1、遼上京遺址洪水保護工程林東鎮旱河改河及河道整治工程初步設計報告 目 錄1 綜合說明11.1 任務緣由及工程范圍11.2 水 文31.3 工程地質31.4 工程任務及規模51.5 工程布置51.6 金屬結構設計61.7 施工組織設計71.8 建設占地71.9 工程管理71.10 環境影響評價71.11 設計概算82水 文102.1流域概況102.2 氣 象112.3 水文資料142.4年徑流流量142.5洪 水152.6 泥 沙192.7 冰 情193地 質203.1工程地質203.2 天然建筑材料243.3 工程地質評價254 工程任務及規模274.1 社會經濟情況及工程建設的必要性274.2

2、 防洪河道與堤防工程284.3 防洪標準、堤線布置及堤距選擇284.4 工程任務與規模395 工程布置及建筑物405.1 設計依據405.2 防洪工程布置435.3 防洪工程設計455.4 穩定計算545.5 暗涵及閘室穩定625.6 工程量766金屬結構設計786.1 設計依據786.2 閘門設計786.3金屬結構防腐設計797施工組織設計827.1 施工條件827.2 施工導流827.3 料 場837.4 施工方法848 建設占地918.1 概 述918.2 占地范圍918.3 投資估算919工程管理929.1 管理機構及人員編制929.2 管理范圍及設施939.3運行管理9510 環境影

3、響評價9710.1 區域環境概況9710.2 工程環境影響分析9710.3 綜合評價及結論9811設計概算9911.1 編制說明9911.2、編制原則及依據10011.3費用計算標準及依據10111.4 概算編制中其他應說明的問題10311.5概算表10312 經濟評價1141 綜合說明1.1 任務緣由及工程范圍 1.1.1 任務緣由 林東鎮東井子溝旱河位于赤峰市巴林左旗林東鎮東井子溝下游。河內平時無水,洪水主要由上游雨水山洪下泄形成,原河道從東井子溝二隊向東穿過過林東鎮城區和遼上京遺址匯入清水河沙力河支流。河道現狀較差,泄洪能力較低,對林東鎮城區及遼上京遺址存在防洪隱患,地方政府十分重視遼上

4、京遺址保護工作,尤其是解決洪水對遺址的破壞和威脅方面顯得更為迫切。故委托我院根據林東鎮整體規劃及自治區水利水電勘測設計院進行的遼上京遺址洪水保護工程可行性研究報告對林東鎮旱河進行改河及河道整治工程的設計工作。 1.1.2 工程范圍 (1)流域概況 東井子溝以上流域面積為12.4km2,河長9.1km,河道平均比降5.6,該河流經林東鎮城區,于遼上京遺址匯入清水河。 (2)工程概況 林東鎮東井子溝旱河位于赤峰市巴林左旗林東鎮東井子溝下游, 河道現狀較差,泄洪能力較低,對林東鎮城區及遼上京遺址存在防洪隱患,本工程擬將東井子溝旱河從東井子溝二隊改道向南直接入沙力河。 (3)工程范圍 本次改河任務是林

5、東鎮城區防洪工程設計,根據保護對象及任務要求,防洪工程范圍:東井子溝二隊向南至G305公路計2.0km進行防洪工程設計。 1.1.3 設計主要依據 (1)水利水電工程初步設計報告編制規程(DL5021-93); (2)防洪標準(GB50201-94); (3)堤防工程設計規范(GB50286-98); (4)水利工程水利計算規范(SDJ338-99); (5)水利水電工程工程量計算規定(DL/T5088-1999); (6)堤防工程施工規范(SL260-98); (7)堤防工程設計管理規范(SL171-96); (8)水利工程管理單位編制定員試行標準(SLJ705-1999); (9)內蒙古自

6、治區國家重點文物?遼上京遺址保護防洪工程可行性研究(2002年3月);內蒙古水利勘測設計院 (10)2002年3月13日遼上京遺址保護規劃專家論證會,專家組專家評審意見; (11)遼上京遺址保護防洪工程初步設計報告(2003年8月);赤峰市水利勘測設計院 (12)現行的水利行業規程、規范、標準; (13)水利計算手冊(水利水電出版社出版); (14)水利部文件水總2002116號“關于發布水利建筑工程預算定額、水利建筑工程概算定額、水利工程施工機械臺時費定額及水利工程設計概(估)算編制規定的通知”。1.2 水 文 1.2.1 水文測站 東井子溝無水文測站,沙力河無水文測站。 1.2.2 水文基

7、礎資料 東井子溝屬于無資料地區,對其洪水本次采用面積比法和地區綜合法兩種方法計算。 面積比法成果表 站名 參數 P% 均值CvCs/Cv123.351020 福山站 F5001km23850.922.51720144012901090835581 東井子溝 F12.4km214.20.922.563.453.147.640.230.821.4 地區綜合法 洪水要素 參數 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 工程地質 1.3.1 地形地貌 設計堤防區地處低山丘陵區,屬于山間

