1、辽上京遗址洪水保护工程林东镇旱河改河及河道整治工程初步设计报告 目 录1 综合说明11.1 任务缘由及工程范围11.2 水 文31.3 工程地质31.4 工程任务及规模51.5 工程布置51.6 金属结构设计61.7 施工组织设计71.8 建设占地71.9 工程管理71.10 环境影响评价71.11 设计概算82水 文102.1流域概况102.2 气 象112.3 水文资料142.4年径流流量142.5洪 水152.6 泥 沙192.7 冰 情193地 质203.1工程地质203.2 天然建筑材料243.3 工程地质评价254 工程任务及规模274.1 社会经济情况及工程建设的必要性274.22、 防洪河道与堤防工程284.3 防洪标准、堤线布置及堤距选择284.4 工程任务与规模395 工程布置及建筑物405.1 设计依据405.2 防洪工程布置435.3 防洪工程设计455.4 稳定计算545.5 暗涵及闸室稳定625.6 工程量766金属结构设计786.1 设计依据786.2 闸门设计786.3金属结构防腐设计797施工组织设计827.1 施工条件827.2 施工导流827.3 料 场837.4 施工方法848 建设占地918.1 概 述918.2 占地范围918.3 投资估算919工程管理929.1 管理机构及人员编制929.2 管理范围及设施939.3运行管理9510 环境影3、响评价9710.1 区域环境概况9710.2 工程环境影响分析9710.3 综合评价及结论9811设计概算9911.1 编制说明9911.2、编制原则及依据10011.3费用计算标准及依据10111.4 概算编制中其他应说明的问题10311.5概算表10312 经济评价1141 综合说明1.1 任务缘由及工程范围 1.1.1 任务缘由 林东镇东井子沟旱河位于赤峰市巴林左旗林东镇东井子沟下游。河内平时无水,洪水主要由上游雨水山洪下泄形成,原河道从东井子沟二队向东穿过过林东镇城区和辽上京遗址汇入清水河沙力河支流。河道现状较差,泄洪能力较低,对林东镇城区及辽上京遗址存在防洪隐患,地方政府十分重视辽上4、京遗址保护工作,尤其是解决洪水对遗址的破坏和威胁方面显得更为迫切。故委托我院根据林东镇整体规划及自治区水利水电勘测设计院进行的辽上京遗址洪水保护工程可行性研究报告对林东镇旱河进行改河及河道整治工程的设计工作。 1.1.2 工程范围 (1)流域概况 东井子沟以上流域面积为12.4km2,河长9.1km,河道平均比降5.6,该河流经林东镇城区,于辽上京遗址汇入清水河。 (2)工程概况 林东镇东井子沟旱河位于赤峰市巴林左旗林东镇东井子沟下游, 河道现状较差,泄洪能力较低,对林东镇城区及辽上京遗址存在防洪隐患,本工程拟将东井子沟旱河从东井子沟二队改道向南直接入沙力河。 (3)工程范围 本次改河任务是林5、东镇城区防洪工程设计,根据保护对象及任务要求,防洪工程范围:东井子沟二队向南至G305公路计2.0km进行防洪工程设计。 1.1.3 设计主要依据 (1)水利水电工程初步设计报告编制规程(DL5021-93); (2)防洪标准(GB50201-94); (3)堤防工程设计规范(GB50286-98); (4)水利工程水利计算规范(SDJ338-99); (5)水利水电工程工程量计算规定(DL/T5088-1999); (6)堤防工程施工规范(SL260-98); (7)堤防工程设计管理规范(SL171-96); (8)水利工程管理单位编制定员试行标准(SLJ705-1999); (9)内蒙古自6、治区国家重点文物?辽上京遗址保护防洪工程可行性研究(2002年3月);内蒙古水利勘测设计院 (10)2002年3月13日辽上京遗址保护规划专家论证会,专家组专家评审意见; (11)辽上京遗址保护防洪工程初步设计报告(2003年8月);赤峰市水利勘测设计院 (12)现行的水利行业规程、规范、标准; (13)水利计算手册(水利水电出版社出版); (14)水利部文件水总2002116号“关于发布水利建筑工程预算定额、水利建筑工程概算定额、水利工程施工机械台时费定额及水利工程设计概(估)算编制规定的通知”。1.2 水 文 1.2.1 水文测站 东井子沟无水文测站,沙力河无水文测站。 1.2.2 水文基7、础资料 东井子沟属于无资料地区,对其洪水本次采用面积比法和地区综合法两种方法计算。 