1、朝天区东溪河大桥建设工程主引道行洪论证与河势稳定评价报告大学论文第一章 概 述1.1 项目背景广元市朝天区位于四川盆地北部边缘，嘉陵江上游，东邻旺苍县，南与广元利州区毗邻，西北青川县交界，北与陕西省宁强县接壤，区人民政府驻地朝天镇，距广元23公里。幅员面积1619.65平方公里，总人口21万人。现辖6镇19乡，214个村，5个居民委员会。朝天区历史悠久，人杰地灵，文化灿烂。历来为川北重镇，蜀门锁钥，交通枢纽，兵家必争之地。中子铺古人类细叶石器加工场，闪跃着巴蜀文明源头的光芒；七盘关下，至今犹存的金牛古道上，流淌着华夏文明演进的历史；三国时，刘备于此置昭欢县，诸葛亮北伐曹魏，这里是军事要道；唐明
2、皇“安史之乱”幸蜀，蜀中百官在此接驾朝拜天子，朝天区因此而得名。李白、杜甫、陆游、李调元等古今名流在此留下诗词300余首。地形地貌属龙门山褶皱裂带，地势东部高、北部次之，呈梯级向西南倾斜，海拔一般在5001300米。朝天区属北亚热带湿润季风气候，年平均气温17摄氏度，一月均温4.7摄氏度，七月均温256摄氏度，无霜期260天，年均日照1380.1小时，降水量1180.5毫米。降水主要发生在夏秋两季。灾害性天气为冬春旱、夏洪、秋涝。土壤以山地黄棕壤，中山暗紫泥为主。全区春暖、夏热、秋凉、冬寒、四季分明，日照时间长,属亚热带湿润季风气候。年均气温17,生长期平均310天，无霜期共263天，年日照时
3、数1342小时。光热资源丰富，热量集中在4至9月，能满足多种农作物生产。雨量充沛，年均降雨量698毫米，年内降雨量集中在5至10月，占全年降雨量的85以上，形成了冬干、春旱、夏洪、秋涝的一般现象。该项目位于朝天区东溪河乡场镇，民事协调难度大，为减少民事纠纷，减小路基挖方工程数量，少占用土地，经我局和东溪河乡政府共同研究决定对主引道K0+348.019-K0+849.232路段进行移线变更设计。受广元市朝天区交通局的委托，四川恒盛路桥勘察设计有限公司组织有关技术人员现场踏勘，收集相关资料，该项目变更设计的外业勘测工作于2011年2月24日完成, 内业设计于2011年3月20日完成。受业主单位的委
4、托，我公司负责对主引道K0+348.019-K0+849.232路段河道进行行洪论证与河势稳定评价。我们全面收集了堤防河段的水文泥沙与河床地形等有关资料并进行分析。通过对堤防区河段多年来的河床演变分析及数学模型计算结果表明，该河段的防洪和河势稳定均不会产生较大改变，于2012年5月提出了广元市朝天区东溪河大桥建设工程（主引道）行洪论证与河势稳定评价报告（送审稿）。1.2 评价依据1.2.1 相关法律法规1、中华人民共和国水法（2002.10）2、中华人民共和国防洪法（1998.1）3、中华人民共和国河道管理条例(1988年)44、河道管理范围内建设项目管理的有关规定（水政19927号）5、四川
5、省河道管理范围内建设项目管理暂行办法（川水发200440号）1.2.2 技术标准及规程规范1、四川省河道管理范围内建设项目行洪论证与河势稳定评价报告编制大纲（试行）【2004】水利部109号2、河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）【2004】水利部109号3、水利水电工程等级划分及洪水标准（GB5020194）4、水电水利工程泥沙设计规划（DIJT50891999）5、河流悬移质泥沙测验规范（GB/T501591992）6、河流泥沙颗粒分析规范（SIA21992）7、堤防工程设计规范（GB5028698）8、水电工程水利计算规范（DIJT51051999）9、水电水利工程施工导流
