水利堤防工程设计报告

目 录

1综合说明 ............................................. 1 1.1工程概况 ............................................ 1 1.2水文 ............................................... 2 1.3 地质 ............................................... 3 1.4工程任务 ............................................ 5 1.5工程布置及设计 ...................................... 5 1.6施工组织设计 ........................................ 7 1.7环境保护设计 ........................................ 7 1.8工程管理 ............................................ 8 1.9工程招标 ............................................ 8 1.10工程投资概算 ....................................... 9 2水 文 .............................................. 12 2.1流域概况 ........................................... 12 2.2气 象 ............................................. 12 2.3 基本资料 .......................................... 14 2.4 洪 水 ............................................. 14 3工程地质 ............................................ 17 3.1区域地质概况 ....................................... 17 3.2堤防的工程地质条件与评价 ........................... 20 3.3天然建筑材料 ....................................... 21 3.4 结论与建议 ........................................ 23 4工程任务及规模 ....................................... 24 4.1 自然及社会经济情况和防洪要求 ....................... 24 4.2 工程建设内容 ...................................... 26 5工程布置及设计 ....................................... 27 5.1 设计依据 .......................................... 27 5.2 堤防布置原则 ...................................... 28 5.3河相关系分析及已建和拟建建筑物情况 ................. 29 5.4 稳定河宽计算 ...................................... 30

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5.5治理段堤线布置 ..................................... 30 5.6 河槽断面设计 ...................................... 33 5.7 堤防工程设计 ...................................... 39 5.8稳定计算 ........................................... 40 5.9 排洪涵管设计 ...................................... 43 6施工组织设计 ......................................... 44 6.1 施工条件 .......................................... 44 6.2建筑材料 ........................................... 45 6.3施工导流 ........................................... 47 6.4主体工程施工 ....................................... 47 6.5主要施工指标 ....................................... 48 7 环境保护设计 ........................................ 49 7.1 防洪工程对环境影响预测评价 ........................ 49 7.2 环境保护措施设计 .................................. 50 7.3综合评价 ........................................... 51 7.4 结论 .............................................. 52 8工程管理 ............................................ 53 8.1管理依据 ........................................... 53 8.2管理机构 ........................................... 53 8.3工程管理范围和保护范围 ............................. 53 9 工程招标 ............................................ 55 9.1招标依据 ........................................... 55 9.2招标范围及标段划分 ................................. 55 9.3招标形式 ........................................... 55 9.4招标组织形式 ....................................... 55 10 工程投资概算 ....................................... 58 10.1编制原则和依据 .................................... 58 10.2 工程概算指标 ..................................... 61

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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

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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/ km。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。

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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78.4km，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

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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296.15m/s，二十年一遇洪峰流量218m/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53.37 m/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。

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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

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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－Ca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）

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-2+

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0.60 g/cm控制。

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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

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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：158.34m/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

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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m、土石方填筑2.05万m、砼3771m、浆砌石8m。

主要材料量：水泥1049t、砂子2058m、石子3146m、块石11m。 主要劳动力量：总劳力0.98万工日。

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1.7环境保护设计

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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

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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m、土石方填筑2.05万m、砼3771m、浆砌石8m。

主要材料量：水泥1049t、砂子2058m、石子3146m、块石11m。 主要劳动力量：总劳力0.98万工日。

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工程特性表

表1-1 编号 一 1 2 3 4 5 6 7 二 三 1 2 四 1 2 项 目 名 称 水文、气象特征 工程位置以上面积 多年平均流量 设计洪水标准及流量 多年平均降雨量 多年平均蒸发量 多年平均气温 最大风速 地震动峰值加速度 地质 防洪堤地基岩性 最大冻土深度 工程特性 堤防级别 修建堤防总长度 单位 km2 m3/s m3/s mm mm ℃ m/s g cm 级 km km km m m m 数 量 78.4 71.86 158.34 588.2 1192.2 5.7 24 0.15 75 4 2.621 2.205 0.416 20 2.05m 1.80m 备 注 十年一遇 砂卵砾石或板岩 现浇C15砼 深泓线以上 深泓线以下 ⑴ 左岸堤防长度 ⑵ 右岸堤防长度 3 4 5 6 新建河床稳定河宽 护坡形式 防洪堤高度 河堤基础埋深 10

工程特性表

续表1-1 编号 五 1 2 3 4 六 1 2 3 4 七 八

项 目 名 称 主要工程量 开挖砂砾石 夯填砂砾碎石土 现浇砼 浆砌石 主要材料 水泥 砂子 石子 块石 劳动力 工程投资概算 单位 万m3 万m3 m3 m3 t m3 m3 m3 万工日 万元 11

数 量 1.89 2.05 3771 8 1049 2058 3146 11 0.98 280.00 备 注 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78.4km，主河道长14km ，河道平均坡降23.47‰。

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流域特征参数表

表2-1 流域名称 XX河支流 断面名称 XX村断面 流域 面积 （Km2) 78.4 主沟 沟底比山坡平山坡平长L1 降I1 均长度均坡度 I2（‰） （km） （‰） L2（km）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。