面积比法成果表 站名 参数 P% 均值CvCs/Cv123.351020 福山站 F5001km23850.922.51720144012901090835581 东井子沟 F12.4km214.20.922.563.453.147.640.230.821.4 地区综合法 洪水要素 参数 P% 均值 Cv Cs/Cv 1 2 3.3 5 10 20 Q(m3/s) 12.5 1.2 3 76.3 61.1 50.3 41.9 29 19 1.3 工程地质 1.3.1 地形地貌 设计堤防区地处低山丘陵区,属于山间8、风蚀及风积地貌,地形由东向西逐渐降低。 1.3.2 地质构造 本区在大地构造上属新华夏系构造林系区,受燕山期构造运动影响,使中生代侏罗系地层产生褶皱。 在规划区东侧分布查干哈达?林东压性断裂,长约50km,宽10-15km。断层距工作区2-3km。 地基岩性为全新统松散堆积物。依次为:杂填土,0.4-1.8m,黄褐色,以回填物为主,稍密状态。粉质粘土,1.5-2.5m,砾砂层,1.5-2.5m,中密稍密状态。 根据2001年国家地震局出版GB198306中国地震动峰值加速度区划图,该区地震基本烈度小于度区,属稳定区。 本区地下水主要补给来源为大汽降水,地下水类型为松散层孔隙潜水,地下水埋深为19、.72?1.85m,含水层富水性较丰富。 地下水化学类型为HCO3?Ca型。 1.3.3 本区桩号1+7502+088段堤防堤基部分地段分布细砂、含少量砾中砂及砂砾石,稍密-中密,中等-强透水岩层,易产生渗流破坏,应采取护坡护脚防渗处理。砂层可以作为建筑持力层。 1.3.4 桩号0+0000+434护岸、00+4341+750盖板涵暗河段两段表层岩性为粉土及粉质粘土,稍湿-湿,为弱透水层;下为砂砾石和中砂,稍密-中密,为强透水层,分布连续稳定,可作为一般建筑物的持力层; 1.3.5 天然建筑材料,土料、砂料及石料经调查其质量和储量可以满足设计要求。 1.4 工程任务及规模 本次改河工程任务是保10、护林东镇城区及辽上京遗址,工程规模为在东井子沟二队至305国道之间建设50年一遇防洪标准的防洪工程。防洪工程建筑物组成为堤防(新建堤防)及新建暗河(为盖板涵结构)。 新建堤防长484m*2左右岸。 新建盖板涵暗河1616m2孔,孔口尺寸:5*2。 局部新建铅丝笼护底434m。1.5 工程布置 1.5.1 防洪标准及工程级别 本次改河工程等级及防洪标准依据防洪标准(GB5021-94)、堤防工程设计规范(GB50286-98)、工程为3级,防洪标准为30年一遇。根据林东镇总体规划及业主委托提高到工程为2级,50年一遇。 1.5.2 工程布置 (1)堤距 本次设计改河工程是在东井子沟二队0+00011、?0+484段建设防洪堤,堤脚距15m。 (2)堤线 新建堤防为左右岸对称布置,新建堤防桩号为0+000?0+484、1+750-2+088(822m),0+484-1+750为盖板涵暗河1316m。 河道总长度过2088m。 1.5.3 主要建筑物 本次工程主要有堤防、盖板涵及河底防护组成。 (1)堤防 新建堤防:防洪堤堤型为斜坡式土堤,其横断面形式为梯型断面,顶宽4m,内外两侧边坡1:3。 堤防防护:堤顶0.1m砼路面下铺0.2m碎石,内外坝肩为0.5C20砼路缘石,临水坡面C15膜袋砼。 (2)盖板涵暗河 盖板涵暗河为C20钢筋砼结构,分为左右岸挡墙顶宽0.5m,低宽2.5m,墙身总高312、2.5m,中墩挡墙顶宽0.6m,低宽2.6m,墙身总高2.5m及盖板(5.59*0.25m)组成。 (3)河底防护 河道防护为50cm铅丝石笼护底。 (4)末端闸室 河道末端设置三孔平面钢闸门闸室段长10m,设两中墩,中墩高2.5m,宽1m,闸门孔口尺寸为5*2m防止沙力河水倒灌入新建河道。1.6 金属结构设计 本工程在新建河道末端设置三孔平面钢闸门,孔口尺寸为5*2m,配三台手电两用两吊点启闭机。1.7 施工组织设计 根据工程规模,全部工程施工工期计划6个半月完成。自20010年4月15日开始至10月末工程全部竣工。 工程施工要严格遵守有关施工规范执行操作。1.8 建设占地 林东镇东井子沟旱13、河改河工程设计需占地45亩,占地均为规划绿地,其中22亩为盖板涵暗河,上覆土50cm,还规划绿地。1.9 工程管理 根据堤防工程管理设计规范(SL171-96)和水利工程管理单位编制定员试行标准等有关规定,其管理体制为国有事业,科级单位管理,人员编制为7人。工程管理范围和保护范围及管理站基础设施等依据堤防工程管理设计规范(SL171-96)确定。1.10 环境影响评价 兴建水利工程利国利民,可以抑制洪水泛滥,减轻洪水给古城遗址和城乡造成损失。还可以改善周围的环境。防洪工程对环境影响,最主要的是环境效益和社会效益,它首先减免了洪水灾害对保护区遗址的威胁,工程实施后,将保护区的自然环境状况大为改善14、,从生态环境、局部地区气候、自然景观等方面将会有很大程度的变化,同时为巴林左旗的经济发展创造良好的环境。