【正文】 =2%P=5%P=20%呼和烏素河Qmm3/s679384247W24萬m3 設計洪水成果的合理性分析在呼和烏素河流域中段208國道與京包鐵路將其沿南北方向分為2個部分，上游洪水均需分別通過二者的跨河大橋才能下行至下游。208國道大橋重新修建于90年代初期，4孔橋鋼筋混凝土大橋，橋長64m，；，路基高于地面4m左右。2大橋現(xiàn)狀情況見如下照片：208國道呼和烏素河大橋現(xiàn)狀京包鐵路呼和烏素河大橋現(xiàn)狀208國道以西的沼澤灘地現(xiàn)場調(diào)查呼和烏素鄉(xiāng)的村民及土貴鎮(zhèn)的部分沿河居民，據(jù)他們講，京包鐵路線建成至今的50余年里，呼和烏素河的洪水在流經(jīng)京包鐵路跨河橋涵時，行洪順暢，從來沒有出現(xiàn)過滿孔滯洪、甚至半孔泄洪的情況。這主要是因為京包鐵路以西及208國道以西的大片土地現(xiàn)在仍然為沼澤荒地，當上游洪水來臨時，這里的低洼地帶會起到滯洪、緩峰的作用，上游來水大部分積蓄在這些區(qū)域，所以在至今50余年中，京包鐵路的這2孔橋涵滿足了呼和烏素河的行洪需求。在這也是為什么近幾十年來土貴鎮(zhèn)的大批居民沿呼和烏素河修建住房，擠占行洪河道的重要原因之一。在1:5萬的地形圖上，我們可以清楚地看到有大片的區(qū)域低于鐵路橋的河底高程，故該區(qū)域能起到明顯的滯洪作用。,可以積蓄洪水160萬m3左右。以上集水面積二十年一遇的洪量為211萬m3，這樣約有50萬m3的洪水下泄。京包鐵路橋上游地形圖如下：京包線跨河的2孔橋涵的橋孔過流能力采用《水利計算手冊》（中國水利水電出版社，2006第二版）渠道中橋孔流態(tài)一般為淹沒寛頂堰流。通過橋孔的流量計算公式為：Q=μω式中：ω—橋孔過水總面積；B—橋孔底的總凈寬；μ—流量系數(shù)，與橋孔進出口漸變段的形式有關的流量系數(shù)μ1和與橋墩墩頭（墩尾）的形狀有關的流量系數(shù)μ2有關，μ1=，μ2=，μ=μ1μ2=ω—橋孔總過流面積?！鱶0—上游壅水高水頭，△z0=△z+△z—水面雍高值，；—上游渠道行進流速水頭；京包鐵路橋涵前是一片平坦開闊的灘地。，最窄處約600m，%，將此區(qū)域概化為寬600m，糙率取n=，邊坡系數(shù)m=1的河道。當取頻率為5%的洪峰流量Q=247m3/s時，計算水深h=，流速v=。洪水流經(jīng)該地段時形成漫流，水流平緩，在橋前形成的壅水很小，水面雍高值△z，；則：△z0=△z+=+=。表2—3 呼和烏素河京包鐵路橋過水能力計算表公路橋名稱樁號總凈寬（m）孔數(shù)(孔)過水面積（m2）河底高程（m）水面高程(m)過流能力 (m3/s)平孔出流0+00062二十年一遇0+00062該橋修建于1955年，已運行55年，設計偏于安全。另外土貴鎮(zhèn)的城市污水均在鎮(zhèn)東南方向排入呼和烏素河中。還有鐵路橋以北至土貴烏拉鎮(zhèn)中的鐵路路基上還設有2個東西方向的小型通水涵洞，路基以西的少部分雨水通過這2個小涵洞排入呼和烏素河，2個涵洞的過水面積約為1m2左右。在1比5萬地形圖上量算，在小涵洞以西積水區(qū)域和土貴烏拉鎮(zhèn)部分城區(qū)的積水區(qū)域上，其產(chǎn)生的二十年一遇最大洪峰流量為：。總之，鐵路橋涵在土貴鎮(zhèn)的上游，因此把鐵路橋的最大泄洪流量作為設計值是現(xiàn)實的，因為鐵路橋涵已經(jīng)限制了下游河道通水流量，下游河道擴寬整修已沒有意義，而加寬鐵路橋更是不可能的。因此根據(jù)以上分析，本次呼和烏素河河道整治將采用京包線2孔橋涵最大泄洪量加上土貴鎮(zhèn)城市污水排放的總量之和以及土貴鎮(zhèn)部分城區(qū)積水做為本次設計洪水的洪峰流量值。 泥沙由內(nèi)蒙古《水文手冊》水蝕模數(shù)分區(qū)圖上查得各河流的多年平均水蝕模數(shù)M0，由公式W=M0F/。多年平均輸沙量參照集寧水文站的多年平均水蝕模數(shù)1000t/km2 a。，計算得年輸沙量113143ｔ/a。