本科毕业设计新厝防洪工程设计方案说明文本.docx
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本科毕业设计新厝防洪工程设计方案说明文本
1综合说明
1.1绪言
1.1.1社会经济
蕉城区位于福建省东北部沿海，地处闽东北的鷺峰山脉东南麓三都澳之滨。
东与霞浦隔海相望，东北与福安相连，北接周宁，西倚屏南、古田，南邻罗源。
地理位置介于北纬26°31′26″～26°58′00″，东经119°08′30″～119°51′20″之间。
为宁德市政府所在地，是闽东政治经济文化中心。
全区辖有城南、飞鸾、三都、金涵、漳湾、七都、八都、九都、赤溪、霍童、洪口、石后、洋中、虎贝、蕉南、蕉北等16个乡镇街道办事处行政区。
其中沿海乡镇有：
八都镇、七都镇、漳湾镇、城南镇、三都镇、飞鸾镇及蕉南街道办事处、蕉北街道办事处等8个。
根据《2010年蕉城统计年鉴》，全区人口43.2万人，其中乡村人口33.4万人。
全区面积1664.54km2，其中海域面积172.96km2，耕地面积19.5万亩，人均耕地面积0.46亩。
2010年，全区生产总值106.9亿元，比增17.3%。
人均GDP21311元，比上年增长18%。
虎贝乡地处蕉城区西北部，距市区52公里，北与屏南相邻，西北与古田交界，东南与洋中接壤，东北与霍童、洪口毗邻。
地域面积157平方公里，平均海拔810米，下辖17个建制村，84个自然村，其中老区村9个，基点村5个，总人口1.86万人。
2010年，全乡实现社会总产值3.24亿元，其中农业总产值1.29亿元，工业总产值1.95亿元，农民人均纯收入3958元。
全乡耕地面积17315亩，其中水田面积15200亩，旱地面积2115亩，目前拥有高山绿色蔬菜基地6000多亩，其中省级蔬菜直供基地3000亩，林业用地面积18.38万亩，森林覆盖率达69%，丰富的林竹资源，促进当地中华蒸笼制造、食用菌种植、畜牧业养殖等产业持续发展。
辖区内贮藏丰富的花岗岩、高岭土、铝、铅、锌等矿物资源，其中花岗岩储量4800多万m³。
1.1.2兴建缘由
建国以来，特别是改革开放以来，虎贝乡凭借优越的地理位置，工农业有了较大的发展，交通便利，市场繁荣，水资源也得到一定程度开发，兴建了一批小型灌溉、水电、供水工程，为流域内社会、经济发展起了较大的作用。
但由于降雨分布不均，洪涝灾害十分频繁，加之虎贝乡镇区河段防洪设施非常薄弱，只有少量低标准的堤防工程，且防洪标准只有3年一遇左右。
每次洪水都给镇区带来较大的经济损失，如2005年“龙王”台风就是突出的例子。
综上所述，为加快蕉城区及虎贝乡的发展步伐，增强发展后劲，完善虎贝乡镇区河段防洪工程体系，解决洪涝灾害问题是当前刻不容缓的任务，也是十分必要的。
1.1.3前期工作情况
2011年8月受蕉城区虎贝乡政府的委托，我院承担了宁德市蕉城区虎贝乡新厝防洪工程初步设计报告的编制任务，于2011年9月组织专业技术人员进行了实地查勘，了解河道现状及存在问题，收集有关资料，并进行了河道勘测工作。
在此基础上，我院经过内业计算、方案比较和分析整理等工作，于2011年11月编制完成《福建省宁德市蕉城区虎贝乡新厝防洪工程初步设计报告》。
2011年12月14日，福建省水利厅组织专家对《福建省宁德市蕉城区虎贝乡新厝防洪工程初步设计报告》进行了审查，，我院设计人员根据专家意见进行了修改，形成报批稿上报审批。
在本次初步设计的编制过程中，得到福建省水利厅、宁德市水利局、蕉城区水利局、虎贝乡人民政府等有关部门的大力支持和协作，在此表示衷心的感谢！
1.2水文
1.2.1流域概况
七都溪为宁德蕉城区境内仅次于霍童溪的第二大河,发源于宁德市境内的虎贝乡第一旗，由西向东贯穿全境，于七都镇入海，属单独入海的河流。
干流全长58km，总流域面积333.5km2，坡降14.13‰。