1.11 设计概算 本次初设主要是堤防工程,工程划分为建筑工程、临时工程等二部分组成,根据水利部文件水总2002116号“关于发布水利建筑工程预算定额、水利建设工程概算定额、水利工程施工机械台时费定额及水利工程设计概(估)算编制规定的通知。” 本次防洪工程投资为2155。31万元,以上主体建筑工程量:土方开挖7.65万m3,土方填筑1.15万m3,砼2.29万m3,钢筋制安906.42t,铅丝石笼0.33万m3,砂砾垫层0.11万m3。 主要材料用量:水泥0.69万t,砂子1.47万m3,碎15、石2.03万m3,柴油76.4t,钢筋969.9t,块石0.37万m3,人工 10.09万工时,机械2.4万台时。 林东镇东井了沟旱河改河工程特性表序号指标名称单位数量备注一河流特性1流域面积Km2202河流长度km8.23平均比降12.2二水文特性1多年平均降水量mm390.42多年平均蒸发量mm1632.93洪峰%5(1)设计洪水标准%2(2)设计洪水m3/s61.6三工程特性(一)防洪堤1堤的结构型式膜袋砼护坡2堤高m23左岸堤长km 4844右岸堤长km4845入口河底高程m492.56出口河底高程m490.24(二)暗涵1结构型式矩形砼箱涵2涵长m16043涵高m2.54入口底高程m16、490.245出口底高程m484.16单段长m10(三)盖板1结构形式简支梁砼板2板厚m0.253板宽m5.594单段长m10(四)金属结构m1平面钢闸门扇22闸门孔口尺寸宽*高m5*2m3手电两用双吊点启闭机台2四主要工程量1土方开挖万m37.652土方填筑万m31.153铅丝石笼m332554C20砼万m32.095C15砼m31919五工程投资1工程总投资万元2155.312单位米投资元/米1.07 2水 文2.1流域概况 东井子沟改河工程位于巴林左旗林东镇西南,是沙力河左岸一洪水河(山洪沟)。境内以山地丘陵为主,地势由西北向东南逐渐降低,略呈南北走向。 2.1.1流域自然概况 (1)沙17、力河 沙力河为乌力吉沐沦河的一级支流,发源于查干哈达苏木胡宾沟嗄查三道沟梁。该河从发源地起一直经过沙丘地带,全流域植被沙化严重,在中、上游流域段为沙区,使沙力河冬春受到风积沙的影响,夏季洪水又将沙子带到沙力河内,使河床变为宽浅式。沙力河流域面积644km2,全长49.5km,河道平均比降5.6,该河流经查干哈达苏木、哈在英格乡、林东镇,于蜘蛛山汇入乌力吉沐沦河。 (2)东井子沟 东井子沟流经寇家营子、于家营子、东井子沟一队、东井子沟二队,经西门外穿过城区注入城区东部的清水河,约2.5公里后注入沙力河。工程所在地以上流域面积为20 km2,河长为8.2 km,河道平均比降为12.2。 2.1.218、工程所在位置 本次改河工程位于东井子沟下游,在入西门外之前改变其走向使其直接进入沙力河。 以消除山洪对镇区以及古城的影响。2.2 气 象 巴林左旗设有林东气象站,该站于1961年设立,观测的项目有:气温、降水、蒸发、风、日照、冻土深等。 沙力河流域属于中温带大陆性季风气候。四季分明,春季风大、多干旱,夏季雨量集中,气温高,秋季降水逐渐减少,气温骤降,冬季漫长多风。 根据赤峰市中小河流规划报告中林东气象站资料统计,多年平均气温5.3,历年极端最高气温40.2(1972年7月2日),历年极端最低气温-31.81969年1月23日。 由于本地区以山地丘陵为主,多年平均年降水量为390.4mm。受季风19、影响,降水量在年内分配不均匀,降水量主要集中汛期6?9月份,其降水量为326.8mm,占年降水量的83.7%,尤其是7、8月份的降水量为217.6mm,占年降水量的55.7%,而春季4、5两个月的降水量为35.9mm,仅占年降水量的9.2%。 本地区日照时间比较充足,多年平均日照时数在2976.6小时,由于降水量少,日照时间较长,气候干燥多风,所以本地区的水面蒸发损失较大。多年平均年蒸发量(20cm蒸发皿)为1632.9mm。4、5月份蒸发量为 506.8mm,占年蒸发量的 30%。 本地区多风,多年平均风速2.8m/s,历年最大风速达24m/s,历年汛期最大风速多年平均为22.3m/s。冬季20、西北风居多,夏季北风为主,多年平均大风日数为32.5天。 本地区历年最大冻土深为1.41。(林东站气象特征统计表详见表2-2-1)。