3 工程地質(zhì) 地質(zhì)概況 地形地貌工作區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)較為單一，共包括兩種類型，即：構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌和沖洪積堆積地貌，分別敘述如下：（1）構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌：主要分布于土貴鎮(zhèn)北部，脊線連續(xù)、平緩，丘頂渾圓，地面坡度較緩，一般小于20。組成巖性為新生界第三系漸新統(tǒng)砂礫巖、中新統(tǒng)玄武巖和上新統(tǒng)紅色粘土砂礫巖，地表普遍分布殘坡積砂壤土夾碎石。（2）沖洪積堆積地貌：主要分布在黃旗海周圍，以4—10‰的坡度傾向下游，組成地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積砂、沙礫石及粘性土透鏡體。 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于華北地臺北緣臺區(qū)一側(cè)，屬內(nèi)蒙地軸地質(zhì)構(gòu)造單元，從構(gòu)造行跡來看，屬緯向構(gòu)造帶，并復合三個構(gòu)造體系，分別為華夏構(gòu)造體系、東西向構(gòu)造體系。新華夏構(gòu)造體系。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造運動，地史上相對穩(wěn)定。本區(qū)新構(gòu)造運動以地殼的上升為主。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB183062001），地震基本烈度為Ⅶ度。建筑物地震設防烈度為7度區(qū)，所屬設計地震分組為第一組。根據(jù)以往區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以及勘察資料分析結(jié)果表明，區(qū)域處于在相對穩(wěn)定地段，無不良地質(zhì)作用發(fā)育，屬抗震有利地段，無飽和砂土地震液化存在。根據(jù)近幾年地質(zhì)勘探工作經(jīng)驗及有關資料分析，主要建筑物持力層地質(zhì)分布情況為第四系全新統(tǒng)地層。地基承載力特征值（參考建議值）：粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、沙礫土、砂土fak=140—200kpa，強風化玄武巖fak=500kpa，中等風化玄武巖fak=1000kpa。 地層巖性本區(qū)為典型的丘陵地貌類型，經(jīng)長期的風化、剝蝕，絕大部分的山地被夷平成為準平原，只有個別地段形成了較堅硬的殘丘。地層巖性特征為：剝蝕堆積：分布在地勢較高的殘丘地段，上部為基巖分化形成的粘性土、沙類土，下部為花崗片麻巖；流水堆積：分布在地勢較低洼的準平原地段，為厚度較大的沖洪積所形成的粗粒土、細粒土。 水文地質(zhì)條件該區(qū)水系不發(fā)育，多為季節(jié)性河流，洪水一般出現(xiàn)在8月份，洪水過程多為單峰型。區(qū)內(nèi)最大的湖泊為黃旗海。通過鉆探揭露，場區(qū)地下水含水層為孔隙潛水含水層，主要含水層為⑤層礫粗砂與⑦層強風化花崗片麻巖，其次為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中的夾砂層。含水量豐富，透水性強，滲透系數(shù)30～90m/d，為強透水層。場區(qū)含水層主要接收大氣降水、地下徑流及城鎮(zhèn)居民、 企業(yè)廢水下滲補給，以蒸發(fā)、地下徑流城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)、居民飲用水打井取水的方式排泄?！１緟^(qū)地下水類型包括兩種：基巖裂隙孔隙水和第四系松散層孔隙水，基巖裂隙孔隙水主要分布于低山丘陵區(qū)的玄武巖和砂礫巖中，次層水分布極不均勻，其補給來源為大氣降水和部分第四系松散層孔隙水的滲流補給，排泄形式為側(cè)向排向第四系松散層或以地下潛流的形式排向下游。