XX市枯河治理应急工程设计书.docx
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XX市枯河治理应急工程设计书
1综合说明
1、1绪言
X河属于黄河流域,发源于XX市XX区廿十里铺村,向东南流经XX区、XX市、XX区,在XX区古荥北流入黄河。
该河承担着XX区大部、XX市北部防洪排涝任务,属于跨区域排水河道。
主干河流全长40.6公里,控制流域面积227.69平方公里。
该河道在XX市XX镇境内建有XX水库(中型水库),水库总库容为2798万m3,水库控制流域面积160.0km3,水库以上河道总长13.57公里,平均河道比降1/550。
本次河道应急疏挖范围为:
XX区廿十里铺村-开洛高速公路河段,长度11.77km,其中:
XX境内长度1.758公里(已治理0.78公里),XX境内长度10.012。
X河属于平原季节性河流,汛期行洪,非汛期主要排放XX区居民生活污水、中国铝业公司河南分公司及其它厂矿企业废水。
该河道于1965年4月被原XX铝业公司(现为中国XX河南分公司)征用作为厂外排污河道,并于2000年11月进行了确权发证。
由于河道多年来未能进行系统治理,多数河段淤积严重,杂草丛生,河床逐年升高,加之沿河村民常年在河道两侧围河造田,致使河道过水断面逐年缩窄。
目前河道平均宽度4-10米,最窄处仅有3米,过水流量仅为20立方米每秒左右,造成X河平均行洪能力大为缩减,远远达不到三年一遇除涝标准(设计流量134立方米每秒)。
河道现有防洪能力与其承担的防洪要求相差甚大,汛期一遇大雨(25-50毫米/24小时)以上天气,洪水漫堤出槽现象时常发生,给两岸村庄、农田、工矿企业造成很大损失,群众深受其灾,多次到XX区政府上访,强烈要求疏挖X河。
2005年7月18日(“7*18”洪水),2小时降雨量达134亳米,X河干支流洪水四处漫溢,XX市XX镇境内的小村、桑园、许庄、前新庄、后新庄、西大村等村庄遭受严重洪涝灾害,420户民宅进水,水深达1米,5100亩农田受淹,倒塌房屋9间,直接经济损失300万元。
2005年7月22日(“7*22”洪水),最大降雨量达354.2毫米,达到百年一遇降雨标准,X河全线漫溢,一片汪洋。
XX区道路大部分积水,陇海铁路两侧南北交通中断,肖洼村、朱寨村、武庄村等三个村庄积水达1米以上;XX市沿河XX、XX、XX三个乡镇14村庄受灾,其中XX镇小村全村转移,淹没农田1.75万元。
“7*18”、“7*22”两次洪水给XX市XX区政府、XX市造成了巨大损失,XX市政府、XX区政府、XX市政府对X河治理高度重视,各级领导多次到现场查看受灾情况,研究河道治理方案。
XX区农村经济委员会、XX市水利局分别编写了X河治理应急方案。
由于X河是跨区域排水河道,河道治理需要统筹兼顾,统一标准。
因此,XX市水利局委托XX市水利建筑勘测设计院编制X河应急治理工程设计。
为了使X河应急治理工程方案符合实际情况,达到防洪除涝目的,使两岸村庄排水畅通,2006年6月23日—6月27日设计人员与XX区农村经济委员会、XX市水利局有关人员一起到现场实地查看。
沿河查看了X河干流现状,河道淤积情况,桥梁阻水情况,并分别查看了受灾严重的肖洼村、朱寨村、东柏社、桑园、小村、西大村等,对各村的排水出路进行了规划。
XX市水利局、XX区农经委各自对境内的X河干流、支流进行了纵横断面测量,分别与7月5日、7月25日提交了测量成果。
在此基础上完成了X河应急治理工程设计。
经水文分析计算,并依据河道现状宽度,确定本次X河应急挖标准为:
(1)干流:
XX区廿十里铺至开洛高速公路(桩号GL0+000-桩号GL11+770)为三年一遇除涝流量的50%;
(2)支流:
按三年一遇除涝设计标准疏挖。
主要建设项目包括:
1、X河干流疏挖,XX段长0.978公里,XX段长10.012公里;2、排水支沟疏挖7条,长度6.498公里;3、新建桥梁8座。
完成上述工程共需完成土方开挖59.51万立方米,土方城填筑55。
