清淤工程实施方案

1 综合说明1.1 绪言东干渠是宁夏青铜峡河东灌区四条干渠之一，承担着宁夏吴忠利通区、青铜峡市和银川灵武市13个乡镇、7个大中型国营农林场的农业灌溉，同时担负着盐环定扬水、扁担沟扬水等大中型扬水的供水任务。在牛首山山麓有14条较大山洪沟，每当汛期，沟道洪水严重威胁东干渠的安全。为了减轻和消除山洪洪水危害，保护东干渠的安全，自1971年1979年期间，先后在扁担沟、黄羊沟、涝池子、小洪沟和双吉沟上建成了5座拦洪库。，这些水库的建成，基本消除了这5条沟道洪水对东干渠的威胁。其防洪标准均按照平原海滨区标准确定，校核洪水标准为30年一遇小洪沟、涝池子、扁担沟拦洪库为这5座拦洪库之中的三座，位于青铜峡市峡口镇境内，2011年对该三座水库进行了除险加固，使其防洪标30年一遇，。近些年来，随着经济社会的快速发展，库区下游修建了多条公路，进驻了许多企业，拦洪库保护对象增加，拦洪库的重要性更加突出。但拦洪库防洪标准较低，一旦发生超标准洪水，将会对下游防护对象造成很大损失。因此，为了下游防护对象的安全，对拦洪库进行清淤，增大库容，抵御超标准洪水，是非常必要的。现由于三座水库多年淤积，水库库容减小汛期洪水易导致水位抬高，严重威胁附近公路、工厂企业、耕地等。为保障水库安全运行更好的保护附近村庄、企业、耕地等，急需要清淤处理。2013年8月受秦汉渠管理处的委托，我院开始开展编制扁担秦汉渠管理处东干渠灌域扁担沟、涝池子、和小洪沟3座水库拦洪库清淤工程实施方案的设计及编制工作实施方案，参照相关规范、规程，于2013年9月完成秦汉渠管理处东干渠灌域扁担沟、涝池子、小洪沟水库清淤工程实施方案报告编制任务。2013年10月29日，水利厅组织相关专家对该实施方案进行了审查，并提出了修改意见，根据修改意见，我院对实施方案进行了修改，最后形成了本次上报的实施方案。1.2水文河东灌区深居内陆，属干旱与半干旱气候过渡带，大陆性气候特征明显，干旱少雨，蒸发强烈，风大沙多。年均降水量205mm，多集中在7、8、9三个月（约占全年降水量的65%）。年均蒸发量1283mm，相当于降水量的六倍，以5、6、7三个月蒸发量最大。干旱指数4.88.5，是典型的没有灌溉就没有农业生产的地区。年均气温8.9，一月份平均气温-8.3，七月份平均气温23.8，最高气温41.4（1953年7月8日），最低气温-28（1954年12月28日）。灌区气候干燥，多年平均相对湿度5156%，年内以四月份最小，八月份最大，并呈现冬春干燥，夏秋稍湿的趋势。土壤冻结期在120天以上，冻土深度5090cm，最深112cm（1968年），无霜期150170天，日照年3000小时左右。表1.2-1 扁担沟水库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%46.532.75%82.257.73.30%10775.22%14199.11%199136.50.5%252173.20.33%284194.80.2%311213.4表1.2-2 涝池子水库设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%48.5 21.85%76.1 32.7 3.30%92.4 39.8 2%115 49.5 1%155 63.7 0.5%189 77.8 0.33%212 87.3 0.2%236 97.5表1.2-3 小洪沟拦洪库库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%28.411.05%42.6 16.4 3.30%53.5 20.0 2%66.6 24.8 1%88.1 32.0 0.5%109 39.6 0.33%122 44.4 0.2%139 50.41.3地质1.3.1 地貌及物理地质现象该地区属牛首山东麓山前洪积冲积地貌区。在干旱、半干旱的气候条件下，暂时水流在牛首山前堆积了大量的洪积物，这些洪积物和山坡上面流所携带下来的坡积物汇合起来，形成了宽广平坦的山前倾斜平原。由于山前倾斜平原是由无数个大小不一的洪积扇所组成，因而形成高低起伏的波状地形。地形南高北低、东高西低，地势由东南向西北倾斜，地面高程1120m-1259m。场地范围主要为耕地及丘陵残丘。1.3.2 地质构造该地区位于祁吕贺山字型构造体系的脊柱贺兰褶带的西南段，陇西系旋卷构造清水河天景山旋回褶带和窑山烟筒山旋迥褶带之西北部；卫宁北山东西向构造东段。本区是一个多构造体系复合交织的地区。纵贯宁夏的贺兰山断裂带至今仍有活动，属活动性构造。根据中国地震动参数区划图GB183062001划分，该地区地震动反应谱特征周期为 0.40S，地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为度。属抗震不利地段。 1.3.3 地层岩性该地区地层以第四系上更新统及全新统为主，岩性如下：(1)第三系（E3q）砂岩，砂质泥岩。主要出露在黄河东侧残积丘陵上。强风化，棕褐色，中密密实，水平层理发育，坚硬。 (2)第四系上更新统 （Q3apl）主要出露在110国道附近至贺兰山东麓之间。岩性以壤土、粗砂、角砾、碎石等为主。属冲洪积物。 (3)第四系全新统（Q41al）主要出露在黄河阶地中。