沙河城区段综合治理工程初步设计报告--本科毕业论文.doc

河南省鲁山县
沙河城区段综合治理工程
初步设计报告

河南华北水利水电勘察设计有限公司
2005-10-25

批 准： 张新中
核 定： 邱 林
审 查： 田林钢
概算编制： 吴 辉
设计人员： 陈海涛 徐兆峰 李丽雁
赵国建 刘春江 胡建军
目 录
1综合说明 1
1.1河段概况 1
1.2工程任务 1
1.3工程建设的必要性 1
1.4设计成果概述 2
1.4.1设计洪水 2
1.4.2工程地质 2
1.4.3工程设计 3
1.4.4施工组织设计 3
1.4.5工程用地处理 3
1.4.6投资概算 4
2 水文 4
2.1 流域概况 5
2.1.1 自然地理、河流水系 5
2.1.2 气象水文 5
2.1.3 水利工程 5
2.2 设计洪水 6
2.2.1 基本资料 6
2.2.2 设计洪水 6
3工程地质 9
3.1工程地质条件 9
3.1.1地形地貌 9
3.1.2地层岩性 9
3.1.3地质构造 9
3.1.4地震 10
3.1.5物理地质现象 10
3.2水文地质条件 10
3.3工程地质条件分析与评价 10
3.3.1各岩（土）层主要物理力学条件 10
3.3.2各岩（土）层物理力学性质评价 10
3.4天然建筑材料 12
3.4.1砂砾石料 12
3.4.2粘土料 12
3.5结论与建议 12
4工程规划 14
4.1防洪标准及堤防级别 14
4.1.1防洪标准 14
4.1.2堤防级别 14
4.2规划原则及设计依据 14
4.2.1规划原则 14
4.2.2设计依据 14
4.3堤线比选 14
4.4堤顶高程确定 15
4.4.1起始水位计算 15
4.4.2河道水面线推求 16
4.4.3堤顶高程确定 19
4.4.4河道壅水影响分析 19
5工程设计 21
5.1工程总布置 21
5.2河床整治 21
5.3堤防设计 21
5.3.1堤身断面型式比选 22
5.3.2堤坡稳定计算 22
5.3.3护岸设计 23
5.3.4中心岛设计 24
5.4建筑物设计 24
6施工组织设计 26
6.1施工条件 26
6.2施工导流 26
6.3施工方法 26
6.3.1基础开挖 26
6.3.2土砂方回填 26
6.3.3砌石工程 27
6.3.4混凝土工程 27
6.4施工总进度 28
6.5 施工总布置 28
6.6 主要技术供应 28
6.7 施工管理 29
6.7.1实行项目法人负责制 29
6.7.2实行项目工程招标制 29
6.7.3实行项目工程监理制 30
7工程用地处理 31
8 环境影响评价 32
8.1评价依据 32
8.2环境现状 32
8.3项目实施对环境的影响 32
8.3.1对环境的有利影响 32
8.3.2对环境的不利影响 33
8.3.3对不利影响的对策及处理措施 34
9 水土保持方案 35
9.1 编制依据 35
9.2 水土流失现状 35
9.3 水土流失产生原因 35
9.4 水土流失治理对策 35
10工程概算 37
10.1概述 37
10.2编制说明 37
10.2.1编制依据 37
10.2.2基础单价 37
10.2.3费用计算标准 38
10.3工程总概算表（附后） 39
10.4一期工程概算表（附后） 39

