西山河涌整治工程项目可行性研究报告.docx
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西山河涌整治工程项目可行性研究报告
增城市增江街西山河涌整治工程
可行性研究报告
附件:
1、《关于广州市2010-2012年水利工程项目建设规划方案(第一批)的复函》(穗发改农[2010]8号)(本册);
2、《增城市增江街西山河涌整治工程水文水利分析计算专题报告》(另册);
3、《增城市增江街西山河涌整治工程地质勘察报告》(另册);
4、《增城市增江街西山河涌整治工程建设用地及拆迁补偿方案》(另册);
5、《增城市增江街西山河涌整治工程可研设计图纸》(另册);
6、《增城市增江街西山河涌整治工程可研估算书》(另册);
7、《增城市增江街西山河涌整治工程可研设计计算书》(另册)。
1综合说明
1.1概述
1.1.1工程地理位置
西山河涌整治工程位于增城市增江街道办事处西山村,河涌整治起点位于西山涵闸、终点为一环路箱涵下游端,整治段总长约0.9km。
增城市位于珠江三角洲东北部,市境东界惠州市博罗县,西连广州市白云、黄埔两区,南隔东江与东莞市相望,北接龙门县、从化市,地理位置为东经113°22′~114°03′,北纬23°02′~23°34′,版图略呈五边形,南北长60km,东西宽50km,市政府所在地为荔城街道办事处。
增江街道办事处位于增城市东部,东与惠州市博罗县接壤,西隔增江与荔城街道办事处相望,属于增城市中心城区的重要组成部分,工程地理位置示意见图1.1-1。
1.1.2区域水利规划成果及批复情况
增城市水利局根据广东省委、省政府的要求,为实现水利现代化,针对增城市水利设施的现状及存在问题、水资源的供需情况,按照“统一规划,全面安排;突出重点,统筹兼顾;综合治理,综合利用;治理与开发,开源与节流并重;工程措施与非工程措施,近期与远景相结合”的原则,于2001年8月完成了《广东省增城市江河流域综合规划报告书》(1997-2020)。
该规划报告书对增城市江河流域进行了全面、系统的综合规划,在排涝工程规划方面,提出了对现有电排站进行更新改造、扩建增容以及对排涝渠、截洪渠进行综合整治的工程措施,该规划已经增城市人民政府批复。
图1.1-1工程地理位置示意图
2006年,增城市水利局根据穗市长会纪〔2005〕10号文关于“加快推进增城市辖区内河流的堤岸整治工作进程,在工作中注意将河流堤岸整治及城市景观建设与截污治污及处理后的污水排放和使用统筹考虑,协同进行”的部署,委托中山市水利水电勘测设计咨询有限公司进行“增城市荔城东区联围防洪排涝规划”编制工作,旨在解决流域内防洪、排涝等方面存在的问题。
该规划对东区联围的排涝问题进行了多方案比较,推荐方案安排对原西山排涝泵站、陆村排涝泵站进行扩容改建;对西山涌、陆村涌、沥口涌等进行综合整治。
同年底,该规划完成并上报。
但由于2006年8月增城市开展全市范围的水系规划工作,为避免与全市的水系规划冲突,增城市水利局未组织专家进行《增城市荔城东区联围防洪排涝规划报告》(征求意见稿)的技术评审,该规划未得到批复,因此其成果不能作为本次设计的依据。
2007年,增城市水利局为适应增城市新形势发展需要,为把增城建设成为经济繁荣、社会稳点、生活宽裕、环境优美、文明开放大的广州东部现代化生态新城市中心,通过公开招标,由广州市水利水电勘测设计研究院编制完成了《增城市水系规划报告》、《增城市中心城区水利专题规划》。
规划对增江街光辉围、荔城街莲塘围等堤围进行达标加固,对增江街西山排涝泵站、荔城街夏街排涝泵站等进行重建,对增江街西山涌、荔城街罗岗涌等进行水环境综合整治。
该2项规划成果广州市水务局进行了技术审查,但由于种种原因,至今,该2项规划成果尚未得到批复,因此其成果也不能作为本次设计的依据,仅能作为本次设计参考。
