堤防工程初步设计报告

目 录1 综合说明31.1 绪言31.2 水文41.3 工程地质51.4 工程任务及规模71.5工程布置及建筑物81.6 施工组织设计91.7 工程管理101.8 工程占地111.9 水保设计111.10 环境保护设计111.11 工程概算111.12 经济评价121.13 工程特性表122. 水文142.1 流域及工程区河道概况142.2 水文气象特征142.3 水文基本资料162.4 设计洪水182.5 分期洪水202.6 泥沙分析212.7 控制断面水位流量关系212.8 排涝流量223 工 程 地 质293.1 前言293.2 地质概况293.3 拟建堤防工程地质特征343.4 拟建堤防工程岩土体工程地质评价353.5 天然建材363.6 结论与建议374 工程任务和规模384.1 工程建设依据384.2 工程建设的必要性384.3 工程任务及治理标准414.4 工程规模424.5 堤线布置及堤距选择434.6 设计洪水水面线及冲刷计算454.7 排涝规划505 工程布置及建筑物515.1 工程等级与设计标准515.2 设计基本资料收集515.3 堤防工程总体布置525.4 堤防结构设计565.5 穿堤建筑物及排涝工程设计616 施工组织设计626.1 施工条件及工程概况626.2 施工导流646.3 料场选择及开采646.4 主体工程施工656.5 施工交通、供电、供水666.6 施工总体布置676.7 施工总进度687 工程管理707.1 管理机构及人员编制707.2 工程管理范围和保护范围707.3 管理机构的任务和职责717.4 管理设施717.5 工程观测717.6 工程管理和维护费用718 工程占地728.1 工程建设征地范围及实物指标728.2 移民安置规划738.3 补偿投资概算748.4移民实施进度和投资计划759 水土保持设计779.1 工程建设影响水土流失面积779.2 水土保持设计789.3 水土保持投资概算7910 环境保护设计8110.1 工程建设对环境影响评价8110.2 环境保护设计8310.3 环保投资概算8410.4 综合评价结论及建议8511 工程概算8711.7 分部工程费用编制9011.8预备费及建设期贷款利息9011.9 移民和环境投资9111.10 工程总投资9112 国民经济评价9912.1 工程概况及评价依据9912.2 综合评价1012堤防工程初步设计报告 1 综合说明1.1 绪言金川县位于川西北高原，阿坝藏族羌族自治州西南部，地处青藏高原东部边缘，大渡河上游。县境东邻小金县，西靠壤塘县，南与甘孜州丹巴县接壤，北同马尔康县毗连。距省会成都487公里，离州府所在地马尔康92公里。现辖2镇21乡，幅员面积5574.40k m2，总人口6.8万人，全县共有藏、羌、回、汉等14个民族。农业人口占80%，少数民族人口占75%，是一个多民族聚居、以农业为主的高原山区县。金川县城是全县政治、经济、文化中心，当前实施的西部大开发和掀起的西部旅游热潮，给金川的社会经济发展和城市建设带来了良好的机遇。为了抓住机遇建设金川，金川县制定了城市总体规划，根据规划，要把金川县城建成具有可持续发展的产业经济，完善的基础设施和社会保障体系，高质量的生态环境，富有民族地方特色的城市风貌，以及高水平的城市经营能力。目前金川的城市建设还远落后于形势，基础设施落后，防灾、减灾设施缺乏，生态环境条件差，交通不畅，严重制约了中心城市的功能和辐射作用。金川本来有着良好的区位优势和自然资源优势，但由于城市建设滞后无法显现出来。防洪工程的建设将改善县城的生态环境，提升金川县城的优势地位，增强减灾防灾能力，培育支柱产业，带动全县社会经济发展。本次新建的大金川河广京坝段堤防工程，位于规划的城镇建设区。工程建成后，将减淹两岸农田30余亩，保护300位居民的生命财产安全，为城镇规划建设的汽车站、临河路等创造建设条件和提供安全保障，其社会效益和经济效益显著。尽快修建本工程是十分必要和迫切的。2012年1月，金川县水务局委托成都市水利电力勘测设计院承担该工程的设计工作。接到任务后，设计单位及时组织工程设计人员深入现场进行地质勘察，实地测绘1：500地形图和1：20水文大断面，随后开展设计工作。根据工程布置方案，本工程区堤防工程位于大金川河广京坝河段，上起S211旁较高岸坡，下至规划的临江路末端附近已建堤防终点。新建堤防540m，控制流域面积40484km2。1.2 水文1.2.1 流域概况大渡河是岷江水系最大的支流，它的源头主要有两个，分正源和西源。正源足木足河（足木足河以上称麻尔科河），西源绰斯甲河（绰斯甲河以上称杜科河），两源发源于青海省斑马县境内的果洛山东南麓，两源大致由西北到东南流，于可尔因双汇合后称大金川，再由北向南经金川、丹巴，在丹巴县城接纳革什扎河和小金川后始称大渡河。丹巴以上称大渡河河源区，河长537km，流域面积52378km2，占大渡河全流域面积的68.7%。大金川于可尔因以北，蜿蜒于海拔3600m的丘状高原上，河谷宽浅，支流众多。可尔因以南穿行大雪山和邛崃山之间，河谷深切，谷坡陡峻，水流湍急。大金川在论证河段堤防工程以上流域面积40484km2，平均比降为4，其上游4km处建有大金水文站。