【文章內(nèi)容簡介】 M— 歷史特大洪水流量或?qū)崪y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— 實測洪水流量經(jīng)驗頻率（ %）； a— 特大洪水的項數(shù)； l— 實測洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項數(shù)。 統(tǒng)計參數(shù)的計算 16 統(tǒng)計參數(shù)按矩法計算 計算公式： 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)則進行適線，使其點線擬合最佳（見圖 21），以此推求各種頻率的設(shè)計洪峰流量值，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)計斷面洪峰流量計算 在設(shè)計河段下游設(shè)有圪洞水文站，流域內(nèi)各計算斷面的 17 流域特征與圪洞水文站基本相同，因此，各斷面設(shè)計洪峰流量計算，以圪洞水文站為參證站，選取圪洞水站相應(yīng)頻率的洪峰流量計算，比擬法計算結(jié)果見表 21。 水文比擬法計算各斷面設(shè)計洪峰結(jié)果表 表 21 單位： kmm3/s 斷面名稱 頻率 (P) 圪洞參證站 流域面積 (F) 設(shè)計流量 (Q) 面積 (F) 流量 (Q) 西山 5% 749 511 460 桑家會 5% 749 511 成果合理性分析 目前，我省設(shè)計洪峰流量的常用計算方法有《淤地壩工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的方法、經(jīng)驗公式法、推理公式法和水文比擬法 4 種計算方法。每種計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。其計算結(jié)果與其他方法（經(jīng)驗公式法）接近。 經(jīng)驗公式法對產(chǎn)匯流這一比較復(fù)雜的隨機物理過程進行了簡化甚至予以忽略，使其經(jīng)驗參數(shù)不穩(wěn)定，其變幅較 18 大，加之設(shè)計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，對流域植被、地形條件基本沒有考慮。在具體的設(shè)計洪峰流量分 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，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、二級階地和洪積扇發(fā)育 不好，一級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 。一級階地高出河床 26 米， 19 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) 處于呂梁塊隆的蘆芽山赤堅嶺梭形掀背斜南端，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 古界呂梁山群赤堅嶺組（ 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）。 ③ 震旦亞界長城系的漢高山組（ 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 20 圍，為隆起褶皺區(qū)。大武楊家會以北大部分地區(qū)以太古界、元古界地層為主，主要有呂梁 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)山西省地震活動資料 ,本區(qū)在離石以東田家會附近于1829 年 4 月發(fā)生 級地震一次，據(jù) 1： 400 萬《中國地震烈度區(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 ：在潘家坂石料廠購買，潘家坂石料廠位于 **縣圪洞鎮(zhèn)潘家坂村。 清砂： 項目區(qū) 上游有采砂場，產(chǎn)量能滿足要求。 工程任務(wù)和規(guī)模 社會經(jīng)濟概況和工程建設(shè)的必要性 社會經(jīng)濟概況 21 項目區(qū)共涉及 **縣 圪洞鎮(zhèn)的西山和桑家會兩個行政村，共 192 戶， 636 口人 ，勞動力 288 個，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)灘地促進經(jīng)濟發(fā)展方面確實起到了積極作用。 （ 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，項目區(qū)防洪除澇工作已取得巨大成績，但由于自然地 理特點和經(jīng)濟社會條件限制，防洪減災(zāi)體系尚不完善，防洪能力偏低，防洪保護區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)與社會和經(jīng)濟發(fā)展的要求還不相適應(yīng)。 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會的不斷進步，資產(chǎn)與財富也在快速積累。人民群眾對于提高防 御洪澇災(zāi)害的能力，享有防洪安全保障的要求不斷提高。 22 項目區(qū)河段 的這一現(xiàn)狀與兩岸群眾生命財產(chǎn)及社會經(jīng)濟發(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 河道 進行徹底整治，解決河道兩岸的防洪問題已勢在必行，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，促進社會主義新農(nóng)村 建設(shè)，支撐區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(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)濟社會發(fā)展的重點河段的防洪能力得到增強，區(qū)域內(nèi)人民生命財產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展的防洪安全保障問題得到初步解決。 