8、風蝕及風積地貌,地形由東向西逐漸降低。 1.3.2 地質構造 本區在大地構造上屬新華夏系構造林系區,受燕山期構造運動影響,使中生代侏羅系地層產生褶皺。 在規劃區東側分布查干哈達?林東壓性斷裂,長約50km,寬10-15km。斷層距工作區2-3km。 地基巖性為全新統松散堆積物。依次為:雜填土,0.4-1.8m,黃褐色,以回填物為主,稍密狀態。粉質粘土,1.5-2.5m,礫砂層,1.5-2.5m,中密稍密狀態。 根據2001年國家地震局出版GB198306中國地震動峰值加速度區劃圖,該區地震基本烈度小于度區,屬穩定區。 本區地下水主要補給來源為大汽降水,地下水類型為松散層孔隙潛水,地下水埋深為1

9、.72?1.85m,含水層富水性較豐富。 地下水化學類型為HCO3?Ca型。 1.3.3 本區樁號1+7502+088段堤防堤基部分地段分布細砂、含少量礫中砂及砂礫石,稍密-中密,中等-強透水巖層,易產生滲流破壞,應采取護坡護腳防滲處理。砂層可以作為建筑持力層。 1.3.4 樁號0+0000+434護岸、00+4341+750蓋板涵暗河段兩段表層巖性為粉土及粉質粘土,稍濕-濕,為弱透水層;下為砂礫石和中砂,稍密-中密,為強透水層,分布連續穩定,可作為一般建筑物的持力層; 1.3.5 天然建筑材料,土料、砂料及石料經調查其質量和儲量可以滿足設計要求。 1.4 工程任務及規模 本次改河工程任務是保

10、護林東鎮城區及遼上京遺址,工程規模為在東井子溝二隊至305國道之間建設50年一遇防洪標準的防洪工程。防洪工程建筑物組成為堤防(新建堤防)及新建暗河(為蓋板涵結構)。 新建堤防長484m*2左右岸。 新建蓋板涵暗河1616m2孔,孔口尺寸:5*2。 局部新建鉛絲籠護底434m。1.5 工程布置 1.5.1 防洪標準及工程級別 本次改河工程等級及防洪標準依據防洪標準(GB5021-94)、堤防工程設計規范(GB50286-98)、工程為3級,防洪標準為30年一遇。根據林東鎮總體規劃及業主委托提高到工程為2級,50年一遇。 1.5.2 工程布置 (1)堤距 本次設計改河工程是在東井子溝二隊0+000

11、?0+484段建設防洪堤,堤腳距15m。 (2)堤線 新建堤防為左右岸對稱布置,新建堤防樁號為0+000?0+484、1+750-2+088(822m),0+484-1+750為蓋板涵暗河1316m。 河道總長度過2088m。 1.5.3 主要建筑物 本次工程主要有堤防、蓋板涵及河底防護組成。 (1)堤防 新建堤防:防洪堤堤型為斜坡式土堤,其橫斷面形式為梯型斷面,頂寬4m,內外兩側邊坡1:3。 堤防防護:堤頂0.1m砼路面下鋪0.2m碎石,內外壩肩為0.5C20砼路緣石,臨水坡面C15膜袋砼。 (2)蓋板涵暗河 蓋板涵暗河為C20鋼筋砼結構,分為左右岸擋墻頂寬0.5m,低寬2.5m,墻身總高3

12、2.5m,中墩擋墻頂寬0.6m,低寬2.6m,墻身總高2.5m及蓋板(5.59*0.25m)組成。 (3)河底防護 河道防護為50cm鉛絲石籠護底。 (4)末端閘室 河道末端設置三孔平面鋼閘門閘室段長10m,設兩中墩,中墩高2.5m,寬1m,閘門孔口尺寸為5*2m防止沙力河水倒灌入新建河道。1.6 金屬結構設計 本工程在新建河道末端設置三孔平面鋼閘門,孔口尺寸為5*2m,配三臺手電兩用兩吊點啟閉機。1.7 施工組織設計 根據工程規模,全部工程施工工期計劃6個半月完成。自20010年4月15日開始至10月末工程全部竣工。 工程施工要嚴格遵守有關施工規范執行操作。1.8 建設占地 林東鎮東井子溝旱

13、河改河工程設計需占地45畝,占地均為規劃綠地,其中22畝為蓋板涵暗河,上覆土50cm,還規劃綠地。1.9 工程管理 根據堤防工程管理設計規范(SL171-96)和水利工程管理單位編制定員試行標準等有關規定,其管理體制為國有事業,科級單位管理,人員編制為7人。工程管理范圍和保護范圍及管理站基礎設施等依據堤防工程管理設計規范(SL171-96)確定。1.10 環境影響評價 興建水利工程利國利民,可以抑制洪水泛濫,減輕洪水給古城遺址和城鄉造成損失。還可以改善周圍的環境。防洪工程對環境影響,最主要的是環境效益和社會效益,它首先減免了洪水災害對保護區遺址的威脅,工程實施后,將保護區的自然環境狀況大為改善

