水利堤防工程设计报告.docx
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水利堤防工程设计报告
1综合说明
1.1工程概况
1.1.1工程背景
《XX县XX镇XX沟河河堤工程》为2017年XX省土地治理项目，工程位于XX镇关上村至XX沟村段，距XX县县城25km，我院组织技术人员，于2017年4月进行了外业勘测及地质勘探，设计治理河道长为3.68km，共完成河道4.0km范围1/2000地形图和2.621km（其中：
左岸2.205km，右岸0.416km）纵断面测量。
治理区起始于XX县与临潭边界交汇处废旧沙场，终止于XX沟村。
工程主要保护对象为XX镇关上村、XX沟村2个村民小组350户1467人免受洪水的侵害，保护沿岸960亩耕地安全。
1.1.2地理位置
XX县位于XX省南部、XX市西南部，XX河中游，地处青藏高原东麓与西秦岭陇南山地接壤区，地处XX、XX、XX、XX几何中心，享有陇原“旱码头”和“千年药乡”的美誉，境内海拔为2200-3872米之间。
境内山峦环抱，洮水绕城东流，草场广阔，资源丰富，山川秀美，是甘肃南部亟待开发的一块宝地。
地理位置：
距省府兰州市267公里，距陇海铁路陇西火车站120公里，自古就有“西控青海，南通巴蜀，东去三秦”之说，是通往兰州、陇西、陇南、甘南和四川的必经之地，国道212线、省道306线的交叉连接使XX县处在一个经济相互促进、文化相互渗透、观念相互影响的“四区八县”经济增长带中心位置，是甘肃南部重要的商品集散地，享有陇上“旱码头”的美称。
XX县XX镇XX沟河河堤工程位于XX省XX县县城西部XX镇关上村至XX沟村段。
地理坐标东径103°47′21″——103°47′12″，北纬34°30′35″——34°32′24″。
1.1.3社会经济情况
XX县辖18个乡（镇），310个村民委员会，2133个村民小组，全县常住人口45.18万人，其中农业人口39.29万人，人口密度123人/km2。
总耕地面积62.42万亩，其中山地36万亩，台地15万亩，川地11万亩,人均耕地1.5亩,年产粮食0.7亿kg,人均163kg。
2011年全县国内生产总值19.4亿元，完成大口径财政收入15540万元，一般预算收入8135万元，城镇居民人均可支配收入11220元，农民人均纯收入达到2870元。
本次设计治理河段为起始于XX县与临潭交汇处废旧沙场，终止于XX沟村3.68km范围，设计治理段河长3.68km。
工程新建堤防长度为2.621km（其中：
左岸2.205km，右岸0.416km），排洪涵管1座。
1.2水文
1.2.1自然概况
XX县XX镇XX沟河河堤工程位于XX河一级支流XX河末端。
发源于蛾儿岭山梁，防洪XX沟段以上控制流域面积78.4km2，主河道长14km，河道平均坡降23.47‰。
XX县境内地貌主要属于高原形态，古地理环境为秦岭海槽，地下岩浆活动强烈，褶皱断裂构造相当发育。
地质构造属西秦岭北支褶皱带，次级构造为弧形构造。
境内山峦起伏，沟壑纵横。
全县山地占88.8%，南有长江、黄河分水的岷峨山、大拉梁；北有XX河、渭河分水的木寨岭、岭罗山。
全境山岭起伏，河流纵横，气势壮观。
其中XX县、迭部交界处的达拉梁海拔为3754米，属XX县最高峰。
马坞油坊庄为2040米，为最低点，相对高差1707米。
境内大部分地区海拔在2300-3000米之间。
地表切割较小，河谷大多宽浅。
1.2.2水文
XX县地处青藏高原边缘，是甘南高原向黄土高原、陇南山地的过渡地带。
境内大部分地方海拔高，受大陆性气团、副热带暖湿气团的交替影响和地形对大气抬升的作用，形成高寒阴湿这一气候特点。
