北汝河防洪评价

目 录 1、概述 ............................................... 1

1.1项目背景 ............................................ 1 1.2评价依据 ............................................ 5 1.3技术路线及工作内容 .................................. 6

2 基本情况 ............................................ 8

2.1建设项目概况 ........................................ 8 2.2河道基本情况 ....................................... 16 2.3 现有水利工程及其它设施情况 ......................... 24 2.4 水利规划及实施安排 ................................. 24

3 河道演变 ........................................... 26

3.1 河道历史演变概况 ................................... 26 3.2 河道近代演变分析 ................................... 27 3.3 河道演变趋势分析 ................................... 28

4、防洪评价计算 ...................................... 29

4.1水文分析计算 ....................................... 29 4.2雍水分析计算 ....................................... 30 4.3橡胶坝塌坝对下游的影响 ............................. 37 4.4对橡胶坝下游防冲设施的复核 ......................... 38 4.5项目建设对河道冲淤影响分析 ......................... 42 4.6河势影响分析 ....................................... 42

5、防洪综合评价 ...................................... 43

5.1项目建设与有关规划的关系及影响分析 ................. 43 5.2项目建设是否符合防洪标准、有关技术和管理要求 ........ 44 5.3项目建设对河道泄洪影响分析 ......................... 45 5.4项目建设对河势稳定影响分析 ......................... 46 5.5项目建设对堤防、护岸和其它水利工程及设施的影响分析 .. 47 5.6项目建设对防汛抢险的影响分析 ....................... 47 5.7建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当 ............ 48 5.目建设对第三人合法水事权益的影响分析 ............. 48 5.9项目建设对河道水质的影响 ........................... 49

6结论与建议 .......................................... 50

6.1评价结论 ........................................... 50 6.2建议 ............................................... 50

7附图 ................................................ 52

1、概述

1.1项目背景

1.1.1工程位置

***北汝河城区段第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m，设计坝高5.0m、坝底板高程299.50m，设计河底高程299.10m，回水长度2000m，水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3。

1.1.2防洪标准

按照《防洪标准》（GB50201－94），***城属Ⅳ等一般城镇，防洪标准应为20～50年，考虑到城市远期发展，确定***城防洪标准采用50年，相应***城区段北汝河、马兰河防洪标准为50年一遇，堤防工程级别为2级。

第三级水面工程水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，三级水面工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准规定，工程设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用50年一遇。

1.1.3河道现状

***北汝河城区段第三级水面工程位于北汝河河道上，该段北汝河河道深6.0～8.0m，河床宽400～550m，河段左岸堤防高6.0～8.0m，堤身主要由河道内的级配不良卵石经碾压组成，堤顶面平整，迎水坡面已进行了混

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凝土护面，右岸堤防质量差、标准低、不连续。北汝河左岸堤防标准满足50年一遇设计洪水要求。马兰河两岸均无堤防工程，漫滩高低不平。

随着***城区的发展和城市规模的扩大，北汝河及马兰河穿城而过，成为城市“内河”，为城市的“水文化”发展提供了天然便利条件。近几年***已经对北汝河左岸堤防进行了治理，并修建了滨河公园，但由于没有水面工程，北汝河及马兰河河滩仍然是凸凹不平、杂草丛生、垃圾遍地，南岸堤防质量差、标准低，这与县城总体发展极不协调。为进一步美化城市环境，提升城市品位，拉大城市框架，搞好沿河两岸的开发建设，对***城区段河道进行综合治理是十分必要的。

***北汝河城区段治理采取总体规划、分期实施的办法。北汝河***城区段长7km，考虑到水面相连的景观要求，根据河道纵坡，共规划5级水面工程，第一级坝址位于老汝河桥上游600m，坝底板高程309.50m，坝高3.0m；第二级坝址位于老汝河大桥下游600m，坝底板高程305.00m，坝高4.0m；第三级水面工程坝址位于马兰河口下游450m，坝底板高程299.50m，坝高5.0m；第四级水面工程坝址位于刘家湾上游200m，坝底板高程296.00m，坝高2.5m； 第五级水面工程坝址位于武湾下游500m，坝底板高程292.00m，坝高2.5m。洛阳水利勘测设计有限责任公司于2012年10月编制完成了《***北汝河、马兰河城区段治理工程施工图设计》，北汝河城区段治理范围上游起点为北汝河老桥，终点为马兰河口下游500m，河道治理长度为2681.87m；马兰河城区段治理范围上游起点为马兰村，终点为入河口，河道治理长度为2227.96m，目前该工程即将实施。

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1.1.4工程总体布置

河道工程布置 ***北汝河、马兰河城区段治理工程包括北汝河及马兰河，北汝河城区段治理范围上游起点为北汝河老桥，终点为马兰河口下游500m，河道治理长度为2681.87m，右岸筑堤长度2241.0m；马兰河上城区段治理范围上游起点为马兰村，终点为入河口，河道治理长度为2227.96m，左岸筑堤长度2197.67m，右岸筑堤长度2346.38m。

治理段北汝河左岸堤防目前已建成并已达到50年一遇洪水标准要求，右岸堤防标准低、质量差，马兰河口以上北汝河两岸堤防堤间距为360～450m，马兰河口下游北汝河两岸堤防堤间距500～550m，本次北汝河马兰河口以上右岸堤防布置起点接北汝河老桥右岸桥台，沿老堤向河内侧加宽、加高，保证两岸堤间距不小于360m，并顺直布置，马兰河口以下采用现状堤间距布置，左岸河堤仍维持原堤线不变。

治理段马兰河左岸无堤防，右岸上段有部分堤防（标准低、质量差），该段河道上有2座桥梁，桩号MZ0+986.3处为老马兰河桥，桥长170m，桩号MZ1+600处为新马兰河桥，桥长200m，马兰河老桥上游堤防布置保证堤间距不小于150m，两岸堤防顺接桥台，新老马兰河桥之间堤防布置顺接桥台，保证堤间距为170～200m，新马兰桥下游至入河口两岸堤防与北汝河右岸堤防平顺连接，堤间距不小于200m。

第三级水面工程 第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m处，工程布置总长541m，其中橡胶坝段长4m，左岸固定堰长26m，右岸固定堰长26m，左右岸设控制室，尺寸为11×11m。工程顺水流方向长68.5m，

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其中上游铺盖长4.0m，底板段长17.5m，陡坡及消力池段长29m，海漫段长18m。橡胶坝底板上游设4.0m长防渗铺盖，宽4m，采用C25钢筋混凝土，厚0.4m，铺盖下设10cmC15砼垫层。防渗铺盖上游设C20砼防渗墙，成墙厚度0.5m，横向布置宽541m，墙体28天抗压强度不小于2.6MPa，抗渗等

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级W6，渗透系数小于1×10 cm/s ，允许渗透坡降不大于1/80，深入基岩

不小于0.5m。在C20砼混凝土防渗墙上游500m范围内铺设粘土铺盖，厚度为0.5m，范围为两岸亲水平台坡脚以外30m，粘土上设30cm厚砂卵石保护层。橡胶坝底板为C25钢筋混凝土平底板结构，底板顺水流方向长17.5m，垂直水流方向宽4.0m，单跨净宽80m，共6跨。橡胶坝底板厚1.2m，顶面高程299.50m，上下游端设齿墙，齿墙深3.0m、宽1.5m，底板下铺设C15混凝土垫层厚10cm，墩高5.5m，墩顶高程305.00m，中墩厚1.4m，边墩厚1.0m。下游消能防冲设施布置总长度47.0m，宽488.0m。其中陡坡段长8.0m，消力池段长21m，海曼段长18m。陡坡段长8.0m，坡度1:3.6，水平段长21m，深1.5m，底高程297.10m。消力池底板采用C25钢筋混凝土结构，厚0.6m。海漫段长15.0m，坡度1:20，采用格宾垫结构，厚0.5m。海漫末端设防冲槽，采用格宾垫结构，长3.0m，深1.5m，末端以1:2.5的反坡与下游河底连接。橡胶坝左右岸堤坡上各布置1个控制室，控制室宽11.0m，顺水流方向长11.0m。控制室布置为三层，采用C25钢筋混凝土结构。底层为水泵室，除中间层为储藏室，顶层为管理房，砖混结构，建筑面积192.85m2，内设厨房、卫生间等，生活用水接自来水管道。

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1.1.5评价缘由

为评价***北汝河城区段第三级水面工程对北汝河河道行洪造成的影响，我公司受***水利局委托，根据《***北汝河城区段第三级水面工程初步设计报告》，按照《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行）有关规定，编制《***北汝河城区段第三级水面工程防洪评价报告》。

1.2评价依据

1.2.1法律、法规及有关规定

1.《中华人民共和国水法》； 2.《中华人民共和国防洪法》； 3.《中华人民共和国河道管理条例》；

4.国家计委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》（水政[1992]7号）；

5.水利部《关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知》（水建管[2001]618号）；

6.河南省水利厅《关于加强河道管理范围内建设项目管理的通知》； 7.水利部关于印发《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行）的通知（办建管[2004]109号）。