1.2.2气象水文基础资料大金川流域属青藏高原最东边边缘地带，具有高原型季风气候特征。冬半年（11月翌年4月）空气干燥、晴朗少云，日照强烈，降水稀少，早晚寒冷，多阵性大风的气候特点。下半年（510月），天气变化异常，特别是6、7、9三个月，易出现短历时暴雨和冰雹，造成山洪和泥石流发生。流域内相对高差大，立体气候显著，气温变化规律是随海拔的升高而降低。原区北部多年平均气温06，南部多年平均气温613。降水量主要集中在510月南支西风气流迅速消失，从印度洋孟加拉湾吹来的暖湿气流加强，从而进入雨季。6、7、9月南北气流势均力敌，交汇于青藏高原中部，易出现短历时暴雨。根据源区内12个代表站的统计，多年平均降水量最多的是小金县两河站达871.7mm，最少的小金县达维站是530.4。各代表站年中最大的达1000mm以上，最小的400mm，各代表站年最大和最小的比值在1.52.0倍之间，变差不大。年降水量中510月占85%91%之间，其中月55%集中在6、7、9月。1.2.3水文基础资料大金川以上流域水系发达，支流众多，水力资源丰富。大金川以上流域自50年代以后相继设立了水文站及雨量站，经几次调整撤销部分测站后，目前大金川流域内设有大金水文站、足木足水位站、绰斯甲水文站等。1.2.4 设计洪水由于工程河段上游约4km处有大金水文站，区间没有支流汇入，故本次设计直接采用大金水文站的设计洪水计算成果。根据大金川上游各站洪水参数分析比较。从表中可以看出，大金川上游主要干支流上各站最大流量模数和变差系数都比较小，符合地区规律，因此其计算成果可靠，可供设计使用。经计算，工程河段二十年一遇（P=5%）设计洪水为4210m3/s。1.2.5 分期设计洪水经计算，工程区河段P=20%的分期设计洪水分别为：1月177m3/s，2月150m3/s，3月223m3/s，4月570m3/s，5月1180m3/s，10月1350m3/s，11月515m3/s，12月278m3/s。1.2.6 泥沙根据大金水文站泥沙资料计算，工程区河段多年平均悬移质输沙量为424万t，多年平均推移质输沙量为30万t。 1.2.7 排涝洪水根据堤防工程保护区的地形地势、汇水特点，本工程堤防保护范围内的排涝标准按5年一遇设计。经计算，工程区排涝流量分别为：2.33m3/s、0.8 m3/s、0.8 m3/s。1.3 工程地质1.3.1 区域地质概况金川县境内最低海拔1950m，最高海拔5068m。区内山高谷深，河流纵横，地势总体表现为西北高东南低。区内山体切割强烈，岩石裸露，阶地及冲洪积扇广为发育且面积较大，相对高差达200m2500m。大金川为大渡河上游，河沿河分布河心滩、漫滩、河流阶地等侵蚀堆积地貌与冲积断陷盆地，河床比降3，河谷坡度3070。金川县处于青藏地震区的NW向鲜水河大断裂、NNE向茂汶断裂以及龙门山大断裂地震带之间。工程区场地设计地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应特征周期为0.45s，地震基本烈度为度。1.3.2 拟建堤防工程地质条件及评价工区河段松散覆盖层均为第四系全新统冲洪积地层，主要为砂卵石层组成，厚度较大，本次勘察并未揭穿该层。堤段土体在一级阶地上的，均为二元结构，上部为粉土、粉质粘土夹块碎石，厚度0.3m1.0m。下部为砂卵砾石层。根据区域地质资料及本次勘察结果，拟建工区无影响工区稳定性及建筑物安全的不良地质作用，无对工程不利的埋藏物存在，交通便利，适宜修建。根据地质测绘和钻探成果，本工程堤防基础可置于中密密实的砂卵石层上，拟建场地的砂卵石层力学强度较高，且分布连续，埋深适宜，厚度较大，无不良地质作用，地基的稳定性、均匀性较好，具中等强度及较低的压缩性，可作为防洪堤基础持力层和下卧层。堤基基本不存在抗渗稳定、抗震稳定问题和特殊土引起的问题，工程地质条件较好，属于B类堤基。据现场勘察可知，组成岸坡的粉土和砂卵砾石层抗冲刷能力较差，局部可能会有岸坡失稳现象发生，但岸坡险情的规模较小，危害性不大，属稳定性较差岸坡。1.3.3 天然建筑材料工程区内砂卵石料储量丰富，拟建工程区河床、河漫滩及级阶地天然砂卵砾石料较丰富，其平均运距约2.5km。混凝土砂石骨料可在杨家湾村砂石料场购买，其料质量较好，年产量在30万m3以上，能满足工程用料要求，运距约8km。块石料可在勒乌采石场购买，运距约4Km。根据现场调查及已成工程资料类比可知，拟建工区河道中砂卵砾石料各项指标满足水利水电工程天然建筑材料勘察（SL 251-2000）混凝土粗细骨料质量指标要求，可作为工程的混凝土天然骨料使用。1.3.4 结论与建议1、根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）、“5.12”大地震后实施的国家标准第1号修改单，以及参考我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组四川省部分，工程区地震动峰值加速度为0.1g，相应地震基本烈度为度，地震动反应特征周期为0.45s。属基本稳定区。2、新建防洪堤处地层主要为第四系全新统冲积层，建议将防洪堤堤基置于中密密实砂卵石层上。3、河堤的主要工程地质问题是堤岸冲刷破坏问题。