流域内主要行政区域为虎贝乡、洋中镇、石后乡、七都镇。
其中虎贝乡位于七都溪上游，新厝溪（根据当地习惯，七都溪干流虎贝乡镇区河段亦称新厝溪，因此本设计文本中七都溪干流虎贝乡河段统一称为新厝溪）从虎贝乡西南部穿过。
新厝溪在桩号K2+750（过水路面1）位置以上控制流域面积21.8km2，河长7.6km，平均坡降42.1‰。
1.2.2气象
根据城关气象站统计，蕉城年平均气温19℃，最热月为7月份，月平均28.7℃，极端最高气温39.4℃；最冷月为1月份，月平均2.4℃，极端最低气温-2.4℃。
年平均无霜期300天。
由宁德雨量站1955年～2005年51年降雨资料统计得，年最大降水量为2848.4mm（1973年），年最小降水量为1177.5mm（2003年），多年平均降水量1973mm，由陆地向近海逐渐减少。
年平均风速1.5m/s，最大风速28m/s。
年平均日照1703小时，日照率38%。
1.2.3设计洪水
设计洪水计算统计参数采用查暴雨等值线图。
由于集雨面积较小，因此直接采用华东特小流域推理公式法（下垫面类别取Ⅱ-3类）进行计算，并采用推理公式法（沿海）和瞬时单位线法进行验证。
1.2.4水面线推算
本河段水面线推算根据最新实测断面进行计算。
由于项目区穿过虎贝乡规划区，规划区原种植庄稼，河道不在居民较集中区，无法进行历年最高洪痕调查。
本次初设采用《糙率表》查求糙率。
综合考虑到本河段多为砾石和卵石，滩地耕种庄稼，糙率取0.04，河道整治后河道糙率略有减小，采用0.038。
本次设计以整治河段末端下游约480m的桩号K2+750断面（过水路面1）为起始断面，按照堰流公式计算堰上水位（桥下为自由出流），推算出相应十年一遇设计洪峰对应的设计水位为799.72m，并以此水位为起始水位向上游推算河道水面线。
1.3工程地质
根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》和福建省建设厅、地震局的闽建设[2002]37号文件:
场地类型属中软，地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ，地震动反应谱特征周期为0.35s。
本工程防洪堤基础大部分为卵石，基础地质条件相对较好。
卵石为强透水层，存在渗透及冲刷问题，建议堤基进行防渗及抗冲刷处理。
部分堤岸为基本稳定岸坡；大部分堤段岸坡属于稳定性较差的岸坡。
拟护坡段需进行抗冲刷处理。
本工程所需砂料、石料均可通过外购处理，砂料运距为50km，石料运距约为4.0km，质量及储量可以满足工程需要。
填筑料：
重力式防洪堤背水侧回填砂砾卵石，回填土料质量要求低，可就近河中漫滩、河床开采，质量及储量可以满足要求，运距500m左右。
1.4工程任务和规模
根据现行国家标准《防洪标准》（GB50201-94）规定，按保护地区的重要性、洪灾后果等因素，确定虎贝乡新厝防洪工程按10年一遇洪水设防。
根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）规定，确定虎贝乡新厝防洪堤按5级堤防设计。
新建防洪堤总长为3723m，河道清障37989m3。
1.5工程布置与主要建筑物
1.5.1岸线布置
根据现有道路状况并结合水面线计算成果最终确定河道行洪宽度为：
河道桩号K0+000（新厝防洪工程起始点）至河道桩号K0+325（新厝溪与支流1汇合口）行洪宽度为10m，河道桩号K0+325（新厝溪与支流1汇合口）至河道桩号K1+575行洪宽度为20m，河道桩号K1+575至河道桩号K2+266.2（溪东桥）行洪宽度为25m；支流2及支流3行洪宽度确定为10m。
1.5.2主要建筑物
本工程主要建筑物为新建防洪堤总长3723m。