1.2.2规范、技术标准

1.《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行）； 2.《防洪标准》（GB50201-94）； 3.《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；

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4.《橡胶坝技术规范》（SL227-98）； 5.《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）；

6.《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）； 7.《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）； 8.《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—2006。 9.《水闸设计规范》(SL265—2001)。

1.2.3主要参考文件、资料

1.《河南省***北汝河城区段第三级水面工程初步设计报告》（洛阳水利勘测设计有限责任公司2013年4月编）；

2.《***北汝河、马兰河城区段治理工程施工图设计》（洛阳水利勘测设计有限责任公司2012年10月编）；

3.《河南省前坪水库工程项目建议书》（中水淮河规划设计研究有限公司2009年12月编制）；

4.《桥位设计》（公路桥涵设计手册）； 5.《水工设计水册》； 6.《水力学》。

1.3技术路线及工作内容 1.3.1技术路线

本报告依据《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行），利用《河南省***北汝河城区段第三级水面工程初步设计报告》、《***北汝河、马兰河城区段治理工程施工图设计》和《河南省前坪水库工程项

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目建议书》中有关成果，根据《城市防洪工程设计规范》、《堤防工程设计规范》、《橡胶坝技术规范》、《水工设计手册》、《水力学》等有关计算公式进行相应的分析计算。

工程所处北汝河上下游有娄子沟和紫罗山水文站。历年来，根据实测洪水系列进行过多次详细研究和论述。中水淮河规划设计研究有限公司2009年编制完成了《河南省前坪水库工程项目建议书》，并经过水利部初审。报告中对此河段上、下游各控制断面，采用了实测流量资料计算设计洪水，并与流域内雨量资料间接分析成果及邻近流域设计洪水成果比较等综合分析，确定了此段河道各控制断面设计洪水成果。结论为：上、下游各控制断面设计洪水，可按面积比的0.65次方换算。因此本次水面工程处北汝河设计洪水采用紫罗山水文站设计洪水成果按面积比的0.65次方换算：***北汝河城区段第三级水面工程设计洪水标准采用20年一遇，相应洪峰流量为4573m3/s；校核防洪标准采用50年一遇，相应洪峰流量为6630m3/s。

根据上述水文资料，进行了水文分析计算、壅水分析计算、冲刷与淤积分析计算等，从而对第三级水面工程运行期和施工期对行洪安全、现有防洪工程、防汛抢险等几方面进行评价分析。

1.3.2工作内容

本次防洪评价的工作内容主要包括以下几个方面：工程概述、工程基本情况、河道演变、防洪评价分析、防洪综合评价和防洪评价结论等几部分内容。

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2 基本情况

2.1建设项目概况 2.1.1概述

***位于河南省西部，东临汝州，西接嵩县，南与鲁山县毗邻，北与伊川县接壤，地处外方山北麓，北汝河从县城南部穿过，马兰河从县城东南部云梦山汇入北汝河。***城依山傍水，随着城区的发展和城市规模的扩大，北汝河及马兰河穿城而过，成为城市“内河”,为城市的“水文化”发展提供了天然便利条件。近几年***已经对北汝河北岸堤防进行了治理，并修建了滨河公园，但由于没有水面工程，北汝河及马兰河河滩仍然是凸凹不平、杂草丛生、垃圾遍地，南岸堤防质量差、标准低，这与县城总体发展极不协调。为进一步美化城市环境，提升城市品位，拉大城市框架，搞好沿河两岸的开发建设，对城区段河道进行综合治理是十分必要的。

***北汝河城区段治理采取总体规划、分期实施的办法。北汝河***城区段长7km，考虑到水面相连的景观要求，根据河道纵坡，共规划5级水面工程，其中第三级水面工程坝址位于马兰河口下游450m，坝底板高程299.50m，坝高5.0m。洛阳水利勘测设计有限责任公司于2012年10月编制完成了《***北汝河、马兰河城区段治理工程施工图设计》，并通过了审查。北汝河城区段治理范围上游起点为北汝河老桥，终点为马兰河口下游500m，河道治理长度为2681.87m；马兰河城区段治理范围上游起点为马兰村，终点为入河口，河道治理长度为2227.96m，目前该工程即将实施。洛阳水利勘测设计有限责任公司于2013年4月编制完成了《***北汝河城区段第三

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级水面工程初步设计报告》，并与2013年4月11日通过评审。***北汝河城区段第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m，设计坝高5.0m、坝底板高程299.50m，设计河底高程299.10m，回水长度2000m，水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3。

2.1.2建设规模、特性、防洪标准

1、建设规模

北汝河城区段第三级水面工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。工程回水范围内北汝河、马兰河堤防工程级别为2级。

2、工程特性

第三级水面工程坝址位于马兰河口下游450m，设计坝高5.0m、坝底板高程299.50m，设计河底高程299.10m，回水长度2000m，水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3。工程布置总长541m，其中橡胶坝段长4m，左岸固定堰长26m，右岸固定堰长26m，左右岸均设控制室，尺寸为11×11m。工程顺水流方向长68.5m，其中上游铺盖长4m，底板段长17.5m，陡坡及消力池段长29m，海漫段长18m。

***北汝河、马兰河城区段治理工程包括北汝河及马兰河，北汝河城区段治理范围上游起点为北汝河老桥，终点为马兰河口下游500m，河道治理长度为2681.87m，右岸筑堤长度2241.0m；马兰河上城区段治理范围上游起点为马兰村，终点为入河口，河道治理长度为2227.96m，左岸筑堤长度2197.67m，右岸筑堤长度2346.38m。

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3、防洪标准

河道防洪标准根据《防洪标准》（GB50201－94），***城属Ⅳ等一般城镇，防洪标准应为20～50年，考虑到远期发展，确定***城防洪标准采用50年，相应北汝河、马兰河防洪标准为50年一遇 。第三级水面工程蓄水量271.0万m3，工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级。三级水面工程设计洪水标准采用20年一遇，相应洪峰流量为4573m3/s；校核洪水标准采用50年一遇，相应洪峰流量为6630m3/s。

导流建筑物按Ⅴ级设计，相应设计洪水标准采用非汛期5年一遇，相应非汛期洪水流量239m3/s。本工程施工期为2013年10月～2014年6月底。

2.1.3设计方案

1、蓄水工程

第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m处，工程布置总长541m，其中橡胶坝段长4m，橡胶坝布置6跨，单跨长80m，左岸固定堰长26m，右岸固定堰长26m，左右岸均设控制室，尺寸为11×11m。工程顺水流方向长68.5m，其中上游铺盖长4m，底板段长17.5m，陡坡及消力池段长29m，海漫段长18m。

橡胶坝底板上游设4.0m长防渗铺盖，宽4.0m，采用C25钢筋混凝土，厚0.4m，铺盖下设10cm厚C15砼垫层。在钢筋砼铺盖上游设C20砼防渗墙，成墙厚度0.5m，横向布置宽541m，墙体28天抗压强度不小于2.6MPa，抗渗等级W6，渗透系统小于1×10 -7 cm/s ，允许渗透坡降不大于1/80，深入基岩不小于0.5m。在C20砼混凝土防渗墙上游500m范围内铺设粘土铺盖，

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厚度为0.5m，范围为两岸亲水平台坡脚以外30m，粘土上设30cm厚砂卵石保护层。

橡胶坝底板为C25钢筋混凝土平底板结构。底板顺水流方向长17.5m，垂直水流方向宽4.0m。底板厚1.2m，顶面高程299.50m，上下游端设齿墙，齿墙深3.0m、宽1.5m，底板下铺设C15混凝土垫层厚10cm。

下游消能防冲设施布置总长度47.0m，其中陡坡段长8.0m，消力池段长21m，海曼段长18m。 消力池总长29.0m，宽488.0m。陡坡段长8.0m，坡度1:3.6，水平段长20m，深1.5m，底高程297.10m。消力池底板采用C25钢筋混凝土结构，厚0.6m，底板下设10cm厚粗砂垫层、土工反滤布一层、10cm厚C15砼垫层。海漫段长15.0m，坡度1:20，采用格宾垫，底宽506.0m，厚0.5m。格宾垫防冲槽长3.0m，槽深1.5m，末端以1:2.5的反坡与河底连接。

左右岸堤坡上各布置1个控制室。控制室宽11.0m，顺水流方向长11.0m。 控制室布置为三层，采用C25钢筋混凝土结构。底层为水泵室，中间层为储藏室，顶层为管理房。

2、堤防工程

***北汝河、马兰河城区段治理工程包括北汝河及马兰河，北汝河城区段治理范围上游起点为北汝河老桥，终点为马兰河口下游500m，河道治理长度为2681.87m，右岸筑堤长度2241.0m；马兰河上城区段治理范围上游起点为马兰村，终点为入河口，河道治理长度为2227.96m，左岸筑堤长度2197.67m，右岸筑堤长度2346.38m。北汝河及马兰河堤防顶宽40m，大堤