47万立方米,弃土9.25万立方米,混凝土及钢筋混凝土591.0立方米,浆砌石1438.0立方米。
工程概算总投资819.65万元。
该项目工程完成后,可使X河干流XX区廿十里铺村—开洛高速公路河段(桩号GL0+000-桩号GL11+770)过水能力达到三年一遇除涝标准的50%。
有效地保护XX区肖洼、朱寨,XX市小村、西大村等十几个村庄汛期免遭水灾,可保护耕地面积1.75万亩,可缓解汛期XX区的防洪压力,有利于中国XX公司河南分工司废水排放。
新建、改建跨河桥梁方便了两岸群众生产、生活。
该工程的建设对加快当地经济的发展,保持社会稳定,起到积极的促进作用。
1.2水文
1.2.1水文气象
X河流域包括XX区大部、XX市北部。
XX区位于XX市西30公里处,是XX市的工业卫星城,地处和东经113`14`45—113`19`05,北纬34`35`-34`40之间,西南与XX市接壤,其余周边与XX市相邻,西部紧依XX河,北部为X河的源头,东西长6.6公里,南北宽16公里,总面积64.7平方公里。
XX市位于河南省北中部,北临黄河,南连密县,西接XX,东与XX市郊接壤。
地理位置在北纬、东经113`08—113`30`、34`36`--34`59`之间,东西宽35公里,南北长40公里,总面积988.65平方公里。
该区域属北温带季风型大陆性气候,冬冷夏热,四季分明,年平均气温14.3OC,极端最低气温为-16.5OC。
多年平均最高月气温27.4OC,发生在7月份,最低月平均气温-0.2OC,发生在1月份,年平均日照时数为2346h,年平均无霜期225天,多年平均水面蒸发量1177.4mm,多年平均干旱指数为1.8,多年平均降水量为608.22mm,年均活动积温4605.5OC~4765.9OC,多年平均径流深85mm,降水年内分配不均匀,6~9月份降水量占全年降水量的65%,年际变化大,年径流量变差系数在0.29~0.55之间。
该区域地面径流由降水补给,据历年来的观察与历史调查,河流径流量多集中在汛期,而七、八月的径流量又占全年的三分之二以上,而非汛期的径流量很少,河道均属于季节性河道,汛期洪水,非汛期排放生活污水或者工业废水。
该区域地下水根据其赋存条件,可分为第三、第四系松散岩类孔隙潜水与承压水。
在地面下300m范围内,分为浅层水、中层水、深层水。
浅层水埋深在60m以内,富水区、中等富水区水位埋深5~30m,含水层厚度10~30m,其动态为典型的渗入开采蒸发型,与中、深层地下水相比,具有埋藏浅、补给快,开采易的特点。
中层地下水埋深在60~160m范围内的承压水,有两个含水层,第一层埋深70~120m,含水层厚10~20m,第二层埋深120~160m,含水层厚10~15m。
深层水为埋深在160~300m范围内的承压水,也有两个含水层,第一层埋深180~240m,含水层厚20~30m,第二层埋深在250m以下,含水层厚10~30m。
单井出水量多在30~70m3/h之间。
本区浅层水主要受降水补给,其次为北部地表水补给,中深层水则为南部侧向迳流补给和浅层越流补给。
地下水自西南向东北迳流。
1.2.2X河水文分析
X河设计洪水由山丘区型和平原区型洪水组成。
本次计算X河干流XX铝厂排水沟入口以上为山丘区地形,按山丘区型洪水计算;铝厂排水沟入口到XX水库地形为平原区,按平原区型洪水计算。
干流河道设计除涝洪水标准:
XX区廿十里铺至开洛高速公路(桩号GL0+000~桩号GL11+770)为三年一遇除涝流量的50%。
经计算,干流河道过水流量:
XX区廿十里铺至铝厂排水沟口(桩号GL0+000~GL2+358)61.0m3/s;铝厂排水沟口至刘寨桥(桩号GL2+358~GL7+170)67.0m3/s;刘寨桥至后真村桥(桩号GL7+170~GL9+440)67.0m3/s;后真村桥至开洛高速公路(桩号GL9+440~GL11+770)77.5m3/s。
支流疏控共7条,设计洪水按山丘区型洪水计算。
小村排水沟设计过水流量:
33.0m3/s;XX铝厂排水沟设计过水流量:
64.0m3/s;肖洼排水沟设计过水流量:
39.0m3/s;武庄排水沟设计过水流量:
20.0m3/s;东柏社排水沟设计过水流量:
12.0m3/s;朱寨东排水沟设计过水流量:
22.0m3/s;朱寨西排水沟设计过水流量:
19.0m3/s。
1.3地质
XX区辖区属黄土丘陵地,处于华北平原、黄河冲积平原扇轴部,为豫东平原和豫西丘陵的交接地带。
西部、南部承接丘陵山地,地势起伏不平,大部分位于古黄河一、二、三级阶地上,按地貌形态及成因类型,自南而北可划分为风成黄土岗地,冲洪积倾斜平原和冲积平原三种地貌类型。
区内所覆盖的第四系松散堆积物,其浅层黄土岗地区为上更新世风积物;倾斜平原区为上更新世冲洪积物,冲积平原区为全新世冲积物及上更新世冲洪积物。
区内发育有较多的冲沟。
地面被冲沟割裂成块,冲沟多为近南北向和东西向,冲沟宽深均在30~70m,局部有70~80m深,100~150m宽,长度一般为500~2000m,个别冲沟长达5000m以上。
东、北部地势开阔,较为平坦。
全区整体呈西南高、东北低的自然倾斜之势,坡度平均0048'8",海拔高度在133~588m之间,相对高差451m,平均纵坡降8~15‰。
区域内由于长期的山洪及雨水冲刷,致使冲沟纵横,地面大部分被切割成条块段,XX区及附近地区全被第四纪松散沉积物所覆盖,沉积厚度由南部岗地的120m向北增至250m以上,成因类型为风积、冲积、冲洪积、冲湖积、人工填土等。
地下水的稳定水位深度在13.9~120m处,地下水大致由直向北或西北流动,辖区土壤以轻壤土(白立土、潮白土)为主,占总面积70%,土质不松不粘,保水保肥中等,易于耕作;偏沙壤土(立黄土)占10%,土质疏松,保水保肥力差;轻中壤土占20%,土质稍粘,保水保肥力强。
XX市位于秦岭巨型纬向构造带的地段,荥密复背斜的北翼,为一巨大的近东西向单斜构造,在南部近北斜轴部一带,由于地壳上升,形成中低山地形。
在北中部,由于地壳长期下沉而形成平原及倾斜平原,蕴藏有丰富的松散岩类孔隙潜水和承压水。
基岩山区分布有基岩裂隙水及裂隙岩溶水,水量较贫。
XX市除高山镇南部有部分砂姜立黄土,环翠峪管委会及崔庙南部南部贾峪西南部为山地褐土外其它均为立黄土。
XX市境内陇海铁路线两侧的平原低丘地区是地下水的富集带;XX以北刘庄、段坊一带第一、第二承压含水层不发育,第三含水层颗粒粗、厚度大,水丰量佳;北部邙岭地区,据勘控证实210m深度内有良好的含水沙层近40m;南部山区、刘河、崔庙一带的山间盆地潜水可解决部分人畜吃水,万山、三山一带砂面土层及车厂、白赵、郑岗一带的石灰岩因地势高切割深,目前的开采条件难保证人畜饮水。
X灌流域范围内土质为粘土、亚粘土,厚度在8.5m~44m之间。
1.4工程建设的必要性及工程任务、规模
1.4.1工程建设的必要性
X河发源于XX市XX区二十里铺村,流经XX区、XX市、XX区,在XX区古荥北流入黄河,全长40.6km,控制流域面积227.69km2。
属跨区域排水河道,容易引起排水纠纷。
该河自1965年以来一致没有系统治理,目前河槽淤积严重,杂草丛生,过水断面狭窄,过水流量不足20m3/s,远远达不到郊区排水河道三年一遇除涝标准。
X河是XX区的重要对外排水河道,承担着XX区80%的排水任务,随着XX区城市建设面积和地面硬化面积的不断扩大,降雨入渗量大大减少,致使汛期城区雨水汇集速度加快,汇集量加大,导致下游X河干流不堪重负,时常缺口漫槽行洪,淹没两岸大面积农田,群众苦不堪言。
另外,X河上游村庄排水支沟多为断头沟,积水不能排入X河干流,造成住宅进水,房屋倒塌,道路不通,严重影响群众的生产、生活。
尤其是2005年的“7·18”、“7·22”两次大洪水,给群众造成了巨大损失,群众怨声载道,强烈要求治理X河。
因此,对X河进行疏挖治理已迫在眉睫,势在必行。
该工程是一项民心工程,是XX区和XX市城市防洪建设的重要组成部分。
1.4.2工程建设任务及规模
