變更對工程 總體影響是有利的。 1.6 設計變更方案的技術經(jīng)濟比較 通過本次設計方案變更，在保持大榆樹溝河道防洪標準不變的 情況下，通過向上游移動 4.2km，避開了已經(jīng)被破壞的河道，有利 于迅速開展工程施工。變更后方案增加了 4 個河道中的固定斷面， 共計 6 個；增設了 2 個過水路面等穿堤建筑物，提高了工程的安全 性與防洪效益，優(yōu)化縮短了工期，故本次變更技術經(jīng)濟上較為合理， 方案可行。

15、設計變更前后技術經(jīng)濟比較見表 6-1。 2 設計變更發(fā)生的緣由 大榆樹溝治理工程始終得到?jīng)龀强h縣委政府的高度重視，在工 程設計初期，專門召集發(fā)改、城建、土地等部門專題召開項目設計 會議，聽取設計單位的設計理念匯報，并與設計單位負責人交換建 議和意見，集思廣益，明確了大榆樹溝治理工程設計的基本輪廓和 架構。 在工程初步設計批復后，為使大榆樹溝治理工程按照計劃能夠 在今年開工，縣政府多次召開由水利、土地、城建等部門參加的會 議，安排部署工程建設，協(xié)調各部門聯(lián)動形成合力推進工作，明確 各部門的工作職責，聽取各部門工作開展情況匯報并研究解決工程 建設涉及到的土地征用、城鎮(zhèn)居民房屋拆遷等問題。 烏蘭察布

16、市涼城縣大榆樹溝防洪治理工程，經(jīng)實地勘測與調查， 由于從呼市到集寧的運煤專線途經(jīng)工程所在地河道，公路施工從河 道內取沙做路基，至使原本平整的河床形成很多深溝、棄渣，且公 路設計有穿堤建筑物橋梁一座，現(xiàn)正在施工。防洪工程設計重力墻 的位置，經(jīng)放線多數(shù)在深溝內，深溝與原設計河床高差在 34 米之 間。因此施工單位無法按照設計圖紙施工，需對原設計進行變更。 為解決工程施工難的問題，涼城縣水利局經(jīng)與烏蘭察布市欣源 水業(yè)勘測設計有限公司多次溝通，本著不降低河道設計行洪標準、 減少征地與盡量不改變原設計思路的原則，結合大榆樹溝的洪水特 性，由烏蘭察布市欣源水業(yè)勘測設計有限公司對原設計方案進行了 設計變更。

17、 設計變更后的斷面既能保證防洪標準不降低，又能減少工程占 用耕地，為工程能夠順利開工建設創(chuàng)造了良好的條件，為此涼城縣 水務局以關于涼城縣大榆樹溝防洪治理工程設計變更的報告 （2012涼水字第 18 號）向烏蘭察布市水利局進行了請示，烏蘭 察布市水利局也對此進行了批復，同意對本工程初步設計報告進行 變更。 3 設計變更內容 3.1 水文變更內容 3.1.1 治理河段設計洪水變更內容 （1）變更前設計洪水計算 在 2011 年 3 月由我公司完成的內蒙古涼城縣大榆樹溝防洪治 理工程初步設計報告中，治理河段設計洪水由渠首上游洪水及區(qū) 間支溝（后干溝）的洪水匯入疊加而成。集水面積為 290.0km2。

18、 根據(jù)內蒙古自治區(qū)水文手冊 （1977）中多年平均洪峰流量 地區(qū)經(jīng)驗公式：qm=6.14f0.55 100km2f2000km2 計算的大榆樹溝治理河段 20 年、10 年和 5 年一遇設計洪峰流 量成果見表 3-1。 表 3-1 變更前治理河段設計洪峰流量成果表 p p50%20%10%5%2% k kp p0.451.462.53.685.34 q q支溝匯入前 支溝匯入前55.26179.3307.0451.9655.8 q q支溝匯入后 支溝匯入后62.46202.7347.0510.8741.2 （2）變更后設計洪水計算 由于變更后治理河段向上游移動了 4.2km，避開了大榆樹溝的