14、,從生態環境、局部地區氣候、自然景觀等方面將會有很大程度的變化,同時為巴林左旗的經濟發展創造良好的環境。1.11 設計概算 本次初設主要是堤防工程,工程劃分為建筑工程、臨時工程等二部分組成,根據水利部文件水總2002116號“關于發布水利建筑工程預算定額、水利建設工程概算定額、水利工程施工機械臺時費定額及水利工程設計概(估)算編制規定的通知。” 本次防洪工程投資為2155。31萬元,以上主體建筑工程量:土方開挖7.65萬m3,土方填筑1.15萬m3,砼2.29萬m3,鋼筋制安906.42t,鉛絲石籠0.33萬m3,砂礫墊層0.11萬m3。 主要材料用量:水泥0.69萬t,砂子1.47萬m3,碎

15、石2.03萬m3,柴油76.4t,鋼筋969.9t,塊石0.37萬m3,人工 10.09萬工時,機械2.4萬臺時。 林東鎮東井了溝旱河改河工程特性表序號指標名稱單位數量備注一河流特性1流域面積Km2202河流長度km8.23平均比降12.2二水文特性1多年平均降水量mm390.42多年平均蒸發量mm1632.93洪峰%5(1)設計洪水標準%2(2)設計洪水m3/s61.6三工程特性(一)防洪堤1堤的結構型式膜袋砼護坡2堤高m23左岸堤長km 4844右岸堤長km4845入口河底高程m492.56出口河底高程m490.24(二)暗涵1結構型式矩形砼箱涵2涵長m16043涵高m2.54入口底高程m

16、490.245出口底高程m484.16單段長m10(三)蓋板1結構形式簡支梁砼板2板厚m0.253板寬m5.594單段長m10(四)金屬結構m1平面鋼閘門扇22閘門孔口尺寸寬*高m5*2m3手電兩用雙吊點啟閉機臺2四主要工程量1土方開挖萬m37.652土方填筑萬m31.153鉛絲石籠m332554C20砼萬m32.095C15砼m31919五工程投資1工程總投資萬元2155.312單位米投資元/米1.07 2水 文2.1流域概況 東井子溝改河工程位于巴林左旗林東鎮西南,是沙力河左岸一洪水河(山洪溝)。境內以山地丘陵為主,地勢由西北向東南逐漸降低,略呈南北走向。 2.1.1流域自然概況 (1)沙

17、力河 沙力河為烏力吉沐淪河的一級支流,發源于查干哈達蘇木胡賓溝嗄查三道溝梁。該河從發源地起一直經過沙丘地帶,全流域植被沙化嚴重,在中、上游流域段為沙區,使沙力河冬春受到風積沙的影響,夏季洪水又將沙子帶到沙力河內,使河床變為寬淺式。沙力河流域面積644km2,全長49.5km,河道平均比降5.6,該河流經查干哈達蘇木、哈在英格鄉、林東鎮,于蜘蛛山匯入烏力吉沐淪河。 (2)東井子溝 東井子溝流經寇家營子、于家營子、東井子溝一隊、東井子溝二隊,經西門外穿過城區注入城區東部的清水河,約2.5公里后注入沙力河。工程所在地以上流域面積為20 km2,河長為8.2 km,河道平均比降為12.2。 2.1.2

18、工程所在位置 本次改河工程位于東井子溝下游,在入西門外之前改變其走向使其直接進入沙力河。 以消除山洪對鎮區以及古城的影響。2.2 氣 象 巴林左旗設有林東氣象站,該站于1961年設立,觀測的項目有:氣溫、降水、蒸發、風、日照、凍土深等。 沙力河流域屬于中溫帶大陸性季風氣候。四季分明,春季風大、多干旱,夏季雨量集中,氣溫高,秋季降水逐漸減少,氣溫驟降,冬季漫長多風。 根據赤峰市中小河流規劃報告中林東氣象站資料統計,多年平均氣溫5.3,歷年極端最高氣溫40.2(1972年7月2日),歷年極端最低氣溫-31.81969年1月23日。 由于本地區以山地丘陵為主,多年平均年降水量為390.4mm。受季風

19、影響,降水量在年內分配不均勻,降水量主要集中汛期6?9月份,其降水量為326.8mm,占年降水量的83.7%,尤其是7、8月份的降水量為217.6mm,占年降水量的55.7%,而春季4、5兩個月的降水量為35.9mm,僅占年降水量的9.2%。 本地區日照時間比較充足,多年平均日照時數在2976.6小時,由于降水量少,日照時間較長,氣候干燥多風,所以本地區的水面蒸發損失較大。多年平均年蒸發量(20cm蒸發皿)為1632.9mm。4、5月份蒸發量為 506.8mm,占年蒸發量的 30%。 本地區多風,多年平均風速2.8m/s,歷年最大風速達24m/s,歷年汛期最大風速多年平均為22.3m/s。冬季

