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xxx河设计报告
工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
1
流域概况
1.1
河流水系
湘江系捞刀河二级支流、麻林河一级支流
1.2
流域总面积
km2
5.67
1.3
河流总长度
km
3.66
1.4
年均气温
oC
17.2
1.5
年均降水量
mm
1390
1.6
年均蒸发量
mm
1070
2
设计标准
2.1
设计水平年
年
2011
2.2
防洪标准
年
10
重现期
3
主要建设内容
3.1
挖湖工程
亩
33.5
3.2
河道整治
m
250
4
工程占地与移民安置
4.2
工程永久占地
亩
25.8
4.3
工程临时占地
m2
300
5
施工
5.1
主要工程量
5.1.1
土方开挖
m³
46068.11
5.1.2
土方填筑
m³
30282.39
5.1.3
模板
m2
2489.45
5.1.4
粗砂
m2
1179.46
5.2
劳动工时
日
6262.72
5.3
施工总工期
月
6
6
工程效益与经济指标
6.1
保护耕地
亩
450
6.2
保护人口
万人
0.19
6.3
工程总投资
万元
420.77
1综合说明
1.1河流概况
青山铺镇位于湖南省长沙市长沙县,东邻路口镇、西邻北山镇、南接安沙镇,北与长沙福临镇、岳阳汨罗接壤,距县城—星沙镇21公里,距省城—长沙市30公里,素有长沙北大门之称。
青山铺镇交通便利,107纵穿南北;京珠高速公路穿过腹心,与路青线、长板线、青卫线、昌马线、高速公路联络线构成了镇区道路骨架,并有乡、村公路连接各村、组。
青山铺镇辖:
青山铺社区及赛头、天华、青山、黄鹄、洪河、梅数、广福7个行政村。
全镇总面积46.6km2,总人口1.92万。
青山铺镇属于亚热带季风性湿润气候,温暖湿润,雨量充沛,四季季相分明,冬暖夏凉,气候宜人。
年降雨量最高1998年,年降雨2552.6毫米,最低2003年,年降雨1015毫米,集中降雨多在4—6月份,7月份后雨量减少。
多年平均降水量1389.8mm,多年平均蒸发量1072mm。
年平均气温17.2℃,月平均气温以元月份最低,历年平均为5.2℃,7月份最高,为29.8℃,全年无霜期平均为275天。
多年平均风速2.7m/s,多年平均最大风速14.6m/s,历年最大风速20m/s(1975年11月22日),风向N。
青山河为湘江系捞刀河二级支流、麻林河一级支流,集雨面积5.67km2,河流总长度3.66km,河流坡降8.5‰;
工程区属平江-衡阳早-晚期新华夏系拗陷带中的长沙中新生界拗陷盆地西北缘,构造较为简单,主要北北东向的断裂构造发育,但区内未见区域性断层构造通过库区。
地层简单,为燕山晚期第一次侵入岩体二云母花岗岩。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度<0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,对应地震基本烈度小于Ⅵ度。
本次在编制治理方案时不考虑地震设防。
1.2水文
项目区属捞刀河流域,处于亚热带气候区,湿热多雨,冬冷夏热,冬干夏湿,热量充足,雨量充沛,四季分明,雨量集中于春夏两季,具有副热带大陆季风性气候的特点。
据统计:
多年平均气温17.2℃,历年最高气温40.6℃(1953年8月13日),历年最低气温-11.3℃(1972年2月9日),多年平均降水量1389.8mm,多年平均风速2.7m/s,多年平均最大风速14.6m/s,历年最大风速20m/s(1975年11月22日),风向N。
本次工程河段各断面不同情况洪水位水位计算结果见表1.2-1
表1.2-1工程河段各断面不同情况洪水位水位计算结果表单位:
m
设计常水位(m)
P=10%设计洪水位(m)
断面编号
桩号
水位
断面编号
桩号
水位
1
0+550
61.39
1
0+550
62.87
2
0+500
61.40
2
0+500
62.87
3
0+450
61.41
3
0+450
62.87
4
0+400
61.42
