甘肃省靖远县杨稍沙沟杨稍村至三合段堤防工程Word下载.docx
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1.6施工组织设计
工程为沿河堤防工程,工程内容较为单一,主要工程为土石方开挖、填筑及混凝土护面。
由于工程战线长、场地广,施工干扰少,可以多工作面平行作业,施工安排有很大的灵活性。
工程区起点为杨稍沙沟入黄河口,施工可选用黄河水,水量充足,水质稳定,经沉淀后可作为施工用水。
在村庄、企业附近的堤防段也可就近选用人饮或工厂用水。
施工用电可就地接线,减少损耗,降低供电费用。
施工用电主要是施工机械用电(振捣器、搅拌机)和生活用电,用电负荷不大,河防沿线基本满足要求。
工程区内缺乏砂、石料,但在周边有砂砾石料供应地,按地质勘探料场,贮量和质量可满足施工需要,已由当地开采卖买。
县内有刘川水泥厂和大红门水泥厂,可满足对普通水泥的供应;
抗硫水泥可从永登水泥厂采购。
靖远县有多家加工企业,有一定的加工制造和修理能力,可为工程施工服务。
本工程所需劳动力由施工企业就近组织,或通过当地劳务市场解决。
工程施工总工期为12个月。
1.7环境保护设计
防洪工程在施工期间对环境的不利影响是短暂和轻微的,随着施工后的慢慢恢复将会消除这些影响。
而工程的社会效益是显著的,环境效益是积极和长远的。
项目的建设可减少对两岸的冲刷,提高河道防洪能力,减轻洪水对耕地的侵蚀,将为该区林业发展创造了有利的条件可实现田间林网化,加上岸边防护林的建设,将使本地区风蚀土移动减缓,生态环境向趋好转变,项目是可行的。
1.8工程运行管理
杨稍沙沟堤防工程项目办公室,负责该建设项目的具体实施,包括建设资金的筹措和管理,招标书的编制,招标制度及监理制度的建立,实施细则的制定,技术服务和指导,建设质量的检查监督,建设进度和工程投资的控制等具体工作。
工程建成后将由靖远县水务局项目办移交当地政府管理,不另设管理机构和管理人员,当地政府应安排做好工程日常管理维修、维护及检测工作,定期对堤岸、建筑物等进行巡查。
堤防工程保护范围横向宽度从背水侧河堤外坡脚算起,按宽度20m划定为工程保护范围。
临水坡工程保护范围按国务院颁布的《河道管理条例》有关规定执行。
1.9工程投资
工程总投资1909.98万元,其中工程部分投资1882.59万元(建筑工程1603.73万元,临时工程34.41万元,其他费用154.80万元,预备费89.65万元),移民环境投资27.39万元(环境保护投资7.97万元、水土保持投资19.42万元)。
主要工程量:
土石方挖填34.72万m3,现浇砼3.05万m3。
需主要材料:
水泥7218t,砂子1.63万m3,石子2.6万m3,需劳动工日8.3万个。
1.10经济评价
工程实施后,在折现率为8%时,经济效益内部收益率达到8.83%,大于社会折现率8%,经济净现值151.45万元大于零,经济效益费用比为1.06大于1,静态投资回收年限12.64年(含建设期),因此该项目在经济上是合理的。
2水文气象
2.1流域概况
杨稍沙沟发源于崛吴山,整个流域包括平川、靖远两部分,是黄河的一级支流,流经平川、靖远县在下游三合村汇入黄河。
杨稍沙沟主过道长度76km,沟道比降为10.8‰,流域面积为818km2(2011年水利普查结果)。
杨稍沙沟支沟众多,主要由杏树沟、红柳沟、毛河水沟、红沟、玉石河、阴黄水沟、大水沟、井儿沟、姚家沟、羊圈沟、小吊沟等支沟组成,流域性状近似为椭圆形,其水系图见图2-1。
杨稍沙沟流域内植被稀疏,下垫面以黄土区为主,水土流失严重,沟道纵坡陡,在沟道转弯处对凹岸冲刷严重,水流不固定,沟道经常变迁,沟道两岸几乎没有防洪措施。
杨稍沙沟流经多个村庄,每遇洪水会冲刷左右两岸,对两岸的村庄和农田构成威胁,威胁两岸村民的生命财产安,急需治理。
2.2气象
据靖远县气象站资料分析:
多年平均气温8.8℃,极端最低气温发生在1月为-23.8℃。
有关工程区靖远县气象资料见表2-1。
图2-1杨稍沙沟水系图
靖远县气象资料统计表表2-1
月份
项目
单位
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
历年各月的平均气温
℃
-7.7
-3.3
4.5
11.5
16.6
20.4
22.6
21.2
15.8
9.1
1.1
-6.3
8.8
历年各月的最高气温
0.5
4.9
12.2
19.3
23.8
27.8
29.5
27.7
8.1
1.3
16.2
历年各月的最低气温
-13.7
-9.4
-1.5
4.8
9.6
13.1
16.4
15.4
10.3
3.5
-3.7
-11.5
2.8