19、一條支流“后干溝” ，治理河段的集水面積減少，為 232km2。 根據(jù)內蒙古自治區(qū)水文手冊 （1977）中多年平均洪峰流量 地區(qū)經(jīng)驗公式：qm=6.14f0.55 100km2f2000km2 計算的大榆樹溝治理河段 20 年、10 年和 5 年一遇設計洪峰流 量成果見表 3-2。 表 3-2 變更后設計洪峰流量成果表 p p50%20%10%5%2% k kp p0.451.462.53.685.34 q q支溝匯入前 支溝匯入前55.26179.3307.0451.9655.8 由表 3-1 和表 3-2 對比可知，變更后治理河段避開了后干溝，則 10 年一遇設計洪峰流量由 347 m3/

20、s 減少至 307m3/s，減小了 11.5%。 （3）變更后設計洪水合理性印證 根據(jù)專家審查意見，本次設計變更僅是積水面積減小，其它自 然、水文等條件沒有變化，基于上述原因，認定利用內蒙古自治 區(qū)水文手冊 （1977）中多年平均洪峰流量地區(qū)經(jīng)驗公式： qm=6.14f0.55 100km2f2000km2，計算的設計洪水成果是較為合 理的。 3.2 工程地質變更內容 設計變更前后本工程地質情況未發(fā)生變化，現(xiàn)將地質情況簡述 如下： 第四系全新統(tǒng)沖洪積（q4al+pl）低液限粉土：褐黃色，稍濕 濕，稍-中密狀，可塑，含植物根系?；赘叱淘?1302.23m1358.70m，厚度 0.2m4.1m

21、。天然容重：1.87g/cm3；干 容重：1.81 g/cm3；比重：2.91；內摩檫角：20；壓縮系數(shù)： 0.75mpa-1；壓縮摸量：2.67mpa；詳見各土層物理力學性質參數(shù) 統(tǒng)計表 ，平均滲透系數(shù) 3.710-5。 第四系全新統(tǒng)沖洪積（q4al+pl）級配不良礫：灰白色，濕，密 實，次磨圓狀，以長石、石英為主，夾有卵石及漂石。據(jù)室內滲透 性試驗，滲透系數(shù)為 2.210-2cm/s。 本區(qū)位置處于陰山東西復雜構造帶的南緣，因受華夏系構造的 干擾，形成北東東向構造形跡。主要特點為太古代早期褶皺構造即 近東西向程家營-太平寨單斜構造，地層走向北東東，一般為 80 度，傾向北，傾角變化大，一般

22、在 48-72 度左右。 依據(jù)地震烈度分區(qū)圖和 gb18306-2001中國地震動參數(shù)區(qū) 劃圖 ；本區(qū)地震動峰值加速度為 0.15g，相當于地震基本烈度度。 料場變更情況： 原設計料場運距分別為：土料場 5km，石料場 5km，砂礫料場 沿河分布取用。 本次設計變更后，因為治理河段上移，所以料場運距發(fā)生了變 化：土料場運距仍為 5km；石料場運距變?yōu)?10km，增加了 5.0km； 砂礫料場仍然是沿河分布取用。 本次設計變更堤后防洪道路的填筑材料均采用本工程開挖棄料， 開挖棄料能夠滿足工程的需要，沒有外運土方。 3.3 工程任務與規(guī)模變更內容 由于本工程治理范圍與防護對象未發(fā)生變化，故工程任務

23、與原 大榆樹溝初設報告相同：即保障 1600 人，農田 0.78 萬畝的防 洪安全；因設計洪峰流量由 347m3/s 變?yōu)?307m3/s，故河道水面線需 重新推算，重新推算后的成果如下： 3.3.1 水面線推算 3.3.1.1 糙率確定 本次變更糙率保持不變，即整治前采用 0.03，整治后仍采用 0.03。 3.3.1.2 計算方法 （1）計算方法與原大榆樹溝初設報告相同，采用河道恒定 非均勻流計算公式的主要理論依據(jù)是伯努利能量守恒方程式，從下 游斷面向上游推算水位，得到整個河段的不同流量對應的水位。 （2）河道洪水位計算的起推水位計算方法不變，采用均勻流法 計算。水面線推求控制下游末端水位

