吕梁市新城区边山防洪工程.doc

1.3 项目背景 1.3.1 新城区建设对防洪安全的需求 a)边山洪水是北川河新城区河段的主要洪水来源 在新城区上游约15km处建有横泉水库，水库对洪水的调节作用，改变了下游天然洪水的时程分配以及峰、量大小，从而直接影响到下游河道工程的设计洪水计算，分析设计洪水就需要考虑横泉水库下泄洪水和横泉水库设计断面区间(以下称“区间”)洪水的遭遇和组合，即设计断面洪水推求采用地区洪水组成法。匕川河霍州煤电李家沟大桥段河道整治工程规划方案分析了“横泉水库与设计断面同频率，区间相应”、“区间与设计断面同频率，横泉水库相应”两种洪水组成方法。分析计算表明，设计洪水应采用第二种组合，见表131。 即边山洪水是北可新城区河段设计洪水的主要组成部分。显然新城区及其上游两侧丘陵区洪水直接影响新城区安全。 横泉水库与设计断面同频率 区间与设计断面叵频率 频率 水库下泄 流量(m3s)区间洪峰流量(ms)设计断面洪峰流量(ms) 水库下泄 流量(m3s)区间洪峰流量(ms) 设计断面洪峰流量(ms)P二1 692 1066 1758 450 1383 1833P二2 450 848 1298 243 1066 1309b)新城区建设需要确保防洪安全 “758洪水”，“98大洪水”给我们留下了太多的深刻惨痛记忆。 洪水无情，会造成人民生命、财产重大损失。新城区建设，应当统筹 城市防洪安全问题，构建完整的防洪工程体系，并为工程的建设预留 空间。 新城区两侧为黄土丘陵区，沟壑密布，大的支沟达到18条。受黄 土地质条件限制，经历雨水自然侵蚀后，这些支沟边坡陡峭，存在坍 塌隐患。黄土丘陵区的暴雨洪水集中在夏季，具有形成快、汇流时间 短、峰高流急的特点。这些支沟洪水，严重威胁新城区的安全。因此， 进行边山防洪治理，解决新城区防洪安全问题，是新城快速建设发展 的先决条件之一。 c)边山坡水携带泥沙，严重影响市容和人民生活 项目区属于黄土丘陵区，植被覆盖率低，土地生态条件脆弱，水土流失严重。下雨时，边山洪水泥沙会漫溢进入道路、街巷，污染城市环境。雨后往往发生扬尘、扬沙现象， 既不利于市民的生产生活，也破坏了市容市貌，损害了城市形象，影响的城市旅游效益的发挥，不利于城市可持续发展。综上所述，防洪安全需求是新城区建设所急需的。 13，2 项目建设的必要性 进行吕梁市新城区边山防洪工程规划，具有重要的现实意义。 a)有利于保障吕梁新城防洪安全，促进社会经济可持续发展 根据吕梁市城市总体规划，吕梁市为山西省西部区域性中心城市，晋西交流的区域性中心城市， 山西省“综改区”循环经济示范区、离柳中煤炭能源服务基地服务中心， 以教育、金融、信息、物流、旅游等现代服务业为主的区域性综合城市。进行边山防洪治理，保障吕粱新城防洪安全，必将促进吕梁新城区建设，拉动吕梁市社会经济更快的腾飞，促进社会经济可持续发展。 b)城市生态环境建设的需要 当今社会，环境与发展是主流；而加强环境建设、优化人居环境，全面建成小康社会是我国进行社会主义现代化建设的新目标，是科学发展观的体现。加强吕梁市新城区生态环境建设，创造安全舒适、文明健康、景观优美、生态良好的人居环境和城市环境，推动城市的可持续发展， 已成为新时期城市建设与环境保护工作的重点，更是落实科学发展观的具体措施。 项目区生态环境脆弱，植被覆盖率低，水土流失严重，洪水携带大量泥沙进入下游城区，不但影响城市安全，也影响了城市景观、生 态环境。雨后扬尘、扬沙现象，也影响了城市形象。 因此防洪工程建 设，能促进建设宜居城市的加速实现。 1，3，3前期项目工作 2012年10月，我中心编制完成了吕梁市新城区边山防洪与生态 治理工程规划，并于2012年11月1日向吕梁市领导进行了汇报。根 据领导的指示及“吕梁市新城建设边山防洪项目指挥部”的反馈意见， 我中心继续完善方案，编制吕梁市新城区边山防洪工程规划方案 报告和图册。 14工作方法及内容 141 工作方法 此次工作的技术路线是在充分搜集和利用已有资料的基础上，结 合工程特点及区内主要水文地质情况的特征，进行必要的现场野外查 勘、同当地资深技术人员座谈等，经综合分析研究，编写本工程规划 方案。 按照业主要求，工作深度为“规划方案”，但要提出工程规模、数 量、型式及投资估算。因此本次工作的实际深度参照项目建议书阶段 执行。 142 工作内容 自2012年11月1日汇报后，根据业主反馈意见，通过内部协调 研究商议后，我中心派人员7人于2012年11月13日赴山西吕梁市离 石区进行现场工作，至2012年11月17日返回单位止，本次现场工作时间共计5日。 在吕梁市水利局派员陪同下，我中心人员对18条主沟沟口及店坪 沟、下安沟、上安沟、西属巴沟沟内情况等进行了实地查勘，共拍摄 照片221幅。 查勘期间，我中心人员就吕梁市边山防洪及相关水利工程整治问题，同吕梁市水利局及其下属单位的有关资深技术人员进行了多次座谈，取得了很好的效果，并且搜集到吕梁新城概念规划及核心区城市设计、吕梁市水利发展十二五规划、山西省水文计算手册、店坪沟淤地坝坝系布置以及地形图等资料，有力支持了设计工作。