1综合说明
1.1河段概况
沙河发源于鲁山县西部石人山东麓，属淮河流域沙颖河水系，鲁山县位于河南省西南部。沙河干流在鲁山县境内全长108.00km，控制流域面积2400.00 km2，其中流域面积100.00 km2以上支流6条，30.00km2以上支流13条。沙河鲁山县城上游18.00km建有昭平台水库，水库控制流域面积1430.00 km2，总库容6.87亿m3，为大(Ⅰ)型水库。昭平台水库至县城段河道宽浅，少堤无岸，现状防洪标准相当于5年一遇（Qp=20%=2310m3/s）。鲁山县城位于昭平台水库下游18.00km沙河左岸2.00km处。
沙河流域地处北亚热带北部边缘，属亚热带季风型大陆性气候，季风进退及四季更迭较为明显，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春季多风，秋季凉爽。流域内多年平均气温14.70°C，多年平均降雨量880mm，多年平均径流深275mm。
1.2工程任务
沙河鲁山县城区段上至铁路桥下至公路桥共5.20km河道综合治理，现状情况下老沙河桥下游全张村附近已进行治理，主要是建河堤，治理长度约3000m，治理后河道宽度约650m。本次工程将在原来已治理过堤段的基础上继续对铁路桥与公路桥之间的未治理河道进行治理，由于已治理段多年来并不影响行洪，因此本次治理将参考原治理方案确定堤距及河堤断面。治理的主要内容为：根据河势及行洪要求划定堤线，疏浚河床，筑堤护岸，兴建梯级橡胶坝蓄水成湖，修建滨河观光走廊，筑砌具有旅游和休闲功能的中心岛，对河道左岸荒滩地进行城区土地开发，同时，对治理范围内的三里河、石佛寺河等支流进行相应治理。其中一期工程为疏浚河床、中心岛筑砌、修建堤防及滨河观光走廊，进行土地开发、三里河、石佛寺河治理等。二期工程为两级橡胶坝，三里河桥梁、2座涵闸及左岸傍堤公路，本次主要进行一期工程设计。
1.3工程建设的必要性
鲁山县位于沙河左岸2km处，城区人口约4万人，由于历史沿革，城区建筑密集，街道狭小。近年来鲁山县工矿业、旅游业得到了快速发展，城市建设步伐加快，根据县城总体规划，城市建设重心将南移靠近沙河，利用沙河得天独厚的水利资源，通过综合治理，构筑水景地带，提升城市品位，建设具有北方山水特色的园林旅游城市。
1.4设计成果概述
1.4.1设计洪水
首先求出昭平台水库至白龟山水库区间设计洪水，用面积比换算成昭平台与鲁山区间设计洪水，加上昭平台水库下泄流量即为所求设计洪水。鲁山区间设计洪水过程与昭平台水库同频率相应洪水下泄过程叠加得鲁山区间段总设计洪水过程，各重现期设计洪峰流量见表1-1。
表1-1 鲁山区间总设计洪水成果表
重现期
5年
10年
20年
50年
Ｑ（m3/s）
2310
3220
4150
5140
1.4.2工程地质
左岸防洪堤大部分置于河床左岸冲积形成的I级阶地和阶地边缘斜坡上，属缓坡坡积地貌，基础稳定，地形单一。沿线出露的地层主要为第四系覆盖层。右岸出露第四系覆盖层，各层物理力学性质特征如下：
第四系覆盖层（Q4）：
(1)杂填土：该层结构疏松或稍密，强度低，抗冲能力差，压缩变形大，不宜用堤防地基，应予以清除。
(2)粉土夹砾碎石：该层允许承载力0.11Mpa，摩擦系数f=0.35，压缩性中等，透水性较强。该层呈透镜体状产出。强度稍低，抗冲能力差，做基础持力层应采取地基处理。
(3)块砾石夹壤土：该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.40。压缩性低，透水性中～强。做持力层满足要求，但该层受块石含量影响，不同地段物理力学性质变化较大，抗冲性亦较差，施工时应注意。
(4)漂卵石夹壤土：该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.35。压缩性低，透水性中等。
(5)漂卵石夹砂：该层允许承载力0.20~0.25Mpa，摩擦系数f=0.35。压缩性低，透水性中等。将堤基置于下中密的砾卵石夹砂层，其承载力能够满足工程要求。但砾卵石夹砂层抗冲刷能力差，透水性强，存在渗漏、渗透变形、抗冲刷稳定及基坑涌水等工程地质问题，建议采取相应的工程处理措施。
