水库除险加固工程初步设计报告文档格式.docx
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6.1观测设备70
6.2观测设施70
7工程管理71
7.1工程管理人员编制71
7.2运行管理职能71
7.3水库运行要求71
7.4管理范围和保护范围72
7.5安全运行辅助设施72
8施工组织设计73
8.1施工条件73
8.2施工导流74
8.3主体工程施工75
8.4施工进度安排79
9投资概算及资金筹措81
9.1投资概算81
9.2资金筹措84
9.3概算附表84
10经济评价84
10.1、社会效益85
10.2、生态环境效益85
10.3、经济效益分析与评价85
11水土保持设计88
11.1水土保持88
12环境影响评价89
12.1设计依据89
12.2环境现状89
12.3生态保护89
12.4水环境保护90
12.5土壤环境保护91
12.6人群健康保护91
12.7其他环境保护93
12.8环境管理及监测93
13招投标设计96
13.1编制依据96
13.2工程招标范围96
13.3招标组织形式96
13.4招标方式96
13.5工程标段划分97
14结论与建议98
14.1水库工程现状存在的主要问题98
14.2本次除险加固完成的任务98
14.3结论与建议98
1综合说明
1.1概述
1.1.1基本情况
某水库位于某市西南65km处的山水沟,是一座以灌溉、养殖为主的小
(1)型水库。
该库始建于解放前,是由当地群众就地取材,采用柴草护面粉砂土分层压筑而成,后经多次维修扩建形成现在的规模。
其蓄水水源为泉水,水库总库容115万m3,死库容23万m3。
水库控制灌溉面积0.15万亩,是南湖灌区山水沟周边村组农业生产的主要灌溉水源。
某水库是南湖灌区山水沟村周边组农业生产的主要灌溉水源之一,水库建在沟道内,水库无调洪库容,无专门泄洪设施。
水库现状存在的工程隐患已危及到下游高老庄水库、1个村庄、240人,0.15万亩耕地的安全,水库一旦失事,将造成严重的社会影响与巨大的经济损失。
1.1.2工程主要建筑物
(1)均质土坝
水库大坝为柴草护面粉砂土均质土坝,坝顶高程1301m,正常蓄水位为1299.5m,最大坝高12.0m,最大蓄水水深8.0m,坝顶平均宽度11.0m(兼作公路两用),坝长160m,坝后无排水设施。
上、下坝坡均未做衬砌处理,上游坝坡平均坡比为1:
1.0,下游坝坡平均坡比为1:
1.5。
(2)提水泵站
提水泵站位于库区右岸,泵房建筑面积60m2,装离心式抽水机2台,年工作时间210d,提灌流量0.13m3/s,年提水量165万m3,控制灌溉面积0.15万亩。
1.2气象、水文
1.2.1气象
某水库所在地气象资料的统计分析主要依据某市气象站的观测资料。
该区多年平均降水量39.9mm,是我省少雨量地区之一,降水对季节变化明显,主要集中在4~9月份,多年平均蒸发量2486.0mm,多年平均最大冻土深1.44m,春季大风尤多,风向多为西风,多年平均最大风速24m/s,多年平均日照时数3246.7h,属北温带干旱气候区。
1.2.2水文
某水库主要水源是蓄积库底的出露泉水,泉水补给来源由两部分组成,一部分为库上游集雨面上的降雨入渗地下补给泉水,另一部分为上游水库渗流补给。
入库泉水流量为0.09m3/s,多年平均年径流量283.82万m3。
1.3工程地质
据区域地质资料,该区在区域构造上位地阿尔金山脉与祁连山山脉的交接部位,构造体系属祁吕弧形褶带反射弧的西翼。
从本次勘察资料显示,在坝区小范围内地层沉积连续,未发现构造痕迹。
库区出露的地层岩性主要以第四系全新统(Q4ml)素填土和第四系下更新统南湖组(Q1n)粉砂质泥岩为主。
坝体:
①素填土(Q4ml):
土黄色,干—稍湿,稍密—中密,主要成分以粉土为主。
该坝体主要由人工采用粉土夯填而成,坝体内夹有少量建筑垃圾及砾石。
标准贯入平均击数N=13.83击,干密度1.48-1.51g/cm3,渗透系数K=0.97×