林东气象站气象要素特征值统计表表2-2-1项目单位123456789101112全年降水多年平均mm1.1 1.9 5.2 9.5 26.4 74.9 131.9 85.7 34.3 13.7 4.6 12.0 390.4 蒸发多年平均mm27.6 41.7 97.7 211.1 295.7 238.0 202.5 170.5 146.4 120.8 51.8 28.9 1632.9 气温多年平均-13.5 -10.1 -2.6 7.4 15.3 20.0 22.21、5 20.4 13.9 6.0 -42.2 -11.1 5.3最高11.7 18.7 23.8 33.4 38.7 38.0 40.2 37.6 34.3 29.7 20.3 11.7 40.2最低-31.8 -31.5 -30.9 -14.9 -4.9 2.4 6.2 3.0 -6.1 -13.1 -30.9 -28.8 -31.8 风速平均m/s2.9 3.0 3.3 4.0 3.7 2.6 2.0 1.6 2.1 2.8 2.8 2.7 2.8最大20.0 19.7 23.0 24.0 23.0 22.3 20.0 21.0 17.0 22.0 19.7 18.0 24.0相应风向 冻土22、深最大cm123.0 138.0 141.0 141.0 139.0 1.3 5.9 9.4 141 2.3 水文资料 2.3.1 水文基础资料 沙力河无水文测站,为无资料地区。在沙力河入乌尔吉沐沦河河口下游约100m处有福山地水文站,该站控制流域面积5001km2,据“内蒙古自治区水旱灾害史”中记载:公元1912年(民国六年)乌力吉沐沦河河水出槽,沿河两岸被淹,蒙古包被冲走。根据上述情况,故历史洪水重现期可上溯到1912年,即考证期为96年(资料截止到2007年)。原昭乌达盟水文站调查,福山地1939年也发生洪水。1999年 “辽河流域防洪规划设计洪水成果协调会”协调成果中福山地资料年限截止23、到1998年,本次根据掌握的资料对福山地重新进行了洪水频率分析。2.4年径流流量 沙力河流域为降水补给型河流。径流年内分配很不均匀,主要集中在汛期。根据福山地站径流资料统计,多年平均年径流量为1.611亿m3,6?9月径流量占年径流量的68.6%,尤其是主汛期7?8月的径流量,占年径流量的51.7%。枯水5月来水较少,仅占年径流量的4%。年际间变化大,最大年径流量为 5.338亿m3(1959年),最小年径流量为0.306亿m3(1978年),最大与最小之比为17.4倍。 沙力河流域无水文实测资料,沙力河年径流量参照福山地站多年平均年径流深,沙力河多年平均年径流量2074万m3。2.5洪 水 24、因为东井子沟地处山区丘陵区,流域面积较小,河道比降很大,这种山洪沟很容易被局部暴雨笼罩,汛期往往会出现山洪暴发,对城镇和人民生命财产安全造成威胁。 2.5.1 洪水特性 本流域洪水主要由暴雨产生,洪水主要发生在7?9月。沙力河从发源地起一直经过沙丘地带,全流域植被沙化严重,在中、上游流域段为沙区,使沙力河冬春受到风积沙的影响,夏季洪水将沙子带到沙力河内,使河床变为宽浅式。 2.5.2 1990年暴雨洪水 沙力河流域1990年7月17日发生了沙力河有记载以来的特大暴雨。暴雨中心在查干哈达苏木乌力吉尔和查干套海一带,暴雨中心4小时暴雨为245mm,暴雨走向为从西北向东南。 进入7月份以来,林东地区25、由于受蒙古冷涡影响,5-9日,13-17日连续降大到暴雨。由于连续降雨,土壤含水量已达到饱和状态。17日又突然降暴雨,因此大部分降水形成径流。由于流域小,下垫面条件差,所以产生了沙力河有记载以来的特大洪水,调查洪峰流量为1220m3/s。 2.5.3 福山地洪水 根据以上资料把1990年以及1987年发生的洪水作为特大值处理后,按照不连续系列进行频率计算,优选后再确定统计参数,最后确定福山地洪峰流量成果:300m3/s,Cv0.85,Cs2.5Cv。这个成果比松辽委协调成果要小,考虑到主要是因为资料年限延长 ,而近几年又主要是枯水年所致。 2.5.4 洪水计算 2.5.4.1水文手册法 (1)26、计算公式: 式中: Qc?不因频率而变的常数流量(m3/s) P24?最大24小时暴雨均值(mm)辽宁水文成果图九得60mm ki?按水文分区,由L/J1/2表查ki L?河道平均比降12.2 Kp?暴雨模比系数 ?洪峰径流系数 Qp?设计洪峰流量(m3/s) 水文分区为2 (2)参数的确定 多年平均年最大24小时降水量 由辽宁水文手册成果图九查得年最大24小时暴雨均值为p2460mm,计算成果为P2460mm, Cv 0.45, Cs/Cv 3.5。 河长、河道平均比降、流域面积 本次在五万分之一地形图上量算,东井子沟改河处L8.2km,J12.2,F20km2。 ki 计算L/J1/22.27、35,查L/J1/2Ki ,Ki0.079 洪峰径流系数p 根据水文分区(2)查辽宁省水文手册中表四。 (3)不同频率设计洪峰流量计算成果 将上述参数代入计算公式得出不同频率设计洪峰流量值。