4
0+400
62.87
5
0+350
61.43
5
0+350
62.89
6
0+300
61.44
6
0+300
62.89
7
0+250
61.47
7
0+250
63.09
8
0+200
61.59
8
0+200
63.55
9
0+150
61.65
9
0+150
63.78
10
0+100
61.67
10
0+100
63.82
11
0+50
61.69
11
0+50
63.83
12
0+00
61.69
12
0+00
63.83
按照水文年划分,10~12月至次年的1~3月正处于枯水期,正是施工的最佳时间。
现初步拟定按P=33.3%(三年一遇),天然洪水位作为施工时期的设计洪水。
1.3工程地质
1.3.1地形地貌
项目区属剥蚀丘陵地貌,沟谷较宽敞,外形为横向对称的“U”型河床,河底黄海高程一般在59.0m~59.5m。
1.3.2地层岩性
项目区地层条件较为简单,从新到老描述如下:
①第四系人工堆积(Qs):
分布于河道两岸,浅黄色、褐黄色、褐红色,成分主要为坡残积粉质粘土、全~强风化花岗岩,含石英砂粒、碎石、角砾等,结构呈稍密~松散状态。
一般层厚3-15m。
②第四系冲积粉质粘土层(Qal):
分布于河道两岸的水田菜地种植区,灰黄、灰褐色,呈湿,可塑状态,层厚1.0-2.0m。
③燕山晚期二云母花岗岩(γ53a):
为燕山晚期第一次侵入岩体,主要分布于河底及两岸山坡。
岩石按风化程度分为:
全风化、强风化、弱风化层。
1.3.3地质构造与地震
工程区属平江-衡阳早-晚期新华夏系拗陷带中的长沙中新生界拗陷盆地西北缘,构造较为简单,主要北北东向的断裂构造发育,但区内未见区域性断层构造通过库区。
地层简单,为燕山晚期第一次侵入岩体二云母花岗岩。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度<0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,对应地震基本烈度小于Ⅵ度。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程等级和设计标准
青山铺镇总人口1.92万人,耕地1.98万亩。
根据国家《防洪标准》及《堤防工程设计规范》规定,项目区防洪堤保护防护对象为农村,据国家《防洪标准》(GB50201-94),该工程防护人口小于20万人,防护耕地面积小于30万亩,其堤防等级为Ⅴ级,主要建筑物为5级工程,设计防洪标准为洪水重现期10年。
1.4.2工程规模
青山铺镇青山河(袁功桥段)治理工程项目初步设计范围为青山铺镇京珠连接线大桥上游250m(桩号K0+000)起至拦河坝(桩号K0+566)止。
具体项目内容是:
(1)造湖工程:
河道(桩号K0+250~K0+566m)段,长316m,在该段河流两侧将河道拓宽成一个小型湖泊,面积为33.5亩,湖泊内边坡比采取1:
2,高程61.5m处设置2m宽亲水平台,亲水平台以下采用预制砼六方块护坡,现浇C20砼压脚;亲水平台以上采用草皮护坡,两岸共729米。
湖泊岸边设3米宽绿化林后接5米宽便道,湖岸每隔约50米设一处踏步;桩号K0+566m处整修加提升闸门,闸门上便桥加防护栏。
(2)河道工程:
1、河道(桩号K0+000~K0+200m)新修堤防护坡将污水管道进行衬砌,其中左岸44米,右岸36米;已有浆砌石挡墙段维持现状,其余地段除右岸83.7米设人工沙滩外,其余全部用舒布洛克护坡,两岸共140米,新建踏步6处,并设1米宽环河石子路,详见图。
2、河道(桩号K0+200~K0+250m)段新修堤防护坡将污水管道进行衬砌,其中左岸30米,右岸25米;河堤两岸铺设3米宽石子路,然后设浆砌石挡墙,右岸设一处休闲平台,上游通过踏步与青山铺街道砼路相接,详见图。
1.5工程设计
1.5.1工程布置
(1)造湖工程:
河道(桩号K0+250~K0+566m)段,长316m,在该段河流两侧将河道拓宽成一个小型湖泊,面积为33.5亩,湖泊内边坡比采取1:
2,高程61.5m处设置2m宽亲水平台,亲水平台以下采用预制砼六方块护坡,现浇C20砼压脚;亲水平台以上采用草皮护坡,两岸共729米。