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XX县气象站气象要素统计表

表2-2 项 目 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 极端最高气温 极端最低气温 降水量 蒸发量 日照时数 相对湿度 最大风速 平均风速 最大冻土深度 最大积雪深度 备 注 单 位 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ mm mm h % m/s m/s cm cm 月 份 一 -6.9 2.1 二 -3.6 4.6 三 2 9.9 -3.5 27.1 四 7.2 15.1 1.1 27.9 五 10.8 17.7 4.9 27.7 六 13.6 20.5 7.4 31.5 -1.2 七 16.1 22.8 10.4 30.2 2.1 八 15.7 22.5 10.3 30.8 2.4 107 九 11.6 17.7 7.3 28 十 6.6 13.3 2 22.6 十一 0.4 8.1 十二 -5.1 3.9 年 5.7 13.2 0 31.5 -13.7 -9.7 16.4 20.4 -4.6 -11.4 19.7 14.1 -26.3 -25.1 -16.1 -13.5 -3.2 2.9 40.5 4.6 54.3 17.9 97.8 44.4 140 83.4 -2.3 -10.1 -18.1 -24.7 -26.3 91.7 46.4 78.3 7 52.2 1.6 588.2 71.2 110.1 151.9 144.3 148.7 146.9 98.8 38.5 1192.2 191.4 176.8 184.6 190.3 200.1 201.2 197.6 200.5 147.2 165.3 181.1 203.3 2239.5 60 14 0.8 68 12 61 18 1.2 75 8 64 18 1.5 66 7 65 17 1.5 7 11 69 21 1.3 0 8 73 17 1.0 0 0 78 24 0.9 0 0 77 14 1.0 0 0 78 13 1.0 0 3 76 17 0.9 6 9 69 17 1.0 19 8 63 17 0.7 53 7 69 24 1.1 75 12 蒸发皿Φ为20cm蒸发量资料。 13

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78.4km，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。

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2.4 洪 水

本工程上阳坡断面集水面积为78.4km，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：

CkP多年平均洪峰流量：Q=[1n(XP1)3

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]

11?ny

式中:Q——暴雨洪峰流量（m/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（Km）

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

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流因子K1之和即X=K1+0.95K2

0.278L1 K1 =

A1I10.35.50.50.278L02F K2 = 0.33A2I2

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 XX河支流 断面名称 XX村 计算方法 铁一院 Qm 1% 不同频率洪峰流量（m3/s) 2% 5% 10% 20% 50% 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296.15m/s，二十年一遇洪峰流量218.00m/s，十年一遇

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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。

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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，

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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，板理及其发育，尤其是风化后板理密集，由于板理、节理、层面相互组合切割，岩石呈长条状、片状剥落，一般单层厚度1～3cm，岩体产状：NW305～315°NE∠75～85°,主要出露于迭藏河右岸河床堤线起始段，与工程关系密切。

2）第四系晚更新统（Q3）黄土状土，分布于迭藏河两岸基岩山坡表层，厚度2～6m，最厚20m，远离河流，与工程关系不大。

3）第四系全新统(Q4)冲洪积成因的松散堆积物，岩性主要有：冲洪积成因的Ⅰ、Ⅱ级阶地表层堆积的砂壤土、砂卵砾石；河床及河漫滩堆积的砂卵砾石，该层直接为防洪堤堤基，与工程关系十分密切。 3.1.3地质构造与地震

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。本区所在的西秦岭近东西向构造带，历经了

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长期复杂的演变与多次构造运动，区内虽未发现近晚期断裂构造的运动形迹，但从河谷两侧山坡上的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级残留阶地的相对高差来看，本区地壳在下更新世晚期之前，一直处于强烈的间歇性上升阶段，从全新世早期开始，地壳上升运动趋于稳定，从而形成了今天所看到的宽阔的阶地川台地景观。

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。 3.1.4水文地质条件

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。经过采取水样分析，河水、地下水水化学类型为HCO3－Ca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，对普通砼无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。 3.1.5物理地质现象

本区是长江流域与黄河流域的分水岭地带，从区域地质来说，该区是泥石流、滑坡等地质灾害的高发区，工程区植被稀少，岩土裸露，暴雨频发，为滑坡、泥石流等地质灾害的引发提供了物质基础。

岩体风化也是本区的主要物理地质现象，一般基岩强风化的层的厚度1～2m，个别地段可达3～5m，使地表岩体呈现极其破碎的现象。

-2+

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3.2堤防的工程地质条件与评价

3.2.1堤线工程地质条件

拟建的堤防工程始于XX县与临潭交界处至于XX村。其中：左岸堤线长2205m，右岸堤线长416m。本着堤线为了少占用耕地，尽量沿河床及河漫滩布置，局部段对原河道进行截弯取直，根据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。

1）左岸堤线工程地质条件

左岸河堤自废旧沙场Ⅰ级阶地开始至下游XX沟村结束，新建河堤长2205m。现将左岸工程地质条件分段描述如下：

左岸桩号0+000～2+205段，其中桩号0+000～0+525段沿河床河漫滩布置Ⅰ级阶地布置；0+525～2+205段开始于关上村下游阶地，沿河道岸坎布置，其两段堤基地层岩性为：地表分布有薄层（0.1～0.4m）结构松散的砂壤土、粉细砂，局部地形高起处为农田地埂的砾石人工堆积物。中部为结构稍密的砂卵砾石，卵、砾石岩性为砂岩、变质砂岩及少量砾岩,厚度2.0～4.0m，无粉细砂等不良夹层存在。建议清除上部松散的砂壤土、砂卵砾石，将堤基置于下部结构稍密的砂卵砾石层中，其允许承载力0.4MPa,变形模量35～40MPa,砼/砂卵砾石摩擦系数0.5；堤基允许水力坡降0.10～0.12；将迎水面护坡基础置于洪水最大冲刷深度以下，施工过程中堤基开挖需要采取排水措施；设计迎水面1:1.5,背水面1:1.25；堤后采用砂卵砾石夯填，要求相对密度大于0.60；砂卵砾石临时开挖坡比：水上1:1，水下1:1.25～1:1.5。

