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设计任务书
1综合说明
1.1绪言
1.1.1工程地理位置
N市位于我国E海之滨，大陆海岸线中段，长江三角洲南翼。
D河工程位于N市D平原，该河自H水库下游通过前塘河、长山江、环湖河、高钱河并纳东钱湖来水，入后塘河后接三溪浦水库下泄的洪水，向北经界牌碶河排入Y江，为D平原的防洪、排涝提供了有利条件。
河道全长约29.7km。
工程由南向北经过的行政区有鄞州区横溪镇、云龙镇、东钱湖旅游度假区、鄞州区五乡镇以及高新区、北仑区。
1.1.2兴建缘由
近年来，N市经济持续快速发展，显示出巨大的活力和潜力，成为国内经济发展最活跃的地区之一，“长三角”南翼重要的区域城市。
D平原位于浙江省东部沿海，是鄞奉平原的一部分，总面积403km2。
在D平原分布有N市江东区、高新区、鄞州新城区及鄞州区的主要乡镇（茅山、姜山、下应、云龙、五乡等）、东钱湖旅游度假区、北仑区的小港开发区等重要区域。
D平原是N城市向东发展的前沿，是N市“十一五”期间及今后一段时间重点建设的区域，D区域正面临着历史性的发展机遇和难以回避的强有力挑战。
为了抓住机遇、迎接挑战，必须加强基础设施的配套工作。
但是，目前整个D区域的防洪排涝能力仅在5～10年一遇，防洪排涝形势严峻，压力巨大，特别是随着新一轮的《N市城市总体规划（2006-2020年）》的批复实施，D地区快速推进的城市化进程和迅猛发展的经济社会，对防洪减灾的保障要求越来越高。
因此，尽快兴建防洪排涝骨干工程，提高D平原的防洪排涝能力，保障社会经济的进一步发展和人民生活水平的进一步提高显得尤为必要和紧迫。
沿山干河工程是《N市市区河道整治规划》、《N市D平原防洪排涝规划》等规划中确定的“北排”措施中的一项重要工程，是D平原三大骨干排水系统之一。
研究表明，按“高水高排，洪涝分治”的原则和思路进一步强化和提升沿山干河的功能，来应对和服务新一轮城市总体规划对防洪减灾安全保障的需求，由于明显的削峰作用，工程可以有效疏导山区洪水，消除因下垫面改变导致洪涝水转移而产生的负面影响，大大缓解D平原的排涝压力。
通过沿山干河整治工程的实施，还可以改善沿线横溪、云龙、东钱湖、高新区的河网水环境，明显提高沿岸地区的生态环境质量，有利于生态市建设和经济社会协调发展，是N城市外缘一道亮丽的风景线。
该工程的建设对D地区的社会经济可持续发展起到了积极的促进作用，无论是在近期的城市东扩建设过程中，还是在远期规划状况下，沿山干河工程在D地区防洪排涝体系中的地位和作用都是举足轻重，工程的建设十分必要和紧迫。
1.2水文
1.2.1流域概况
D平原位于浙江省东部沿海，在杭州湾之南，为浙东丘陵与宁绍平原的一部分。
D平原河道属于鄞奉河网，区域内河网密布，纵横交错，平原总面积403km2，河网水面率约在11%左右。
现有地面高程一般为2.0～2.5m，低洼地高程约1.7m左右（黄海基准）。
区域内面宽超过20m的河道有小浃江、后塘河、中塘河、前塘河、姜山河、长山港、下应河、宝幢河、九曲河以及在建的Y新河等主要河道。
D山区（丘陵区）为天台山余脉，面积约300km2。
山区面积大但山峰不高，坡度较为平缓，有小块山间盆地和溪谷平原分布。
山区建有三溪浦、横溪、东钱湖三座中型水库，控制流域面积169.9km2。
D区域地势南高北低、东高西低，自然形成由南向北排、自东向西排的格局。
1.2.2气象
本区域属亚热带季风气候区，冬夏季风交替明显，四季分明，温暖湿润，光照充足，雨量充沛。
全区域年平均雨日160天左右，多年平均年降水量1510mm左右，其空间分布不均，变化范围一般在1420mm～1600mm之间。
降雨量在年内时空分布不均，呈两个高峰一个低谷，第一个高峰在6月份，时为冷暖气流在长江下游交绥的梅雨季；低谷出现在7月份，时为副热带高压控制的伏旱期；第二个高峰在8～9月份，主要是受台风活动影响，为全年雨量最大月份。