堤型根据堤线所处地形地质情况，同时结合城镇建设发展规划以及当地建筑材料的分布进行选择。
防洪堤段主要建筑物如下：
（1）新厝溪右岸
新厝溪右岸建设范围为桩号XY0+000（新厝溪右岸防洪堤起始点）至XY1+915（溪东桥）之间，长1915m。
根据新厝溪右岸实际地形情况，XY0+000～XY1+202（3#拦水坝）新建M7.5浆砌块石护岸式防洪堤1202m，桩号XY1+202（3#拦水坝）～XY1+915（溪东桥）新建重力式防洪堤713m。
（2）新厝溪左岸
新厝溪左岸建设范围为桩号XZ0+000（新厝溪左岸防洪堤起始点）至XZ1+497（溪东桥）之间，长1497m。
根据新厝溪左岸实际地形情况，桩号XZ0+000～XZ0+895（3#拦水坝）新建M7.5浆砌块石护岸式防洪堤895m，桩号XZ0+895（3#拦水坝）～XZ1+497（溪东桥）新建重力式防洪堤602m。
（3）支流2右岸
支流2右岸临近山体，地势高，无建设防洪堤的必要。
（4）支流2左岸
支流左岸建设范围为桩号Z2Z0+000～Z2Z0+128新建M7.5浆砌块石护岸式防洪堤128m。
（5）支流3右岸
支流3右岸Z3Y0+000～Z3Y0+183新建M7.5浆砌块石重力式防洪堤183m。
（6）支流3左岸
支流3左岸为山体，地势高，无建设防洪堤的必要。
1.5.3主要工程量
治理主要工程量为：
土石方开挖32676m3，堤身夯填土7105m3，砂卵石回填11397m3，M7.5砂浆砌块石11101m3，干砌块石3322m3，C15埋石砼6572.2m3,河道清淤工程量37989m3。
1.6工程施工
本工程对外交通十分便利，部分堤段与虎贝至宁德市区的公路相邻，其余各堤段均有公路与镇区公路相通。
施工用电可以从附近电网中就近接用，施工用水尽可能利用河水，生活用水利用当地自来水网供给。
本工程采用左右岸分段施工，左岸施工时利用右岸河道和左岸围堰进行施工导流，右岸施工时利用左岸河道和右岸围堰进行施工导流。
纵向围堰与堤轴线平行布置，横向围堰与河道垂直布置，堰顶宽度为1.0m，堰高为1.5～2.5m，迎水面和背水面边坡均为1:
0.5。
土方开挖可采用1.0m3反铲挖掘机开挖，少量边角处开挖采用人工开挖。
河道清障采用1.0m3反铲挖掘机开挖，采用后退法施工，由外侧往内侧开挖，利用挖掘机平整作为施工便道，汽车在便道上倒退装车。
混凝土由0.4m3拌和机供料，人工推双胶轮车运至工作面后由人工入仓浇筑。
各堤段大部分回填夯实土可以利用开挖弃土，由推土机推土平整，再由蛙式打夯机，局部辅以人工夯实。
块石所需原料可向当地购买，由5T自卸汽车或拖拉机运到施工现场堆放，砌筑时由双胶轮车运至工作面，由人工抬运、人工砌筑。
砌石所需水泥砂浆以机拌制为主，双胶轮车运至工作面，搭仓面、卷扬机提升或人工挑运入仓。
本工程施工总工期为7个月，本工程需永久占地51.0亩，其中：
河滩地48.0亩，耕地3.0亩。
施工临时占地6.0亩。
1.7工程建设与管理管理
本工程建设管理严格采用五制：
项目法人责任制、工程招投标制、资本金制、工程施工监理制和合同管理制。
项目法人为虎贝乡人民政府。
本工程管理设计范围为虎贝乡镇区的5级堤防。
本工程由虎贝乡政府下属部门水利工作站管理，管理所编制人员共2人，其中生产人员1人，管理人员1人。
本工程管理范围为堤身，堤内、外护堤地等。
依照《水法》、《防洪法》、《河道管理条例》和《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）等规范的有关规定，护堤地范围根据5级堤防工程要求并结合乡镇建设规划要求确定，本工程堤内、外护堤地宽度确定为堤内坡脚以内、外坡脚以外各5m。
在堤防工程背水侧紧邻护堤地边界线以外50m的区域及两岸堤防间的滩地、河道均为工程保护范围。
管理设施包括：