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2）右岸堤线工程地质条件

右岸河堤自关上村村头开始，至关上村文化广场结束，与已建一事一议项目堤防工程连接，构成一个完整的防洪体系，新建河堤长416m。现将右岸工程地质条件分段描述如下：

右岸桩号0+000～0+416段，地势较开阔、平坦，地层具二元结构：上部为薄层砂壤土，结构疏松，厚0.2～0.5m；中部为结构稍密的砂卵砾石，厚度2.0～4.0 m，属透水性强，无粉细砂等不良夹层存在；基底为志留系(S) 褐灰色板岩夹片岩，泥质结构，板状构造，板理、节理裂隙发育，表现为岩石较破碎，强风化层厚度1.0～2.0m。建议：清除上部松散的砂壤土、砂卵砾石，将堤基置于下部结构稍密的砂卵砾石层中，其允许承载力0.4MPa,变形模量35～40MPa,砼/砂卵砾石摩擦系数0.5；堤基允许水力坡降0.10～0.12；将迎水面护坡基础置于洪水最大冲刷深度以下，施工过程中堤基开挖需要采取排水措施；堤坡：迎水面1:1.5,背水面1:1.25；堤后采用砂卵砾石夯填，要求相对密度大于0.60；砂卵砾石临时开挖坡比：水上1:1，水下1:1.25～1:1.5。

3.3天然建筑材料

天然建筑材料勘察为详勘，天然建筑材料的勘察工作依据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2015）按详查进行，按设计用量的2倍进行勘察，根据堤防工程的特点，对天然建筑材料本着就地取材，分布合理、保证质量、采用便利、不占用或少占用耕地的原则进行筛选。 3.3.1 砂砾石料场

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工程区XX河防洪堤段砂砾石料储量丰富，河床、漫滩砂砾石料沿河床连续分布，该段河床、漫滩宽80～220m不等，长度大于5km。可就地取材筛分、冲洗使用。

料场内岩性为冲洪积砂卵砾石，据勘探厚度大于3.0～4.0m，局部漫滩表面有薄层砂土覆盖，须清除后开采，地下水埋深较浅，约0.8～2.0m，并随河水的涨落而变化，变化幅度较大。砂砾石层松散，无不良夹层，砾石成分为砂岩、变质砂岩及少量的砾岩，石质坚硬，磨圆度差，砾石多呈次圆状、板片状，中等分选，级配不良，砂为中粗砂。

根据取样实验卵石占11.5～22.6%，砾石占65.3～75.3%，砂占9.0～11.5%。砾石中针片状含量35.26%，软弱颗粒含量3.8～4.4%，含泥量1.0～1.3%，粒度模数7.37～7.76；砾石针片状颗粒含量、软弱颗粒含量指标不满足规范质量技术要求。砂细度模数2.30～2.73，砂的含泥量14.0～22.7%，砂的平均粒径0.38～0.41mm。砂的含泥量偏大，其余各项指标均满足规范质量技术要求。由于砂的含泥量偏大，须多遍冲洗后才能使用，平均运距15km。 3.3.2 堤身填筑料

依据《堤防工程设计规范》（GB50286—2013），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。该料经试验分析，卵砾石含量为79.3%，紧密密度为2.05g/cm,含泥量为0.5%，内摩擦角为32°，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0.60 g/cm控制。筑堤砂砾及土料中不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质。 3.3.3 施工用水

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3

3

工程施工用水水源可选择XX河地表水或地下潜水，其水质良好，符合施工用水标准要求。

生活用水可开采利用地下水或接取当地自来水，地下水水质好，可满足生活用水要求。

3.4 结论与建议

⑴ 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。新构造运动以强烈的间歇性上升为主，地震基本烈度为7度。

⑵ 工程区位于XX县城西部的XX河河谷，区内不良物理地质现象主要有滑坡、泥石流，对工程影响较大，建议在后续建设工作中加大防护力度，确保当地群众的生命与财产的安全。

⑶ 拟建堤防工程堤身采用砂卵砾石填筑，混凝土护坡。堤基为砂卵砾石、基岩，存在洪水冲刷问题，施工过程中存在基坑涌水问题。建议：以砂卵砾石为堤基，其允许承载力0.4MPa；堤基允许水力坡降0.10～0.12，可通过加宽堤坝宽度防止堤基产生渗透破坏；施工过程中需采取排水措施；填筑堤身砂卵砾石时应分层碾压至密实状态，要求相对密度大于0.60。若以岩石为堤基，必须置于下部弱风化基岩上，其允许承载力0.8MPa。

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4工程任务及规模

4.1 自然及社会经济情况和防洪要求

4.1.1自然及社会经济情况

甘肃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，境内海拔为2200 -3872米之间。全县辖18个乡镇，境内聚居着多个民族，总人口45万余人；境内山峦环抱，XX河水绕城东流，草场广阔，资源丰富，山川秀美，是甘肃南部亟待开发的一块地区。

XX县总面积为3578km，其中，耕地面积62.75万亩，草原面积290.3万亩，水域面积22.6万亩，林地72万亩，牧草地217万亩。现辖18个乡镇，152个村委会，633个村民小组，有自然村621个。此外有2个国营牧场和1个牧业小区。2007年全县共有81725户，45.12万人。其中城镇人口11029户，3.94万人。农村人口70696户，41.18万人。全县人口密度为126.06人/ km。

2015年全县粮食总产10.16万 t。其中：小麦总产7.9万 t，青稞1.8万t，玉米，洋芋，黄豆0.46万t；其它谷物产量为2833 t；豆类产量3062 t，油料产量420 t，药材产量4.6万 t，蔬菜产量8650 t，其它农业产量50130 t，水果产量为484.78 t。

2015年全县工农业总产值7.95亿元。其中：工业产值4.37亿元；农业产值1.83亿元。在农业产值中，种植业为1.15亿元，牧业为6714万元，林业为167.83万元。 4.1.2工程建设的必要性

该工程治理段为XX沟末尾地段，河道主河槽不明显，河床Ⅰ级

24

2

阶地高出河漫滩仅为0.3～0.8m，河漫滩与Ⅰ级阶地无明显界限（详见照片），致使洪水历年泛滥成灾，由于上游无防洪河堤，每遇洪水，就会淹没农田和冲毁耕地，造成大片良田绝收，甚至造成人畜的伤亡。每年不可避免的洪水灾害已经成为当地农民面临的最为严重的自然灾害，严重威胁着沿岸村民生命财产安全和当地农业生产的发展。因此，对该河段进行堤防建设，对保护村民安全，提高当地农业经济效益是非常迫切的，也是非常必要的。工程区现状详见图片1～4。 4.1.3工程的建设是社会发展的需要