2008年,增城水利局委托广东省水文局广州分局,采用最新的地形和水位资料,重新确定了增江流域水面线计算边界条件及水文组合,编制并出版了《增江中下游干流设计洪潮水面线复核》报告,为增城市水利工程的规划、设计提供有关参数。
广州市水务局以“穗水规划[2008]8号”文《关于增江中下游干流设计洪潮水面线复核报告的批复》对该水面线复核报告进行了批复。
2010年初,广州市水务局组织编制了广州市2010-2012年水利工程项目建设规划方案(第一批),根据广州市发展和改革委员会《关于广州市2010-2012年水利工程项目建设规划方案(第一批)的复函》(穗发改农[2010]8号),同意增城市增江街西山河涌整治工程作为2010-2012年水利工程建设项目。
1.1.3编制依据
(1)《水利水电工程可行性研究报告编制规程》(DL5020-93);
(2)《防洪标准》(GB50201-94);
(3)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000);
(4)《水利工程水利计算规范》(SL104-95);
(5)《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99);
(6)《堤防工程设计规范》(GB50286-98);
(7)《水工挡土墙设计规范》(SL379-2007);
(8)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97);
(9)《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004);
(10)《堤防工程管理设计规范》(SL171-96);
(11)《水利建设项目经济评价规范》(SL72-94);
(12)《增江中下游干流设计洪潮水面线复核》(2008年);
(13)《增城市西山河涌整治工程地质勘察报告》;
(14)增城市西山河涌整治工程测量资料等。
1.1.4编制过程
增城市增江街道办事处于2009年10月对增城市增江街西山河涌整治工程和西山排涝泵站重建工程进行了公开招标,我公司参与投标并成为中标单位,承担西山河涌整治工程和西山排涝泵站重建工程的勘察设计任务。
随即,我公司迅速成立了测量、勘察和设计项目组,项目组人员首先进行了现场踏勘工作、收集了相关的基础资料、并认真听取了建设单位对于工程现状的建设、运行、管理和拟重建工程的意见和建议。
然后,测量组完成了地形测量工作、勘察组完成了地质勘察工作。
设计组按照《广州市水利工程建设项目管理程序协调会会议纪要》(穗水会纪[2009]36号)文件开始进行该工程的初步设计工作。
在初步设计尚未正式上报前,广州市人民政府办公厅于2010年11月下发了《印发广州市本级财政性资金投资项目管理试行办法的通知》(穗府办[2010]83号),该办法规定:
市财政投资项目应当审批项目建议书、可行性研究报告和审查初步设计及概算;估算总投资1000万元以下(不含1000万元)的市财政投资项目,仅需编报项目建议书(视同可行性研究报告);估算总投资1000万元以上(含1000万元)、3000万元以下(不含3000万元)的市财政投资项目,项目建议书与可行性研究报告可合并报批,仅需报批可行性研究报告。
本项目估算总投资小于3000万元;根据广州市发展和改革委员会《关于广州市2010-2012年水利工程项目建设规划方案(第一批)的复函》(穗发改农[2010]8号),该项目已列入广州市2010-2012年水利工程规划建设项目,视为已立项。
因此,本项目不需编报项目建议书,可直接编报可行性研究报告。
根据以上规定,我公司于2011年4月开始编制西山河涌整治工程可行性研究报告,历时约6个月,形成本报告供上级有关部门审批。
本报告编制过程中得到了增城市水务局、增江街道办事处水利管理所、西山排涝泵站管理站等单位和个人的大力支持,在此表示衷心的感谢。
1.2水文
