防洪评价样板.docx
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防洪评价样板
1.概述
1.1项目背景
1.1.1**县自然地理及社会经济状况
**县位于山西省中南部,长治市西北部,地处太岳山东麓,系沁河发源地。
县境四周环山,西北高而东南低,山地、丘陵占总面积的95.7%,河谷、腹地仅占4.3%。
系晋中、晋南、晋东南的交界处。
东连沁县,南接屯留、安泽县,西邻霍州市、古县、灵石县,北靠介休市、平遥县。
2009年人口总数为16万人,其中农业人口14万,耕地面积20万亩。
**县下辖5个镇、9个乡。
矿产资源极为丰富,已发现的有18种,储量大的有煤、铁、铝矾土、石灰岩4种。
煤炭总贮量128亿吨,可采贮量90亿吨。
野生资源也极为丰富,各类乔、灌、草本植物有百余科600多个品种,盛产木耳、磨菇、黄花菜、核桃等土特产品和黄芩、党参、柴胡、连翘等药材。
森林分布在全县大小山岭,林地面积210万亩,森林覆盖率达55.3%,居全省之首。
天然林114万亩,占全省的7.2%,树种130余种,以油松、杨树、桦树、栎树、落叶松为主,林木总蓄积量586万m3全年生产量17万m3境内牧草资源丰富,天然牧坡面积113万亩,牧草有261类,载畜量为42万羊单位。
1.1.2矿井兼并重组整合概况
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2009]***号《关于长治市**县煤矿企业兼并重组整合方案(部分)的
批复》,山西*****煤业有限公司为单独保留矿井,重组整合主体企业为山西长沁煤焦有限公司,批准开采1〜11#号煤层,井田面积
2.6338km2,矿井能力生产规模90万t/a。
1.1.3工业场地涉河工程概况
本矿井兼并重组整合项目地处太岳山区,位于***河流域上游的马
凤沟支沟内。
该项目主要是在***河经矿区工业场地段修建有三座桥(从河流上游至下游依次为漫水桥、铁桥、和石拱桥)以及河道两岸修建有浆砌石堤防。
漫水桥为六孔直径约1m的涵管,铁桥为3X6.1m跨径桥梁,石拱桥为3孔,最大跨径为5.7m。
厂区河道范围内的堤防保护着两岸生产和生活的安全,平均高度为3m。
1.1.4防洪评价编制工作基本情况
根据国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》(水政[1992]7号),对于河道管理范围内建设项目,应进行防洪评价,编制防洪评价报告;另根据《山西省河道管理条例》第七条“在河道(包括湖泊、人工水道、行洪区、蓄洪区、滞洪区)管理范围内新建、改建、扩建的所有建设项目,包括开发水利、防治水害、整治河道的各类工程和跨河、穿河、穿堤、临河的桥梁、道路、渡口、管道、缆线、取水口等建筑物及设施,建设单位必须将工程建设方案和有关文件,按照管理权限,报送县级以上河道主管机关审查同意后,方可按照基本建设程序履行审批手续”。
受业组单位山西**县***煤业有限公司委托,我单位承担了业组单位矿井兼并重组整合项目涉河桥梁工程的防洪影响评价相关工作。
接受委托后,我单位立即组织技术人员对涉河工程进行了现场查勘,收集了业主单位提供的桥梁及河道测量资料和河段水文气象、河道情况、地质情况资料。
在此基础上,进行水文计算、水力演算,主要对河道的行洪能力、堤防工程的安全性以及桥梁壅水对堤防工程的影响进行了综合分析,最后提出了相应的评价结论和建议,于2012年4月初成了本评价报告的编制工作。
1.2目的与任务
1.2.1目的
通过查明工程建设地域的水文、地质等条件,评价山西**县***煤业有限公司矿井兼并重组整合项目中涉河桥梁(漫水桥、铁桥、石拱桥)是否对所在河道稳定及冲淤产生影响,是否对桥址上游两岸防洪产生影响,是否影响现状堤防工程的安全,以及影响的方式和途径,并就此提出相应的防治措施和建议,明确桥梁工程建设的可行性,为决策部门、工程设计、环境管理等提出科学依据,切实保证工程安全。
1.2.2任务
(1)查明区域地质、地貌及水文地质条件;
(2)对项目涉河桥梁工程对所在河道及两岸的影响等进行分析和评价;
(3)根据评价结果,提出相应的防治措施和建议。
1.3评价依据拟建的工业场地内部桥梁防洪评价主要依据国家和山西省现行的有关法律、法规、规章及技术规程。
1.3.1法律法规及政策性依据
(1)《中华人民共和国水法》,2002年8月29日;
(2)《中华人民共和国防洪法》,1997年8月29日;