该工程为小流域治理项目，工程建设的必要性一是保护村庄及耕地，项目区由降水引发的地表洪水多年冲刷而形成。由于缺乏统一规划治理，资金缺乏，洪水季节沟谷两岸农田淹没受冲刷侵蚀严重，使耕地面积不断减少，该段多年来一直未进行有效治理，常年遭受季节性洪水的侵蚀，严重影响和制约了当地经济的持续。近年来在麻子川乡政府及水利部门的共同努力下，对局部沟道进行了规划治理。工程的建设可新减少水土流失，保护环境，发展农村经济，保障当地群众的正常生产和生活，利于促进当地小城镇建设，有利于进一步打破城乡二元结构不合理的格局，缩小城乡差别，加快城镇化进程，带动农村经济的发展；河堤的建设主要目的是护村护田，并在河堤两岸植树造林、美化环境，具有较好的环境生态效益。

当地基础设施薄弱，治理段是当地主要农业基地，发展科技农业的潜力较大，该工程的建设能够保护村民生命财产及耕地的安全，促进地方经济发展。因此在保证河道行洪宽度的前提下，兴建堤防工程是十分迫切和必要的。

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4.2 工程建设内容

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。

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5工程布置及设计

5.1 设计依据

5.1.1 工程及建筑物级别

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：158.34m/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。 5.1.2设计基本资料

1）气象:

极端最高气温31.5℃； 极端最低气温-26.3℃； 年降水量588.2mm； 最大风速24m/s； 最大冻土深度75cm。 2） 水文

多年平均流量71.86m/s。 最大冻土深度75cm 3）堤防地质特性

砂砾石基础允许承载力0.4Mpa；

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3

3

砼/砂卵砾石摩擦系数0.5； 堤基允许水力坡降0.10～0.12； 稳定堤坡迎水面1:1.5,背水面1:1.25； 堤身砂卵砾石夯填要求相对密度大于0.60； 4）地震设防烈度Ⅶ度

5.1.3 依据的主要规程、规范和资料

（1）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL 619-2013）； （2）《防洪标准》（GB 50201-2014）； （3）《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）； （4）《城市防洪工程设计规范》（GB/T 50805-2012）； （5）《水利水电工程建设征地移民设计规范》(SL 290-2009)； （6）《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL 44-2006）； （7）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）； （8）《水工挡土墙设计规范》（SL 379-2007）；

（9）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（GB/T50662-2011）； （10）《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203-1997）； （11）《水利水电工程设计工程量计算规定》(SL328-2005)； （12）《水利水电工程合理使用年限和耐久性设计规范》（SL654-2014）；

（13）《水利工程建设标准强制性条文》（2016年版）； （14）相关施工规范和概算定额； （15）其他有关的技术、规范规程。

5.2 堤防布置原则

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根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），堤线布置应遵循以下基本原则：

① 结合现状河道布置河堤线，尽可能避开主洪的顶冲点，堤线应与河势流向相适应，并与大洪水的主流向大致平行；

② 堤线应力求平顺，各堤段平缓连接，不得采用折线或急弯； ③ 堤距布置要能满足河道一定过水断面要求，保证设计洪峰流量安全通过；

④ 应考虑工程施工、工程维修、防汛抢险等的交通运输条件； ⑥ 充分考虑已有防护工程及桥梁等天然节点过流能力的影响； ⑥ 因地制宜，就地取材，因势利导，重点治理；

⑦ 尽量避免工程对周围环境带来不利影响，对难以避免的影响，要采取有效措施加以保护。

⑧ 堤线的布置尽可能利用有利地形，布置在土质较好、比较稳定的滩岸上，同时尽可能避免大挖方或大填方。

⑨ 堤线的布置尽可能避免与河争地，满足安全、通畅泄洪的要求并力求少占耕地，避免房屋等建筑物的拆迁。

5.3河相关系分析及已建和拟建建筑物情况

防洪河段总体河势具有蜿蜒型河道的特点，由正反相间的曲率达到一定程度的弯道和长短不等的过渡段连接而成。由于河道宽浅，河床质为薄层砂壤土，结构疏松，抗冲刷能力较差，造成河道主流左右偏移，河床冲淤规律受河道形态和河床质所控制，在中断出现鹅头型河湾，有叉形河道的明显特征，分主叉和次叉；过渡段显现出游荡河道的特点；工程段河势总体上是稳定的，不会发生大的河槽变迁；在

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总体稳定的前提下，河床局部失稳现象是存在的，河道的蜿蜒特性使河道凸岸淤积，凹岸冲刷；河道的局部分叉型使该段河道主次叉交替变化；游荡型河段主流摆动。

5.4 稳定河宽计算

按阿尔图宁公式复核稳定河宽，计算如下式：

B?AQ1/2/J1/5

上式中，B——直河段整治宽度（m）；

Q——造床流量，取2年一遇洪峰流量53.37m/s； A——河宽系数，取1.3； J——河床比降。

计算结果为20m，与现有河道宽度基本吻合。

3

5.5治理段堤线布置

设计针对治理段现状和防护范围，根据河道的地形、地质条件，水文泥沙特性，河床演变特点，冲刷变化规律等自然因素，和两岸的居民区、村庄、农田等社会因素进行综合分析，上下游、左右岸统筹兼顾整体布置河堤。设计治理段以防护村庄、耕地为主，河道两岸均进行全线防护，确定治理河道长3.68km，新建堤防2.621km（其中：左岸2.205km，右岸0.416km）。