降雨量多，气温低，无霜期短，多冰雹等自然灾害。
XX县气候属于高原性大陆气候，总体气候高寒湿润，从东至西由温带半湿润气候过渡到高寒湿润气候。
根据XX县气象站资料统计，年平均气温5.7℃，平均最高气温13.2℃，平均最低气温0℃，极端最高气温31.8℃，极端最低气温-26.3℃，年降水量588.2mm，蒸发量1192.2mm，年主导风向为西北风，最大风速24m/s，最大冻土深度75cm。
XX河的洪水主要由暴雨形成，经复核：
工程区XX村段五十年一遇洪峰流量296.15m3/s，二十年一遇洪峰流量218m3/s，十年一遇洪峰量158.34m³/s。
采用2年一遇洪水设计洪峰流量53.37m3/s作为防洪河段造床流量。
采用阿尔图宁公式计算防洪段稳定河宽为20.0m。
1.3地质
1.3.1区域地质概况
工程区位于XX河支流XX河，海拔高程为2460～2370m,河谷呈开阔的“U”形,谷底开阔、平坦，主要由冲洪积堆积的Ⅰ、Ⅱ级阶地、河漫滩、现代河床组成。
两岸Ⅱ级阶地比较发育，阶面宽阔、平坦，Ⅰ级阶地在两岸呈不连续状分布，河流呈蛇曲状游荡，侧蚀比较严重。
工程区处于西秦岭复杂褶皱带XX河复式向斜中段北翼的次级褶皱—三岔～十里铺复式背斜核部附近南侧，区内构造较发育，其走向与主构造方向基本一致。
出露的主要地层有：
志留系（S）区域变质板岩夹片岩，上第三系（N）红色砂质泥岩，第四系晚更新统（Q3）黄土状土、全新统（Q4）冲洪积成因的松散堆积物。
工程区地下水主要赋存于第四系松散地层中，含水层为河漫滩、阶地砂卵砾石层，地下水的类型为孔隙潜水，地下水位一般埋深0.8～1.5m，主要受大气降水、地表水、基岩裂隙水补给，向下游及河床排泄。
河水、地下水水化学类型为HCO3-－Ca2+型，矿化度0.21～0.22g/l，为淡水；PH值8.2～8.34，呈弱碱性，水质良好，对普通混凝土无腐蚀性。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），本工程区地震动峰值加速度为0.15g，（相应地震基本烈度为Ⅶ度），地震动反映谱特征周期为0.45s；根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，堤防工程为Ⅳ等小
（1）型工程，主要建筑物级别为4级，工程建筑物建议按Ⅶ度设防。
1.3.2堤防及河道整治工程地质条件
根据工程堤线所处地貌部位不同可将堤线分为：
河床及漫滩河堤线段、Ⅰ级阶地前缘堤线段。
各段堤基主要地层岩性基本一致，堤基分为砂卵砾石堤基、岩石堤基（板岩夹片岩）。
上部主要为al-plQ4冲洪积含漂石砂卵砾石层，厚度1.0～4.0m，下伏基岩为志留系（S）灰色板岩夹片岩。
堤基砂砾卵石层中无粉细砂等不良夹层存在，即在Ⅶ度地震条件下不存在地基土地震液化问题；
堤基存在洪水冲刷及施工过程中存在基坑涌水问题；
工程地质条件相对简单，不存在影响堤防工程建设的工程地质问题。
1.3.3天然建筑材料
在XX河两岸河漫滩及河床中广泛分布有砂砾石，可作为砼粗细骨料使用，目前均有料场分布，砂砾石料储量丰富，可满足本工程使用要求。
碾压河堤的砂砾石料可就近在河床、河漫滩中采取，进行碾压，其质量满足碾压料要求。
建议对堤体的碾压质量应按相对密度大于0.60g/cm3控制。
1.4工程任务
工程起始于XX县临潭边界交汇处废旧沙场，结束于XX沟村，设计治理段河长3.68km，流域内植被覆盖较差，水土流失严重，治理区域内沿岸村社较为集中、人口稠密。
工程主要保护对象为XX镇关上村、XX沟村2个村民小组350户1467人免受洪水的侵害，保护沿岸960亩耕地安全。
工程新建堤防长度为2.621km（其中：