24、為 1303.89m。 3.3.1.3 現(xiàn)狀洪水位 由于設計洪峰流量發(fā)生變化，故本次變更對現(xiàn)狀洪水位進行了 重新推算：在實地測量的斷面數(shù)據(jù)的基礎上結合 1 萬地形圖進行修 正，大榆樹溝洪水計算標準為 10 年一遇，設計洪峰流量 307m3/s。 通過計算，現(xiàn)狀河道發(fā)生 122 m3/s 的洪水即出槽漫溢，主槽斷面流 速為： 3.01m/s。 3.3.1.4 設計洪水位 由于設計洪峰流量發(fā)生變化，故本變更對設計洪水位進行了重 新推算：設計洪水位按本次工程設計斷面進行計算。10 年一遇的設 計洪水位（水面線推求）計算成果見表 3-3。 表 3-3 河道設計洪水位（水面線）成果表河道設計洪水位（水面

25、線）成果表 序序 號號 樁號樁號 河底高河底高 程程(m) 水深水深 (m) 設計洪設計洪 水位水位(m) 流速流速 (m/s) 左岸地面左岸地面 高程高程(m) 右岸地面右岸地面 高程高程(m) 左岸堤頂左岸堤頂 高程高程(m) 右岸堤頂右岸堤頂 高程高程(m) 10+0001362.021.11363.123.411362.621362.371364.601364.60 20+2001359.361.21360.563.261360.391360.571362.351362.35 30+4001356.4811357.483.451356.661356.801358.611358.61 4

26、0+6001354.4211355.423.361354.841354.961356.781356.78 50+8001351.761.321353.084.131351.801354.07 61+0001349.661.321350.98 4.251350.931353.26 71+2001346.821.11347.923.701347.261349.17 81+4001345.561.41346.964.271345.671348.14 91+6001342.781.491344.274.431342.971345.53 101+8001340.681.581342.264.501340

27、.831343.42 112+0001338.881.11339.983.671339.841341.94 122+2001336.7311337.733.411336.951336.841339.941339.94 132+4001333.9811334.983.401334.171334.211336.311336.31 142+6001331.8411332.843.401331.781331.851333.891333.89 序序 號號 樁號樁號 河底高河底高 程程(m) 水深水深 (m) 設計洪設計洪 水位水位(m) 流速流速 (m/s) 左岸地面左岸地面 高程高程(m) 右岸地面右

28、岸地面 高程高程(m) 左岸堤頂左岸堤頂 高程高程(m) 右岸堤頂右岸堤頂 高程高程(m) 152+8001329.7711330.773.381330.221330.101332.201332.20 163+0001327.820.791328.612.991328.181328.141330.271330.27 173+2001325.480.591326.072.481325.921325.621327.701327.70 183+4001322.910.71323.612.741323.011323.171325.261325.26 193+6001320.551.061321.613

29、.571321.461323.54 203+8001318.290.771319.062.271319.191321.24 214+0001316.240.851317.093.121317.101319.03 224+2001314.620.831315.452.791314.921317.01 234+4001312.5511313.553.361312.611312.641314.691314.69 244+6001310.500.831311.333.061310.391312.49 254+8001308.291.021309.313.501309.121311.00 265+000

30、1305.361.601306.964.611306.761308.80 275+2301303.160.731303.892.791303.561305.55 3.4 工程布置及主要建筑物變更內容 由于設計洪水流量成果及工程規(guī)模的變化，本次變更對河堤堤 距、橫斷面型式、堤防穩(wěn)定、河道沖刷深度、堤腳防護型式等重新 進行了設計與計算，并根據(jù)專家審查意見，對堤防填筑設計、穿堤 建筑物設計等內容進行了優(yōu)化設計，現(xiàn)分述如下： 3.4.1 河堤堤距 大榆樹溝屬于蠻汗山區(qū)狹窄河床，兩岸分布有帶狀農田，為了 減少占地，選擇漿砌石重力式堤防為主較為合適。防洪工程過去修 了簡陋單側重力式漿砌石防洪堤約 200m

31、，其余地段均為自然沖刷形 成的溝，溝寬 80-120m，平均溝深 0.8 m 左右。經(jīng)計算過水能力為 184.0m3/s。 根據(jù)確定的防洪標準為十年一遇，洪峰流量為 307.0 m3/s。結合 河道實際情況，確定適當?shù)牡叹?，該堤距為雙側護的堤距。 1.當?shù)叹酁?80.0m，水深 1.0m 時，最大過流能力為 278.0 m3/s。 這時許多河道將被縮窄，當遭遇十年一遇以上的洪水時，河流的行 洪能力不足，不能滿足河道治理的要求。 2.當?shù)叹酁?100.0m，水深 1.0m 時，最大過流能力為 349.7 m3/s。這時部分河段將被拓寬，河道的行洪能力雖然大幅提升，但 河岸邊的農田將被占用，也不能