历年各月的极端最高气温
12.9
17.1
26.6
31.5
33.3
36.3
37.4
36.8
32.2
27.4
22.1
10.6
历年各月的极端最低气温
-23.8
-22.7
-13
-9
0.3
8.7
3.8
-0.7
-15
-22.4
历年各月的降水量
mm
1.2
2.4
5.6
13.7
24.4
23.2
51
59.4
34.6
4.3
0.8
240
历年各月的一日最大降水量
5.5
6.8
12.5
17.5
23.7
45.3
47.8
42.3
18.4
10.2
历年各月的最大积雪深度
cm
历年各月的日照时数
小时
209.2
201.6
215.9
223.8
256.2
268.4
254.2
245.6
202.9
208.3
196.1
206.5
2689
历年各月的蒸发量
29.4
49.5
123.4
206.4
246.6
248.2
247.4
210.9
133.9
91.6
45.1
24.7
1657
历年各月的最大冻土深度
120
91
81
31
70
历年各月的平均风速
m/s
0.6
1.5
1.9
1.8
0.9
0.7
历年各月的最大风速及其相应的风向
15
14
15.3
21
20
17.3
13
NNE
NW
SE
SSE
NE
历年各月平均相对温度
%
55
53
50
47
54
61
66
69
68
63
59
2.3径流分析
杨稍沙沟年径流主要由降水形成,河流动态的季节变化与降水一致,年内分配集中。
由于当地没有水文测站,属于无资料地区,所以本次采用径流深等值线法对年径流量进行分析计算。
根据《甘肃省水文图集》中“多年平均年径流深等值线图”查得该流域多年平均径流深为5mm,该地区流域面积为818km2,计算采用下列公式:
W=1000FR
Q=W/T
式中:
W—径流总量(m3);
Q—多年平均径流量(m3/s);
R—径流深(mm);
F—流域面积(km2);
T—计算时段。
计算得多年平均年径流总量为409万m3,多年平均流量为0.13m3/s。
径流深等值线是依据已有水文测站的实测(天然)径流深绘制而成,充分考虑了径流量在空间上的变化特点和规律,代表性高,成果较可靠。
2.4洪水
2.4.1暴雨洪水特性分析
杨稍沙沟流域洪水主要由暴雨形成,暴雨天气形成主要有三种,即气旋类、地形线、对流类,降雨范围较小。
杨稍沙沟流域属黄土高原,以丘陵山地区为主,植被稀疏。
突降性暴雨强度大,历时短暂,产生的洪水峰高量小,陡涨陡落,洪量集中,洪水来势凶猛,且水流携带的泥沙多,冲刷能力强,对河道两岸冲刷严重,破坏性较大,冲毁良田房屋,给人民生命财产带来不同程度的危害。
2.4.2历史洪水调查
根据现场调查,杨稍沟近几年发生过几次较大的洪水,据当地村民(王建禄,年龄56岁)的介绍,2009年和2010年分别发生过两次大的洪水,2009年8月发大水冲掉30亩土地,2010年7月洪水冲掉80亩耕地,但没有具体的洪水量观测特征值,无法推求具体的历史洪水流量。
2.4.3洪峰流量计算
(1)设计洪水计算方法选用
由于杨稍沙沟没有实测洪水资料,本次洪峰计算采用三种方法,前两种是依据《甘肃省暴雨特性研究》(甘肃省水文水资源勘测局,2003年)和《甘肃省暴雨洪水图集》中流域暴雨统计参数成果,利用《甘肃省暴雨洪水图集》中推理公式法和瞬时单位线法计算设计洪水。
另一种方法采用《甘肃省水文图集》中的经验公式计算洪水。
(2)防洪标准
依据《防洪标准》(GB50201-94)和《堤防工程设计规范》(GB50286-98),本工程为5级堤防工程,防洪标准按10年一遇洪水设计。
(3)洪峰流量
①利用推理公式法计算洪峰流量
杨稍沙沟流域面积为818km2,河道长度为76km,河道平均比降为10.8‰,沟道流域面积主要集中在上游,在下游治理段有几条小的支沟汇入主沟道,由于支沟流域面积小,产生的洪水也较小,对主沟道的洪水不造成影响,所以本次主沟道洪水计算不采用分段计算。
根据《甘肃省暴雨洪水图集》的暴雨特性参数,采用《甘肃省暴雨洪水图集》推理公式法计算设计洪水。
•点雨量计算
查《甘肃省暴雨洪水图集》附表甘肃省年最大点雨量统计参数成果表得杨稍沙沟流域重心出最大1小时、6小时、24小时的点雨量均值及CV,查的CS=3.5CV,根据P—Ⅲ型曲线Kp值求得1小时、6小时、24小时不同频率的点雨量,并根据公式H3=H10.387×
H60.613内插得出3小时的点雨量,计算见表2-2。
杨稍沙沟不同时段点雨量结果表2-2
点雨量(mm)
P﹪
降雨时段T
1h
3h
6h
24h
1﹪
51.5
68.8
82.6
96.0
2﹪
43.7
58.6
70.6
82.8