岩性以壤土、粉质粘土、粉细砂等为主。属河湖相沉积。1.3.4 水文地质工作区地下水为基岩裂隙潜水。 基岩裂隙水：含水岩性为N1h泥质砂岩、泥岩，地下水矿化度小于3g/L，由大气降水补给。1.4工程任务和规模本工程位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上扁担沟水库、小洪沟水库、涝池子水库。主要任务为三座水库清淤，确保水库安全运行，保护该工程范围内的耕地及公路。本工程从各水库上游延伸至库区，结合水库两岸地形现状，进行清淤。清淤土方暂时堆放在水库下游台地处作为河道整治等工程的备用土方。1.6工程布置本次清淤的各中心线基本沿原有库区中心线进行布置，局部进行调整，工程终点均为水库大坝坡脚外200m处，桩号为0+200，扁担沟水库、涝池子水库、小洪沟水库起始点桩号分别为0+725、0+540、0+600。清淤比降及边坡坡比的确定主要考虑两个因素：一是尽量贴近原库区比降，不改变水库天然特性，同时使施工开挖回填工程量最小；二是根据实际地形现状设计清淤比降。具体布置见清淤工程平面布置图。1.7工程管理工程建成后，由秦汉渠管理处管理与维护，维护人员由秦汉渠管理处内部调剂解决。工程管理范围包括工程和设施的建筑场地和管理用地。1.8施工组织设计本工程位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上，三座水库均有乡级道路通过，主要材料设备可由公路运输，交通便利，施工用水、用电可由附近解决。1.9环境影响评价施工期主要环境影响因素有：废气、噪声、固体废物、废水。从总体来看，工程建成后对环境无不利影响。本工程的环境影响结论是利大弊小，有利影响将长期发挥作用，不利影响主要是施工期的暂时问题，通过施工控制，采取必要的措施，完全可以减免。1.10水土保持项目建设过程中将损坏地表植被，扰动表土结构，产生部分临时弃土，可能造成一定的水土流失。编制本水土保持设计的目的，针对建设期产生水土流失的主要部位和时段，因害设防，采取各种预防和治理措施，预防、控制和减少水土流失，保护项目区生态环境，保障项目建设的安全。施工期产生的弃渣和粉尘、噪音对附近居民产生不利影响。因此采用设备尽量减少噪音，对施工场地洒水减少粉尘，做到文明施工，并将废土及弃渣运送至指定区域，杜绝随意堆放。1.11投资概算扁担沟清淤工程总投资226.35.566万元。其中：建筑工程118.4493.81万元；临时工程2.918万元；独立费用28.599.72万元。涝池子清淤工程总投资95.13102.69万元。其中：建筑工程78.2784.49万元；临时工程 1.217万元；独立费用12.96万元。小洪沟清淤工程总投资138.2263.33万元。其中：建筑工程113.7234.38万元；临时工程1.712.02万元；独立费用17.4420.61万元。2 水文2.1区域概况2.1.1地理位置项目区位于宁夏河东灌区东干渠灌域，东干渠是宁夏青铜峡河东灌区四条干渠之一，承担着宁夏吴忠利通区、青铜峡市和银川灵武市13个乡镇、7个大中型国营农林场的农业灌溉。同时担负着盐环定扬水、扁担沟扬水等大中型扬水工程的供水任务。本次工程扁担沟、涝池子和小洪沟三座水库位于青铜峡市峡口镇南侧的牛首山洪积扇上，属牛首山麓山前洪积冲积地貌区。扁担沟拦洪库地理坐标北纬374605.32东经1060910.86，位于101省道东侧，距离101省道2.5km，地面高程为1230.00m，距离东干渠直线距离5.9km。涝池子拦洪库地理坐标北纬374804.29东经1060545.75，坝址距离东干渠5.85km，地面高程1120.00m1259.00m。小洪沟拦洪库地理坐标北纬374826.70东经1060511.03，坝址距离东干渠5.85km，地面高程1120.00m1259.00m。2.1.2气象、水文项目区深居内陆，属干旱与半干旱气候过渡带，大陆性气候特征明显，干旱少雨，蒸发强烈，风大沙多。年均降水量205mm，多集中在7、8、9三个月（约占全年降水量的65%）。年均蒸发量1283mm，相当于降水量的六倍，以5、6、7三个月蒸发量最大。干旱指数4.88.5，是典型的没有灌溉就没有农业生产的地区。年均气温8.9，一月份平均气温-8.3，七月份平均气温23.8，最高气温41.4（1953年7月8日），最低气温-28（1954年12月28日）。灌区气候干燥，多年平均相对湿度5156%，年内以四月份最小，八月份最大，并呈现冬春干燥，夏秋稍湿的趋势。土壤冻结期在120天以上，冻土深度5090cm，最深105cm（1968年），无霜期150170天，日照年3000小时左右。项目区主要气象要素见表2.1-1。表2.1-1 工程区主要气象要素表气象站项目青铜峡利通区灵武降雨量(mm)多年平均183.5205182.7作物生育期175.0180185蒸发量(mm)多年平均1245.612831290作物生育期1064.510741075气温()多年平均8.88.98.9极端最高/最低36.7/-24.541.4/-2841.4/-2810积温3755.1日照(h)多年平均2885.5300030002.1.3.地形地貌项目区属于青铜峡河东灌区东干渠灌域，地形地貌主要为黄河两岸冲积阶地。