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焉耆县七个星镇防洪工程初设09.12.7评后改

焉耆县七个星镇防洪工程初步设计简介（评审后修改稿）

焉耆县七个星镇位于新疆巴音郭楞蒙古自治州焉耆盆地，地处开都河流域中下游，受地形及气候影响，区域洪灾频发，严重威胁当地人民群众生命财产安全。为有效提升七个星镇防洪能力，保障经济社会可持续发展，特开展本防洪工程初步设计。

本工程以防洪减灾为核心目标，结合区域水文气象、地形地质条件，因地制宜布设防洪堤防、排洪渠、涵闸等工程措施。主要建设内容包括：新建及加固防洪堤总长15.3公里，疏浚排洪沟渠12.8公里，配套建设涵桥、跌水等交叉建筑物，全面提升区域防洪排涝能力。工程按20年一遇洪水标准设防，重点段落适当提高设防等级珠海长隆海洋某工程施工组织设计，确保防护区安全。

项目实施后，可有效降低洪水灾害风险，保护耕地面积3万余亩，受益人口达1.2万人，对促进当地农业稳产增收、改善人居环境、推动乡村振兴具有重要意义。同时，工程注重生态保护与水资源综合利用，实现防洪与生态效益的协调统一。

本次初步设计在专家评审基础上，进一步优化了工程布局和结构设计，提升了方案的可行性与经济性，为下阶段施工图设计和工程建设奠定了坚实基础。

与霍拉沟洪峰特点最为相似的是轮台县境内的迪那河，其流域面积1615km²，河长95km，两河洪峰涨落特点和洪水历时应最为相似。但由于迪那河流域面积是霍拉沟的3.6倍，两河山口相距160km，且一个位于霍拉山南部，一个位于霍拉山中部，因此，也不能用迪那河模拟霍拉沟的洪水特性。

但可根据调查到的历史洪水资料计算设计频率

⑴ 1997年6月24日洪峰流量为160 m³/s，并认为比“1958年还要大，是解放以来的最大流量。”

⑵ 1981年7月31日洪峰流量调查为114 m³/s。

⑶ 1987年7月19日洪峰流量调查为108 m³/s。

⑷ 并根据调查，1958年还有一次比1997年小，比81年、87年洪峰流量大，应是120 m³/s流量的左右。

因此从1950年起到1996年共47年时间，四次排序应为97、58、81、87各年。

则：P97=1/（N+1）=1/（47+1）=2.08%

P81=3/（N+1）=3/（47+1）=6.25%

P87=4/（N+1）=4/（47+1）=8.3%

由于主河道越短、河道坡度越大，CV值也越大。根据与霍拉沟流域形状、坡度、河道长度相当的迪那河CV=0.90，清水河为CV=0.82及新疆中小流域山区性河流推断，霍拉沟用CV=0.85，Cs=2.5CV较为适宜。

由97、81、87年调查资料及CV=0.85，Cs =2.5计算：

由97年年最大流量为160m³/s，P=2.08%，查得KP=3.5，Qmax=4.6m³/s；

由81年年最大流量为114m³/s，P=6.25%，查得KP=2.55，Qmax=45m³/s；

由87年年最大流量为108 m³/s，P=8.3%，查得：KP=2.30，Qmax=47m³/s；

计算得出平均年最大流量为46m³/s；

根据选择的典型洪水过程，按标准加以放大而得。由于霍拉沟仅调查过三次洪峰流量，其中97年的洪水代表性较好，是解放以来最大的流量。

由Qmax=46m³/s CV=0.85，Cs=2.5CV

2.5.4 设计洪水水面线

根据伯努力能量方程式的理论，对天然河道两相邻断面列能量方程可得：

Z1+αv12/(2g)=Z2+α(v2+dv)2/(2g)+dhw ①

dhw=dhf+dhj

dhf=(Q2/K2)dl

dhj=ζd(v2/2g)

Z——相应断面基面以上水面高程；

α——断面动能修正系数；

天然河道水面曲线的计算，象非棱柱体渠道一样，需要逐段采用试算法，由下游向上游推算。具体步骤如下：

⑴ 选定控制断面，并以控制断面作为第一流段的端断面，该断面水位为已知，根据控制断面的水位和有关资料计算出公式①右端（或左端）的数值。

⑵ 假定第一流段另一端断面的水位，计算该断面有关数据，并计算式①左端（或右端）的数值。若计算出的数值令等式成立，说明所假设的水位值正确；否则，需重新假设水位值进行计算，直至公式两端相等为止。

⑶ 将第一流段计算而得到的水位值作为第二流段的已知水位值，按上述同样的方法进行第二流段另一端断面水位的计算，并逐次计算各流段；即可计算出整个河道各断面的水位高程，得到河道水面曲线。

⑴ 霍拉沟横断面测量成果。

⑵ 霍拉沟纵断面成果。

⑶ 霍拉沟洪水频率计算成果。

⑷ 霍拉沟最大洪水位测量成果。

本次河道水面线推求使用的计算机程序为水电部水利水电规划设计院、水电部天津勘测设计院及水电部新疆水利水电勘测设计院1988年共同编写的《水利水电PC1500程序集》（88版）中的程序“D—14天然河道水面曲线计算程序”进行计算。

设计洪水流量下的河道沿程水面线的推求:

根据《焉耆县霍拉沟流域防洪规划》报告，本次规划设计项目区防洪堤设计防洪标准为10年一遇洪水，相应设计洪水流量为97m³/s。

根据河道纵坡、断面形式、河段特征分别调定了各断面糙率及河道局部阻力系数分别为0.035、0.5～1。

根据设计洪水过程线，结合迪那河、清水河洪水过程线的洪量经验公式可推算出以下两个经验公式：

W1=（Qmax+4）×104 W3=2.37Qmax×104

Qmax——设计年最大洪峰流量，单位：m³/s

W1——相应一日洪量 单位：万m³

W3——相应三日洪量 单位：万m³

2.6 水质、泥沙和冰情

霍拉沟流域上游高山区（海拔高程2000m以上），山坡、河谷分布草场和森林，植被良好，水土流失少，河水含沙量小。中游属中低山区（海拔高程1300～2000m），山体裸露面广，植被覆盖率低，坡降大，水土流失严重，暴雨洪水挟带大量泥沙流入河道，是河流主要产沙区。

根据霍拉沟流域与清水河流域自然地理条件上的相似性，以清水河流域为参证站，推算得霍拉沟年输沙量为0.92万t，输沙量年内分配很不均匀，集中在4～9月，连续最大六个月输沙量占全年的98%，连续最大四个月输沙量出现在5～8月，占全年的93%以上。

2.6.3 年推移质输沙量估算

霍拉沟受洪水流量的影响较大，洪水大时，带来的推移质泥沙多，河道抬升多；洪水小时，推移质泥沙少，河道抬升少，处于冲淤交替变化状态。根据《巴音郭楞蒙古自治州水资源评价》中推移质常用的估算方法：β代表推移质输沙量S与悬移质输沙量R之比，S=βR。

根据前苏联资料，在一般情况下β采用下列数值：平原区河流，β=0.01～0.05；丘陵的区河流，β=0.05～0.15；山区河流，β=0.15～0.30。

由霍拉沟的地理位置、河床质、河段水流等实际情况分析，该工程河段位于山区上，因此，推移质输沙量S与悬移质输沙量R之比β选用0.20。推算得霍拉沟多年平均推移质输沙量S=βR=0.20×0.92=0.184万t。

霍拉沟流域气候条件与焉耆盆地诸小河流相近，受气温变化影响，初冰出现在10月下旬至11月初，最晚融冰期在4月上、中旬。由于冬季流量很小，容易封冻，封冻时间一般80～100天，最大河心冰厚1.2～1.5m。

3.1 区域地质概况

3.1.1 地形地貌

本区大的地貌单元属霍拉山山前开都河冲积三角洲，微地貌为开都河冲积古三角洲与现代三角洲的过渡带，地处开都河古三角洲的边缘带，该区地形起伏较大，局部较为平坦，地面高程为1060～1175m；总的变化趋势北高南低，西高东低，局部山前冲积低台地边缘为南高北低。

按堆积形态大致可分为三种类型：冲积地形、洪积地形、人工地形。

1. 冲积地形：由第四系上更新统河相砾卵石组成，分布在防洪堤以西的河谷阶地及河道两侧。

2. 洪积地形：由第四系全新统洪积的粉土、角砾及卵砾石组成，分布于防洪堤沿线古三角洲地表，地势稍有起伏，由南向北倾斜，地面生长有少量植被，以碱蒿为主。

3. 人工地形：分布于防洪堤以东，均已开垦为农田，部分地段穿过村庄和林带，地形较为平坦。

3.1.2 地质构造

本区出露地层由老至新为：

1. 中更新统（Q2）乌苏群

洪积层（Q2pl）分布于盆地四周山前地带，由灰色，灰褐色卵砾石层组成，夹有漂石，多呈半胶结状，出露厚度一般10～25 m。

2. 上更新统（Q3）新疆群

冲积层（Q3aL）主要分布在开都河河谷二级阶地及其在上游镇附近的冲积扇，大巴仑渠及七个星镇附近开都河古河道，上游镇冲积扇以下，沿开都河两侧等地，岩性具有双层结构，主要为砂砾石及砂层，夹有薄层亚砂或亚粘土。这套冲积层组成了水量丰富的潜水和承压水层。

3. 全新统（Q4）近代沉积层

厚度不太大，分布较广泛，主要分布于现代河谷与洪水沟谷处，地层有：

⑴ 冲积层（Q4al），分布于开都河及常年性小河谷中，岩性为卵砾石，漂石砂砾石等。在开都河出山口后较为宽广的河谷平原内db41／t 2112-2021标准下载，冲积层具有双层结构，表层0～2.8 m为粉细砂或粉土，下为厚层卵砾及砂砾石。

⑵ 洪积层（Q4pl），部分呈带状，分布在山区及山前洪水沟谷中，岩性为砂砾石、卵砾石、碎石和砂土。

3.1.3 水文地质条件

测区内地下水为第四系松散岩类孔隙水。

第四系孔隙水主要分布于盆地及山区沟谷洼地中。山区融雪降雨形成的地表水、地下径流，汇集到沟谷洼地中，赋存于冲积、洪积卵砾石及砂砾石层，形成了孔隙潜水层，并沿河谷或沟谷向盆地方向径流。山区河流流入盆地dbj／t15-82-2021标准下载，在山前戈壁带大量渗漏，较大河流经渠系引水入田间灌溉，又在渠系和田间大量渗漏，成为测区内地下水的主要补给来源。

1. 地下水补给、径流动态特征