5﹪
33.7
45.6
55.2
66.0
10﹪
26.3
36.0
43.9
53.1
20﹪
19.2
26.6
32.6
40.5
50﹪
10.5
15.0
18.7
24.3
•面雨量的计算
查附图“甘肃省黄河干支流区综合时面~深d(%)关系图”得1小时、6小时、24小时点面折减系数为0.680、0.686、0.718,内插得3小时点面折减系数为0.683;
该流域形状近似椭圆形,依照流域形状查附图“甘肃省流域综合形状改正系数γ与流域面积F关系图”得6小时、24小时流域综合形状改正系数分别为0.890、0.872,取1、3小时的形状改正系数也为0.890。
各历时点雨量乘以点面折减系数,再乘以流域形状改正系数得相应历时不同频率的面雨量,见表2-3。
由于杨稍沙沟流域面积为818km2,符合当300km2≤F≤1000km2时,选用黄河干支流区主雨峰6小时综合概化分配雨型,按6h、24h面雨量同频率控制放大,得10年一遇雨量过程,计算结果见表2-4。
10年一遇的面雨量计算表表2-3
频率P(﹪)
控制时段(h)
点雨量(mm)
点面折减
流域形状
面雨量(mm)
10﹪
(10年一遇)
26.3
0.680
0.890
15.9
36.0
0.683
21.9
43.9
0.686
26.8
24
53.1
0.718
0.872
33.2
10年一遇面雨量过程及净雨过程计算表表2-4
时段△t=1h
时程分配(小数)
10年一遇面雨量(mm)
产流期入渗量(mm)
净雨深(mm)
备注
H6
H24-H6
0.03
0.2
tc=6hPtc=26.7mmf=2.80mm/h
净雨深h=10.0mm初损I0=3.5mm
平均净
雨强度i=1.7mm/h
0.09
0.6
0.10
0.01
0.1
0.11
0.7
0.18
1.2
0.128
3.4
2.80
0.270
7.2
4.6
0.200
5.4
2.7
0.180
4.8
2.1
0.112
3.0
0.3
0.110
2.9
0.23
1.5
0.08
0.5
16
0.04
17
18
0.02
19
22
23
0.00
0.0
合计
1.0
16.80
10.0
•计算洪峰流量
流域特征参数θ=L/(J1/3F1/4)=64.29,用地区综合关系表中地区综合公式法计算汇流参数m,则10年一遇的汇流参数如下:
M10=2.5h-0.623θ0.637=8.448
图解法求10年一遇洪峰流量Qm和流域汇流时间τ,得10年一遇的地表洪峰流量Qm=0.278htF/t=591m3/s,τ=0.278L/mJ1/3Qt1/4=2.29h,经过洪水过程线计算,10年一遇洪峰流量600m3/s,见表2-5。
10年一遇洪水过程线表2-5
时间t(h)
h1形成的三角形过程线(m3/s)
主雨峰hτ形成的五点概化过程(m3/s)
h3形成的三角形过程线(m3/s)
Q表(m3/s)
Q基(m3/s)
Q潜(m3/s)
Q10%(m3/s)
Qˉ(m3/s)
△t(m3/s)
W(m3/s.h)
44
1.00
82.9
83
87
107
0.28
30
1.28
72.8
48.4
121
3.0
126
363
2.01
730
3.29
591
7.7
600
477
2.11
1006
5.40
47.2
293
340
12.7
355
364
67
5.58
40.7
218
359
374
288
1.15
329
6.73
0.0
184
202
111
1.57
174
8.29
19.5
96
16.58
2476
洪水总量(万m3)
891
②采用瞬时单位线法计算
根据《甘肃省暴雨洪水图集》的暴雨特性参数,采用《甘肃省暴雨洪水图集》瞬时单位线法计算设计洪水。
杨稍沙沟流域点雨量与面雨量计算过程与上述推理公式法相同,由《甘肃省暴雨洪水图集》查得该流域的瞬时单位线汇流参数m1和m2地区综合公式并计算n和K,见表2-6。
杨稍沙沟地区综合参数表表2-6
参数
计算公式
结果
m1,10
m1,10=0.94F0.16J-0.33
1.254
b
b=0.355-0.060LogF
m1
m1=m1,10(10/i)b
1.731
m2
m2=0.69F-0.19J0.30
0.394
n
n=1/m2
2.54
k
k=m1/n
0.682
通过查得S(t)曲线表求时段单位线,并汇流计算地表洪水过程线,得10年一遇的洪峰流量为Qm=590m3/s,见表2-7。
瞬时单位线法10年一遇洪水过程线计算表表2-7
t(h)
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