第四系松散層孔隙水，主要分布在山間盆地和河谷一帶，含水層巖性為砂、沙礫石層，一般厚度不大，其補給來源為大氣降水和側(cè)向補給，排泄形式為沿河道以潛流形式排向下游或補給下部砂礫巖裂隙孔隙水，在地下水位較淺的地方產(chǎn)生一部分蒸發(fā)。山前傾斜平原第四系上更新統(tǒng)孔隙潛水，平地泉含水層普遍分布，含水層由沖洪積含卵砂礫石、礫石、礪中粗砂組成；溝谷洼地潛水以及地下水徑流補給湖盆洼地潛水，由盆地邊緣至盆地中心含水層厚度逐漸增大，匯水條件好。水量可隨之增大，為富水地段，含水層由兩個單層組成，總厚度在10m左右，水位埋深有山邊緣向盆地中心逐漸減小，水質(zhì)為HCO3MgCa型，礦化度小于16g/L。潛水埋深35m，承壓水埋深在3050m之間。潛水、承壓水對建筑物材料均無腐蝕性。 工程地質(zhì)條件 地層結(jié)構(gòu)及物理力學性質(zhì)從鉆孔揭露的地層，勘察場地地基土在勘察深度范圍內(nèi)為第四系松散層和花崗巖片麻巖層，按成因、年代可分為6層，工程地質(zhì)勘察報告統(tǒng)一編號。根據(jù)地基土直接持力層粒組、力學性質(zhì)，勘察堤線可歸納為二個工程地址段，即：Ⅰ段(樁號：0+000—0+300,2+400—6+015)，Ⅱ段（樁號為0+300—2+400）。Ⅰ段：本段工程地質(zhì)特征為地基土層上部細粒土厚度較大，土層工程性質(zhì)較差。地層自上而下分述如下：雜填土灰色，松散，稍濕，由建筑垃圾、生活垃圾以及工業(yè)廢料組成。該層主要分布在樁號3+150—4+150、5+600—6+015段內(nèi)。厚度較大，—。低液限粉土（ML）淺灰色—灰黃色—褐黃色，稍濕，稍密，土質(zhì)不甚均勻，局部沙粒含量較高，夾細砂，粘土薄層，—，具搖振反應?！?。該層分布普遍，層頂埋深0—，—。在該層標準貫入試驗實測錘擊數(shù)6—8擊，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=140kpa。低液限粘土（CLO）灰色—深灰色，軟塑，土質(zhì)不均勻，夾細砂、中粗砂薄層，—，局部腐殖質(zhì)、有機質(zhì)含量高，微具腐臭味。土芯切面稍光滑。該層分布普遍，—，在治理河段的首端出現(xiàn)，級配不良礫粗砂（SP）灰色—灰黃色，稍密—中密，濕—飽和，以中粗砂為主，其次為細砂，含花崗巖礫石，粒徑多在2—10mm，磨圓度較好，最大直徑5cm，含量10—20%，夾粘土、粉土、細砂薄層，—，級配較好。該層分布在3+800—6+015段?！?，—?！?，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=220kpa。低液限粘土（CL）灰黃色—灰綠色，可塑，土質(zhì)較均勻，局部夾細砂、粉土薄層，—，土芯切面稍光滑，韌性較好。該層分布在2+400—6+015段，—，厚度較大，本次勘測未揭穿?！?，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=220kpa。Ⅱ段：本段工程地質(zhì)特征為地基土層上部細粒土厚度較小或缺失，土層工程性質(zhì)較好。地層自上而下分述如下：雜填土灰色，松散，稍濕，由建筑垃圾以及生活垃圾組成，為新近回填土。在治理河段的左岸有分布。低液限粉土（ML）淺灰色—灰黃色—褐黃色，稍濕，稍密，土質(zhì)不甚均勻，局部沙粒含量較高，夾細砂，粘土薄層，—，具搖振反應?！?。該層主要分布在0+300—2+400段，厚度較小，—?！?，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=140kpa。不良礫粗砂（SP）灰色—灰黃色，稍密—中密，濕—飽和，以中粗砂為主，其次為細砂，含花崗巖礫石，粒徑多在2—10mm，磨圓度較好，最大直徑5cm，含量10—20%，夾粘土、粉土、細砂薄層，—，級配較好。該層局部缺失。層頂埋深0—，—?！?，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=220kpa。低液限粘土（CL）灰黃色—灰綠色，可塑，土質(zhì)較均勻，局部夾細砂、粉土薄層，—，土芯切面稍光滑，韌性較好。該層分布在較廣，層頂埋深0—，厚度較大，本次勘測未揭穿?！?