【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 至圪洞鎮(zhèn)，改名為圪洞水文站， 1965 年 4 月移交山西省水文總站。 歷史和實(shí)測(cè)洪水資料 收集到 1957 年～ 2021年實(shí)測(cè)系列洪水資料 51年，其中 1957年～1959 年系峪口水文站實(shí)測(cè)， 1960 年～ 2021 年系圪洞水文站實(shí)測(cè)。歷史調(diào)查洪峰流量為 1196m3/s（ 1875 年）、 852m3/s（ 1917 年）。圪洞水文站與峪口水文站兩站觀測(cè)斷面流域面積相差 384km2，但形成洪水的下墊面自然環(huán)境條件基本一致。峪口站 1957 年～ 1959 年實(shí)測(cè)洪 13 峰流量按面積的三分之二次方修正；經(jīng)修正與圪洞水文站實(shí)測(cè)洪峰流量系列合并為一個(gè)樣本系列進(jìn)行頻率計(jì)算。 水文資料的合理性檢查分析 可靠性分析 實(shí)測(cè)洪水資料來源于《中華人民共和國(guó)水文年鑒》及刊印成果，圪洞水文站歷史洪水資料來源于《山西省洪水調(diào)查 資料》。 一致性分析 資料系列的一致性，就是要求所使用的資料系列必須在同一類型或在同一條件下產(chǎn)生的。該流域氣象成因不存在差異，一般情況下洪水是在暴雨的情況下形成的。 人類活動(dòng)對(duì)水文的影響是十分復(fù)雜的，要搞清楚其影響規(guī)律及影響程度，是比較困難的，也是水文研究的重要內(nèi)容。我們?cè)鴮?duì)圪洞水文站年降水量與年徑流深點(diǎn)繪雙累積曲線分析，其關(guān)系基本成直線，一定程度上說明人類活動(dòng)影響是存在的，但不重要。 代表性分析 水文資料系列的代表性是樣本相對(duì)于總體而言，一般資料系列越長(zhǎng)，豐平枯齊全，其代表性也愈高。圪洞水文站實(shí) 測(cè)洪水資料系列長(zhǎng)達(dá) 48 年，具有一定的代表性。 獨(dú)立性分析 上述資料系列（洪峰流量）都是按照年最大值法取樣所得，所以該資料系列具備獨(dú)立性。 推求方法 14 經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算 將特大洪水與一般洪水構(gòu)成的不連續(xù)系列，作為一個(gè)（不完全）樣本，有下列計(jì)算公式： 特大洪水 : 10 01 ??? NmPM 式中： PM— 歷史特大洪水流量或?qū)崪y(cè)系列中的特大洪水流量經(jīng)驗(yàn)頻率（ %）； M— 歷史特大洪水流量或?qū)崪y(cè)系列中的特大洪水流量在調(diào)查期內(nèi)的序位； N— 調(diào)查期年數(shù)。 一般洪水 : 1001)11(1 ????????? ?? ?????? ln lN aN a mP im 式中： Pm— 實(shí)測(cè)洪水流量經(jīng)驗(yàn)頻率（ %）； a— 特大洪水的項(xiàng)數(shù)； l— 實(shí)測(cè)洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項(xiàng)數(shù)。 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算 統(tǒng)計(jì)參數(shù)按矩法計(jì)算 計(jì)算公式： QN Q N an L QN ia in L? ? ??? ??1 1 1( ) C N K N an L Kv ia in L? ? ? ? ?? ?? ??1 1 1 121 1 2[ ( ) ( ) ] 設(shè)計(jì)洪峰流量推求結(jié)果 按皮爾遜 P— Ⅲ 型曲線，離差平方和最小準(zhǔn)則進(jìn)行適線，使其點(diǎn) 15 線擬合最佳（見圖 21），以此推求各種頻率的設(shè)計(jì)洪峰流量值，推求結(jié)果為： 圪洞水文站： Qp,5%=511m3/s。 Qp,10%=348m3/s。 圖 21 圪洞水文站洪峰流量頻率曲線圖 各設(shè)計(jì)斷面洪峰流量計(jì)算 在設(shè)計(jì)河段下游設(shè)有圪洞水文站，流域內(nèi)各計(jì)算斷面的流域特征與圪洞水文站基本相同，因此，各斷面設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算，以圪洞水文站為參證站，選取圪洞水站相應(yīng)頻率的洪峰流量計(jì)算，比擬法計(jì)算結(jié)果見表 21。 