碧水长廊项目水文、地质及地理信息现状

　　第三章 银川碧水长廊规划设计研究

　　3.1 项目建设背景

　　银川市是宁夏政治、经济、文化中心，以农业为基础，化工、机电、轻工、建材、宁东能源基地等为支柱产业，已逐步建设成为西北地区东部经济繁荣、功能齐全、环境优美的区域性中心城市。下辖兴庆区、金风区、西夏区、永宁县、贺兰县和灵武市，总面积 9527km2,城市建成区面积 110.77 平方公里。银川市现有人口 165.43 万人，回族等少数民族人口占 25.89%.2008 年地区生产总值 514.11 亿元，全年财政收入 64.68亿元，城市居民人均可支配收入 14458 元，农民人均纯收入 4917 元。

　　2008 年，中央 1 号文件明确指出“各地要加快编制重点地区中小河流治理规划，增加建设投入，中央对中西部地区给予适当补助，引导地方搞好河道疏浚”.国务院常务会议通过的《关于进一步促进宁夏经济社会发展的若干意见》中，也提出“中央财政要加大对小型农田水利和中小河流治理的支持力度”.

　　为贯彻落实中央 1 号文件精神，根据水利部《关于做好重点地区中小河流规划编制工作的通知》和自治区水利厅《关于贯彻落实〈国务院关于进一步促进宁夏经济社会发展若干意见〉的工作方案》，按照厅防汛办《宁夏中小河流近期治理建设规划工作大纲》的任务要求，银川市防汛办组织各市县技术人员广泛开展了中小河流调查、筛选工作，摸清境内中小河流治理现状及存在的主要问题，于 2008 年底编制出《银川市中小河流近期治理建设规划》，提出今后 3 年治理的目标、任务和建设方案，以全面指导银川市中小河流综合治理工作。本次永二干沟治理工程属于银川市中小河流治理项目的一部分。

　　同时，永二干沟未建与二排连通涵闸及二排节制闸，无法实现与二排分洪的要求。

　　近年来，沟内长满苇草，沟堤树木较多，部分沟堤滑塌、被挤占，致使现状河道淤积、萎缩严重、断面逐渐缩小，行洪能力逐步降低。周边环境的严重污染让本工程变得更为刻不容缓。根据《银川市城市防洪工程规划》，贺兰山山洪通过导洪堤将洪水导入西干渠西侧修建的拦洪库，削峰蓄滞后有控制地进入西干渠、滞洪区，通过排洪沟排入黄河。拦洪库至今已建成 6 座，形成了目前由第一、第二、园林场、第四、第五、镇北堡 6 座一次拦洪库，西干渠（排洪渠）上的银安闸、方家圈闸、高家闸 3 座退水闸及西干渠东的芦草洼、芦花台 2 座二次滞洪区，以及排水沟组成的防洪体系。

　　项目涉及贺兰山大井沟、小井沟、大窑沟、大台疙沟、榆树沟、马莲井子沟、沙其沟、小腊沟和大腊沟等九条主要的山洪沟道。其中，大井沟、小井沟、大窑沟和大台疙沟等四条沟道通过导洪沟和导洪堤等工程措施导洪入第一拦洪库；榆树沟、马莲井子沟、沙其沟、小腊沟和大腊沟等五条沟道通过导洪沟和导洪堤等工程措施导洪入第二拦洪库。第一、第二拦洪库拦截贺兰山大井沟至大腊沟等九条沟道来水并蓄水。当各拦洪库蓄水至设计蓄水位时，拦蓄洪水有控制的泄入排洪渠（西干渠），再经西干渠银安闸泄水入桑园沟导入芦草洼二次滞洪区，经二次滞洪区滞蓄后，由第二排水沟排水至永二干沟处分洪，经第二排水沟和永二干沟排洪入黄河。

　　宁夏总体中小河流治理项目对于永二干沟治理工程起着引导的作用，良好的政策与支持对于项目的开展尤为重要，足够的资料分析为项目规划打下了良好的基础，在此基础上提出了如下几点设计重点：处于重要的区位，故设计将突出门户型标志特色，吸引人眼球。由于用地狭长、空间有限，设计重点强调大节点。由于严重的环境和水质污染，我们以功能优先，优化处理，在满足泄洪排水的功能下，优化水质，使周边环境更加宜人。