20、西北風居多,夏季北風為主,多年平均大風日數為32.5天。 本地區歷年最大凍土深為1.41。(林東站氣象特征統計表詳見表2-2-1)。林東氣象站氣象要素特征值統計表表2-2-1項目單位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 蒸發多年平均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 氣溫多年平均-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 風速平均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相應風向 凍土

22、深最大cm123.0 138.0 141.0 141.0 139.0 1.3 5.9 9.4 141 2.3 水文資料 2.3.1 水文基礎資料 沙力河無水文測站,為無資料地區。在沙力河入烏爾吉沐淪河河口下游約100m處有福山地水文站,該站控制流域面積5001km2,據“內蒙古自治區水旱災害史”中記載:公元1912年(民國六年)烏力吉沐淪河河水出槽,沿河兩岸被淹,蒙古包被沖走。根據上述情況,故歷史洪水重現期可上溯到1912年,即考證期為96年(資料截止到2007年)。原昭烏達盟水文站調查,福山地1939年也發生洪水。1999年 “遼河流域防洪規劃設計洪水成果協調會”協調成果中福山地資料年限截止

23、到1998年,本次根據掌握的資料對福山地重新進行了洪水頻率分析。2.4年徑流流量 沙力河流域為降水補給型河流。徑流年內分配很不均勻,主要集中在汛期。根據福山地站徑流資料統計,多年平均年徑流量為1.611億m3,6?9月徑流量占年徑流量的68.6%,尤其是主汛期7?8月的徑流量,占年徑流量的51.7%。枯水5月來水較少,僅占年徑流量的4%。年際間變化大,最大年徑流量為 5.338億m3(1959年),最小年徑流量為0.306億m3(1978年),最大與最小之比為17.4倍。 沙力河流域無水文實測資料,沙力河年徑流量參照福山地站多年平均年徑流深,沙力河多年平均年徑流量2074萬m3。2.5洪 水

24、因為東井子溝地處山區丘陵區,流域面積較小,河道比降很大,這種山洪溝很容易被局部暴雨籠罩,汛期往往會出現山洪暴發,對城鎮和人民生命財產安全造成威脅。 2.5.1 洪水特性 本流域洪水主要由暴雨產生,洪水主要發生在7?9月。沙力河從發源地起一直經過沙丘地帶,全流域植被沙化嚴重,在中、上游流域段為沙區,使沙力河冬春受到風積沙的影響,夏季洪水將沙子帶到沙力河內,使河床變為寬淺式。 2.5.2 1990年暴雨洪水 沙力河流域1990年7月17日發生了沙力河有記載以來的特大暴雨。暴雨中心在查干哈達蘇木烏力吉爾和查干套海一帶,暴雨中心4小時暴雨為245mm,暴雨走向為從西北向東南。 進入7月份以來,林東地區

25、由于受蒙古冷渦影響,5-9日,13-17日連續降大到暴雨。由于連續降雨,土壤含水量已達到飽和狀態。17日又突然降暴雨,因此大部分降水形成徑流。由于流域小,下墊面條件差,所以產生了沙力河有記載以來的特大洪水,調查洪峰流量為1220m3/s。 2.5.3 福山地洪水 根據以上資料把1990年以及1987年發生的洪水作為特大值處理后,按照不連續系列進行頻率計算,優選后再確定統計參數,最后確定福山地洪峰流量成果:300m3/s,Cv0.85,Cs2.5Cv。這個成果比松遼委協調成果要小,考慮到主要是因為資料年限延長 ,而近幾年又主要是枯水年所致。 2.5.4 洪水計算 2.5.4.1水文手冊法 (1)

26、計算公式: 式中: Qc?不因頻率而變的常數流量(m3/s) P24?最大24小時暴雨均值(mm)遼寧水文成果圖九得60mm ki?按水文分區,由L/J1/2表查ki L?河道平均比降12.2 Kp?暴雨模比系數 ?洪峰徑流系數 Qp?設計洪峰流量(m3/s) 水文分區為2 (2)參數的確定 多年平均年最大24小時降水量 由遼寧水文手冊成果圖九查得年最大24小時暴雨均值為p2460mm,計算成果為P2460mm, Cv 0.45, Cs/Cv 3.5。 河長、河道平均比降、流域面積 本次在五萬分之一地形圖上量算,東井子溝改河處L8.2km,J12.2,F20km2。 ki 計算L/J1/22.

27、35,查L/J1/2Ki ,Ki0.079 洪峰徑流系數p 根據水文分區(2)查遼寧省水文手冊中表四。 (3)不同頻率設計洪峰流量計算成果 將上述參數代入計算公式得出不同頻率設計洪峰流量值。詳見表2-5-4-1。 水文手冊法計算設計洪水成果表 表2-5-4-1 項目 頻率(P%) 1 2 3.3 5 暴雨模比系數 2.52 2.25 2.08 1.88 洪峰流量系數 0.29 0.22 0.18 0.12 設計洪峰流量Qp(m3/s) 69.3 46.9 35.5 21.4 2.5.4.2地區綜合法 (1)赤峰市中小河流規劃中“赤峰市多年平均最大洪峰流量地區綜合圖”是根據赤峰市各水文站設計洪峰