湖泊岸边设3米宽绿化林后接5米宽便道,湖岸每隔约50米设一处踏步;桩号K0+566m处整修加提升闸门,闸门上便桥加防护栏。
(2)河道工程:
1、河道(桩号K0+000~K0+200m)新修堤防护坡将污水管道进行衬砌,其中左岸44米,右岸36米;已有浆砌石挡墙段维持现状,其余地段除右岸83.7米设人工沙滩外,其余全部用舒布洛克护坡,两岸共140米,新建踏步6处,并设1米宽环河石子路,详见图。
2、河道(桩号K0+200~K0+250m)段新修堤防护坡将污水管道进行衬砌,其中左岸30米,右岸25米;河堤两岸铺设3米宽石子路,然后设浆砌石挡墙,右岸设一处休闲平台,上游通过踏步与青山铺街道砼路相接,详见图。
1.5.2主要工程量
表1.5.2-1主体工程主要工程量汇总表
土方开挖
土方填筑
砂石工程
混凝土
模板制安
m3
m3
m3
m3
m2
46068.11
30282.39
897.36
2161.47
2489.45
1.6施工组织设计
1.6.1施工条件
本工程紧临107国道,周围有砼路连接,便于土料和其它材料的运输。
施工开采部分土料可直接就用,部分运离项目区1km外,砂子和卵石要从12km处的砂石料场购买,利用汽车运输到工地;舒布洛克砖、预制砼六方块和水泥从长沙县采购,运距13km。
1.6.2施工导流
在本防洪堤段内,围堰采用袋装粘土。
全年中除汛期涨洪水的时候暂停施工外,其余时间均可施工,施工时间安排为6个月,从第一年11月至第二年4月。
1.6.3施工工期
本工程施工总工期6个月,施工总工时6262.72个工日。
1.7工程占地处理
根据实际测量图量算,本次工程共占地25.8亩。
根据水利厅有关文件占地处理补偿不在本次设计预算范围,由地方政府自筹部分解决。
1.8环境保护设计
本工程的实施,不利影响主要是工程建设需挖压占用部分土地,工程施工期间将破坏部分植被资源,产生一定的水土流失,施工期产生的废水、废气及固体废弃物与噪音将对区域环境产生一定程度的不利影响。
但其影响范围小,影响程度较轻,只要采取适当的措施,可有效减少其不利影响。
从环境保护角度评价,无制约工程上马的限制因子,工程利大于弊,工程可行。
本项目环境保护工程措施投资1.42万元。
1.9水土保持设计
根据主体工程施工工艺情况,按照水土流失防治的原则,通过对弃渣场进行土地平整、复耕及撒草籽护坡,并开挖排水沟,修建沉沙池;对临时工程区进行草籽护坡、薄膜覆盖、复耕;通过这些有效的水土保持措施,防治施工过程中水土流失的发生。
本项目水土保持工程措施投资2.13万元。
1.10工程管理
为了保证青山河(袁公桥段)治理工程的安全和正常运用,充分发挥工程效益,根据有关法律法规,结合青山铺镇具体情况,需成立建设指挥部,行使管理职能。
主要任务是:
负责青山河(袁公桥段)治理工程的建设管理和运行管理。
1.11工程投资预算
本工程预算总投资420.77万元,其中建筑工程247.66万元,施工临时工程13.28万元,基本预备费19.87万元,环保、水保专项投资3.55万元,独立费用135.82万元,其中包含征地补偿及耕地开垦费等100.31万元。
2水文分析计算
2.1基本情况
青山河属捞刀河流域,无实测水文资料。
但捞刀河干流上有罗汉庄水位站,设于1972年1月,1980年1月停测,1999年恢复并改为水文站,2000年开始施测流量,2003年再次停测,因实测系列过短,本次水文计算不采用其流量资料,仅采用降水资料。
捞刀河一级支流金井河上有螺岭桥水文站,该站位于长沙县高桥镇虹桥村,1958年建站,1959年1月1日起开始观测,为国家基本水文站。
该站控制面积327km2,测站以上河流长度34.4km,河流坡降2.1‰。
该站历年水位~流量关系基本成带状,关系曲线稳定,均为单一线,资料详实可靠。
本次青山河流量、径流量等水文计算采用流域内螺岭桥水文站历年实测资料,按面积比拟法计算。
2.2气象
青山铺镇属于亚热带季风性湿润气候,温暖湿润,雨量充沛,四季季相分明,冬暖夏凉,气候宜人。
年降雨量最高1998年,年降雨2552.6毫米,最低2003年,年降雨1015毫米,集中降雨多在4—6月份,7月份后雨量减少。
多年平均降水量1389.8mm,多年平均蒸发量1072mm。