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迎水坡亲水平台以下坡比采用1:3，亲水平台以上坡比采用1:2.5，亲水平台宽度7m，背水坡坡比采用1:2.0。堤身采用河槽开挖的土、砂卵石填筑,分层碾压密实，填筑料为壤土时压实度不小于0.92，填筑料为砂卵石时相对密度不小于0.65。

3、河道整治工程

北汝河河床整治范围为老北汝河大桥至马兰河口下游500m，河道中心长度2681.87m。马兰河河床整治范围为马兰村至入河口，河道中心线长2227.86m。北汝河桩号0+000～0+602.4段河底设计比降为1/200.80，桩号0+602.4～2+681.87段河底设计比降为1/376，起点河底高程307.5m，末端高程河底298.97m；马兰河设计河底比降为1/165，起点河底高程314.17m，末端高程河底300.67m。河床整治原则是现状高于设计河底的开挖，低于设计河底的维持现状，北汝河和马兰河临近迎水坡坡脚30m范围内属筑堤采料禁挖区，严禁开挖。

4、管理设施及其它配套工程

为保证水面工程的安全运用，建议成立隶属于***水利局的***北汝河水面工程管理处，统一管理大堤工程、护坡工程、河道及水面工程等。橡胶坝两岸控制室兼水面工程管理处管理办公之用，建筑面积385.7m2。

水面建成后，要依据工程检测情况制定橡胶坝运行管理细则，控制橡胶坝的立坝塌坝及立坝高度。当水质达不到景观用水要求或堤外地下水位升高过快对堤外建筑物造成影响时，均应塌坝或降低坝高蓄水。依据第三

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级水面工程库区两岸地形情况共布置水位观测孔4个，其中左堤堤外2个；右堤堤外2个。

2.1.4施工方案

1、导流标准

施工导流设计主要考虑拦河橡胶坝的施工，本工程采取土石围堰，导流标准采用5年一遇。

2、导流方式及洪水流量

北汝河紫罗山水文站控制流域面积为

1800km2，水面工程处流域面积为

1720.26km2。工程处非汛期5年一遇洪水流量计算：采用紫罗山水文站的成果，即246m3/s，按面积倍比0.65次方计算非汛期5年一遇洪水流量为239m3/s。

3、导流建筑物布置及结构型式

根据水面工程施工总体布置，分二期施工。一期围堰（包括上、下游及纵向围堰）围护右岸，利用左岸天然河道导流，先期施工右岸④、⑤、⑥三跨橡胶坝、右岸控制室及固定堰。待右岸施工完毕后，拆除一期围堰，同时修筑二期围堰（包括上、下游及纵向围堰），维护左岸，利用右岸3跨橡胶坝底板导流，施工左岸①、②、③三跨橡胶坝、左岸控制室及固定堰，待左岸施工完毕后，可拆除二期围堰。

一、二期上游横向围堰距橡胶坝轴线48.75m，期竖向围堰距橡胶坝4#墩14.2m，下游横向围堰距橡胶坝轴线65.75m。围堰采用砂卵石围堰，设

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计顶宽5.0m，设计高度1.8m（二期围堰高度2.0m），迎水面采用粘土编织袋，顶宽0.5m、底宽1.00m、坡比1:1.5，背水面坡比1:1.5。

4、主要工程施工方法 （1）大堤填筑

首先应进行施工定位放线，经监理复核无误后，方可进行下一步施工。 其次应进行施工场地和料区表层清除。应将堤基范围内包括利用老堤的堤坡等表层含树根草皮或垃圾等不符合堤防填筑料要求的所有杂物清除，再将原基夯实作为堤基再行填筑。

堤身填筑，用料主要是当地河滩内的土砂砾石混合料，但在填筑时应适当选择，不得将主要含粗粒或细粒的填料填筑在一层或一个横断面内，也就是说在取料和填筑铺料时，应特别注意将粗细料混合使用。

堤身压实部分填筑应分层填筑压实，填筑层厚度应根据施工单位的压实机械和方法具体确定，一般控制在20～25cm，压实后砂砾石的相对密度不低于0.65，粘性土压实度不小于0.92。

（2）橡胶坝工程

橡胶坝坝段、控制室段及两岸连接段基槽开挖均以机械开挖为主，附以人工开挖。围堰填筑以机械施工为主，采用推土机分层开挖集料，挖掘机或装载机装车，自卸汽车运输。

砼工程主要有橡胶坝底板、水泵室和控制室下部以及坝下游防冲工程等。施工时，砼的用料、拌制、运输、浇筑和钢筋的用料、加工制作、绑扎等均应满足有关施工规范要求，并严格按设计图纸施工。

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5、施工总体布置

施工组织可在***水利行政主管部门统一领导下，由“***北汝河城区段水面工程建管处”负责，实行项目法人责任制，负责组织建设及运行管理。

根据施工布置蓄水工程分二期施工，一期施工右岸④、⑤、⑥三跨橡胶坝、右岸控制室及固定堰。二期施工左岸①、②、③三跨橡胶坝、左岸控制室及固定堰。

对外交通，可由北汝河两岸大堤分别通往城区干道；内部交通可在河滩内临时平整，结合施工围堰堰顶作为交通道路。

施工用当地砂石料，可在河滩内就近开采，砂卵石料丰富，但大堤堤脚30m范围内严禁开采。石料可由马兰河右岸山岭上采运，有公路相通，运距2.0～3.0km，采运至现场后堆放在两岸高滩上。

施工用水，生产用水可在河滩内挖坑取用河水，取用河水前须先进行水质化验，符合施工水质要求方可取用；生活用水直接接附近村庄自来水网。

施工用电：用电可从两岸就近接线，用城区网电。

施工住房及仓库、加工厂。工地就在县城区，施工单位亦可优先就近选用，对一些工艺复杂的设施可在施工单位加工厂加工，可在左岸堤顶上设施工管理、生活、生产、仓储工棚3000m2。

施工排水，采用基坑两边挖排水沟及集水坑或上游挖截水沟集中机械抽排方式。

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6、施工进度

第三级水面工程，计划工期10个月。工程从8月份开始筹集工作，在这期间，建设单位应完成、招投标合同的签约，于当地各级部门，协商有关施工场地征用以及供水、供电等问题。9月份施工单位也陆续进场，逐步完善四通一平及备料等临建设施。次年6月份前整个工程全部完工。

2.2河道基本情况 2.2.1基本情况

1、自然地理

***北汝河城区段第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m。***位于河南省西部，东临汝州，西接嵩县，南与鲁山县毗邻，北与伊川县接壤，地处外方山北麓，北汝河从县城南部穿过，马兰河从县城东南部云梦山汇入北汝河。***城依山傍水，随着城区的发展和城市规模的扩大，北汝河及马兰河穿城而过，成为城市“内河”,为城市的“水文化”发展提供了天然便利条件。

2、河流水系

北汝河是淮河流域沙颍河水系的主要支流，西南与沙河毗邻；西北与伊洛河流域以伏牛山为界；东北与颍河相接。北汝河发源于伏牛山嵩县外方山跑马岭，流经河南省嵩县、***、汝州市、郏县、宝丰县、襄城县、叶县等七个县市，在襄城县丁营乡崔庄村岔河口汇入沙河，全长250km，流域总面积6080km2。北汝河在***紫罗山站以上属山区河道，地面高程一般为500～1500m，坡度20‰～10‰，河道宽200～1000m，河床质为卵石和砂组

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成，河底比降1%～0.33%；紫罗山至襄城段为浅山区，河槽骤然变宽，河道最大行洪宽度为1000～2000m，地面高程一般为300～500m，坡度4‰～1.7‰，河床质为卵石和砂组成，河底比降0.30%～0.17%；襄城以下为平原区，河道变窄，最窄处仅有100～200m，地面高程一般为70～280m，坡度1.4‰，河床质为砂，河道比降平缓，河身弯曲。整个流域地形地貌明显划为山、丘、平、洼四大类。流域内荒山秃岭较多，植被覆盖率20～40%，水土流失较重。紫罗山以上有10座小型水库和2座中型水库，总控制面积为212km2。

3、社会经济

***位于河南省西部，***东南部， 北汝河上游，县境呈长条形，东邻汝州，西接嵩县，南界鲁山，北连伊川，地处东经112°8′～112 °38′，北纬33°49′～34°21′，距九朝古都***74km，焦（作）枝（城）铁路从县境东北部穿境而过。县域总面积4325km2，人口43万，辖4镇9乡，驻城关镇。

2010年全县生产总值618180万元，比上年增长11.4%。其中：第一产业完成增加值93505万元，增长4.3%；第二产业完成增加值338622万元，增长12.8%；第三产业完成增加值186053万元，增长14%。2010年，全县城镇居民人均可支配收入11347元，增长8.4%；城镇居民人均消费支出7634元，实际增长10.7%。农民人均纯收入36元，扣除价格因素实际增长1.4%；农民人均生活消费支出3795元，实际增长6.9%。