28、流量計算成果點匯的洪峰面積指數關系圖。故本次采用此成果中洪峰面積指數n0.55.公式為。 (2)參數的選取 從1999年松遼委“遼河流域防洪規劃設計洪水成果協調會”中協調成果看,烏爾吉沐淪河其他水文站洪峰流量的Cv值要比福山地大很多,考慮到主要是因為從福山地開始烏爾吉沐淪河的地貌以及流域植被情況都發生了變化。所以說位于沙力河左岸的東井子溝不能參考其他水文站的Cv值,根據福山地站以及其他上游支流的Cv值,結合河道本身特點最后確定為Cv1.1。Cs直接移用福山地站(Cs2.5Cv)。 地區綜合法設計洪水計算成果表 表2-5-4-2設計洪水 參數 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 從以上兩種計算方法來看,用水文手冊法計算的各頻率下的設計洪水要比地區綜合法算得的值小。分析其主要原因如下:水文手冊法主要是利用短歷時設計暴雨計算洪水。該法理論性很強,但由于資料編制年份過久(1975年編制),故公式中利用到的一些經驗指數精確度存在一定誤差,此外公式中利用到的多年最大24小時暴雨均值因為年限的原因也會存有一定誤差。而影響地區綜合法成果的主要因素有兩個,一是洪峰面積指數,二是采用的偏差系數Cv值,前者是根據單站洪水資料繪制而得,具有一定的可靠性,后者是從考慮工程所處位置結合其他河流特點而定,所以從工程安全角度

30、出發最后決定采用地區綜合法計算的設計洪水。詳見表2-5-5-1。 設計洪水計算成果對比表 表2-5-5-1單位:m3/s設計洪水計算方法 頻率p(%)確定 123.35 洪峰流量(m3/s)水文手冊69.346.935.521.4 地區綜合86.771.561.652.1采用2.6 泥 沙 沙力河流域內大部分地區面積屬于風沙區地帶,草場沙化嚴重,山地植被較差,造成沙力河為多細沙河道。該河無觀測資料,在沙力河入烏力吉沐淪河河口下游100米處有福山地水文站,該站實測多年平均年輸沙量為104.2104T,實測多年平均年含沙量為7.81kg/m3。由于沙力河無觀測水文資料,本次沙力河參照福山地多年平均

31、侵蝕模數,沙力河多年平均年輸沙量為28.1104T。2.7 冰 情 沙力河流域冬季平寒而漫長,屬于封凍河流。沙力河無水文測站,根據烏力吉沐淪河福山地站冰情資料統計,多年平均最大河心冰厚0.57m。歷年最小河心冰厚0.94m。3地 質3.1工程地質 3.1.1 區域地質 (一)、地形地貌 (1)尖頂狀、圓頂狀低山 分布在本區域兩側以圓頂狀山頭居多。最低點海拔500米,一般山頭海拔550-700米,最高山頭海拔550-700米,最高山頭海拔822米,700米以上山頭呈圓頂狀。山脊線波狀起伏,基巖出露較零星,沖溝也不太發育。組成基巖巖性侏羅系(J31)安山巖、凝灰巖、流紋文巖及燕山期(53-2)花崗

32、巖等。 (2)山前坡洪積扇裙 主要分布在本區域西北等地。海拔500-560米,沿山前地帶呈緩波及扇狀展布,其巖性為黃土狀粉土及低液限粘土含礫組成,地面坡降1-5。 (3)河谷平原 主要由沙力河及一級階地組成,沙力河由西向東流過,河床寬300-500米,河流兩側為平坦寬闊的沖積平原。河谷平原由河谷及沖洪積河漫灘構成,河漫灘高出河面1.01.2m。在局部分布沼澤化濕地,常年積水。 (二) 地層巖性 根據區域地質資料,該規劃區出露的地層由老至新分布如下: (1)侏羅系上統(J3) 上統第一層J13,由深灰、暗灰色塊狀安山巖,灰紫、淺黃色似層狀中性角礫凝灰巖組成。分布于大新莊及南部一帶。 上統第二層J

33、23,由灰白、淺灰、淺黃綠色凝灰細砂巖、凝灰巖互層構成。分布于井子溝南岸。 (2)第四系(Q4) 上更新統坡洪積物(Q2dl+pl) 由黃土狀粉土、粉質粘土及細砂構成,分布于沙力河南岸及井子溝一帶。 全新統沖積物(Q4al) 由粉土、含少量礫粉土、粘土、中細砂、砂礫石構成,廣泛分布于防洪規劃區河床、漫灘上。 (三)地質構造本區在大地構造上屬新華夏系構造體系區,受燕山期構造運動影響,使中生代侏羅系地層產生褶皺。據本工程東側2-3km分布查干哈達?林東向斜:長約45km,寬1015km。根據內震發(2004)40號內蒙古自治區地震局建設廳關于旗縣(市區)執行抗震設防要求的通知,根據查閱2001年國