23 5 工程設(shè)計 設(shè)計依據(jù) 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50201— 94）及《堤防工程師設(shè)計規(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 防護等級 防洪標(biāo)準(zhǔn) [洪水重現(xiàn)期（年） 堤防級別 治理段 Ⅳ 20 4 設(shè)計依據(jù) 1 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB5020194； 2 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) SL4493《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》； 3 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》 JTGC302021； 4 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》GB5028698； 5 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》； 6 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SL3792021《水工擋 24 土墻設(shè)計規(guī)范》等。 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，堤防等級為 4 級。 河道整治規(guī)劃設(shè)計 河道治導(dǎo)線設(shè)計 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。 因勢利導(dǎo)，順 應(yīng)天然河流的流勢，尤其是比較穩(wěn)定的河段，它們是流域水沙和河床邊界長期作用的產(chǎn)物 ,是確定治導(dǎo)線的基本依據(jù)。 河槽盡量順直，但應(yīng)遵循河流走勢的自然規(guī)律，保持必要的彎道，不強求裁彎取直。 結(jié)合河道岸邊的特點，在可能的情況下盡量使河道 25 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和主要建筑物中點作為河道治理設(shè)計橫斷面的中心點。 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，應(yīng)予以拆除。 河道縱坡設(shè)計 河道縱坡設(shè)計和河道中心線的設(shè)計皆為河道整治規(guī)劃設(shè)計的重 中之重，其設(shè)計的原則是： 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)計縱坡時，盡可能不要填方或少數(shù)地點填方，挖深一般控制在 2m 左右?？v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)，盡可能遠離彎道。 河道過水?dāng)嗝娴脑O(shè)計 河道設(shè)計采用明渠均勻流公式計算出設(shè)計水深。計算結(jié) 26 果見表 5— 1。 計算公式： RICQ ?? 式中： Q—— 河道設(shè)計洪水流量（ m3/s）； 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； I—— 河道縱坡； 河堤工程設(shè)計 堤頂高程 根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》， 堤頂高程為設(shè)計水深加堤頂超高確定。堤頂超高按 計算公式為： Y=R+e+A 式中： Y —— 堤 頂超高（ m） Rp—— 設(shè)計波浪爬高（ m） e—— 設(shè)計風(fēng)壅增水高度（ m） 設(shè)計 綜合 縱坡 過水 水力 流速流量 糙率 i 斷面 半徑 V(m 3 /s) n W X R (m/s)1 西山 460 60 2 桑家會 60 150 65 表5 1序號分 段河寬b(m)水深h(m)濕周 27 A—— 安全加高 ，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（ GB50286— 98）表 ， 4 級堤防安全加高為 。 設(shè)計波浪爬高 公式采用： 河壩內(nèi)坡比 m= 故采用 m≤， Rp =K△ KvKpR0H （ —2） 進行計算。 式中： K△ —— 斜坡的糙率及滲透性系數(shù) ，查表 — 1 K△ = Kv—— 經(jīng)驗系數(shù)，可根據(jù)風(fēng)速 V=13（ m/s）、水深（ m）、重力加速度 g=（ m/s2）組成的無維量 V/ gd 查表 — 2 得 ： d= 時 Kv = d= 時 Kv = Kp—— 爬高累積頻率換算系數(shù)，據(jù) /Hd和累計頻率查表求得 。 R0—— 無風(fēng)情況下 ,光滑不透水護面 (K△ =1)、H =1m 時的爬高值，按表 — 4 確定。 查表得： R0= H —— 堤前波浪的 平均坡高（ m） 0 . 4 5220 . 7220 .0 0 1 8 ( )* 0 .1 3 [ 0 .7 ( ) ] { }0 .1 3 [ 0 .7 ( ) 0 .7 ]gFv g d vH th thgdgv thv? 式中： d—— 水深（ m） V—— 計算風(fēng)速（