某北方地區(qū)中小流域治理初步設(shè)計報告(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 疃橡膠壩 95 66 42 13 28+984 陳小屯閘 97 67 43 14 29+795 沙口集東村橋 98 68 43 15 32+420 邯大公路橋 98 69 43 16 33+390 鄭二莊閘 98 69 43 17 34+100 魏縣、大名交界 98 69 43 方法二：根據(jù) 《河北省平原地區(qū)中小面積除澇水文修訂報告》（ 2021年）中 的方法推求。 主要環(huán)節(jié)簡述如下： （ 1）設(shè)計暴雨 ① 設(shè)計暴雨時段采用年最大三日雨期控制。設(shè)計雨型為三日雨量分二次計算，一次為年最大 24 小時雨量，位于第三日，占年最大三日雨量的21 80%；一次為年最大三日雨量的 20%，兩次間隔 12 小時。 ②設(shè)計點雨量 計算，采用河北省水利廳 1993 年 12 月出版的《河北省平原地區(qū)設(shè)計暴雨圖集》中“年最大三日暴雨多年平均值等值線圖”與“年最大三日暴雨變差系數(shù)（ Cv）等值線圖”。由等值線圖中查得各區(qū)年最大三日點平均雨量均值和 Cv值，采用 Cs= Cv，按 P— Ⅲ 型頻率曲線即可計算各區(qū)不同頻率的年最大三日點雨量。 ③點面折減系數(shù)，根據(jù)流域面積，從“河北省平原地區(qū)點面折減系數(shù)表”中查取。 ④流域平均面雨量，通過點雨量與點面折減系數(shù)計算得出。 （ 2）前期影響雨量 Pa 根據(jù)設(shè)計雨型，第一次雨量的前期影響雨量 Pa1為： Pa1=； 第二次雨量（最大 24 小時）的前期影響雨量 Pa2 為： Pa2=（ Pa1+） 式中： Pa1— 第一次雨量的前期影響雨量（ mm）； Pa— 設(shè)計前期影響雨量（ mm）； P3— 設(shè)計三日降雨量（ mm）； R1— 第一次降雨產(chǎn)生的徑流深（ mm）； Pa2— 第二次雨量的前期影響雨量（ mm）； （ 3）最大排水流量 一般平原區(qū)： Q = 22 式中 Q— 最大排水流量（ m3/s）； R— 設(shè)計徑流深（ mm）； F— 計算面積（ km2） 。 設(shè)計徑流深 R，由設(shè)計暴雨通過次暴雨徑流關(guān)系（ P+ Pa～ R）推求，以前期影響雨量 Pa 為主要影響因素。計算時，應(yīng)把三日雨量按設(shè)計雨型劃分為二次暴雨，分別計算 P+Pa，并分別查 P+ Pa～ R 關(guān)系線推求徑流深R。 由河北省平原地區(qū)水文分區(qū)圖可知，魏大館排干的控制面積跨 I03區(qū)和 I16區(qū)兩個產(chǎn)流分區(qū)，需分別計算出各分區(qū)最大排水流量，再按面積加權(quán)計算全流域面積的最大排水流量 。 按上述方法，計算得魏大館排干各控制斷面的設(shè)計流量見表 23，魏大館排干各支渠（溝） 5 年一遇設(shè)計流量見表 24。 23 魏大館排 干 各控制斷面設(shè)計流量 （方法二） 表 2 3 不同重現(xiàn)期的設(shè)計流量 （ m3/s ） 序號 干渠治理樁號 控制 斷面 流域面積 F （ km2） 20 年 10 年 5 年 1 0+000 臨、魏交界 2 0+ 270 江村溝以上斷面 3 2+ 300 新后屯溝以上斷面 4 3+600 民有六分干穿渠倒虹吸 5 5+ 200 高潮渠 以上斷面 6 11+ 90 0 柴曲排水渠 以上斷面 7 12+ 100 沙窩排水渠 以上斷面 8 18+100 西紅廟村橋 9 20+0 00 民有二排支以上斷面 10 20+337 寧魏公路 39 .7 11 24+070 東風(fēng)渠 12 25+030 生熟疃橡膠壩 13 28+984 陳小屯閘 42. 4 14 29+795 沙口集東村橋 15 32+420 邯大公路橋 16 33+390 鄭二莊閘 38 43. 5 1 7 34+ 1 00 魏縣、大名交界 69. 1 43. 6 24 魏大館排干各支渠（溝） 5 年一遇設(shè)計流量 表 24 序號 干渠治理樁號 控制斷面 流域面積 F （ km2） 5 年一遇設(shè)計流量 （ m3/s） 1 0+270 江村溝 15 2 2+300 新后屯溝 3 3 5+200 高潮渠 12 4 11+900 柴曲排水渠 5 12+100 沙窩排水渠 15 6 20+000 民有二排支 28 設(shè)計澇水成果的 合理性分析 經(jīng)對比分析，上述兩種方法的澇水計算結(jié)果基本一致，同一重現(xiàn)期的設(shè)計流量值相差在 7%以內(nèi)，說明此次設(shè)計澇水成果是比較合理的， 基本上能反映 本流域 平原地區(qū) 現(xiàn)狀條件下澇水產(chǎn)匯流的實際 情況 。