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2.2.2工程区河道概况

本次北汝河***城区段第三级水面工程北汝河段自汝河大桥上游852m处至马兰河入河口下游新建第三级水面工程（桩号2+630.7）处，全长2.0km；马兰河段自桩号1+600至入北汝河河口处，全长628m。工程区内的河道属顺直型河道，北汝河左岸已建束水堤防，堤高6.0～8.0m，迎水坡面已进行了混凝土护面；右岸及马兰河两岸均无堤防工程，以高漫滩束水行洪，漫滩高低不平，存在较大的防洪安全隐患。北汝河已建堤防洪标准50年一遇。

2.2.3水文气象、泥沙

1、水文气象

北汝河流域地处温带向亚热带的过渡地带，属暖温带半湿润性季风气候区。流域内地形复杂，冷暖气团交会频繁，气候变化受季风以及地形特征影响，冬春干旱少雨，夏季闷热多雨。据***气象站1957年至2005年观测资料统计，多年平均气温14.2℃，极端最高气温44℃，出现在1966年；极端最低气温零下21℃，出现在1969年。本流域为季风区，冬季盛行西北风，夏季盛行西南风，多年平均风速4.1m/s，多年平均最大风速为13.8m/s。多年平均降水量约为761.7mm。多年平均相对湿度为66%；最大积雪深21cm；最大冻土深14cm；多年平均无霜期为220天左右。据紫罗山水文站历年蒸发量资料统计，多年平均水面蒸发量为1084.9mm。

北汝河流域面积为6080km2，干流长250km。流域水文站主要有娄子沟、紫罗山、汝州、郏县、襄城站。各站均有水位、流量、泥沙等实测资料。

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本次设计收集的资料有：2009年12月中水淮河规划设计研究有限公司编制完成的《河南省前坪水库工程项目建议书》及2010年9月编制完成的《北汝河综合治理工程可行性研究报告》，前者经过水利部初审，后者经过水利部评审。

水面工程坝址以上控制流域面积1720.26km2，上游约18.7km处娄子沟水文站流域面积为1218km2，下游约3.8km处的紫罗山水文站流域面积为1800km2。娄子沟水文站有1954年7月～1955年4月、1970年7月～1984年12月实测径流系列；紫罗山水文站有1952年～2005年共53年实测径流系列。

中水淮河规划设计研究有限公司，在2009年编制了《河南省前坪水库工程项目建议书》，并通过水利部初审。报告中详细论述了此河段上、下游天然径流，结论为：上、下游各断面年径流按面积比一次方换算。第三级水面工程坝址处设计年径流成果见表2-2-1。

表2-2-1 娄子沟、水面工程、紫罗山天然年径流系列成果表

项目 流域面积（km2） 采用参数 均值（亿m3） Cv Cs/Cv 5% 各种频率 设计年径 流量 （亿m3） 10% 20% 50% 75% 80% 90% 娄子沟 1218 3.159 0.6 2.5 6.855 5.686 4.469 2.704 1.77 1.595 1.229 19

前坪水库 1325 3.437 0.6 2.5 7.457 6.186 4.862 2.942 1.925 1.736 1.337 本工程坝址处 1720.26 4.462 0.6 2.5 9.683 8.032 6.309 3.819 2.499 2.253 1.731 紫罗山 1800 4.724 0.6 2.5 10.25 8.502 6.683 4.044 2.6 2.386 1.839

95% 1.013 1.103 1.432 1.518 工程所处北汝河上、下游有娄子沟和紫罗山水文站。历年来，根据实测洪水系列进行过多次详细研究和论述。中水淮河规划设计研究有限公司2009年编制完成了《河南省前坪水库工程项目建议书》，并经过水利部初审。报告中对此河段上、下游各控制断面，采用了实测流量资料计算设计洪水，并与流域内雨量资料间接分析成果及邻近流域设计洪水成果比较等综合分析，确定了此段河道各控制断面设计洪水成果。结论为：上、下游各控制断面设计洪水，可按面积比的0.65次方换算。因此本次水面工程处设计洪水采用紫罗山水文站设计洪水成果按面积比的0.65次方换算，其成果见表2-2-2。

表2-2-2 水面工程处设计洪水成果表 单位： m3/s 名称 娄子沟水文站 Cv=1.5 前坪水库 水面工程处 紫罗山水文站 Cv=1.35 流域面积 （km2） 1218 1325 1720.26 1800 均值 1% 8 949 1280 6690 7070 8263 8510 不同频率设计洪峰流量 Cs/Cv=2.5 2% 5280 5580 6630 6830 5% 3520 3720 4573 4710 10% 2310 2440 3117 3210 20% 1270 1340 1825 1880 第三级水面工程施工期洪水标准为非汛期（10月至次年5月）5年一遇。紫罗山水文站控制流域面积为1800km2，水面工程处流域面积为1720.26km2。工程处非汛期5年一遇洪水流量计算：采用紫罗山水文站的成果，即246m3/s，按面积倍比0.65次方计算非汛期5年一遇洪水流量为239m3/s。

2、泥沙

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紫罗山水文站有自1959年～2005年共47年的泥沙资料。根据实测资料统计，紫罗山站年最大输沙量为1320万吨，出现在1982年，年最小输沙量0.96万吨，出现在1993年，多年平均悬移质输沙量为141.5万吨。水面工程处年输沙量为悬移质输沙量与推移质输沙量之和，则多年平均年输沙量为162.24万t。

2.2.4 地形、地貌、河道地质情况

1、地形地貌

***北汝河城区段第三级水面工程位于北汝河河道上，北汝河河道深6.0～8.0m，河床宽400～550m，河段仅左岸已建堤防，堤高6.0～8.0m，堤身主要由河道内的级配不良卵石经碾压组成，堤顶面平整，迎水坡面已进行了混凝土护面，右岸无堤。马兰河两岸均无堤防工程，漫滩高低不平。

2、地层岩性

工程区河段上部主要被第四系松散沉积物覆盖，下伏下第三系地层（E），两岸山体基岩裸露，为震旦系上统洛峪口组白云质灰岩。具体情况由老至新分述如下：

①震旦系（Z） 上统 洛峪口组

白云质灰岩（Z3ly）：淡红色，硅质胶结，层状结构，单斜构造，呈中厚～厚层状，质坚性脆，属硬质岩石；常含泥质条带或燧石团块，其中夹有紫红色砂质页岩或乳白色白云岩。岩体倾向NW3150～NW3190、倾角350左右，主要出露在两岸山岭处。

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②下第三系（E）

粘土岩（E）：棕红色、棕黄色，主要由粘土质构成，泥质胶结，胶结较差，含少量灰白、灰绿色团块，泥质结构，薄～中厚层状，干时坚硬，具少量砂粒及钙质团块，局部砂粒含量较多，遇水易软化。

粉砂岩（E）：黄红色，矿物成分主要长石、石英组成，粉细粒结构，中厚层状，泥质胶结，胶结较差。

粘土岩与粉砂岩呈互层状分布。

下第三系（E）地层呈单斜构造，产状较平缓，倾向SE1570、倾角130

左右。主要分布在第四系地层之下，与上覆第四系地层呈不整合接触关系。

③第四系（Q） 中更新统（Q2）

低液限粘土（Q2）：主要由低液限粘土组成，红黄色、红色，夹卵砾石，最大粒径约10cm，局部富集成层，厚度达20cm左右。多呈坚硬～硬塑状，厚度大于5.0m，主要分布在山岭局部基岩表层两岸。

全新统（Q4）

低液限粘土（Q1alpl）：深黄色、红黄色，具大孔性，结构较疏松，含较4多植物根，多呈硬塑～可塑状；夹少量卵砾石，局部富集成层，厚度达20cm左右。主要分布在Ⅱ级阶地上。

级配不良卵石（Q2alpl）：杂色，卵、砾石主要由辉绿岩、石英岩、玄武4

岩及安山岩组成，粒径大部分为2～20cm，个别达40cm，磨圆度较好，多呈亚圆形，卵、砾石含量占70％～80％，其余主要由中、细砂充填，部分

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处泥质含量较大，呈松散～稍密状，厚度8.5～10.5m左右。主要分布在河床及漫滩处。

含细粒土卵石（Q2alpl）：杂色，卵、砾石主要由辉绿岩、石英岩、玄武4

岩及安山岩组成，粒径大部分为2～15cm，个别达30cm，磨圆度较好，多呈亚圆形，卵、砾石含量占65％～75％，其余主要由泥质及细砂充填，呈松散状，厚度0.8～1.7m左右。主要分布在局部漫滩处。

人工填筑土（北堤QS4）：杂色，为左岸束水河堤，主要由卵砾石、砂经碾压组成，土质不均匀，成份变化大，由人工填筑而成，呈稍密~中密状；厚度5～7m左右。

建筑垃圾（QS4）：以粘性土为主，夹大量砖瓦块、混凝土块及卵砾石，局部夹少量生活垃圾，土质极不均匀，成份变化大，呈松散状。主要分布在：右岸桩号0+560～0+860处、左岸桩号1+550下游段堤岸上，厚度1.3～3.5m左右。