由于堤基位置覆盖层厚度较大，开挖及回填工作量亦大，并存在开挖边坡的稳定基坑排水等问题，因此建议对回填厚度较大土层，采取强夯加固等相应的工程处理措施后可作堤基。
1.4.3工程设计
治导线布置：右岸基本利用现有堤线，左岸堤线上游接铁路桥台，沿自然堤线布置穿三里河后利用支流入河斜交主流趋势，堤线适当外移，并对堤脚适当防护，尔后按650.00m堤距控制平行右岸布置，下游与公路桥平顺连接。在左堤4+990-5+269段设中心岛一座，为不减少河道过流断面，将左岸堤线按中心岛宽度向北迁移。在桩号3＋000（右堤桩号）处修建一级橡胶坝，在5＋000处修建二级橡胶坝，在左堤1+740处设一座进水闸引外河水入内河、4+955处设一座退水闸退内水入外河，在三里河入沙河口修建一座桥梁。
根据该整治段上下游铁路桥和公路桥均已存在的现状，此次整治对两桥附近现状堤线不做改变，对桥孔过流宽度不做改变，仅在原堤防基础上加高至设计堤顶高程，结合水面线推求及堤线平顺连接需要，渐变段连接长度拟定为1450米。为了保持两桥现状，在桥梁影响范围内堤防不进行护砌，仅对其加高至设计堤顶高程，以防水流漫溢。
河床整平结合工程布置进行，设计河底宽650～900m，比降1/600，河底高程127.50～119.17m，共需河床土方整平113.35万m3，土方开挖外运98.35万m3。
右岸堤防：总长5156.00m，堤身采用砂土填筑，外边坡1：2.5，采用10.00cm厚C15预制混凝土块衬砌，下部铺一层300g/m2土工布垫层。坡脚为Mu60M7.5浆砌石齿墙，内边坡1：2.0。
左岸堤防：总长5435.00m，堤身采用砂土填筑，回填砂土相对密度不小于0.65，内外边坡1：2.0，外坡（临水侧）堤顶以下1.50～3.50m 以下设平均宽度为2.50m宽的亲水平台，上设花圃及甬道，平台以下为Mu60M7.5浆砌石复式防洪墙，平台以上为坡式护岸，采用C15混凝土格栅护砌，格栅内植草皮。堤顶宽10.00m，为花带和彩砖路面。堤内坡（背水侧）1 ：2.0，采用草皮护坡，堤顶以下1.50m设交通道路，路宽20.00m，为C20混凝土路面。
进退水闸均为涵洞式，闸孔净尺寸2.00×2.00m。
1.4.4施工组织设计
堤防工程安排在枯水季节施工，河床以上受洪水影响很小，但基础在河床1.00m以下，须填筑围堰。基坑开挖后隔一段距离设集水井，用潜水泵集中抽排。
一期工程工期按1年考虑。
工程准备期：
2006年1月，主要进行工程招标、场地平整、场内交通、供电、临时房屋等临建工程建设。
主体工程施工期：
2006年2月～2006年3月，主要进行河床整平，左右岸堤身填筑；
2006年4月～2006年7月，主要进行左右岸堤身填筑，右岸护坡及左岸防洪墙工程；
2006年8月～2006年11月，主要进行左岸台地以上护坡，堤顶施工。
工程完建期：
2006年11月～2007年1月，主体工程完工，并完成附属工程，临时工程拆除，水土保持工作完毕。
1.4.5工程用地处理
该工程主要在河道内施工，占用河床滩地和部分河滩林地，需对林地进行赔付，经实物指标调查共占用林地1473亩、河滩地（青苗）138亩。在施工过程中，临时占用部分耕地，需进行青苗赔偿，经调查需对25亩进行青苗赔偿。
1.4.6投资概算
工程总投资为14557.89万元，其中建筑工程为8694.33万元，机电设备及安装工程129.16万元，金属结构设备及安装工程149.86万元，临时工程831.55万元，其他费用4059.76万元，基本预备费693.23万元。
主体工程主要工程量：土砂方开挖243.67万m3，土砂方回填236.10万m3，砼及钢筋砼5.70万m3，砌石16.35m3。主要材料用量：水泥39447t，钢筋1965t，钢材89.00t，板枋材186.00 m3，汽油29.00t，柴油2244t，块石21.93万m3，碎石8.58万m3，砂9.93万m3。主体工程总工日95.09万个。
一期工程总投资为6378.56万元，其中建筑工程为4168.75万元，临时工程343.36万元，其他费用1562.71万元，基本预备费303.74万元。