黄河位于灌区的中部偏东部边缘。黄河I级阶地分布不连续，西岸平罗以北缺失，阶地宽度0.812km；级阶地较宽，是灌区的主体，宽度726km，其中湖沼密布。黄河I级阶地阶面高程1092.001112.00m，南北向平均比降1/5500，东西向比降1/16001/6000。级阶地阶面高程10931114m，南北向平均比降约1/6000。地下水埋深一般在1.53.0之间，矿化度为13g/L。工程区大致可分三个地貌单元：黄河冲洪积平原地貌区，分布在灌区中部及靠近黄河的自流灌溉地区，地势平坦。牛首山麓洪积冲积地貌区，分布在东干渠以南，地形起伏较大。及灌区边缘地区，地形起伏较大，有丘陵、梁岗、洼地等自然地貌。台地地貌区，主要分布在东干渠下游的灌区边缘地带，东靠鄂尔多斯台地，穿过大量的丘陵、沙丘、戈壁等自然地貌。2.2工程水文2.2.1 洪水特征 产流洪水特性与暴雨特性相应，即年际变化大，有明显的季节性、地区性。产流方式以超渗产流为主。由于地处干旱区，土壤经常处于干旱状态，一次降水使流域达到饱和的机率极少，当雨强超过损失率，超过部分即可变为地面径流汇成洪水。工程所在地区的山洪沟道，属中低土石山，年平均雨量仅有200mm，降水除去径流，不够树林蒸腾，降雨入渗损失率大，产流形式同黄土丘陵区。 汇流产流区属于牛头山东麓缓坡丘陵区和鄂尔多斯台地缓坡丘陵区，土质疏散，下渗量较大，地面坡度1/301/1000，水土侵蚀严重，产流方式以超渗产流为主。产流后即泻，汇流快，造峰历时短，洪水陡涨陡落，过程较短。 洪峰一般洪峰为单峰，复式峰较少。与产流面积小、暴雨集中、历时短有关，峰型尖瘦，陡张陡落，一般从开始起涨到峰落约6小时左右。流域面积较大的沟道洪水历时可达10小时左右。洪峰流量随流域面积增大而缓慢增加，反映出干旱地区暴雨洪水不均匀的特性。据秦汉渠管理处志记载，东干渠自1975年建成以来，全线范围内因牛首山山洪而使东干渠发生决口的事件共有16起，其中主要分别是：1976年8月12日，扁担沟的山洪与双吉沟的山洪一起冲毁东干渠南堤，造成干渠决口8处。1978年7月27日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将东干渠材机厂桥（桩号43+123）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，淤平渠道4.4km。1978年8月7日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将东干渠42号口（桩号42+500）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，42号口被冲走，淤平渠道300m。1989年7月16日，牛首山的山洪和庙梁子沟山洪将桩号45+500附近的渠堤冲毁，造成决口4处，淤平渠道3.9km。2002年6月8日，牛首山的山洪将126涵洞（桩号24+530）附近的渠堤冲毁，造成决口2处，冲毁126涵洞。2006年7月14日，长流水沟(青)洪水将长流水沟溢流堰（桩号5+450）处冲毁，造成渠道漫堤3处，淤积5km。2.2.2 暴雨特点项目区属缓坡丘陵地貌，具有干旱区降雨的一般特性，降雨一般集中在每年的69月。降雨一般为短历时暴雨，而且笼罩面积不大，点面折减快。项目区的山洪主要集中在东干渠右岸的牛首山和鄂尔多斯台地的山洪沟上，具有干旱、半干旱暴雨洪水的一般特点： 年际变化：各年发生暴雨次数不等，最多一年4次，最少0次，多年平均50mm暴雨每年发生1次，100暴雨每年0.4次。 季节特点：暴雨一般集中在每年的69月，但主要集中在7、8两月，H2450mm暴雨7、8两月发生次数占全年的80.5%，H24100mm暴雨7、8两月发生次数占全年的82.3%。 暴雨分布：暴雨中心分布情况，牛首山各山洪沟道出山口处（海拔12001500m），占60，距山脊线不远，高程在2000m以上可占40。 次暴雨时空特征 暴雨历时不长，大强度暴雨持续时间短。 笼罩面积不大，点面折减快。2.2.3 设计洪水特征值东干渠沿线分布有大小山洪沟15条，总汇流面积1005.91km2，其中直接对干渠形成威胁的有12条山洪沟，分别是胶泥沟、大沙沟、洪流沟、长流水沟(青)、半葫芦沟、曹家大沟、庙梁子沟(青)、黄羊沟、扁担沟、双吉沟、苦水河、长流水沟(灵)、庙梁子沟(灵)等。主要山洪沟道特性见表2.2-1。由于坡地较山地产汇流条件差，故根据经验将山地面积折减为50%再加上山地面积作为本次设计洪水的计算汇流面积。表2.2-1 东干渠山洪沟道主要特性表2.2.4 3 设计洪水2.2.43.1计算方法拦洪库所在区域的洪水特性与暴雨特性相应，即年际变化大，有明显的季节性、地区性。产流方式以超渗产流为主。由于地处干旱区，土壤经常处于干旱状态，一次降水使流域达到饱和的机率极少，当雨强超过损失率，超过部分即可变为地面径流汇成洪水。暴雨多为短历时暴雨，暴雨笼罩面积不大，点面折减较快。由于项目区属无实测资料地区，本次设计洪水计算依据宁夏暴雨洪水图集和重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图，采用设计暴雨资料推求设计洪水。