6、设计导则规范（DIJF51142000）10、开发建设项目水土保持方案技术规范（SL20498）1.2.3 项目相关资料（1） 实测工程路段地形图（2）四川省水文手册（3）四川省中小流域暴雨洪水计算手册（4）广元市朝天区东溪河大桥建设工程（主引道）工程堤防堤型设计图（四川恒盛路桥勘察设计有限公司，2011年3月）；1.3 评价河段范围与防洪标准1.3.1 评价河段范围按照四川省河道管理范围内建设项目行洪论证与河势稳定报告编制大纲的要求，本报告评价河段范围为：堤防放线河段横向拟建工程两岸以外10m；纵向：堤线上下游各300m。评价河段总长501.213米。1.3.2 评价河段防洪标准依据中华人民
7、共和国防洪标准(GB50201-94)和四川省河道管理范围内建设项目管理暂行办法(川水发200440号)的规定，评价河段位于广元城市建制区域，因此确定其工程防洪标准时可按城市的等级和防洪标准考虑，城市的防洪标准见表1-1所示。 表1.3.2-1 城市的等级和防洪标准等级重要性非农业人口（万人）防洪标准重现期（年）特别重要的城市150200重要的城市15050200100中等城市502010050IV一般城镇205020由表1.1可见，该河段满足III级防护标准要求；根据中华人民共和国河道管理条例，河道管理范围是指“有堤防的河道，其管理范围为两岸堤防之间的水域、沙洲、滩地（包括可耕地）、行洪区，
8、两岸堤防及护堤地。无堤防的河道，其管理范围根据历史最高洪水位或者设计洪水位确定。河道的具体管理范围，由县级以上地方人民政府负责划定。”同时根据四川省河道管理范围内建设项目管理暂行办法第一章第三条规定：“河道管理范围：有堤防的河道，河道管理范围为两岸堤防之间的水域、沙洲、滩地（包括可耕地）、行洪区、两岸堤防及护堤地。无堤防的河道，省内市、州人民政府所在城市规划区内的河道管理范围，按50年一遇的洪水位划定；省内县（区、市）级人民政府所在地的河道管理范围，按20年一遇的洪水位划定；其余河道的管理范围，按10年一遇的洪水位划定”，该工程所在地为朝天区东溪河乡场镇，拟建的堤防为公路堤防，其公路为四级公路
9、，其评价河段的防洪标准为20年一遇洪水。1.4 技术路线及工作内容1.4.1 技术路线本评价报告所采用的研究路线为：水文分析计算以实测资料为基础与历史调查洪水计算相结合，计算设计洪水下拟建处由于管道穿越河道引起的河床冲刷、河势稳定等，综合分析确定拟建工程兴建对本河段行洪、河势稳定以及本河段其它已成和规划水利工程的影响。采用经验公式推求流域设计洪水，同时参考广元朝天区防洪工程的成果资料。1.4.2 工作内容 工作内容主要包括：建设项目背景、工程概况、工程所在河段河势情况，河道演变分析，流域概况及特性分析，水文分析计算，河道冲淤计算，河势稳定分析评价，从而对建设项目进行河道行洪能力与河势稳定影响的