一期主体工程主要工程量：土砂方开挖201.40万m3，土砂方回填212.01万m3，砼及钢筋砼0.68万m3，砌石12.95万m3。主要材料用量：水泥16489t，钢材37.00t，柴油1990t，块石15.63万m3，碎石0.63万m3，砂5.29万m3。主体工程总工日26.23万个。
2 水文
2.1 流域概况
2.1.1 自然地理、河流水系
沙颍河是淮河最大支流，发源于伏牛山东麓，沙颍河水系由沙河、颍河汇流而成，以沙河为主干。沙河发源于豫西鲁山县伏牛山东鹿的石人山，主峰向西延伸是本水系与黄河流域伊洛河水系的分水岭；主峰向东南延伸是本水系与长江流域唐白河水系的分水岭。昭平台水库以上全部为深山区，山峰重叠，地势陡峻，一般坡面比降约1/5。河流穿行于两山之间，河床质为砾石和卵石，比降由上往下约1/100～1/350，两岸支流密集，均源短流急。昭白区间为浅山丘陵区，地势逐渐开阔，两岸山岭低，坡面比降1/20，树木稀少，植被不良。河道流入冲积台地，由宽浅渐变窄深，比降较缓，约1/800～/1200，河床质为小碎石及沙，河身弯曲，迁移不定。
沙河在鲁山县境内全长108.00km，控制流域面积2400.00km2，其中流域面积100.00km2以上的支流6条，30.00km2以上的支流13条，30.00 km2以下具有名称的沟河28条。在该河道上从昭平台水库溢洪道尾水渠至白龟山水库淹没区河段，全长25.20km，昭平台水库溢洪道尾水渠至鲁山县楼张村西区间流域面积476.00 km2（与南水北调中线总干渠与沙河交叉断面相近）。该河段少堤无岸，属宽浅式平原河道，河面宽的地方有2.60km，最窄的有1.10km，平均宽度约1.60km。沿该河段两岸有鲁山县县城一座，有董周、库区、张店、马楼、让河、辛集六个乡（镇）、38个行政村，涉及18.40万余人，12.60万余亩耕地。
2.1.2 气象水文
本地区属于亚热带季风型大陆性气候，气象变化受季风进退影响。夏季六月以后，由于热带暖湿气团内移，受到西部和南部高山的屏障，故极易造成暴雨，是全省暴雨中心地区。年平均降雨量约900mm，60%集中在汛期六、七、八三个月，年际变化也相当大，最大最小值可差5倍。平均气温约14°C，极端最低温度为－18°C，极端最高温度为42°C。本地区主要为雨洪径流，由于暴雨和地形条件所致，洪水暴涨暴落，极易造成灾害。
2.1.3 水利工程
鲁山下游33.00km处为1966年建成的白龟山大型水库，控制流域面积2740.00km2，总库容7.31亿m3。“75.8”大洪水后，进行汛后加固，1999年又开始对水库进行全面除险加固，现正在进行中，水库加固完成后，设计标准100年一遇，校核标准2000年一遇，总库容9.22亿m3。
鲁山上游18.00km处，于1959年建成昭平台大型水库，控制流域面积1430.00km2，总库容7.13亿m3。“75.8”大洪水后，进行了续建加固，2001年又开始对水库进行除险加固，加固工程已于2004年竣工，目前该水库达到100年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核，总库容6.87亿m3。
白龟山水库以上自1958年以来共修建中小型水库35座，其中昭白间22座，昭平台以上13座。按类型分：中型水库2座，小I类水库4座，小II类水库29座，总控制面积353.76km2，总库容1.11亿m3，其中兴利库容0.33亿m3。中小型水库对设计洪水有一定影响。
2.2 设计洪水
2.2.1 基本资料
2.2.1.1雨量资料
鲁山断面以上从1951年起，陆续设立了二郎庙、鲁山、下汤、白草坪、鸡冢、瓦屋、曹楼、昭平台等16个雨量站，其中大部分观测至今，小部分中途撤销。各雨量站历年资料均已整编成册。
2.2.1.2水位、流量资料