10-4cm/s,属弱透水层,允许渗透比降J=0.46,内摩擦角φ=26.5°
,粘聚力C=2kPa,变形模量E0=11MPa,承载力特征值fak=120kpa。
坝基:
②圆砾(Q4al):
青灰色,湿—饱和,母岩成分以花岗岩、石英岩、灰岩碎屑为主,粒径一般为4-15mm,最大者18mm,粒径大于2mm的颗粒质量约占总质量的60-80%,椭圆状,中粗砂充填,砂质纯净,局部夹有20-30mm后的中粗砂薄层或透镜体。
层厚4.2m,该层在ZK1和ZK3附近缺失。
圆锥动力触探平均击数N63.5=9.27击,渗透系数K=7.6×
10-2cm/s,属强透水层,允许渗透比降J=0.50,粘聚力C=0kpa,变形模量E0=28MPa,承载力特征值fak=450kpa。
③粉砂质泥岩(Q1n):
砖红色,干燥,具水平沉积层理,中—厚层状构造,局部夹有10-30cm厚的黄褐色细砂岩、泥岩薄层。
该层仅在ZK2中揭露到,最大揭露厚度5.9m(未揭穿)。
据1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2001(50年超越概率10%)和《中国地震动反应谱特征周期区划图》GB18306-2001(50年超越概率10%)圈定,工程区均位于地震动态峰值加速度0.15g,地震动反应谱特征周期为0.40s,相应的地震基本烈度为Ⅶ度区,工程所有水工建筑物均应按动态峰值加速度0.15g区域地震基本烈度Ⅶ度区设防。
1.4大坝安全复核
根据水利部《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)和水利部《水库大坝安全鉴定办法》(水建管[2003]271号文)精神,2008年7月,由武威市水利水电勘测设计院编制完成的《甘肃省某市某水库安全评价报告》,经酒泉市水库大坝安全鉴定专家组鉴定,一致认为某水库存在着严重的质量安全问题,经分析评价后确定为三类坝。
在本次某水库除险加固初步设计工作中,我院又对该水库存在的问题进一步复核。
确定水库存在的主要问题如下:
(1)大坝结构形体尺寸不合理,上、下游坝坡过陡,不符合规范设计要求,大坝结构不稳定,抗震不稳定。
(2)水库坝体碾压干容重达不到筑坝土料的设计要求;
上游坝坡护面失去护坡作用,坝前未做防渗处理。
(3)大坝渗流不稳定,稳定流量大且无排水设施,已危及大坝的安全。
(4)输水设备老化,非灌溉期水库弃水约120万m3,通过坝内埋设管道,排向下游水库。
(5)提灌站基础局部沉陷,设备老化,影响到水库的正常调度运行。
(6)大坝无观测设备,无通讯设施,管理房破烂,管理条件差。
(7)大坝安全超高不符合规范要求,不能确保水库的安全运行。
1.5水库除险加固设计
根据对安全鉴定的复核结论,确定本次除险加固工程建设任务如下:
(1)对大坝上、下游坝面进行清除覆盖层后,依据规范增加坝体安全超高,对下游坝坡培厚放缓、整理放缓上游坝坡,对上、下游坝坡进行护砌。
(2)对大坝坝体、坝基进行防渗处理,并在坝后增设排水设施;
(3)改建提灌站,更换提灌设备及配电设施;
(4)增设观测设施,改善管理条件。
1.5.1坝体加固措施
针对水库坝体结构及尺寸的实际情况,按规范要求,将大坝上游坡培厚放缓至1:
2.75,下游坝坡培厚放缓至1:
2.25,采用砂土分层碾压,碾压相对密度达到0.7以上。
1.5.2防渗措施
水库坝体渗漏采用对坝体铺设200g/0.35mm/200g二布一膜进行全断面
防渗;
防渗结构从内向外依次:
砂土坝体,200g/0.35mm/200g复合土工膜,0.3m厚的砂砾石垫层,0.3m厚的浆砌石(1296.5-1296.5)/干砌石套衬护坡。
后坝坡采用0.2m厚的砾石护坡,其结构形式为(0.6×
0.3)C15细粒砼浆砌块石做成6.0m×
6.0m的方格网,其内填筑砾石。
1.5.3提灌站工程
某水库提灌站基础局部沉陷,泵房墙体开裂已不能正常使用。
本次项目实施将原提灌泵站拆除,在原址新建一座泵站,泵站建筑面积为60m2。