10、综合评价。（1）水文分析计算：水文分析计算主要工作内容包括：工程区域暴雨资料的收集，水文基础资料的收集、审查与复核，历史洪水资料收集整理，工程河段设计洪水计算，以及成果的合理性分析。（2）河床冲刷计算：运用有关冲刷的推荐或经验公式对管道埋设的河段冲刷变形进行分析计算，分析河道冲淤变化趋势，并对有关水利设施与河势稳定的影响进行评价。（3）河道稳定分析（4）综合评价：通过上述几项分析计算，按照相应的技术标准及规程规范，综合评价管道修建以后对河道和其它设施的防洪安全影响并提出相应的建议。第二章 基本情况2.1 建设项目工程概况2.1.1 建设项目的名称、地点及建设目的项目名称：广元市朝天区东溪河大桥
11、建设工程(主引道)项目地点：朝天区东溪河乡场镇建设目的：该项目位于朝天区东溪河乡场镇，民事协调难度大，为减少民事纠纷，减小路基挖方工程数量，少占用土地，经朝天区交通局和东溪河乡政府共同研究决定对主引道K0+348.019-K0+849.232路段进行移线变更设计。项目区交通条件落，人民出行十分不方便，拟建工程建成后能够很好的解决当地人民的出行不方便问题，对于提升当地的经济发展速度也会起一定的作用。2.1.2 广元市朝天区东溪河大桥建设工程(主引道)项目堤防工程的建设规模、防洪标准2.1.2.1建设规模1、主引道K0+348.019-K0+849.232路线向右平移3.0米，移线长度501.21
12、3米；2、移线路段K0+510-K0+540增设护脚，K0+560-K0+786和K0+805-K0+833增设路肩式挡土墙；同时在K0+210和K1+036.50增加钢筋混凝土盖板涵。2.1.2.2建设标准1）自然区划：路线经过地区属中华人民共和国自然区划V1区。2）水泥混凝土：设计弯拉强度5.0Mpa。3）设计弯拉弹性模量29Gpa。4）设计使用年限：水泥混凝土路面15年。5）设计使用年限内标准轴载累计作用次数Ne=3.132104（次）。6）水泥稳定砂砾：7天抗压强度 =3.0Mpa。7）温度梯度标准值：86（C/m）。8）土基回弹模量： E=35Mpa。9）路基标准横断面布置路基宽度：
13、主引道采用6.5m，行车道宽6.0m，路肩20.25m；路拱坡度行车道采用2.0，路肩采用2。挖方内侧一般采用50cm50cm浆砌片石边沟。10）平曲线加宽方式当平曲线半径小于等于250m时，路基采用第一类加宽值进行弯道内侧加宽。11）平曲线超高方式路基超高方式采用绕路基中心线旋转，圆曲线半径小于150米均应设置超高。超高渐变率为1/100。计算超高缓和段时最短应符合渐变率1：15且不小于10m的要求。允许将超高、加宽缓和段部分插入曲线内。2.1.2.3 防洪标准该项目位于广元市朝天区东溪乡场镇，其中主引道K0+348.019-K0+849.232路段进行移线变更设计，其防洪标准为20年一遇。
14、2.1.3 拟建工程设计方案2.1.3.1 工程建设设计方案主引道按四级公路标准设计，设计速度20公里/小时，全长1.120公里。主引道共设交点9个，平均每公里8.036个，平曲线线占路线总长39.165，最小平曲线半径15m。全线共设变坡点数3个，平均每公里2.679个，竖曲线占总长度比例12.664%，最大坡度为2.4%，最小坡长123.3m，凸形曲线最小半径1200m/1个，凹形曲线最小半径3000m/1个；该引道平、竖曲线半径满足公路路线设计规范（JTG D20-2006）的有关规定。全路段采用动态透视图对平、纵线形设计进行了检验，线形连续、流畅、美观，平、纵组合设计良好。2.1.3.