昭平台水库上游35.00km处有下汤水文站，控制流域面积820.00km2，1951年设立，因受昭平台水库回水影响，1961年迁移到中汤，控制流域面积485.00km2，观测至今；主要支流荡泽河上1952年设立曹楼水文站，仍因受昭平台水库回水影响，1960年上迁到下孤山，观测至今，两站控制流域面积分别为410.00km2和354.00km2；1962年在支流太山庙上设有鸡冢径流实验站，集流面积46.00km2，观测至今；交叉断面上游18.00km处有1956年设立的白草坪汛期水位站，1959年昭平台水库建成后，迁至昭平台水库，改为水库水文站，观测至今。各站历年观测资料均已整编刊印成册。
2.2.2 设计洪水
2.2.2.1 洪水地区组成
鲁山断面至昭平台水库区间，在支流七里河上，1963年建成米湾中型水库，控制流域面积17.50km2，占区间总面积476.00km2的3.60％，总库容1270万m3，由于水库控制面积小，距鲁山断面较远，故不考虑米湾中型水库调蓄对鲁山断面洪水影响。
鲁山断面上游昭平台水库控制流域面积1430.00km2，占鲁山断面控制流域面积1918.00km2的75％，因此鲁山断面设计洪水按两种洪水地区组成，即昭平台水库与鲁山断面同频率，昭平台至鲁山断面（下称昭鲁区间）相应；昭鲁区间与鲁山断面同频率，昭平台水库相应，分别计算三个区片的设计和昭平台水库以上、昭鲁区间的相应洪水。
2.2.2.2 分区设计洪水
①昭平台水库设计洪水
1979年12月，河南省水利勘测设计院编制了《昭平台、白龟山水库加固设计水文复核报告》，并经水电部水规设字（019）号文批准。复核报告设计洪水，采用1951～1977年共27年流量资料和雨量资料及区域综合法计算，经分析比较后，选用了根据流量资料推求的成果。1998年编制除险加固报告时又将资料系列延长到1998年，长短系列洪峰、洪量均值相差在10％允许误差范围以内，故仍采用经过水电部规划总院审查批准的成果。水库设计洪水过程线，以1955年实测过程为典型，各时段洪量以同频率相包，分段控制放大。
②昭鲁区间设计洪水
昭鲁区间面积476.00km2，占下汤至昭平台区间（下称下昭区间）面积610.00km2的80％，两区间自然地理条件基本相似，故昭鲁区间设计洪水采用下昭区间设计洪水，洪峰按面积比的0.75次方，洪量按面积比的一次方缩放。
昭鲁区间设计洪水过程线，根据1955年实测暴雨及时程分配，通过降雨径流关系和淮上综合单位线进行产汇流计算求得。采用各时段洪量同频率相包、分段控制放大的方法，计算各种频率的设计洪水过程线。
③昭平台水库、昭鲁区间相应洪水
昭平台水库以上各时段相应洪量，由鲁山断面以上设计洪量减昭鲁区间设计洪量而得；昭鲁区间24小时、3天相应洪量，由鲁山断面以上设计洪量减昭平台水库设计洪量而得。沙河鲁山断面位于昭平台水库和白龟山水库之间，各时段设计洪量，采用昭平台和白龟山以上设计洪量按面积比一次方缩放后的平均值，作为鲁山断面以上设计洪量。
昭平台水库以上相应洪峰流量，由24小时相应洪量，通过设计洪峰流量与24小时洪量相关线查得；昭鲁区间相应洪峰流量，由24小时相应洪量通过设计洪峰流量与24小时洪量相关线查得。
昭平台水库相应洪水过程线，采用昭平台1955年实测典型洪水过程线峰量同频率放大；昭鲁区间相应洪水过程线，采用上述昭鲁区间1955年典型过程线同频率放大。
2.2.2.3 鲁山断面设计洪水
昭平台水库设计或相应洪水下泄流量过程线，根据2004年水库除险加固工程竣工以后调整的调度运用方式进行调洪演算求得。水库调度运用方式：汛期限制水位167.00m，当库水位在167.00～174.44m（10年一遇洪水位）时，控制最大泄流量300.00m3/s；当库水位超过174.44m时，尧沟溢洪道全开；超过180.40m杨家岭溢洪道全开。按上述调度运用方式，分别对昭平台水库设计和相应洪水进行调洪演算，求得水库设计和相应出库流量过程线。
鲁山断面设计洪水过程线，按照两种洪水地区组成，即昭平台设计洪水出库流量过程或相应洪水出库流量过程，考虑2小时传播至鲁山断面，与昭鲁区间相应或设计洪水过程线叠加，即得两种洪水组合的鲁山断面设计洪水。选用对工程不利的昭鲁区间与鲁山断面同频率，昭平台水库以上相应的设计洪水成果。鲁山断面采用设计洪水成果见表2-1。
表2-1 沙河鲁山断面设计洪水计算成果表
方案
分 区
各重现期（年）设计洪水
5
10
20
50