左岸2.205km，右岸0.416km），排洪涵管1座。
1.5工程布置及设计
1.5.1工程等别及设计标准
XX县XX镇XX沟河河堤工程保护对象为2个村民小组350户1467人及沿岸960亩耕地安全。
根据《防洪标准》（GB50201-2014）规定，确定保护对象等级为Ⅳ等；按《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，该段设计堤防工程主要建筑物级别为4级，防洪标准按10年一遇洪水设计，洪峰流量：
158.34m3/s。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），本工程区地震动峰值加速度为0.15g，（相应地震基本烈度为Ⅶ度），地震动反映谱特征周期为0.45s。
1.5.2工程总体布置
工程布置根据拟定的工程布置原则,结合具体地理位置、地形条件、以及防洪区内的各种建筑物位置等综合因素,在满足设计稳定河宽的条件下在XX河两岸布设新修河堤2.621km，堤边线基本顺河势沿现河道边缘布置,个别地段适当裁直，在左岸桩号0+945处布置排洪涵管1座。
对防洪河段结合筑堤开挖河床砂砾石进行疏浚整治。
1.5.3堤防工程设计
根据因地制宜,就地取材,经济合理的原则,结合堤段所处地理位置、工程现状、堤基地质、建筑材料、施工条件、工程造价等因素,综合比较确定；布置在河床、高漫滩上的防洪堤选择碾压砂砾石均质土堤。
堤顶宽取3m，堤高2.05m（深泓线以上），基础埋深1.8m（深泓线以下），水深1.2m。
迎水面采用C15砼护坡,护坡厚度顶部0.15m渐变至底部0.20m，齿槽基础深0.3m,宽0.5m，堤防纵向每隔5m设设聚乙烯闭孔泡沫板伸缩缝一道，在护坡地面0.3m以上每间隔3m呈梅花形布设DN50PVC排水管。
1.5.4排洪涵管设计
在左岸桩号0+945处布设排洪涵管1座，采用DN1000mm钢筋管，承插口处采用热沥青历练麻油包裹，进水管高程根据现场实际地形确定，出水管高程高于设计河床0.5m。
排洪涵管管身坡比1/10～1/20,涵管扭面、挡土墙及支墩均采用M10水泥砂浆砌石，为了防止主河槽泄洪时河道洪水沿涵管倒流至堤后，涵管出口端焊接厚10mm钢板合叶式拍门，当主河道水位回落时，使堤后积水及时排入主河槽。
详见排洪涵管设计图。
1.6施工组织设计
工程所在区域中心距XX县县城30km，区域内有省道徐合公路及简易乡村道路，道路通畅，车辆通行便利，交通方便。
工程施工用水从XX河抽取、生活用水接取当地自来水或开采地下水，水质均满足饮用、生产、生活用水要求。
10KV及以下农村电网覆盖工程区，施工用电可直接就近“T”接至施工场地。
本工程施工点多，可以多工作面平行施工，施工安排有很大的灵活性，总工期设计为3个月。
工程施工期选择在枯水期，主体工程施工为导流、砂砾石开挖、砼现浇、砂砾石填筑。
砂砾石以挖掘机开控为主，辅以人工开挖，就近堆放，以备填筑所用。
主要工程量：
土石方开挖1.89万m3、土石方填筑2.05万m3、砼3771m3、浆砌石8m3。
主要材料量：
水泥1049t、砂子2058m3、石子3146m3、块石11m3。
主要劳动力量：
总劳力0.98万工日。
1.7环境保护设计
工程实施过程中，砂石料开采过程将对河滩原地貌和植被有所影响，但其范围有限；新建防洪堤基础开挖时，泥沙将直接进入河流，增加河流的泥沙含量；施工噪声对周边居民产生一定影响。
针对上述不利影响，工程实施过程中一方面通过合理调配，尽量地做到挖填平衡，减少对植被的破坏；同时，加强施工组织及管理，减少噪声污染；在施工过程中对原料场和原地貌的破坏，必须进行恢复，岸边营造防护林进行绿化，美化环境。