建议采取适当加深堤基埋深，加强堤身强度等处理措施。4、由于防洪堤基埋置深度大于地下水位，施工中存在基坑涌水问题，应采取必要的排水措施。5、工区河水地下水对混凝土具弱腐蚀性。6、工程所需天然建筑材料质量、储量均能满足设计要求。附近有公路相通，运距较短，运输条件较好。1.4 工程任务及规模1.4.1 工程建设的必要性根据城市规划：保护区将新建临河路，其起始段就位于拟建堤防的中后段，在广京坝修建防洪堤，为后期临河路的新建创造基础；金川县长途汽车站亦规划在拟建堤防保护区内；省道S211县位于拟建堤防内侧，金川县作为马尔康通往丹巴县等地的咽喉要道，保障省道安全也是迫在眉睫。工程建成后，右岸将与堤防、岸坡形成一个封闭的防洪保护圈，将城镇防洪能力提高到抵御20年一遇洪水，极大的提高防洪能力。将减淹两岸农田30余亩，保护300位居民的生命财产安全，为城镇规划建设的汽车站、临河路等创造建设条件和提供安全保障，其社会效益和经济效益显著。因此，要确保保护区人民生命财产安全、改善城镇水环境、促进经济发展、构建和谐社会，抓紧兴建本工程是十分必要的。1.4.2 工程任务和防洪标准本工程任务为：以经批准的四川省阿坝州金川县临河路广京坝堤防工程可行性研究报告、金川县李家坝、广京坝堤防工程行洪论证与河势稳定评价报告为依据，根据总投资实际情况，大金川河广京坝河段右岸新建防洪堤540m。深入调查和分析研究工程区河段冲淤变化规律和已建堤防工程布局、规模及存在问题的基础上，认真总结以往防洪整治的实践经验，客观分析社会经济现状及发展趋势，按照“统一规划、综合治理、因地制宜、合理布局、疏导结合、确保行洪”的防洪治理原则，对本工程堤防进行初步设计，完善大金川的防洪体系，改善水环境，为金川县的经济可持续发展和人民安居乐业提供安全的环境，以满足经济与社会发展对防洪治理工程的要求。根据国家防洪标准(GB50201-94)的规定，按保护对象的重要性，结合金川镇的发展规划，确定本工程采用20年一遇的防洪标准设计。1.4.3 工程规模根据工程布置方案，本工程区堤防工程位于大金川河广京坝河段，上起S211旁与较高岸坡，下至规划的临江路末端附近已建堤防终点。新建堤防540m，控制流域面积40484km2 1.4.4 稳定河宽及堤距确定根据已获批准的四川省阿坝州金川县临河路广京坝堤防工程可行性研究报告、金川县李家坝、广京坝堤防工程行洪论证与河势稳定评价报告确定论证河段的行洪河宽为120m。因此，本次设计确定堤距为120m。1.4.6 冲刷计算经计算，本工程河段堤基冲刷深度为1.421.89m。按照规范要求，堤基埋深应置于冲刷深度以下0.51.0m，根据冲刷深度的计算成果，结合河岸具体受顶冲情况，本次设计确定工程区堤防基础埋深设计为0+0000+300段2.5m，0+3000+540段基础埋深3.0m。1.5工程布置及建筑物1.5.1 堤线布置按照堤线布置原则，堤线大体上沿原河道趋势布置，局部段落截弯取直，并避开深水河槽。工程区新建堤防总长540m。新建堤防起点位于岸坡较高处，桩号0+0000+300堤段，该段堤线沿规划的临江路布置，其堤距为120m126m。桩号0+3000+540堤段，该段堤线沿S211岸坡布置，其堤距为120m。堤防起点与原有堤防相连接，终点接较高岸坡，形成封闭保护圈。 1.5.2 堤顶宽度根据堤防工程设计规范（GB5028698）对4级堤防的要求，结合堤防管理和防洪抢险的需要，堤顶宽度设计为3.0m。1.5.3 堤顶超高根据堤防工程设计规范，不允许越浪的4级堤防的安全加高值为A=0.6m，计算得堤防总的超高值（Y）为0.970-1.061m，本次设计统一取1.1m。但桩号0+0000+277.54堤段为了与规划的临江路衔接，还需加高1.02.8m。1.5.4 推荐堤型本次设计经技术和经济比较，堤防段采用C20埋石混凝土衡重式挡墙护岸堤型，背部采用砂卵石填筑。其主要优点为：占地面积较少，墙身抗冲能力较好。1.5.5 堤防结构防洪墙顶宽为0.65m，高度为11.714.0m，其中上墙高度为5.47.0m，上墙背水坡倾斜坡度为1:0.30，下墙背水坡倾斜坡度为1:0. 25。迎水面坡度为1:0.1，台宽为1.51.82m。墙后采用砂卵石碾压填筑。1.5.6 基础设计防洪墙基础埋深为2.5m3.0m，墙身每10m设一条伸缩缝，缝宽2cm。为加强堤脚抗冲刷能力，在堤脚前采用碾压砂卵石回填，并以1:10的坡度向护岸方向延伸至挡墙。1.5.7 其他建筑物本工程除堤防外涉及的其他建筑物主要有：穿堤涵管等。1.6 施工组织设计1.6.1 施工条件金川县位于川西北高原，阿坝藏族羌族自治州西南部，地处青藏高原东部边缘，大渡河上游。县境东邻小金县，西靠壤塘县，南与甘孜州丹巴县接壤，北同马尔康县毗连。距省会成都487公里，离州府所在地马尔康92公里。工程区河段位于金川县县城金川县正北1.4 km-2.0km的大金川河右岸，上游段临河边坡陡峻，岸边有S211省道穿过，下游段为河漫滩，已规划新建临河路。工程区对外交通十分方便。工程区紧邻金川县城区，施工用电可就近“T”接，架设短距离线路，配置1台S9-400KVA变压器即可解决用电。工程区自然条件较好，工程建设所需建材、施工用水、施工用电等基础条件较好，能满足施工需要。