河市清水工程实施方案.doc
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1、前 言河市东溪是河市溪的主干流,地处福建省中部沿海的泉州市洛江区境内,与惠安县接壤,并与台湾隔海相望,发源于洛江区马甲镇炉田村,流经新告、山边、白洋、官洋、炉田、河市、庄田、浮桥、霞溪等行政村,以及河市镇中心区,两岸有溪滩荒地区1374亩,受洪涝灾害的有耕地2600余亩,和河市中心街区、工业区等。流域面积66.5km2,全长15.7km,平均比降1/250,流域形状系数0.15,呈树枝状,数年平均径流深663.3mm。受洛江区河市镇政府的委托,我单位承担了福建省泉州市洛江区河市东溪河道清水工程实行方案编制任务,于2023底组织有关设计人员进行实地查勘,收集有关设计基础资料,于2023年2月完毕
2、实行方案设计。本次清水工程整治设计范围始于官洋坝止于钟洋闸,长度3 公里,桩号为0+9923+992。重要是对河道淤积进行疏浚,对个别河段进行裁弯取直,拆除一部分河障,对部分河岸进行护砌,工程总投资409万元。本次拟实行范围为:桩号1+9923+992。1 流域概况11自然地理河市东溪流域地处福建省中部沿海的泉州市洛江区境内,与惠安县接壤,并与台湾隔海相望,流经新告、山边、白洋、官洋、炉田、河市、庄田、浮桥、霞溪等行政村,以及河市镇中心区,两岸有溪滩荒地区1374亩,受洪涝灾害的有耕地2600余亩,和河市中心街区、工业区等。河市东溪发源于洛江区马甲镇炉田村,流域面积66.5km2,全长15.7
3、km,平均比降1/250,流域形状系数0.15,呈树枝状。现有河道宽4080米之间,一般堤高3.04.5米左右,沿途建有小(一)型后深溪水库以及新群、内坑、后厝、腰仔等几座山围塘、官洋头坝、牛肚坝引水工程等水利设施。在流域面积内有小(一)型后深溪水库以及新群、内坑、后厝、腰仔等几座山围塘、官洋头坝、牛肚坝等水利工程。流域内重要水库特性表水库名称集雨面积(km2)总库容(万m3)后深溪水库12.6102新群水库1232内坑水库0321后厝水库1718腰仔水库151812水文气象河市东溪位于洛江区河市镇境内,属南亚热带海洋性季风气候,重要特性为四季分明,温暖湿润,冬无严寒,夏无酷暑,阳光充足,雨量
4、充沛。数年平均降雨量1350毫米,数年平均降雨天数75天,降水年内分派不平均,最大年降雨量2073mm,最大日降雨量296mm,降雨集中于4月9月,降水占全年总降水量的80%左右,特别是6、7、8三个月,降水量约占全年的50%。风向6-8月以西南风为主,9月至翌年5月以东北风为主,年平均风速8米/秒,最大风速24米/秒,沿海大于6级,每年7-9月为台风季节,常有台风正面袭击或侧面影响,最大风力10级,并带来强度较大的降雨,导致严重的洪涝灾害。数年平均气温20.7,平均最高气温36.5,平均最低气温3.75,数年平均无霜期350天。数年平均陆地蒸发量700mm,数年平均水面蒸发量1150mm,数
5、年平均蒸发量1850mm,大于降水量1400毫米。13社会经济河市镇位于洛江区中北部,东经1182945,北纬25830,东与惠安县毗邻,西同南安市交界,北连马甲镇,南接双阳镇。南北长10公里,东西宽8.5公里,辖区面积105平方公里,辖有21个行政村,总人口3.4136万人,其中非农业人口0.5850万人。全镇现有耕地0.93万亩,占土地总面积的 5.9%,人均耕地0.28亩,现有林业用地9.06万亩,占土地总面积的57.6%。这几年河市镇认真贯彻中央和省市区的指导精神,大力发展经济,河市镇的经济突飞猛进,全镇已达成宽裕型小康水平。河市镇2023年工业总产值达20.2亿元,农业总产值1.77
6、8亿元,人均年纯收入6721元,镇财政总收入6376.6万元,农业以水稻、蔬菜为主,同时种植有柑桔、龙眼、柚柑、甘蔗、花卉等经济作物。河市镇交通十分方便,万虹公路从镇中心区通过,北达虹山罗溪、马甲,南连双阳、万安、洛江城区,已建好的辋川公路穿过镇中心区,直通惠安县和南安市。河市距福厦高速公路西福入口仅12公里,距泉州火车站也只有13公里,到泉州后渚港、泉州晋江机场也只有二十多公里,公路四通八达,宽畅便捷,对河市镇的经济发展、土地的开发运用起着重大的推动作用。2 河道现状及清水工程建设必要性21河道现状本次清水工程实行范围为河市东溪官洋坝(桩号0+992)至钟洋闸前(桩号3+992),总长3公里