水文比擬法計(jì)算各斷面設(shè)計(jì)洪峰結(jié)果表 16 表 21 單位： km m3/s 斷面名稱 頻率 (P) 圪洞 參證站 流域面積 (F) 設(shè)計(jì)流量 (Q) 面積 (F) 流量 (Q) XX 5% 749 511 460 XX 5% 749 511 成果合理性分析 目前，我省設(shè)計(jì)洪峰流量的常用計(jì)算方法有《淤地壩工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的方法、經(jīng)驗(yàn)公式法、推理公式法和水文比擬法 4 種計(jì)算方法。每種計(jì)算方法各有其適用范圍。 《淤地壩工程技術(shù)規(guī)范》是山西省企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，于 1986 年 1 月1 日起實(shí)施，適用于我省水土流失地區(qū)，流域面積小于 50km2的小流域淤地壩工程。其計(jì)算結(jié)果與其 他方法（經(jīng)驗(yàn)公式法）接近。 經(jīng)驗(yàn)公式法對(duì)產(chǎn)匯流這一比較復(fù)雜的隨機(jī)物理過程進(jìn)行了簡(jiǎn)化甚至予以忽略，使其經(jīng)驗(yàn)參數(shù)不穩(wěn)定，其變幅較大，加之設(shè)計(jì)河段流域有幾種地類組成，故一般不宜采用。而面積較小的流域，經(jīng)驗(yàn)公式法所求得值效果還比較好。 推理公式法的理論雖然比較完備，在我省有一套完整的運(yùn)算系統(tǒng)，參數(shù)分析所選水文站資料均來自省內(nèi)成果。但推理公式法與其他方法所得成果相差較大，其原因主要是流域產(chǎn)流地類的面積僅僅考慮地質(zhì)條件，對(duì)流域植被、地形條件基本沒有考慮。在具體的設(shè)計(jì)洪峰流量分析中，由于資料所限，流域地類劃分難度 大，亦不宜采用。 水文比擬法的首要條件，要求參證站的水文下墊面條件與設(shè)計(jì)斷面以上流域水文下墊面基本相近。選用圪洞水文站作為參證站， 17 為同一流域，其地類、暴雨等主要影響因素有著一致性，雖然二者面積有差異，但計(jì)算公式本身考慮了面積差異，故采用圪洞水文站作為參證站的水文比擬法比其它方法推算值更為合理。 工程地質(zhì) 地形地貌 該段 河床主要為砂、礫石，河床穩(wěn)定性較好。河流受地質(zhì)構(gòu)造的控制，在東西背斜之間循著褶皺走向，由北向南流去，由于谷狹坡大，河漫灘、二級(jí)階地和洪積扇發(fā)育不好，一級(jí)階地是河谷地貌的主要單元。 河漫灘土質(zhì)偏砂，并夾有礫石和砂灘，寬度在 50 米 左右 。一級(jí)階地高出河床 26 米，階面較平坦，微向河床傾斜，寬約 100 米，為近代河流洪積沖積物，上面是 13 米深的砂性黃土狀物質(zhì)，下部為砂礫石層，二元結(jié)構(gòu)明顯，保存完好。 地層巖性 該區(qū) 處于 XX 塊隆的蘆芽山赤堅(jiān)嶺梭形掀背斜南端，關(guān)帝山穹狀隆起西緣，離石中陽菱形復(fù)向斜北端。自然地貌為變質(zhì)巖褶皺斷裂、巖漿巖剝露穹隆中山、山間黃土谷地和梁峁?fàn)铧S土丘陵四種類型。區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為： ① 中太古界界河口群奧家灘組（ Ar2a）和上太古界 XX 山群赤堅(jiān)嶺組（ Ar3c）、杜 家灣組（ Ar3d）、寧家灣組（ Ar3n）及混合雜巖帶（ Mr）。 ② 下元古界野雞山群的青楊樹灣組（ Ptlqy）和白龍山組（ Ptlb）。 18 ③ 震旦亞界長(zhǎng)城系的漢高山組（ Zchn）。 ④ 古生界寒武系（ ε）、奧陶系（ O）、石炭系（ C）及二迭系（ P）。 ⑤ 新生界第三系（ N）和第四系（ Q）。 水文地質(zhì) **縣地質(zhì)發(fā)展史與整個(gè)華北大陸一致，前震旦系地層為巨厚的混合花崗巖及其它古老變質(zhì)巖，分布在東部關(guān)帝山周圍，為隆起褶皺區(qū)。大武楊家會(huì)以北大部分地區(qū)以太古界、元古界地層為主，主要有 XX山群野雞山群變質(zhì)巖、混合花崗巖。古生 界寒武系、碳酸巖和石炭二迭系碎屑巖分布于石站頭，張家塔及楊家會(huì)以南地區(qū)。新生界、第三紀(jì)地層覆蓋于各地層之上。第四系地層沉積于北川河河道與溝谷地帶。 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造 據(jù)山西省地震活動(dòng)資料 ,本區(qū)在離石以東田家會(huì)附近于 1829 年 4月發(fā)生 級(jí)地震一次，據(jù) 1： 400 萬《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（ 1990）》（山西部分），本區(qū)地震烈度為 6 度。 天然建筑材料 本工程建設(shè)需用建筑材料種類為：塊石、水泥和清砂。 水泥：在 **縣 水泥廠購(gòu)買。 **縣 水泥廠位于 **縣大武鎮(zhèn) 東坡 村。 塊石：在潘家坂石料廠購(gòu)買，潘家坂石料廠位 于 **縣圪洞鎮(zhèn)潘家坂村。 