1.2.1自然地理概况
增城市地势北高南低,地貌分为中低山谷地、丘陵河谷平原、冲积平原三种类型,各占总面积约三分之一。
境内西、北部山丘高程多在100m~500m(珠基,下同)之间;中、南部岗(台)地介于丘陵区与平原区之间,高程多在海拔50m以下,地势平缓;南部东江北岸属珠江三角洲冲积平原,地面高程多在海拔10m以下,地势低洼。
西山涌是东区联围内的一条主要排水河涌。
东区联围位于增江河东岸的增江街道办事处,该堤线总长约7.4km,围内总面积21.89km2。
本工程地处增城市增江东岸冲积平原,紧邻增江,西山涌出口位于东区联围1+100桩号处的西山村委旁。
西山涌出口以上集雨面积10.89km2,其汇水支流呈叶脉状分布。
排涝区内原始地貌为珠江三角洲淤积、冲积平原和低山丘陵,总体地势东高西低,地面高程介于5.5m~252.0m,西南部为平原,地形平坦开阔,东部为丘陵。
1.2.2水文气象
增江流域属低纬度亚热带季风气侯区,受东南亚季风影响很大,太阳辐射强,日照时数多,年平均气温高,湿度大,夏季高温湿润,冬季无严寒天气,无霜期大于300天,气候特点是炎热多雨,长夏无冬。
距工程所在地最近的气象站为荔城站(增城站)。
荔城站于1958年12月设站至今,观测的主要项目有气温、蒸发、降雨、湿度、风向风力等。
据该气象站资料统计,工程所在地的主要气象特性为:
气温:
多年平均气温21.6℃,最高年平均气温22.3℃(1966年),最低年平均气温21.1℃(1976年);极端最高气温为38.2℃(1980年7月10日),极端最低气温为-1.9℃(1963年1月15日);夏季4~9月平均气温为27℃。
降雨:
多年平均降雨量为1914mm。
降雨存在年内分配不均、年际变化较大的特点。
降雨年内分配为:
4~6月多季风雨,降雨量占全年的46.7%;7~9月多台风雨,降雨量占全年的36.3%;10~下年3月降雨量占全年的17.0%。
增城气象站最大年降雨量为2692mm(1983年),为多年平均降雨量的1.41倍,最小年降雨量为1204mm(1963年),仅为多年平均降雨量的63%。
蒸发:
多年平均水面蒸发量为1172.7mm,5~9月蒸发量占全年蒸发量的70%。
湿度:
流域内水汽充沛,湿度较大,平均相对湿度达84%,极端最大相对湿度99%。
风向风力:
夏季多吹东南风和偏南风,冬季多吹北风和偏北风。
多年平均风速2.5m/s,多年平均最大风速15m/s,极端最大风速35.4m/s。
增江流域主要的水文、水位测站有:
新家埔、麒麟咀、香溪、龙门和渡头,以上五站均为国家级水文站,由广东省水文局管理。
另外,增江增城市境内还先后设有正果、荔城、初溪、甩洲等水位站。
本项目集水区内无实测洪水资料,距离项目区较近的水文站为新家埔站和麒麟咀站,较近的水位站为荔城站和初溪站。
1.2.3设计洪水
本项目集水区内无实测洪水资料,因此本工程的设计洪水由暴雨资料推求。
1.2.3.1设计暴雨
设计暴雨采用2种方法进行计算,即实测资料法和《查算手册》法。
实测资料法采用本流域附近的麒麟咀水文站1954~2009年共56年历年最大1、6、24小时实测系列的暴雨资料进行频率分析,并采用P-Ⅲ型理论频率曲线适线后,求得麒麟咀站最大1、6、24小时的设计暴雨参数。
《查算手册》法采用2003年编制颁布的《广东省暴雨参数等值线图》中各历时点暴雨均值Ht、变差系数CV值和CS=3.5CV,计算设计点暴雨。
经计算,由实测暴雨推求的最大24小时设计暴雨和由《查算手册》求得的最大24小时设计暴雨相差7.9%~5.0%;最大6小时设计暴雨两者相差10.2%~6.3%;最大1小时设计暴雨两者相差11.2%~7.5%,由实测资料推求的设计暴雨都比由《查算手册》的同频率成果小,因《查算手册》充分考虑了地区综合因素,计算成果较为可靠,应用也比较广泛,偏安全考虑,本次采用由《查算手册》推求的设计点暴雨成果。