1.6.2 施工导流本堤防工程新建堤防安排在枯水期施工，选择导流时段13月，导流流量为223m3/s。施工导流主要采用顺河流方向靠近堤防处顺堤修建纵向围堰，同时辅以基坑排水，水流沿主河槽泄流。1.6.3材料采集本堤防工程的填堤砂卵石料主要为工程区内的河漫滩自采，混凝土砂石骨料在杨家湾村砂石料场购买，块石料主要在勒乌采石场购买。1.6.4 主体工程施工本工程主体工程量土石方明挖4.11万m3、砂卵石填筑3.69万m3，混凝土2.09万m3，模板1610m2。本工程总工期6个月，其中主体工程施工4个月。堤基清理：采用74kw推土机将堤线范围内地面杂草、废渣、土方等推至临时堆场，采用1.6m3液压挖掘机装10t自卸汽车运输至工作面外。基础开挖：基础开挖采用1.6m3液压挖掘机开挖，部分于堤前堆放，用于围堰填筑，其余部分采用10t自卸汽车运输至堤后，用于堤身填筑。堤身填筑：采用1.6m3液压挖掘机装10t自卸汽车运输至工作面卸土、118kw推土机推开摊平，13.5t平碾碾压。埋石砼施工：采用0.4m3拌合机拌合，混凝土采用5t自卸汽车运输，基础混凝土采用溜槽入仓，挡墙埋石混凝土直接入仓，埋石采用人工就近捡集，10t自卸汽车运输至施工现场冲洗干净后采用人工抛填，人工插入式振捣器振捣，立组合刚模版。基槽砂卵石回填：采用1m3挖掘机挖装，10t自卸式汽车运输，推土机摊铺，铺料后采用1314t平碾分层碾压，充分加水压实。1.6.5 施工总布置施工单位的办公区、生活区用房拟考虑租用附近民房，试验室、材料仓库等由施工单位自搭工棚解决。本工程施工场较为集中，在桩号0+250设置1个混凝土拌和站，拌和站布置2台350搅拌机，设置相应的堆料场，以满足施工需要。1.6.6 施工总进度本工程施工总工期为6个月，其中准备工期1个月，主体工程施工期4个月，完建期1个月。施工企业从第一年12月初进场，完成临时工程施工。第二年1-4月，完成主体工程施工，5月完成工程扫尾工作。1.7 工程管理本堤防工程金川县水务局负责管理。堤防工程的管理范围为堤身、穿堤建筑物、附属工程设施、护堤地等。本工程堤防的级别为4级，临水侧、背水侧护堤的管理范围为堤脚外划定10m宽的区域。根据堤防工程等级，结合河道和河岸地形条件，临水侧、背水侧的保护范围为堤脚外划定50m宽的区域。1.8 工程占地本工程永久占地14.19亩，均为河滩地。临时占地面积共2.20亩，其中河滩地1.42亩，耕地0.78亩，占地补偿费用为1.34万。1.9 水保设计本项目水土流失防治责任范围总面积20.89亩，包括工程建设区及直接影响区。本工程施工将产生0.78万m3弃渣，本次设计将弃渣就近堆放于堤防背坡。针对施工过程中可能产生水土流失的工序及环节加强监管力度，同时施工时利用临时措施（如临时支挡建筑物、临时排水沟等）防止水土流失的发生。工程完工后需对施工进行平整或迹地恢复。经计算，本工程水土保持总投资6.14万元。1.10 环境保护设计根据施工总布置，生产废水采用布置在施工企业周围的集水沟集中收集，采取自然沉降法进行处理。拟在生产和生活区设置简易防渗旱厕，粪便用于附近农田施肥或者经沤渍、消毒、沉淀后上层清液达到一级排放标准后排放。施工结束后，旱厕拆除，洒上生石灰后作卫生填埋处理。严格按照环保部门和城建部门规定的作息时间施工。严禁夜间拌制砼、浇筑砼。施工单位应尽量选用低噪声的施工机械或工艺。在强噪声岗位工作的施工人员，须注意配戴耳塞等防噪工具。施工开挖要求湿法作业，控制施工现场粉尘污染；对各加工系统附近辅以洒水降尘；保持道路清洁和做好公路绿化，同时加强个人防护，如佩带防尘口罩等。经计算，本工程用于降低、减免工程建设不利影响和补偿的环境保护费用总计4.71万元。1.11 工程概算经概算，本工程总投资1264.29，工程部分,1252.10万元（建筑工程994.37万元，临时工程51.11万元，独立费用146.99万元，基本预备费59.62万元），建设征地补偿和移民安置费1.34万元，环保费用4.71万元，水保费用6.14万元。1.12 经济评价本工程总投资1264.29万元，按照建设项目经济评价方法与参数和水利建设项目经济评价规范，社会折现率采用7%。经计算，本工程经济内部回收率（EIRR）为9.93%，经济净现值（ENPV）为213.99万元，经济效益费用比（BECB）为1.15，各项指标均满足规范要求。1.13 工程特性表本堤防工程特性见表1-1。表1-1 工程特性表序 号 及 名 称单位数 量备 注一、水文1控制流域面积Km2404842、代表性流量设计洪水标准及流量m3/s4210P=5%施工导流标准及流量m3/s223p=20%枯水期3、泥沙多年平均悬移质输沙量万吨424多年平均推移质输沙量万吨30二、工程规模1、保护对象亩302、设计标准%53、设计水位m2145.012145.854河道综合治理长度m5405、新建堤防长度m540三、工程占地亩16.391永久占地亩14.192临时占地亩2.2四、主要建筑物1、堤型C20埋石混凝土护岸堤防2、地基特性砂卵石层3、新建堤防长度m5404疏浚长度m/五、施工1、主体工程砂卵石开挖万m34.11砂卵石填筑万m3 3.69砼浇筑万m32.09模板m216102、主要建筑材料数量水泥t4459.0883、所需劳动力总工日万工日2.474、施工导流导流方式导流围堰5施工期限总工期月6六、经济指标1、静态总投资万元1264.29其中：一至五部分万元1192.47基本预备费万元59.62 移民环境部分静态总投资万元12.192、经济内部收益率%9.933、经济净现值万元213.994、效益费用比1.152. 