根据鄞州站气象资料统计，多年平均水面蒸发量为1270mm（20cm蒸发皿观测值），多年平均气温为16.2℃，极端最高气温41.2℃（2005年7月5日），极端最低气温-8.5℃（1973年12月26日），无霜期235天左右，平均相对湿度81%，平均水汽压17.1hPa，最大风速19.7m3/s（1974年8月19日），多年平均最大风速为13.4m/s。
1.2.3设计暴雨
本流域内水文测站分布比较均匀，有西坞、姜山、莫枝堰、姚江大闸、镇海等雨量站、水位站或潮位站。
经统计分析奉化江流域内各雨量站1956年～2007年的最大1日、3日暴雨资料，流域20年一遇最大1日暴雨为224mm，最大3日暴雨为345mm。
详见表1－1。
表1－1 奉化江流域设计暴雨成果表
特征值
指定频率设计暴雨（mm）
均值（mm）
CV
Cs/Cv
1%
2%
5%
10%
H1d
103
0.58
4.0
329
283
224
180
H3d
162
0.57
4.0
507
438
347
280
根据计算需要，对流域面雨量采用“630910”典型暴雨实测雨型进行了时空分配计算。
详见表1－2、1－3。
表1－2 奉化江流域设计暴雨空间分配成果表
分区
频率
DN平原
DN山区
鄞西
平原
鄞西
半山区
奉化
平原
奉化
半山区
皎口水库片
亭下水库片
横山水库片
1%
504.5
689.5
515.5
440.5
355.2
458.8
470.9
452.7
519.3
2%
435.5
595.1
444.8
380.4
306.7
396.3
406.7
391.0
448.7
5%
360.0
471.4
352.2
301.6
243.3
314.3
322.7
310.1
356.2
10%
277.8
379.4
283.4
243.0
196.0
253.3
260.1
249.9
287.3
表1－3 D地区设计暴雨计算成果表
分区名称
暴雨
指定频率设计暴雨（mm）
1%
2%
5%
10%
山区
小浃江山区
H1d
409.9
353.1
278.9
223.8
H3d
530.2
457.4
362.1
291.3
三溪浦水库
H1d
537.9
463.3
366.0
293.7
H3d
721.4
622.4
492.9
396.6
东钱湖水库
H1d
507.4
437.1
345.3
277.1
H3d
672.9
580.6
459.7
369.9
横溪水库
H1d
472.1
406.7
321.2
257.8
H3d
718.0
619.9
491.3
395.7
平原
H1d
349.4
301.0
237.7
190.8
H3d
507.1
437.7
346.8
279.2
1.2.4设计洪水与设计潮位
本工程设计洪水采用由设计暴雨来推求洪水的方法。
产流计算采用新安江三水源模型，山区汇流计算采用浙江省瞬时单位线、推理公式法。
其中D山区设计洪水计算成果见表1－4。
表1－4D山区设计洪水成果表
编号
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
面积（km2）
15.9
5.6
8.7
14.2
24
51
79.1
19.8
8.6
39.8
33.3
洪峰
流量
（m3/s）
1%
201.4
70.6
115.3
158.1
314.1
609.6
1042.3
247.3
128.1
450.1
416.4
2%
173.6
60.8
99.3
136.3
270.6
517.5
879.8
213.5
110.5
388.4
324.9
5%
137.8
48.3
78.7
107.9
214.4
398.2
662.9
169.2
87.7
307.9
257.5
10%
111.3
39
63.1
86.6
172.3
309.4
508.2
136.1
70.6
247.6
207.1
根据镇海站1953～2005年的潮位资料，分别统计年最高高潮位和最高低潮位资料，按P－Ш型曲线进行频率计算和适线，得各重现期的最高高潮位和最高低潮位，见表1－5。
表1－5镇海站（修正后）设计潮位计算成果（黄海高程）
