1、河道综合整治工程初步设计第一章 综合说明第一节 工程概况 某河流域位于A东南部的B市，地理坐标为东经12111-12151，北纬3642-3707，发源于C村东北，流经等镇，于镇村以南2公里的地方流入黄海的浪暖口，全长69公里，流域面积652平方公里，其中，在A境内长43.9公里，流域面积443.3平方公里。整个流域呈叶状，其中山区约占15.4%，丘陵占49.2%，山间平原及滨海平原占35.4%，本流域内主要最大流域宽度21公里，平均流域宽度12.5公里。全流域共有14条支流，其中有3条一级支流，自上而下为薛家沟：长155.5公里，流域面积64平方公里；老清河：长28公里，流域面积100平方公
2、里；坦埠沟：长15公里，流域面积39.7公里。 受A市水利局的委托，我公司对某河河道治理工程，进行了初步设计，编制完成了A市某河河道治理工程初步设计报告，报告主要包括以下主要设计内容： 1、从浪暖口向上游至坦埠村新建堤防20.52公里；2、从浪暖口向上游至坦埠村河道清障排淤10.26公里。第二节 工程建设缘由 某河是贯穿C、A、D三市防洪工程的主干河道，属于典型的雨源型山洪河道，具有暴雨集中、源短流急、涨快退速等特点，目前河道内淤积严重，杂草丛生，沙丘遍布，并逐年向上游推进，同时人为侵占河道、拦河造地、河道挖沙现象也较为普遍，严重地影响了河道的行洪排涝能力，沿岸堤防已远远达不到二十年一遇防洪标
3、准。如今沿河两岸已有20多万人口，跨河两岸已有桃威铁路、309国道及青威高速公路从中通过，为促进当地的经济发展起到了不可估量的作用，一旦发生水灾，其危害后果将十分严重。历史上曾给两岸几十万人口及当地工农业生产造成多次灾难，成为危害沿岸人民生命财产安全，制约当地经济发展的重大隐患。因此，无论从广大人民群众的迫切愿望出发，还是从关系到国计民生的大局出发，从根本上消除洪灾隐患，保护沿河两岸人民免受洪涝灾害，促进当地经济发展，维护社会安全稳定，改善环境，加速某河的彻底根治，完善整个流域的防洪工程体系建设，极为重要，势在必行。第三节 设计依据及设计标准一、文件依据1、项目建设单位关于编制本项目设计文件的
4、委托书；2、国家有关法律、法规、方针及产业政策和投资政策；3、现行有关技术经济范围、标准和定额资料；4、项目建设单位提供的有关基础资料。二、执行的主要规范、规程1、水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93；2、防洪标准GB5020194；3、堤防工程设计规范GB5028698；4、山东省防潮堤工程若干技术问题暂行规定；5、水利水电工程施工组织设计规范（SDT33889）；6、水利建设项目经济评价规范（SL7294）；7、水利水电工程环境影响评价规范（试行）。8、其他有关规范、规程。三、设计标准。 （一）防洪标准根据防洪标准GB50201-94，确定本工程设计洪水标准为二十年一遇洪水设
5、计。（二）工程等别根据防洪标准GB50201-94和堤防工程设计规范GB50286-98，该工程等别为等，主要建筑物为4级。（三）地震根据国中地震动参数区划图（GB18306-2001实施），查得本工程地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35s。第五节 工程建设内容1、桩号0+00010+260段两岸堤防加高加固；2、桩号0+00010+260河道清障排淤。第六节 主要技术经济指标一、主要技术指标二十年一遇设计堤顶高程9.610.63米。二、工程量及投资本工程，共需完成土方开挖128.25万立方米，河道筑堤5078.66立方米。全部工程概算投资301.47万元，其中建筑工程