在此十分感谢市水利局及其下属单位的配合! 我中心十分重视此项工作，增加了项目人员， 同时加班加点进行规划设计，按时拿出了成果。 2，2存在的主要问题 综上所述，吕梁新城边山防洪排沙主要存在以下问题： a)个别支沟沟口被侵占，或改为暗涵，断面萎缩，难以满足新城 区防洪排涝安全需要。例如：相当沟、举人头沟、茂塔沟等均存在以 上问题。 b)项目区水土流失严重。项目区位于黄土丘陵区，植被覆盖率低，土地生态条件脆弱，黄土遇水失陷，泥沙随水流下泄，水土流失严重，影响河道行洪安全。 c)临城区山坡植被差，水土流失导致市区扬尘、扬沙发生。 由于沟道边山坡面未防护，一遇雨水即造成水土流失，一旦风起，土地即造成扬尘、扬沙现象，严重影响城市形象。 d)部分现有淤地坝已到淤积年限。由于原设计标准低，加上管理不到位，部分淤地坝的泄洪设施毁坏。淤地坝存在漫坝跨坝风险，影响下游城市安全，需要除险加固。例如：店坪沟内部分淤地 3 概述 3，l 规划依据 3，1，1 业主委托与要求 a)委托书，吕梁市水利局，2012716： b)关于“吕梁市新城区边山防洪工程规划方案修改意见，吕梁市新城建设边山防洪项目指挥部，2012112 3，I，2法律法规与规程规范 a)中华人民共和国水法； b)中华人民共和国防洪法坎 c)中华人民共和国河道管理条例次 d)防洪标准(GB5020194)； e) 城市防洪工程设计规范(GBT50805-2012)： 0 堤防工程设计规范(GB50286-98)： g) 堤防工程管理设计规范(SLl71-96)： h) 水利水电工程水文计算规范(SL278-2002)； 水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-2006)； j) 水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)： k)水土保持综合治理技术规范(GBT1645311645361996)： 1)碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)： m) 水土保持治沟骨干工程技术规范(SL289-2003)：n) 水土保持综合治理效益计算方法(GBT157741995)：313 相关资料a)北川河霍州煤电一一李家沟大桥段河道整治工程规划方案，吕梁市水利局，20126； b)吕梁新城概念规划及核心区城市设计，上海同济城市规划设计研究院； c)吕梁市水利发展十二五规划， 吕梁市水利局，20112 d)山西省水文计算手册， 山西省水利厅，20113； e)业主提供的其他资料。 3，2 规划范围 根据业主的委托书，本项目的规划范围为：北起方山县西相王(霍州煤电上游2km3km)、南至吕梁市龙凤北街北川河大桥(下文简称龙凤大桥)，全长约16km。东西以两山分水岭为界。 根据1：5万地形图量测，项目区南北长约16km，东西宽15kin，面积228km2。其中新城区位于北川河河谷，宽15km20kin，面积约ISkm2。新城区西侧山脚至分水岭的山丘区宽约85km，面积约124km2。新城区东侧山脚至分水岭的山丘区宽约63km，面积约78km23，3规划原则 本项目执行以下原则： a)安全第一的原则。项目区洪水泥沙直接威胁新城区安全。 因此在工程布局、防洪标准确定、工程措施选择上要充分考虑新城区的安全需求。b)因地制宜、易实施性原则。注重现场调查，紧密结合项目区的地形地貌、村庄、工矿及交通设施， 因地制宜布置水利工程，尽量减少拆迁，降低工程设施难度，有力支撑新城区建设。 c)协调相关规划、系统治理的原则。要服从流域规划，协调城市总体规划，处理好局部与整体的关系； 坚持防洪排沙、水土保持与城市环境建设相结合，统筹兼顾，系统治理。 d)坚持工程与非工程措施相结合的原则。树立建设与管理并重的思想，强化非工程措施，提高管理能力，建立全面的防灾排沙体系。 e)统一规划，分期实施，确保重点，兼顾一般的原则。制定分期实施计划，优先安排直接影响新城安全的重点工程。3，4规划目标 业主要求的工作内容为吕梁市新城区所涉边山沟道防洪工程规划，工作核心是解决直入城区的洪水问题，只做边山边沟防洪工程和疏浚工程(直至送入主河道)规划方案，坡面植被治理工程暂不考虑。本次规划以中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法为依据，全面贯彻以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观，充分认识防洪安全的重要性和紧迫性，紧紧围绕保障吕梁市经济社会可持续发展战略的基本要求，统筹兼顾，构筑保障城市安全的项目区防洪治沙工程体系，促进新城区城市防洪安全工程建设。 项目的具体规划目标为：通过现场地形、地质、地物条件调查，结合新区城城市规划及北川河河道整治工程规划， 以防洪、治沙为核心目标，兼顾改善生态环境，将工程措施与非工程措施相结合，构建防洪治沙工程体系，使新城区达到设计防洪标准，确保新城区防洪安全。