由本工程集水面积F可查出各历时的点面换算系数αt,则可求得本排涝区不同频率的最大1小时、6小时和24小时的设计面暴雨值。
设计暴雨成果见表1.2-1。
表1.2-1设计暴雨成果表
类别时段
最大1
小时
最大6
小时
最大24
小时
暴雨均值Ht(mm)
60
102
147
变差参数Cv
0.4
0.52
0.49
点面换算系数
0.979
0.989
0.998
P=10%
Kp
1.56
1.684
1.649
设计面暴雨(mm)
91.63
169.88
241.92
P=5%
Kp
1.817
2.03
1.967
设计面暴雨(mm)
106.73
204.78
288.57
1.2.3.2设计洪水
由于西山涌集雨范围内约30%为丘陵山地,根据地形情况初拟2个排水分区方案:
方案一:
分区排水,高水高排方案。
为减轻平原区河涌排水压力,降低电排工程投资,将山丘区洪水高水高排入增江。
由于西山涌集雨范围内的山丘分布在河涌上游,实现高水高排则需在东部山地15m高程处开挖9.36km截洪沟以拦截山水入西山涌后直接排出增江(将西山涌两岸大堤顶加高到12~15m高程,即将现西山涌改造为高排渠)。
而西山涌集雨范围内平原地区的涝水可在现西山涌旁开挖2.13km新排渠排除(即开挖一条低排渠)。
根据西山涌两岸现状及相关土地利用规划,将现状西山涌改造为高排渠和新开挖低排渠将涉及大量的征地问题,降低了土地的利用效率,不符合总体规划的要求。
此方案工程投资大,难以实施,故本次设计不予推荐。
方案二:
通仓排水方案(现状排水方案)。
目前涝区已形成山地洪水和平原区涝水一并进入西山涌,由西山水闸和泵站共同排出的排水系统,经过多年的运行,符合该区实际,且与增城市中心城区总体规划相符,该方案对现状西山涌改变较小,有利于提高土地的利用效率。
综上所述,西山涌排水不适合采用高水高排的分区方案,而西山涌现有的通仓排水方案符合本区实际,因此本次设计按现状排水分区方案进行设计洪水计算。
由于本工程排水区无洪水观测资料,因此采用设计暴雨推求设计洪水。
本工程为河道整治工程,河道出口处集雨面积较小,仅为10.89km2,因此本次设计洪水采用推理公式法(1988年修订)及广东省洪峰流量经验公式法两种方法计算,考虑到《初步设计》中西山涌的远期洪水采用城市水文学法进行计算,并结合增江街土地利用总体规划及城市发展进程,本次设计洪水计算方法增加城市水文学法进行对比。
采用上述三种方法计算得到西山涌出口断面不同频率洪峰流量,见表1.2-2。
表1.2-2西山涌典型断面洪峰流量成果表
断面
说明
集雨
面积(km2)
干流
河长
(km)
坡降
(‰)
经验公式法
(m3/s)
推理公式
(m3/s)
城市水文学
(m3/s)
P=5%
P=10%
P=5%
P=10%
P=0.5a
P=1a
P=3a
P=5a
西山涌
河口处
10.89
5.86
4.92
80.7
63.4
80.1
61.0
55.5
66.1
82.9
90.7
从表1.2-2可知,经验公式法和推理公式法的计算成果比较接近,相对差最大值仅为3.7%;推理公式法10年一遇洪峰流量与城市水文学法的P=1a计算成果接近,20年一遇洪峰流量与城市水文学法的P=3a计算成果接近。
经验公式法是利用图解试算法及最小二乘法求解,一般适合于广东省流域面积小于10km2的工程,同时经验公式只能得出设计洪峰,无法计算出洪水过程线。
而推理公式能较好地反映降雨过程的变化,且洪峰流量和洪水过程线的推求也是有机地结合在一起,成果较为合理,本次设计西山涌设计洪峰流量采用推理公式的计算成果。
1.2.3.3施工洪水
增江荔城段天然情况下枯水期水位较低,但因初溪水利枢纽工程下闸蓄水,导致闸前水位抬高。
根据《印发<增江初溪拦河闸坝蓄放水管理规定>的通知》,目前初溪蓄水位为6.00m,本工程出口位于增江初溪水利枢纽上游约8km,根据《广东省增城市增江河水资源综合利用暨初溪水电站初步设计报告》中回水计算成果,该段的水位比闸坝前雍高约0.015m。