观测设施、交通设施、通讯设施、生产生活设施。
由于该工程属于社会公益性质的水利建设项目，其本身并没有财务收入，为维护项目的正常运行，其运行期的维护费用需由乡财政拨款或收取防洪排涝保护费解决。
1.8工程占地
虎贝乡新厝防洪工程新建防洪堤总长3723m。
本工程需永久占地51.0亩，其中：
河滩地48.0亩，耕地3.0亩。
施工临时占地6.0亩。
1.9环境影响评价
防洪工程的兴建，大大降低洪水灾害带来的损失，促进该地区社会经济的发展，经济效益和社会效益显著。
同时对河道水质和交通条件有较大改善，工程兴建后，改善周围环境，环境总体的变化趋势是好的，对环境的影响利大于弊。
不利影响
主要是施工期的临时影响，只要做好施工期的环境保护工作，加强施工管理，加快施工进度，就会将不利影响降低至最低程度。
因此，从环境保护角度分析，本工程建设是可行的、合理的。
1.10水土保持
根据水利部《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》（水利部公告2006年第2号文）和《福建省人民政府关于划分水土流失重点防治区的公告》（闽政【1999】205号文）。
蕉城区不属于国家级和省级水土流失重点防治区。
因此，根据《开发建设项目水土流失防治标准》GB504342008规定，本项目将执行建设生产类项目二级标准。
水土保持防治责任范围一般包括项目建设区和直接影响区。
项目建设区主要包括项目永久征地、临时占地、租赁土地、管辖范围等，共计12.6hm2；直接影响区指因项目开工建设活动可能造成水土流失及危害的项目建设区以外的其他区域，共计1.3hm2。
工程水土流失防治责任范围为13.9hm2。
1.11工程概算及资金筹措
本工程概算编制依据为福建省水利厅闽水（2005）计财73号文颁发的《福建省水利水电工程设计概（估）算编制办法》。
本项目概算总投资1601.1万元,其中工程部分投资1511.3万元，征地补偿及环境保护专项投资89.86万元。
资金筹措：
除中央、省预算内专项资金补助外，其余由地方自筹。
1.12经济评价
本防洪工程的国民经济评价依据《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）进行，计算期取30年，社会折现率取7%.由此计算出国民经济内部收率9%大于8%，经济净现值274.11万元，大于0，经济效益费用比1.15大于1，这说明该工程经济上是可行的。
1.13结论及建议
新厝溪两岸目前建设有少量低标准的防洪堤，防洪标准只有3年一遇左右，因此，本工程的建设是十分必要和紧迫的，须尽快实施。
虎贝乡新厝防洪工程建设内容包括：
新建防洪堤总长3723m，河道清障37989m3。
本工程国民经济效益好，具有较强的抗风险能力，经济合理可行。
工程建成后可基本形成虎贝乡镇区河段防洪体系，保护虎贝乡人民生命财产安全，其社会效益、经济效益、环境效益显著。
1.14工程特性表
宁德市蕉城区虎贝乡新厝防洪工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
一
工程基本情况
1
所在河流
新厝溪
2
所在流域
七都溪流域
3
项目所在地
蕉城区虎贝乡
二
水文
1
流域面积
①
全流域
km2
333.5
②
新厝溪桩号K2+750以上
km2
21.8
新厝溪桩号K2+525以上
km2
11.3
新厝溪桩号K1+675以上
km2
9
新厝溪桩号K0+330.68以上
km2
3.2
支流2
km2
0.6
支流3
km2
1.8
2
工程地址以上河道长
①
新厝溪桩号K2+750以上
km
7.6
②
新厝溪桩号K2+525以上
km
7.1
③
新厝溪桩号K1+675以上
km
6.4
④
新厝溪桩号K0+330.68以上
km
3.7
⑤