32、滿足河道治理的要求。 3.當?shù)叹酁?90.0m，水深 1.1m 時，最大過流能力為 314.2 m3/s。 此時河道拓寬和縮窄的地段都很少，河道的行洪能力也能滿足河道 治理的要求。 經(jīng)分析確定大榆樹溝河道治理段的雙側護河段的堤距為 90.0m。 由于變更后縮窄河道，雙側護段 0+0000+686、2+0824+035、4+2004+520 段堤距控制范圍由 100.0m 變?yōu)?90.0m；單側護段為 0+6862+082、4+0354+200、4+5205+230，堤距控制范圍變?yōu)?45.0225.0m。 3.4.2 堤型選擇 為了實現(xiàn)該河保護農田和村莊的目的，力求在設計洪水的情 況下既保護了

33、農田、村莊，又經(jīng)濟適用，少占農田。大榆樹溝的實 際情況是河道狹長，兩岸就是寶貴的農田。 1.如果采用土質堤防，那么以堤頂寬 3.0m，迎、背水邊坡均為 1:2.5，堤高為 2.0m 時，一側堤防底寬就是 13.0m,在保證行洪要求的 同時，堤防將占用大量的農田土地，雖然經(jīng)濟上比較合理，但現(xiàn)實 中不可行，農民有限的寶貴土地不會允許被占用的。 2.如果采用漿砌石重力堤防，那么墻基礎深 1.0m，墻高 2.1m， 底寬 2.1 m，重力墻迎水面為直立式，背坡 10.4 時，工程占地少， 而且在治理河段在山區(qū)，石料可就地取材，價格也低廉，而且漿砌 石堤防經(jīng)久耐用，維護簡單。 此次防洪治理河段堤防總長為

34、 7.84km，以漿砌石堤防為標準， 土質堤防和漿砌石護坡式堤防比其分別多占地 314 畝。 因該河道兩岸均為農田，特別是右側大部分為水澆地，土地十 分珍貴?？紤]到九號村到水磨村已形成窄深式的河道，河道比降較 陡，沖刷嚴重，同時為了減少占地，經(jīng)方案比較按照技術可行，經(jīng) 濟合理的原則，在這里全部堤防將采取重力式漿砌石結構。 3.4.3 堤身設計 3.4.3.13.4.3.1 堤頂高程的確定堤頂高程的確定 1.設計洪水 根據(jù)洪水計算結果, 該河十年一遇洪峰流量為 307.0m3/s 。 2.堤頂高程計算公式： z=z0+r+e+a 式中：z堤頂高程(m)； z0設計水面高程(m)； r設計波浪爬高

35、(m)； e設計風雍增高(m)； a安全超高 (m) 按堤防工程設計規(guī)范 gb50286-98，確定 5 級堤防的安全超高為 0.5m。 以上各項計算如下： 根據(jù)堤防工程設計規(guī)范gb5028698 附錄 c 計算確定。 重力式漿砌石擋土墻：當m1.25 時按下式計算 hrkkkr pvp0 式中：rp 累積頻率為 p 的波浪爬高(m)： 斜坡的糙率及滲透系數(shù)，砌石護面取 0.75； k kv 爬高累計頻率換算系數(shù)，取 1.75； kp 經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)風速v(ms)、堤前水深 d(m)、 重力加速度g(ms2)組成的無維量 ，查表得 l.26；gdv r0 無風情況下，光滑不透水護面()、1

36、k 時的爬高值(m)，按堤防工程設計mh1 規(guī)范表 c.3.14 確定。取 l.24； 堤前波浪的平均波高(m)，由波浪要素公式計h 算確定。 70 2 450 2 0.7 22 70130 00180 7 . 013. 0 . . v gd .th. v gf . th v gd th v hg 50 2 913 . v hg . v tg 式中： 平均波周期(s)：t v 計算風速(ms)；取涼城縣汛期多年最大風 速平均值 9.3m/s 的 1.5 倍，14.0ms； f 風區(qū)長度(m)； g 重力加速度(ms2)。 經(jīng)計算：m1.25 時，計算波浪爬高為 0.38。 (2)風雍增水高度