详见表2-5-4-1。 水文手册法计算设计洪水成果表 表2-5-4-1 项目 频率(P%) 1 2 3.3 5 暴雨模比系数 2.52 2.25 2.08 1.88 洪峰流量系数 0.29 0.22 0.18 0.12 设计洪峰流量Qp(m3/s) 69.3 46.9 35.5 21.4 2.5.4.2地区综合法 (1)赤峰市中小河流规划中“赤峰市多年平均最大洪峰流量地区综合图”是根据赤峰市各水文站设计洪峰28、流量计算成果点汇的洪峰面积指数关系图。故本次采用此成果中洪峰面积指数n0.55.公式为。 (2)参数的选取 从1999年松辽委“辽河流域防洪规划设计洪水成果协调会”中协调成果看,乌尔吉沐沦河其他水文站洪峰流量的Cv值要比福山地大很多,考虑到主要是因为从福山地开始乌尔吉沐沦河的地貌以及流域植被情况都发生了变化。所以说位于沙力河左岸的东井子沟不能参考其他水文站的Cv值,根据福山地站以及其他上游支流的Cv值,结合河道本身特点最后确定为Cv1.1。Cs直接移用福山地站(Cs2.5Cv)。 地区综合法设计洪水计算成果表 表2-5-4-2设计洪水 参数 p(%) Q均CvCs123.35Q洪峰16.21.29、102.586.771.561.652.1 2.5.5成果的分析以及采用 从以上两种计算方法来看,用水文手册法计算的各频率下的设计洪水要比地区综合法算得的值小。分析其主要原因如下:水文手册法主要是利用短历时设计暴雨计算洪水。该法理论性很强,但由于资料编制年份过久(1975年编制),故公式中利用到的一些经验指数精确度存在一定误差,此外公式中利用到的多年最大24小时暴雨均值因为年限的原因也会存有一定误差。而影响地区综合法成果的主要因素有两个,一是洪峰面积指数,二是采用的偏差系数Cv值,前者是根据单站洪水资料绘制而得,具有一定的可靠性,后者是从考虑工程所处位置结合其他河流特点而定,所以从工程安全角度30、出发最后决定采用地区综合法计算的设计洪水。详见表2-5-5-1。 设计洪水计算成果对比表 表2-5-5-1单位:m3/s设计洪水计算方法 频率p(%)确定 123.35 洪峰流量(m3/s)水文手册69.346.935.521.4 地区综合86.771.561.652.1采用2.6 泥 沙 沙力河流域内大部分地区面积属于风沙区地带,草场沙化严重,山地植被较差,造成沙力河为多细沙河道。该河无观测资料,在沙力河入乌力吉沐沦河河口下游100米处有福山地水文站,该站实测多年平均年输沙量为104.2104T,实测多年平均年含沙量为7.81kg/m3。由于沙力河无观测水文资料,本次沙力河参照福山地多年平均31、侵蚀模数,沙力河多年平均年输沙量为28.1104T。2.7 冰 情 沙力河流域冬季平寒而漫长,属于封冻河流。沙力河无水文测站,根据乌力吉沐沦河福山地站冰情资料统计,多年平均最大河心冰厚0.57m。历年最小河心冰厚0.94m。3地 质3.1工程地质 3.1.1 区域地质 (一)、地形地貌 (1)尖顶状、圆顶状低山 分布在本区域两侧以圆顶状山头居多。最低点海拔500米,一般山头海拔550-700米,最高山头海拔550-700米,最高山头海拔822米,700米以上山头呈圆顶状。山脊线波状起伏,基岩出露较零星,冲沟也不太发育。组成基岩岩性侏罗系(J31)安山岩、凝灰岩、流纹文岩及燕山期(53-2)花岗32、岩等。 (2)山前坡洪积扇裙 主要分布在本区域西北等地。海拔500-560米,沿山前地带呈缓波及扇状展布,其岩性为黄土状粉土及低液限粘土含砾组成,地面坡降1-5。 (3)河谷平原 主要由沙力河及一级阶地组成,沙力河由西向东流过,河床宽300-500米,河流两侧为平坦宽阔的冲积平原。河谷平原由河谷及冲洪积河漫滩构成,河漫滩高出河面1.01.2m。在局部分布沼泽化湿地,常年积水。 (二) 地层岩性 根据区域地质资料,该规划区出露的地层由老至新分布如下: (1)侏罗系上统(J3) 上统第一层J13,由深灰、暗灰色块状安山岩,灰紫、浅黄色似层状中性角砾凝灰岩组成。分布于大新庄及南部一带。 上统第二层J33、23,由灰白、浅灰、浅黄绿色凝灰细砂岩、凝灰岩互层构成。分布于井子沟南岸。 (2)第四系(Q4) 上更新统坡洪积物(Q2dl+pl) 由黄土状粉土、粉质粘土及细砂构成,分布于沙力河南岸及井子沟一带。 全新统冲积物(Q4al) 由粉土、含少量砾粉土、粘土、中细砂、砂砾石构成,广泛分布于防洪规划区河床、漫滩上。 (三)地质构造本区在大地构造上属新华夏系构造体系区,受燕山期构造运动影响,使中生代侏罗系地层产生褶皱。据本工程东侧2-3km分布查干哈达?林东向斜:长约45km,宽1015km。