昭鲁区
间设计
昭平台
水库相应
昭
平
台
水
库
入
库
Qm（m3/s）
4800
6800
9000
11700
W1（亿m3）
1.372
1.881
2.442
3.15
W3 (亿m3)
2.087
2.778
3.567
4.529
出
库
Qm（m3/s）
300
300
2383
2628
W1（亿m3）
0.259
0.259
0.756
1.718
W3 (亿m3)
0.772
0.775
1.274
2.236
昭鲁
区间
Qm（m3/s）
2010
2920
3850
5120
W1（亿m3）
0.437
0.626
0.815
1.072
W3 (亿m3)
0.624
0.894
1.165
1.531
鲁山
断面
以上
Qm（m3/s）
2310
3220
4150
5140
W1（亿m3）
0.696
0.885
1.437
2.583
W3 (亿m3)
1.395
1.668
2.437
3.766
3工程地质
3.1工程地质条件
3.1.1地形地貌
工程区属山前冲洪积平原，地面高程118.00m，相对高差6.00m左右。受区内多条河流控制，切割冲积形成冲洪积平原。侵蚀堆积地层主要为沿沙河两岸较为对称发育的漫滩及阶地，根据区域地质普查资料与工程区地质普查资料，河漫滩及I～II级阶地，厚度大于20.00m。
河床一般宽约1000m，平均比降1/600，河流较直，堤防多处在I级阶地及河漫滩上。
3.1.2地层岩性
堤防地段河流两岸地层主要为第四系覆盖层，岩性特征描述如下：
第四系覆盖层（Q4）主要由河流冲积层、坡积残积层及人工堆积层组成。其岩性特征：
(1) 杂填土：由块石建筑及生活垃圾组成，零星堆积于岸坡坡脚，结构较松散，厚度2.00m左右。
(2) 粉土夹砾碎石：粉土为主，夹有砾砂，碎卵石混合物，砾径 2.00～3.00 cm，含量10.00%～15.00%，结构呈透镜体状产出。
(3) 块砾石夹壤土：紫褐色、褐黄色壤土或砂壤土，夹砾石碎块，块石含量不均，不同地段变化较大。结构松散～稍密。主要分布于斜坡或坡脚一带，厚度一般0.50～6.00m，局部段厚达6.00～10.00m。
(4) 漂卵石夹壤土：主要由砾卵石夹或砂壤土、壤土组成，钙泥质胶结为主，含少量砾砂。卵石成分以石灰岩和砂岩为主，磨圆度较好，一般砾径2.00～0.50cm居多，结构松散～稍密。局部有架空现象，透水性中等～强，河漫滩后缘表层或岸坡坡脚，厚度均大于5.00m。
(5) 漂卵石夹砂：灰紫色，砾石大小不等，一般2.0～5.0cm，最大达6.0cm以上。多呈椭圆状或半浑圆状，分选性较好，成分较杂，主要为 石灰岩，砂岩等，含少量铁、钙和泥质。局部充填砾石呈中胶状态，主要分布在现代河床内，透水性较强。
3.1.3地质构造
本区域内岩层总体走向北西，一般为近东西向，沙河总体走向近东西，河流岸坡度一般为10.00°左右 ，平缓，区域内未见明显大的断裂构造。
3.1.4地震
根据我国2001年发布的1:400万中国地震动参数区划图：地震动峰值加速度为0.05g ；反映谱特征周期为0 35s；基本烈度为Ⅵ度。
3.1.5物理地质现象
区内物理地质现象主要表现为冲洪积现象。
3.2水文地质条件
该区域地下水主要为第四系松散堆积层中孔隙水，第四系孔隙水主要分布于第四系覆盖层内（冲洪积混合堆积层、现代河床漂卵砾石层）。
河床漂卵砾石层属强透水层，富含地下水。冲洪积混合堆积层含亚粘土、砂壤土等成分，该层含水量主要受大气降水、地表下渗水、含水量较高。第四系覆盖层中的孔隙潜水具有就地补给。
据水化学资料分析资料，工程区地表水与地下水化学类型均为淡水，根据环境水腐蚀性标准，区内地表水和地下水对砼无腐蚀性。
3.3工程地质条件分析与评价
3.3.1各岩（土）层主要物理力学条件
根据邻近工程区的地质钻探成果和流域已建工程资料，结合工程区堤防地基的工程地质条件，提出有关岩体物理力学参数建议值见表3-1。
表3-2 边坡开挖坡度建议值
岩土类别
开挖边坡
临时边坡
临时边坡
漂卵砾石夹砂
1:1（水上），1:1.25（水下）
1:1.5
漂卵砾石夹壤土
1:0.8
1:1.2
块碎石夹壤土
1:0.75
1:1
粉土夹砾碎砾石
1:1
1:1.3
3.3.2各岩（土）层物理力学性质评价
左岸防洪堤大部分置于河床左岸冲积形成的I级阶地和阶地边缘斜坡上，属缓坡坡积地貌，基础稳定，地形单一。沿线出露的地层主要为第四系覆盖层。右岸出露第四系覆盖层，各层物理力学性质特征如下：