(3)《中华人民共和国河道管理条例》,1988年6月10日;
(4)《堤防工程设计规范》(GB50286-98);
(5)《防洪标准》(GB50201-94;
(6)《山西省河道管理条例》,1994年10月1日;
(7)《公路工程水文勘测设计规范》(JTJC30-2002);
(8)国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》(水政(1992)7号);
(9)水利部《关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知》(水建管(2001)618号);
(10)水利部办公厅《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试编)》(办建管(2004)109号)。
1.3.2参考资料
1、《山西*****煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》太原市明仕达煤炭设计有限公司,2011.10
2、《山西*****煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》,山西
***实业有限公司,2011.8
3、《山西省水文计算手册》,山西省水利厅,2011.3。
4、《水力学》成都科技大学水力学教研室编,高等教育出版社。
5、**县地形图(1:
100000)
6、河道实测纵横断面图以及铁桥梁、石拱桥测量简图2012.3。
1.4技术路线及工作内容
根据水利部颁发的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)》规定,本次防洪评价在现场察勘、充分收集各桥位河段水文气象、历史洪水、河道冲淤、河势变化、河道整治工程现状及规划资料的基础上,通过分析计算各桥位所在河段河道行洪、河道冲淤、河势变化的规律及特点,分析计算桥梁的壅水和冲刷情况,并根据河道管理的有关规定及防洪要求,分析各桥梁可能给河道防洪、河岸防护、安全度汛、工程管理等方面造成的不利影响,并对不利影响提出了防治、补救措施,最后作出综合评价。
***河流域上无水文站,洪水采用《山西省水文手册》中的公式进行计算;雍水计算采用一维恒定非均匀流计算公式进行逐段试算;河道冲刷计算采用《堤防工程设计规范》GB50286-98及《公路工程水文勘测设计规范》JTJC30-2002中有关公式进行计算;防洪评价重点从桥梁对河道泄洪的影响、对河势稳定的影响、对堤防和护岸影响以及对矿井工业场地以及井口防洪影响等几个方面进行分析。
本次评价工作从2012年3月中旬开始至2012年4月上旬完成。
完成的主要内容有:
(1)充分收集和整理已有资料,掌握所评价各桥梁所处河段的地形、地貌、水文、气象、地质条件;
(2)分析所评价桥梁工程所在河段的历史演变规律,预测未来演
变趋势;
(3)计算桥梁所在各河段设计频率洪水的洪峰流量;
(4)分别计算设计频率洪水时河道有桥梁和无桥梁水面线,并争对桥梁工程对河道防洪的影进行分析;
(5)对各桥梁桥址断面处河床及现有河段堤防冲刷深度进行计算分析;
(6)综合分析各桥梁的存在对河道现有水利工程、河道泄洪、河势稳定等方面的影响;
(7)根据综合评价的结论,提出工程防治影响措施。
2.基本情况
2.1矿井兼并重组建设项目基本情况
根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2009]***号《关于长治市**县煤矿企业兼并重组整合方案(部分)的批复》,山西*****煤业有限公司为单独保留矿井,重组整合主体企业为山西长沁煤焦有限公司,重组后矿井能力90万t/a。
2010年2月山
西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发[2010]9号《关于山西*****煤业有限公司调整重组整合方案的批复》,同意山西*****煤业有限公司从山西长沁煤焦有限公司主体企业中调出,列为单独保留矿井,其产能、估算井田面积等内容维持晋煤重组办发[2009]***号不变。
2010年12月28日山西省国土资源厅为该矿换发《采矿许可证》,证号为C140000************8819井田东西长
2
2100m南北宽2085m面积2.6338km,批准开采1〜11#号煤层,开采标高1450.01〜1070.01m。
批准开采1〜11#号煤层,矿井设计生产能力为90万t/a,服务年限16.6a。