因此,本次设计采用6.02m作为外江施工期设计水位。
由于初溪蓄水的影响,西山涌口水位也受增江蓄水位的顶托。
如围内西山涌口水位高于增江水位时,可开启西山水闸自排,否则就需开启泵站抽排,近期,西山涌口控制最高水位为5.80m,因此,采用5.80m作为内河施工期设计水位。
由于本排涝区无枯水期实测流量资料,故本工程排涝区枯水期设计洪水流量也由设计暴雨推求。
采用类比法推求得到排涝区枯水期P=10%和P=20%的设计洪水见表1.2-3。
表1.2-3枯水期设计洪水流量成果表
断面名称
设计洪水流量(m3/s)
10~4月
10~3月
11~4月
11~3月
Q10%
Q20%
Q10%
Q20%
Q10%
Q20%
Q10%
Q20%
西山涌出口
25.0
21.0
19.4
14.7
22.7
19.5
14.6
11.1
1.3工程地质
1.3.1工程地质勘察经过
为查明工程区范围内工程地质与水文地质条件及填筑土料的物理力学性质指标,为河涌整治工程设计和施工提供工程地质与水文地质资料以及相关岩土参数。
依据本工程勘察设计招标文件,中山市水利水电勘测设计咨询有限公司进行了工程地质勘察工作。
本次工作最初于2010年5月31日进场,并完成了ZK9、ZK10、ZK13、ZK14、ZK16、ZK22钻孔的现场钻探工作,后又于2011年5月18日进场,完成了其余11个钻孔的现场钻探工作,随后转入室内资料整理和报告编写工作。
本工程勘察现场钻探实际完成陆上累计总进尺共369.1m。
1.3.2区域地质概况
区域南部为东莞断凹盆地,由第三系红色砂砾岩组成,上部发育有第四系滨海相沉积层,岩性以砂质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、淤泥、粉砂质淤泥和粉砂岩、粉砂质页岩、砂岩、砂砾岩、砾岩为主;东北部为加里东构造形成的不同变质程度的变质岩,主要为片麻石英岩、混合片麻岩等;西北部以燕山中期侵入岩中粒斑状角闪石黑云母二长花岗岩,中粒斑状黑云母二长花岗岩,中粒斑状黑云母花岗岩,细中粒黑云母花岗岩。
该区在大地构造单元上划为华南准地台(一级单元)湘桂赣粤褶皱带(二级单元)粤中坳褶束(三级单元)的中部。
本区在地质史上,曾经历过多次的构造运动。
其中,燕山运动规模最大,活动性最强,而且对形成区域构造格局影响尤为深远。
此次运动的主要特点是,北东向至北北东向的断裂规模宏大,多次大面积的酸性岩浆侵入和喷溢交替出现,以及动力变质和接触变质作用分布普遍。
构造运动形成的大断裂,基本上控制了本地区大地构造格局,其中有些断裂至今仍有不同程度的活动,如罗浮山大断裂(新塘大断裂):
正断层,东起罗浮山南麓沿东江北岸向南西西延伸,到庙头又突然转向北西西方向,一直到瘦狗岭。
勘察场地位于我国华南地震区,东南沿海地震亚区,广州—阳江地震带的北段,该区是我国南部内陆与海域交接的重要地震活动区带之一。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),该区地震峰值加速度值为0.05g(相当地震基本烈度为Ⅵ度)。
1.3.3工程地质条件
本次勘察在场地内揭露地层主要为填筑土、第四系冲积成因(Q4al)的粉质粘土、粘土、泥炭土、粉细砂、中粗砂、砾石、砾砂,残积(Q4el)成因的砂质粘性土及燕山期黑云母石英片岩等,依据现场钻探成果资料,按岩土层的地质年代、成因类型及工程性质自上而下分为8个工程地质层。
各岩土层物理力学性质指标详见表1.3-1,各岩土层的渗透性、基底摩擦系数等地质参数建议值见表1.3-2。
表1.3-1各岩土层物理力学性质指标表
指标
岩土层序及名称
承载力
特征值
ƒak
(KPa)
压缩
摸量
Es1-2
(MPa)
快剪
慢剪
固结快剪
cq