3、地质构造

工程区在构造单元上位于中朝准地台嵩箕中台隆宝临陷褶断束汝阳—平顶山穹断束的西部。处于华北板块南缘构造带栾川—确山—固始带的北部，附近地区未发生过大的地震，说明本区受到局部应力场的影响，仍处于相对较弱的活动带中。断裂构造活动性较弱，对工程无大的影响，区域稳定性属稳定区域。水面工程河段内未发现活动断层分布。

4、地震

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根据“中国地震动参数区划图”（GB18306—2001）查得，治理河段地震动峰值加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35s；相应地震基本烈度为Ⅵ度。

2.3 现有水利工程及其它设施情况 2.3.1现有水利工程情况

项目区北汝河左岸堤防目前已建成并已达到50年一遇洪水标准要求，右岸堤防标准低、质量差，马兰河口以上北汝河两岸堤防堤间距为360～450m，马兰河口下游北汝河两岸堤防堤间距500～550m，治理段马兰河左岸无堤防，右岸上段有部分堤防（标准低、质量差）。

2.3.2其它设施情况

北汝河桩号BZ0+000处有北汝河老桥，桩号BZ1+184.7处有北汝河新桥，马兰河桩号MZ0+986.3处有老马兰河桥，桩号MZ1+600处有新马兰河桥。本次河床整治在桥墩四周1m宽范围严禁开挖，并对桥墩进行防护，采用M7.5浆砌石结构，厚度0.5m，底部设2.0m深齿墙。

2.4 水利规划及实施安排

***北汝河城区段治理采取总体规划、分期实施的办法。北汝河***城区段长7km，考虑到水面相连的景观要求，根据河道纵坡，共规划5级水面工程，第一级坝址位于老汝河桥上游600m，坝底板高程309.50m，坝高3.0m；第二级坝址位于老汝河大桥下游600m，坝底板高程305.00m，坝高4.0m；第三级水面工程坝址位于马兰河口下游450m，坝底板高程299.50m，坝高5.0m；第四级水面工程坝址位于刘家湾上游200m，坝底板高程296.00m，

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坝高2.5m； 第五级水面工程坝址位于武湾下游500m，坝底板高程292.00m，坝高2.5m。

近期先实施北汝河（北汝河老桥～马兰河口下游500m）、马兰河（河口以上2.23km）段河道治理工程和北汝河城区段第三级水面工程。

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3 河道演变

3.1 河道历史演变概况

北汝河属沙颖河水系，是淮河的二级支流，发源于嵩山县车村镇栗树街村北分水岭摞摞沟，流经***、汝州市、郏县、宝丰县、襄城县、叶县六个县市，在襄城县丁营乡汇入沙河。全长250公里，流域总面积6080平方公里。

郦道元《水经注》说：“今汝水西出鲁阳县之大盂山黄柏谷，岩鄣深高，山岫邃密，石径崎岖，人迹裁交”，“又东届尧山西岭下，水流两分，一水东迳尧山南，为chi水也。即《经》所言chi水出尧山矣。一水东北出为汝水，历蒙柏谷。左右岫壑争深，山阜竞高，夹水层松茂柏，倾山荫渚，故世人以名也。”

汝河本来只有一条，《荀子》中有“汝颍以为险，江汉以为池”。其中一源沙河发源于伏牛山区木达岭，北源北汝河发源于嵩县跑马岭，在襄城县岔河口汇入沙河，沙汝汇合后，古代统称汝河，亦名隐水。古汝河于郾城县 南流入西平、上蔡、汝南诸县，“元代至正年间(1341年后)，汝水泛滥，有司自 舞阳截断 汝水，约水东注，改道入颍，上源称北汝，即北汝河。此即“汝水南北截分之始”。南汝经过两次变化之后发展为洪汝河水系，即今天驻马店的洪河与汝河水系。其中发源于泌阳的古瀙水（古汝水支流）成为汝水南源，即今天的南汝河。澺水和潕水（也为古汝水支流）发展为今天的洪河。古汝水的一下游支流溱水今天称“溱头河”(即臻头河）。古汝水入淮之汝口今天为洪河口。

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纵观汝河，共经历了三次大的变化，即“汝源凡三易”，它的变化正是汝水经常泛滥的结果。给流域人民带来了深重的灾难。

《清史稿》中关于汝源三易的记载：北汝，汝正源。西汝，潕及澺。南汝，瀙。元季，汝溢病蔡，自舞阳堨故渎，则潕及西平、云庄诸山水擅之。明嘉靖中涸，则遂平灈、瀙擅之。汝源凡三易，今北汝自上蔡合澺，通曰洪河。右合朱马、马常，左茅河，迳庙湾镇，右合荆河，其故道蔡埠河入会。南汝右纳黄酉、吴桂桥河，左迤为悬瓠池，右栗渚，侧城东南，右合半截河，纳溱水，错正阳复入，并入新蔡。

3.2 河道近代演变分析

北汝河在***紫罗山站以上属山区河道，地面高程一般为500～1500m，坡度20‰～10‰，河道宽200～1000m，河床质为卵石和砂组成，河底比降1%～0.33%。河道演变主要是河床冲淤变化。建国以来由于流域内水土流失严重，造成***境内北汝河河床逐年淤积抬高，部分河段有成为“地上河”的趋势，据相关资料显示，自建国以来，北汝河汝阳境内部分河段共淤积厚度约2.2m，建国前30年每年平均淤积约3cm，最近30年每年平均淤积约4cm。近年来，北汝河***境内河道内存在许多砂石厂，河槽下切严重，且宜造成主河槽左右摆动，砂石厂在河道内堆积砂石料，改变了河道行洪断面，汛期存在严重安全隐患。河道采砂属于人为因素，造成河床降低；河道涨水落水属于自然因素，涨水时造成河道冲刷下切，落水时河床淤积。根据北汝河娄子沟水文站和紫罗山水文站测流断面来看，断面变化不大，总体来说北汝河***境内河床略有淤积。

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3.3 河道演变趋势分析

新中国成立后，党和坚持除害兴利相结合，通过长期规划分期实施，急治其标，缓治其本，标本兼治，进行水土保持，整治河道和兴修各类水利工程等综合治理。紫罗山以上有10座小型水库和2座中型水库，总控制面积为212km2，在防洪、发电、灌溉、供水、养殖等方面起到了相当大的作用。

经过近年的治理，***城区段北汝河左岸大堤加高加宽，不仅防洪标准达到50年一遇，同时对堤顶进行园林绿化，形成了游园景观，美化了城区环境，成为居民和游客休闲健身娱乐的理想场所。

***北汝河、马兰河城区段治理工程按照河道规划线进行河床整治疏浚，加固两岸堤防，靠两岸大堤束水，河水归槽，基本上未改变河势。另外，结合历史、近期河道演变情况，该段河道输沙量较低，不会造成河道大范围冲淤。

河道近代演变受人类活动影响较大，与人为因素密切相关，因此在进行河道治理建设时，应兼顾上下游、左右岸利益，顺应河势，因势利导，做好河道总体规划，并严格按规划实施，固定主流，彻底清障，加固堤防，使河流顺畅，安全泄洪，保障安全。

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4、防洪评价计算

4.1水文分析计算

4.1.1项目的防洪标准及流量

按照《防洪标准》（GB50201－94），***城属Ⅳ等一般城镇，防洪标准应为20～50年，考虑到城市远期发展，确定***城防洪标准采用50年，相应北汝河、马兰河防洪标准为50年一遇，堤防工程级别为2级。

第三级水面工程蓄水量271.0万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，三级水面工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，设计洪水标准采用20年一遇，相应流量为4573m3／s，校核洪水标准采用50年一遇，相应流量为6630m3／s。

4.1.2设计洪水流量复核

北汝河流域面积为6080km2，干流长250km。流域水文站主要有娄子沟、紫罗山、汝州、郏县、襄城站。各站均有水位、流量、泥沙等实测资料。

本次设计收集的资料有：2009年12月中水淮河规划设计研究有限公司编制完成的《河南省前坪水库工程项目建议书》及2010年9月编制完成的《北汝河综合治理工程可行性研究报告》，前者经过水利部初审，后者经过水利部评审。

第三级水面工程坝址以上控制流域面积1720.26km2，上游约18.7km处娄子沟水文站流域面积为1218km2，下游约3.8km处的紫罗山水文站流域面积为1800km2。

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工程所处北汝河上、下游有娄子沟和紫罗山水文站。历年来，根据实测洪水系列进行过多次详细研究和论述。中水淮河规划设计研究有限公司2009年编制完成了《河南省前坪水库工程项目建议书》，并经过水利部初审。报告中对此河段上、下游各控制断面，采用了实测流量资料计算设计洪水，并与流域内雨量资料间接分析成果及邻近流域设计洪水成果比较等综合分析，确定了此段河道各控制断面设计洪水成果。结论为：上、下游各控制断面设计洪水，可按面积比的0.65次方换算。因此本次水面工程处设计洪水采用紫罗山水文站设计洪水成果按面积比的0.65次方换算，其成果见表4-1-1。