集水面积小于50km2的沟道，根据宁夏干旱半干旱区小流域暴雨洪水泥沙研究（宁夏水文局编）计算设计洪水，产流汇流历时采用1小时。胶泥沟、大沙沟、洪流沟、长流水沟(青)、曹家大沟、庙梁子沟(青)、黄羊沟、扁担沟均采用该方法。（1）产流计算工程区所在流域洪水多为超渗产流，历时短，洪峰高。根据该区暴雨特性及下垫面条件采用扣损法计算产流过程。产流公式： 式中：产流期某时段净雨 (mm)；产流期某时段面雨量 (mm)；产流期某时段损失水量（mm）；根据宁夏暴雨洪水图集产流分区，工程区以上流域属于黄土丘陵1区，平均损失率fi公式如下： 本次计算考虑到工程区所属流域属风沙干旱区，损失率更大一点，适当将扣损增大一部分。（2）汇流计算汇流计算是根据推求的设计净雨过程 推求流域出口断面的洪水流量过程，该计算区内暴雨强度大、洪水历时短，故采用纳希瞬时单位线法推求。按瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1mm净雨深）在出口处所形成的流量过程线，其公式为：u(t)=式中：t时段变量；u(t)为t时的瞬时单位线的纵坐标；n，k为瞬时单位线形状参数；(n)伽玛函数。根据上式可导出时段单位线方程式为： q(tt)=式中：q(tt) 面积为F的流域上，t时段内净雨量为1mm的单位线在t时段的纵坐标，以m3/s计；t计算时段长（h）；纳希瞬时单位的累积曲线，又称S(t)曲线；形同S(t)曲线，唯在时间坐标上错后t时，用S(t-t)表示。S(t)- S(t-t)简写为S(t)，称为t小时无因次时段t时的纵高。一般以(tt)表示。经过详细计算，采用地区均衡法进行分析比较得到不同设计保证率的洪水过程线。（3）计算参数在计算瞬时单位线，进行洪水演进时，须求得参数n，k，滞时M，计算公式如下：黄土丘陵区：n=1.22 L0.231，K=M1i/n，M1i=0.148L0.9i0.093式中：i产流区平均净雨强度（mm/h）；L概化长度（km）。滞时M表示从暴雨中心发生时间到洪水中心发生时间的时间间隔，与流域概化长度L、降雨强度i有关；汇流参数n表示线性水库调节的次数，与流域概化长度L有关；汇流参数k表示线性水库调节的能力，与滞时M、n有关。概化长度L由地形图量算求得，即计算断面到流域起始端最远点的直线距离。汇流参数n、K按黄土丘陵区计算公式求得。2.2.43.2主要参数采用宁夏暴雨洪水图集及重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图进行计算。根据宁夏水文水资源勘测局最新修订的多年平均点雨量等值线图查得，涝池子流域1小时、6小时各保证率设计点雨量见表2-2.2，依点面折减系数计算得各保证率设计面雨量见表2-2.3。表2-2.2 各保证率设计点雨量 单位：mm历时点雨量均值CvCs/ Cv频率（%）（h）（mm）1053.3210.50.330.21170.723.532.341.747.354.464.374.180.187.26270.703.550.765.173.484.299.4114.2123.1134.2表2-2.3 各保证率设计面雨量 单位：mm历时点雨量均值CvCs/ Cv频率（%）（h）（mm）1053.3210.50.330.21170.723.530.739.644.951.761.069.874.578.50.950.950.950.950.950.940.930.906270.703.548.762.570.580.995.4108.5117.0126.10.960.960.960.960.960.950.950.942.2.4.3计算成果扁担沟拦洪库坝址以上流域计算面积48.4km2，概化长度14.0km，清浑比取0.83。根据以上参数计算得扁担沟不同保证率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表2.2-4、2.2-5。表2.2-4 扁担沟拦洪库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%46.532.75%82.257.73.30%10775.22%14199.11%199136.50.5%252173.20.33%284194.80.2%311213.4表2.2-5 扁担沟拦洪库各保证率设计洪水过程线表频率时段t =0.5小时12345678910111213141510%011.537.346.535.522.613.17.223.771.920.980.470.290.1105%020.46682.262.84023.212.86.673.41.730.830.510.1903.30%026.68610781.852.130.316.68.694.432.261.090.670.2502%03511314110868.639.921.911.55.842.971.430.880.3301%061.618119913982.946.425.212.16.062.881.210.760.4500.50%078.123025217610558.931.915.47.73.661.540.960.5800.33%087.925928419811866.235.917.38.664.111.731.080.6500.20%096.328331121713072.639.4199.494.511.91.190.710涝池子沟水库以上流域计算面积16.18km2，概化河长6.8km，清浑比取0.83。