6、205.76万元，临时工程30.92万元，其它费用37.39万元。三、经济评价该项目经济内部收益率为34.02 %，经济净现值457.18万元，经济效益费用比为2.62，由此可以看出，各项指标均满足规范要求，人国民经济角度分析，该工程是合理可行的，社会效益和经济效益是非常显着的。四、工期安排计划2004年1月开工，2004年4月竣工，工期4个月。第二章 项目区基本情况第一节 工程区概况一、自然地理位置拟建工程位于A市某河中下游、从入海口浪暖口向上至坦埠村10+260公里处。某河位于北纬3658720，东经1200512140，发源于昆嵛山西麓C区曲家口村东北的某口，从C区的莒家庄、水道两乡镇向
7、南流经A市境内的下初、冯家、南黄镇和D市境内的小观等乡镇，于浪暖口入黄海。干流全长69公里，流域面积652平方公里，14条支流中较大支流有老清河（F=100KM2），薛家沟（F=64KM2），坦埠沟（F=39.7KM2）。整个流域呈叶状，最大流域宽度21公里，平均流域宽度12.5公里。流域内有两座中型水库，即位于C境内的瓦善水库和位于A市冯家镇境内的花家疃水库。二、地形地貌某河流域内山脉为昆嵛山系，多为东南走向。其中山区丘陵占大部分，上中游一带地势较高，坡度陡，下游及河口一带地势平坦且低洼。其地貌特征为：山区约占15.4%，丘陵占49.2%，主要分布于中上游一带，下游及河口一带的山间平原及滨海
8、平原占35.4%，为本流域内主要的耕作区。三、水文气象某河流域地处北半球中纬度地区，属暖温带东亚季风区大陆性气候，四季变化明显，但受海洋气候影响，与同纬度内陆地区相比，具有冬暖、夏凉、春冷、秋温及温差小等特点，但风偏大、偏多。区内的气温、降雨、风况情况如下：1、气温项目区年平均气温11.4，最高气温38.4，最低气温25.5。年内各月最寒冷的月份是一月，平均温度为2.6，温度最高是八月份，平均温度24.9。多年平均无霜期221天。历年最大冻土深60cm。2、降水项目区多年平均降水量为723mm，降水量年内分配不均。一是年内、年际变化较大，年内降雨往往集中在79月份，降水量占全年总降水量的70%
9、以上，降水量年际变化也较大，建国以来降雨量最多的年份是1964年，降水量1506.7mm，最小年份是1999年，降水量355.88mm，河水受降雨影响，暴雨季节河水猛涨，雨季过去，水量明显减少，遇大旱及枯水季节则常发生断流干涸。二是地区分布不平衡，自北向南呈递增趋势。本区降水量年际变化幅度较大，多集中在7、8、9三个月，约占全年降雨量的75%。3、风况项目区属于东亚季风区，区内季风盛行。冬季受西伯利亚高压气团控制，盛行偏北风，风力较大；夏季受太平洋暖气团控制，多偏南风，一般情况风力比冬季小，而台风也出现在这一时期，往往对沿海造成风暴潮灾害。该地区多年平均风速46ms，从年内时空分布看，春季35
10、月份风速较大，一般风速57ms，68月多偏南风，89月份时有台风发生，台风的风力强大，是风暴潮灾害多发季节，冬季偏北风多，平均风速一般在47ms。4、海浪入海口地处黄海区，风浪与涌浪出现频率相近。夏、秋季浪高较大，台风是引起大浪的主要天气系统。波浪周期与台风浪周期相对应，涌浪在冬季最强，风浪高度在13m。5、潮汐概况沿海潮汐主要由太平洋潮波经东海传入的协振潮控制。潮汐属于不正规半日混合潮型，一次海潮历时12小时24分。根据A口潮位站测得的资料，多年平均最高潮位2.543m。 四、社会经济概况某河流域辖C的莒格庄、水道和A的下初、冯家、南黄及D市的小观等六个乡镇，流域控制面积652平方公里，总人