表4-1-1 水面工程处设计洪水成果表 单位： m3/s 名称 娄子沟水文站 Cv=1.5 前坪水库 水面工程处 紫罗山水文站 Cv=1.35 流域面积 （km2） 1218 1325 1720.26 1800 均值 1% 8 949 1280 6690 7070 8263 8510 不同频率设计洪峰流量 Cs/Cv=2.5 2% 5280 5580 6630 6830 5% 3520 3720 4573 4710 10% 2310 2440 3117 3210 20% 1270 1340 1825 1880 4.2雍水分析计算

4.2.1河道设计洪水位推算

北汝河设计洪水位利用紫罗山水文站水位流量关系曲线,根据实测河床大断面计算断面要素,利用计算机计算反求河床糙率。选定河床糙率后,采用《水利水电计算程序集》中天然河道水面线计算程序，以紫罗山水文

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站50年一遇洪水位为起始水位，从下游向上游分段计算治理段河道设计洪水位，洪水推求过程中遇跨河建筑物时，加壅水后作为下一段起始水位继续推算，求得各河床大断面的设计洪水位。

表4-2-1 北汝河设计洪水位成果表 （单位 m）

桩号 BZ0+000 BZ0+101.9 BZ0+202.0 BZ0+304.4 BZ0+402.2 BZ0+502.3 BZ0+602.4 BZ0+702.5 BZ0+802.5 BZ0+902.4 BZ1+002.5 BZ1+102.5 BZ1+184.7 BZ1+203.08 BZ1+303.5 BZ1+403.5 BZ1+503.5 BZ1+603.55 BZ1+704.3 BZ1+805.5 BZ1+905.7 BZ2+006.4 BZ2+104.1 BZ2+197.6 5990 流量 水位 310.71 310.31 309.93 309.71 309.21 308. 308.72 308.28 308.02 307.73 307.44 307.33 307.27 306.92 306.71 306.49 306.27 306.01 305.68 305.31 305.02 304.38 304.13 304.00

31

BZ2+281.73 BZ2+381.8 BZ2+481.8 BZ2+581.9 BZ2+681.87 6630 303.65 303.41 303.24 303.06 302.63 4.2.2橡胶坝坝址处河道水位计算

橡胶坝坝址位于原河道中心桩号BZ2+630.7，橡胶坝坝址处50年一遇洪水位为302.70m，20年一遇洪水位为301.99m。

橡胶坝在泄洪时塌坝运行，根据《橡胶坝技术规范》（SL227-98）附录A，橡胶坝泄洪能力，可按堰流基本公式计算。

根据洪水流量、坝下游水位、堰顶水头和坝底板高程，采用水力学宽顶堰流公式计算：Q淹m2gbH02

式中：Q—洪水流量（m3/s）；

b—堰宽（m），本橡胶坝共6跨，总宽480m； g—重力加速度；

H0—计入行近流速的堰上水头，H0HH—堰上水头（m）； m—流量系数； ε—侧收缩系数； v0—行进流速（m/s）。

将已知数据代入以上公式经计算得，坝址处50年一遇洪水位为303.00m，20年一遇洪水位为302.22m。

壅水高度为：

32

30V022g（m）；

50年一遇设计洪水时：303.00-302.70=0.30m。 20年一遇设计洪水时：302.22-301.99=0.23m。

4.2.3水面工程壅水长度计算

塌坝泄洪时坝前壅水对河道影响长度参照《桥位设计》一书中回水长度计算公式计算，其公式如下：

2ZL

i式中 L：壅水曲线全长（m）；

Z：最大壅水高度（m），50年一遇为

0.30m、20年一遇为0.23m；

i：河道水面比降，其值为1/376。

将已知数据，代入以上公式计算得：50年一遇洪水情况下，建坝对河道上游的壅水影响长度为225.6m；20年一遇洪水情况下，建坝对河道上游的壅水影响长度为173.0m。

4.2.4堤顶高程复核

堤顶高程应按设计洪水位加堤顶超高确定。堤顶超高应按下式计算确定。2级堤防的堤顶超高值不应小于2m。

Y=R+e+A

Y-堤顶超高（m）；

R-设计波浪爬高（m），可按附录C计算确定； e-设计凤壅增水高度，可按附录C计算确定；

A-安全加高（m），按本规范表2.2.1确定，2级堤防不允许越浪的堤防安全加高为0.8m。

33

（1）设计波浪爬高（R）

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录C计算。 风浪要素可按下列公式计算确定：

0.45gF0.7.20.0018 gHV0.7gdth0.13th20.72gdvv0.13th0.72VgHgT13.9V2V 0.5LgT22dth 2L式中H-平均波高（m）；

T-平均波周期（s）；

V-计算风速（m/s），采用17.1m/s； F-风区长度（m），采用550m； d-水域的平均水深（m），采用3.9m； g-重力加速度（9.81m/s）； L-平均波长（m）。

波浪爬高计算可按下列公式计算： RpKKvKp1m2HL

式中：Rp —累计频率为p的波浪爬高，m；

K—斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型由表C.3.1-3对于砼预制

块护坡，取K=0.9；

34

Kv—经验系数，查表C.3.1-2，取KW=1.19；

m—斜坡的坡度系数，取m＝2.5；

Kp—爬高累计频率换算系数，可按表C.3.1-3确定，对不允许越浪的

堤防，爬高累计频率宜取2%，取Kp=2.07；

H-堤前波浪的平均波高（m）；

L-堤前波浪的波长（m）； 计算结果为：R=0.847m (2)设计风壅增水高度

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录C计算。

KV2Fecos

2gd式中：e—计算点处的风壅水面高度，m；

K—综合摩阻系数，取

3.6×10-6；

V—设计风速，按计算波浪的风速确定； d—水域的平均水深（m）；

—风向与水域中线的夹角，取＝90°。

计算结果为：e=0.007m (3)安全加高

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)规定，2级堤防安全加高值A选为0.8m。

(4)堤顶超高

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根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)规定：Y=R+e+A=0.847+0.007+0.8=1.654m，2级堤防的堤顶超高值不应小于2.0m。

(5)堤顶高程

根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)规定：堤顶高程=设计洪水位+设计风浪爬高+设计风壅增水高度+安全加高=设计洪水位+2。

三级水面工程坝址处河道50年一遇设计水位303.00m，左岸堤顶高程306.00m，防浪墙顶高程306.50m，右岸堤顶高程306.67m，防浪墙顶高程307.27m，满足规范要求。

4.2.5水面工程回水区蓄水影响分析

水面工程地基含细粒土卵石及级配不良卵石（Q2alpl）属中等～强透水性，4

结构松散，渗透性大；下伏的粘土岩、粉砂岩互层属弱透水性，渗透性小，为相对隔水层。由于级配不良卵石下伏的粘土岩、粉砂岩互层为相对隔水层，库区地层渗漏主要表现为侧向渗漏。在自然河道状态下，库区最大侧向渗漏量1.38万m3/d，坝基渗漏量2.83万m3/d，侧向渗漏量及坝基渗漏量之和为4.21万m3/d。工程设计在河道两侧采用粘土铺盖防渗，宽度各为30.0m；垂直防渗采用混凝土防渗墙截渗。库区采用铺盖防渗处理后，最大侧向渗漏量1.14万m3/d。防渗处理后的库区总渗漏量比天然状态下库区总渗漏量减少了3.07万m3/d，处理前为处理后总渗漏量的三倍多，防渗处理效果显著。库区渗漏对周围环境影响不大。

三级水面工程建成运行后，由于蓄水初期补给量过大，使库周的地下水位普遍上升，将对库区周边地区产生不利影响，尤其是对两岸附近的低

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洼地区影响较大，为防止这一不利现象发生，三级水面工程除采取各种相应防渗措施外，还应在蓄水初期保持低水位运行或间断运行，并且注意观测地下水位变化情况。随着时间推移，库区将得到普遍淤积，渗透量减少。当淤积层大于0.5m时，补给量将小于开采量，应有计划的采取塌坝放水冲淤及其它措施，增加下渗量，以保证城区工业、生活的用水需要。

4.3橡胶坝塌坝对下游的影响

第三级水面工程橡胶坝共6跨，左、右岸均设置控制室。左岸控制室控制左侧3跨橡胶坝，紧靠左侧控制室的两跨橡胶坝做一个单元用一根DN900的充排水管道控制，主河槽中间的一跨用一根DN700的充排水管道单独控制；右岸控制室控制右侧3跨橡胶坝，控制方式同左侧控制方式。6跨橡胶坝坝袋高5.0m，坝袋内压比1.25，每跨橡胶坝布置4个DN300水帽用于充排水，紧靠左侧控制室的两跨橡胶坝共用一超压溢流管，主河槽中间的一跨单独设置一超压溢流管；右侧超压溢流管设置同左侧设置。

橡胶坝充排水左右两侧均相同，左右岸控制室内均布置一台自吸离心泵和一台排污泵，橡胶坝上游库区左右两侧各设置一大口井，利用控制阀门、自吸离心泵直接从大口井取水分别给控制的坝袋充坝， 达到坝袋设计压力时关闭阀门及水泵，充坝时间单跨为12小时，两跨同时充坝为24小时，单侧控制的三跨同时充坝为36小时。橡胶坝塌坝通过控制若干阀门自流排水，也可以利用控制阀门和自吸离心泵强行排水。坝袋总排水时间不大于2.5小时。按放空库区蓄水量计算，塌坝最大排水流量约为301～752m3/s，流量较小，因此橡胶坝塌坝泄洪对下游安全不会产生威胁。