根据以上参数计算得两沟不同保证率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表2-2.6、2-2.7。表2-2.6 涝池子拦洪库设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%48.521.85%76.132.73.30%92.439.82%11549.51%15563.70.5%18977.80.33%21287.30.2%23697.5表2-2.7 涝池子拦洪库设计洪水过程线表频率时段t =0.5h1234567891010%022.648.528.512.85.392.180.850.340.125%036.876.140.417.27.022.771.090.400.113.3%044.792.449.020.98.533.361.330.490.132%055.711561.026.110.624.181.650.610.171%077.515573.329.811.764.601.770.570.210.5%094.518989.436.414.35.622.160.690.260.33%010621210040.916.16.312.430.780.290.2%011823611245.618.07.042.710.870.32小洪沟水库以上流域计算面积8.12km2，概化河长4.9km，清浑比取0.83。根据以上参数计算得不同频率洪峰流量、洪水总量、设计洪水过程线分别见表2-2.8、2-2.9。表2-2.8 小洪沟水库各保证率设计洪峰流量、洪水总量表频率洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）10%28.411.05%42.6 16.4 3.30%53.5 20.0 2%66.6 24.8 1%88.1 32.0 0.5%109 39.6 0.33%122 44.4 0.2%139 50.4表2-2.9 小洪沟水库各保证率设计洪水过程线表频率时段t =0.5h1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10%014.628.412.04.031.280.400.130.0405%021.9 42.6 18.0 6.04 1.92 0.60 0.20 0.05 0 3.3%028.3 53.5 20.0 6.32 1.91 0.55 0.18 0.07 0 2%035.3 66.6 24.9 7.87 2.37 0.69 0.22 0.08 0 1%048.0 88.1 29.1 8.78 2.56 0.78 0.28 0.11 0 0.5%059.4 109 36.1 10.9 3.17 0.97 0.35 0.13 0 0.33%066.6 122 40.4 12.2 3.55 1.09 0.39 0.15 0 0.2%0 75.6 139 45.8 13.8 4.03 1.23 0.45 0.17 0 3 工程地质3.1地形地貌三座拦洪库库区属牛首山麓山前洪积冲积地貌区。在干旱、半干旱的气候条件下，暂时水流在牛首山前堆积了大量的洪积物，这些洪积物和山坡上面水流所携带下来的坡积物汇合起来，形成了宽广平坦的山前倾斜平原。由于山前倾斜平原是由无数个大小不一的洪积扇所组成，因而形成高低起伏的波状地形。地形南高北低、东高西低，地势由东南向西北倾斜。处于黄河两岸，地形平坦，属黄河二级阶地后缘。位于黄河冲积平原银川平原，青铜峡至灵武黄河走向大至SW-NE向。该段级阶地发育，阶地宽度大，形成了广阔的银川平原。黄河左岸二级阶地宽约50余公里，右岸最宽6公里，局部黄河岸即为级阶地前缘。地面高程1120.001259.00m，地势南高北低，地面坡度一般为1/1000-1/2000，向黄河倾斜。3.2地层岩性3.2.1扁担沟拦洪库库区从上至下地层岩性依次为第四系淤积土（Q42al）、壤土（Q42al）和角砾及第三系泥质砂岩，分述如下。左右岸表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积壤土（Q3pl），厚度0.3-1.0m。（1）第四系全新统（Q4）：淤积土、壤土、角砾。淤积土（Q42al）：为库区淤积层，层厚1.2-5.8m，浅黄色，干-稍湿，硬塑状态，局部含有少量砾石颗粒。壤土（Q42al）：层厚0.31.0m，浅黄色，稍湿，硬塑状，夹粉质粘土透镜体，局部含有少量砾石颗粒。其物理力学指标为：表3.2-1 淤积土物理力学指标统计表 角砾（Q42al）：层厚2.64.3m,杂色，次棱角状，中密-密实状态，成分主要为泥岩、灰岩，壤土填充，最大粒径60mm，一般粒径5-20mm，大于2mm颗粒含量约占约占76.3-83.5%。（2）第三系中新统红柳沟组泥质砂岩（N1h）：浅黄色-紫红色，泥质胶结，层状构造，风化裂隙发育，岩芯呈长柱状。