11、口22.3万人，其中农业人口20.97万人，耕地28.84万亩，农民人均纯收入2894元，流域内农业以粮食、花生、蚕茧、蔬菜及畜牧业为主，工业以轻工产品为主，流域内工、农业总产值25.9亿元。 第二节 河道防护范围本河道防护范围系根据若无防洪设施，洪水泛滥所造成的淹没面积而定。因河道中上游主要为山区，下游段地势相对开阔平坦，因此主要的淹没区在下游段。据此计算出某河淹没面积为65平方公里（清水河段淹没宽度为7502000米，水深11.5米；清水河与某河交界处至入海口段淹没宽度为111公里，水深1.52米之间），淹没耕地5万亩，淹没3个乡镇45个村庄，人口7.5万，淹没桃威铁路3.3公里，潍石公路
12、4.5公里，损失工农业总产值3.5亿元。 第三章 设计洪水分析计算第一节 基本资料的收集整理和分析某河发源于C昆嵛山的某口，干流全长69公里，流域面积652平方公里，较大支流有老清河（F=100KM2），薛家沟（F=64KM2），坦埠沟（F=39.7KM2），本流域有中型水库两座，即位于C境内的瓦善水库和位于A市境内的花家疃水库。 由暴雨资料推求设计洪水，某河流域选用雨量站4处，见下表。计算系列也均大于30年，所有水文资料都摘自水文年鉴及水文系统水文整编成果，为本次初设提供了可靠的基础资料。某河雨量站一览表站名编号观测场地点设立日期实测资料年限水道C水道村1965.638莒格庄C莒格庄村196
13、7.636冯家A冯家村1965.638南黄A南黄村1958.545第二节 设计洪水计算本流域设计洪水计算采用由设计暴雨推求设计洪水。一、本流域有中型水库两座，因其流域面积较小，且无实测暴雨资料，因此作为无实测资料地区计算从山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法（以下简称办法）中的“山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图”和“山东省最大二十四小时暴雨变差系数等值线图”上，查流域中心多年平均二十四小时点雨量、变差系数，然后由流域面积查点、面换算系数，即可求出多年平均二十四小时设计面雨量，三日设计雨量可由H3=KH24式求得，K取1.25 。二、本流域河道有实测的雨量资料，其面雨量均值、CV值计算
14、如下：1、暴雨资料的选取及系列的生成根据水文年鉴和近几年水文资料整编成果，先统计各单远24小时、3日年最大面暴雨量，具体方法是对各选定的雨量站，6-9月逐日求平均降雨量，然后滑动挑选年最大24小时、3日面雨量，各计算单元统计系列及选用雨量站见下表：某河设计暴雨统计系列及选用雨量站表计算单元统计起迄年限系列长选用雨量站数资料站年数瓦善-清水河1957-2003451-3105清水河花家疃-浪暖口1958-2003441-2732、频率计算求面雨量均值、CV值应用上述统计系列分别计算各个系列均值、CV值，取CS=3.5 CV适线 。适线时重点考虑中、上部点据，设计采用的均值与计算值基本一致，设计C
15、V值一般比计算值偏大。3、设计暴雨求得流域各资料系列均值、CV值后，查P-型曲线表可得到不同频率的KP值，由XP=KPX可求得各种设计频率的年最大24小时、最大3日设计面雨量，本流域上的中型水库防洪标准近期按50年一遇设计，1000年一遇校核，远期按50年一遇设计，2000年一遇校核。考虑到下游河道防洪要求，增加10年一遇、20年一遇设计标准。河道设计断面防洪标准，近期按10年一遇设计，远期按20年一遇治理。河道上各控制单元设计暴雨计算结果见表3-1，中型水库设计暴雨计算结果见表3-2。4、设计净雨量计算先将设计暴雨按三日降雨雨型进行日程分配，公式为：第一天降雨量H1=0.35(H3日-H24
16、)第二天降雨量H2=0.65(H3日-H24)第三天降雨量H3=H24然后推求每天相应的设计净雨，采用办法中提供的暴雨-径流适用范围表及P+Pa-R关系曲线，第一天Pa 用设计值，第二、第三天Pa由前一天降雨及净雨连续计算，即Pai+(Pi-Ri)，求出设计频率下的逐日净雨量。详见下表。某河设计净雨频率计算成果表控制断面设计暴雨期不同频率设计净雨（mm）10年一遇（P=10%）10年一遇（P=5%）瓦善-清水河24小时168.42073日198.8246.1清水河-浪暖口花家疃-浪暖口24小时169.2208.23日202.1250.1瓦善-9+700花家疃-9+70024小时162.8201