新建堤防基本沿河道两侧耕地边缘、原有河道岸坎线布置，治导线布置特性详见河堤各堤段线型规划表5-1。

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河堤各堤段线型特性表

表5-1

流域名称 河岸 桩号 0+000 0+079 0+146 0+228 0+243 0+336 0+357 0+410 0+429 0+525 0+542 0+583 0+629 0+649 0+698 0+711 0+776 0+789 0+830 0+839 0+866 0+918 0+964 0+993 1+006 1+023 1+037 1+069 1+119 1+133 1+156 1+224 1+253 1+266 1+327 0+000 0+079 0+146 0+228 0+243 0+336 0+357 0+410 0+429 0+525 0+542 0+583 0+629 0+649 0+698 0+711 0+776 0+789 0+830 0+839 0+866 0+918 0+964 0+993 1+006 1+023 1+037 1+069 1+119 1+133 1+156 1+224 1+253 1+266 1+327 1+363 堤段长半径 圆心角 线型 度(m) （m) （°--′) 79 67 82 15 93 21 53 19 96 17 41 46 20 49 13 65 13 41 9 27 52 46 29 13 17 14 32 50 14 23 68 29 13 61 36 31

备注 堤首段 未布置 XX河支流 左岸 XX河支流 左岸 XX河支流 左岸 直线 圆弧 180 21°21′ 直线 圆弧 90 9°44′ 直线 圆弧 100 12°08′ 直线 圆弧 40 26°51′ 直线 直线 圆弧 38 61°22′ 直线 圆弧 80 13°57′ 直线 圆弧 80 9°06′ 直线 圆弧 80 9°21′ 直线 圆弧 20 24°28′ 直线 圆弧 60 49°18′ 圆弧 42 63°17′ 直线 圆弧 30 24°49′ 直线 圆弧 29 28°00′ 直线 圆弧 45 64°06′ 直线 圆弧 30 43°48′ 直线 圆弧 30 55°11′ 圆弧 25 29°42′ 直线 圆弧 53 39°30′

河堤各堤段线型特性表

表5-1

流域名称 河岸 桩号 1+374 1+388 1+413 1+428 1+452 1+507 1+659 1+674 1+732 1+751 1+828 1+862 1+905 1+921 1+942 1+962 2+007 2+017 2+035 2+118 2+127 2+205 堤段长半径 圆心角 线型 度(m) （m) （°--′) 11 14 25 15 24 55 152 15 58 19 77 34 43 16 21 20 45 10 18 83 9 78 2205 直线 圆弧 40 直线 圆弧 30 直线 圆弧 60 直线 圆弧 120 直线 圆弧 60 直线 圆弧 90 直线 圆弧 60 直线 圆弧 62 直线 圆弧 15 圆弧 30 直线 圆弧 60 直线 20°00′ 28°22′ 52°09′ 7°02′ 18°08′ 21°31′ 15°33′ 18°31′ 38°07′ 35°28′ 17°33′ 备注 1+363 1+374 1+388 1+413 1+428 1+452 1+507 1+659 1+674 1+732 1+751 1+828 1+862 1+905 XX河支流 左岸 1+921 1+942 1+962 2+007 2+017 2+035 2+118 2+127 河堤各堤段线型特性表

续表5-1 流域名称 河岸 桩号 0+000 0+069 0+184 0+231 0+000 0+069 0+184 0+231 0+416 堤段长半径 线型 度(m) （m) 69 115 47 185 416 32

圆心角 （°--′) 48°06′ 41°14′ 备注 堤首段 支沟口 接已建 右岸 右岸 右岸 XX河支流 右岸 右岸

圆弧 80 圆弧 160 直线 直线

5.6 河槽断面设计

5.6.1堤防设计原则

根据《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）之有关规定，河道治理工程的结构、材料应符合下列规定：

① 坚固耐久，抗冲刷、抗耐磨性能强； ② 适应河床变形能力强； ③ 便于施工、易于修复和加固； ④ 就地取材，经济合理。

各堤段堤型选择应按照因地制宜，就地取材的原则，综合考虑河段所在的地理位置、重要程度、地质条件、筑堤材料、土地占用、工程造价等因素，综合考虑各种影响后选定。 5.6.2堤顶超高计算

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013)，堤顶超高Y按下式确定:

Y=R+e+A

式中：R—设计波浪爬高(m)；

e—设计风壅水面高度(m)； A——安全加高， A=0.5m ； 1）设计波浪爬高R：

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），斜坡坡率m=1.5 ，按C.3.1-1式计算

Rp?K?K?KpHL/1?m2；

式中：Rp— 累积频率为p的波浪爬高(m)；

33

K△— 斜坡的糙率及渗透性系数，根据“规范”中表

C.3.1-1, 混凝土护面取1.0。

Kv— 经验系数,根据“规范”中表C.3.1-2, Kv=1.02； Kp— 爬高累计频率换算系数，根据“规范”，对于不允

许越浪的堤防，爬高累计频率宜取2％，按表C.3.1-3查得Kp=2.07；

m— 斜坡坡率，m为1.5。

H— 堤前波浪的平均波高

0.05m；

L— 堤前波浪的波长1.55m；

R0—无风情况下，光滑不透水护面（K?=1）、H=1m

时的

波浪爬高值（m），可按表C.3.1-4确定。

风浪要素按下列公式计算确定:

0.45??gF???0.0018???0.72????gH?gd??V??0.13th0.7th??2???0.7?V2V?????gd???????0.13th0.7?????2?V??????? ??gH?gT??13.9?2??V?V?0.5；

?gT?gtmin??168???V?V?3.45gT22?dL?th2?L；

式中：H ——平均波高（m）；

T ——平均波周期（s）；

tmin——风浪达到稳定状态的最小风时（s）；

L ——堤前波浪的平均波长（m）；

F——风区长度（m）； d——水域的平均水深（m）；

g——重力加速度（9.81m/s2）；

34

V设—设计风速，按历年汛期最大风速平均值的1.5倍计，

据气象资料，6、7、8、9月最大风速平均值为24m/s，即V设=36.0m/s；

D—吹程，按设计水面宽64 m计。 2）风壅水面高度e：

风壅水面高度计算采用《堤防工程设计规范》中公式计算：

KV2Fe?cos?