19 清砂： 項(xiàng)目區(qū) 上游有采砂場(chǎng)，產(chǎn)量能滿足要求。 工程任務(wù)和規(guī)模 社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況和工程建設(shè)的必要性 社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況 項(xiàng)目區(qū)共涉及 **縣 圪洞鎮(zhèn)的 XX 和 XX 兩個(gè)行政村，共 192 戶，636 口人 ，勞動(dòng)力 288 個(gè)，現(xiàn)有耕地面積 1272 畝。 區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主， 2021 年農(nóng)業(yè)產(chǎn)值 萬元，生產(chǎn)糧食 萬 kg，農(nóng)民人均純收入 1450 元。 河道治理現(xiàn)狀及存在的主要問題 （ 1）治理情況 該區(qū)群眾歷來就有治河造地的習(xí)慣，雖然治理標(biāo)準(zhǔn)低、規(guī)模小、系統(tǒng)性差，但在開發(fā)灘地促進(jìn)經(jīng) 濟(jì)發(fā)展方面確實(shí)起到了積極作用。 （ 2）、河道現(xiàn)狀及存在的主要問題 河段大部分河道的行洪能力不足 5 年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。 支流匯入口沒有工程設(shè)施，水流紊亂，破壞堤防。 河道淤積嚴(yán)重。 工程建設(shè)的必要性 經(jīng)過多年治理，項(xiàng)目區(qū)防洪除澇工作已取得巨大成績(jī)，但由于自然地 理特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件限制，防洪減災(zāi)體系尚不完善，防洪能力 20 偏低，防洪保護(hù)區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)與社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求還不相適應(yīng)。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，資產(chǎn)與財(cái)富也在快速積累。人民群眾對(duì)于提高防御洪澇災(zāi)害的能力，享有防洪安全保障的要求不斷提高。 項(xiàng)目區(qū)河段 的這一現(xiàn)狀與兩岸群眾生命財(cái)產(chǎn)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越高的防洪保安的要求形成了十分尖銳的矛盾。對(duì) 河道 進(jìn)行徹底整治，解決河道兩岸的防洪問題已勢(shì)在必行，刻不容緩。 河道整治指導(dǎo)思想和規(guī)劃原則 以鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)， 針對(duì)北川河突出的洪澇問題和防洪最薄弱環(huán)節(jié)，以保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全為根本，以提高城鄉(xiāng)防洪減災(zāi)能力為目的，以河道疏浚防護(hù)等工程措施為手段，通過河道治理，保障區(qū)域防洪安全和糧食安全，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，支撐區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。 河道治理的目標(biāo) 本次 治理的 目標(biāo)是：通過治理，使洪水威脅嚴(yán)重、洪澇災(zāi)害較頻繁、損失較大、嚴(yán)重影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)河段的防洪能力得到增強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的防洪安全保障問題得到初步解決。 21 5 工程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50201— 94）及《堤防工程師設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB50286— 98）中的規(guī)定，設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)如表 4— 1，按 20 年重現(xiàn)期設(shè)防。 