1、南水北调东线第一期工程邳州泵站工程可研报告精品南水北调东线第一期工程邳州泵站工程可研报告二00四年八月二十五日1 综合说明1.1工程概况根据南水北调东线第一期工程总体规划，新建邳州泵站，设计流量100m3/s，邳州泵站的作用是通过徐洪河抽引睢宁站来水，再沿房亭河送进骆马湖或北送。邳州泵站工程位于江苏省邳州市八路镇刘集村徐洪河与房亭河交汇处，是南水北调东线工程的第六级抽水梯级。现状枢纽建筑物有：刘集地涵、刘集抽水站、刘集节制闸、刘集船闸（初步设计已批复，正在实施）。现状枢纽的功能一是抽引骆马湖或徐洪河水西送房亭河，二是相机排出房亭河以北涝水，三是房亭河排涝入中运河。刘集地涵为徐洪河穿房亭河立交建
2、筑物，设计过水流量200 m3/s，其主要作用一是引徐洪河水入房亭河，二是当房亭河以北具备自排条件时，将房北涝水排入徐洪河。刘集抽水站位于房亭河北侧，抽水流量30m3/s，主要作用抽引骆马湖或徐洪河水由房亭河西送，供邳州、铜山灌溉；当房亭河以北不能自排时由该站开机抽排。刘集节制闸为灌溉季节刘集抽水站向房亭河补水提供节制。双杨河灌溉涵洞位于房亭河南岸，设计引水流量8m3/s。1.2 勘察设计工作过程 2001年10月淮委会同海委编制完成南水北调东线工程规划（2001年修订）；2002年6月淮委规划设计院完成了南水北调东线第一期工程项目建议书，水利水电规划设计总院于2002年6月1417日对该项目
3、建议书进行了初审，会后根据国务院批准的南水北调总体规划，淮委规划设计院又对项目建议书进行了修改，于2003年3月提出了南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）。根据水利部2003年南水北调前期工作会议精神，为在项目建议书获国家批复前做好2003年开工项目的前期工作，2003年4月淮委规划设计院会同水利部天津水利水电勘测设计研究院编制完成了南水北调东线第一期工程总体设计方案报告，水利部水利水电规划设计总院2003年9月1924日在北京对总体设计方案进行了审查。专家对邳州泵站总体布置和泵型选择提出了指导意见：根据现状工情确定房南方案防洪措施；同意初选贯流泵泵型方案。为进一步做好方案比选，正确估算
4、工程投资，徐州市水利建筑设计研究院根据新的资料、上述工作成果及审查意见，对站址区现有河道、建筑物的情况以及场区环境作了深入地调查研究，结合近年来泵站技术发展成果，细化站址方案和泵型方案比选，对工程设计参数作了部分调整，对泵型选择进行了进一步的技术经济比较，在充分比选论证的基础上站址推荐房南方案，泵型推荐卧式贯流泵方案，并于2004年4月完成。1.3 编制依据1.3.1 设计依据的文件（1） 南水北调东线第一期工程总体设计方案报告及审查意见（初稿）（水利部淮委设计院、海委设计院，2003年8月）；（2） 南水北调工程总体规划（国家发展计划委员会、水利部，2002年9月）；（3） 南水北调东线工程
5、规划（2001年修订）（水利部淮委、海委，2001年10月）；（4） 水利部水规总院关于南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）审查意见（初稿）（2003年4月）；（5） 南水北调东线第一期工程项目建议书（修订稿）（淮委规划设计研究院，2003年3月）。（6） 关于征求2003年南水北调工程开工项目前期工作进度安排意见的通知（水利部南水北调规划设计管理局，2003年5月）。1.3.2 设计依据的规程、规范和规定（1）水利水电工程项目建议书编制暂行规定（水规计1996608号）（2）水利水电工程等级划分和洪水标准（SL252-2000）（3）泵站设计规范（GB/T50265-97）（4）水闸设
6、计规范（SL265-2001）（5）水工混凝土结构设计规范（SL/T 19196）；（6）水工建筑物荷载设计规范（DL50771997）；（7）水工建筑物抗震设计规范（DL50731997）；（8）公路桥涵设计通用规范（JTJ02185）；（9）水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）（10）水利工程管理单位编制定员试行标准（SLJ705-81）（11）内河通航标准（GBJ13990）；（12）水利水电工程钢闸门设计规范（SL 7495）；（13）水利水电工程启闭机设计规范（SL 4193）；（14）水工金属结构防腐蚀规范（SL 10595）；（15）淮委规划设计研究院南水北调沿线泵