根据计算流量更换4台卧式离心泵(两用两备),并配备配电设施。
1.5.4安全运行辅助设施
(1)永久输电线路
某水库运行及管理用电线路老化,线路时常发生问题,造成断电,为改善管理条件,保证供电可靠,需改造10KV输电线路200m,380V低压线路300m。
1.5.5输水设施
更换两根同型号的输水管,高程为1299.5m。
1.6大坝监测设施
某水库现状无任何观测设施,为及时了解水库情况,便于管理。
本次设计在大坝前坝坡、大坝轴线、大坝后坝坡埋设C15砼预制观测桩,形成5个观测断面,进行大坝的水平和垂直变形观测,共埋设观测桩18个,间距50m,在坝后排水沟末端设一三角堰,进行渗流量观测。
1.7工程管理
某水库现由某市南湖灌区水利管理所管辖,水库管理正式职工1名,临时人员2名。
主要业务职责:
大坝水文观测、水情上、下通报、水情调度、大坝变形观测、泵站的运行、维护保养等。
1.8施工组织设计
某水库位于某市城西南65km处的山水沟,距阳关镇镇政府约5km,其中某市城至阳关镇70km为公路,阳关镇至某水库8km,均为土路,交通较为方便。
某水库所用电线已老化,需更换10kv输电线路1.0km,使工程施工及以后水库管理都有了可靠的电源。
某水库水源为泉水,无任何污染,工程施工用水可从水库抽取,水质水量均满足生产、生活需要。
工程施工选用以机械和人工相结合的方案。
本工程施工期为1年,工程所需主要建筑材料:
水泥546T,石子1694m3,砂子1067m3,块石2356m3,两布一膜复合土工膜6312m2。
1.9工程投资概算
依据甘肃省水利厅甘水规发[1992]15号文关于《甘肃省水利水电工程初步设计概算编制办法》编制本工程投资概算。
建筑工程采用甘水规发[1996]第41号文颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》,机械台班费定额执行甘水规发[1996]第41号文颁发的《甘肃省水利水电工程施工机械台班费定额》,并根据甘水规发[1998]11号文对其一类费用乘1.15系数进行调整。
根据2011年7月价格水平计算,结合本工程的实际情况,经分析计算工程总投资280.01万元,其中:
建筑工程194.98万元,机电设备及安装工程5.28万元,临时工程14.77万元,其它费用48.41万元,基本预备费(5%)13.33万元。
1.10经济评价
某水库经济内部收益率为12.19%,高于社会折现率8%;
经济净现值(Is=8%)为108.24万元,大于零;
经济效益费用比(Is=8%)为1.43大于1,各项经济指标符合规范要求,以上分析说明,本项目在经济上合理可行的。
1.11水土保持与环境影响评价
某水库除险加固工程是有显著的经济效益、社会效益和生态效益,可促进当地水土保持与经济可持续发展,工程建设所带来的局部不利影响,可以通过采取措施得到妥善解决和改善。
1.12工程招投标
本工程为利用国家资金为主的小型基本建设项目,结合本工程的建设实际,对本工程的建安工程和部分材料设备进行招标。
工程某水库除险加固工程项目部委托有资质招标单位采用公开招标方式确定。
根据工程量及投资本工程分二个标段,即:
水库桩号0+000~0+160段为一个标段,提灌泵站改建、输电线路及附属设施为第二个标段,监理为第三标段。
2气象、水文
2.1库区概况
该库始建于解放前,是当地劳动群众就地取材,采用柴草护面沙壤土分层压成,后经多次加固维修扩大发展到目前的规模。
水库总库容115万m3,死库容23万m3,其蓄水水源是泉水。
水库控制灌溉面积0.15万亩,是南湖灌区青海油田基地农场农业生产的主要灌溉水源。
某水库是南湖灌区青海油田基地农场的重要水利工程之一。
该水库属于泉水型积蓄水库,泉水多年平均流量0.09m3/s,多年平均来水量283.82万m3,来水呈现季节性特点,在水系区划上属于疏勒河水系。
2.2气象
某水库地处河西走廊腹地,远离海洋,地处蒙新荒漠地带,地理纬度和海拔较高,属典型的大陆性气候。
流域内总的气象特征为:
气候干燥降水少,蒸发强烈日照长,冬冷夏热温差大,秋凉春旱多风沙。
某市气象站多年资料统计,项目区多年平均气温9.3℃,多年平均降雨量39.9mm,极端最高气温44.1℃,极端最低气温-27.6℃,年均蒸发量2486.0mm,最大冻土深度144cm,年平均风速2.2m/s,最大风速24m/s,主导风向夏季为东风,冬季为西风,夏秋之交为西北风。
气象要素统计见表2—1。
2.3水文基本资料
某水库属泉水蓄积型水库,无实测径流、洪水资料,本次水库水文分析通过对输水资料反推,得到多年月平均流量和年径流量,利用《甘肃省暴雨洪水图集》中纳希瞬时单位线法计算各种频率下的洪峰流量,并利用相似流域石油河玉门市站现有实测洪水整编资料(1977~2008年)共32
某市气象要素及水库水面蒸发量统计表
表2—1
序号
项目
单位
月份
全年
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
十二
1
多年各月平均气温
℃
-9.3
-4.1
4.5
12.4
18.3
22.7
23.5
17.0
8.7
0.2
-7.0
9.3
2
极端最高气温
10.1
21.0
28.8
33.7
38.6
39.6
44.1
42.7
36.5
34.6
22.0
10.3
3
极端最低气温
-26.9
-24.4
-19.6
-10.0
-3.3
5.0
8.6
6.1
-4.2
-12.2
-23
-27.6
4
平均降水量
mm
0.8
3.0
1.8
2.8
7.3
12.9
5.3
1.9
0.7
1.0
0.9
39.9
5
陆面平均蒸发量
37.0
64.6
179.1
291.1
353.4
354.0
355.9
342.4
238.0
154.7
75.4
40.6
2486.0
6
平均风速
m/s
2.1
2.2
2.7
2.3
1.6
7
最大积雪深度
cm
12
8
最大冻土深度
139
144
141
13
47
101
9
水库多年平均蒸发量
25.1
37.7
77.5
118.7
162.2
180.0
183.1
171.1
125.6
82.3
31.6
24.0
1143.8
10
相应风向
ENE
ENE,E
E,ENE
W
NW
11
多年最大风速
24
14
18
20
15
16
17
年资料频率计算成果,采用面积比拟法对比分析得出本项目设计洪水。
2.3.1径流
某水库主要水源就是蓄积库底的出露泉水,泉水补给来源由两部分组成,一部分为库上游集雨面上的降雨入渗地下补给泉水,另一部分为上游水库渗流补给。
水库无径流观测资料,根据该库2002年至2009年灌溉输水量和冬季水库水位记录反推求得多年平均来水量见表2—2。
由表2—2月平均流量数据分析,某水库天然来水量年月分配差异较大,4~8月份泉水流量较大,9~12月份以及次年1~3月份来水量较小,表现出来水量的不均匀性。
分析其原因,冬季降水以降雪为主,融雪水相对较小,地表冻结,地下径流受冻而减小,潜流补给小。
春季以后冰雪冻融,泉水流量逐渐增加,6~9月份来水流量相对较大,所以出库平均流量相对较大,经过水库调蓄,满足该水库控制面积上的农林灌溉需要。
依据分析,某水库多年平均年径流量283.82万m3,入库泉水流量0.09m3/s。
2.3.2水库水位库容曲线
某水库总库容115万m3,死库容23万m3,水库水位~库容曲线见图2—1。
某水库多年平均来水量
表2—2
月份
流量
月流量(万m3)
10.94
9.10
21.97
25.11
26.97
40.60
44.24
36.95
33.88
16.13
9.22
8.72
283.82
月平均流量(m3/s)
0.041
0.038
0.082
0.097
0.101
0.157
0.165
0.138
0.131
0.060
0.036
0.033
0.090
2.4洪水
2.4.1防洪标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000),某水库库容115万m3,属小