17、.73日196.6243.45、设计净雨时程分配本次分析计算，河道各计算单元雨型分配采用办法中提供的胶东地区二小时雨型表，分别计算出其不同设计净雨分配过程。三、设计洪水计算1、单位线计算采用办法中瞬时单位线法，根据产流计算中求得的逐日设计净雨、有效净雨历时、流域面积、干流坡度等参数，用公式M1=0.196F0.33J-0.27R-0.2Tc0.17可求出每日的瞬时单位线参数M1，由M1查办法中的单位线表，经面积放大（或缩小）即可求得汇流计算所需的时段单位线。2、设计洪水计算由设计净雨过程及求得的时段单位线，用单位线推流的方法，求设计频率下的设计洪水过程线，推流时按水文图集提供的依据，按流域面积
18、大小，每100km2加基流1 m3/s。本流域设计洪水，是根据单一流域设计洪水计算方法，对中型水库和区间流域分单元分别进行相同设计频率的单元设计洪水计算，然后对水库进行调洪演算，将出库洪水与下游区间洪水错时段迭加，错开时段长根据洪水在河道中演进速度来确定，求出下游控制断面的设计洪水过程，从中摘取最大洪峰流量即为本次求得设计洪水，计算成果见下表。某河各控制断面不同频率设计洪峰流量断面名称流域面积(km2)不同设计频率洪峰流量（m3/s）10年一遇20年一遇西庄156.87901006清水河上296.31410177021+900401180723269+700585.722902800浪暖口65
19、226703250第三节 设计洪水计算成果合理性分析一、由暴雨资料推求设计洪水将有实测雨量资料地区的面雨量均值、Cv值计算结果与山东省多年平均二十四小时暴雨等值线图和变差系数等值线图对比分析，计算的面暴雨均值与等值线图上查算值及中型水库“三查三定”成果非常接近，且符合自北向南递减的规律，计算的面暴雨系列变差系数均比等值线图上查算值偏小，分析其原因，查算的Cv值为点暴雨量的变差系数，点Cv应比面Cv大，频率计算配线时，采用Cs=3.5Cv，效果也非常好。此外，同一流域不同时段暴雨量均值随着历时增加而增加，相邻流域的暴雨均值变差系数也非常接近。本法采用的降水径流关系，与实际情况有些出入，选出的几个
20、大洪水典型年进行分析，由其暴雨查径流深与实测洪水径流深比较，只有个别年份略偏小些，其它各年皆偏大。另外，净雨分配采用的是可能最大暴雨的雨型，最大一日净雨（三日净雨的80%）集中分配在第三天，与实际雨型分配不甚相符，一日洪量偏大比例明显大小三日洪量偏大比例。因此，本法计算的洪峰、洪量设计值偏大，但从防洪角度出发，应采用对工程安全较为不利的设计值。二、调洪计算成果 根据水文分析计算提供的各种标准的设计洪水，在泄流建筑物类型及尺寸已定的情况下，通过蓄泄调节计算，求出水库防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位、校核洪水位对应的最大泄量，对水库现有各项防洪指标进行校核。本流域上的花家疃水库为有闸门控制，计算
21、时考虑了下游河道防洪安全泄量q安，以山东省大、中型水库三查三定资料中确定的起调水位为准，根据水量平衡方程： （Q1+Q2）*T/2-（q1+q2）*T/2=V2-V1式中：Q1 、Q2-时段T始、末的入库流量，m3/s; q1 、q2-时段T始、末的出库流量，m3/s; V1、V2-时段T始、末的水库蓄水量，m3/s; T-计算时段，S。 水库溢洪道泄流能力，即水位-库容泄量关系曲线，求出两座水库不同标准设计洪水所对应的最高库水位和最大下泄流量，见表3-3。 第四节 设计洪水成果及复核某河曾于1975年由烟台、D、A三市县水利局联合进行过初步的规划设计，当时计算的入海口断面洪峰流量为1940m