2.3防洪水文分析计算
2.3.1降雨径流特性
2.3.1.1降水径流频率分析
捞刀河流域的螺岭桥和罗汉庄水文站对青山铺镇境内河流的水文气象特征均有一定的代表性。
对上述两站的降水、径流进行频率分析。
螺岭桥水文站位于捞刀河支流金井河上,作为本流域内实测连续资料最长的水文站,其资料详实可靠。
从该站1959~2000年的降水、流量资料统计分析表可知,设计频率为25%、50%、75%、90%的年降水量分别是1701.2mm、1509.5mm、1332.9mm和1186.3.7mm;设计频率为25%、50%、75%、90%的年平均流量分别是9.02m3/s、7.04m3/s、5.44m3/s和4.30m3/s。
罗汉庄水文站位于捞刀河干流上,其控制流域面积2468km2,是捞刀河最具代表性的控制站,但由于其实测流量资料仅为2000年以来的,系列较短其作用有限。
据该站1973~2000年的降水资料统计分析,设计频率为25%、50%、75%、90%的年降水量分别是1609.4mm、1428mm、1260.9mm和1044.5mm,多年平均降水量1443.6mm,较螺岭桥长系列的平均值1526mm略小。
2.3.1.2暴雨特性
由于青山河无水文实测资料,其设计洪水采用流域内螺岭桥水文站实测降水资料及《湖南省暴雨洪水查算手册》来推求。
采用螺岭桥水文站设计最大24h暴雨值,根据青山河集雨面积、河长、河流坡降,利用推理公式计算各断面设计洪水。
查《湖南省暴雨洪水查算手册》图一、图四十可知,青山铺镇暴雨一致区为1区,产流区为Ⅰ区,初损值I0=30mm,计算出青山河设计洪水成果。
具体见2.3.2节。
2.3.2设计洪水
2.3.2.1区间洪水计算
利用《湖南省暴雨洪水查算手册》,先计算青山河各频率的洪峰流量。
再用面积比拟法,计算期间洪峰流量,面积指数取用经验系数0.67。
⑴青山河频率洪水计算:
②设计暴雨计算
用《湖南省暴雨洪水查算手册》中的方法计算设计面雨量。
即面雨量等于点雨量乘以暴雨衰减系数。
根据青山河流域集水面积F=5.67km2,查《湖南省暴雨洪水查算手册》得暴雨衰减系数分别为0.998。
青山河流域各时段10年一遇暴雨量计算成果见下表2.3-1。
表2.3-1青山河流域各时段10年一遇暴雨量计算成果表
集水面积
雨量
年份或频率
时段雨量(mm)
(km2)
类别
1小时
3小时
6小时
12小时
24小时
点雨量
10%
64.89
96.16
123.24
142.15
164.3
5.67
面雨量
衰减系数
0.998
0.998
0.998
0.998
0.998
10%
64.76
95.96
122.99
141.87
163.97
②设计暴雨的时程分配计算
计算设计时段暴雨差值。
计算设计年最大1小时暴雨量(H1),3小时减1小时暴雨量(H3-H1),6小时减3小时暴雨量(H6-H3),12小时减6小时暴雨(H12-H6),24小时减12小时暴雨量(H24-H12)。
查表求各时段概化暴雨百分数。
查《湖南省暴雨洪水查算手册》青山河流域属产流分区第1区,根据暴雨分区查四区最大24小时概化雨型时程分配表得各时段概化暴雨百分数。
具体见表2.3-2
表2.3-2青山河流域10年一遇概化雨型时程分配表
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H1
64.89
H3-H1
31.27
H6-H3
27.08
H12-H6
18.92
13.2
2.497
H24-H12
21.82
2.6
3.5
4.4
7.9
6.9
13.2
17.6
18.4
0.567
0.764
0.96
1.724
1.505
2.88
3.84
4.015
Ht
18.75
0.567
0.764
0.96
1.724
1.505
2.88
3.84
4.015
2.497
R总
I0=30
0
R上
0
续表2.3—2
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
100
64.89
64.89
50
50
31.27
15.63
15.63
23.7
39.3
37
27.08