37、根據(jù)堤防工程設計規(guī)范gb5028698 附錄 c 公式 21 計算確定。 gd fkv ecos 2 2 式中：e設計點的風雍水面高度(m)； k綜合摩阻系數(shù)，可取k=3.6106： v設計風 速，按 計算波浪的 風速確定，v=14.0ms； f由計算點逆向量到對岸的距離(m)：100m； d水域的平均水深(m)1.1m； 風向與垂直于堤軸線的法線的夾角(度)。 計算得風雍增水高度為 0.o08m，均小于 0.olm，可忽略不 計。 經(jīng)計算大榆樹溝堤防安全超高為 0.5m，考慮波浪爬高作 用，加高 0.38m,確定總加高 1.0m,設計水深 1.1m。堤高確定為 2.1m。 3.4.3.23.

38、4.3.2 堤防斷面設計堤防斷面設計 1、堤頂寬度 根據(jù)堤防工程設計規(guī)范gb50286-98 中的規(guī)定，并考 慮汛期防洪交通要求，5 級堤防堤頂寬度為 3.0m。 2、堤坡 按照堤防工程設計規(guī)范gb5028698 中的規(guī)定，漿砌 石重力式擋土墻堤防迎水坡采用 0，背水坡采用 10.4。 3、防洪堤斷面尺寸 按確定的防洪標準，結合考慮現(xiàn)河道斷面確定堤寬b=90m ，平均i=1/88，n=0.03，h=1.1m，計算得最大行洪能力為 314.2m3/s，大于十年一遇洪水 307.0 m3/s，滿足行洪設計標準。 本次河道治理河段在土石山區(qū)，綜合考慮占地、拆遷、投 資及挖填方的要求，排除了使用土堤的

39、可能性，而治理河段周 邊有許多采石場，塊石價格低廉，儲藏量能夠滿足施工需求， 所以在這里選擇堤型為漿砌石重力式堤防，其占地少，堅固耐 用，符合設計的要求。 堤型為漿砌石重力式護岸。重力式漿砌石超高取 1.0m，則 斷面尺寸為堤距 90m，設計水深 1.1m，堤高 2.1 m，堤頂寬 0.5m。堤防背側采用河道挖方棄土填筑寬 3.0m，距堤頂 1.0m 高的防洪應急通道,為砂礫石路面。防洪堤結構見圖。 3.4.3.33.4.3.3 堤身結構設計堤身結構設計 穩(wěn)定計算 （1）抗滑穩(wěn)定計算 大榆樹溝防洪堤所處的河道屬于季節(jié)性河流，只在汛期有 幾次洪水下泄，平時為河干。防洪堤的抗滑穩(wěn)定最不利時是在 堤

40、前無水的情況下，因此抗滑穩(wěn)定計算按河道無水與河道洪水 位為設計水位 1.1m 時的 2 種工況時考慮。 p wf ki 式中：ki抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（規(guī)范要求 5 級提防為 1.15） w作用于墻體上的全部垂直力的總和 p作用于墻體上全部水平力的總和 f底板于堤基礎之間的摩擦系數(shù)(本區(qū)基礎為 沙壤土，0.4) 工 況 堤前堤背 w （kn） p （kn） f ki 標準備注 1 無水填土 131.1217.540.42.841.15 滿足要 求 2 設計水位 1.1m 填土 131.1212.150.44.321.15 滿足要 求 兩種工況分別計算得ki為 2.99 和 4.32，均大于 1.1

41、5，均 滿足要求。 （2）抗傾穩(wěn)定計算 h v m m k0 式中：k0抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)（規(guī)范要求 5 級提防為 1.40） mv抗傾覆力矩（計算得 69.79knm） mh傾覆力矩（計算得 10.99knm） 工 況 堤前堤 mv （knm） mh （knm） k0 標準備注 背 1 無水 填 土 69.7910.996.351.40 滿足要 求 2 設計水 位 1.1m 填 土 78.1410.997.111.40 滿足要 求 兩種工況分別計算得k0為 6.35 和 7.11，均大于 1.40，均 滿足要求。 （3）重力墻基地應力計算 w m a g minmax、 式中：基礎的最大和最小