表 4— 1 分段 防護(hù)等級(jí) 防洪標(biāo)準(zhǔn) [洪水重現(xiàn)期（年） 堤防級(jí)別 治理段 Ⅳ 20 4 設(shè)計(jì)依據(jù) 1 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB5020194； 2 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) SL4493《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》； 3 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGC302021； 4 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB5028698； 5 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》； 6 中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SL3792021《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》等。 22 工程規(guī)劃 根據(jù)現(xiàn)有堤防和河道建筑物工程水毀的各種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，綜合考慮地質(zhì)條件，水流條件、施工條件、投 資、管理運(yùn)行等方面的因素，按照因地制宜，就地取材的原則，確定治理規(guī)劃方案。 河道整治工程主要包括堤防工程、河槽疏浚工程。以 20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，堤防等級(jí)為 4 級(jí)。 河道整治規(guī)劃設(shè)計(jì) 河道治導(dǎo)線設(shè)計(jì) 河道治理的目標(biāo)就是確定合理的治導(dǎo)線最終形成固定而平順的河床，使兩岸形成固定的河岸。治導(dǎo)線是否合理，直接關(guān)系到河道整治中工程規(guī)模，投資多少和整治后河流的穩(wěn)定情況，因此治導(dǎo)線的確定是河道規(guī)劃中一項(xiàng)重要內(nèi)容，本次河道治理治導(dǎo)線的規(guī)劃遵守了以下原則。 因勢(shì)利導(dǎo)，順應(yīng)天然河流的流勢(shì)，尤其是比較穩(wěn)定的河段 ，它們是流域水沙和河床邊界長(zhǎng)期作用的產(chǎn)物 ,是確定治導(dǎo)線的基本依據(jù)。 河槽盡量順直，但應(yīng)遵循河流走勢(shì)的自然規(guī)律，保持必要的彎道，不強(qiáng)求裁彎取直。 結(jié)合河道岸邊的特點(diǎn)，在可能的情況下盡量使河道依托在基巖、陡岸，以便減少工程量，降低工程投資。 以河道主河堤間中心點(diǎn)和主要建筑物中點(diǎn)作為河道治理設(shè)計(jì) 23 橫斷面的中心點(diǎn)。 盡可能利用已建堤壩，節(jié)約投資，但已建工程影響到行洪要求時(shí)，應(yīng)予以拆除。 河道縱坡設(shè)計(jì) 河道縱坡設(shè)計(jì)和河道中心線的設(shè)計(jì)皆為河道整治規(guī)劃設(shè)計(jì)的重中之重，其設(shè)計(jì)的原則是： 規(guī)劃的河 道縱坡要和原河道縱坡基本一致，可以在局部地段進(jìn)行調(diào)整，使河道縱坡變化趨小，縱坡趨于更合理。 河道縱坡設(shè)計(jì)要兼顧上下游，盡可能使河道縱坡變化小一些，較陡和較緩的坡段要給于適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以利水流平穩(wěn)過渡，避免出現(xiàn)流態(tài)發(fā)生大的不均勻性，以利于河床的相對(duì)穩(wěn)定。 考慮到近年來，降雨偏少，沒有發(fā)生過較大的洪水，河道多數(shù)是淤積，而不是下切的情況，在設(shè)計(jì)縱坡時(shí)，盡可能不要填方或少數(shù)地點(diǎn)填方，挖深一般控制在 2m 左右。縱坡從上游到下游依次為、 。 河道縱坡變化起始端不允許放在彎道內(nèi)，盡可能遠(yuǎn)離彎 道。 河道過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計(jì) 河道設(shè)計(jì)采用明渠均勻流公式計(jì)算出設(shè)計(jì)水深。 計(jì)算結(jié)果見表5— 1。 計(jì)算公式： RICQ ?? 式中： Q—— 河道設(shè)計(jì)洪水流量（ m3/s）； 24 ω—— 河道過水?dāng)嗝娣e（ m2）； C—— 謝才系數(shù) 6/11RnC? ； n—— 過水?dāng)嗝娌诼?，河床為砂礫或卵石組成，底坡較均勻n=； R—— 水力半徑