7、。官洋坝至钟洋闸河段现有河岸均为土堤,防洪标准偏低,右岸堤岸多数为路堤结合段,岸顶高程较高,可达成2023一遇标准。左岸堤岸高程偏低,外侧大多数为农田,经计算仅为52023一遇的洪水标准。在本次整治河道上游已建有一座小(一)型水库和几座山围塘:其中小(一)型后深溪水库,总库容为102万m3,集雨面积12.6km2,重要用于农业灌溉;上游虽建有新群、内坑、后厝等几座山围塘,但总库容也只有10万m3左右,集雨面积7km2,重要用于农业灌溉。虽然这几座水库对河道的调洪有一定的调节作用,流域内洪涝灾害大大减少,但由于水库集雨面积较小,调洪能力有限,对该段河道的行洪安全仅起到一定限度的缓解作用。官洋坝至
8、钟洋闸东溪河段水位落差大,河水流速较大、河道弯曲,河宽不一,河岸不规则,河滩高低不平,左岸部分河段土堤存在崩塌,加上近年来人类活动的影响,河床淤积严重,导致河道行洪能力下降,以致于该河段内涝严重,水患不断,土地荒废。22淤积成因分析河市东溪流域是由一条天然主河道及汇入主河道上游的 几条支流所组成的天然排洪水系。由于原河道弯弯曲曲,两岸种植农作物、果树,沟底淤积,河床底高低不平,排洪河道断面偏小,影响水流畅通,减少了河道排洪能力,所以每次暴雨来临时,排洪受阻,河水漫溢,使得区域内农田受淹,水深达0.60.8米,内涝时间34天,给本地的工农业生产和人们生活带来严重的危害。221自然地理因素洛江区属
9、沿海地带,植被较差,裸露地表较多,由于裸露的地表在径流及雨水等水力因素的作用下,大量的泥沙等小颗粒、悬浮物被带入河流,在水流流速较小的河段逐渐分段、分层沉积下来,现有河岸两边又多为土堤,水流的冲刷会使堤岸土壤松散,极易被降水带入河中,导致淤积。河道淤积后又改变了水流流态,抬高河床高程和河面水位,反过来又加剧河岸的侵蚀和冲刷。222人类活动影响人类活动引起河道淤积重要是乱倒垃圾,导致河道中垃圾成堆。由于目前人民的人文意识、环境意识较差,在交通和乡镇建设等资源性开发活动时,往往将弃土、弃渣和生活垃圾等乱倒入河中,导致河道淤积,脏乱不堪。23工程建设的必要性河市东溪流域由于淤积严重,排洪河道规模小,
10、排洪能力差,达不到相应的防洪标准。每年洪水发生的季节,河道排洪受阻,常有河水漫溢,使得区域内农田受淹,影响该地区的工农业生产。随着国民经济的发展,该区域所处的地位和作用越来越重要,洪水灾害给该地区带来的损失将成倍增长,因此做好沿岸地区的防洪工作对于保障经济连续、快速发展是至关重要的。该区域已列入洛江新城区规划区,通过这次的整治,提高其防洪标准,逐步减少区域内的洪涝灾害,改善沿岸人民群众的生活居住环境,保障人民安全和经济建设的顺利进行,可以美化生活环境,改善本地的投资环境,对整个河市镇甚至整个洛江区经济的发展都是十分必要的。河市东溪清水工程是迫在眉睫的民生工程,整治后效果将十分的明显。3 清水工
11、程目的、范围和标准31目的通过对河道淤积成因,流域的特性、河道的现状及存在问题进行分析,提出清水工程达成如下目的:(1)根据各河段的淤积情况进行清淤,减少河床底高程,以提高河道的防洪标准,减轻洪涝灾害。(2)对部分堤段堤高局限性进行加高培后,以达成防洪标准,保证辖区的安全。(3)对沿线存在影响河道行洪安全的障碍进行清除,保证河流行洪时顺畅通过。(4)整治后通过加强河道管理,改善区域环境,提高水质。32范围本次清淤整治的河道始于官洋坝(桩号0+992)止于钟洋闸前(桩号3+992),全长3公里,33标准331防洪标准防洪标准的拟定一般是根据城区的重要限度和自身的国民经济能力等因素拟定的,国家建设
12、部、水利部联合发布的国家标准防洪标准(GB50201-94)已做出明确规定(见下表)。防护对象的等别城乡重要性特别重要城市重要城市中档城市一般城市非农业人口(万人)15015050502020防洪标准重现期(年)200200100100505020乡村防护区人口(万人)15015050502020保护区耕地(万亩)3003001001003030防洪标准重现期(年)10050503030202010根据洛江区记录年鉴2023,流域内2023年年末总人口3.4万人,其中非农业人口0.5850万人;总耕地面积0.93万亩。根据防洪标准(GB50201-94)、水利水电工程等级划分及防洪标准(SL5
13、02-2023)、堤防工程设计规范(GB50286-98)中有关规定,保护耕地面积小于30万亩,东溪流域保护范围人口小于20万人,拟定河市东溪河道防洪标准按2023一遇洪水重现期设计。332堤防标准根据选定的防洪标准按堤防工程设计规范(GB50286-98)拟定河市东溪堤防工程的级别,具体见下表。防洪标准重现期(年)100100且5050且3030且2020且10堤防工程的级别12345由表中查得河市东溪的堤防工程级别为4级。333安全加高值根据堤防工程设计规范(GB50286-98)第2.2.1条及表2.2.1的规定:河市东溪堤防工程级别为4级则相应的不允许越浪的安全加高值取0.6m。4、水