(1)型水库,为IV等工程,主要建筑物为4级,
某水库防洪标准应为10~20年一遇洪水设计,50~100年一遇洪水校核,综合考虑该水库的防洪保护对象、重要性等,确定某水库附属建筑物防洪标准按照20年一遇洪水设计,50年一遇洪水校核可满足防洪要求。
2.4.2洪水特性
某水库主要洪水为汛期暴雨洪水,工程区没有实测水文资料,项目区距海洋遥远,海洋对降水影响微弱,降水稀少,气候干燥。
受季风影响,时有局部暴雨发生,大面积暴雨较少发生。
暴雨历时短,一般不超过24h,暴雨出现时间多在6~9月间。
暴雨洪水一般出现在6~9月间,历时三个月,由暴雨洪水形成,洪水峰量较小,峰现时间很短,峰值尖瘦。
上游洪水经导洪堤人为导向下游,洪水不入库。
项目区无实测洪水资料,本次采用瞬时单位线法计算某水库设计洪水,并利用相似流域石油河玉门市站现有实测洪水整编资料(1977~2008年)共32年资料频率计算成果,采用面积比拟法对比分析得出本项目设计洪水。
2.4.3瞬时单位线法计算
2.4.3.1降雨时段选择
《甘肃省暴雨洪水图集》中对各分区综合概化雨型选时段按照流域面积控制,某水库坝址以上集雨面积164km2,沟道平均比降约6.1‰。
从分水岭到工程建设区约19.5km。
按照集雨面积100≤F≤300km2,选择主雨峰为为3h时段雨型分配,查找年最大3h、6h、24h点雨量等值线,得到项目区点雨量值。
2.4.3.2设计雨量过程线计算
由《甘肃省暴雨洪水图集》附图21查得河西内陆河流域24h和6h点面折减系数,由附图26查得河西内陆河流域24h和6h流域形状改正系数,不同集雨面积下的点面折减系数和形状改正系数见表2—3。
点面折减系数和形状改正系数表
表2—3
时段
点面折减系数
流域形状改正系数
3h
0.830
0.915
6h
0.835
24h
0.860
0.903
各历时不同频率的点雨量乘以点面折减系数和流域形状改正系数,得到相应频率相应历时的面雨量,各频率相应历时的面雨量见表2-4、2-5。
点雨量计算表
表2-4
时段(h)
5%
2%
15.96
21.60
24.41
33.04
31.92
43.20
33.93
45.37
面雨量计算表
表2-5
12.05
16.31
18.49
25.03
24.24
32.81
26.35
35.23
查附表10选取内陆河流域主雨峰为6h的综合雨型,按照面雨量同频率控制放大,得到相应频率的面雨量过程。
5%、2%频率下的面雨量过程线见表2-6、表2-7。
2.4.3.3净雨深计算
由面雨量过程线计算净雨深需计算产流期入渗量,查《甘肃省暴雨洪水图集》附图38得河西内陆河流域6h产流期平均入渗量,净雨深计算结果见表2-6、表2-7。
由净雨深乘以降雨面积可得洪水总量。
计算公式如下:
W=1000hF
式中:
h——计算净雨深,mm
F——降雨面积,164km2
2.4.3.4洪水流量过程线的推求
根据不同频率的净雨量及地形特征进行产流汇流计算。
由于上游石山植被区下垫面和祁连山山地条件相似,均为石质山,自然景观垂直分布明显,石山、植被相间,暴雨成因均为蓄满产流,渗流强度随降雨量和降雨强度变化,可以采用内陆河祁连山区产流汇流计算公式计算上游暴雨洪水产流汇流情况,汇流计算采用瞬时单位线法,由汇流参数m1、m2地区综合公式计算参数n和k,计算公如下:
m1,10=1.41
0.11
b=2.49-1.545log
m1=m1,10
b
i=
m2=0.858
-0.236
n=
k=
某水库5%频率时段单位线及洪水过程线表
表2—6
△t=1h
t/k
S(t)
S(t-△t)
时段单位线u(△t,t)
h×
υ
∑
基流+潜流
m³
/s
洪水过程线(m3/s)
备注
3.925
5.367
2.038
0.000
5.6
n=2.5
0.444
0.029
0.114
0.1
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