　　3.2 水文

　　3.2.1 流域概况

　　贺兰山山脉呈西南、东北向，全长 200km,宽约 30km,最高峰 3556m.是青铜峡灌区的天然屏障，既可阻挡寒流及风沙对灌区的侵袭，又能拦截东麓暖湿空气并使其抬升形成地形雨。贺兰山多为石质山区、土层薄，土壤平均厚度 40cm.多年平均降水量 200~400mm.降水量变差系数 Cv 在 0.35~0.40 之间，由南向北递增。多年平均水面蒸发量800~1600mm 之间，随高程降低而增大。

　　3.2.2 水文基本资料

　　银西位于贺兰山中段，是暴雨洪水多发区，小洪水呈漫流损失于洪积坡地，大洪水则汇入坡地下部的渠道、排水沟及湖、池、洼地等，山洪危害较大。银西段有沟道 23条，其中榆树沟最大，集水面积 44km2.贺兰山地区局地突发性暴雨多，洪水暴涨暴落，峰型尖瘦，历时较短，一般几小时至一天。

　　目前贺兰山银西段设有雨量站、水文站 7 处，其中通过电话报汛雨量站 3 处及 1 处气象局遥测雨量站。苏峪口水文站于 1953 年设站，为常年观测站，是自治区重点水文站，兼有向国家防总和自治区报汛任务。作为区域代表站，观测资料为降雨、径流、泥沙、蒸发。

　　工程范围内设有雨量站点 6 处（第一拦洪库的大井沟、小井沟、大窑沟，第二拦洪库的榆树沟、马莲井子沟、山嘴沟），水文站 3 处（第一、第二拦洪库及芦草洼滞洪区），资料年限 29~52 年。工程范围内大小山洪沟 9 条，遇较大范围降雨过程，水文部门沿各山洪沟道进行暴雨洪水调查，因此本次工程水文分析资料详实可靠，满足工程设计洪水计算要求。

　　3.2.3 径流

　　流经银川市的主要灌溉渠系有西干渠、唐徕渠及其支干渠、汉延渠和惠农渠，引水总流量约 381m3/s,年引水量约 44.7 亿 m3.青铜峡河西灌区主要排水干沟有桑园沟、第二排水沟、永二干沟等，沟道长度69.765km,控制排水面积 65.21 万亩。沟道下段水质污染比较严重（上段水质较好，污染较轻）。9 条山洪沟道多为季节性河道，地面径流以暴雨洪水形式出现，常造成灾害，难以得到充分利用。洪水年季变化极不均匀，洪水总量较少。径流年际、年内变化大。根据《宁夏地表水资源》分析，第一、第二拦洪库控制汇流面积 302.0km2.由《宁夏地表水资源》径流深等值线图量算，其中：第一拦洪库多年平均径流深 10mm,平均径流量161.1 万 m3;第二拦洪库多年平均径流深 13mm,平均径流量 183.2 万 m3;两座拦洪库累积年径流量 344.3 万 m3,平均年径流深 11.5mm.

　　3.2.4 泥沙
　　
　　贺兰山沟道坡度较大，大部分地区为石山区，土层较薄，水蚀较小，苏峪口水文站与工程区北部镇北堡拦洪库相邻，据实测资料多年平均年悬移质为 530t/ km2,合 353m3/km2,推移质占山洪沟悬移质的 50%,坡地输沙模数为 133m3/km2.各拦洪库多年平均淤积量根据实测资料分析计算值，与《宁夏暴雨洪水图集》比较，计算合理。

　　3.2.5 洪水

　　具有干旱、半干旱区暴雨洪水的一般特性：

　　（1） 年际变化大，分布不均匀。各年发生暴雨次数不等，最多一年 4 次（1977 年），最少 0 次（1957 年、1960 年、1963 年、1965 年、1972 年），多年平均≥50mm 暴雨每年发生 1 次，≥100 暴雨每年 0.4 次。

　　（2） 季节性特点较强。

　　（3） 暴雨历时不长，大强度暴雨持续时间短。1975 年 8 月 5 日贺兰山高山气象站降水量 212.5mm,历时 9h,其中 7h 降 211.5mm.1998 年 5 月 20 日苏峪口降水量 168.7mm,历时 7h,其中 4h 降雨 161.8mm.

　　（4）笼罩面积不大，点面折减快。贺兰山 98520 暴雨在调查范围内降水总量 13620万 m3,平均降雨深为 99.8mm,50mm 以上降雨笼罩面积 1270.0km2,100mm 以上降雨笼罩面积 601.0 km2.