11

表3-1 堤基各岩（土）层物理力学参数建议值
岩土名称
孔隙率
天然密度
允许承载力
内摩擦角
内聚力
摩擦系数f
泊桑比
渗透性
允许坡降
%
g/cm3
MPa
φ
KPa

cm/s

粉土夹砾碎石

1.68
0.11
15
0
0.35
0.3

块砾石夹壤土
35
1.82～1.9.5
0.15～0.2
25～28
0～2
0.40
0.20~0.25

漂卵石夹壤土
22
1.85～2.0
0.15～0..2
25～30
0～3
0.40
0.25~0.3
0.01
0.15
漂卵砾石夹砂
26
1.90～1.95
0.20～0..25
26～29
0
0.45
0.20 ~0.29
0.18
0.12～0.15

第四系覆盖层（Q4）：
(1)杂填土：该层结构疏松或稍密，强度低，抗冲能力差，压缩变形大，不宜用堤防地基，应予以清除。
(2)粉土夹砾碎石：该层允许承载力0.11Mpa，摩擦系数f=0.35，压缩性中等，透水性较强。该层呈透镜体状产出。强度稍低，抗冲能力差，做基础持力层应采取地基处理。
(3)块砾石夹壤土：该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.40。压缩性低，透水性中～强。做持力层满足要求，但该层受块石含量影响，不同地段物理力学性质变化较大，抗冲性亦较差，施工时应注意。
(4)漂卵石夹壤土：该层允许承载力0.15~0.20Mpa，摩擦系数f=0.35。压缩性低，透水性中等。
(5)漂卵石夹砂：该层允许承载力0.20~0.25Mpa，摩擦系数f=0.35。压缩性低，透水性中等。将堤基置于下中密的砾卵石夹砂层，其承载力能够满足工程要求。但砾卵石夹砂层抗冲刷能力差，透水性强，存在渗漏、渗透变形、抗冲刷稳定及基坑涌水工程地质问题，建议采取相应的工程处理措施。
由于堤基位置覆盖层厚度较大，开挖及回填工作量亦大，并存在开挖边坡的稳定基坑排水等问题，因此建议对回填厚度较大土层，采取强夯加固等相应的工程处理措施后可作堤基。
3.4天然建筑材料
3.4.1砂砾石料
主要用于砼粗、细骨料，在工程区内均有砂砾石料产地，足够满足工程要求。经比较分析，粗骨料试验指标符合质量技术要求，试验指标达到质量技术要求，可作堤防工程使用。
3.4.2粘土料
从左岸开采，经收集区域地质资料，本区料土具有膨胀性，运输距离约3.00公里。经试验其作堤防工程使用时，应对其膨胀性进行处理才能作堤料使用。
3.5结论与建议
(1)本区域构造稳定性较好，地震基本烈度为6度。
(2)本区物理地质现象不太发育，不存在山体崩塌的可能性。
(3)本区第四系覆盖层中的孔隙潜水在局部埋藏较浅，基础开挖后，应注意降水处理。
(4)地下水对混凝土无侵蚀性破坏。
(5)堤基持力层大部分座在卵砾石层上，能够满足设计要求，但应注意抗冲刷，渗透变形等处理。
(6)堤防建设所需天然建筑材料均可就地加工，储量满足建设需求 。
(7)建议在施工阶段加强施工现场地质工作，发现问题及时解决
(8)所用堤料产地土具有膨胀性，在作堤材料时，应采取相应处理措施。
表3-3 砂砾石料产地分布概况表
位置
产地名称
调查
精度
有用层开采厚度
运距
开采运输条件
m
km
产地开阔平坦，砂砾石出露地表，现场直接开采，开采条件比较好。
上游右岸
施工现场
普查
3
0
上游河滩
施工现场
2
0
上游河滩
施工现场