支流2
km
1.1
⑥
支流3
km
2.0
3
工程地址以上河道平均坡降
①
新厝溪桩号K2+750以上
‰
42.1
②
新厝溪桩号K2+525以上
‰
44.4
③
新厝溪桩号K1+675以上
‰
53.9
④
新厝溪桩号K0+330.68以上
‰
68.5
⑤
支流2
‰
138.8
⑥
支流3
‰
23.0
4
河道糙率
0.038~0.040
5
代表性流量
①
设计洪水标准
10年一遇
②
设计洪水洪峰流量
新厝溪桩号K2+750以上
m3/s
235
新厝溪桩号K2+525以上
m3/s
118
新厝溪桩号K1+675以上
m3/s
101
新厝溪桩号K0+330.68以上
m3/s
47
支流2
m3/s
12
支流3
m3/s
29
新厝溪河新厝溪镇流域治理工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
三
主要建设内容
1
河道综合治理长度
km
2.27
新厝溪桩号K0+000～K2+266.2（溪东桥）河段
2
河道治理清淤清障工程量
万m3
3.80
3
加固堤防、护岸总长
m
其中：
左岸
m
右岸
m
4
新建堤防、护岸总长
m
3723
①
其中：
新厝溪左岸
m
1497
新厝溪右岸
m
1915
②
其中：
支流2左岸
m
128
③
其中：
支流3右岸
m
183
5
建筑物、构筑物
处
3
排水涵管
四
治理效果
1
设计防洪标准
年
10
2
保护城镇
处
1
虎贝乡
3
保护人口
万人
0.8
4
保护农田
万亩
0.3
五
总工程量
1
开挖土石方
万m3
3.27
2
堤身夯填土
万m3
0.71
3
砂卵石回填
万m3
1.14
4
M7.5砂浆砌块石
万m3
1.11
5
干砌块石
m3
0.33
6
C15埋石砼基础
万m3
0.66
7
C25砼路面
万m3
0.28
六
工程总投资
万元
1601.1
七
总工期
月
7
2水文分析计算
2.1流域概况
七都溪为宁德蕉城区境内仅次于霍童溪的第二大河,发源于宁德市境内的虎贝乡第一旗，由西向东贯穿全境，于七都镇入海，属单独入海的河流。
干流全长58km，总流域面积333.5km2，坡降14.13‰。
流域内主要行政区域为虎贝乡、洋中镇、石后乡、七都镇。
本工程位于宁德市蕉城区虎贝乡，七都溪干流从虎贝乡穿过，七都溪在虎贝乡河段亦称新厝溪。
新厝溪在桩号K2+750（过水路面1）位置控制流域面积21.8km2，河长7.6km，平均坡降42.1‰。
2.2气象
根据城关气象站统计，蕉城年平均气温19℃，最热月为7月份，月平均28.7℃，极端最高气温39.4℃；最冷月为1月份，月平均2.4℃，极端最低气温-2.4℃。
年平均无霜期300天。
由宁德雨量站1955年～2005年51年降雨资料统计得，年最大降水量为2848.4mm（1973年），年最小降水量为1177.5mm（2003年），多年平均降水量1973mm，由陆地向近海逐渐减少。
降水量年内分配不均，4～10月为降雨集中期，约占全年80%，呈双峰一谷型分布；4～6月锋面雨约40%，6月走向锋值；7月下降，一般有一个小枯期；8月中下旬～9月受台风影响，又形成降水高峰。
年平均雨日187天。
风向随季节变化，呈NE、SW更替，受季风和台湾海峡走向制约。
年平均风速1.5m/s，海上略大于陆地，最大风速28m/s风向NE（1966）（注：
2006年“桑美”台风未计入）。
年平均日照1703小时，日照率38%。
年平均雾天10.2天，多出现于春秋季节。
新厝溪虎贝乡河段水面线计算河道断面布设示意图
2.3水文分析计算
2.3.1设计洪水标准
根据规范《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及设计标准》SL252-2000、《堤防工程设计规范》GB50286-98和流域防洪规划，项目区近期防洪标准采用10年一遇。