根据内震发(2004)40号内蒙古自治区地震局建设厅关于旗县(市区)执行抗震设防要求的通知,根据查阅2001年国34、家地震局编制的国家标准1/40万中国地震烈度区划图(18306-2001),本工程范围内的地震基本烈度为VI度,地震动峰值加速度(g)为0.05。因此,本区地质环境是相对稳定的。 (四) 水文地质条件 本区地下水按其埋藏条件可分为基岩裂隙水和松散岩层孔隙潜水。基岩裂隙水受大气降水补给,向河流排泄;孔隙潜水径流条件好,由上游向下游运移,主要接受基岩裂隙水和大气降水的补给。地下水水化学类型为HCO3?Ca及HCO3?Ca?Na;对混凝土无腐蚀性。 基岩裂隙水储存于基岸裂隙中,透水性弱,含水量一般不丰富。 孔隙潜水埋藏于第四系松散层中,地下水一般埋深1.010.6m,含水丰富,含水层厚度520m。 35、3.1.2 工程区工程地质条件 (1)地层岩性 桩号0+0000+434护坡、00+4341+750盖板涵暗河段两段工程地质条件极为相似,该段地貌为山前坡洪积扇裙,地面坡降1-5;地层岩性由黄土状粉土及低液限粘土含砾组成,地基岩性为全新统松散堆积物。依次为:粉质粘土,1.5-2.5m,黄褐色,表层含有植物根系和钙质结核,可塑状态。砾砂层,2.56.0m,灰黑色,含有少量粘性土,中密稍密状态。6.0米以下钻探范围内为低液限粘土,棕红色。上部可塑,下部软塑,处于稍湿湿状态。桩号1+7502+088段堤防地基岩性为全新统松散性积物。依次为:0-1.7m粉质粘土(局部细砂),灰黄色、稍湿、分布不均匀,36、松散。1.50m以下为含少量砾中砂、局部为细砂,白黄色,湿?饱和,稍密。中等磨圆度,分选性较好,分布连续稳定 (2)土层物理力学性质指标见表 林东镇东井子沟旱河改河工程堤基各土层物理力学性质统计表表3-2-1地层时代岩 性 试 验 项 目指标天然密度(P)干密度(Pd)浮密度(P)含水量(W)比重(Gs)孔隙率(n )孔隙比(e)饱和度(Sr)液限(WL)塑限(WP)塑性指数(IP)液性指数(IL)渗透系数(K)化学性质力学性质地基承载力特征值有机质水溶盐凝聚力(C)内摩擦角()g/cm3%Cm/s%KPa度KpaQ3dl-pl细 砂算术平均值2.031.510.9433.912.6442.837、10.7501001010-2028100Q4al粉质粘土算术平均值1.981.631.0221.192.6939.410.6518822.611.810.90.881.1310-40.235.023.0120粘土算术平均值1.901.611.0117.702.6940.150.670712.010-41020.0140含少量砾粘土算术平均值1.831.450.9226.262.7246.690.880811.1721.013.0160含少量砾细砂、细砂算术平均值1.941.641.0218.172.6337.640.60080028120砾砂(中砂)算术平均值2.021.691.0519.438、12.6435.980.560912.0010-2030200 (3)水文地质条件 地下水类型为松散层孔隙潜水,桩号0+0000+434护岸、00+4341+750盖板涵暗河段两段地下水位埋深3.6?4.2m,桩号1+7502+088段堤防地下水位埋深1.5?2.5m,地下水化学类型为HCO3?Ca?Na型,地下水对混凝土不具腐蚀性。 (4)边坡开挖 桩号0+0000+434护岸、00+4341+750盖板涵暗河段两段粉质粘土边坡坡度建议值为1:1.251.50;桩号1+7502+088段堤防细砂层的边坡坡度建议值为1;2.0。 (5)工程地质条件评价 本地区地震基本烈度小于度区,砂层不考虑地39、基震动液化问题。 基础细砂层渗透系数在1.0010-4-1.010-4cm/s指间,属中等透水层;含少量砾中砂、砂砾石,渗透系数K2.010-2cm/s为强透水砂层;粉质粘土为微透水-弱透水层。 桩号1+7502+088段堤防渗透稳定:细砂不均匀系Cu2.44-3.09,含少量砾的中砂cu2.91,渗漏破坏形式流土;砂砾石不均匀Cu50-60,渗漏破坏形式管涌;依据水利水电工程地质勘察规范计算,细砂、含少量砾中砂,允许水力比降0.25。砂砾石层允许水力比降0.15。3.2 天然建筑材料 3.2.1 土料 3.2.2 细骨料 砂料场距堤防区10km的班布村,该料场以为当地建筑用砂料场,料场地势平40、坦为河流相冲积堆积物,交通便利。 料场岩性为含少量砾的中细砂,上覆盖层厚度0.3-0.5m,有用层厚34m。砂料堆积密度1.49g/cm3,比重2.65,含泥量2.0%,细度模数3.04,平均粒径0.41,级配良好。