水文2.1 流域及工程区河道概况2.1.1 流域概况大渡河是岷江水系最大的支流，它的源头主要有两个，分正源和西源。正源足木足河（足木足河以上称麻尔科河），西源绰斯甲河（绰斯甲河以上称杜科河），两源发源于青海省斑马县境内的果洛山东南麓，两源大致由西北到东南流，于可尔因双汇合后称大金川，再由北向南经金川、丹巴，在丹巴县城接纳革什扎河和小金川后始称大渡河。丹巴以上称大渡河河源区，河长537km，流域面积52378km2，占大渡河全流域面积的68.7%。大金川于可尔因以北，蜿蜒于海拔3600m的丘状高原上，河谷宽浅，支流众多。可尔因以南穿行大雪山和邛崃山之间，河谷深切，谷坡陡峻，水流湍急。大金川在论证河段堤防工程以上流域面积40484km2，平均比降为4，其上游4km处建有大金水文站。2.1.2工程区河道概况工程区河段位于金川县县城金川县正北1.4 km-2.0km的大金川河右岸，上游段临河边坡陡峻，岸边有S211省道穿过，下游段为河漫滩，已规划新建临河路。全段河道平直，河床坡降约为2.2，拟建堤防全长540m，上游起于S211旁与较高岸坡相接，下游与规划的临江路末端附近已建堤防相接，形成闭合保护圈，工程区河段控制流域面积40484km2。2.2 水文气象特征2.2.1 气象特征大金川流域属青藏高原最东边边缘地带，具有高原型季风气候特征。冬半年（11月翌年4月）空气干燥、晴朗少云，日照强烈，降水稀少，早晚寒冷，多阵性大风的气候特点。下半年（510月），天气变化异常，特别是6、7、9三个月，易出现短历时暴雨和冰雹，造成山洪和泥石流发生。流域内相对高差大，立体气候显著，气温变化规律是随海拔的升高而降低。原区北部多年平均气温06，南部多年平均气温613。降水量主要集中在510月南支西风气流迅速消失，从印度洋孟加拉湾吹来的暖湿气流加强，从而进入雨季。6、7、9月南北气流势均力敌，交汇于青藏高原中部，易出现短历时暴雨。根据源区内12个代表站的统计，多年平均降水量最多的是小金县两河站达871.7mm，最少的小金县达维站是530.4。各代表站年中最大的达1000mm以上，最小的400mm，各代表站年最大和最小的比值在1.52.0倍之间，变差不大。年降水量中510月占85%91%之间，其中月55%集中在6、7、9月。根据金川县气象台气象资料统计，多年平均年气温11.9，7、8月气温最高，月平均19.8，35月平均气温13.1，122月平均气温3.5，最冷的1月平均气温2.3；极端最高气温36.6，出现在6月，极端最低气温-10.7，出现在12月；多年平均相对湿度60%，69月相对湿度最高，月平均73.5%，13月相对湿度低，月平均44.3%，最低出现在2月，仅42%；多年平均降水量733.4mm（大金水文站19632005年平均降雨量为641.1mm），主要集中在59月，占全年降水量的86.2%，而冬季122月还不到全年的1%；年最大1日降水量均出现在8、9月，降雨量为56.2mm，历年50mm的暴雨，仅出现两次；多年平均风速0.8m/s，月平均最大风速1.4m/s，瞬时最大风速22m/s，相应风向WNW。金川县气象站各气象要素见表2-1。表2-1 工程区气象站主要气象特征值统计表项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年气温多年平均2.35.59.713.316.217.619.819.716.612.67.32.611.9极端最高20.627.829.632.636.336.635.436.033.530.423.3IS.936.6极端最低-9.7-6.2-5.71.52.16.38.08.05.2-1.1-5.1-10.7-10.7降水mm多年平均1.14.014.238.385.4157.8131.9111.6145.336.26.41.1733.4一日最大1.96.514.621.928.328.743.656.253.419.912.34.956.2相对湿度m/s多年平均47424450576974737871615360蒸发量多年平均69.9110.9171.3194.0218.6183.3169.3168.9119.2110.584.159.91659.9风速多年平均0.51.01.41.41.20.90.70.60.70.50.40.40.8最大风速14.011.314.722.022.020.719.014.013.713.710.311.322.0最大风速相应风向WNWWWN2GNWWNWWNWWNWWNWWNWWNW3GWNWWNW2.2.2 水文特征大金川河流补给以降水为主，其次是融雪和地下水补给。