　　洪水特性与暴雨特性相应，即年际变化大，有明显的季节性、地区性；产流方式以超渗产流为主。由于地处干旱区，土壤经常处于干旱状态，一次降水使流域达到饱和的机率极少，当雨强超过损失率，超过部分即可变为地面径流汇成洪水。大水沟以北沟道为石山区，土层浅薄岩石裸露 70%左右，植被差，流域最大持水量 85mm,7、8 月暴雨多时土中水分可饱和，土壤湿度增大后入渗明显减少，地面径流增加，设计洪量大于黄土丘陵区。大水沟以南的沟道，即银西大部分山洪沟属中高土石山，有部分次生林，年平均雨量仅有 250~400mm,降水除去径流，不够树林蒸腾，林地含水量反比旷地小，降雨入渗损失率大，产流形式同黄土丘陵区。

　　贺兰山区汇流近似黄土丘陵区，但较黄土丘陵区略快，面积、雨量相同时，产生的洪峰流量为全区之冠。本区基流少，设计洪水可不考虑。自 1853~1998 年 100 多年发生洪水灾害无数起。

　　综上所述，银川市区受贺兰山山洪的危害由来已久，且随着城市规模的增大和人口的增多，所造成的损失与日俱增。银川市作为自治区首府的地位和作为辐射陕西、内蒙、甘肃周边地区的区域性中心城市，今后在国家经济发展中的地位将进一步提高。因此，根据银川市城市发展总体规划的要求，要相应的进行中流河流治理工程建设，以消除或减轻贺兰山山洪对城市的负面影响，确保银川市区的安全。

　　3.2.6 设计洪水

　　各拦洪库设计洪水计算成果见下表。

　　

　　3.2.7 沟道排水流量
　　
　　沟道排水流量主要由暴雨形成的径流、农田排水、田间弃水及渠道退水和拦洪库下泄的洪水组成，沟道排水流量根据排水模数和排域面积，并结合泄洪及排污等综合确定。

　　根据《宁夏青铜峡灌区续建配套与节水改造规划》，2015 年唐徕渠设计灌水率 0.41m3/s/万亩，平均 0.3~0.35 m3/s/万亩，灌溉水利用系数 0.5,排引比 0.37,设计排水模数 0.30 m3/s/万亩，平均排水模数 0.25 m3/s/万亩左右。最小排水模数 0.15 m3/s/万亩左右。

　　该灌域排模计算资料分析，考虑农田排水和田间弃水及渠道退水等因素，结合灌域节水改造工程的逐步实施，灌区排水干沟最大排水模数 0.45 m3/s/万亩，最小排水模数 0.15 m3/s/万亩。

　　综上所述，确定排水模数为 0.30 m3/（s·万亩）。排水流量根据工程区涉及的沟道位置、上游排域面积，按确定的排模分析计算，有山洪和污水排入的沟道，流量进行叠加。

　　3.3 地质

　　3.3.1 地质概况

　　本工程地质概况以 2010 年 7 月宁夏地质勘察院《桑园沟治理岩土工程勘察报告》为依据。工程区位于黄河西岸银川冲积平原Ⅱ级阶地，各钻孔孔口高程1119.6~1125.7m之间，地形呈西高东低趋势，最大高差 6.1m,勘察未发现不良地质作用及对工程不利的埋藏物，场地稳定。

　　3.3.2 区域构造稳定性与地震动参数

　　抗震设计按国家最新颁布的银川地区地震基本烈度Ⅷ度执行，按 50 年不变的概率90%计。地震评价执行标准：《建筑抗震设计规范》（GR5O011-2001）有关规定，进一步液化判别按该规范 4.3.4~4.3.5 条，主要地震参数见下表。

　　

　　本次勘探标准贯入试验及室内分析结果计算表明：桑园沟勘探场地 8.45m 深度范围内银巴公路东侧局部（7#、8#、9#钻探孔）埋藏深度 2.8~4.8m 饱和状态的细砂存在震动液化现象，液化指数为 0.38~3.10,液化等级为轻微液化；包兰铁路东侧局部（25#、27#、28#、29#、30#钻探孔）埋藏深度 1.0~1.8m 的素填土存在震动液化现象，液化指数为 0.30~0.70,液化等级为轻微液化。