强分化层厚度23.5m。3.2.2涝池子拦洪库库区左右坝肩表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积碎石（Q3pl），厚度1.03.0m。下部为第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度2.015.0m。河谷地段表层为壤土及粉质粘土（Q42al），层厚1.205.4m；以下为角砾、碎石（Q42al），层厚1.82.6m；下部第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度2.015.0m。现分述如下：（1）第四系全新统（Q4）：淤积土、角砾。淤积土（Q42al）：壤土，为库区淤积层，层厚1.205.4m ，浅黄色，稍湿，硬塑状，夹粉质粘土透镜体。其物理力学指标为：淤积壤土物理力学指标统计表项目样本数量最大值最小值平均值标准差变异系数修正系数标准值建议值W0（%）718.5010.6014.603.200.221.1616.9714.60（g/cm3）72.131.611.940.190.101.072.081.94d71.901.461.690.160.091.071.811.69e70.850.430.620.150.241.180.730.621-2（Mpa-1）70.660.130.300.170.561.410.430.30Es（Mpa）711.002.706.412.520.391.298.286.40C（Kpa）724.08.5013.865.120.371.2717.6415.00（。）717.5011.0014.792.270.151.1116.4623.00WL（%）733.3030.7031.831.330.041.0633.8431.80WP（%）718.6017.2017.930.700.041.0618.9917.90IP714.7013.5013.900.690.051.0714.9413.90IL70.40-0.270.040.349.6415.500.550.04K10（cm/s）77.3710-55.010-76.4810-56.4810-5R (kPa)130边坡比1：1.25角砾（Q42al）：层厚1.03.0m,，杂色，稍密状，壤土填充，次棱角状，成分主要为石英砂岩；最大粒径80mm，一般粒径10-40mm，约占60%，局部为细砂及角砾透镜体。K3.010-2/cm/s，允许承载力 R=300kPa， 边坡比1：1.00。（2）泥岩及砂质泥岩（N1h）：揭示深度2.015.0m。泥岩：紫红色，泥质胶结，层状构造，岩芯完整，裂隙不发育，失水收缩后易产生龟裂。ef=73.580.0,具中膨胀潜势。砂质泥岩：浅黄色-紫红色，泥质胶结，层状构造，风化裂隙发育，岩芯呈长柱状。q=2.08.0Lu.允许承载力 R=300kPa， 边坡比1：0.50。强分化层厚度23m。3.2.3小洪沟拦洪库库区属牛首山麓山前洪积冲积地貌区，库区左右坝肩表层为第四系上更新统洪积上更新统洪积碎石（Q3pl），厚度1.03.0m。下部为第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度2.015.0m。河谷地段表层为壤土（Q42al），层厚1.205.4m；以下为角砾（Q42al），层厚3.87.0m；下部第三系中新统红柳沟组泥岩及砂质泥岩（N1h），揭示深度2.015.0m。现分述如下：（1）第四系全新统（Q4）：淤积土、角砾。淤积土（Q42al）：壤土、为库区淤积层，层厚1.205.8m ，浅黄色，稍湿，硬塑状，局部含有少量砾石颗粒。其物理力学指标为：壤土物理力学指标统计表项目样本数量最大值最小值平均值标准差变异系数修正系数标准值建议值W0（%）322.6014.618.304.030.221.3324.3618.30（g/cm3）31.981.871.910.060.031.052.001.91d31.731.531.610.100.061.101.771.61e30.770.570.680.100.151.220.830.681-2（Mpa-1）30.230.180.200.030.131.200.240.20Es（Mpa）39.506.808.531.500.181.2710.808.50C（Kpa）313.08.09.672.890.301.4514.0115.0（。）320.015.017.672.5203141.2121.4523.0WL（%）333.3030.7031.831.330.041.0633.8431.80WP（%）318.6017.2017.930.700.041.0618.9917.90IP314.7013.5013.900.690.051.0714.9413.90IL30.40-0.270.040.349.6415.500.550.04K10（cm/s）37.8210-55.1810-56.510-56.510-5R (kPa)130边坡比1：1.25角砾（Q42al）：层厚3.87.0m，杂色,次棱角状,稍湿,中密状态,成分主要为石英砂岩,壤土填充,最大粒径60mm,一般粒径2-40mm，约占65%。