34、家地震局編制的國家標準1/40萬中國地震烈度區劃圖(18306-2001),本工程范圍內的地震基本烈度為VI度,地震動峰值加速度(g)為0.05。因此,本區地質環境是相對穩定的。 (四) 水文地質條件 本區地下水按其埋藏條件可分為基巖裂隙水和松散巖層孔隙潛水。基巖裂隙水受大氣降水補給,向河流排泄;孔隙潛水徑流條件好,由上游向下游運移,主要接受基巖裂隙水和大氣降水的補給。地下水水化學類型為HCO3?Ca及HCO3?Ca?Na;對混凝土無腐蝕性。 基巖裂隙水儲存于基岸裂隙中,透水性弱,含水量一般不豐富。 孔隙潛水埋藏于第四系松散層中,地下水一般埋深1.010.6m,含水豐富,含水層厚度520m。

35、3.1.2 工程區工程地質條件 (1)地層巖性 樁號0+0000+434護坡、00+4341+750蓋板涵暗河段兩段工程地質條件極為相似,該段地貌為山前坡洪積扇裙,地面坡降1-5;地層巖性由黃土狀粉土及低液限粘土含礫組成,地基巖性為全新統松散堆積物。依次為:粉質粘土,1.5-2.5m,黃褐色,表層含有植物根系和鈣質結核,可塑狀態。礫砂層,2.56.0m,灰黑色,含有少量粘性土,中密稍密狀態。6.0米以下鉆探范圍內為低液限粘土,棕紅色。上部可塑,下部軟塑,處于稍濕濕狀態。樁號1+7502+088段堤防地基巖性為全新統松散性積物。依次為:0-1.7m粉質粘土(局部細砂),灰黃色、稍濕、分布不均勻,

36、松散。1.50m以下為含少量礫中砂、局部為細砂,白黃色,濕?飽和,稍密。中等磨圓度,分選性較好,分布連續穩定 (2)土層物理力學性質指標見表 林東鎮東井子溝旱河改河工程堤基各土層物理力學性質統計表表3-2-1地層時代巖 性 試 驗 項 目指標天然密度(P)干密度(Pd)浮密度(P)含水量(W)比重(Gs)孔隙率(n )孔隙比(e)飽和度(Sr)液限(WL)塑限(WP)塑性指數(IP)液性指數(IL)滲透系數(K)化學性質力學性質地基承載力特征值有機質水溶鹽凝聚力(C)內摩擦角()g/cm3%Cm/s%KPa度KpaQ3dl-pl細 砂算術平均值2.031.510.9433.912.6442.8

37、10.7501001010-2028100Q4al粉質粘土算術平均值1.981.631.0221.192.6939.410.6518822.611.810.90.881.1310-40.235.023.0120粘土算術平均值1.901.611.0117.702.6940.150.670712.010-41020.0140含少量礫粘土算術平均值1.831.450.9226.262.7246.690.880811.1721.013.0160含少量礫細砂、細砂算術平均值1.941.641.0218.172.6337.640.60080028120礫砂(中砂)算術平均值2.021.691.0519.4

38、12.6435.980.560912.0010-2030200 (3)水文地質條件 地下水類型為松散層孔隙潛水,樁號0+0000+434護岸、00+4341+750蓋板涵暗河段兩段地下水位埋深3.6?4.2m,樁號1+7502+088段堤防地下水位埋深1.5?2.5m,地下水化學類型為HCO3?Ca?Na型,地下水對混凝土不具腐蝕性。 (4)邊坡開挖 樁號0+0000+434護岸、00+4341+750蓋板涵暗河段兩段粉質粘土邊坡坡度建議值為1:1.251.50;樁號1+7502+088段堤防細砂層的邊坡坡度建議值為1;2.0。 (5)工程地質條件評價 本地區地震基本烈度小于度區,砂層不考慮地

39、基震動液化問題。 基礎細砂層滲透系數在1.0010-4-1.010-4cm/s指間,屬中等透水層;含少量礫中砂、砂礫石,滲透系數K2.010-2cm/s為強透水砂層;粉質粘土為微透水-弱透水層。 樁號1+7502+088段堤防滲透穩定:細砂不均勻系Cu2.44-3.09,含少量礫的中砂cu2.91,滲漏破壞形式流土;砂礫石不均勻Cu50-60,滲漏破壞形式管涌;依據水利水電工程地質勘察規范計算,細砂、含少量礫中砂,允許水力比降0.25。砂礫石層允許水力比降0.15。3.2 天然建筑材料 3.2.1 土料 3.2.2 細骨料 砂料場距堤防區10km的班布村,該料場以為當地建筑用砂料場,料場地勢平

40、坦為河流相沖積堆積物,交通便利。 料場巖性為含少量礫的中細砂,上覆蓋層厚度0.3-0.5m,有用層厚34m。砂料堆積密度1.49g/cm3,比重2.65,含泥量2.0%,細度模數3.04,平均粒徑0.41,級配良好。初步計算儲量為12104m3。該料場儲量與質量基本滿足設計要求。 3.2.3 粗骨料 粗骨料料場距堤防區5公里的烏力吉沐淪河上,料場地勢平坦為河流相沖積堆積物。交通便利。 料場巖性為天然卵石,磨圓度較好,上覆蓋層為0.5米,有用層厚3.0米。卵石堆積密度1.45g/cm3,比重2.63,含泥量1.8%,級配良好。 經調查該料場儲量與質量基本滿足設計要求。 3.4.4 石料 石料場距