　　综合评价桑园沟场地为轻微液化场地，抗震地段划分为抗震不利地段。

　　3.3.3 沟道地质条件

　　本次勘察查明：在钻探所达浓度范围内，据其成因和性质，场地内地层自上而下分为素填土层和细砂层。

　　1、素填土层（Q4ml）：黄色-黄褐色，干燥-稍湿-湿、松散-稍密状态，主要成份为细砂、轻粉质壤土（南堤中段局部、西段部分为流动风积沙），层厚 1.8~5.3m、平均厚度 2.62m,层底高程 1116.8~1122.9m,该土层广泛分布在桑园沟两侧。

　　2、细砂层（Q4al）：黄褐色-灰褐色，湿-饱和，稍密-中密-密实状态，颗粒均匀，分选性好，成份以长石、石英为主。随浓度的增加密实度呈递增的趋势。本次勘察在 8.45m 深度范围内未穿透该土层。区域地质资料和周边钻孔资料表明该土层平均厚度大于 20m.

　　项目区地下水在勘察期间属次丰水期，水位埋深呈西深东浅趋势，现场测量约在0.6~4.4m,年水位变幅 0.5~1.0m.地下水类型为潜水。地下水补给源主要为灌溉水入渗及大气降水。

　　素填土：南北两侧土层强度差异较大，经修整加固后的北侧力学性质相对稳定。未经加固的南侧稳定性差、强度低，多呈松散或流动状态，稳定性极差，遇强降雨或洪水强烈冲刷时极易发生塌坡、溃堤现象。该土层不能直接做建筑物基础持力层。细砂承载力较高、稳定件好，可作为天然地基持力层。根据项目区的工程地质条件及地区资料，本区等效剪切波速 250m/s≥Vsm≥140m/s,可判定该区场地土类型为中软场地土。场地覆盖层厚在 3~40m 之间，故判定建筑场地类别为Ⅱ类场区大部近地表土层多为轻粉质壤细砂，属强透水层。宁夏干燥度指数大于 1.5;宁夏区一月份平均温度-8.7°，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001-2009 年版）有关规定，综合考虑判定：场地环境类别为Ⅱ类环境，场地为冰冻区（段）。

　　场区地下水、土对建筑材料的腐蚀性评价如下：

　　（1）地下水对建筑材料的腐蚀性评价如下：

　　A 混凝土结构（干湿交替或无干湿交替作用） 弱腐蚀 ;B 钢筋混凝土结构中钢筋（干湿交铃） 弱腐蚀、（长期浸水）微腐蚀。

　　（2）土对建筑材料的腐蚀性评价：

　　A 混凝上结构 （干湿交替或无干湿交替作用） 弱腐蚀 ;B 钢筋混凝土结构中钢筋（A 类）微腐蚀；C 钢结构（就 PH 值而言） 微腐蚀。

　　（3）对地下建筑材料采取适当防腐蚀措施，应按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）的规定执行。

　　3.3.4 建筑物工程地质条件

　　项目区工程地质条件比较好，不存在比较复杂的工程地质问题，地层岩性较为简单，为二元结构。上层是素填土层覆盖，下层为细沙层。

　　素填土：承载力特征值 fak=110KP、宽度修正系数ηb=0.0,深度修正系数ηd=1.0.

　　细砂：承载力特征值 4.0m 以上 fak=140KP,不宜修正；4.0~6.0m fak=150KP,不宜修正；6.0m 以下承载力 fak=280KP,宽度修正系数ηb=2,深度修正系数ηd=3.

　　3.3.5 天然建筑材料

　　贺兰山甘沟：岩性为奥陶系灰岩，距银川市 27km,储量大于 80 万 m3,现正在开采，有公路直达料场。贺兰山银川建材厂，人工加工，储量可观，质量好，运输条件尚好。

　　贺兰山山前洪积扇及山前山洪沟内，均有分布，质量基本符合要求，但一般含泥量较大，使用时必须淘洗、筛选。储量大于 20 万 m3.

　　镇北堡：位于银川市西北 35km 处，为第四系上更新统冲洪积物，上覆 1~2m 砂壤土，一般有用层 2~5m 不等，颗粒成份以石英砂为主，符合质量技术要求，城市建筑多年一直使用此料，但含泥量偏高，使用时须淘洗。此料场为砂砾混合料，砾料约占 30%,分布面积大，运输条件好，有公路直达。储量 20 万 m3.贺兰山各山洪沟均有分布。地方建筑用料均就地取材，使用时须淘洗、筛选。储量约 10 万 m3.