從偏于工程安全角度考慮，采用 方法二 的計算結(jié)果，即 魏大館排干各控制斷面的設(shè)計流量成果見表 23。 魏大館排干各支渠（溝）設(shè)計水位 魏大館排干各支渠（溝）均系人工開挖的渠道，渠道較為順直，縱、橫斷面變化不大， 水位采用曼寧公式 進行估算 。 曼寧公式如下： iRnQ ??? 式中， ω — — 過水?dāng)嗝婷娣e（ m2）； R —— 水力半徑（ m）； i —— 渠道底坡 ； 25 n —— 糙率。 魏大館排干各支渠（溝） 5 年一遇設(shè)計水位見表 25。 魏大館排 干各支 渠 （溝） 5 年一遇設(shè)計 水位 成果表 表 2 5 序號 干渠樁號 分干渠名稱 控制面積 （ km2） 設(shè)計流量 （ m3/s ） 設(shè)計 水深 （ m ） 設(shè)計 水 位 （ m ） 1 0+ 270 江村溝 15 2 2+ 300 新后屯溝 3 3 5+ 200 高潮渠 12 4 11+9 0 0 柴曲排水渠 5 12+ 100 沙窩排水渠 15 6 20+ 0 00 民有二排支 28 施工洪水 本工程施工期安排 在 2021 年 2 月初至 11 月 底，總工期 10 個月，其中建筑物工程安排在非汛期施工 ,避開汛期（ 6~9 月） 。 因魏大館排干無實測流量資料，施工期洪水通過實測暴雨按平原除澇方法計算，計算結(jié)果見表 26。 施工期設(shè)計洪水成果表 表 26 重現(xiàn)期 施工期 非汛期洪峰流量 （ m3/s） 5年一遇 12 月至次年 5 月 26 3 工程地質(zhì) 概述 本次渠道治理范圍為魏大館排干魏縣段，起點位于 江村溝支渠口（樁號 0+270）上游 270m 處，終點為鄭二莊閘 （樁號 33+390） 下游 700m 處 .本次治理（樁號 0+000 至 34+100）主要內(nèi)容為對渠道進行清淤疏浚，左右岸局部加高、險工段作防護等，治理后達到五年一遇排瀝標(biāo)準(zhǔn)。 本次勘察階段為初步設(shè)計階段勘察。勘察的主要任務(wù)為查明治理段河道沿線的地層分布情況，地層的滲透性和物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)， 為初步設(shè)計階段提供地質(zhì)依據(jù)。 本次外業(yè)勘察工作于 2021 年 9 月 10 日開始，至 2021 年 9 月 26 日結(jié)束。 通過本次工程地質(zhì)勘察工作，查明了河道沿線和擬建橋址處的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件以及土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為河道治理和建筑物的設(shè)計提供了可靠的依據(jù)。 地質(zhì)概況 地形地貌 本次魏大館排干治理段位于魏縣境內(nèi)，為河流沖積地貌，地勢平坦，地面標(biāo)高為 ～ ，魏大館排干河底高程為 ～ ，河底坡降為 1:2857。 地層巖性 根據(jù) 1:1000 地質(zhì)測繪 和勘探資料表明，工程區(qū)地表出露及鉆探揭露27 的地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖積（ al Q4）粘土、粉質(zhì)壤土、砂壤土；第四系全新統(tǒng)人工堆積（ r Q4）的河道堤防。根據(jù)時代的不同和沉積的由老至新的順序?qū)Φ貙臃质鋈缦隆? （ 1）第四系全新統(tǒng)沖積（ al Q4） : 粘土：棕黃，可塑，飽和，韌性較高，干強度高，該層主要分布在樁號 14+800～ 26+300之間，其它地段有少量揭露。 壤土：棕黃，褐黃，可塑，濕，韌性中等，干強度中等，在樁號 3+400～9+300 和 26+300～ 30+800 之間該層壤土直接出露在地表，在樁號 0+000～3+400 和 9+300～ 14+800 之間該層壤土分布在砂壤土之下，其它地段有部分出露。 砂壤土：褐黃色，稍密，中密，稍濕，濕，干強度較低，搖震析水反應(yīng)迅速，層中含砂粒，含水量較大時鉆探易縮徑，該層在樁號 0+000～3+400 和 9+300～ 14+800 之間直接出露在地表 ， 在樁號 30+800～ 34+000段分布在粘土和壤土層之下。 （ 2）第四系全新統(tǒng)人工堆積（ r Q4）： 該層土為河道的堤防，褐黃色，稍密，中密，稍濕，干，主要為壤土、粘土等組成，由于人為的開挖損壞，該層土分布很少，本次治理段河道兩岸局部有少 量分布，大部分厚度為 ～ ,局部厚度為 。 