6 防洪治沙工程总体规划6.1基本思路6.1.1项目区的洪水特点及防洪需求吕梁市属半干旱大陆性季风气候，四季分明，差异悬殊。春季干燥，西风多；夏季炎热，雨量集中；秋季凉爽，气候宜人：冬季寒冷，降雪偏少。多年平均降水量502.5mm,降水量的季节分布很不均匀，夏季最多，冬季最少。从统计资料分析，暴雨多出现在7月和8月，占全年总暴雨的80，6月和9月占18。降水强度大，多大雨、暴雨。洪水沙量大沙量大，峰高量小，水流迅急。项目位于黄土丘陵沟壑区，水土流失严重，地形地貌表现为沟道密度大、沟深坡陡。加上垦殖过度，项目区易发生洪水灾害。 因植被覆盖率低，土地多裸露，易发生大风扬沙天气。项目区之间为北川河河谷，项目区大于1km的18条沟道洪水全都排入北川河河谷。吕梁市新城区即位于此段河谷。项目区峰高流急含沙量大的沟道洪水直接威胁着新城区安全。新城区两侧山坡的坡面洪水携带泥沙，漫流进入城市道路、街巷，雨后产生的积土、扬尘严重污染了城区环境，给市民生活带来了不便。因此，保障新城区安全，打造宜居城市，有必要在项目区进行防洪治沙工程。6.1.2防洪治沙措施河流常用的防洪治沙措施可以概括为：拦、排、分、截、调、挖、防洪措施主要为拦、排、分、截、调，治沙措施主要为拦、调、挖、放、植。“拦”，即在河道上修建水库、水闸等控制性工程，拦蓄洪水泥沙消减下游控制断面的洪峰流量，减轻下游河道的防洪压力。如黄河小浪底工程在防洪治沙方面发挥着重要作用。 “排”，即通过疏挖河道、修筑堤防、护岸等工程措施提高河道通行能力，将洪水快速送达下游河道、湖泊或海洋。如黄河、长江中下游的整治工程。 “分”，即将洪水分走。或者分入其他河道排走，或者分入蓄滞洪区暂时存储，以消减主河道的洪峰和洪量，降低保护河段的防洪压力。如淮河开挖了入海分洪水道，增加了入海口；黄河下游设置了蓄滞洪区。“截”，即拦截高地或山坡来水，从高处将坡水导走。如南水北调中线工程在经过山前坡地时，根据坡水分析成果，在其左侧分段设置了截洪沟。 “调”，即通过水库联合调度调节洪水过程及水沙组合，或消减洪峰，或利用水流的自然力量塑造河道断面，维持河道行洪能力。如黄河水利委员会通过黄河小浪底水库、三门峡水库、陆浑水库的联合调度，进行黄河的调水调沙，有效加大了主槽的行洪能力。 “挖”，即对多泥沙河湖，通过挖泥船等人工措施直接将河底、库底的泥沙挖走，或者通过强力搅拌机掀起已经淤积的泥沙，利用水流或机械设施将其运走。 放”，即将浑水引致两岸沉淀，清水回归河道或直接利用，如黄河中游的淤粗排细工程、下游的两岸放淤固堤工程。 “植”，指植树种草，增强土地的抗冲蚀能力，减少泥沙的流失。这是一项见效慢、投资大、但能根治水土流失的王程措施。 河流防洪治沙是个复杂的系统工程，一般不能只考虑一种措施，而应是各种措施的有机组合；不能只考虑当前应急工程，也应放眼长远的根治措施：同时还需要兼顾对左右岸、上下游的影响，因地制宜、有针对性的安排工程顺序。 因此，防洪治沙工程必须上中下游统筹兼顾；多种措施互配合，水沙兼治，综合治理，科学安排防洪体系建设的总体布局。如黄河按照“上拦下排，两岸分滞”的方针处理洪水，采取“拦、排、放、调、挖”综合措施处理泥沙，形成了黄河独有防洪减淤的总体布局。6.1.3项目区的防洪治沙基本思路根据项目区的地形、地貌、地质、水沙特点和新城区的防洪要求，项目区的防洪治沙措施可以选择“拦、排、截、植”。6.1.3.3临新城区坡面水的防治 新城区面临坡水威胁。对临新城区的坡面水，宜采用“截”的工程措施，即在坡脚（或坡腰）处设置截洪沟，坡面水通过截洪沟向两侧就近排入支沟，再流入北川河，以保护高程相对较低的新城区。“截”的实质是“高水高排”。“截”要有配套的边坡防护措施，以防治坡面塌滑从而淤堵截洪沟。边坡防护措施包括必要时的削坡、护坡、坡顶坡面有组织排水等工程措施。因此，对临新城区坡面水的治理思路可以概括为：“高水高排，边坡防护”。6.1.3.3毛沟及坡面治理措施 “植”是治理毛沟源头及坡面的重要治沙工程措施。在沟道源头，坡面植树种草，通过长期不懈的努力涵养水土，改善区域生态环境，减少水土流失量。“植”可以理解为“植树种草，源头控制”。黄土沟壑区地形破碎，可以分为沟道与坡面两部分。坡面的上端为地势平缓的峁顶或塬，峁顶发生溅蚀，水流漫溢，逐渐冲刷成细沟或浅沟。浅沟逐渐发展成毛沟、支沟、主沟等。此处的主沟指项目去的22条较大的北川河一级支流（下文主沟也称为一级支沟），毛沟指主沟的二级、三级。四级等流域面积很小的支沟。黄土沟壑区水土流失，水是形成土的破坏力的物质基础，土体和 基岩是水土流失过程中被破坏的对象，地形是形成水的破坏力的土体 抵抗力的根源。在影响水土流失的自然因素中，气候、土体(包括基 岩)、地形是影响水土流失的主要原因，特别是地形坡度，关系甚大。 当植被受到破坏，在径流冲刷下，往往几十年间就由面蚀、沟蚀而发 展成崩岗；也有由于暴雨冲击，土体吸水饱和膨胀，受重力作用而骤 然塌落造成的崩岗。 防治水土流失，应贯彻预防为主，全面规划，综合防治， 因地制 宜，加强管理，注重效益的方针。