本着全面规划、统筹兼顾、合理实施的原则,全面考虑工程现状,分析造成村庄积水的原因,主要对严重影响汛期行洪的X河干流进行疏浚治理,并对面上积水严重,群众呼声较高,无法排入X河干流的拓水支沟进行开挖。
(1)、工程建设内容
工程主要建设内容包括:
X东干流疏挖长度11.77km,其中XX段1.758km(已治理0.78km),XX段10.012km;排水支沟疏控7条,长度6.498km;新建生产桥8座。
(2)、疏挖标准
X河设计洪水由山丘区型和平原区型洪水组成。
本次计算XX铝厂排水沟入口(桩号:
GL2+358)上游为山丘区地形,按山丘区型洪水计算;XX排水沟入口至XX水库(桩号:
GL13+570)地形为平原区,按平原区型洪水计算。
由于X河现状河槽平均断面为10m左右,且现状河槽已被XX铝厂征用并进行土地确权。
因此,本次X河干流河槽开挖标准按3年一遇除涝流量的50%,分别为:
①、XX区廿十里铺至铝厂排水沟口(桩号GL0+000~GL2+358)61.0m3/s;②、铝厂排水沟口至刘寨桥(桩号GL2+358~GL7+170)67.0m3/s;③、刘寨桥至后真村桥(桩号GL7+170~GL9+440)67.0m3/s;④、后真村桥至开洛高速公路(桩号GL9+440~GL11+770)77.5m3/s。
对刘寨桥~开洛高速(桩号:
7+170~11+770)河段,由于XX回水影响除涝水位高于两岸地面,汛期时应对面上排水沟口进行堵复,采用提排设备进行提排,以使地面涝水入X河干流,以后资金充足时,应建防洪闸排涝。
1.5河道疏挖设计
1.5.1X河干流疏挖
(1)、疏挖范围
XX区:
X河干流总长1.758km,其中,已治理段长0.78km、未治理段长0.978km。
已治理段为新乡路至安阳路河段(分别于2004年、2005年治理完毕,总长度0.78km,治理断面:
底宽2.0m),沟深4~5m,边坡1:
1.1)。
未治理段包括:
①、新乡路以上河段,长0.6km,②、安阳路至XX界河段,长0.378km。
XX市:
X河干流XX区与XX界至开洛高速公路,开挖长度10.012km,其中:
河道疏挖长度8.912km,河道改线长度1.1km。
河道改线原因:
由于西大村河段位于村内,现状为浆砌石矩形断面,底宽4m,渠深1.2m,因高程不够,渠顶砌砖高0.8m直墙,目前渠底已淤0.8m,渠道总长400m(其中盖板涵洞长100m),经计算,目前最大过水能力为10m3/s,不能满足设计要求,因此,对西大村河段进行改线。
(2)、疏挖方案比选
X河干流应急疏挖拟定三个方案进行比选。
方案一:
三年一遇除涝标准;方案二:
三年一遇除涝标准70%;方案三:
三年一遇除涝标准50%。
方案一、三年一遇除涝标准开挖河道,河道断面大,土方开挖量大,拓宽需要占地,且由于该段河道(桩号GL1+758~GL2+358)流经桑园村,河道现状两侧居民住房间距不足20m,无法拓宽河道。
另外,该河道已被XX铝厂征用作为厂外排污河道,并进行了确权发证,确权范围最大宽度16m,限制了河道开挖宽度。
方案二、基本上保障了河道的过水能力,能够达到疏通涝水的目的,但河道开挖宽度较大,桑园村内河槽开挖宽度需21m,无法拓宽河道,且土方开挖量较大。
方案三、基本上保障了河道的过水能力,能够达到疏通涝水的目的,且河道开挖宽度不太大,土方开挖量适中。
结论:
对以上三个方案综合考虑,本次河道应急疏挖标准采用三年一遇除涝流量的50%。
(3)、河道疏挖设计
河道断面过流能力计算采用明渠均匀流计算公式。
河道设计断面分别为:
①、XX区廿十里铺(GL0+000)~XX铝厂排水沟(GL2+358),河段长2.358km,疏挖标准为三年一遇除涝流量的50%,过水流量61.0m3/s。
河槽设计底宽2.0m,水深2.30m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/150。
②、XX铝厂排水沟(GL2+358)~刘寨桥(GL7+170)为三年一遇除涝流量的50%,流量为67.0m3/s。