地質(zhì)構(gòu)造 工程區(qū)位于中朝地臺東部，基底隆起，華北平原沉降帶的南部，為新生代的強烈拗陷區(qū)。區(qū)內(nèi)第三系、第四系地層厚達千米，基底構(gòu)造以斷裂為主，主要可分為北北東向和北西向兩組，地震分布與基底斷裂構(gòu)造有關(guān)。 28 該區(qū)域發(fā)育有較多斷裂構(gòu)造，邢臺 ~安陽深斷裂，北東 10 度左右，為繼承性正斷層，形成于晚侏羅世末期；滄州 ~大名斷裂為平原區(qū)的一條重要隱伏斷裂，走向北東 30 度左右，為中、新生代繼承性活動的正斷層；臨漳 ~魏縣隱伏斷裂，走向北東 70 度左右，為中、新生 代繼承性活動的正斷層。 主要的歷史強震有： 1830 年的磁縣 ～ 彭城地震，震級為 級，震中烈度為Ⅹ度； 1966 年 3 月 8 日和 22 日的邢臺地震，震級為 和 級，震中烈度為Ⅹ度，地震可能產(chǎn)生的破壞形式主要是地裂縫、涌砂和河岸滑坡等。 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306～ 2021），該工程所在的魏縣地震動峰值加速度為 ，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。 水文地質(zhì)條件 工程區(qū)內(nèi)地層主要為河流沖積形成的松散堆積物，地表水徑流較少，地下水持續(xù)多年的超采導(dǎo)致了多年平均水位持續(xù)下降，地下含水層主 要為砂壤土和砂層的孔隙水，潛水穩(wěn)定地下水位深度在 25～ 40 米之間，在靠近渠道和河流附近可揭露有少量的上層滯水，地下水主要以人工開采的方式排泄。 本區(qū)水化學(xué)類型較復(fù)雜，有重碳酸鈉型水，重碳酸鈉鎂型水和重碳酸氯鈉鎂型水。 本次勘察時在陳小屯橋址處取 1 組河水樣和 1 組地下水樣，根據(jù)水質(zhì)分析判定：渠道內(nèi)的地表水具有硫酸鹽型弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋為弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)為中等腐蝕性。鉆孔內(nèi)的地下水，具有硫酸29 鹽型弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性。 物理地質(zhì)現(xiàn)象 本次 勘察的河道沿線主要發(fā)育的物理現(xiàn)象為小沖溝和人工取土坑，河道邊坡由于多年的失修，受雨水沖蝕產(chǎn)生了深度在 ～ 的小沖溝；在靠近村莊的河段由于人工取土造成了規(guī)模大小不等的取土坑，部分取土坑破壞了河道的堤防和邊坡。勘察區(qū)季節(jié)性凍土深度為 。 河道工程地質(zhì)條件及評價 本次治理的河道長度為 34 .1km，根據(jù)地質(zhì)測繪和鉆探揭露的地層，將河道沿線劃為 5 段進行描述。 樁號 0+000～ 3+400工程地質(zhì)條件及評價 （ 1）地層結(jié)構(gòu) 該段河道勘察揭露的地層主要為砂壤土和壤土，為雙層地層結(jié)構(gòu) ，上部的砂壤土揭露厚度為 ～ ，下部的壤土層未穿透。河道邊坡和河底均為砂壤土，該層砂壤土孔隙比為 ～ ，土層為中密狀態(tài)，飽和粘聚力為 ，內(nèi)摩擦角為 度，滲透系數(shù)為 105cm/s，為弱透水層，下部的壤土飽和粘聚力為 kPa ，內(nèi)摩擦角為 度，滲透系數(shù)為 106cm/s，為微透水層。河道邊坡建議為 1/2。 （ 2）工程地質(zhì)評價 該段河道淤積嚴(yán)重，大部分地段淤積厚度在 ～ ，需要對河道進行挖深，以保證正常過水。樁號 1+720～ 1+94樁號 3+038～ 3+386 之間的右河口被人工取土挖開，樁號 0+588～ 0+716 之間的左河口北人工取30 土挖開，應(yīng)對被破壞的河岸進行堤防加固，以保證河道過水時的安全。由于堤防填筑所需的土方量較少，所以應(yīng)優(yōu)先考慮使用河道的開挖棄土。該段河道大部分地段沒有堤防，在樁號 1+800、 1+200 和 3+200 附近有部分堤防，堤防高度為一般為 ，該段堤防為壤土，干密度為 ～，滿足堤防填筑要求。 該段河道的邊坡和河底為砂壤土，該層砂壤土為中密狀態(tài)，建議河道開挖后邊坡坡比為 1/2， 以保證邊坡的穩(wěn)定。 樁號 3+400～ 9+300工程地質(zhì)條件及評價 （ 1）地層結(jié)構(gòu) 該段樁號之間揭露的地層主要為壤土，河道淺部為均一地層結(jié)構(gòu)，該層壤土為棕黃色，褐黃色，可塑狀態(tài)，