22、3/s，而本次为3250 m3/s，相差很大，分析原因有以下两点：1、本流域的四个雨量站为58年-65年间才设立，因此选用的系列短，代表性差，而本次选用系列长达40多年，代表性好，因而计算结果精度高。2、其他控制断面流量计算采用经验公式Qx=(Fx/Fo)0.5Qo,因公式本身过于简单，用于河道防洪设计计算精度差，准确性低。第四章 工程地质一、工程地质某河流域内分布最广的岩层是白垩纪的火成岩和震旦纪及此前形成的变质岩系，主要分布于中、上游地区，下游为第四纪沉积所覆盖，尤其是河口一带，因经常受海潮的影响，因此是深度较厚的海泥淤积。低山出露的岩性主要为花岗岩，风化剥蚀剧烈，岩层坚硬完整，含水层主要
23、是风化裂隙带，厚度一般在015m；丘陵地带主要岩性为花岗岩、变质岩和沙岩，变质岩因受多次构造影响，裂隙充填密实，富水性差；平原主要是某河下游两侧形成的冲积平原，出露的主要岩层为胶东群马村组蔡官屯组的黑云斜长角闪粒变岩以及古生代r2D花岗岩，由于受地形地貌的影响，含水层一般在4m ，由于土壤空隙率大，连通性好，富水性较好。二、水文地质某河流域内山区、丘陵占大部分，上中游地下水位较高，主要分布于火成岩中的裂隙水或孔隙泉，下游地下水则分布在第四纪松散的沙土和沙壤土中，为浅层水，水量较丰富。三、项目区工程地质与水文地质情况该处出露的岩层为胶东群马村组菜官屯组的黑云斜长角闪粒变岩以及古生代的2D花岗岩，
24、属含水性差透水微弱、强风化的古老岩层，其风化层厚度一般在0米之间。拟建项目处为山前洪冲积开阔平原，属古陆台背斜区，河道宽浅，砂层分布厚度较大，平均厚度7米左右，地下水储存条件好，降雨入渗系数大，补给速率快且补给量大，是地表水、地下水较富集的地区。第五章 工程现状及存在的问题第一节 工程建设回顾某河的初步治理始于四十年代，当时主要是在下游东岸D市的小观一带修筑河堤以防洪水漫溢，五十年代又断断续续地修建了一些小堤，六十年代中期D市又进行过较大规模的整修加固，1974年A市按二十年一遇的标准对该河部分河段进行了治理，工程于1976年完成，共投工300万个，投资70万元；1975年由烟台市水利局、A县
25、水利局、D县水利局三方联合组成领导班子，对某河进行了全面的勘测规划，编制了治理设计方案。但由于当时A、D两县对此规划方案意见不统一而未能实施，1991年8月A市水利设计院按二十年一遇的洪水标准又进行了统一规划，由于投资较大，再加上其它原因，某河的治理也未能实施，河道的防洪能力正逐步下滑。为拦蓄兴利及减少中下游洪涝灾害，1970年在上游C境内兴建中型瓦善水库一座，可控制流域面积35平方公里，水库于1977年3月竣工。另一座中型花家疃水库建于某河支流清水河中游，可控制流域面积81平方公里。水库于1970年5月开工兴建，8月主体工程大坝、放水洞、溢洪道竣工。1973年建成溢洪闸，将粘土心墙加高1.2
26、米，并将大坝背水坡进行了培土加固，以后陆续对水库除险加固建设，直至1995年结束。第二节 主要洪涝灾害及成因分析由于历史的原因，某河从未得到过系统完善的规划和治理，所以基本无防洪能力可言。据历史记载，仅在1940年1953年间，南黄、下初及小观三个乡就发生4次洪水漫溢，3次决口，造成10多万亩农田被淹，几千间农屋倒塌，直接经济损失100多万元。1974年8月，一次降雨仅106毫米，即造成险工28处，长2680米，D、A的4个公社82个村庄受灾，水淹面积达6.4万亩，粮食减产853万斤，有2050户进水，倒塌房屋158间，潍石、青威公路分别有两处被洪水冲断。1976年8月，位于D北某河支流上的金