在整治方法上，需要以小流域为单 元进行集中治理和连续治理，要以治坡为主，坡沟兼治，综合治理。 对于面蚀， 以营造水土保持林为主， 以小灌木为先锋树种。对沟状治 理，以植物措施为主，因地制宜适当辅以工程措施，一米以上的深沟， 以分水岭为界，从上而下，开设水平沟或谷坊群来固定沟床，达到稳 定沟床的目的。对于崩岗，以工程措施紧密结合植物措施“上拦下堵”， 在崩山顶上方修筑天沟引走径流，减少沟头径流冲刷，控制沟头发展， 在崩山口建谷坊，缓洪拦沙，固定沟床。 6133主沟防洪治沙措施 主沟防洪治沙包括主沟及其较大的一级、二级支沟上的工程措施， 但不包括6132节毛沟及坡面治理内容。 在黄土沟壑区，主沟防洪治沙可以采用“拦”、 “排”两种措施。 “拦”就是修建小水库或淤地坝，拦蓄泥沙，适当消减洪峰。 “排”， 就是疏挖沟道、防护边坡，使洪水快速排入北川河。对于“拦、排” 两种措施，存在“能否独立解决问题”、 “是否结合、 以谁为主”的 问题。这首先需要明确对淤地坝的理解与定位。 a)对淤地坝的认识淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中， 以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物。淤地坝是是沟道治理的主要工程措施之一，坝内所淤成的土地称为坝地。淤地坝的作用有：稳定和抬高侵蚀基点，制止沟底下切，防止沟岸扩张；拦泥淤地，建设高产稳产田；拦截泥沙，减少下游水库淤积及入河泥沙；滞洪削峰，减轻下游洪水危害。 淤地坝分为普通淤地坝和骨干淤地坝两种。普通淤地坝又叫种植生产坝，其主要作用是拦泥淤地种植生产，它的库容和淤地面积较小，坝高较低。普通淤地坝由大坝、溢洪道(或放水建筑物)“两大件”组成或由大坝、溢洪道和放水建筑物“三大件”组成。普通淤地坝分为小型、中型、大型淤地坝。大型淤地坝若按拦洪设计，则成为骨干淤地坝。 骨干淤地坝又叫拦洪坝，其i要作用是保护成群的淤地坝，稳定沟床，防治沟壑侵蚀。骨干淤地坝库容和淤地面积较大，坝体较高，是坝系中的骨干工程， 因此又叫治沟骨干工程。骨干淤地坝由大坝、溢洪道和放水建筑物组成。水利部2003年颁发的水土保持治沟骨干工程技术规范 (SL289-2003)规定：骨干坝单坝控制流域面积，在侵蚀模数大于15000ff(km2a)的剧烈侵蚀区一般为3kin2，在侵蚀模数为800015000(km2a)的极强度侵蚀区一般为35km2，在侵蚀模数为50008000(km2a)的强度侵蚀区一般为38km2；骨干坝的工程规模，多数库容为50x10100x104m3，少数库容为100104300x104m3，个别库容为300x104m3500x104m3。 黄土高原区一般以小流域为单元，系统布置淤地坝工程，形成以水土保持治沟骨干工程为骨架，大、中、小淤地坝相配套，拦、排、蓄相结合的完整的沟道坝群防护体系。 20世纪60、70年代以来，黄土高原地区修建了大量淤地坝。这些淤地坝目前存在的问题有：工程老化失修，许多工程由于年久失修设施老化，不同程度地存在病险问题； 由于经多年淤积，相当一部分淤地坝已丧失了继续拦泥和滞洪能力， 急需加固， 以解除漫坝导致的溃坝甚至连锁溃坝问题。淤地坝暴露出来的问题，提醒人们重新认识其作用及风险。淤地坝能抬高侵蚀基点，制止沟底下切， 防止沟岸扩张，但不能改变沟壑的总体比降，淤地坝实际上是短期内把连续的沟壑比降变成了不连续的跌水，坝淤满后就需要加固，否则将漫坝，产生溯源冲刷；淤地坝能滞洪削峰，减轻下游洪水危害，但其滞洪削峰功能不能持久。 当沟道的下游是城市时，淤地坝的风险尤其突出。所以，对淤地坝的好处与风险必须一分为二的看待。 淤地坝的风险可以y王结“后期安全问题”，包括后期的拦沙削峰功能消失、溃坝隐患。风险来源其功能定位，表现在其设计标准较低。淤地坝的首要功能是拦沙淤地，保持水土，是黄土高原的特色工程措施。淤地坝的规模较小，数量众多，寿命短，其建设标准较低(见表61-1)。从有关调查资料看，大多数淤地坝无溢洪道，或者虽然有溢洪道，但其泄流能力不足，淤地坝自身存在安全隐患。有的淤地坝淤积速度很快，很快淤满，丧失调洪能力。项目 濒地坝 骨：r-坝 小水库小型中型大(2)型大(”型小(2)型小(”型；gg-万m3)1010505010010050050100100500101001001000工程等别5454设计洪水10202030305030502030305020303050校核洪水305050100100，。300200-。300300-。500200-。300300，。1000 对项目区的淤地坝，解决其后期安全问题的基本思路是：远离城区布置；适当牺牲拦沙功能，加大排沙、排洪功能；适当提高洪水及安全标准。具体解决方法如下。一是，淤地坝尽量布置在沟道的上游河段，远离城区。即使发生溃坝，也由于下游沟道的调蓄、迟滞、坦化作用，将对城市的不利影响降低到安全范围。二是，合理布置坝系。