15、2 线位方案本工程位于广元市朝天区东溪河乡，线路全长501.213米，且会向右移三米。项目河段位置图（红线河段）2.2 河道基本情况2.2.1 河道概况二岔河属东溪河的一级支流，发源于朝天区花石乡，途经哨楼、花石、宋坝于菜籽坝处与东溪河相汇合，二岔河全流域集雨面积63.9 KM2，主河道长度17.4 KM，河道平均比降2.1。工程河段以上集雨面积63.9 KM2，主河道长度11.66KM，河道平均比降19.2。工程河段河面平均宽度约30m。2.2.2 气象特征东溪河（二岔河）所处嘉陵江流域上游属亚热带山地气候，冬季干燥寒冷，盛夏湿润凉爽。由于同时受地形和纬度的影响，嘉陵江流域气温从北向南递增。
16、多年平均气温为842，极端最低气温-14 -4，项目所在地属于亚热带季风气候，多年平均气温16 18，极端最高气温3,842，极端最低气温约-9。年平均无霜期为263天，年平均日照时间1390小时，年平均相对湿度69%；年均降雨量1518mm,年最小降雨量580mm,年际降雨分配不均匀，80%的雨量都集中在7、8、9三个月。羊木河流径主要来自降水,其次为地下水和融雪水补给。510月的径流主要由降雨形成，降雨量占全年的80%左右，径流量亦占全年的80%左右，113月的径流主要来源于地下水，4、5月的流径则由降雨和融雪混合补给。径流具有年内及年际变化大的特点，洪水主要由暴雨形成，属陡涨陡落型洪水。
17、洪水过程历时较短，年最大洪水发生时间多为7、8、9月，5、6月次之，年际流量变化较大。广元县水文手册多年平均流量20m3/s。降雨和径流在年际、年内以及区域上的分布是不平衡的。东溪河（羊木河）是嘉陵江右岸一级支流，流域内未进行悬移质及推移质泥沙测验，本次设计采用水文比拟法移用新店子水文站泥沙成果。新店子水文站（1996年迁至广元城区，改称广元站）该站具有1966-2002（其中1969年缺测）36年悬移质泥沙资料，多年平均悬移质输沙量为3039万吨，多年平均含沙量为4.78kg/m3，新店子站悬移质输沙量年际变化较大，根据实测资料统计分析，最大年输沙量为12330万吨（1984年），最小年输沙
18、量128万吨（1977年），相差96倍，本次按流域面积比移用新旧店子站的输沙成果，其多年平均悬移质输沙量成果见下表2-1因嘉陵江未开展推移质测验，本阶段泥沙分析采用推悬比计算工程处推移质，推移比按15%计。经计算得到推移质及悬移质输沙量成果，见下表2-1工程河段悬移质输沙量成果表参证站设计站新店子水文站集雨面积（Km2）多年平均悬移质输水量（万吨）设计站位置集水面积（Km2）多年平均悬移质输水量（万吨）多年平均推移质输水量（万吨）新店子水文站253673039东溪河场镇926110.94 16.64 新店子水文站253673039二岔河出口63.97.66 1.15 2.2.3 河道地质情况工
19、程河段的具体地质情况：表层为第四系全新统冲洪积层，下伏主要为寒武系邱家河组（q3）炭硅质板岩，穿越工程河段主河床所处地层从上至下依次为：第层砾砂（Q4al+pl）：杂色，松散，饱和，母岩成分主要为长石、石英、云母等为主，含卵石颗粒，粒径一般在2080mm，含量约30%。层厚2.44.5m，层底标高510.40512.6m，标准贯入试验击数为68击，岩土工程分级为级，该层广泛分布于穿越场区。第层卵石（Q4al+pl）：杂色，以灰褐色为主，饱和，稍密中密，母岩成分以变质砂岩、砂岩、花岗岩为主，磨圆度较好，颗粒形状以亚圆形为主，一般粒径以20100mm为主，最大粒径可达400mm，其中粒径小于2mm
20、含量约15，粒径2200mm含量约40，粒径220mm含量约25%，大于200mm粒径含量20，分选性好，级配较差，中等风化，圆砾及中粗砂充填，由卵石起到骨架作用，层厚6.288.1m，层底标高503.90504.53m，超重型动力触探试验锤击数为612击，岩土工程分级为级。该层广泛分布于穿越场区。第层强风化碳质板岩（q3）：灰黑色，变余结构，板状构造，矿物成分以石英、长石为主，夹铁、锰及碳质，节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状，节长一般219cm，层厚1.051.6m，层底标高为502.93503.07m，超重型动力触探试验锤击数为3540击，岩土工程分级为级。该层广泛分布于穿越场区。第层中等风化