初步计算储量为12104m3。该料场储量与质量基本满足设计要求。 3.2.3 粗骨料 粗骨料料场距堤防区5公里的乌力吉沐沦河上,料场地势平坦为河流相冲积堆积物。交通便利。 料场岩性为天然卵石,磨圆度较好,上覆盖层为0.5米,有用层厚3.0米。卵石堆积密度1.45g/cm3,比重2.63,含泥量1.8%,级配良好。 经调查该料场储量与质量基本满足设计要求。 3.4.4 石料 石料场距41、堤距防区约20km,现为当地开采石料场,岩性为花岗岩,运距短,储量丰富,交通便利。 经调查该料场储量与质量基本满足设计要求。3.3 工程地质评价 3.3.1 据2001年国家地震局出版GB198306中国地震动峰值加速度区划图,该区地震基本烈度小于VI度区,属稳定区。本区季节性冻深1.90m。 3.3.2 本区桩号1+7502+088段堤防堤基部分地段分布细砂、含少量砾中砂及砂砾石,稍密-中密,中等-强透水岩层,易产生渗流破坏,应采取护坡护脚防渗处理。砂层可以作为建筑持力层。 3.3.3 桩号0+0000+434护岸、00+4341+750盖板涵暗河段两段表层岩性为粉土及粉质粘土,稍湿-湿,为42、弱透水层;下为砂砾石和中砂,稍密-中密,为强透水层,分布连续稳定,可作为一般建筑物的持力层; 3.3.4 天然建筑材料,土料、砂料及石料经调查其质量和储量可以满足设计要求。4 工程任务及规模4.1 社会经济情况及工程建设的必要性 4.1.1 社会经济概况 本次设计改河工程保护范围为巴林左旗所在地林东镇。东井子沟位于林东镇的西侧,由西向东从林东镇中间穿过。东井子沟为雨季山洪的排泄河道,依据2001年统计年鉴(2000年末统计)井子沟两岸保护人口4.77万人,镇内有驰名中外的历史文物辽上京遗址皇城、汉城、辽代双塔、辽祖陵、祖洲以及韩氏家庭墓地,交通设施有纵贯南北的303、305国道和集通铁路,。防43、洪工程保护范围社会经济情况表表4-1-1总人口万人城镇人口万人农业人口万人劳力万人总土地面积万亩)耕地面积万亩牲畜(万头只)工农业产值(万元)人均纯收入元/年人历史文物总数大畜小畜总产值工业产值农业产值国家的重点文物辽上京遗址4.773.80.970.8016.152.680.420.260.165975757914184383780 4.1.2 防洪工程的必要性 4.1.2.1 洪水灾害及成因 洪水主要由雨季山洪下泄产生,P2%一遇洪水标准为61.1m3/s,按现状河道根本无法承受,会导致洪水进入林东镇城区。 因此改河新建河道泄洪是十分必要的。4.2 防洪河道与堤防工程 4.2.1 河道概况44、 4.2.1.1 河道现状 东井子沟旱河河段长9.1km,河道平均比降3.9。河谷两岸林东镇城区,下游为古城遗址,河槽为窄深式,河道弯曲,局部段有急弯和卡口。河床左右摆动范围很大,洪水易出岸。河宽在10m-20m之间,河水含沙量大,河床质主要由砂、砂砾石组成。 4.2.1.2 河道存在问题 河道现状最窄处河道不足10m,泄洪能力较差。不足10年一遇。 4.2.2 防洪堤工程概况 4.2.2.1 堤防现状 现状基本为无防护状态。 4.2.2.2 现状堤防存在问题 (1)现状河道无防护 东井子沟旱河现状无防护措施,防洪能力低下。不足10年一遇。 (2)防洪体系不健全,工程不完整 河道无防洪设施,防45、洪体系不健全,4.3 防洪标准、堤线布置及堤距选择 4.3.1 防洪标准 依据防洪标准(GB50201-94)中规定,林东镇属于旗政府所在地,工程等级为3级,防洪标准为30年一遇,因为改河后入河口位于辽上京遗址保护区西南角200m处,按照业主委拖防洪标准提高至50年一遇。 4.3.2 堤线布置及堤距的确定 4.3.2.1 河线布置 本次可研设计河线布置和堤距的选择基本依据巴林左旗整体规划制定,在根据实际情况进行适当的调整来布置河线和确定堤距。 (1)河线布置原则 改河河线应与地势走向相适应,一个河段两岸堤防的间距大致相等,不宜突然放大或缩小; 河线应力求平顺,各堤段平缓连接; 堤防工程应尽可能46、利用现有堤防和有利地形,修筑在土质较好,比较稳定的滩岸上,尽可能避开软弱地基,强透水地基; 河线应布置在占压耕地、拆迁房屋等建筑物少的地带,避开文物遗址,利于防汛抢险工程管理。 (2)河线布置 方案一: 从东井子沟二队至305国道1500m,305国道至入河口500m,在桩号0+400处经过一段圆弧,堤线变为南走向,河线走向沿规划建设?路东侧平行布置。在0+800m处有电力塔须绕开,采用河线圆弧转向西20m,在绕回原线路,在305国道南侧向东略转,在1+800处向西转回入河。 方案二: 从东井了沟二队(0+000处)向东500米为起点,井子沟向南改道进入沙力河。 