潮位性质
不同频率设计潮位值（m）
均值
1%
2%
5%
10%
20%
年最高高潮位
2.43
3.42
3.26
3.03
2.85
2.66
年最高低潮位
0.67
2.37
1.99
1.50
1.15
0.84
《Y江流域综合规划》和《N市市区河道整治规划》认为：
Y江流域洪水与河口潮汐为相互独立的偶然事件，它们的遭遇是属两个偶然系列的组合频率问题，两者之间处于相互独立的地位。
本次设计分析亦采用此结论。
为防洪排涝安全起见，本次计算中考虑在设计条件下对防洪排涝工程较为不利的洪潮遭遇组合。
具体方案为重现期10、20、50年一遇的洪水，下游按10年一遇潮位遭遇组合，以此进行水利计算。
1.3工程地质
1.3.1区域地质概况
工程区位于宁波平原东南侧，地势平坦，河网密布，地面高程一般为1.5～3m。
工程区东南为天台山脉的东北端，以丘陵低山为主。
工程区内基岩主要为侏罗系上统火山碎屑岩与白垩系下统紫红色的砂砾岩及砂岩。
覆盖层为第四系（Q）松散堆积物，成因复杂，岩相多变，主要为第四系冲积、冲海积、冲湖积和海积等为主，其厚度受基底起伏控制，变化较大，山麓沟谷区第四系厚度一般小于40m，平原区第四系最大厚度达120m。
按浙江省构造分区图，工程区位于华南褶皱系（Ⅰ2）浙东南褶皱带（Ⅱ3）丽水-宁波隆起（Ⅲ7）新昌-定海断隆（Ⅳ9）内，泰顺～黄岩大断裂于工程区东南面通过，区内构造以断裂为主，褶皱不发育。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区北端地震动峰值加速度为0.1g，其余大部分地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.65s（按Ⅰ区软弱场地划定）。
1.3.2地质条件评价
（一）河道沿线工程地质评价
河道土体为多元结构，表层填土性质变化较大。
Ⅰ层粉质粘土、粘土性质一般，分布较为稳定，但厚度薄。
Ⅱ层淤泥质土为高压缩性、低强度的软土，性质差，厚度大，是河道岸坡稳定的主要控制层。
河道经开挖后，该层于河道边坡处出露，为控制滑动的主要土层，应进行抗滑稳定验算，必要时建议采用短桩处理。
Ⅲ1层粉质粘土、Ⅲ2层粘土性质一般，Ⅲ3层粉质粘土性质稍好，但埋藏较深，对河道岸坡稳定影响不大。
各土层物理力学指标见表1－6、1－7。
（二）各桥址工程地质评价
各桥址桥基土体均为多元结构：
Ⅰ层粉质粘土、粘土，性质一般，厚度薄；Ⅱ层淤泥质土为高压缩性、低强度的软土，性质差，厚度大；Ⅲ1层粉质粘土、Ⅲ2层粘土性质一般，Ⅲ3层粉质粘土性质稍好，分布不稳定；Ⅴ层含砾砂粉质粘土性质较好，厚度薄，分布不稳定；Ⅵ层含泥砾石性质较好，厚度较大，且分布较为稳定，是良好的长桩桩端持力层；Ⅶ层含碎石粉质粘土性质较好，在大通桥一带分布较为稳定，且厚度较大，亦可作为长桩桩端持力层；Ⅷ层基岩，工程地质条件好，为良好的桩端持力层。
各桥址浅部均无合适的天然地基持力层和桥梁墩台的地基持力层。
（三）上游建筑物工程地质评价
1、隧洞引河
为防止河水对岸坡的冲刷破坏，建议迎水面设置砌石挡墙进行保护且挡墙基础宜挖除上部松散地层置于砂卵砾石层上。
建议不冲刷流速：
粉质粘土允许不冲流速［v0］＝0.8m/s；砂卵砾石层为允许不冲流速［v0］＝1.0～1.2m/s。
建议砂砾石层允许水力坡降J允＝0.1，地基承载力标准值fk=300～350kPa，压缩模量Es=25～30MPa，内摩擦角φ=31°～33°。
建议开挖边坡：
粉质粘土1:
1.25；砂砾石层1:
1.25～1:
1.5。
2、分洪隧洞
隧洞进口覆盖层厚度大，高程20m以下覆盖层厚约10～18m，高程20m以上覆盖层厚约5～10m。
基岩为高坞组（J3g）青灰色熔结凝灰岩，强风化带厚1.6～5.2m，弱风化带厚1.0～5.0m。
工程地质条件较差。
出口段覆盖层厚度约18～20m，基岩为茶湾组（J3c）青灰色晶屑熔结凝灰岩，强风化带厚约6.6m，弱风化带厚约4.3m。
受断层F2影响，岩体较为破碎，地质条件差。