21、碳质板岩（q3）：灰黑色夹白色条带，变余结构，板状构造，矿物成分以石英、长石为主，内含铁锰矿物及碳质，节理裂隙较发育，可见两组裂隙，裂隙面与岩芯夹角为15与50，见石英岩脉，岩芯多呈扁柱状短长柱状，岩芯长一般为250cm。最大揭露深度9.52m，岩土工程分级为级。该层广泛分布于穿越场区。由此可见主河床最上层砾砂层揭露厚度为2.4m，母岩成分为长石、石英、云母，骨架颗粒粒径一般在2080mm之间，含量约30%。据此粒径取最小为20mm进行计算。2.2.4 地质构造及地震工程区地处龙门山北东向构造带东北部和米仓山东西向构造带内。龙门山北东向构造带经受了印支-燕山期构造活动长期影响，构造复杂，以高角
22、度的压扭断裂为主，褶皱多呈短轴状；米仓山东西向构造带进入本区后渐向北偏扭，呈现为北东东向褶皱，并伴有高角度冲断层出现。新生代以后，形成的推覆逆掩的巨型断裂系龙门山褶断带，是近代地震活动强烈的地区。工程河段位于龙门山构造带东北段。该断裂带由天全县西南起，向北东经大邑县双河、灌县二王庙、安县县城附近、江油市武都、广元市沙河，在陕西省南郑县插入汉中盆地，全长约500km。断裂带总体走向北4550东，倾向北西 ，倾角5070。根据从龙门山的侏罗系、白垩系及老第三系地层连续沉积和褶皱形成的资料，该断裂定型于喜山运动早期。该断裂在中、晚更新世直至现今仍有活动，但较微弱，大都显压性，仅在南段微显张性，总体属
23、中、晚更新世活动断裂。地震活动总趋势是南段较强，而中北段弱。工程区新构造运动不强烈，属基本稳定区。距离工程最近的断层为F1断层（朝天逆冲断层），该断层四川境内起于朝天与陕西宁强交接部位嘉陵江左岸2.0km，于朝天区北东面10.0km处斜跨嘉陵江至其右岸，后沿南西向至广元市城区北西10km终止，全长45km左右。总体走向北5070东，倾向北西，倾角5575。该断层地表断裂构造形迹清楚，中间有三处逆褶段，未发现最新错动地貌和第四纪沉积变形迹象，断层属中更新世活动断裂。该断层位于工程区西北方向，距离约12km，对该工程有一定影响。据GB 183062001中国地震动参数区划图国家标准第1号修改单四川
24、、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图（1/100万）知本区地震动峰值加速度为0.10g，对应地震基本烈度为度。根据建筑抗震设计规范（GB 500112001）附录A中A.0.20第5条，该工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。根据工程勘察及查阅相关资料，工程河段河床从上至下分别由冲填土厚层0.5m、稍密卵层石厚2.0m、密实卵石层后至少7.4m组成。卵石层的物理力学性质指标为：稍密卵石重度21.0KN/m3、内摩擦角30、变形模量E019.0MPa；密实卵石重度23.0KN/m3、内摩擦角40、变形模量E037.0Mpa。卵石层承载力特征值：稍密卵石层上fak=300
25、kpa、密实卵石上fak=800kpa。卵石上承载力值较高，压缩性较低，层系稳定，是较为理想的基础持力层。2.3现有涉河工程与本工程建设项目的关系二岔河段目前仅零星的分布着一些小的涉水建筑，无较大的水利工程，本次拟建工程共修建堤线长501.213米。工程起始点工程河段的一处漫水桥工程河段中的一处铁桥堤防工程的终点2.4 评价河段水利规划及实施情况评价广元市朝天区东溪河大桥建设工程(主引道)堤防工程段未规划有大中型水利工程，只是在中小流域规划中东溪河场镇段规划有堤防，小渡桥工程，除此外无其它水利设施。 第三章 河道演变3.1河道历史演变拟建工程所在河段属二岔河下游，位于四川盆地北部边缘，地处龙门