27、花桥（2米*24孔）被洪水冲垮，5处决口，造成3个村庄淹房600多户，淹地1万多亩，绝产5000亩。1981年8月，小观乡发生决口，有3个村庄的500多户农房进水，淹没耕地15000亩，绝产8000亩，小观乡扬水站全部被淤，经济损失10多万元。详见表5-1。由此不难看出：洪水不仅给人民的生命财产造成了严重的损失，而且对各市的经济发展也产生了极其不利的影响，因此搞好河道治理的建设是一件利国利民迫在眉睫的事情。总结历年来的洪涝灾害情况，我们认为某河洪涝灾害产生的原因主要有以下几个方面：一是流域地处丘陵，地形起伏，河床比降大，遇到大雨时易形成山洪暴发，造成洪涝灾害。二是流域内山体岩石裸露，土层覆盖比
28、较薄，雨水渗透量较少，易形成径流，产生洪涝灾害。三是沿海风雨易同时发生，形成暴雨，产生洪涝灾害。四是年降雨量时空分布不均，年际变化大，降雨大都集中7-8月份，易形成洪涝灾害。五是资金投入不足，导致工程未得到有效的治理，防洪能力下降，遇大雨易产生洪涝灾害。第三节 工程存在的主要问题某河全长69公里，几十年来，为沿岸地区在防洪、供水、农业灌溉等方面，发挥了重要的社会效益和经济效益，为沿岸地区经济及农业发展做出了重大贡献。但由于河道从未统一规划治理，致使存在安全隐患，历年也多次发生洪涝灾害，对沿岸人民生命财产构成严重的威胁。目前存在的主要问题有： 1、河道淤积严重。目前河道中下游泥沙淤积，沙丘遍布，
29、并逐年向上游推进，淤积层厚度在1.2-3.5米之间，自坦埠村至入海口，淤积层平均厚度1.0米左右。2、人为侵占河道、拦河造地、河道挖沙现象严重。人为侵占河道、拦河造地、河道挖沙现象较为普遍，尤其是下游A市的南黄镇与D市的小观镇的交界地带，沿岸菜地、耕地向河中延伸，还有淤积的河床及河心处苇草丛生，局部已高出了两岸的耕地，形成悬河，严重地影响了河道的行洪排涝能力。3、两岸堤防残、缺、矮、薄很不规则，且时断时续。A境内43.9 公里的干流河道，右岸堤防共30公里，左岸25公里。从坦埠（10+260）至浪暖口（0+000）段，两岸堤防较完整，堤顶宽在2米左右，堤高约在3.0米左右；从坦埠至西庄（43+
30、900）段，尤其是冯家以上，两岸堤防残缺的问题相当严重。堤坝随着村庄走，堤高在1.52米之间。4、河道弯道多。河道上游自西庄（43+900）至中游（22+400）段弯道多，水流不畅，两岸侧蚀情况非常严重。尤其是下初的垒冢前（38+900）和港南头（28+400）两处，湍急的水流在此几乎连续转了4个90的急弯，形成左冲右撞之势，使两岸险工交错出现，从而加重了中下游河床的淤积，同时使两岸水土流失严重。5、上游至下游共有7座桥。除两座漫水桥外，其余5座自上而下为垒冢前屯桥（34+450），段家大桥（27+710）、段家下铁路桥、南泥沟桥（20+090），南黄高速桥（13+160）。这五座桥下河道均不
31、同程度的存在淤积及杂草丛生问题，桥长均小于河道实际宽度，不同程度缩窄了河道，使得水流不畅。综上所述，某河防洪安全存在严重问题，防洪工程基础设施薄弱，不能为国民经济发展提供安全保障，一旦失事，后果不堪设想。由于工程投资较大，我们将分期分段进行治理，本期治理从浪暖口入海口起至坦埠村段 桩号为0+00010+260公里。第六章 工程设计第一节 项目建设的指导思想要以中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法和山东省河道管理条例等有关法规为依据，从某河流域的实际情况出发，制订项目建设的指导思想是：以防洪除涝为目的，在现有防洪工程设施的基础上，采取“裁弯取直、清障疏淤、筑堤护砌相结合”的措施，以达到调整洪水流向，稳定河床、排除险工的目的，从而全面提高河道的行洪能力，彻底根除由来已久的灾害隐患。第二节 项目建设设计原则1、参照有关法规，结合实