河槽设计底宽6.0m,水深2.44m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/550。
③、刘寨桥(GL7+170)~后真村桥(GL9+440)为三年一遇除涝流量的50%,流量为67.0m3/s。
河槽设计底宽8.0m,水深2.8m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/1400。
④、后真村桥(GL9+440)~开洛高速(GL11+770)为三年一遇除涝流量的50%,流量为77.5m3/s。
河槽设计底宽10.0m,水深2.8m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/1400。
河槽开挖土方在河上口1m以外摊平,两岸摊土顶宽均为4m,摊土用履带推土机压实,摊土遇两岸面上排水沟口时应预留豁口,以利于面上排水入X河,河道开挖的淤泥、垃圾就近运至废坑内,运距不超过3km,并对表层覆土、植草绿化,确保不造成水土流失。
(3)、河槽护砌措施建议
当水流通过河道时,容易发生冲刷,通过河道流速计算,采取一定的措施,防止冲刷。
经计算,X河干流:
铝厂排水沟口以上河段平均流速V=3.77m/s,不冲流速V′=1.02m/s;铝厂排水沟口至刘寨桥河段平均流速V=2.37m/s,不冲流速V′=1.11m/s;刘寨桥至后真桥河段平均流速V=1.76m/s,不冲流速V′=1.17m/s;后真桥至开洛高速公路河段平均流速V=1.81m/s,不冲流速V′=1.19m/s。
可见,X河干流刘寨桥以上河段平均流速远大于不冲流速,河槽要求护砌。
由于本次X河应急疏挖工程受投资限制,不能对河槽进行护砌,建议下阶段治理采用浆砌块石进行护砌。
1.5.2排水支沟疏挖
通过对每个村庄积水情况实地查勘,仅对X河干流开挖不能解决村庄积水问题,必须疏通村庄至X河干流的排水沟,使面上积水流入X河干流,确保低洼村庄不积水。
需要开挖的排水支沟有:
XX铝厂排水沟、小村排水沟、朱寨村排水沟2条、武庄排水沟、肖洼村排水沟、东柏社排水沟。
疏挖标准为三年一遇除涝设计标准。
(1)、XX铝厂排水沟
铝厂排水沟是中国XX公司河南分公司对外排放废水的主要通道之一,自XX铝厂向北流经肖洼村,至河寺村北折向东,在桑园村北入X河干流,全长
1.787km。
该排水沟南阳路以上排水沟已硬化,过水断面为矩形断面,宽4.2m、深2.5m,排水沟淤积严重,需清淤。
南阳路以下排水沟为土渠,底宽2m、上口宽5m、渠深1.5m,淤积严重,需清淤。
本次设计排水沟疏挖断面为梯形断面,断面尺寸:
河槽底宽3.0m,水深2.5m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/282。
(2)、小村排水沟
目前小村无排水系统,该村地势低洼,汛期有3股退水入村庄,一是朱寨村2条排水沟,二是汝南路路面排水。
3股退水在小村汇流后,沿村南道路向东,流入村东排水沟后,向北通过庄稼地行洪入X河干流。
2005年的“7·18”、“7·22”两次洪水,该村损失惨重,全村转移。
汛期遇中雨天气,学校及居民房屋进水,道路积水,淹没村北大面积农田,学校无法上课,群众无法生活。
村民强烈要求对该村排水系统进行疏挖。
本次工程设计,计划在小村南(沿小村与朱寨村地界)开挖排水沟,在小村东折向正北,然后入X河干流,新挖明沟总长1.97km。
河槽底宽3.0m,水深2.3m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/667。
(3)、朱寨村排水沟
朱寨村对外排水沟共两条。
一条位于朱寨村东,自村东入小村,长度0.315km,为断头沟,退水入小村村内,现状排水沟底宽3m,上口宽8m,淤积严重,垃圾遍地;另一条位于朱寨村西,自村西入小村,长度0.286km,为断头沟,退水通过庄稼地入小村村内,现状排水沟为直径φ120cm的混凝土管道。