井田开拓方式为斜井开拓。
本矿井地处太岳山区,位于***河与马凤沟交汇地带的北部。
工业场地内通过的河流属于***河小流域上游。
2.2工业场地涉河工程概况
工业场地内部现有三座桥梁均跨过***河,从上游往下游依次为漫水桥、铁桥和石拱桥。
根据业主提供的测量简图,漫水桥桥梁下部为六孔直径约1m的涵管;铁桥为3X6.1m跨径桥梁,桥墩与水流方向平行;石拱桥为3孔,最大跨径为5.7m,桥墩与水流方向平行。
其中漫水桥与下游铁桥中心线相距130m,铁桥与下游石拱桥中心相距80m除桥梁外工业场地所涉河道两端有大约高3m的堤防,保护着河道两岸生产和生活的安全。
2.3河道基本情况
2.3.1河道概况
***河是汾河支流的小流域,属黄河水系。
矿区范围内流域沟谷大多呈西北-东南向展布,除雨季外无水流。
在雨季遇暴雨时有洪水发生,但雨过数小时流量即减退为涓涓细流。
***河向北流入龙凤河,再向西北汇入汾河。
本矿区位于***河上游,矿区上游控制流域面积为16.34km2,控制流域长度为8km,流域平均纵坡为28%。
,沿途有北沟、牛郎沟、马凤沟等支沟支流汇入。
矿区以上流域范围内仅有的豆壁村大约拥有400口人,800亩耕地。
2.3.2气象、水文
(1)气象
本区属暖温带半湿润大陆性气候。
据**县气象站近10年观测资料,年降水量最小为463.3mm年降水量最大为861.6mm年平均降水量为656.7mm年平均蒸发量最小为1306.7mm年平均蒸发量最大为
1609.6mm蒸发量约比降水量大2-3倍;年平均气温8.7C,年最高气温为32.4C(7月份),年最低气温为-25C(2月份);土壤冻结期为10月下旬至次年3月底,最大冻土深度为86cm夏秋季多东南风,冬春季多西北风,最大风速可达21m/s。
(2)水文测站情况
***河流域范围内无文测站。
(3)洪水本河段洪水受暴雨特性及地形、地貌、气候影响,主要由暴雨形成,大部分出现在6〜9月,尤以7〜8月居多。
桥址处洪水系上游山区暴雨形成,符合山区暴雨洪水历史短、洪峰较大、洪量较小的特点。
由于要保护工矿企业,所以根据《防洪标准》(GB50201-94),河道的防洪标准应比一般的同类河道高。
2.3.3河道地质
(1)地形地貌
本矿井地处太岳山区,位于***河与马凤沟交汇地带的北部。
矿区以上***河流域上游呈现中部高、东西两边低的山坡势,最高点位于矿区中部山梁上,标高为1575.1m,最低点位于矿区西北端的沟谷里,标高约1426.6m,相对高差148.5m。
区内地形复杂,基岩出露良好,山顶、山脊黄土零星覆盖,植被较发育,沟谷多呈西北-东南向。
纵观该流域所处的自然地理条件,应属于剥蚀为主的中山区。
(2)地层岩性及构成
根据山西***实业有限公司编制的《山西*****煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》并结合现场查勘具体情况,三座桥所处河道内分布有第四系全更新统(Q4)松散砂、卵、砾石,亚粘土、亚砂土,分布在1~30m范围内。
(3)地震
据山西省颁发的山西省地震基本烈度表,本区抗震设防烈度为%度,地震动峰值加速度为0.15g,动反应谱特征周期为0.35s。
2.4现有水利工程及其它设施情况
本矿区位于***河上游沟道内,河道从矿区工业场地穿过,为了方便矿区河道两岸生产生活交流,现状河道内从上游至下游分别修建有漫水桥、铁桥、石拱桥三座桥梁,河道两岸为平均高度为3m的浆砌石堤防,保护着矿区生产生活的安全,两边堤防紧临矿区生产生活道路。
3.河道演变
3.1河道演变成因分析
河床演变规律与河道特征是密切相关的,不同特征的河道将呈现不同的演变规律。
一般的,影响河床演变的因素十分复杂,主要包括来水、来沙条件,河床、河岸地质地貌等边界条件以及下游侵蚀基准点的影响,这些因素又与河流本身的特点相结合,使河流处于不断地变化发展过程之中。
一般河道在长期水流的作用下,会达到一种动态冲淤平衡,当某种因素发生变化时,势必会造成多年形成的动态冲淤平衡,导致冲淤不平衡的因素除该地区的地质、地貌、气候、土壤、植被等自然特征外,人类活动也是重要原因。
3.2河道历史演变
***河流域地处山西省暴雨东区,暴雨多表现为发生次数多、强度大、历时短,暴雨形成的洪水陡涨陡落,流域表层黄土覆盖层极易被冲刷切割,河床逐步下切,同时由于洪水中携带大量泥沙,在坡度较缓、河床较宽、水流流速较小处极易淤积。
长期发展,河床表现为上游沟道的冲刷下切和下游河道的淤积。