41、堤距防區約20km,現為當地開采石料場,巖性為花崗巖,運距短,儲量豐富,交通便利。 經調查該料場儲量與質量基本滿足設計要求。3.3 工程地質評價 3.3.1 據2001年國家地震局出版GB198306中國地震動峰值加速度區劃圖,該區地震基本烈度小于VI度區,屬穩定區。本區季節性凍深1.90m。 3.3.2 本區樁號1+7502+088段堤防堤基部分地段分布細砂、含少量礫中砂及砂礫石,稍密-中密,中等-強透水巖層,易產生滲流破壞,應采取護坡護腳防滲處理。砂層可以作為建筑持力層。 3.3.3 樁號0+0000+434護岸、00+4341+750蓋板涵暗河段兩段表層巖性為粉土及粉質粘土,稍濕-濕,為

42、弱透水層;下為砂礫石和中砂,稍密-中密,為強透水層,分布連續穩定,可作為一般建筑物的持力層; 3.3.4 天然建筑材料,土料、砂料及石料經調查其質量和儲量可以滿足設計要求。4 工程任務及規模4.1 社會經濟情況及工程建設的必要性 4.1.1 社會經濟概況 本次設計改河工程保護范圍為巴林左旗所在地林東鎮。東井子溝位于林東鎮的西側,由西向東從林東鎮中間穿過。東井子溝為雨季山洪的排泄河道,依據2001年統計年鑒(2000年末統計)井子溝兩岸保護人口4.77萬人,鎮內有馳名中外的歷史文物遼上京遺址皇城、漢城、遼代雙塔、遼祖陵、祖洲以及韓氏家庭墓地,交通設施有縱貫南北的303、305國道和集通鐵路,。防

43、洪工程保護范圍社會經濟情況表表4-1-1總人口萬人城鎮人口萬人農業人口萬人勞力萬人總土地面積萬畝)耕地面積萬畝牲畜(萬頭只)工農業產值(萬元)人均純收入元/年人歷史文物總數大畜小畜總產值工業產值農業產值國家的重點文物遼上京遺址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 洪水災害及成因 洪水主要由雨季山洪下泄產生,P2%一遇洪水標準為61.1m3/s,按現狀河道根本無法承受,會導致洪水進入林東鎮城區。 因此改河新建河道泄洪是十分必要的。4.2 防洪河道與堤防工程 4.2.1 河道概況

44、 4.2.1.1 河道現狀 東井子溝旱河河段長9.1km,河道平均比降3.9。河谷兩岸林東鎮城區,下游為古城遺址,河槽為窄深式,河道彎曲,局部段有急彎和卡口。河床左右擺動范圍很大,洪水易出岸。河寬在10m-20m之間,河水含沙量大,河床質主要由砂、砂礫石組成。 4.2.1.2 河道存在問題 河道現狀最窄處河道不足10m,泄洪能力較差。不足10年一遇。 4.2.2 防洪堤工程概況 4.2.2.1 堤防現狀 現狀基本為無防護狀態。 4.2.2.2 現狀堤防存在問題 (1)現狀河道無防護 東井子溝旱河現狀無防護措施,防洪能力低下。不足10年一遇。 (2)防洪體系不健全,工程不完整 河道無防洪設施,防

45、洪體系不健全,4.3 防洪標準、堤線布置及堤距選擇 4.3.1 防洪標準 依據防洪標準(GB50201-94)中規定,林東鎮屬于旗政府所在地,工程等級為3級,防洪標準為30年一遇,因為改河后入河口位于遼上京遺址保護區西南角200m處,按照業主委拖防洪標準提高至50年一遇。 4.3.2 堤線布置及堤距的確定 4.3.2.1 河線布置 本次可研設計河線布置和堤距的選擇基本依據巴林左旗整體規劃制定,在根據實際情況進行適當的調整來布置河線和確定堤距。 (1)河線布置原則 改河河線應與地勢走向相適應,一個河段兩岸堤防的間距大致相等,不宜突然放大或縮小; 河線應力求平順,各堤段平緩連接; 堤防工程應盡可能

46、利用現有堤防和有利地形,修筑在土質較好,比較穩定的灘岸上,盡可能避開軟弱地基,強透水地基; 河線應布置在占壓耕地、拆遷房屋等建筑物少的地帶,避開文物遺址,利于防汛搶險工程管理。 (2)河線布置 方案一: 從東井子溝二隊至305國道1500m,305國道至入河口500m,在樁號0+400處經過一段圓弧,堤線變為南走向,河線走向沿規劃建設?路東側平行布置。在0+800m處有電力塔須繞開,采用河線圓弧轉向西20m,在繞回原線路,在305國道南側向東略轉,在1+800處向西轉回入河。 方案二: 從東井了溝二隊(0+000處)向東500米為起點,井子溝向南改道進入沙力河。 比綜合比較以上兩方案,第一方案