2gd式中: e— 计算点的风壅水面高度(m)；

K— 综合摩擦系数，取K=3.6×10； V— 设计风速 36.0m/s；

F— 由计算点逆风向量到对岸的距离(m)，F=64m； d— 水域的平均水深(1.2m)；

β—风向与垂直于堤轴线的法向夹角(度)。 经计算风壅水面高度=0.01m，其值很小忽列不计。 3）安全超高A：

按《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，该工程堤防多为4级，不允许越浪的安全超高为0.5m。

经分析计算治理河段，设计波浪爬高见表5-2。

波浪爬高计算表

表5-2 L流域名称 中心桩号 K△ Kv Kp R0 m H0+000～XX河支流 0.9 1.16 2.07 1.83 1.5 0.05 1.55 3+680 Rp 0.34 -6

4）堤顶超高值的确定

35

计算得波浪爬高为0.34m；安全超高取0.5m, 则计算堤顶超高为0.84m。

5.6.3冲刷深度计算

根据本期野外地质资料，在工程区堤基均为冲洪积砂卵砾石层。为防止堤脚被洪水淘刷而引起塌陷，堤防坡脚必须采取防护措施，以保护两岸堤防的安全。

计算，采用《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）中堤岸冲刷深度计算公式，对工程区河段均按设计洪水进行冲刷深度计算。

（1）顺坝及平顺护岸冲刷深度计算：

式中：hS—局部冲刷深度（m）；

H0—冲刷处的水深（m）； Ucp—近岸垂线平均流速（m/s）；

UC—泥沙的启动流速（m/s）；粘性与沙质河床采用张瑞瑾

公式计算，卵石河床采用长江科学院公式计算；

n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n＝1/4～

1/6。

长江科学院公式：

1/7??Ucp?n? hs?H0????U???1?????c??

rs?r?H0???Uc?1.08gd50?r?d50??

式中：d50—河床的中值粒径（m）；

H0—行进水流水深（m）；

36

rs，r—分别为泥沙与水的重度（KN/m)； g为重力加速（m/s)。 Ucp的计算应符合下列规定：

Ucp?U2?1??2

3

式中：U—行近流速（m/s）；

η—水流流速分配不均匀系数，根据水流流向与岸坡交

角α角查表D.2.2采用。

水流流速不均匀系数

表D.2.2 a η ≤15° 1.00 20° 1.25 30° 1.50 40° 1.75 50° 2.00 60° 2.25 70° 2.50 80° 2.75 90° 3.00 计算得冲刷深度计算见表5-3。

冲深计算表

表5-3

治理河段名称 中心桩 0+000 0+290 0+592 0+975 1+182 1+432 1+875 2+175 2+600 2+960 3+350 3+680 H0 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 U 4.94 4.95 4.95 4.95 4.95 4.95 4.95 4.95 4.95 5.15 5.15 5.15 d50 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 12.25 γs γ 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Uc 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 hs计算 1.15 1.15 1.20 1.15 1.15 1.20 1.15 1.20 1.20 1.17 1.21 1.21 hs+0.5 1.65 1.65 1.70 1.65 1.65 1.70 1.65 1.70 1.70 1.67 1.71 1.71 XX河支流 37

5.6.4水流流态分析

根据本期野外测量资料和采用以上计算结果，用明渠的临界流速υc与实际的断面行进流速U相比较，可以判断水流的流态：

当 U＜υc=（gH0）时，为缓流 当 U=υc=（gH0）时，为临界流 当 U＞υc=（gH0）时，为急流

计算得：υc值为3.43m/s，小于U计算值，即该流域水流流

态可定性为急流设计。 5.6.5堤顶和堤底设计高程

堤顶高程为水面线高程加设计堤顶超高值。

堤底高程根据计算成果确定，冲刷深度从设计河底算起，计算得冲刷深度为1.65～1.71m，根据已建河堤的经验，计入安全埋深后，基础埋深均按1.8m设计。拟定各控制断面堤顶和堤底设计高程见表5-4。

0.50.50.5

堤顶和堤底设计高程

表5-4

治理河道名称 河道中心桩号 0+000 0+290 0+592 0+975 1+182 1+432 1+875 2+175 2+600 2+960 3+350 3+680 堤顶设计高程 2462.78 2456.13 2449.21 2440.44 2435.69 2429.97 2419.81 2412.94 2403.20 2394.26 2384.58 2376.38 堤底设计高程 2458.93 2452.28 2445.36 2436.59 2431.84 2426.12 2415.96 2409.09 2399.35 2390.41 2380.73 2372.53 总堤高（m） 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 XX河支流

38

注：表中设计堤顶高程及堤底高程均为调坡后的高程。不同位置河堤基础埋深及设计堤高，详见纵断面设计图。

5.7 堤防工程设计

防洪堤防型式应按照因地制宜就地取材的原则，根据堤段所在河段的岸边现状及地形地质条件，选择技术可行、经济合理的断面形式。根据以上设计原则、工程建设条件和类似工程的经验，拟定各堤段防洪堤断面形式。 5.7.1堤顶结构

堤顶宽度应根据防汛、施工、构造及其他要求确定，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）规定，4级堤防堤顶宽度不宜小于3m设计。

堤顶路面可作为管理和防汛交通道路使用，因为堤体以砂砾石填筑，故路面为压实的堤顶，不再处理。 5.7.2堤防材料

堤岸防护工程的结构、材料是制约工程造价的主要因素，堤防工程材料的选用应按因地制宜、就地取材、经济合理的原则设计，故本设计直接采用现浇砼方案。

砼设计断面按照下式计算，其护面层厚度参考下式计算结果：

t??Hrl ?rb?rBm式中：η—系数0.75；

H——波浪爬高，取H1％，查表得H1％=0.37m；

R——水的重度1.0KN/m； rb——砼的重度2.5KN/m；

39

33

L——波长4.76m； m——护面坡比1.5； 经计算护面层平均厚度为t=0.18m。考虑砼施工因素及已建河堤工程经验，设计护面层厚从顶部0.15m渐变到底部0.20m。 5.7.3堤防结构