平面上总体受两岸堤防或山体控制,河槽平面摆动幅度有限,河势基本稳定。
3.3河道近期演变分析
矿区位于***河流域上游一支沟内,属于支沟的下游。
由于***河流域范围内没有设立水文站,故缺少河道的纵横断面实测资料,无法进行定量分析河道的近期演变情况,仅从现场踏勘、走访情况及收集到的有关资料进行定性分析。
近年来河道演变受人为影响较大,经现场踏勘调查了解到,***矿区段河道两岸基本有堤防贯通,堤防外围有煤矿生产生活道路可兼作抢险道路,流域上游有一村庄。
河道经过治理河床基本平整,抗冲能力相对较强,所以矿区段河道形态近期内基本稳定;上游段河道弯曲狭窄,河槽呈“V”字形。
另由于近年来,人们生态意识增强、河道范围内人类活动增多,河道的下切冲刷作用有所减缓。
3.4河道演变趋势分析
近年来公路、厂矿企业的发展、城市的扩展和水土保持工作的不断加强,一定程度上改变了***河流域的自然演变特征。
随着河道两侧
非耕地的不断开发利用,河道管理工作的不断加强,两岸洪水冲刷作用将会受到限制,河道演变将主要表现在垂向上的变化,长期来看,河道演变将多受人为因素影响。
桥墩矗立于河道内,一定程度上影响河道行洪,对桥址下游河势产生影响。
根据工程所涉河道实际情况,预测未来主河槽的摆动明显受控于两岸河堤和来水量的大小,由于来水、来沙的不同,冲刷和淤积都有可能发生。
小水时,水流基本稳定在主槽内,平面变形比较小,但水流流速小,容易产生淤积;大水时,水流流速加大,容易产生冲刷,河床的纵向变形将会加剧
4.防洪评价计算
4.1防洪标准的确定
为适应国民经济各部门、各地区的防洪要求和防洪建设需要,维护人民财产安全,《中华人民共和国河道管理条例》对河道整治、建设以及各工程建设的防洪要求都作了明确规定,目前我国按《防洪标准》
(GB50201-94)执行。
4.1.1建设项目防洪标准
《防洪标准》(GB50201-94中第五部分关于交通运输设施的防洪标准部分中规定:
“汽车专用公路的各类建筑物、构筑物,应根据其重要性和交通量分为高速、I、H三个等级”各等级的防洪标准按照
表4-1规定汽车专用公路各类建筑物、构筑物的等级和防洪标准
等级
重要性
防洪标准(重现期(年))
路基
特大桥
大、中桥
小桥
涵洞及小型排水构筑物
高速
政治、经济意义特别重要的,专供汽车分道行驶,并全部控制出入的公路
100
300
100
100
100
I
连接重要的政治、经济中心,通往重点工矿区、港口、机场等地,专供汽车分道行驶,并部分控制出入的公路
100
300
100
100
100
n
连接重要的政治、经济中心,或工矿区、港口、机场等地,专供汽车行驶的公路
50
100
50
50
50
本次防洪评价的铁桥和石拱桥属于H级小型桥梁,根据《防洪标
准》(GB50201-94有关桥梁防洪标准的规定要求,两桥梁防洪标准均为50年一遇(P=2%
4.1.2穿越河道防洪标准
《防洪标准》(GB50201-94中根据河道沿岸的实际情况和防洪保护对象以及保护对象的规模对河道防洪标准的确定有明确规定,具体见下表。
工矿企业的等级和防洪标准
等级
工矿企业
防洪标准(重现期(年))
I
「特大型
200~100
n
大型
100~50
出
中型
50~20
IV
「小型
20~10
表4-4乡村防护区的等级和防洪标准
等级
防护区人口
(万人)
防护区耕地面积(万亩)
防洪标准
[重现期(年)]
I
>150
>300
100~50
II
150~50
300~100
50~30
III
50~20
100~30
30~20
IV
<20
<30
20~10
本次评价所涉河道流域上游豆壁村人口大约400人,耕地大约800
亩。
流域内***煤矿年产90万吨,属于中型煤矿,根据《防洪标准》
(GB50201-94考虑到工程所涉河道现状,确定***华河经工业场地处河段河道防洪标准为20年一遇。
4.2水文分析计算
***河无水文测站,为无资料地区,因矿区以上控制流域面积为
16.34km2,小于500km2,洪水计算分别采用《山西省水文计算手册》
(以后简称《手册》)中流域中流域模型法和推理公式法。
421.1流域特征资料
流域特征参数包括流域面积、流域主河道长、流域平均坡度、流
域平均宽度和流域特征值等。
用1:
10万的地形图测算,矿区断面以上
流域面积为16.34km2,河道长度为7.9km,其它参数根据以下公式计算:
1)流域平均宽度
BF
L
式中:
B—流域平均宽度,m
f—流域面积,km;
L—流域主河道长,km。