2
0
4工程规划
4.1防洪标准及堤防级别
4.1.1防洪标准
根据国家《防洪标准》（GB50201-94），防护区内城市非农业人口小于等于20万人，其防洪标准为50～20年一遇。鲁山县城人口约4万人，结合鲁山县社会经济发展状况，确定其防洪标准为50年一遇。
4.1.2堤防级别
根据国家《堤防工程设计规范》（GB50286-98），当防洪标准大于等于30年、小于50年一遇时，堤防工程级别为3级。
4.2规划原则及设计依据
4.2.1规划原则
根据沙河总体防洪要求，按照上下游、左右岸、近远期结合原则统筹考虑，要求工程实施后不降低河道行洪标准，不降低原河道附近群众的生活质量和环境状况。
工程规划中要体现生态水利、现代水利理念，要把维持河流健康生命做为河道综合治理的首要任务。
4.2.2设计依据
依据的主要法规及规范：
《防洪法》（1997年8月29日）；
《河道管理条例》（1988年6月10日）；
《防洪标准》（GB50201-94）；
《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；
《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）。
采用参考的基本资料：
该河段1/2000地形图及纵横断面图，平顶山市水利勘测设计院2003年编制的《鲁山县沙河防洪治理工程可行性研究报告》。
4.3堤线比选
堤线布置应遵循洪水演变规律，左右岸、上下游统筹兼顾，该河段现状河滩宽度在700～1500m之间，上游昭平台水库建成后，由于水库调蓄作用，河道洪峰流量相应得到削减，为该河段综合治理提供了条件。结合该段堤防现状拟定三条堤线通过水面线推求及其它技术经济指标比选，择其一做为推荐堤线，三个方案中右岸堤线均以上下游桥台为起止点，沿现状河坎布置，仅对左岸布置比选如下：
堤线一：以右岸堤线为参照，按堤距600m控制平行右岸堤线布置。该方案优点是通过左右岸堤防建设，在左岸形成了较大面积可资利用的荒滩地；缺点是由于堤距较小，起止点交于桥孔，整治段与上下游堤防变化突兀，衔接不顺畅。
堤线二：上游以桥台为起点沿现有河坎布设至三里河，左岸总趋势为平滑曲线，三里河处于曲线中间，以下按堤距650m控制平行右岸布设，在公路桥前以平顺曲线连接至桥台。该方案优点既照顾河势，满足河道行洪所需合理堤距，又在修建堤防防洪除害情况下较多地发挥兴利作用；缺点是河道主流在该段将略偏向右岸。
堤线三：以上下游桥台为起止点顺直连线做为规划堤线。该方案优点是河道宽阔，行洪便利；缺点是兴利作用较小，造成一定资源浪费。
表4-1 堤线方案比较表
分类
方案一
方案二
方案三
优点
左岸形成了较大面积可资利用的荒滩地。
既照顾河势，满足河道行洪所需合理堤距，又可开发较多荒滩地。
河道宽阔，行洪便利。
缺点
堤距较小，整治段与上下游堤防变化突兀，衔接不顺畅。
河道主流在该段将略偏向右岸。
可开发荒滩地少，造成一定资源浪费。
堤防高度(m)
4.80
4.50
4.00
工程投资(万元)
5263
4141
3560
可开发荒滩面积(亩)
3060
2517
1030
推荐方案
推荐方案二
4.4堤顶高程确定
4.4.1起始水位计算
以公路桥下游2km为起始断面，按照明渠均匀流公式计算该河道断面防洪水位。
河道糙率及其它参数选定：主河槽为0.03，河滩地为0.06，收缩系数为0.1，扩散系数为0.3。
明渠均匀流公式：
Q= CA
式中 Q——过流能力，m3/s；
C——谢才系数，C=1/n R1/6；
R——水力半径，m；
A ——过流断面面积，m2；
n——河道糙率；
i——河道比降。
经计算得起始断面处5年一遇洪水位118.79m，50年一遇洪水位119.94m。
4.4.2河道水面线推求
依据所选堤线布置，采用恒定非均匀渐变流能量方程推求该段河道水面线。
Z2+α2*(V2)2/(2g)= Z1+α1*(V1)2/(2g)+hf+hj
式中 Z2、Z1——上下游断面水位，m；
C——上下游断面流速水头，m；
Hf、hj——上下游断面之间沿程和局部水头损失，m。
将河道划分为适宜河段，运用能量基本方程式从下游向上游推算，计算成果见表4-2、表4-3、表4-4、表4-5，表中桩号均以右堤标注为准。
表4-2 天然状态河道水面线计算成果表（五年一遇）
断面桩号
断面间距（m）
水位（m）
流速（m/s）
0+000
0
129.0842
1.249
0+400
400
128.3228
1.482
0+900
500
127.9951
0.814
1+100
200
127.7214
1.623
1+400
300
127.4168
0.915
1+900
500
127.0249
1.284
2+100
300
126.1976
2.073
2+400
300
125.3882
1.092
2+700
300
125.2439
1.14
2+900
200
124.2919
2.53
3+000（一级坝址）
100
123.7501
1.37
3+400
400
123.3255
1.121
3+700
300
122.8613
1.55
3+900
200
122.5755
1.309
4+100
200
122.3963
1.324
4+300
200
122.0328
1.823
5+000（二级坝址）
700
121.3018
0.836
5+300
300
121.1837
0.911

表4-3 整治后河道水面线计算成果表（五年一遇）
断面桩号
断面间距（m）
设计水位（m）
流速（m/s）
0+000
0
128.90
1.82
0+400
400
128.14
1.94
0+900
500
126.81
2.10
1+100
200
126.58
1.06
1+400
300
126.42
1.13
1+900
500
125.52
2.31
2+100
300
125.21
1.97
2+400