洞身段上覆岩体厚度大多为80～150m，围岩多为熔结凝灰岩、流纹质晶屑熔结凝灰岩、晶屑熔结凝灰岩等，块状构造，新鲜岩石致密坚硬，工程地质条件较好。
建议隧洞围岩的单位抗力系数及坚固系数：
进口段围岩类别为Ⅲ类，f=3～4，k=4～6MPa.cm-1；洞身段围岩类别多为Ⅰ～Ⅱ，f=5～6，k=8～10MPa.cm-1；出口段围岩类别为Ⅲ～Ⅳ类，f=2～4，k=3～5MPa.cm-1；断层及破碎带f=2～3，k=3～4MPa.cm-1。
隧洞进出口、遇断层及破碎带等不良地质地段需进行衬护处理，预计隧洞衬砌段长度约占全洞长的1/4～1/3。
建议进出口洞脸开挖边坡：
覆盖层1:
1～1:
1.25；强风化岩石1:
0.75；弱风化岩石1:
0.5；微风化～新鲜岩石1:
0.3。
3、隧洞下游河道
河道土体为多元结构，表层填土性质变化较大，Ⅰ层粉质粘土性质一般，分布较为稳定，但厚度薄。
Ⅱ1层淤泥质粉质粘土及Ⅱ2层淤泥质粘土为高压缩性、低强度的软土，性质差，厚度大，是河道岸坡稳定的主要控制层。
河道经开挖后，该层于河道边坡处出露，为控制滑动的主要土层，应进行抗滑稳定验算，必要时建议采用短桩处理。
Ⅲ层含泥粉细砂性质一般，埋藏较深；Ⅳ层含泥砾砂性质较好，但埋藏较深，对河道岸坡稳定影响不大。
建议开挖边坡：
Ⅰ层粉质粘土1:
1.25；Ⅱ1层淤泥质粉质粘土1:
3.5～1:
4。
建议Ⅰ层粉质粘土允许不冲流速［v0］＝0.8m/s；Ⅱ1层淤泥质粘土允许不冲流速［v0］＝0.35～0.4m/s。
上游隧洞、河道部分各土层物理力学指标见表1－8。
表1－6 沿山干河上游段各土层物理力学指标建议值表
土层
代号
土层名称
含水量
比重
湿密度
干密度
饱和度
孔隙比
液限
塑限
塑指
液指
渗透系数
压缩
系数
压缩
模量
固结系数（×10-3）
快剪
固结快剪
静力触探
垂直
水平
100KPa
200KPa
400KPa
凝聚力
摩擦角
凝聚力
摩擦角
锥尖阻力
侧壁摩阻力
ω（%）
Gs（—）
ρ（g/cm3）
ρd（g/cm3）
Sr（%）
e（—）
ωL（%）
ωP（%）
Ip（—）
IL（—）
kv（cm/s）
kH（cm/s）
av（MPa-1）
Es（MPa）
Cv（cm2/s）
Cv（cm2/s）
Cv（cm2/s）
c（kPa）
φ（度）
c（kPa）
φ（度）
qc（MPa）
fs（kPa）
Ⅰ
粉质粘土
32.0
2.72
1.96
1.55
96.7
0.800
36.2
21.1
15.1
0.57
0.542
3.50
19.0
12.0
22.0
15.0
0.59
22.7
Ⅱ1
淤泥质
粘土
48.0
2.74
1.74
1.18
99.2
1.331
41.9
23.4
18.6
1.38
3.08E-07
2.91E-06
1.202
2.04
0.25
0.33
0.37
7.0
2.4
10.6
14.0
0.33
13.3
Ⅱ2
淤泥
58.1
2.75
1.67
1.05
99.5
1.612
47.1
25.4
21.7
1.51
2.14E-07
2.16E-06
1.526
1.79
0.32
0.37
0.39
5.4
1.9
9.1
12.4
0.26
7.1
Ⅱ3
淤泥质
粘土
46.3
2.74
1.73
1.18
96.1
1.325
41.8
23.3
18.5
1.24
2.95E-07
1.79E-06
1.170
2.06
0.55
0.57
0.59
8.6
2.9
10.2
13.0
0.49
8.9
Ⅲ1
粉质粘土
35.2
2.72
1.86
1.38
97.9
0.984
33.0
19.8
13.2
1.12
0.644
3.31
2.35
2.43
2.27
9.0
7.5
13.5
17.0
Ⅲ2
粘土
41.8
2.74
1.75
1.24
97.2
1.218
44.7
24.3
20.5
0.88
3.62E-06
0.918
2.41
0.84
0.83
0.97
12.0
7.0
14.0
13.0
Ⅲ3
粉质粘土
29.4
2.71
1.94