由于地形复杂、平均高程和相对高差大，受降水垂直梯度的影响，上游冰川积雪发育，根据上游大金水文站19572009年红杉树资料统计，年最大洪峰流量均出现在69月，其中7月最为集中，占全年的47.1%，8月出现的次数最少，占11.3%，多年平均流量为516m3/s，实测最大流量4540m3/s，出现在1992年6月；实测最小流量72.2m3/s，出现在2003年1月。前者为后者的62.9倍，因此，大金川洪水年际变化较大。大金川降雨时空分布不均，径流年内分配不均降雨集中在夏季，暴雨多发生在69月，在天气系统影响下，常常产生短历时局地性暴雨，往往形成洪水，从而造成两岸洪水灾害。洪水过程线多为单峰，峰形较为肥胖，封顶持续时间一般为26h，部分为复式洪峰，一次洪水过程多在5d以上，最长的可达20d，洪水的各地区分布主要为上游来水型。其中足木足河为最大，其次是绰斯甲河，再次为梭磨河及区间来水。2.3 水文基本资料2.3.1水文站布设及资料情况大金川以上流域水系发达，支流众多，水力资源丰富。大金川以上流域自50年代以后相继设立了水文站及雨量站，经几次调整撤销部分测站后，目前大金川流域内设有大金水文站、足木足水位站、绰斯甲水文站等。各占所测水文资料均经省水文局汇编堪布，并录入国家数据库，建设地附近各水文站资料情况见表2-2.表2-2 工程区流域水文、雨量测站统计表测站名称流域面积(km2)观测项目及起讫年份备 注水 位流 量泥 沙大金404841957今1957今1957今足木足199001958今1958今1958今绰斯甲147941958今1958今1958今马尔康25361958今1958今1958今草登雨量站2.3.2水文基本资料复核（1）大金水文站大金水文站位于金川县咯尔乡金江村，距金川县城约8km，距工程区4km，为大渡河上游大金川控制站，地理坐标：东经10204北纬3132。控制流域面积40484km2。该站设立于1956年10月，一直隶属于四川省水文水资源勘测局。该站具有1957年至今完整的水位、流量、泥沙观测资料。1）测验河段概况该测验河段位于两弯道之间，顺直长约400m，为稳定河床，断面左岸由大卵石、沙组成。高、中、低各级水位均受河槽、急滩、弯道等控制。测验河段冲於变化交小，断面趋于基本稳定。基本断面假设测流及取沙缆道。2）水尺及水位观测本站设立一个永久性水准点（假设基面）：TBM1（假设高程为100.00m）。水尺设置：直立式水尺，水尺零点高程在汛前汛后全部校测一次，汛中凡被洪水淹没后均及时校测。水位观测：枯期（11月4月）每日观测两次，汛期（510月）观测4次，水位急剧变化及峰顶附近及时增加测次。经复核认为水位资料连续、完整，年际间衔接，能反映洪水的涨落变化过程，无明显的缺漏测现象，基本上合理可靠。3）断面测量断面测量在每年汛前、汛后均进行施测，能控制断面冲淤变化情况。4）流量测量流量测验以流速仪法为主，高水辅以浮标法。流速仪法测流时垂线布设合理，测速采用常测法施测，浮标法测流时浮标投放在断面上分布均匀，浮标系数按顺风、无风、逆风分别采用0.81、0.82、0.83分析值。其垂线布设、测速历时、测点分布均符合水文测验规范要求。每年流速仪法和浮标法测流点据均能控制年水位变幅的90%以上，且流量测点在各级水位分布较均匀，能测到洪水涨、落全过程，历年水位流量关系较为稳定，多数为单一曲线。5）复述结论大金水文站历年水文资料测验整编均按水文测验规范要求进行，并将成果在历年年鉴中刊印，故该站的水文资料，可以满足本工程的设计要求。2.4 设计洪水2.4.1 暴雨洪水特性（1）暴雨特性大金川河流补给以降水为主，其次是融雪和地下水补给。大金川降雨时空分布不均，径流年内分配不均降雨集中在夏季，暴雨多发生在69月，在天气系统影响下，常常产生短历时局地性暴雨，往往形成洪水，从而造成两岸洪水灾害。洪水过程线多为单峰，峰形较为肥胖，封顶持续时间一般为26h，部分为复式洪峰，一次洪水过程多在5d以上，最长的可达20d，洪水的各地区分布主要为上游来水型。其中足木足河为最大，其次是绰斯甲河，再次为梭磨河及区间来水。（2）洪水成因及特点大金川在可尔因以上分为绰斯甲河、足木足河。梭磨河三支。金川一带的大洪水多为两条支流或三条支流的洪水组成。金川城区以上至绰斯甲河段、足木足河段以及梭磨河段，其干流两岸均有支流交错排列，当这一区间产生暴雨时，各支流的洪峰易汇集于干流，但洪峰容易错开，支流的洪峰不易同时叠加而出现大金川的高洪峰。故，此段河道的洪水过程、涨落缓慢、峰形肥胖，一次洪水可历时57d（最长可达20d），峰顶历时26h，由于金川城区以上暴雨较少，出现长历时的暴雨几率也较少，特别是绰斯甲以上出现较大暴雨的几率更小，一般情况下，上游洪峰流量和洪水总量的绝对值都不大，而且县城大部分建筑在高出一般洪水为以上的地方，故洪水对主城区的影响有限。但当上游产生大面积和长历时的暴雨时，再遇支流洪水的加入，仍然可以形成上游的大洪水或特大洪水。2.4.2 历史洪水调查根据1984年8月四川省水利电力厅刊印的四川省洪水调查资料大金川上游干流调查到的建国前历史洪水有1899、1904、1911、1919、1924、1927、1933、1937、1939、1943、1947、1947年共12次。