要合理选择小型淤地坝、中型淤地坝和骨干坝的位置、数量、建设时 序，分析可能的溃坝风险， 强化骨干坝的控制作用， 防治发生连锁溃 ，巩三是，对骨干淤地坝，按小水库进行设计，适当提高骨干坝的滞 洪能力。四是，对中型淤地坝，设置溢洪道，合理控制溢洪道的高程、 宽度，适当牺牲淤沙库容，加大滞洪库容，同时力口强监测维护， 以延 长中型淤地坝的寿命。五是，对小型淤地坝，后期进行改建，或者增 设溢洪道，或者增加坝面防护改成过流土坝。坝面防护材料可以选择 砌石、生物植被、铅丝石笼、混凝土护坡、土工膜柔性防护等。也可 以在小型淤地坝建设时设置溢洪道而不是放水管，但前期的投资会偏 丈，不如后期改建。 b)淤地坝与小水库的区别 大、中、小型淤地坝与小水库的区别明显。淤地坝的首要功能是拦沙，小水库可能是蓄水或防洪。表611表明，淤地坝的校核洪水标准明显低于小水库，而且没有给出工程等别。 水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术规定，一般淤地坝，蓄水时间较短时，可不作坝体稳定分析，因此其坝体安全级别也低于小水库。从水库寿命看，淤地坝设计寿命一般在30年以内，寿命偏短。 骨干淤地坝的工程等别、设计洪水标准基本与小水库一样，校核洪水标准略低。骨干淤地坝因为同样注重拦沙，相当部分库容用于了拦沙，因此可以视同设计寿命较短的小水库。 c) “全排”不能独立解决主沟洪水泥沙问题 只靠“排”的措施，简称“全排”。 “全排”能否独立解决洪水尼沙问题呢?答案是否定的。 “全排”的工程内容是通过清理、整治主沟及其较大支沟的中、厂沟段，加大过流能力，使洪水、泥沙排入北川河，再送入三川河。 “全排”的优点是， 比较彻底的消除洪水对新城区的威胁。 “全排”的最大缺点是，没有治沙。水土流失会越来越严重，生态环境会越来越差，随着下垫面条件变差，洪水规模会加大，当地的经济发展会受到影响。 “全排”的实施难度会较大。清理沟道中、下河段，需要清理一1些工矿企业，影响土地的开发。 “全排”把粗颗粒泥沙送入三川河、黄河，实质上加重了黄河的 负担，与国家治理黄河泥沙的方针政策不符，需要承担外部的压力。 因此， “全排”虽然能消除大家对洪水的担心，但是不宜作为推荐的方案。d)“全拦”不可行 只靠“拦”的措施，简称“全拦”。 “全拦”能否独立解决洪水泥沙问题呢?答案是否定的。 历史经验证明，堵不如疏。而且，在黄土沟壑区域内，沟道深、窄、陡，库容很小，不合适修建高坝大库。大量修建淤地坝和“小水库”，也不可能拦截全部洪水。因此，“全拦”是不可行的。 e) “拦”、 “排”要相互结合。 综上分析， “拦”、 “排”均不能独自解决新城区的防洪治沙难题。对于主沟的防洪治沙，应该“拦”、 “排”相互结合， 以扬长避短，发挥最佳效益。至于“以排为主”还是“以拦为主”，将在62节结合总体布局方案比选加以说明。62节的工作表明， “以排为主，拦排结合”的思路是合适的。6134项目区防洪治沙基本思路 项目区防洪治沙需要形成系统的工程体系，因此需要统筹采用“拦、排、截、植”等各项措施。结合新城区的发展需求， 因地制宜，项目区的防洪治沙基本思路为： “以排为主，拦排结合； 高水高排，边坡防护；植树种草，源头控制”。即，对新城区两侧的主沟道，采用“以排为主，拦排结合”的工程措施；对面临新城区的山坡采用“高水高排，边坡防护”的工程措施； “植树种草，源头控制”则适用于整个项目区沟道源头及坡面， 以便培土固沙，涵养水源， 改善大自然生态环境。 6，2 防洪治沙工程总体布局 6，21总体布局方案比选 如前所述，临新城坡面水采用“截”，沟道源头及坡面采用“植”，主沟采用“拦排结合”。 针对主沟的不同治理侧重，拟定 “以拦为i，拦排结合”、 “以排为主，拦排结合”两种方案进行比较。从拦沙效果、削峰效果、新城安全风险、实施难度、防洪见效快慢、工程投资等方面进行对比分析。621，1“以拦为主，拦排结合”方案 “以拦为主，拦排结合”的工程措施是在主沟上及其较大支沟口修建“小水库”拦洪削峰，在主沟及支沟的上游修建淤地坝坝系拦沙；对主沟口适当疏浚。 本方案的特点是大量修建淤地坝和小水库，小水库要布置在主沟及及其支沟的下游，其首要功能是拦滞洪水，而不是拦沙。 拦沙由上游的淤地坝承担。 a)拦沙效果 本方案的近期拦沙效果很好。远期需要通过水保措施逐渐根治。 项目区位于黄土沟壑区，沟壑密度为24kn讥皿。根据黄土高原淤地坝的布置经验，项目区淤地坝数量约为220座。 b)削峰效果 在22条支沟修建小水库约29座。近期削峰效果较好，远期变小。本方案最大优点能削峰，缩减沟口河道宽度，节省新城区土地。c)实施难度淤地坝，小水库的数量众多，实施难度会偏大。修建小水库可能会影响一些工矿企业、道路设施， 以及沟道内的其他设施。淤地坝、小水库坝体利用当地材料，很方便，所需石材、水泥等材料可能运输不便。d)防洪见效快慢淤地坝、小水库数量多，分布的范围广，实施周期相对较长。工程防洪见效会慢一些。e)新城安全风险本方案的最大缺点是安全风险大。在黄土沟壑区域内，沟道深、窄、陡，无法修建高坝大库，只能建小水库和淤地坝。 