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4.4对橡胶坝下游防冲设施的复核 4.4.1坝下游消能结构设计

下游消能防冲设施布置总长度47.0m，其中陡坡段长8.0m，消力池段长21m，海曼段长18m。

①消力池

消力池总长29.0m，宽506.0m。陡坡段长8.0m，坡度1:3.6，水平段长20m，深1.7m，底高程297.10m。消力池底板采用C25钢筋混凝土结构，厚0.6m，底板下设10cm厚粗砂垫层、土工反滤布一层、10cm厚C15砼垫层。消力池内设PVC排水管，管径5cm，梅花形布置，间距1.5m，消力池设纵横伸缩缝，缝宽2cm，缝内填闭孔聚乙烯低发泡沫板。

②海漫及防冲槽

海漫段长15.0m，坡度1:20，采用格宾垫，底宽506.0m，厚0.5m。格宾垫防冲槽长3.0m，槽深1.5m，末端以1:3的反坡与河底连接。

4.4.2坝下游消能计算

消能计算应满足橡胶坝在任何泄流情况下发生淹没式水跃，消能防冲按《水闸设计规范》(SL265-2001)计算。本工程采用挖深式消力池。

1、计算工况

橡胶坝运行工况有两种，一是汛期塌坝泄洪；二是枯水期立坝蓄水、形成水面景观。汛期塌坝运行橡胶坝上、下游水位差小于0.3m，过坝流态为淹没流，不存在消能问题；立坝蓄水期上游为正常蓄水位，下游为相应水位，此时下游发生远驱式水跃，需设消能工。

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根据橡胶坝控制运用方式，按上游为正常蓄水位，下游为相应水位作为消能计算控制条件，分别进行计算，以确定消能最不利工况。

2、消力池计算

根据《水闸设计规范》（SL265－2001），消力池的深度、长度和底板厚度分别按以下公式计算：

（1）求跃前收缩水深

hC3－T0hC2+αq2/2gφ2=0 (水闸设计规范B.1.1-3) 式中 ：hC—收缩水深(m)； T0—总势能(m)；

α—水流动能校正系数，取α=1.0； φ—流速系数，取φ=0.95; q—过闸单宽流量(m3/s.m)。 （2）跃后水深计算

0.252h8qb1 (水闸设计规范B.1.1-2) c1hc132bgh2c式中：hC″—跃后水深(m)； b1—消力池首端宽度(m)；

b2—消力池末端宽度(m)；本次取b1＝b2。 （3）出池落差计算

q2q2 (水闸设计规范B.1.1-4) Z2222ghs2ghc式中：ΔZ—出池落差(m)；

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h'S—出池河床水深(m)。 （4）消力池深度计算 采用挖深式消力池。

d=σ0h∥c－h'S－ΔZ (水闸设计规范B.1.1-1) 式中：σ0－水跃淹没系数，取σ0=1.1。 （5）消力池长度计算

LSJ=LS+βLj (水闸设计规范B.1.2-1) Lj=6.9(hC″-hC) (水闸设计规范B.1.2-2) 式中：LSj—消力池长度(m)；

LS—消力池斜坡段水平投影长度(m)； Lj—水跃长度(m)；

β—水跃长度校正系数，取β=0.75。 （6）消力池底板厚度计算

消力池内设置排水孔，勿需进行抗浮验算。因此，消力池底板厚度根据抗冲要求，按下式计算：

抗冲 tk1qH （水闸设计规范B.1.3-1） 式中 t —消力池底板厚度(m)； ΔH'—闸孔泄水时的上、下游水位差(m)； k1—消力池底板厚度计算系数，取k1=0.2。 3、海漫长度计算

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当qsH=1～9，且消能扩散良好时，海漫长度按下式计算：

LpKsqsH (水闸设计规范B.2-1)

式中：Lp—海漫长度(m)； Ks—海漫长度计算系数；

q'—消力池末端单宽流量(m3/s.m)。 4、河床冲刷深度计算

（1）水闸下游海漫末端的河床冲刷深度按下式计算：

dm1.1qmhm v0式中：dm —海漫末端河床冲刷深度（m）； qm—海漫末端单宽流量（m3/s.m）；

[v0]—河床土质允许不冲流速（m/s），取[v0]＝1.5m/s； hm—海漫末端河床水深（m）。

按照以上计算公式和参数，选取不同下泄流量和闸门开启孔数进行组合计算，消能防冲计算成果见表4-5-1。

表4-5-1 消能防冲计算成果表

消力池尺寸（m） 上游水位 过流流量 下游水位 池长 305.00 305.00 305.00 522.90 1496.18 2839.49 299.73 300.42 301.11 7.2 11.332 14.329 池深 底板厚 0.684 0.930 1.039 0.233 0.380 0.503 海漫长度 (m) 7.763 12.669 16.765 河床冲刷 深度(m) 0.00 0.72 2.01

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4.5项目建设对河道冲淤影响分析

***北汝河城区段第三级水面工程挡水建筑物为橡胶坝，其运行方式为枯水期立坝蓄水形成水面景观，汛期塌坝泄洪。在蓄水时，会淤积少量泥沙，但汛期洪水来临时，由于蹋坝泄洪，高于底板泥沙会被洪水带走，其底板高程以下泥沙会淤积，这个淤积对形成水面没有影响，且对工程防渗来说是有利的。

4.6河势影响分析

通过河道整治工程，将原河道整平，两岸填筑堤防及亲水平台。河道行洪断面规整流畅，橡胶坝运行后底板高程以下泥沙会淤积，现状河道内的深槽将会消失，不会对河势产生不良影响。

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5、防洪综合评价

5.1项目建设与有关规划的关系及影响分析

根据《***县城总体规划（2009-2020）》，北汝河及马兰河穿城而过，成为县城“内河”。按照《防洪标准》（GB50201－94），***城属Ⅳ等一般城镇，防洪标准应为20～50年，考虑到城市远期发展，确定***城防洪标准采用50年，相应城区段北汝河、马兰河防洪标准为50年一遇。经过近几年的治理北汝河左岸堤防满足50年一遇设计洪水标准，但是北河右岸堤防标准低、质量差且不连续，马兰河两岸基本没有堤防。北汝河、马兰河河道脏乱差严重，河床凹凸不平，阻水严重。根据县委、县有关指示，决定对北汝河、马兰河城区段河道进行治理，使其达到县城50年一遇防洪标准。

治理段北汝河左岸堤防目前已建成并已达到50年一遇洪水标准要求，右岸堤防标准低、质量差，马兰河口以上北汝河两岸堤防堤间距为360～450m，马兰河口下游北汝河两岸堤防堤间距500～550m，本次北汝河马兰河口以上右岸堤防布置起点接北汝河老桥右岸桥台，沿老堤向河内侧加宽、加高，保证两岸堤间距不小于360m，并顺直布置，马兰河口以下采用现状堤间距布置，左岸河堤仍维持原堤线不变。治理段马兰河左岸无堤防，右岸上段有部分堤防（标准低、质量差），该段河道上有2座桥梁，桩号MZ0+986.3处为老马兰河桥，桥长170m，桩号MZ1+600处为新马兰河桥，桥长200m，马兰河老桥上游堤防布置保证堤间距不小于150m，两岸堤防顺接桥台，新老马兰河桥之间堤防布置顺接桥台，保证堤间距为170～200m，

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新马兰桥下游至入河口两岸堤防与北汝河右岸堤防平顺连接，堤间距不小于200m。北汝河及马兰河两岸堤防布置满足行洪需要，且与现状堤岸相结合是符合要求的。

北汝河两岸堤防工程的兴建，将形成宽阔规整的大堤和平整规则的复式断面河床，中小枯水归槽，两岸亲水平台绿化，南、北堤顶宽40m，大堤除了防汛道路和人行道外，其余都可做绿化用地，通过园林绿化，增加绿化面积。第三级水面工程建设形成水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3，平均水面宽500m，以水面覆盖荒滩，改变河道面貌，改造小环境，同时利用生态湿地涵养水源，恢复生态平衡，达到水清、岸绿、景美，以创造和谐的人与自然生态关系为目标，形成绿色休闲地带，既美化了***城，又给居民提供了休闲娱乐的好去处。第三级水面工程建设与***城生态立县、环境立县、旅游立县的宗旨是相符的。

5.2项目建设是否符合防洪标准、有关技术和管理要求

按照《防洪标准》（GB50201－94），***城属Ⅳ等一般城镇，防洪标准应为20～50年，考虑到城市远期发展，确定***城防洪标准采用50年，相应北汝河、马兰河防洪标准为50年一遇，堤防工程级别为2级。