14、文分析计算4.1水文气象洛江区属南亚热带海洋性季风气候,冬无严寒, 夏无酷暑,终年温暖湿润。年平均气温为20.7,最热月(七月)平均气温为36.5,最冷月(一月)平均气温为3.75,数年平均降水量为1347.7mm,全年无霜期为350日,数年平均水面蒸发量为1150mm,数年平均陆地蒸发量为700mm,数年平均径流深为663.3mm。本地区常年主导风向为东北,频率为20%,年平均风速8米/秒,最大风速24米/秒,沿海大于6级风日为32天,台风多发生在七月至九月,年平均2-3次。年平均雾日为10-6天,多发生在一月至五月。4.2水文计算由于工程邻近没水文测站,属无资料地区,采用二十年一遇设计,设
15、计洪水采用推理公式计算求得,并以地区综合法加以分析而后拟定其设计值。4.2.1设计暴雨从也许最大降雨等值线图集查得设计暴雨参数如下表。H24Cv24H6/H24Cv6H1/H6Cv11350.550.680.50.570.37相应于值的值如下:Kp2.11.991.71H24= KpH242.1135283.5mmH6=H24H6/H24Kp6/Kp24283.50.681.99/2.1=182.7mmH1= H6H1/H6Kp1/Kp6182.70.571.71/1.99=89.5mm4.2.2设计洪水:计算P=5%的洪峰流量:官洋坝河市大桥段:F=52 Km2 L=15.2 Km J=6河
16、市大桥段钟洋闸:F=61 Km2 L=15.7 Km J=2(1)推理公式按下式计算:Qm=0.278 h/F=0.278L/(mJ1/3Qm1/4)(2)地区综合法Cv=10-0.046F-0.060Qm=100.78F-0.77Cs/ Cv=3.5Qm= Qm Kp计算结果及其建议采用值列表如下:序号F(Km2)L(Km)J()推理公式计算的流量(m3/s)地区综合计算的流量(m3/s)建议设计采用值(m3/s)15215.26317.44268.87317.4426115.72372.92344.98372.924.3水面线推算4.3.1基本资料根据河道现有情况,在3公里上共布设9个断面
17、,在河道上建筑物的位置及断面变化处均设有断面,以满足水面线推求的需要。4.3.2河道糙率本流域河道进行历史洪水痕迹调查时,由于洪痕点未保存,调查不到历史洪水的确切高程,已难以还原水面线,因此河道糙率的选择结合现有河道情况进行选择,河道较顺直,河底为砂、中小卵石组成,参考水工设计手册中“天然河道糙率表”,选择现有河道糙率范围在0.0320.0.35之间。通过清水后河道顺直,断面比较规整,无杂草孤石,河道整治后糙率可达成0.0250.028之间。4.3.3起始断面与起算水位本次清水工程防洪标准为2023一遇。水面线计算的起始断面选在整治河段下游桩号(3+992)断面。因断面3+992所处河段相对较
18、为匀直,用曼宁公式推算拟定起始水位。4.3.4计算方法以河道上的重要建造物(坝、桥)等作为控制断面,采用河道恒定非均匀流公式由下游往上游推算。河道设计水面线宜分别以设计频率的洪水与数年均值相遇的外包线选取。(1) 河道水面线计算采用河道恒定非均匀流水面曲线方程式,其公式为:Z1=Z2+LJ+(V2- V12)/2g式中:Z1、Z2上、下游断面的水位(m);L上、下游断面之间的河段长度(m);V1、V2上、下游断面的水流平均流速(m/s);J河段的平均水力坡降;河道扩散、收缩的水头损失系数;河道变化情况河道变化情况河段逐渐缩窄00.1河段忽然扩宽0.51.0河段忽然缩窄0.5河段急弯段0.05河
19、段逐渐扩宽0.10.33g重力加速度,9.8m/s2;n为河槽的糙率。(2) 桥的壅高计算:当桥面较高时,洪水不会漫桥,应用宽顶堰淹没流公式: Z=V2/22-V02/2g=Q2/2 g(1/1/W2/2-/W02)式中:为断面流速不均匀系数;W桥下净过水面积;W0天然断面面积;Q 过水流量;Z桥上下游水位落差。(3)过低坝水位差计算采用宽顶堰流量公式:自由流时:Q=m B(2g)1/2H03/2淹没流时:Q=sm B(2g)1/2H03/2按HS /H0判别流态,HS /H00.75为淹没流,反之为自由流。式中:为侧收缩系数;s淹没系数;B坝净宽;HS坝顶以上的下游水深;H0 坝上(涉及计入
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