河堤堤身大部分为挖方段，堤防段迎水面边坡采用1:1.5，背水面边坡均采用1:1.25。碾压砂堤及回填河床砂砾石须夯填密实，其相对密度要求不小于0.6控制。设计混凝土护面层厚从顶部0.15m渐变到底部0.20m，齿槽50×30cm，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，堤顶宽3.0m。 5.7.3填筑材料和土堤填筑标准

依据《堤防工程设计规范》（GB50286—2013），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。该料经试验分析，卵砾石含量为79.3%，紧密密度为2.05g/cm,含泥量为0.5%，内摩擦角为32°，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0.60 g/cm控制。筑堤砂砾及土料中不得含植物根茎、砖瓦垃圾等杂质。

3

3

5.8稳定计算

5.8.1斜坡式堤型稳定计算

坡式护岸的整体稳定计算包括护岸及岸坡基础土的滑动和护坡底面的底面滑动两种，前者可用瑞典圆弧滑动法计算，后者可简化成沿护坡底面通过堤基的折线整体滑动，计算时，先假定不同的滑动深度t，按极限平衡法求出滑动安全系数，从而找到最危险的滑动面。

40

一、瑞典圆弧滑动法计算岸坡基础土的滑动岸坡基础土的滑动稳定计算，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）附录F公式，采用总应力法和有效应力法计算进行计算。计算公式如下：

1、 总应力法

（1）施工期抗滑稳定安全系数按下列计算公式：

K???Cbsec??Wcos?th??

?Wsin?uu（2）水位降落期抗滑稳定安全系数按下列计算公式：

K???Ccubsec??(Scos??uibsec?)th?cu??Wsin?

2、 有效应力法

稳定渗流期抗滑稳定安全系数可按下式计算：

?Cbsec????W?W?cos???u?Z??bsec??th??? K?''1??W?W?sin?122W式中：

K—抗滑稳定安全系数；

b1—条块宽度；

； W—条块重量（kN）

； W1—在堤坡外水位以上的条块重量（kN）； W2—在堤坡外水位以下的条块重量（kN）； Z—堤坡外水位高出条块地面中点的距离（m）

u—稳定渗流期堤身或堤基中的空隙压力（kPa）；

； ui—水位降落前堤身的空隙压力（kPa）

?—条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（度）；

41

Cu,?u,Ccu,?cu,C',?'—土的抗剪强度指标（kN/m

3

）；

设计工程区防洪堤最大高度3.85m（地面以上2.05m，以下1.8m），碾压砂砾石梯形堤迎水面坡比1:1.5，背水面坡比1：1.25。填筑砂砾石料的天然密度为2.4g/cm，填筑砂砾石料的干密度为2.05 g/cm，填筑砂砾石料的湿密度为2.05 g/cm，混凝土与砂砾石的摩擦角为32度，凝聚力为0。计算结果如下表表5-5。

堤防工程级别为4级，在正常运用条件下，岸坡基础土的《规范》要求的滑动稳定安全最小系数为1.05，因此，岸坡基础土稳定满足规范要求。

3

3

3

稳定计算成果表

表5-5

系 数 安全系数 规范值[K] 施工期 1.22 1.05 设计洪水位降落期 1.11 1.10 稳定渗流期 1.21 1.15 二、折线整体滑动法计算护坡底面的底面滑动

沿护坡底面的滑动稳定计算，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）附录D公式进行计算。计算公式如下：

K?W3sinа3?W3cosа3tgψ?ct/sinа3?p2sin(а2?а3)tgψp2cos(а2?а3)

p2?W2sinа2?W2cosа2tgψ?ct/sinа2?p2cos(а1?а2)

p1?W1sinа1?f1W1cosа1

式中：K—护坡稳定安全系数；

f1—护坡与土坡的摩擦系数，取

0.3；

ψ—基础土的摩擦角(度)，取c—基础土的凝聚力(kN/m

2

32度；

2

)，取0 kN/m；

42

； w1—护坡体重量(kN)； t—滑动深度（m）

w2、w3—基础滑动体重量(kN)。

经计算，最小安全系数如表5-6。

堤防工程级别为4级，在正常运用条件下，基础在基岩上，《规范》要求的防洪护坡抗滑稳定安全最小系数为1.05，基础在土基上，《规范》要求防洪护坡抗滑稳定安全最小系数为1.2，因此，沿护坡底面稳定满足《规范》要求。

护坡稳定安全系数表

表5-6

滑动深度t(m) 最小安全系数kmin 1 2.59 1.5 4.98 2 9.56 5.9 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。

43

6施工组织设计

6.1 施工条件

6.1.1 工程条件

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。 6.1.2 自然条件

工程位于高山地区，气候高寒阴湿，多雨雪。冰雹和暴雨是主要灾害性天气。

根据XX县气象站1951～1980年资料统计，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31.5℃，极端最低气温-26.3℃，年降水量588.2mm，蒸发量1192.2mm，年日照时数2239.5h，平均相对湿度69%，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本报告表2-2。 6.1.3 地形、地质条件

工程区位于XX河支流XX河上，海拔为2460m～2370m,呈河谷地貌形态,由新近堆积的Ⅰ、Ⅱ级阶地及河漫滩、河床等地貌单元构成。两岸Ⅱ级阶地比较发育，阶面宽广、平缓、连续，为村舍、农田所在地，Ⅰ级阶地在两岸零星发育，呈不连续分布，河流游荡，侧蚀较严重,河谷宽80～220m。