1.8工程管理
本工程在建设过程中由XX县XX镇政府负责筹建专门的工程管理机构，负责工程实施，建成后由XX县水利水保局防汛办负责管理。
工程管理范围主要包括流域河道，堤身和护堤地、路等。
根据《XX省水利工程用地划界标准》（DB62/446-1995）规定，管理范围自河堤背水面坡脚起算10m，管理范围外10m划定为保护范围。
1.9工程招标
工程的招标范围为工程监理、工程施工等两种类型，工程建设内容为新建防洪堤防2.621km，排洪涵管1座。
工程的招标范围为工程建设的全部施工任务施工监理等，施工任务治理河长3.68km，新建堤防2621m（其中：
左岸2205m，右岸416m）,排洪涵管1座。
监理任务为治理河长3.68km全河道范围。
工程批复后,甲方组织或委托具有招标代理资质的专门机构进行招标。
通过招标择优选择监理、施工队伍，项目法人应按照招标的有关规定，通过招标的方式选择监理和施工单位，不得不经过招标使施工和监理单位在同一个直接主管部门下自成一体封闭运行。
1.10工程投资概算
1.10.1投资概算
工程部分总投资280.00万元，其中：
建筑工程230.79万元，占一至三部分投资的86.55%；施工临时工程11.47万元，占一至三部分投资的4.30%；独立费用24.40万元，占一至三部分投资的9.15%；基本预备费13.33万元。
1.10.2工程量指标
主要工程量：
土石方开挖1.89万m3、土石方填筑2.05万m3、砼3771m3、浆砌石8m3。
主要材料量：
水泥1049t、砂子2058m3、石子3146m3、块石11m3。
主要劳动力量：
总劳力0.98万工日。
工程特性表
表1-1
编号
项目名称
单位
数量
备注
一
水文、气象特征
1
工程位置以上面积
km2
78.4
2
多年平均流量
m3/s
71.86
3
设计洪水标准及流量
m3/s
158.34
十年一遇
4
多年平均降雨量
mm
588.2
5
多年平均蒸发量
mm
1192.2
6
多年平均气温
℃
5.7
7
最大风速
m/s
24
二
地震动峰值加速度
g
0.15
三
地质
1
防洪堤地基岩性
砂卵砾石或板岩
2
最大冻土深度
cm
75
四
工程特性
1
堤防级别
级
4
2
修建堤防总长度
km
2.621
⑴
左岸堤防长度
km
2.205
⑵
右岸堤防长度
km
0.416
3
新建河床稳定河宽
m
20
4
护坡形式
现浇C15砼
5
防洪堤高度
m
2.05m
深泓线以上
6
河堤基础埋深
m
1.80m
深泓线以下
工程特性表
续表1-1
编号
项目名称
单位
数量
备注
五
主要工程量
1
开挖砂砾石
万m3
1.89
2
夯填砂砾碎石土
万m3
2.05
3
现浇砼
m3
3771
4
浆砌石
m3
8
六
主要材料
1
水泥
t
1049
2
砂子
m3
2058
3
石子
m3
3146
4
块石
m3
11
七
劳动力
万工日
0.98
八
工程投资概算
万元
280.00
2水文
2.1流域概况
XX县XX镇XX沟河河堤工程位于XX河一级支流XX河末端。
发源于蛾儿岭山梁，防洪XX沟段以上控制流域面积78.4km2，主河道长14km，河道平均坡降23.47‰。
流域特征参数表
表2-1
流域名称
断面名称
流域
面积
主沟
长L1
沟底比降I1
山坡平均长度L2（km）
山坡平均坡度I2（‰）
（Km2）
（km）
（‰）
XX河支流
XX村断面
78.4
14
23.47
1.5
166
2.2气象
XX县地处甘南高原东缘与陇中黄土高原及陇南山地的接壤区。
本县由东到西从温带半湿润气候向高寒气候过渡，高寒阴湿，夏秋变化剧烈，自然灾害频繁，四季不甚明显。