6.418
10.64
10.02
15.1
22.8
17.4
16.9
14.6
18.92
2.856
4.313
3.291
3.197
2.762
14.9
7.9
21.23
3.251
1.724
2.856
4.313
6.418
10.64
15.63
64.89
15.63
10.02
3.291
3.197
2.762
3.251
1.724
163.4
2.856
4.313
6.418
10.64
15.63
64.89
15.63
10.02
3.291
3.197
2.762
3.251
1.724
144.6
2.142
3.235
4.814
7.982
11.73
48.67
11.73
7.515
2.468
2.398
2.071
2.438
1.293
108.5
计算设计暴雨的时程分配雨量。
分别⑴用计算的雨量乘以相应的百分数得设计暴雨的时程分配雨量。
具体见表2.3-3。
表2.3—3青山河流域10年一遇时段净雨强度表
t
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
R上大-小
47.59
11.47
7.806
7.35
4.708
3.163
2.414
2.384
2.345
2.095
2.026
1.264
47.59
59.06
66.87
74.22
78.92
82.09
84.5
86.89
89.23
91.325
93.35
94.62
Rt/t
47.59
29.53
22.29
18.55
15.78
13.68
12.07
10.86
9.914
9.1325
8.486
7.885
③设计净雨过程的推求
计算初损Io。
查《湖南省暴雨洪水查算手册》青山河流域属产流分区第1区,得Io=30mm。
计算时段设计净雨。
扣除初损得设计时段净雨量(Rz)。
④计算时段地表径流深Rs
用Rs=Rz×ψ,计算设计净雨过程时程分配(Rs~t)。
ψ为地表径流占总径流的比值。
根据流域植被情况和设计暴雨频率查《湖南省暴雨洪水查算手册》得ψ。
青山河流域的ψ=0.75。
⑤设计暴雨时程分配及设计净雨过程成果
用上述方法经计算机编程计算得设计暴雨时程分配、设计净雨过程及地表径流深
⑥设计洪水计算
地面洪峰计算公式:
Qm=0.278×F×Rτ/τ………式
(1)
τ=0.278×L/mJ1/3Qm1/4………式
(2)
m=aθb ………式(3)
θ=L/(F1/4j1/3)………式(4)
Qm—地面洪峰流量(m3/s);
F—流域面积(km2);
Rτ—地面净雨(mm);
τ—汇流时间(h);
L—流域干流长度(km);
m—流域形状系数;
J—干流平均坡降;
a、b—系数,查《湖南省暴雨洪水查算手册》图四十一;
θ—形状指数。
计算形状指数θ值。
根据流域干流长度、流域面积、流域评价坡降用上述式(4)计算形状指数。
计算得θ=11.622。
求流域形状系数。
根据形状指数查《湖南省暴雨洪水查算手册》图四十一或者用上述式(3)计算流域流域形状系数m。
计算得m=0.4812。
制作(Rt/t)~t关系曲线。
自最大时段净雨开始,向前后相邻连续累加得Rt,并除以相应的历时,得Rt/t值。
再制作(Rt/t)~t关系曲线。
用试算法求设计地面洪峰Qm和汇流时间τ。
具体方法为设一汇流时间t1,查(Rt/t)~t关系曲线得(Rt/t)1。
用上述式
(1)计算Qm1。
用上述式
(2)计算τ1。
如果t1不等于τ1,则继续假定t2,再重复上述计算步骤,当假定的t值等于计算的τ值时的Qm即为所求。
计算成果见表2.3-4。
表2.3-4青山河流域10年一遇地面洪峰流量计算成果表
ti
Rt/t
Qm
Ti
2
29.530
46.547
3.967
3
22.289
35.133
4.256
4
18.554
29.246
4.456
5
15.785
24.881
4.639
4.552
17.025
26.836
4.552
经计算机编程计算10年一遇地面洪峰流量为26.84m3/s。
⑦设计洪水过程线推
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