比综合比较以上两方案,第一方案47、改河距离2.1km,第二方案1.7km,但第二方案需穿越规划建设区,因此本工程采用第一方案。 4.3.2.2 堤距的确定 堤距的确定受两侧规则用地的制约。防洪堤堤距为不等距,堤距在10-15m之间,河道控制断面堤距见表4-3-1。 沙力河305-303大桥(山洪沟)河道堤距表表4-3-1河流名称序号控制断面名称桩号桩号间距(m)堤脚距(m)备注沙力河1C1-10+00015改河起端2C2-20+45945912.5渐变暗河3C3-30+800341104C4-41+42562512.55C5-51+80037515 4.3.3 河道与堤防纵、横断面 4.3.3.1 河道纵、横断面 (1)河道纵48、断 河道实测纵断长2.7km,设计河道纵断长为2.088km,纵断面图绘制比例,纵向1:100,横向1:500。河道设计比降依据实测河道比降计算为 4。 (2)河道横断 实测河道横共20条,本次设计采用20条。详见表4-3-2,河道横断面图绘制比例,纵1:100、横1:100。 4.3.3.2 堤防纵、横断 (1)防洪堤纵断 堤防桩号采用河道桩号。 (2)防洪堤横断 实测防洪堤横断面均为新建堤防段,实测横断20条。实测横断面宽30-40m。 4.3.4 水面线推算 4.3.4.1 水面线计算基本条件 (1)河道地形资料 1:1000林东镇地形图 实测河道横断面图,河道横断面图绘制纵横比例采用149、:100。 (2)河道糙率 影响河床糙率的因素很多,本次糙率的确定是根据实测调查情况与经验,参考其它河流资料,依据河道断面形状经综合分析确定河床糙率为0.03。 (3)设计洪峰流量 QP2%61.1m3/s、QP3.3%50.3m3/s、QP20%41.9m3/s 4.3.4.2 起始断面的确定与起水位计算 (1)起始断面的确定 以东井子沟二队实测断面400B起始断面,河宽15m。 (2)起始水位计算 采用宽顶堰公式确定起始断面的水位高程为hP2%493.3m、h3.32%493.17m、hP5%493.05m。 4.3.4.3 水面曲线计算方法 天然河道水面曲线按恒定非均匀流考虑,自下游向上50、游逐段堆算。 根据水流的能量方程式,水面曲线计算的基本公式采用水利电力出版社水利计算手册8-1-16式: 式中:Z1Z2?下游断面和上游断面水位高程(m); V1V2?下游断面和上游断面平均流速(m/s); a1a2?下游断面和上游断面的动能修正系数; 单式断面令a1a21.0; hf?沿程损失 hj?局部损失(m)。 4.3.4.4 水面曲线计算成果 (1)水面曲线计算成果合理性分析 水面曲线成果绘制平河道纵断图上在滑,自然与河道地形情况相适应; 水面曲线计算成果满足水位流量关系。 (2)水面曲线计算成果 河道控制断面水面不同标准线计算成果及各断面50年一遇水面高程见表4-3-3、4-3-451、。林东镇东井子沟旱河改河工程河道控制断面水面曲线成果表表4-3-3河流名称河 道P2%断面桩号断面间距(m)水位(m)流量(m3/s)堤距(m)沙力河C1-10+000493.361.115C2-20+459459491.5561.112.5C3-30+800341490.3261.110C4-41+425625488.4661.110C5-51+800375486.8261.1152806 4.3.5 堤顶高程 4.3.5.1 堤顶超高的确定 本次林东镇东井子沟旱河改河工程设计标准为50年一遇洪水标准,防洪堤堤顶超高的确定考虑三个因素: 设计波浪爬高、设计风壅水面高度及安全加高。 堤顶超高按52、堤防工程设计规范(GB50286-98)(6.3.1)式: 堤顶超高计算公式为:YR+e+A 式中:Y?堤顶超高(m); R?设计风浪爬高(m); e?设计风壅水面高度(m); A?安全加高(m),按规范表2.1.1确定不允许越浪的堤防工程,1级堤防A取1m,2级堤防A取0.8m。 (1)风浪爬高计算 风浪爬高采用规范(C.3.1-1)式: 当m1.55.0,可按下式计算: 式中: K?斜坡糙率及渗透性系数,本次初设取砼板护面,K取0.9; KV?经验系数,根据查表。查规范GB50286-98表C.3.12; V?设计风速,为汛期最大平均风速的1.5倍,林东站汛期6-9月最大平均风速为18m/s; d?水域平均水深,m; KP?爬高累积频率换算系数,查规范GB50286,表C.3.1-3; m?斜坡坡率,m3; ?堤前坡浪的平均波高(m); L?堤前波浪的波长(m)。 堤前波浪的平均波高采用下式计算: 式中: ?平均波高(m); ?平均波周期(s); V?计算风速(m/s); F?风区长度(m);