42、壓應力 minmax、 g垂直荷載 a底板面積 m荷載對底板形心軸的力矩 w底板的截面系數(shù) 經(jīng)計算得最大 66.27ka,最小 40.65 k，遠小于地基 砂礫石的允許承載能力 120k。同時也充分考慮了防洪堤沿 線地基不均勻性的安全儲備（=max/min=1.632.0） 。 3.4.3.43.4.3.4 防洪堤防護設計防洪堤防護設計 1、沖刷計算 （1）堤岸沖刷深度計算 不沖流速校核： 根據(jù)河床土質及河道行洪斷面，其允許不沖流速為 1.1m/s，而河道設計流速為 1.73.12m/s，大于允許不沖流速， 故需要計算水流對河槽造成的沖刷深度。 沖刷深度計算 根據(jù)堤防工程設計規(guī)范gb50286

43、98 并結合本河道的 堤線布置情況，堤防直線段采用平順護岸沖刷深度公式計算沖 深，在彎道處采用斜沖護岸公式計算沖刷深度。 a、水流平行于岸坡產生的沖刷按下式計算： = b h p h 1)( n cp v v 允 式中:hb 局部沖刷深度(m)，從河底算起； hp 沖刷處的水深(m)；1.2 m vcp平均流速(m/s)；3.00m/s v允河床面上允許不沖流速，取 1.1(m/s)； n與防護岸坡在平面上的形狀有關，取n=1/4； 經(jīng)計算，平行水流的沖刷深度為 0.342m。 b 水流斜沖防護岸坡產生的沖刷按下式計算： d gm v a tg h i p 30 1 2 23 2 2 式中：h

44、p從河底算起的局部沖深(m)； 水流流向與岸坡交角 15； m迎水面邊坡系數(shù) 0； d坡角處土壤粒徑 0.0025(m)； vi水流局部 沖刷流速(m/s)，vi的計算按無灘地 河床考慮。 p i w q v 式中：q設計流量(m3/s)； wp設計河道過水斷面積； 斜沖沖刷深度計算表斜沖沖刷深度計算表 位置位置流量流量 q(mq(m3 3/s)/s)(度度) ) m m 均均 d(m)d(m) v vi i(m/s)(m/s)h hp p(m)(m) 2+0243071500.00253.674.10 4+3913071500.00253.363.42 4+4623071500.00253.

45、363.42 計算結果顯示，河道局部沖刷深度在 4.10m。防洪堤基礎 深 1.0m，故在彎道處需進一步防護。 本設計變更在彎道轉折處墻腳采用鉛絲石籠防護，其護寬 按 23 倍最大沖深值計算，設計防護尺寸為：寬 8.0m，長 60.0m，厚 50cm的鉛絲網(wǎng)石，網(wǎng)石下面為 15.0cm 厚的砂礫墊層 和一層土工布。 3.4.4 堤防橫斷面設計 變更前防洪堤橫斷面型式采用梯形斷面，漿砌石重力墻基礎深 1 m。墻高 2.1m，底寬 2.1 m，重力墻迎水面為直立式，背坡 10.3；根據(jù)專家審查意見，考慮到防洪堤背面不全部填土，為了 增加防洪堤的安全穩(wěn)定性，將漿砌石重力墻的背坡改為 1:0.4，相應

46、 地重力墻基礎底寬變?yōu)?2.34m，其余項目保持不變。 則原設計抗滑穩(wěn)定系數(shù) ki為 2.44，抗傾穩(wěn)定系數(shù) k0為 3.78， 變更后抗滑穩(wěn)定系數(shù) ki為 2.84，抗傾穩(wěn)定系數(shù) k0為 6.35。 3.4.5 穿堤建筑物設計 為了為了保持河道較陡地段的河床不被嚴重沖刷下切，也為了 在河道上淤積被采砂后遺留下的大坑，增設漿砌石固定斷面 4 處， 共計 6 處。固定斷面的技術參數(shù)與變更前的一致，為：寬 8 米，深 0.5 米，迎水面設 1.2 米深的齒墻，墻厚 0.8 米，下游面設 1.5 米深 的齒墻，墻厚 1 米，固定斷面為鉛絲籠網(wǎng)石結構，軸線樁號分別為： 0+434、0+889、1+25

47、4、2+228、3+600、4+520。 為了方便村民出行及田間耕作的需要，在村莊附近的過河道路 上增設置交叉工程漿砌石過水路面 2 處,共計 4 處。因治理河段兩側 重載運煤專線公路仍在修建中，每天均有大量重載車輛通過河道上 的過水路面，所以為了防止剛修好的過水路面被破壞掉，向將過水 路面的漿砌石路面厚度由原設計的 30cm，變?yōu)?60cm，其余的技術 參數(shù)與變更前一致：其長度為分別為：90.0m, 125.0m, 125.0m, 100.0m，寬度均為 5.0m，路面為 60cm 厚的漿砌石結構，其路面在 岸邊的坡度為 1:10。其軸線樁號分別為： 0+468、1+080、4+709、5+