第三级水面工程坝址位于马兰河口下游450m，设计坝高5.0m、回水长度2000m，水面面积108.1hm2，蓄水量271.0万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，三级水面工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-20003.1.2规定当山区、丘陵区水利水电工

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程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区确定。根据3.3.1规定设计洪水标准为10～20年一遇，校核洪水标准为50～100年一遇，经综合分析采用三级水面工程设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用50年一遇。

该水面工程及北汝河马兰河堤防工程符合防洪标准及有关的技术要求。

5.3项目建设对河道泄洪影响分析

工程施工导流设计主要考虑拦河橡胶坝的施工，本工程采取土石围堰，导流标准采用5年一遇，相应洪峰流量为239.0m3/s。

根据施工总体布置，工程分二期施工。一期围堰（包括上、下游及纵向围堰）围护右岸，利用左岸天然河道导流，先期施工右岸④、⑤、⑥三跨橡胶坝右岸控制室、固定堰。待右岸施工完毕后，拆除一期围堰，同时修筑二期围堰（包括上、下游及纵向围堰），维护左岸，利用右岸3跨闸橡胶坝底板导流，施工左岸①、②、③三跨橡胶坝及左岸控制室、固定堰，待左岸施工完毕后，可拆除二期围堰。一、二期上游横向围堰距橡胶坝轴线48.75m，期竖向围堰距橡胶坝4#墩14.2m，下游横向围堰距橡胶坝轴线65.75m。围堰采用砂卵石围堰，设计顶宽5.0m，设计高度1.8m（二期围堰高度2.0m），迎水面采用粘土编织袋，顶宽0.5m、底宽1.00m、坡比1:1.5，背水面坡比1:1.5。

橡胶坝工程施工应安排在非汛期施工，导流标准为5年一遇，分两期施工，施工组织安排合理，工程建设不会对河道过流产生影响。

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水面工程橡胶坝不允许立坝泄洪，大汛期间应全部塌坝泄洪。在运行管理中严密监测河道水势，同时应与上级防汛部门、河道管理部门密切配合，及时收集汛情、水情及上游河道工程的运行工况，使水面工程不影响河道正常泄洪。

当第三级水面工程上游水位高于305m（流量约为522.9m3/s）时，应降低坝高运行，控制上游水位低于305.00m，当上游来水流量大于1825m3/s（相当于5年一遇设计洪水）时，应全部塌坝，绝对不允许立坝泄洪，以免抬高洪水位影响上游防洪安全和撕毁坝袋。大汛期间（每年7～9月）应全部塌坝泄洪，以免大水来时不能及时塌坝或局部塌坝产生横向水流，坝袋产生斜向受力被撕裂，影响工程安全，所以主汛期一般不应立坝蓄水。因此水面工程对河道泄洪影响不大。

5.4项目建设对河势稳定影响分析

***城区段北汝河第三级水面工程处河床宽、汛期洪水大，含沙量也较大，橡胶坝共布置六跨，位于主河槽，整个工程布置基本对称，且布置与河岸基本垂直，水流较顺，项目实施后不会对河势产生较大影响。

橡胶坝段位于主河槽，施工安排在非汛期，分两期施工，因非汛期河道流量小，所以对河势不会造成大的影响。

***城区段北汝河第三级水面工程及***北汝河、马兰河城区段治理工程通过对现状不规则、高低起伏不平的河道开挖疏浚，形成规则的断面，并修筑防洪堤，不仅能使洪水归槽，稳定了河势，而且减轻洪水对河岸造成的冲刷危害，有利于河道行洪。

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据水面工程位置与河道现状，坝址处河道较为顺直，有利于两岸连接和减少对流势影响。汛期橡胶坝采用塌坝泄洪，阻水较小，橡胶坝轴线方向与主河槽基本垂直，不会对主河槽流势产生大的影响。

5.5项目建设对堤防、护岸和其它水利工程及设施的影响分析

本工程实施后开挖疏浚了河道，两岸修建加固了堤防，使其达到50一遇的防洪标准，所以对堤防及护岸不会产生影响。

本工程所在河道上下游影响范围内没有防洪工程设施存在，因此本项目的建设不存在对河道防洪工程设施的影响。

本次河道治理范围内北汝河桩号BZ0+000处有北汝河老桥，桩号BZ1+184.7处有北汝河新桥，马兰河桩号MZ0+986.3处有老马兰河桥，桩号MZ1+600处有新马兰河桥。本次河床整治在桥墩四周1m宽范围严禁开挖，并对桥墩进行防护，采用M7.5浆砌石结构，厚度0.5m，底部设2.0m深齿墙。北汝河老桥和老马兰河桥位于第三级水面工程回水以外，且对桥墩已进行防护，工程建成对其影响不大。北汝河新桥和新马兰河桥位于第三级水面工程回水范围内，橡胶坝建成后，坝底板固定河床，该段河道比降变小，河道流速减缓，在正常蓄水及塌坝运行时将对桥墩、桥台基础起到有利的保护作用，可减小对大桥桥墩及桥台的冲刷

5.6项目建设对防汛抢险的影响分析

项目建设期，橡胶坝等主体工程应安排在非汛期分两期进行施工，施工方案设计合理有效，不会对河道行洪以及防汛抢险工作带来不利影响。

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项目建成后，两岸大堤堤防到达50年一遇防洪标准，堤顶宽度为40m，河道行洪断面规则有序，改善该段河道行洪条件，有利于汛期防洪抢险工作的开展。

项目建成后，当第三级水面工程上游水位高于305m（流量约为522.9m3/s）时，应降低坝高运行，控制上游水位低于305.00m，当上游来水流量大于1825m3/s（相当于5年一遇设计洪水）时，应全部塌坝，绝对不允许立坝泄洪，以免抬高洪水位影响上游防洪安全和撕毁坝袋。

5.7建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当

建设项目堤防设计防洪标准为50年一遇，洪峰流量6630m3/s，满足规划要求；施工期设防标准取5年一遇，满足工程实际情况，均符合《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的有关规定。

5.目建设对第三人合法水事权益的影响分析

水面工程蓄水初期对地下水补给量大，使库区周围地下水水位普遍升高，对库区周边地区可能产生一定的不利影响，但由于河道两岸大堤背水坡外侧现状地面高程大部分高于水面工程蓄水位304.5m，设计在坝址上游两岸30m范围内设粘土铺盖。因此，对两岸大堤背水侧区域影响很小。另外，随时间推移，淤积增加，库区渗漏减少，对堤外地下水影响也逐渐减少，为防止不利影响发生，应根据堤外地下水水位观测情况，逐步抬高水面工程蓄水位，直至设计水位运行。

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5.9项目建设对河道水质的影响

该项目实施后，水面工程上游北汝河及马兰河两岸没有排污管道，北汝河右岸支沟涧河紧承担北城区雨洪排泄。***城污水经污水处理厂处理达标后排向水面工程下游河道。该水面工程建设期间按环保要求，严格控制废水、废油等污染物排放，排放前应采取措施处理达标后才能排放；运行期橡胶坝本身不会产生如油污等污染河道有害物质，因此该项目的建设不会对河道水质造成影响。

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6结论与建议

6.1评价结论

1、建设项目采用的防洪标准符合《防洪标准》（GB50201-94）、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）等有关规范规定。

2、建设项目结构布置、橡胶坝坝高选择和消能方式选用合理，符合有关技术标准和管理要求。

3、项目建设通过对河道开挖疏浚，修建堤防，有利于河道行洪安全。修建橡胶坝，壅水高度及回水范围较小，基本不影响河道行洪安全。

4、建设项目不影响河势的稳定，对下游河道的冲刷影响也较小。 5、建设项目所在河道上下游影响范围内无防洪工程设施存在，本工程的建设不存在对河道防洪工程设施的影响。

6、建设项目防御洪水的设防标准与措施选择恰当。

7、建设项目施工期和运行期对第三人合法水事权益造成的影响较小。 综上述***北汝河第三级水面工程，其设计洪水流量及防洪标准符合有关规划要求，下游消能防冲结构型式及尺寸经过复核计算，满足消能防冲要求。根据前述分析，该工程的修建，对河道行洪和主河槽流势不会产生大的影响；项目建设施工期和运行期，对防汛抢险均无不良影响。所以，本工程的建设不影响河道防洪。

6.2建议

1、主体工程应安排非汛期施工，确保施工安全。

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2、水面工程建成后，应加强运行管理，确保工程安全运行。 3、水面工程蓄水前应先期施工回水范围内北汝河左岸及马兰河两岸堤防工程，确保工程蓄水安全。

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7附图

1、工程位置图 （RYSJ-CS-01） 2、北汝河城区段梯级水面工程规划平面图 （RYSJ-CS-02） 3、橡胶坝平面布置图 4、橡胶坝上游立视图 5、橡胶坝中跨剖面图 6、橡胶坝边跨剖面图 7、橡胶坝上下游横断面图（一） 8、橡胶坝上下游横断面图（二）

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（RYSJ-CS-03） （RYSJ-CS-04） （RYSJ-CS-05） （RYSJ-CS-06） （RYSJ-CS-07） （RYSJ-CS-08）