7、站项目建议书编制规定(16) 其它相关的规范、规程、标准。2 气象与水文2.1气 象邳州泵站地处邳州市西南部，属于暖温带半湿润季风气候区，冷暖变化和旱涝灾害十分突出。夏季炎热，雨水集中；冬季干旱，雨雪稀少，春季温和，秋季气爽。多年平均气温14。平均降雨量867.5mm，年日照2393小时，无霜期214天，平均水面蒸发量1100mm，陆地蒸发量625mm。降雨的时空分布极不均匀，汛期（69月）降雨595.4mm，占全年的66.8%，历年最大降水为1354.3mm，最小降水为557.7mm，故常有旱、涝、渍、冻等自然灾害。暴雨成因是黄淮气旋、台风和切变线等。2.2水 文2.2.1徐洪河概况徐洪河连
8、接洪泽湖、骆马湖、微山湖三大湖泊，串通安河与沂沭泗两大水系，是一条具有防洪、排涝、调水及航运综合效益的骨干河道。徐洪河工程主要由干流及房亭河组成，其干流从洪泽湖的顾勒河口开始，沿安河老道扩挖，至七嘴进入睢宁境内，再沿凌沙河至沙集向北，切断废黄河，穿越民便河至刘集（亦称为土山），向西北利用房亭河在徐州东郊蟠桃村附近进入不牢河。全长为187km，其中顾勒河口至刘集120km，刘集至不牢河蟠桃村利用房亭河长度67km。徐洪河按5年一遇除涝、20年一遇防洪、北调送水200 m3/s标准开挖。徐洪河干流排水面积2316km2，5年一遇排涝流量960m3/s，现状河道底高程158m（废黄河零点，下同），河
9、底宽度24102m，河道边坡1：31：4。1992年全线贯通，并建成睢宁一站，在洪泽湖水位12.5米时可利用睢宁站从洪泽湖抽水50 m3/s北送徐州。2.2.2 房亭河概况房亭河位于铜山、邳州两县（市）境内，系运西地区主要引排骨干河道之一。从京杭运河不牢河起，经大庙、单集、土山到房亭河地涵入中运河，全长74.4km。沿岸支流有古运河、一手禅河、帮房亭河、白马河等，流域呈叶面状分布，房亭河流域面积为755km2，其中丘陵山区面积136 km2，平原区493 km2，低洼平原抽排区126 km2。地面形势是西高东低,地面平均坡度1/50001/7000。房亭河20年一遇防洪流量813 m3/s，5
10、年一遇排涝流量505m3/s，现状河道底高程2718.3m，河底宽度1040m，河道边坡1：3，满足防洪排涝要求。2.2.3 邳州泵站排涝区域概况房亭河以北、京杭运河以南区域排水面积246.6km2，区域地面高程22.523.5m,具体排水范围为：房亭河以北，中运河以西，古运河、李集大沟滩土河上段以东区域(见附图)。该片地区的现状排涝布局为：当徐洪河、邳洪河水位较低时，开启刘集地涵和邳洪河地涵向南抢排；当失去自排机会时区域涝水由刘山站和刘集站抽排。（见图2.2.3.1）2.3 通航水位根据1979年江苏省水利勘测设计院编制的徐洪河全线工程规划及1997年江苏省交通规划设计院编制的徐洪河通航工程
11、刘集船闸工程可行性研究报告，房亭河及徐洪河均为级航道，房亭河下段最低通航水位为20.5m，徐洪河沙集至刘集段最低通航水位为19.5m。中运河最低通航水位20.5m；徐洪河刘集地涵南端最低通航水位19.5m。2.4 调水水位复核房亭河中泓糙率选用0.0225，河道考虑淤积因素，桥梁、涵闸及芦苇阻水均计入落差。徐洪河中泓糙率选用0.0225，河道考虑淤积因素，桥梁、涵闸均计入落差。邳州泵站水位复核情况见下表： 邳州泵站特征水位表 表2.4.1运行工况站上站下备注河道水位（m）后池水位（m）河道水位（m）前池水位（m）设计运行水位23.323.4020.520.20站上按骆马湖近期控制水位23.0m
12、推算至邳州泵站站上。最高运行水位23.723.8022.522.50站上水位按远期骆马湖23.5m推算至土山站上，站下按睢宁站最高水位22.5m。最低运行水位21.121.219.519.2按中运河最低水位21.1m。站下按最低通航水位19.5m。平均运行水位22.923.020.520.2按骆马湖多年平均水位22.9m近期流量推算至邳州泵站站上。站下按平均水位20.5m。百年一遇设计防洪水位27.522.525.022.5通过防洪闸防洪天窗泄洪时水位27.024.024.724.7原河道建筑物规划功能三百年一遇校核防洪水位28.023.526.023.5骆马湖26.0m，通过防洪闸防洪排涝水