根据XX县气象站资料统计，年平均气温5.7℃，平均最高气温13.2℃，平均最低气温0℃，极端最高气温31.8℃，极端最低气温-26.3℃，年降水量588.2mm，蒸发量1192.2mm，最大风速24m/s，最大冻土深度75cm。
XX县气象站各月气象要素统计见表2-2。
XX县气象站气象要素统计表
表2-2
项目
单位
月份
年
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
平均气温
℃
-6.9
-3.6
2
7.2
10.8
13.6
16.1
15.7
11.6
6.6
0.4
-5.1
5.7
平均最高气温
℃
2.1
4.6
9.9
15.1
17.7
20.5
22.8
22.5
17.7
13.3
8.1
3.9
13.2
平均最低气温
℃
-13.7
-9.7
-3.5
1.1
4.9
7.4
10.4
10.3
7.3
2
-4.6
-11.4
0
极端最高气温
℃
16.4
20.4
27.1
27.9
27.7
31.5
30.2
30.8
28
22.6
19.7
14.1
31.5
极端最低气温
℃
-26.3
-25.1
-16.1
-13.5
-3.2
-1.2
2.1
2.4
-2.3
-10.1
-18.1
-24.7
-26.3
降水量
mm
2.9
4.6
17.9
44.4
83.4
71.2
110.1
107
91.7
46.4
7
1.6
588.2
蒸发量
mm
40.5
54.3
97.8
140
151.9
144.3
148.7
146.9
98.8
78.3
52.2
38.5
1192.2
日照时数
h
191.4
176.8
184.6
190.3
200.1
201.2
197.6
200.5
147.2
165.3
181.1
203.3
2239.5
相对湿度
%
60
61
64
65
69
73
78
77
78
76
69
63
69
最大风速
m/s
14
18
18
17
21
17
24
14
13
17
17
17
24
平均风速
m/s
0.8
1.2
1.5
1.5
1.3
1.0
0.9
1.0
1.0
0.9
1.0
0.7
1.1
最大冻土深度
cm
68
75
66
7
0
0
0
0
0
6
19
53
75
最大积雪深度
cm
12
8
7
11
8
0
0
0
3
9
8
7
12
备注
蒸发皿Φ为20cm蒸发量资料。
2.3基本资料
XX河流域没有实测水文资料，其下游有XX河XX县水文站，集水面积78.4km2，是本次水文分析计算的依据站。
XX县水文站始设于1957年，资料观测有水位、流量、泥沙。
XX河李家村站1947年建站至今，是XX河流域实测系列最长的站，本次收集到1947～2001年共55年资料。
2.4洪水
本工程上阳坡断面集水面积为78.4km2，所以用小流域铁一院公式计算其洪峰流量。
铁道部第一勘测设计院、中国科学院地理研究所及铁道部科学院西南研究所三个单位通过对渭河流域等河流洪水实测和调查资料进行分析，得出了地区洪峰流量计算公式：
多年平均洪峰流量：
Q=[
]
式中:
Q——暴雨洪峰流量（m3/s）
k1——产流因子，按下式求的
k1=0.278SF
其中S——面平均暴雨参数（mm/s）
F——流域面积（Km2）
C——径流系数，按已知的R、r1、F、n、S等值查径流系数值表而得。
n——暴雨衰减指数，当t≤小时则n取0.55，t＞1小时n取0.7
X——山坡与主河槽综合汇流因子，为山坡汇流因子K2与河槽汇流因子K1之和即X=K1+0.95K2
K1=
K2=
其中L1——主河槽长度（Km）