经省水文局、成都勘测设计院先后三次在金川县沙尔乡金江村进行洪水调查和复查，大金川建国前发生的洪水有1904、1911、1917、1924、1933、1937、1943、1947年共8次，并经洪水访问，首大洪水为1904年，其余的为一般洪水。据有关文献对1904年洪水的记录：“1904年7月1118日（光绪三十年五月二十八至六月初六）大渡河流域发生了持续57天的大暴雨过程，主雨区在泸定以上，雨区波及到石棉、富林一带，大渡河上游大金川、足木足河、绰斯甲河反应尤为突出。”据大金访问记录：“冲垮了金川乾隆四十八年修建的关帝庙，上游草地（指阿坝县和壤塘县）下大雨，本地雨也大，水是泥巴汤汤，黄桶大的树子都冲下来了，水柴像面条一样，有房子、柜子、箱子、牛羊、猪、獐子。老熊等都冲了下来。”本次洪水洪峰流量是沿下游逐步增加，而且洪水持续七、八天，峰形肥胖。洪峰流量为6630m3/s。而在1939年7月19日（民国三十八年六月初三）大渡河上游产生的较大洪水在调查、访问中复查到这次大洪水主要是中、下游来水，在金川县城以上未调查到。所以1904年的洪水为建国前金川考证期的首大洪水。从以上调查考证可知，1904年洪水是大渡河上游大面积、长历时的特大洪水。据金川县1904年洪水洪水冲垮乾隆四十八年（公元1783年）修建的关帝庙计算，约227年。从泸定县差点涨到康熙四十四年（公元1705年）修建的皇桥计算，已有305年。根据计算，1904年的大洪水从现期在227305之间，结合大金川流域的调查情况，将1904年调查洪水的从现期确定为227年。2.4.3 设计洪水计算由于工程河段上游约4km处有大金水文站，区间没有支流汇入，故本次设计直接采用大金水文站的设计洪水计算成果。（1）以大金水文站为参证站推求设计洪水。本次收集到大金水文站19572009年共53年实测洪峰流量，加入调查的1904年历史洪水，组成不连续系列，用皮尔逊型曲线对经验频率点据进行适线计算（频率曲线见附2），得到大金水文站多年平均年最大洪峰流量Q=2490m3/s、Cv=0.35、Cs=5Cv，以此求得大金水文站相应于本设计流域的各设计洪峰值。成果见下表2-3、2-4。表2-3 大金水文站设计洪水成果表地点面积（km2）均值（m3/s）流量（m3/s）5%10%20%50%大金水文站40484249042103640306022502.4.4 设计洪水成果合理性分析根据大金川上游各站洪水参数分析比较，见表2-4.从表中可以看出，大金川上游主要干支流上各站最大流量模数和变差系数都比较小，从而反映该地区干流大雨（暴雨）强度小，年际变化也小的特点。总体而言，洪峰流量的均值是随流域面积的增大而增加，是合理的，统计参数Cv、Cs的变化也是符合地理特性的。表2-4 大金川上游各站设计洪水参数对照表河名站名流域面积均值QCvCs/Cv资料年限梭磨河马尔康25362700.325.019582009绰斯甲河绰斯甲147948820.395.019752009足木足河足木足1990012500.355.019582009大金川大金4048424900.355.0195720092.5 分期洪水2.5.1 洪水分期依据大金川站19572009年历年各月最大流量及发生日期，点绘各月最大流量散布图。年最大洪水发生在510月，应为主汛期； 4月和11月暴雨量级较小，流量起伏不大，属过渡期；12月至次年3月流量起伏较小，属枯水期。经本区暴雨洪水特性分析，结合施工设计要求，将年内洪水划分为四个期，即汛前过渡期4月，主汛期510月，汛后过渡期11月及枯水期123月，并按12 3月、4月、510月及11月共4个时段进行统计计算。2.5.2 分期设计洪水 （1）大金川站分期设计洪水表2-5 工程河段分期设计洪水成果表时段各频率设计值Qp(m3/s)5%10%20%50%123月3352972782434月776675570370510月421036403060225011月640573515440经独立选样得到各个时段洪峰流量系列，采用数学期望公式计算系列各项的经验频率，以矩法计算统计参数的初值，采用P型曲线适线，确定各分期洪水的统计参数及设计值。成果见表2-5。 考虑分期洪水出现的随机性，为安全起见，各分期设计洪水应提前或错后10天使用。2.6 泥沙分析2.6.1泥沙来源及特性大金川流域的泥沙主要来自流域内的水力侵蚀，以及沿河两岸滑坡、崩塌等重力侵蚀。大金水文站19581961年，19642009年多年平均输沙量424万t，输沙模数105t/km2。泥沙的主要来源在足木足、绰斯甲、马尔康以上，其中足木足河的产沙量较大。在时间上，主要来沙量除马尔康站集中在6、7两月，占全年的71.2%，其余站主要集中在7月。2.6.2工程区河段泥沙指标根据金川水文站的实测泥沙资料计算悬移质输沙量为424万t，采用大金水文站河段床沙颗粒级配及相应水力要素，用修正窦国公式计算得到大金水文站中水年推移质输沙量为30.0万t，成果见表2-6。表2-6 大金水文站泥沙实测资料 项 目 单 位 数 量流域面积 km240484多年平均悬移质输沙量 wt424多年平均推移质年输沙量 wt30.0多年平均年输沙总量 wt454由于工程区位于大金川站下游约4km，区间无大支流汇入，故工程区控制断面年平均输沙量直接移用大金水文站的资料。