48、230。 在河道的轉彎處設置護腳，以防止洪水流速太大沖刷堤防，防 洪護腳的具體尺寸原來為：寬 8m，長 10m，厚 50cm 的鉛絲網(wǎng)石。 為了更加合理地防止洪水沖刷堤防，現(xiàn)變更為寬 5m，長 60m，厚 50cm 的鉛絲網(wǎng)石。樁號分別為：2+024, 4+391, 4+462。 在防洪堤兩側同樣布置上堤坡道 5 處，坡道的設計參數(shù)不變， 仍然是：坡度為 1:10,邊坡坡度為 1:2.5，寬度為 4m。樁號分別為： 1+000, 2+600（雙側）, 4+000, 5+000。 在樁號為 0+368 處的左岸，有一條小的洪水溝匯入，在溝口布 置一處喇叭形的引洪口，使溝里的洪水能夠順利匯入大榆樹

49、溝中。 引洪口的重力式漿砌石擋墻的設計尺寸為：堤高 1.5m，頂寬 0.5m, 底寬 2.0m，基礎深 1.0m。堤防迎水面邊坡直立，背水面為 10.3。 引洪口： 在樁號為 0+368 處的左岸，有一條小的洪水溝匯入，在溝口布 置一處喇叭形的引洪口，使溝里的洪水能夠順利匯入大榆樹溝中， 該溝集水面積為 2.2km2。引洪口依山勢，其寬度為 18.0m，其十年 一遇洪峰流量為 20.35m3/s。 引洪口的重力式漿砌石擋墻的設計尺寸為：堤高 1.5m，頂寬 0.5m,底寬 2.0m，基礎深 1.0m。堤防迎水面邊坡直立，背水面為 10.3。 3.5 施工組織設計變更內容 3.5.1 棄方 為節(jié)

50、省工程投資，將挖方土就近回填到堤防的背面，作為防洪 道路的部分材料。運距很短。不需要專門將挖方土運至棄渣場。 3.5.2 土方平衡 本工程設計變更前土方開挖 4.0109 萬 m3（自然方） ，土方回填 3.9936 萬 m3（實方） ，經(jīng)土方平衡后需要取土 0.0173 萬 m3（實方） ， 從土料場運至施工河段進行填墊，運距 5.0km。 變更后土方開挖 4.1036 萬 m3（自然方） ，土方回填 4.0983 萬 m3（實方） ，經(jīng)土方平衡后需要棄土 0.0053 萬 m3（實方） ，從施工 現(xiàn)場運至附近河段的采砂大坑中進行填墊。變更后土方平衡表見表 3-10。 表 3-10 土方平衡

51、表 單位：m3 序號工程項目 土方開挖 （自然方） 土方回填 （實方） 棄土 （實方） 1主體工程410364098353 3.6 設計概算變更內容 3.6.1 投資指標 原概算審批投資 1094.42 萬元，變更后總投資 1094.03 萬元。各 部分投資變化見表 3-12： 表表 3-12 大榆樹溝初步設計概算變更投資表大榆樹溝初步設計概算變更投資表 單位：元單位：元 序號序號工程或費用名稱工程或費用名稱審批投資審批投資 變更投資變更投資增（減）增（減）變更備注變更備注 第一部分 建筑工程 8646263 8607976-38287 一主體建筑工程 8646263 8607976-3828

52、7 （一）疏浚工程8559 148146255 1 挖方8559 148146255 （二）堤防工程 8081668 7678018-403650 1 土方開挖90244 73966-16278 2 土方填筑214084 2193875303 3 土方填筑 4 漿砌石6633154 6388419-244735 5 瀝青杉板427841 400137-27704 6 砂墊層263276 244751-18525 7 頂層 c20 砼196870 164232-32638 8 砂礫石路面256201 187125-69076 （三）固定斷面165175 446393281218 1 土方開挖19