K3.010-2cm/s，允许承载力 R=300kPa， 边坡比1：1.00。（2）泥岩及砂质泥岩（N1h）：揭示深度3.615.0m。泥岩：紫红色，泥质胶结，层状构造，岩芯完整，裂隙不发育，失水收缩后易产生龟裂。ef=73.580.0,具中膨胀潜势。砂质泥岩：浅黄色-紫红色，泥质胶结，层状构造，风化裂隙发育，岩芯呈长柱状。q=2.08.0Lu.允许承载力 R=300kPa， 边坡比1：0.50。强分化层厚度23.2m。银川平原为断陷盆地，沉积了巨厚的第四系沉积物；青铜峡、陶乐红墩子等零星分布第三系，石碳系、泥盆系、奥陶系地层，现由老至新分述如下：1.奥陶系（O）奥陶系地层主要是下奥陶统天景山组（O1t）及中奥陶统米钵山组（O2m），分布于青铜峡一带。 下奥陶统天景山组（O1t）：灰深灰色隐晶灰岩，厚巨厚层状；下部为浅灰红色，厚层结晶灰岩，夹浅灰色燧石条带，中上部含少量燧石。 中奥陶统米钵山组（O2m）：上部为黄绿色砂岩夹板岩，泥灰岩；下部为薄层灰岩夹黄绿色长石石英砂岩和极少量板岩。该组整合于天景山组之上。2.泥盆系（D）泥盆系地层主要是上泥盆统中宁组第二段（D3Z2）。上部岩性为紫红色钙质粉砂岩夹少量紫红色钙质细粒长石石英砂岩，夹有泥灰岩。下部为一套代表河流冲积相的紫红色厚中厚层细粒石英砂岩。砂岩中单斜层理较发育，砂岩中碎屑多为次棱角状，分选性好，钙质胶结，分布于中宁及枣园附近。3.石炭系（C）石炭系地层主要是下石炭统臭牛沟组（C1c），中石炭统石磨沟组（C2s），单梁山组（C2d）。主要分布于中宁余丁附近。 臭牛沟组（C1c）：上部为灰灰绿色泥岩，页岩夹泥灰岩，钙质中细粒石英砂岩，粉砂岩等。中部为灰深灰色碳酸岩为主夹钙质石英砂岩，粉砂岩，泥岩。下部为砾岩，砂砾岩，灰白灰黄色，含钙质中细粒石英砂岩。 石磨沟组（C2s）：上部以灰灰黑色页岩为主夹少量石英砂岩，粉砂岩；中部为灰灰黑色页岩夹厚中厚粗细粒石英砂岩和薄层生物灰岩；下部为厚中厚层状石英岩状砂岩，砂砾岩，砾岩及灰白色薄中厚层粗细粒石英砂岩夹少量砂质页岩等。 单梁山组（C2d）：岩性为粗细粒石英砂岩夹黑色页岩，含有数层无烟煤。4.第三系（R）第三系地层分布的有渐新统清水营组（E3q），伊克布拉格组（E3y），中新统红柳沟组（N1h），上新统干河沟组（N2g），主要分布于黄河东岸。 渐新统清水营组（E3q）：岩性为紫红色，砖红色泥岩，粉砂质泥岩，细砂岩夹薄层状泥灰岩，含砾砂岩及石膏层。属干旱条件下的河湖相堆积。 渐新统伊克布拉格组（E3y）：浅棕红浅桔黄色砂质，粉砂质泥岩，砂岩，砂砾岩为主，夹棕红色泥岩。 中新统红柳沟组（N1h）：上部以土红色砂质泥岩为主夹白色长石石英砂岩，石英砂岩，常见砾岩透镜体；下部为桔红桔黄色泥质砂岩，砂质泥岩夹灰白色长石石英砂岩和少量灰绿色泥质条带。属于温湿条件下的湖泊相及河流相堆积。 上新统干河沟组（N2g）：上部为灰红色砂砾岩，砾岩与泥质砂岩互层；中部桔红色泥质砂岩，泥岩夹黄色砂岩，下部灰色砂砾岩夹砾岩，属温湿条件下的山麓相至河湖泊相沉积。5.第四系（Q）第四系地层主要有上更新统萨拉乌苏组（Q3s），冲洪积（Q31apL），马兰组（Q3m），全新统冲积Q41 apL，Q4apL等。 上更新统萨马苏组（Q3s）：岩性为黄土状壤土，砂壤土夹砾石层。上更新统马兰组（Q3m）：岩性单一，为土黄色黄土夹黄色砂壤土条带。疏松，具孔隙及柱状节理，一般有湿陷性。 全新统冲积层Q41apL：主要组成沿黄河两岸之低级阶地，高出黄河近代河床2-10m不等。其岩性上部多由土黄灰土黄色之壤土，砂壤土组成，下部为砂卵石层。卵石成份在黄河两岸为磨圆度，分选性好的各种沉积岩，岩浆岩，变质岩之砾石组成，沟谷中冲积层之卵石成份多与沟谷附近地层岩性有关。冲积层（Q42aPl）：组成黄河近代河床，河漫滩和沟谷。岩性为灰灰黄色细砂和灰色砂卵石层。卵石分选性，磨圆度好，成份主要有石英岩、砂岩、灰岩等。3.3地质构造工作区大地构造属牛首山罗山断裂以东，北为中朝准地台的鄂尔多斯台缘褶带和鄂尔多斯台坳的复合盆地。由于燕山运动的影响使该区不断上升，遭受剥蚀，沉积形成了第四系覆盖层，逐渐使盆地范围缩小。主要影响该地区的地质构造。（1）牛罗断裂该断裂自南向北从甘肃境内延伸我区，经六盘山、罗山，总长580km。总的来看在区内，本断裂东盘地层产状较缓，为下降盘；西盘较陡为上升盘，断面西倾，倾角较陡。由于属长期活动断裂，形成古隆起区，东侧不断下陷，使断裂两侧的地层沉积特征有明显的差异，成为中朝准地台与祁连褶皱系分界线。（2）老古窑断裂主体位于贺兰山东麓与山体走向平行展布，向南延伸至本区老古窑以西1km处，惠安堡两侧在甜水堡一带。与东道阿色浪大断裂（幅内称马柳断裂）相交，总长230km。横跨本区中部，长约90km。在老古窑西可见出露长约16km，走向转为325330度，倾向东，倾角55度，断裂带宽1020m，带内裂隙发育，断面粗糙，最大断距可达2000m，以逆断层为主，局部表现为断层，倾角可达80度。据有关资料证实，该断裂在燕山期至今仍然在活动。该断裂是贺兰山台陷与银川地堑的分界线。工作区内新构造运动发育，新构造运动受间歇性垂直升降活动的影响，同一断块内部存在着局部上升或沉降的差异，形成阶梯状地貌景观。