1.50
99.1
0.819
0.89
8.95E-06
0.338
5.47
0.94
1.38
1.55
15.0
11.5
20.0
16.0
表1－7 沿山干河下游段各土层物理力学指标建议值表
土层
代号
土层名称
含水量
比重
湿密度
饱和度
孔隙比
液限
塑限
塑指
液指
渗透系数
压缩系数
压缩模量
固结系数
快剪
固结快剪
静力触探
垂直
水平
100KPa
凝聚力
摩擦角
凝聚力
摩擦角
锥尖阻力
侧壁摩阻力
ω（%）
Gs（—）
ρ（g/cm3）
Sr（%）
e（—）
ωL（%）
ωP（%）
Ip（—）
IL（—）
kv（cm/s）
kH（cm/s）
av（MPa-1）
Es（MPa）
Cv（×10-3cm2/s）
c（kPa）
φ（度）
c（kPa）
φ（度）
qc（MPa）
fs（kPa）
Ⅰ
粘土
37.0
2.75
1.86
99.7
1.036
46.4
25.3
21.1
0.59
0.760
3.77
17.0
10.5
23.0
15.0
0.56
39.7
Ⅱ1
粘土
42.8
2.75
1.80
99.3
1.178
44.8
25.2
19.7
0.85
1.40E-05
2.03E-05
0.848
2.68
0.46
9.6
5.0
12.8
11.8
0.37
16.6
Ⅱ2
淤泥
58.0
2.76
1.67
100.0
1.604
48.6
27.2
21.4
1.44
3.65E-06
4.91E-06
1.661
1.61
0.53
4.7
1.4
8.1
6.9
0.27
7.5
Ⅱ3
淤泥质粘土
52.0
2.76
1.71
99.4
1.447
47.7
26.5
21.2
1.19
1.302
1.93
0.46
6.2
2.8
9.9
9.0
0.44
7.5
Ⅲ1
粉质粘土
33.8
2.73
1.86
96.4
0.967
39.2
24.1
15.1
0.64
0.534
3.73
12.5
12.0
15.9
18.7
Ⅲ2
粘土
41.0
2.75
1.79
96.8
1.174
44.6
24.4
20.1
0.81
0.776
2.85
13.5
9.0
14.2
13.2
Ⅲ3
粉质粘土
35.0
2.73
1.82
95.0
1.020
40.9
24.5
16.4
0.59
0.547
3.75
12.5
12.5
16.0
19.0
Ⅴ
粘土、含砾砂
粉质粘土
33.9
2.74
1.88
97.9
0.958
42.4
24.8
17.9
0.48
0.419
4.88
20.3
16.7
注：
上表中河道上、下游段以高钱河入口为界（杭甬高速公路南侧）。
表1－8 上游建筑物各主要土层物理力学指标建议值表
土层
代号
土层名称
含水量
比重
湿密度
干密度
饱和度
孔隙比
液限
塑限
塑指
液指
压缩
系数
压缩
模量
固结系数
快剪
固结快剪
承载力
标准值
100KPa
200KPa
400KPa
凝聚力
摩擦角
凝聚力
摩擦角
ω（%）
Gs（—）
ρ（g/cm3）
ρd（g/cm3）
Sr（%）
e（—）
ωL（%）
ωP（%）
Ip（—）
IL（—）
av（MPa-1）
Es（MPa）
Cv（cm2/s）
Cv（cm2/s）
Cv（cm2/s）
c（kPa）
φ（度）
c（kPa）
φ（度）
fk（kPa）
Ⅱ1
淤泥质
粉质粘土
44.2
2.73
1.72
1.19
99.0
1.286
38.1
21.8
16.3
1.31
0.914
2.41
0.52
0.71
0.72
4.8
6.3
7.0
16.0
50
Ⅱ2
淤泥质
粘 土
51.2
2.74
1.68
1.11
95.7
1.475
47.1
25.4
21.7
1.27
1.143
2.12
0.37
0.45
0.49
7.4
4.8
10.7
12.3
50
1.3.3天然建筑材料
河堤、桥梁、水闸所需的天然建筑材
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