由于总库容很小能用来调洪的库容就小；加上来水含沙量大，库岸崩塌淤积，长久维持调洪库容很困难。另外，坝址为土基，泄洪设施只能布置在土基上，其安全性远不如在岩基之上。因此，通过“小水库”削峰，近期效果很好，远期风险较大。特别当小水库紧邻城区时，其安全的缺点可能是致命的。f)工程投资本方案的第二大缺点是工程投资大，匡算建筑工程总投资会达88亿元，淤地坝加小水库59亿，沟口整治20亿，坡面水工程0。9亿。尤其各个沟道小水库同时施工，近期投资也会很大。 另外，淤地坝数量多，其后期的除险加固费用也较多。g)运行管理小水库、骨干淤地坝需要增加管理人员，尤其汛期的管理。因此管理工作量和管理难度会很大，管理运行费用也不少。6.2.1.2“以排为主，拦排结合”方案“以排为主，拦排结合”的工程措施是疏浚主沟口河段导洪，在主沟及其支沟远离城区处修建淤地坝坝系拦沙。本方案的特点是注重将淤地坝风险远离城市，将洪水快速导入北川河下游。a)拦沙效果本方案的近期拦沙效果较好。远期需要通过水保措施逐渐根治。在黄土沟壑区的沟道上游布置淤地坝92座。目标是拦截产沙源头卵石、粗沙等推移质成分和部分悬移质。b)削峰效果近期削峰效果一般，远期很小。c)实施难度工程实施难度相当。淤地坝布置在人烟稀少处，不征地移民，坝体利用当地材料，很方便，所需石材、水泥等材料可能运输不便。d)防洪见效快慢工程见效很快。沟口工程设施后，新城的防洪能力达到标准，新城区建设可快速推进。e)新城安全风险新城安全风险小。淤地坝远离城区，库容不大。即使溃坝，其下泄流量经过河道的调蓄、坦化，洪峰会很快衰减。以盛地沟1#骨干坝、5#中型坝、9#小型坝为例，采用近似算法进行溃坝估算，见表621表6.2-1 淤地坝溃坝计算成果表坝型溃坝水量（万m3）水头（m）设计断面洪峰流量(ms)盛地沟出山口距离（km）计算流量(m3s)设计流量(m3s)1#骨干坝4010175852532675#中型坝2010129851402679#小型坝563.543267盛地沟多年平均径流量为305万m，2频率85万m，径流量并不大，1#骨干坝的总库容为65万m3，拦洪库容为40万m，坝前水深低于10m.计算表明，三种坝型溃坝均不会影响城区安全，但骨干坝的威胁较大。理论分析和实验研究均表明，影响计算流量的因素主要是距离，坝上水头和溃坝水量。因此，布置淤地坝时，应该远离城区，适当加大溢洪道泄量，提高骨干坝的设防标准。同时，应该系统分析溃坝对下游地坝的影响合理布置坝系。f)工程投资本方案的工程投资相对较小，匡算建筑工程总投资61亿元，淤地坝2.1亿，沟口整治31亿，坡面水工程09亿。g)运行管理游地坝数量少，沟口工程管理工作量小。因此管理难度小。6.2.1.3推荐的布局方案将“以拦为主，拦排结合”、 “以排为主，拦排结合”两种方案进行对比见表6.2-2。表6.2-2 两种布局方案对比表方案重点措施治沙效果削峰效果新城安全风险实施难度工程投资防洪见效运行管理以拦为主，拦排结合淤地坝与小水库好近期大，远期较小较大较大8.8亿慢难以排为主，拦排结合沟口疏挖一般较小较小较小6.1亿快易通过对比可以看出“以拦为主，拦排结合”方案的防沙效果优于防洪效果，“以排为主，拦排结合”则相反，防洪效果优于防沙效果，以排为主方案更能满足新城区的防洪需求。因此，“以排为主，拦排结合”方案防洪治沙兼顾，工程投资小，见效快，运行管理方便，满足新城区的防洪需要，优于“以拦为主，拦排结合方案”，宜为推荐的总体布局方案。6.2.2推荐的防洪治沙工程总体布局依据“以排为主，拦排结合；高水高排，边坡防护；植树种草，源头控制”的防洪治沙基本思路开展工程总体布局。本项目的防洪治沙工程总体布局由沟口整治工程、坡面水防治I工程和其他工程组成。沟口整治工程包括22条支沟沟口段的河槽疏浚与护岸工程。需要清理沟口段河槽内的垃圾、淤堵物，拆除侵占河道的建筑物，恢复河道的过流能力。对于流域面积大于5.0km2，流量较大的12条文沟，采用明沟形式，其中个别支沟局部河段现状为暗涵的，恢复为明沟，以扩大行洪能力。对于流域面积介于05km25.0km2，流量较小的10条支沟（左岸7条，右岸3条），采用明渠加暗渠形式，其中滩地部分为暗渠，出山口之前部分为明渠，暗渠总长657km。部分支沟在滩地段主槽缩小，漫滩入北川河主槽，本次规划通过疏浚河槽改为全部由主槽入流，以节省宝贵的土地资源。 由于支沟坡降大，洪水含沙量大且流速急，对沟岸的冲蚀强烈，易引起塌岸，因此要进行岸坡防护。沟口段的主要特征参数见表641。22条支沟沟口段疏浚总长度34.34km,护岸总长度689km。坡面水防治工程主要消除新城区两侧紧邻山坡坡水对城市安全的不利影响，工程包括截洪沟、山坡防护。原则在城区边 两侧山脚，同时结合西山路、东山路及规划城区设施来布置截洪沟，将坡水导入支沟，防止坡水漫流进入城区。山坡防护指对山坡进行削坡、护坡及有组织排水等处理加固，防止边坡塌滑。对边坡进行有组织排水设计，可以防止雨水对山坡的冲蚀，有组织排水可以与护坡有机结合。特别对于湿陷性黄土地区，有组织排水有助于防止岸坡塌滑。