47、改河距離2.1km,第二方案1.7km,但第二方案需穿越規劃建設區,因此本工程采用第一方案。 4.3.2.2 堤距的確定 堤距的確定受兩側規則用地的制約。防洪堤堤距為不等距,堤距在10-15m之間,河道控制斷面堤距見表4-3-1。 沙力河305-303大橋(山洪溝)河道堤距表表4-3-1河流名稱序號控制斷面名稱樁號樁號間距(m)堤腳距(m)備注沙力河1C1-10+00015改河起端2C2-20+45945912.5漸變暗河3C3-30+800341104C4-41+42562512.55C5-51+80037515 4.3.3 河道與堤防縱、橫斷面 4.3.3.1 河道縱、橫斷面 (1)河道縱

48、斷 河道實測縱斷長2.7km,設計河道縱斷長為2.088km,縱斷面圖繪制比例,縱向1:100,橫向1:500。河道設計比降依據實測河道比降計算為 4。 (2)河道橫斷 實測河道橫共20條,本次設計采用20條。詳見表4-3-2,河道橫斷面圖繪制比例,縱1:100、橫1:100。 4.3.3.2 堤防縱、橫斷 (1)防洪堤縱斷 堤防樁號采用河道樁號。 (2)防洪堤橫斷 實測防洪堤橫斷面均為新建堤防段,實測橫斷20條。實測橫斷面寬30-40m。 4.3.4 水面線推算 4.3.4.1 水面線計算基本條件 (1)河道地形資料 1:1000林東鎮地形圖 實測河道橫斷面圖,河道橫斷面圖繪制縱橫比例采用1

49、:100。 (2)河道糙率 影響河床糙率的因素很多,本次糙率的確定是根據實測調查情況與經驗,參考其它河流資料,依據河道斷面形狀經綜合分析確定河床糙率為0.03。 (3)設計洪峰流量 QP2%61.1m3/s、QP3.3%50.3m3/s、QP20%41.9m3/s 4.3.4.2 起始斷面的確定與起水位計算 (1)起始斷面的確定 以東井子溝二隊實測斷面400B起始斷面,河寬15m。 (2)起始水位計算 采用寬頂堰公式確定起始斷面的水位高程為hP2%493.3m、h3.32%493.17m、hP5%493.05m。 4.3.4.3 水面曲線計算方法 天然河道水面曲線按恒定非均勻流考慮,自下游向上

50、游逐段堆算。 根據水流的能量方程式,水面曲線計算的基本公式采用水利電力出版社水利計算手冊8-1-16式: 式中:Z1Z2?下游斷面和上游斷面水位高程(m); V1V2?下游斷面和上游斷面平均流速(m/s); a1a2?下游斷面和上游斷面的動能修正系數; 單式斷面令a1a21.0; hf?沿程損失 hj?局部損失(m)。 4.3.4.4 水面曲線計算成果 (1)水面曲線計算成果合理性分析 水面曲線成果繪制平河道縱斷圖上在滑,自然與河道地形情況相適應; 水面曲線計算成果滿足水位流量關系。 (2)水面曲線計算成果 河道控制斷面水面不同標準線計算成果及各斷面50年一遇水面高程見表4-3-3、4-3-4

51、。林東鎮東井子溝旱河改河工程河道控制斷面水面曲線成果表表4-3-3河流名稱河 道P2%斷面樁號斷面間距(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 堤頂高程 4.3.5.1 堤頂超高的確定 本次林東鎮東井子溝旱河改河工程設計標準為50年一遇洪水標準,防洪堤堤頂超高的確定考慮三個因素: 設計波浪爬高、設計風壅水面高度及安全加高。 堤頂超高按

52、堤防工程設計規范(GB50286-98)(6.3.1)式: 堤頂超高計算公式為:YR+e+A 式中:Y?堤頂超高(m); R?設計風浪爬高(m); e?設計風壅水面高度(m); A?安全加高(m),按規范表2.1.1確定不允許越浪的堤防工程,1級堤防A取1m,2級堤防A取0.8m。 (1)風浪爬高計算 風浪爬高采用規范(C.3.1-1)式: 當m1.55.0,可按下式計算: 式中: K?斜坡糙率及滲透性系數,本次初設取砼板護面,K取0.9; KV?經驗系數,根據查表。查規范GB50286-98表C.3.12; V?設計風速,為汛期最大平均風速的1.5倍,林東站汛期6-9月最大平均風速為18m/s; d?水域平均水深,m; KP?爬高累積頻率換算系數,查規范GB50286,表C.3.1-3; m?斜坡坡率,m3; ?堤前坡浪的平均波高(m); L?堤前波浪的波長(m)。 堤前波浪的平均波高采用下式計算: 式中: ?平均波高(m); ?平均波周期(s); V?計算風速(m/s); F?風區長度(m);