整个堤基主要地层岩性基本一致，上部主要为冲洪积含漂石砂卵

44

砾石层，颜色呈青灰色～杂色，稍密—中密，厚度1.6～3.8m，无明显的泥团块或砂夹层，磨圆度稍差，以次圆状为主，分选性一般。砾石成分以变质砂岩、板岩为主，极少量的灰岩； 下伏基岩为志留系（S）灰色板岩夹片岩，板状构造，板理、节理裂隙发育，表层岩体破碎严重，强风化层厚1.5～3m。 6.1.4 材料及水电供应

工程所需外来材料主要从XX县采购，油料从XX县燃料公司购买；当地建筑材料，来自距工程约15km的XX河河漫滩内，储量、质量均满足要求，开采、运输条件方便。施工电源，利用经过施工区的10kV输电线路，现场“T”接即可满足施工要求；施工用水可从XX河中取水，须修建20--30m临时水池2-3座，沉淀后用以满足施工用水。当地自来水或地下水可以满足生活用水需要。

本工程施工总工期为3个月。

3

6.2建筑材料

6.2.1 砂砾石料场

根据地质提供的资料,在XX河两岸河漫滩及河床中广泛分布砂砾石料，该段河床、漫滩宽80～200m不等，长度大于5km。河床、漫滩砂砾石料沿河床连续分布，可作为砼粗细骨料使用，储量、质量基本满足工程要求。

料场内岩性为冲洪积砂卵砾石，据勘探厚度大于3.0～4.0m，局部漫滩表面有薄层砂土覆盖，须清除后开采，地下水埋深较浅，约0.8～2.0m，并随河水的涨落而变化，变化幅度较大。砂砾石层松散，无不良夹层，砾石成分为砂岩、变质砂岩及少量的砾岩，石质坚硬，

45

磨圆度差，砾石多呈次圆状、板片状，中等分选，级配不良，砂为中粗砂。

据地质资料，XX河沿堤线河床、漫滩砂砾石料中，卵石含量为11.5～22.6%，砾石含量为65.3～75.3%，砂含量为9.0～11.5%。砾石中针片状含量35.26%，软弱颗粒含量3.8～4.4%，含泥量1.0～1.3%，粒度模数7.37～7.76；砾石除针片状颗粒含量、软弱颗粒含量偏高外，其余指标均符合砼用粗骨料的质量要求。砂细度模数2.30～2.73，砂的含泥量14.0～22.7%，砂的平均粒径0.38～0.41mm。砂的含泥量偏大，其余各项指标均满足规范质量技术要求。平均运距15km。

6.2.2 堤身填筑料料场

堤身填筑料可就近使用堤基开挖料或在就近河漫滩内开采。堤内河床及漫滩砂卵砾石，砂卵砾石混合料储量丰富，可完全满足堤身填筑需用量。其各项指标均满足规范质量技术要求。

开采时将漫滩局部表层覆盖的砂土剥除，堤身填筑料采用级配良好的天然砂卵砾石，开采后的弃料不得用于堤身填筑料，应在堤基保护范围以外开采砂卵砾石料填筑料，不得因采料而影响堤基防渗和堤身稳定。

6.2.3 料场的开采

混凝土骨料由1m挖掘机挖装10t自卸汽车运输0.5km至筛分场，简易滚筒式筛分机筛分、冲洗，再用1m装载机装10t自卸汽车运输1km至施工现场堆存。

堤身填筑料由1m挖掘机挖、堆放于堤防填筑区；块石料采用购买的方式满足施工要求。

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3

3

3

6.3施工导流

本工程根据《堤防工程施工规范》，导流建筑物为Ⅴ级建筑物，因为是在枯水期施工，且工期短，所以只考虑施工期水位。

本工程为治理河岸防护工程，施工期选择在非汛期，导流建筑仅为局部堤防施工围堰。对渗水量较少河堤段，开挖基坑时利用基底设计纵坡沿下游基坑走向开槽（或挖集水坑）自然排水，便于上游施工；对水流集中或渗水较大河堤段，在基坑靠河一侧采用纤维袋装土料和利用基坑开挖砂砾石做围堰，在围堰的围护下进行河堤的施工。基坑内渗水可采用离心泵临时抽水。

堤防围堰施工时，先由挖掘机和推土机沿河边进行围堰基础覆盖层清除,然后进行堰体进占式分层填筑,最后进行迎水面进行编织袋防护。

6.4主体工程施工

本工程为坡式护岸河堤工程，其主体工程为砂砾石堤身填筑和砂浆砌石护坡及基础（迎水坡），施工工艺较为简单，主体工程施工顺序为：开挖基础——夯填土堤——坡面修整——砼护坡现浇——基础回填——堤顶整平夯实。主要是土石方开挖、填筑和砼护坡现浇。施工以机械为主、人工为辅。 6.4.1砂砾石开挖

堤身削坡、土方开挖、堤脚淤泥开挖采用1m反铲挖装，人工配合修整，10t自卸车运输；堤脚小断面土方、淤泥开挖、沟槽开挖，采用人工开挖，1t小型机动翻斗车或手推车运输。 6.4.2防洪堤填筑

3

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砂砾石近距离填筑施工时，采用装载机配合74KW推土机推运、摊铺、振动碾碾压，边角及狭窄部位辅以人工平整和蛙式打夯机夯实，当填筑施工段距土料场较远时，采用装载机装自卸汽车运输的方案施工；填筑施工时，严格按照“上料—摊铺—洒水——碾压——质检——刨毛”的程序循环作业。 6.4.3砼护坡现浇

将基底整体整平夯实后，应先铺砂浆后现浇砼，浇筑顺序为先基础后护坡，按伸缩缝（或施工缝）分段现浇砼。在进行浇筑时，应严格按设计要求配料，迎水面尽可能压实磨光。

砼的施工应严格按照《堤防工程施工规范》（GB50286-98）的要求进行。

6.5主要施工指标

主要工程量：土石方开挖1.89万m、土石方填筑2.05万m、砼3771m、浆砌石8m。

主要材料量：水泥1049t、砂子2058m、石子3146m、块石11m。 主要劳动力量：总劳力0.98万工日。 工期：3个月。

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