　　3.4 地理信息及现状分析

　　3.4.1 地理信息

　　本项目选址起自永宁胜利乡苏家湖，穿良田渠、唐俫渠、109 国道，在白鸽三队向东穿汉延渠和惠农渠，至掌政乡永固村入黄河；穿越青银高速与京藏高速。周边地块多为药厂、粮仓、污水厂等主要工业用地，其余为居住区、待拆迁民居、工业园区、防护林与大量农田。

　　工程区属银川平原西段，在地貌单元上属黄河Ⅱ级阶地及贺兰山前洪积倾斜平原下部，拦洪库堤坝地形基本平坦。

　　工程勘察所揭露地层有人工填土（Q4ml）、壤土（Q4al）（局部夹粘土层）； 砂壤土（Q4al）；粉细砂（Q4al）、砾砂（Q4al）及角砾（Q4al）等。

　　工程区地下水位均属孔隙潜水。地下水的补给来源主要有灌溉用水补给、水库渗透，大气降水补给，地下水运动方向由西向东。

　　项目区工程地质条件比较好，不存在比较复杂的工程地质问题，地层岩性较为简单，为二元结构。上层是素填土层覆盖，下层为细沙层。素填土：承载力特征值 fak=110KP、宽度修正系数ηb=0.0,深度修正系数ηd=1.0;细砂：承载力特征值 4.0m 以上fak=140KP,不宜修正；4.0~6.0m fak=150KP,不宜修正；6.0m 以下承载力 fak=280KP,宽度修正系数ηb=2,深度修正系数ηd=3.

　　3.4.2 现状分析

　　永二干沟起自永宁胜利乡苏家湖，穿良田渠、唐俫渠、109 国道，在白鸽三队向东穿汉延渠和惠农渠，至掌政乡永固村入黄河，全长 26km.防洪保护范围永宁县、兴庆区的 2 个乡镇、10.8 万人、35.7 万亩农田。2003 年对永二干沟进行了清淤治理，现状沟道断面比较规整。但永二干沟未建与二排连通涵闸及二排节制闸，无法实现与二排分洪的要求。近年来，沟内长满苇草，沟堤树木较多，部分沟堤滑塌、被挤占，致使现状河道淤积、萎缩严重、断面逐渐缩小，行洪能力逐步降低。永二干沟周边环境较差，绿量较低，水污染严重，并且附近建筑残破老旧，没有统一的规划与风格。

　　本项目依据现状，分为三个主题段及五大节点，分别为 A 区段-城市公园段、B 区段-郊野公园段、C 区段-生态绿廊段。五大节点则为唐徕渠-109 国道、109 国道-第二污水厂、京藏立交、青银高速、乡镇路节点。

　　A 区段-城市公园段：

　　范围自唐徕渠至第二污水厂，此区段位于设计范围最西部，场地内有一处最大的公共绿地。

　　周边用地：城市高速道路、109 国道构成其东北方位边界，河道两侧分布有制药厂，居住区；水系：从唐徕渠下穿过，水质差、有刺鼻气味，现状已有水渠形状规整，全线为自然式驳岸；地形：与唐徕沟渠交界处有约 4m 高差，其余场地平整；植物：植物相当稀少，唐徕渠附近有少量乔木，高速路南侧有大量防护林带，河道两侧均无绿化；建筑：污水厂内建筑紧靠河岸，外形色彩有待改进提升；污水厂位于 A 区段最东面。

　　总体自然环境差，水污染严重，岸线规整。

　　B 区段-郊野公园段。

　　此区段位于设计范围的东部。周边用地：南北走向沟渠周边以大面积的农田为主，东西走向沟渠的周边有大面积的创业园区和养殖公司。银青高速和银横路与其相交。

　　水系：现状已开挖生硬的水渠；植物：沟渠沿线局部种有绿化带，京藏高速和银青高速两侧绿化景观面貌良好。

　　道路：沟渠左侧已设置简易道路。

　　现状沟渠僵硬，缺乏整体性，水质较差。

　　C 区段-生态绿廊段。

　　此区段位于设计范围最东部。周边用地：周边以农田、村庄居多，东临黄河。

　　水系：现状已开挖笔直延续的水渠；植物：沟渠沿线局部种有草皮，两侧绿化景观面貌较为生态，缺少景观层次。

　　道路：沟渠两侧已设置简易道路。

　　现状沟渠自然生态，缺乏景观层次，水质较差。