如牛首山东侧可见有级阶地，其中级阶地高出级阶地50m左右，级阶地高出级阶地75m左右，级阶地高出前缘洪积平原130m左右，而洪积平原又高出黄河河床1015m左右，以上反映出牛首山一带晚期以来的构造痕迹。第四系断陷盆地继承了第三系断陷盆地继续下沉，构成含盐、芒硝的沉积现代湖盆或积水洼地。由于在北西向或近南北向断裂的活动，切割第三系的部分及第四系地层，并有泉水出露。新构造与地震活动关系十分密切，地震多发生在深大断裂，构造盆地边缘及深凹陷地区。在吴忠地区地震多集中在河岸及东南至黄河大断裂以西，震级在4.95.5级之间的地震有7次。仅在1970年至1978年发生的4.5级以下地震达174次。说明该区弱震活动比较显著，吴忠一带密集地震群显示本区地震频度大，震级小的特点。3.4地质构造及地震地震与新构造活动关系十分密切。地震多发生在大断层，构造盆地边缘及深陷区。据历史记载，中卫、中宁、广武附近，地震次数频繁，破坏性也较大，发生过强震九起，19561970年间弱震三起，大部分震中分布与贺兰褶带及陇西系构造活动有较密切联系，至今尚在活动。在吴忠地震小区内，地震多集中黄河沿岸及吴忠东南至黄河大断裂以西，显示出地震频度大，震级小的特点。银川断陷盆地是一个晚近期仍在强烈活动的构造带，其活动断裂集中分布于盆地东西部的银川、平罗一带以及西缘的贺兰山东麓断裂带，东缘灵武一带，走向大多为北东向或近南北向，均为张性断层。由于上述活动断裂的存在和作用，致使银川、灵武成为我国历史上多震的地区之一，近年中小地震仍时有发生，不论从强度还是频度上看，都是地震活动极为活跃的地带。根据中国地震动参数区划图（1：400万），地震动峰值加速度值0.20g，地震动反应谱特征周期0.40S，地震基本烈度值度。最大冻土深度112cm。3.5水文地质情况勘探范围内未见地下水。4 工程任务和规模4.1拦洪库工程现状及存在的主要问题三座扁担沟、涝池子和小洪沟拦洪库均兴建于上世纪70年代，拦洪库主要功能是防洪，保护东干渠安全。水库位于宁夏青铜峡市境内，2011年分别对该3三座水库进行了除险加固，使其防洪标准为达到30年一遇。三座拦洪库在汛期根据东干渠防洪总体调度要求运行，拦洪库汛期为关闸运行，发生洪水时全部拦蓄在库中，然后按照东干渠防洪调度要求以5m3/s的泄量向东干渠泄水。4.1.1扁担沟拦洪库扁担沟拦洪库总库容为177.35万m3，工程由土坝和泄洪建筑物两大件组成。扁担沟拦洪库土坝为均质土坝，坝顶宽7m，现状坝长350m，最大坝高为12.6m，。泄水建筑物现状库容为177.35万m3，淤积库容为55.3 万m3。为均质土坝，水库在布置于坝中靠近左坝肩设有泄水孔位置，由水塔、涵洞及消力池组成，涵洞为矩形，孔口尺寸为1.5x1.5m，。4.1.2涝池子拦洪库涝池子拦洪库总库容为58.8万m3，工程由土坝和泄洪建筑物两大件组成。土坝为均质土坝，坝顶宽5m，坝长856，坝高12m。泄水建筑物布置于坝中靠近右岸位置，由水塔、涵洞及消力池组成，涵洞为矩形，孔口尺寸为2.0x2.0m。4.1.3小洪沟拦洪库小洪沟拦洪库总库容为29.3万m3，工程由土坝和泄洪建筑物两大件组成。土坝为均质土坝，坝顶宽5m，坝长400，坝高11.5m。泄水建筑物布置于坝体右侧，由水塔、涵洞及消力池组成，涵洞为矩形，孔口尺寸为2.0x2.0m。泄水孔后面接消力池和泄水沟道。拦洪库主要由土坝和泄水建筑物两部分组成。涝池子拦洪库现状坝长856m，最大坝高12m，现状库容为58.81万m，淤积库容为18.5 万m3；为均质土坝，在坝中设有泄水孔，孔口尺寸为22m，泄水孔后接消力池和溢洪道。小洪沟拦洪库现状坝长365m，最大坝高为11.5m，淤积库容为9.3 万m3。为均质土坝，在坝体靠近右岸设有泄水孔，孔口尺寸为2.02.0m，泄水孔后接消力池和溢洪道。该三座拦洪库没有灌溉任务，主要功能是防洪，保护东干渠的安全。现由于三座水库多年淤积、当地村民乱耕滥种侵占库区，水库库容减小汛期洪水易导致水位抬高，严重威胁附近公路、耕地以及工业产业区。为保障水库安全运行更好的保护附近村庄、耕地等，急需要清淤处理。4.2水库库区清淤的必要性（1）是保证下游防护对象安全的需要三座拦洪库起初主要是为了保护东干渠而建，近些年来，随着经济社会的快速发展，库区下游修建了多条公路，进驻了许多企业，拦洪库保护对象增加，拦洪库的重要性更加突出。但拦洪库防洪标准较低，一旦发生超标准洪水，将会对下游防护对象造成很大损失。通过库区清淤，增大库容，抵御超标准洪水，可保护或减轻超标准洪水对下游防护对象的危害。（2）是实现洪水资源化的需要拦洪库区域降水稀少，水资源珍贵，每年的降水大多集中在汛期，而拦洪库由于库容有限，为了防洪安全，汛期洪水大多都白白排掉。通过库区清淤，增大库容，在保证防洪安全的情况下可蓄积洪水，从而实现洪水资源化。三座水库属牛首山洪积扇边缘地带，海拔高程在1120.00m1259.00m之间，地势东高西低，属土质山，土壤类型以灰钙土为主，土壤质地为壤土和砂土，地形破碎，沟壑纵横，浅沟、切沟发育，侵蚀明显，山上沟道呈东西走向，扇形分布，有大沟14条，小沟20余条，大沟沟长10余km，宽约30m，相对切割深度20m左右，纵比降1/500，小沟沟壑密度0.7km/km2，由