(kPa)
φq
(O)
cs
(kPa)
φs
(O)
ccq
(kPa)
φcq
(O)
①
填土(粉质粘土)
85
4.17
14.5
13.2
9.6
18.3
7.8
16.2
填筑土(砂土)
100
6.30
0
21.0
②
粉质粘土
100
5.09
14.7
15.0
10.3
16.8
8.1
18.5
②-1
泥炭土
70
4.58
4.5
1.8
6.0
18.6
2.3
17.3
③-1
粉细砂
110
8.0
0
22.5
③-2
中粗砂
150
11.5
0
25.8
③-3
砾质粗砂
180
13.6
0
27.2
④
淤泥质土
60
3.05
5.5
2.5
4.3
17.8
3.0
15.2
⑤
粘土
150
5.07
14.8
13.7
4.5
16.5
12.2
14.8
⑥-1
粉细砂
120
11.0
0
24.0
⑥-2
砾砂
200
25.3
0
32.5
⑥-3
砾石
250
29.5
0
35.0
⑥-4
砾质粗砂
200
25.3
0
35.0
⑦
残积土
180
4.52
8.6
14.3
⑧-1
全风化黑云母石英片岩
300
⑧-2
全风化黑云母石英片岩
600
⑧-3
全风化黑云母石英片岩
2000
表1.3-2各岩土层渗透性、基底摩擦系数等地质参数建议值表
地基
土层
地基土质类别
渗透破坏形式
允许
水力比降[J]
渗透系数
(cm/s)
基底摩擦系数(ƒ)
坡高5m内(永久)边坡坡率
①
填土(砂土)
管涌
0.10
5.35×10-3
0.35
1∶1.50
填土(粉质粘土)
流土
0.30
6.30×10-5
0.25
1∶2.00
②
粉质粘土
流土
0.42
3.20×10-6
0.30
1∶1.25
③-1
粉细砂
管涌
0.12
2.30×10-3
0.40
1∶2.00
③-2
中粗砂
管涌
0.10
5.80×10-3
0.42
1∶2.00
④
淤泥质土
流土
0.30
5.20×10-6
0.18
1∶2.00
⑤
粘土
流土
0.45
7.08×10-7
0.30
1∶1.25
1.3.4水文地质条件
本次勘察在场地内多数钻孔中均见地下水,为潜水类型,赋存于第四系地层中。
根据本次勘探成果,场地内地下水位埋藏深度为2.40~7.00m,地下水位标高为2.40~6.80m。
地下水主要接受大气降水、地表河水及增江河流补给。
地下水位明显受季节影响,一般雨季水位普遍上升,旱季下降,水位变化幅度约在0.50~1.50m。
根据附近西山排涝泵站工程水质分析结果,按《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)的规定,场地内地表河流水对混凝土具有一般酸性型弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替作用的环境条件下无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性;场地内地下水对混凝土具有一般酸性型弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替作用的环境条件下无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性。
1.3.5天然建筑材料
本工程所用天然建筑材料为土料、块石和砼粗细骨料等。
土料可利用本工程的开挖土;块石和其他天然建筑材料的用量很小,从附近的建材市场购买即可;本工程所用砼主要采用商品砼。
1.3.6结论与建议
1、本工程勘察场地及附近未发现有影响场地稳定性的古河道、暗浜、古冲沟、古塘、决口口门、沙丘、溶洞、地下坑穴、埋藏谷等不良地质现象,也没有地
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