A1——主河槽流速系数，由流速系数表查得
α0——断面扩散系数，可在出口断面附近选取有代表性的断面，量取其一米水深时相应河宽之半（m）
m1——主河槽沿程平均糙率系数
I1——主河槽平均坡度（‰）
L2——流域坡面长度（Km）
I2——山坡平均坡度（‰）
A2——坡面流速系数，由坡面流速系数值表查得
y——反应流域汇流特性的指数
P1——为形成洪峰流量的同时汇流的时间系数，与流域的汇流形状指数γ和随暴雨衰减指数n而变的指数n’有关。
P——形成洪峰流量的同时汇流面积指数。
计算结果见表2-3。
洪水计算结果
表2-3
流域名称
断面名称
计算方法
Qm
不同频率洪峰流量（m3/s）
1%
2%
5%
10%
20%
50%
XX河支流
XX村
铁一院
71.86
365.29
296.15
218.00
158.34
112.85
53.37
XX河的洪水主要由暴雨形成，经复核：
工程区XX村段五十年一遇洪峰流量296.15m3/s，二十年一遇洪峰流量218.00m3/s，十年一遇洪峰量158.34m³/s。
根据拟建防洪工程和治理区域的特点，本次工程采用十年一遇洪峰流量，可满足设计要求。
3工程地质
XX县XX镇XX沟河河堤工程位于XX省XX县县城西部XX镇关上村至XX沟村段。
地理坐标东径103°47′21″——103°47′12″，北纬34°30′35″——34°32′24″。
上游自XX县与临潭交界处开始，至下游XX村结束，治理河道范围3.68m，新建堤防长2.621km，其中左岸规划堤防长2205m，右岸规划堤防长416m。
本堤防工程的工程地质勘察工作以本工程区的地质测绘及踏勘为主导,在借鉴已建堤防工程及现行河道内天然建筑材料的开采情况，阐明本堤防工程的基本工程地质条件。
本次勘察工作依据并执行的主要规程规范有：
⑴《堤防工程地质勘察规程》（SL188－2005）
⑵《水利水电工程水文地质勘察规范》（SL373－2007）
⑶《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55－2005）
⑷《水利水电工程地质测绘规程》（DL/T5185－2004）
⑸《堤防工程设计规范》（GB50286－2013）
⑹《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251－2015）
以及其他相关规程规范。
3.1区域地质概况
3.1.1地形地貌
工程区地处西秦岭山地西段，属构造剥蚀中山地貌，XX河两岸山峦起伏，沟壑纵横，其中XX县、迭部交界处的达拉梁海拔高程为3754m，属于XX县的最高峰，XX河为工程区内最低侵蚀基准面，海拔高程2040m，相对高差1700m。
工程区位于XX河左岸支流XX河上，海拔高程为2460～2370m,河谷呈开阔的“U”,谷底开阔、平坦，一般宽度80～180m，主要由冲洪积堆积的Ⅰ、Ⅱ级阶地、河漫滩、现代河床组成。
两岸Ⅱ级阶地比较发育，阶面宽阔、平坦，为当地主要农田；而Ⅰ级阶地在两岸呈不连续状分布，河流呈蛇曲状游荡，侧蚀比较严重，为了有效的保护两岸农田不受洪水侵害，同时与城市建设的人文景观、提高城市品位相结合的目的而进行河堤防护。
3.1.2地层岩性
工程区出露的主要地层有：
志留系（S）区域变质板岩夹片岩，上第三系（N）红色砂质泥岩，第四系晚更新统（Q3）黄土状土、全新统（Q4）冲洪积成因的松散堆积物。
现有老到新分述如下：
1）志留系（S）岩性为青灰色板岩夹片岩，常见有棕红色热液呈岩脉状侵染，板状构造，板理及
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