2.3.2洪水计算
根据1：
5万地形图进行各控制点流域特征参数的量算，成果见表2-3-1。
流域特征参数表
表2-3-1
位置
流域名称
集雨面积F
（km2）
长度L
（km）
坡降j
（‰）
桩号K2+750
新厝溪
21.8
7.6
42.1
桩号K2+525
新厝溪
11.3
7.1
44.4
桩号K1+675
新厝溪
9
6.4
53.9
桩号K0+330.68
新厝溪
3.2
3.7
68.5
支流2Z20+000
支流2
0.6
1.1
138.8
支流3Z30+025
支流3
1.8
2.0
23.0
本次洪水计算统计参数采用查暴雨等值线图。
由于集雨面积较小，因此直接采用华东特小流域推理公式法（山区植被覆盖率较高，因此下垫面类别取Ⅱ-3类）进行计算，并采用推理公式法（沿海）和瞬时单位线法进行验证。
经查《福建暴雨图集》，并参考《宁德暴雨等值线图集》，可得流域暴雨参数，见表2-3-2。
暴雨特征值表
表2-3-2
24（mm）
6（mm）
1（mm）
Cv24
Cv6
Cv1
178
90
50
0.47
0.52
0.39
根据上表的暴雨参数及流域特征值，分别应用华东特小流域推理公式法（下垫面类别取Ⅱ-3类）、推理公式法（沿海）和瞬时单位线法计算洪水，成果见表2-3-3。
设计洪水计算成果表
表2-3-3
计算方法
位置
华东特小
推理公式法
瞬时单位线法
P=5%
P=10%
P=5%
P=10%
P=5%
P=10%
桩号K2+750
285
235
278
230
230
187
桩号K2+525
144
118
144
118
126
103
桩号K1+675
123
101
121
100
101
84
桩号K0+330.68
57
47
55
45
37
31
支流2
14
12
14
12
9
7
支流3
34
29
33
27
21
17
从表2-3-3可知：
华东特小流域推理公式法与推理公式法成果非常接近，瞬时单位线法成果与推理公式法成果相差较大。
考虑到华东特小流域推理单位线法较适合小于30km2的特小流域的洪水计算，故本设计采用华东特小流域推理单位线成果。
2.3.3起始断面水位和河道糙率的确定
（1）起始断面水位的确定
本次设计以整治河段末端下游约480m的桩号K2+750断面（过水路面1）为起始断面，按照堰流公式计算堰上水位（桥下为自由出流），推算出相应十年一遇设计洪峰对应的设计水位为799.72m，并以此水位为起始水位向上游推算河道水面线。
（2）河道糙率的确定
由于项目区穿过虎贝乡规划区，规划区原种植庄稼，河道不在居民较集中区，无法进行历年最高洪痕调查。
本次初设采用《糙率表》查求糙率。
根据糙率表：
洪水时期滩地漫流，滩地耕种成行庄稼，糙率最大值为0.045，正常值为0.035；山区小河河底为砾石、卵石间有孤石，糙率最大值为0.05，糙率正常值为0.04。
综合考虑到本河段多为砾石和卵石，滩地耕种庄稼，糙率取0.04，河道整治后河道糙率略有减小，采用0.038。
根据了解2011年8月31日受“南玛都”带来暴雨影响，河道水位暴涨，为近年来最大一场洪水；现场可见过水路面两岸的洪痕（过水路面2上游），洪痕点高程约为818.2m，据此反推，河道糙率为0.042，河道整治后河道糙率略有减小，采用0.038。
2.3.4河道堤线布置
按照工程总体布置，本初设拟定两种方案进行堤线布置和水面线计算。
方案一在河道桩号K0+000-K0+325m河宽为10m，河道桩号K0+325-K2+266.2m河宽为25m；方案二在河道桩号K0+
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