26、山北东向构造带东北部和米仓山东西向构造带内。地势北高南低，山脉走向北东，与构造线展布方向大体一致。工程场地地质构造较为稳定，二岔河河滩处多分布为冲填土，主要成分为粉砂土、粘性土、卵石及植物根系等，其它地段无冲填土，说明二岔河在历史上摆动大都局限于现河道与现河滩地部位，河道的历史演变过程较为缓慢，整个河道总体来看是长期处于稳定状态的。3.2河道近期演变分析工程河段据现场调查除左岸修建有未完善的堤防及两处小渡桥外，再无其它水利设施，从总体趋势看，河道断面冲淤交替变化小，原河道未受到扰动破坏，河道近期变化较为稳定。3.3河道演变趋势预测广元市朝天区东溪河大桥建设工程(主引道)堤防工程建于二岔河右岸，
27、堤防工程竣工后河床维持原河底高程与形态，两岸河堤的修建，河段平均流速、水流流态不会发生大的改变，因此，评价河段的河道不会因工程施工和建设产生河道平移，断面及河床冲淤变化等。该工程建设后，对河道演变基本无影响。第四章 行洪论证与计算4.1 水文分析计算4.1.1 水文测站二岔河是东溪河右岸一级支流，同时东溪河又是嘉陵江右岸的一级支流。东溪河流域内无水文站点，但在其下游的的嘉陵江有广元水文站。嘉陵江流域水文站点较多，布设合理，基本上控制了干、支流的水文情势。嘉陵江上游流域干流各水文位站观测资料情况见表4-1表4-1嘉陵江上游流域部分水文测站资料情况一览表站 名集水面积(km2)观测内容及其资料年限
28、(年)水位流量泥沙广元253671962-1996、1997今64-67,69-951997今65-67,69-951997今昭化590651944今嘉陵江干流广元水文站是基本水文站。1996年前为新店子水文站，位于广元市上游23km处，1996年后该站下迁至广元上西办事处境内嘉陵江与南河汇合口上游4Km处。4.1.2 水文资料复核嘉陵江干流上游广元段先后由四川省水文总站（四川省水文水资源勘测局）及长办等单位作过历史洪水调查，并经省洪办整编成册。表4-2 广元河段历史洪水推流成果表洪水年份水位(m)流量(m3s)资料评价推流方法185711700供参考HQ曲线189810200供参考HQ曲线1
29、99012800可 靠实 测198110200可 靠实 测根据调查与文献资料考证，该河段自1857年至今发生的大洪水由大到小排位是1990、1857、1981、1989。其中1990年与1981年洪水为实测成果，1857年和1898年两场历史洪水是通过访问调查洪痕点，采用历年综合HQ曲线，并用QAh1/2法延长推算洪峰流量，有一定的参考价值。4.2 设计洪水计算4.2.1二岔河设计洪水计算由于二岔河无实测水文资料，同时二岔河与东溪河流域面积相差较大，故采用中小流域暴雨洪水手册进行洪水计算，流域特征参数F、L、J，根据1：10000地形图进行量算，流域特征值量算成果表见表4-3朝天区东溪河乡二岔
30、河堤防工程特征值表跨越河道名称集雨面积F（Km2）主河道长度L（Km）沟道平均比降J二岔河60.5311.660.0192推理公式的基本关系式为：=0.278iF=0.278F上式适用于全面产流条件下的全面汇流和部分汇流两种情况：当全面汇流条件下：=1-（/s）1-n当部分汇流条件下：=n(/)1-n=（1-n）s/1/n式中：洪峰流量（m3/s）；洪峰径流系数；i最大平均暴雨强度(mm/h)；暴雨雨力，即最大1小时暴雨量（mm/h）；暴雨公式的衰减指数；F集水面积（km2）；流域汇流时间（h）；L自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(公里)；J沿L的河道平均比降；流域汇流时间(小时)；当=1的流域汇流时间（小时）；产流历时（小时）；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。公式各参数的确定：产流参数据四川省中小流域暴雨洪水计算手册产流参数=KF-0.19，得本工程设计流域的综合关系为： = 3.6F-0.19 Cv = 0.23 Cs = 3.5Cv汇流参数m采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册，盆地