本次设计对两条排水沟进行开挖疏浚,均为梯形断面,长度自朱寨村至小村新开挖的排水沟。
朱寨东排水沟设计河槽底宽为3.0m,水深2.1m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/1000。
朱寨西排水沟设计底宽为2.0m,沟深1.5m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/210。
(4)武庄村排水沟
武庄村排水沟自武庄村向东入XX铝厂排水沟,全长0.9km,其中:
保留沟段长0.32km,已被平沟段长0.58m。
该排水沟上段已被群众填平种地,只剩余下段排水,现状沟底宽3m,上口宽6m,沟深1.8m,沟槽淤积严重,杂草丛生。
本次设计对已平排水沟进行开挖,对现有排水沟进行清淤。
设计河槽底宽为3.0m,沟深1.8m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/300。
(5)肖洼村排水沟
肖洼村排水沟自肖洼村内流向东南,经桑园村西,至桑园村北止,为断头沟。
目前排水沟末端仅靠桑园村北头居民门前排水沟入X河,现状排水沟淤积严重,杂草丛生,下段已基本淤平,上口宽仅3.0m,沟深1.0m,严重阻碍肖洼村排水,急需疏挖。
肖洼村地势低洼,村内地面高程136.00m左右,汛期村内积水严重,排水沟总长0.88km,其中:
XX段长0.28km,XX段长0.6km.
本次设计对该排水沟进行开挖疏浚,设计排水沟疏挖断面为梯形断面,断面尺寸:
桩号SW0+000~SW0+280段河槽底宽2.5m,水深2.7m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/1000;桩号SW0+280~SW0+880段河槽底宽2.5m,水深2.0m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/227。
(6)、东柏社排水沟
东柏社排水沟自东柏社北侧向东汇入铝厂排水沟,目前排水沟淤积严重,杂草丛生,已基本淤平,严重阻碍东柏社排水,急需疏挖。
本次设计对该排水沟进行开挖疏浚。
排水沟总长0.36km,设计河槽底宽1.5m,水深1.5m,边坡1:
2.5,河底坡降为1/300。
XX市X河应急治理工程干、支流规划水力要素表见表1-1、1-2。
表1-1XX市X河应急疏挖工程干流规划水力要素表
河名
控制地点
桩号
河线距
比降
设计河底
设计流量
边坡
糙率
底宽
水力要素
X河干流
(m)
(i)
(m)
(m3/s)
(m)
水位
水深
堤顶
XX段
未治理段
0+000
141.35
61.0
143.66
2.31
144.16
600
1/150
2.5
0.025
2
0+600
137.36
139.84
2.41
140.34
已治理段
780
1+380
378
未治理段
1+758
131.83
134.14
2.31
134.64
XX段
600
1/150
2.5
0.025
2
汇合口
2+358
127.83
67.0
130.27
2.44
130.77
4812
1/550
2.5
0.025
6
7+170
119.09
121.91
2.82
122.41
2270
1/1400
2.5
0.025
8
后真桥
9+440
117.46
77.5
120.30
2.83
120.80
2330
1/1400
2.5
0.025
10
开洛高速
11+770
115.80
119.00
3.20
119.50
备注:
本次设计除涝标准为三年一遇流量的50%。
表1-2XX市X河应急疏挖工程支流规划水力要素表
支沟名称
桩号
流域面积
比降
设计河底
边坡
底宽
3年一遇水力要素
备注
水位
水深
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- XX 市枯河 治理 应急 工程设计