坡面水防治工程的主要特征参数见表64-2。新城区两则各布置一条截洪沟。其中西侧山坡布置16.03km截洪沟，东侧山坡布置20.04km截洪沟，截洪沟总长36.07km。淤地坝工程包括大中小型淤地坝。淤地坝主要布置在北川河的二级、三级、四级等次一级的支沟上，有村庄、工矿等设施的主沟、支沟则不布置淤地坝，以尽量减少拆迁和对沟内宝贵土地资源的占用。尽量不设置距离新城较近、直接威胁新城安全的大型淤地坝。即使直接影响新城安全的中小型淤地坝，也要慎重设置，且其工程设计要更加突出安全措施，原则上可按“小水库”进行设计。对于已经修建的淤地坝，要通过实地调查，评价其安全性，提出必要的改建加固措施。淤地坝工程主要特征参数见表64-3。本项目共计新建淤地坝92座，其中新建小型52座，中型28座，大型12座，改建淤地坝23座。 其他工程主要指小流域治理中的水土保持工程措施，包括支、毛沟治理、种植工程等。水土保持是根治水土流失的措施，是完整的防洪治沙工程体系的有机组成部分。按业主要求，本项目不包括水土保持的工程投资。但涉及工程安全需要的植树种草工程，如淤地坝工程中的坝坡植草防护、临山边坡护坡中的植草护坡，则纳入工程投资。6，3 防洪标准 根据吕梁新城概念规划及核心区城市设计， 吕梁市新城区位刊k川河河谷内，2030年规划人口为25万人，城市等级为等。根据防洪标准、 城市防洪工程设计规范，北川河的防洪标准可为50年一遇。项目区两侧沟道在入北川河的沟口段(包括直入主槽的滩地段和约1km长的山口内河段)范围，为北川河洪水汇流、回水主要影响范围，直接影响新城区安全，其防洪标准宜与北川河防洪标准一致，为50年一遇。 项目区沟道沟口以上河段，洪水主要影响各个沟道两侧村庄、工矿、交通设施的安全，出口洪水影响新城安全。由于沟道流域面积较小、，沟深坡陡，其内部的村庄、农田不多，沟道防洪标准可以取20年一遇。工矿、交通等设施自身的防洪要求大于沟道的防洪标准时，根据国家规范，该设施应进行自我防护，以达到自身防护要求。对于淤地坝，根据其库容确定大坝等主要建筑物的防洪标准，对与距离新城区较近的淤地坝和大型淤地坝，其防洪标准宜取高限，并采用合适的工程措施提高淤地坝的安全度。小型淤地坝库容小于10万m3,设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为30年一遇，淤积年限为5年；中型淤地坝库容为10万m350万m，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇，淤积年限为5年10年：大(二)型淤地坝库容为50万m3100万m3，设计洪水标准为50年一遇，校核核洪水标准为100年一遇，淤积年限为10年20年；大(一)型淤地坝库容为100万m3500万m，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，淤积年限为20年30年。对于截洪沟，其防护对象为新城区，其防洪标准为50年一遇。6.4主要工程规模指标本项目工作范围为北川河新城区河段共228km2的黄土丘壑区，共治理流域面积大于1.0km2的北川河一级支沟18条，其中左岸8条，右岸10条；05km2-1.0km2的支沟四条，其中左岸两条，右岸两条。6.4.1沟口整治工程共治理流域面积大于05km2的22条支沟沟口河段。沟口河段定义为支沟直入北川河的滩地段加上支沟出山口上游04km-1.2km河段，出口河段根据每条沟道的不同情况选取，如店坪沟沟口宽阔，取1.2km。22条支沟沟口河段治理总长度为3445km， 护岸总长度68.9km。其中明渠段长2788kin，10条暗渠段长657km。沟口段的设计流量、治理长度、断面尺寸等主要特征参数见表64-3。6.4.2坡面水防治工程新城区共设置两条截洪沟，每侧一条。两条截洪沟总长3607km，其中西侧截洪沟分12段，共长1607km；东侧截洪沟分10段，共长20.04km。山坡防护30处，削坡及护坡面积约633万m2。坡面水防治工程的主要工程规模指标见表64-4。6.4.3淤地坝工程项目区共计新建淤地坝92座，其中新建小型52座，中型28座，大型12座；改建淤地坝23座。淤地坝工程的主要工程规模指标见表6.4-5。6.4.6工程投资本项目主要工程量包括：土方开挖10873万m3(包括河道疏浚、削坡等)，土方填筑6127万m2，混凝土138万m3，砌石922万m3，钢筋6741t，植被护坡917万m2。工程投资估算编制原则采用晋水规计(2003)716号文“关于发布山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定的通知”。材料价格按2012年第三季度价格水平。工程估算总投资8494881万元，其中：建筑工程6164843万元，临时工程207477万元，独立费用826733万元，基本预备费1295829万元。 