大金水文站1957年开始泥沙观测，主要采用单、断沙相结合的方法进行测验，主要以单沙测验为主，多年平均单沙测次220次以上，测次分布基本能够控制含沙量的变化过程，其实测资料连续性较好，测验精度较高，整编方法合理，能满足设计要求。2.7 控制断面水位流量关系利用实测水文断面资料，按明渠稳定流中的曼宁公式推求工程区河段控制断面的水位流量关系曲线，其计算式为：式中： Q流量，m3/s； A过水面积，m2； R水力半径，m； n河床糙率； J水面比降。本工程由于位于金川县城上游，本次选取工程区下游约150m处作为控制断面。计算中，低水位比降采用测时水面比降，高水位比降以调查的洪水比降作控制，断面要素A、R根据实测水文大断面等资料计算。 由于天然河床形态多种多样而且复杂，床面的阻力及河道的形态阻力都难于直接求得，将水流作为一元水流处理时应作的修正等一切不明因素都包括在糙率系数n内。糙率的选用直接影响到洪峰流量的精度。它是反映河床、岸壁形状的不规则性和表面粗糙程度的一个系数，在水流运动过程中，它直接影响沿程能量损失的大小。糙率n的取用，根据调查洪水反推并结合河床质的组成确定。根据大金水文站的实测资料反推糙率，经计算，河道糙率为0.033。水面比降通过纵断面的测量选定，面积和水力半径根据实测大断面计算确定。经推算，控制断面水位流量关系见表2-7。控制断面水位流量关系曲线见附图。表2-7 制断面水位流量关系表水位m）流量（m/s）水位（m）流量（m/s）水位（m）流量（m/s）2139.155002142.1421002144.4639002140.079002142.7725002144.8943002140.8513002143.2829002145.3147002141.5217002144.0035002145.7251002.8 排涝流量2.8.1设计暴雨本次设计通过查阅四川省水文手册，得到工程区控制流域中心区暴雨频率参数，查算结果见表2-8。表2-8 四川省水文手册查算成果表 时段均值（mm）CvCv/Cs各频率设计暴雨（mm）备注P=1%P=2%P=5%P=10%1/6h7.50.523.521.22518.615.22512.6751h170.363.536.5533.1528.7325.166h260.33.549.9246.0240.8236.424h350.283.564.459.8553.248.32.8.2排涝流量由于规划堤线的横切作用，在汛期暴雨的作用下，区间汇水不易排放，在小的区域内形成内涝。根据堤防工程保护区的地形地势、汇水特点，本工程堤防保护范围内的排涝标准按5年一遇设计，采用推理公式法计算。推理公式基本关系式及各参数的含义如下。在全面产流条件下，推理公式的基本关系式如下：上式适用于全面汇流和部分汇流两种情况。当tc（全面汇流）时当 tc（部分汇流）时式中：Q最大流量（m3/s）；洪峰径流系数；i最大平均暴雨强度（mm/h）；S暴雨雨力（mm/h）；n暴雨公式指数；F集水面积(km2)；L自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度（km）；J沿L的河道平均坡度；流域汇流时间(h)；0当=1的流域汇流时间（h）；tc产流历时（h）；产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度（mm/h）；m汇流参数。在确定流域特征参数、暴雨参数、产流参数和汇流参数后，根据推理公式计算设计洪峰流量。产流参数，采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的青衣江鹿头山暴雨区的经验公式计算，根据值计算结果，选用=6F-0.19 计算流域产流参数。汇流参数m，采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的青衣江鹿头山暴雨区的经验公式计算，根据值计算结果，选用m=0.400.204 计算流域汇流参数。排涝区的特征参数见表2-9。堤防范围内有三个较小冲沟，通过在1/1000地形图上勾绘该工程保护区范围的排涝面积，得到工程区排涝面积F1=0.44km2 ，F2=0.12km2，F3=0.12km2。按推理公式计算得工程区排涝流量为2.33m3/s，0.8 m3/s，0.8 m3/s。表2-9 排涝区特征参数表河流名称F(km2)L(km)J（）Q（m3/s）排涝区10.441.065812.33排涝区20.120.379050.8排涝区30.120.369120.8附图1：附图2： 附图3： 附图4： 附图5： 附图6：附图7：3 工 程 地 质3.1 前言金川县属于四川省阿坝藏族羌族自治州管辖，位于川西北高原，四川省阿坝藏族羌族自治州南部，地处青藏高原东部边缘，大渡河上游，幅员面积5432Km2，总人口7万余人。2012年2月我院受金川县水务局委托，承担了金川县临河路广京坝堤防工程的地质勘察任务。本次地质勘察是初步设计阶段，查明拟建工程的地质条件及主要工程地质问题，为堤防设计提供可靠的地质资料。拟建工程位于金川县县城正北的大金川河右岸，全长540m。金川县东邻小金县，西靠壤塘县，南与甘孜州丹巴县接壤，北同马尔康县毗连，距省会成都487K