2)流域平均坡度
式中:
.(Zo乙儿(乙Z2)L2L(Zn1Zn)Ln2ZoL
JL2
J—流域平均坡度,m/km
Z0,乙…乙一自计算断面开始的沿程各计算点咼程,m
Lo,L1…L—相邻点之间距离,km。
3)流域特征值
J'3F14
式中:
流域特征值;
大榆沟大桥控制流域参数见下表4-1
表4-1流域特征参数表
项目
数量
流域面积F
16.34
流域主河道长L
km
7.9
流域平均坡度J
%o
28
流域平均宽度B
km
2.06
流域特征值9
1.29
421.2设计暴雨
由《手册》附图1:
山西省水文分区图,查得本流域属东区。
根据流域面积的大小(16.34km2)及暴雨参数等值线通过流域的实际情况,按设计暴雨定点选取原则,选取一个定点。
由《手册》附图查得各控制历时的点暴雨量均值及C,按式Hp二Kp・H计算各频率下的点暴雨量,计算结果见表4-2〜表4-3。
表4-2不同历时定点暴雨参数表单位:
mm
10min
60min
6h
24h
3d
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
13.0
0.60
28.0
0.58
42.0
0.55
62.0
0.52
80.0
0.50
面暴雨量由下式计算:
np(A,tb)=1/1+CAN;
HP,A(tb)=np(A,tb)-H0p,A(tb);
G.ns-(1-t)/入.,M
Sp-t-e,入工0
Hp(t)=V
—.1-nsr_
ISp-t,入=0
式中:
nP(A,tb)为相应频率P,—定流域面积A,一定历时tb的点
面折减系数;
C,N为经验参数,查表得到;
HP,A(tb)为相应频率P,—定流域面积A,—定历时tb设计面雨量;
HP(t)为相应频率P,—定历时tb设计雨量;
Sp为设计雨力,即1h设计雨量,mm/h
入为经验参数,0W入w0.12;
ns为双对数坐标系中设计暴雨时一深关系曲线t=1h的斜率
Sp,入,ns均为暴雨公式的三个参数
表4-3
设计暴雨参数表
单位:
mm
频率
项目
10min
60min
6h
24h
3d
设计雨力
Sp(mm/h)
经验参
数入
ns
点雨量
28.6
60.4
88.0
125.9
159.1
56.4
0.071
0.67
5%
折减系数
0.87
0.88
0.94
0.96
0.98
面雨量初值
24.8
53.3
***5
121.0
155.4
设计面雨量
25.2
50.3
86.8
118.4
155.4
50.3
0.069
0.65
点雨量
35.9
75.4
108.7
154.0
193.3
70.4
0.072
0.68
2%
折减系数
0.86
0.88
0.93
0.96
0.97
面雨量初值
31.1
66.3
101.6
147.8
188.4
设计面雨量
31.6
62.6
107.0
144.6
188.4
62.6
0.069
0.66
4.2.1.3产流计算
产流计算按下述步骤和公式进行计算:
1.设计净雨深计算采用双曲正切模型
FAtz?
th
式中,th为双曲正切运算符号tz为设计暴雨的主雨历时,h;Hp,Atz为设计暴雨的主雨面雨量,mmRp为设计洪水净雨深,mmFatz为主雨历时内的流域可能损失,mm
流域可能损失用式(4-9)计算。
FatzSr,AlBo,pt0.52Ks,Atz(4-9)
式中,Sr,A为流域包气带充分风干时的吸收率,反映流域的综合吸水能力,mm/h/2;ks,a为流域包气带饱和时的导水率,mm/h%为设计频率的流域前期土湿标志(流域持水度),由手册表7.3.1可知P=1%设计标准的Bo,p为0.61。
(4-10)
(4-11)
根据表432产流地类的面积计算所占权重,由式(4-10)、(4-11)求得设流域的事Sr,A、Ks,a
Sr,ACi.Sr,i
SS,ACi.KS,i
2、设计净雨过程计算
①求解产流历时
②计算损失率
1nstcSp,A.t
tc1
1ntc
(4-13)
◎计算时段净雨及净雨过程
hptjhptjhptj1
to
编号;tj1为j时段的开始时刻;其他符号意义同前。
◎把计算出的时段净雨按序位编号安排在设计时雨型“模板”中相应序位位置,即得主雨过程。
由《手册》附图结合现场查看实际情况,***河流域产流地类为砂
页岩灌丛山地,计算得各个断面以上流域的
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