序 别 序 号 沟名 治理长度 (km) 设计流量 (mJs) 河口宽度 (m) 护岸长度 (km) 1 相当沟 125 543 4 250 2 雅湾沟 135 443 3 270 3 黄河滩沟 134 4820 20 268 4 武回庄沟 095 948 4 190左 5 武南沟 090 186 15 180 岸 6 留子局沟 085 798 3 170 7 留南沟 087 316 25 174 8 东属巴沟 167 3310 15 334 9 双务都沟 154 2890 12 308 10 沙麻沟 135 985 5 270 小计 1207 2414 1 保安沟 170 1340 8 340 2 红罗沟 180 1700 10 360 3 红坡沟 180 199 2 360 4 店坪沟 260 5772 40 520 5 举人头沟 218 1730 10 436右 6 盛地沟 200 2670 20 400 岸 7 真武沟 189 305 25 378 8 茂塔沟 190 1580 8 380 9 西蜀巴沟 130 2330 20 260 10 袁家岭沟 085 399 35 170 11 上安沟 220 1110 8 440 12 下安沟 216 1660 12 432 小计 2238 4476 合计 3445 6890 结构型式采用矩形断面明渠，浆砌石护岸；流域面积小于5km2的沟道滩地段则为暗渠。 主要工程量土方开挖3451万m3，土方填筑1022万m3，砌石739万m3，混凝土32万m3，钢筋695t 注解店坪沟上已建较多淤地坝，设计流量暂按085折减。7 工程设计7.1主要建筑物级别7.1.1堤防与截洪沟沟口段及边山截洪沟的防洪标准为50年一遇，依据堤防工程设计规范，堤防工程的建筑物级别为2级。堤防工程上的建构筑物设计防洪标准，不应低于堤防工程的防洪标准。对于临新城区边坡，根据水利水电工程边坡设计规范，对人身和财产安全的影响程度较大，失事后的损失较大、规模较大的边坡，边坡级别取为3级；规模较小、危害程度不严重的边坡，其级别取为4级，危害程度较轻的边坡，其级别取为5级。7.1.2淤地坝工程淤地坝的建筑物级别，决定了建筑物的安全控制标准和安全余度。水土保持综合治理技术规范沟壑治理技术规定，一般淤地坝，蓄水时间较短时，可不作坝体稳定分析。当淤地坝加高改作治沟骨干工程后，由于蓄水时间较长，需作坝体稳定分析，根据满足稳定要求的坝体断面来决定上下游坝坡，参见水土保持治沟骨干工程技术规范，对于可能直接威胁新城区安全的中小型淤地坝和大型淤地坝、骨干淤地坝一样，参照水土保持治沟骨干工程技术规范，确定淤地坝建筑物级别，见表711。项目单位淤地坝小型中型大(二)型大(一)型库容万m10105050一100100一500洪水重现期设计年10205050校核年3050100300淤积年限年551010202030主要建筑物级别5554次要建筑物级别-5557.2沟口整治工程本次规划沟口整治工程范围：根据每条沟道的不同情况，以出山口为界，向上游04km12km，向下游直至送入规划主河道。7.2.1整治原则根据各沟道现状行洪能力分析成果和现状沟道走向，沟口整治工程布置原则如下：a)沟道中心线基本维持现状，局部沟道根据地形、地物和城市规划情况适当调整；b)沟道采用矩形断面，以减少占地，节约土地资源；c)基本维持现状沟道纵坡，保持沟道纵坡连接顺畅；d)为便于应对超标准洪水，流域面积大于50km的12条沟道采用明渠形式，流域面积为05km50km的10条沟道采用明渠加暗渠形式。e)入北川河主河道处与河势相应，力求平顺连接。7.2.2相当沟a)沟道布置相当沟位于北川河左岸，从相当村北穿过，本次规划沟口整治长度1250m，其中山口以上长度约500m，50年一遇流量543m3s。沟道出山口以前断面狭窄，岸坡陡峻， 出山口以后沟道主槽隐约可见，宽度2m5m，通过涵洞下穿现状道路，涵洞为圆形，直径约2m。规划对相当沟出山口以上段沿原沟道走势进行明挖硬护，两侧边坡整修加固；对出山口以下段基本沿原沟道主槽进行开挖硬护，使沟道满足行洪要求。b)沟道断面沟道采用矩形断面明渠接暗渠形式。按照纵坡分为两部分：自入北川河口以上800m的沟道采用矩形暗渠，桩号0+0000+800，设计沟道纵坡160，沟底宽度4m；另一部分沟道采用矩形明渠，桩号0+8001+250，设计沟道纵坡113：沟底宽度25m。c)水面线计算本次规划整治范围内沟道均为山丘区河道，河道纵坡较陡，水流较急，采用恒定均匀流水面线计算方法。采用M75浆砌石硬护，沟道糙率选用0.025，根据前面确定的沟道纵坡与沟底宽度，计算沟道设计水面线。沟道水深采用明渠均匀流公式计算，公式如下： (721)式中： Q流量， (m3s)； A过水断面面积， (m2)； C谢才系数，c=R/n； R水力半径，R=A/x， (m)； x过水断面湿周， (m)： i沟道计算纵坡； n沟道糙率；根据计算，0+0000+800段设计水深246m，0+8001+250段设计水深2.26m。d)护岸设计本次规划整治沟道的护岸顶高程，依据堤防工程设计规范（GB50286-98）来确定，