53、01 52443343 2 土方回填344 1240896 3 鉛絲石籠162929 439909276980 （四）護腳 58206序號序號工程或費用名稱工程或費用名稱審批投資審批投資 變更投資變更投資增（減）增（減）變更備注變更備注 1 土方開挖 777 1707930 2 土方回填 413 96-317 3 鉛絲石籠 46163 12446078297 4 砂礫墊層 4740 134738733 5 土工布(400g/m2) 6113 146708557 （五）過水路面工程 141841 312948171099 1 土方開挖1978 37151737 2 土方

54、回填661 459-202 3 砂墊層19336 3293313597 4 漿砌石護底118137 268927150790 5 干砌石1729 69145185 （六）上堤交通坡道 609 1398789 1 土方填筑 609 1398789 第二部分 機電 設備及安裝工程 150000 1500000 一管理設備 150000 1500000 1 防汛用車 150000 1500000 第四部分 臨時工程 267126 31307645950 一 臨時道路工程45000 75000 30000 二 施工圍堰26711 4251015799 1 圍堰土方填筑20505 3263512130

55、2 圍堰土方拆除6205 98763671 三施工房屋建筑工程 151070 151182112 1 施工倉庫 20000 200000 2 辦公生活福利建筑 131070 131182112 四其他臨時工程 44345 4438338 第五部分 獨立費 用 一 建設管理費31.73 31.730 萬元 二 科研勘測設計費45.32 44.360.04 萬元 三 材料價差44.63 43.46-1.17 萬元 一至五部分合計1028.02 1027.65-0.37 萬元 序號序號工程或費用名稱工程或費用名稱審批投資審批投資 變更投資變更投資增（減）增（減）變更備注變更備注 基本預備費51.40

56、 51.38-0.02 萬元 i 靜態(tài)總投資1079.42 1079.03 -0.39 萬元 ii 水土保持費 10 100 萬元 iii 環(huán)境保護費 5 50 萬元 投資總計1094.42 1094.03 -0.39 萬元 3.6.2 概算編制變化說明 （1）主要材料價格：原概算采用 2011 年第二季度涼城縣市場 價格，變更概算仍采用 2011 年第二季度涼城縣市場價格。如表 3- 13。 表 3-13 主要材料價格變化表 材料名稱單位原概算價格變更概算價格 塊石m35454 汽油t80008000 水泥t365365 碎石m36060 柴油t86008600 砂m33838 （2）稅金：

57、仍然采用原概算稅金 3.35%。 （3）建設單位人員經(jīng)常費：原概算根據(jù)建設單位定員、費用指 標和經(jīng)常費用計算期進行計算，變更概算根據(jù) 116 號文并結合工程 實際情況進行計算。 3.7 經(jīng)濟評價變更內容 由于投資的變化，經(jīng)濟評價需要變更的內容如下： 3.7.1 固定資產投資 固定資產投資為由 1094.42 變?yōu)?1094.03 萬元。 3.7.2 年運行費 年運行費由 56.974 萬元變?yōu)?54.702 萬元。 3.7.3 經(jīng)濟盈利能力指標計算 變更前本項目國民經(jīng)濟內部收益率為 11%，大于 8%，國民經(jīng) 濟凈現(xiàn)值為 493.07 萬元，大于 0，經(jīng)濟效益費用比為 1.28，大于 1。 變

58、更后本項目國民經(jīng)濟內部收益率為 11%，大于 8%，國民經(jīng) 濟凈現(xiàn)值為 415.15 萬元，大于 0，經(jīng)濟效益費用比為 1.41，大于 1。說明該項目在經(jīng)濟上是合理的。 4 設計變更的依據(jù) （1） 關于涼城縣大榆樹溝防洪治理工程設計變更的報告 （2012涼水字第 18 號） ； （2） 烏蘭察布市水利局關于我市涼城縣大榆樹溝防洪治理工 程設計變更的請示 （烏水發(fā)201272 號） 。 5 設計變更總體影響分析 本工程變更前后治理長度與防洪標準保持不變，工程規(guī)模與總 投資未發(fā)生較大變化，設計變更造成的主要變化為： 防護河段的位置向上游移動 4.2km。 土方開挖由 4.0109 萬 m3變?yōu)?4.1036 萬 m3，增加了 0.0927 萬 m3，設計需外運土方 0.0173 萬 m3，變更后變?yōu)闂壏?0.0053 萬 m3。 鋁鋅合金網(wǎng)石籠由原來的 5 個變?yōu)楝F(xiàn)在的 3 個，減少了 2 個， 但防護總長度由 50m