，其主要物理性質(zhì)詳見地質(zhì)勘察報告。推薦允許承載力R=180kpa。強風化花崗片麻巖（Gn）淺灰色—灰黃色，塊狀結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖層裂隙發(fā)育，巖心多呈碎塊狀，少柱狀，采取率7080%。鉆進較易。推薦允許承載力R=500kpa。 水文地質(zhì)條件勘察期間，—。地下水類型為第四系松散孔隙水。根據(jù)勘察資料，場區(qū)含水層與隔水層敘述如下：含水層:本區(qū)含水層為④層級配不良礫粗砂，分布在整個治理河段內(nèi)?！B透系數(shù)K=102cm/s—102cm/s。隔水層：本區(qū)相對隔水層為低液限粘土層。③層低液限粘土層主要分布在樁號2+400—6+015段內(nèi)，厚度變化較大。滲透系數(shù)K=106cm/s—106cm/s。⑤層低液限粘土分布在整個治理河段內(nèi)厚度較大，本次勘察未揭穿。滲透系數(shù)K=106cm/s—106cm/s。該區(qū)含水層主要接受大氣降水，地下徑流及城鎮(zhèn)居民、企業(yè)廢水下滲補給，以蒸發(fā)、地下徑流、城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)、居民飲用水打井取水的方式排泄。 工程地質(zhì)評價 場區(qū)穩(wěn)定性評價擬建防洪工程沿線地形比高較小，為剝蝕殘丘、準平原型地貌類型，地層結(jié)構(gòu)較簡單，場地內(nèi)無不良地質(zhì)作用。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，防洪堤沿線及附近無活動性斷裂帶通過，場地穩(wěn)定。 工程性質(zhì)評價①層雜填土：松散，局部存在，組成成分復雜，結(jié)構(gòu)松散，建筑時須全部清除。②層低液限粉土：稍密，分布較普遍，力學性質(zhì)一般。具中等壓縮性，屬凍脹土。③層低液限粘土：軟塑，分布在Ⅰ段，力學性質(zhì)較差，具高壓縮性。屬凍脹土，為場區(qū)相對隔水層。④層級配不良礫粗砂：稍密—中密，分布普遍，厚度變化較大，力學性質(zhì)較好。為場區(qū)含水層。⑤層低液限粘土：可塑，分布普遍，厚度大，力學性質(zhì)較好。具中等壓縮性。屬凍脹土，為相對隔水層。⑥層強風化花崗片麻巖：局部存在，裂隙發(fā)育，巖層破碎，巖體質(zhì)量等級為Ⅴ級。 地基土滲透性評價②層低液限粉土：滲透系數(shù)K=105cm/s—105cm/s。滲透性等級為微透水。③層低液限粘土：滲透系數(shù)K=106cm/s—106cm/s。滲透性等級為極微透水。④層級配不良礫粗砂：滲透系數(shù)K=102cm/s—102cm/s。滲透性等級為中等透水。⑤層低液限粘土：滲透系數(shù)K=106cm/s—106cm/s。滲透性等級為極微透水。⑥層強風化花崗片麻巖：滲透系數(shù)K=n102cm/s—n103cm/s。滲透性等級為中等透水。本堤防工程堤基大部分坐落于微透水和極微透水層上，局部坐落于中等透水層上，滲漏對堤防工程影響甚微。 地下水腐蝕性評價勘察期間在ZKZK44鉆孔取水樣各1件。水質(zhì)分析結(jié)果：—；—；Mg2+—；—；—，無侵蝕性CO2。根據(jù)《水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB504872008）對場區(qū)地下水腐蝕性評價：場區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)以及混凝土中的鋼筋具弱腐蝕性。 液化判別根據(jù)標準貫入試驗結(jié)果，依據(jù)《水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB504872008）附錄P對場區(qū)飽和和無粘性土④層級配不良礫粗砂進行判別。判別公式：Ner=No[+(dsdw)](3/pc)1/2巖土名稱孔號起始深度（m）標貫擊數(shù)（擊）基準值（擊）臨界值（擊）是否液化級配不良礫粗砂288不液化8不液化428不液化8不液化498不液化8不液化