13、位26.522.121.8站下为结合房亭河以北片最低排涝控制水位。2.5 邳州泵站配套建筑物水位组合表2.5.1 黄墩湖防洪闸黄墩湖防洪闸水位组合表 表2.5.1计算工况闸上水位（m）闸下水位（m）流量（m3/s）备注送水设计20.5020.40100南水北调设计送水水位行洪设计24.6024.70400刘集地涵天窗向南泄洪挡洪设计25.022.5百年一遇设计水位校核26.023.5三百年一遇校核水位防渗26.023.5消能24.6024.70400刘集地涵天窗向南泄洪消能20.5020.4400送水水位2.5.2 房亭河防洪闸房亭河防洪闸水位组合表 表2.5.2计算工况闸上水位（m）闸下水位
14、（m）流量（m3/s）备注送水设计23.8023.70100南水北调设计送水水位挡洪设计22.527.5百年一遇设计水位校核23.528.0三百年一遇校核水位防渗22.527.5消能23.823.7100送水水位2.5.3 双杨河灌溉涵洞双杨河灌溉涵洞水位组合表 表2.5.3计算工况上游水位（m）下游水位（m）流量（m3/s）备注引水设计22.922.758南水北调近期设计送水水位挡洪设计27.3923.0闸上为房亭河二十年一遇防洪水位防渗27.3923.0闸下为灌溉河道正常蓄水位消能25.020.0闸下为灌溉河道最低蓄水位3 工程地质3.1 地质概况2003年8月徐州市水利建筑设计研究院对邳
15、州泵站（房亭河南、北两个方案）按项目建议书阶段进行工程地质勘察。在收集区域工程地质资料和地区水文地质的基础上，适量布置钻孔，初步查明场地工程环境、地形地貌、地层岩性、不良岩土层的分布及其对工程的影响，进行常规岩土性质试验，提供各层岩土的常规物理力学参数；并对其工程性质做初步评价。对场地水文地质条件、岩土的渗透性，地下水埋藏条件，地表水和地下水的补排关系，环境水的腐蚀性进行初步评价。外业工作于2003年8月5日开始，8月12日结束，施工钻孔21孔，总进尺489.17m，取原状土样106个，进行标贯试验313点，最大孔深27.8m，控制高程-5.2m,基底下深度17.0m。土工试验由我院试验室完成
16、，土样均按要求进行了常规物理力学试验。3.1.1 地形地貌邳州泵站位于江苏省邳州市八路乡境内，北方案位于房亭河北岸，现刘集抽水站西侧，输水线路为睢宁站来水经徐洪河和徐洪河穿房亭河地涵到邳州泵站下再抽水入房亭河，由房亭河送入骆马湖。南方案位于房亭河南岸，黄墩湖滞洪区内，输水线路为睢宁站来水经徐洪河直接抽水入房亭河，由房亭河送入骆马湖。场地地势平坦，地表高程23.024.0m，房亭河堤顶高程28.3m，边坡1:3，徐洪河河底高程15.0，房亭河河底高程18.0m。3.1.2地层和岩性场地位于沂沭泗河冲、洪积平原，第四系地层发育以冲、洪积相为主，全新统、上更新统沉积颗粒较细，中更新统沉积颗粒相对较粗
17、，沉积韵率清晰，成层性好。全新统厚89m，上部为砂壤土、粉砂，下部为淤泥质黏土。上更新统以黏性土夹钙质结核为主，局部夹细中粗砂，厚度1015m。中更新统以黏性土夹钙质结核为主，夹中、粗砂，厚度40.0m。本次勘探揭露第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）地层，根据岩土特征可划分为7层（南、北两方案统一分层，不包括夹层），现分述如下：全新统Q4：砂壤土（Q4 al+pl）：黄色、浅黄褐色，松散、饱和，振动析水较快，无光泽反应；局部混团状粉砂、或夹黏土薄层；厚度2.02.6m。 黏土（Q4 al+pl）：褐黄色，软塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性较低，标贯击数23击，厚度0.61.1m。粉砂
18、（Q4 al+pl）：灰色，松散、饱和，振动析水快，无光泽反应，夹黏土薄层；标贯击数28击，厚度1.03.6m，南方案场地内局部分布。 淤泥质黏土、淤泥（Q4l+h）：灰色，软塑，黏着性大，稍有光泽，摇振变形明显，韧性较低，含腐植质及腐烂植物根系，厚约1.552.8m，南方案场地内多含粉砂薄层，标贯击数12 击。-1中细砂（Q4 al+pl）：黄色灰黄色，中密，饱和，厚度0.01.9m，标贯击数24击，仅在北方案自排闸T18孔分布。壤土：黄灰色，可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度及韧性中等，含小豆状FeMn结核，混粉粒较多及少量砂粒，厚2.83.6m，标贯击数48 击。上更新统（Q3）：壤土混
19、砂姜（Q3 al+pl）：褐黄色、褐黄夹灰白色，可塑硬塑，无摇振反应，油脂光泽，干强度高，韧性高中等；含豆状FeMn结核及砂姜（钙质结核），结核直径38 cm左右，上部含量较多，厚约2.25.4m，标贯击数822击。-1中粗砂（Q3 al+pl）：黄色灰白色，紧密，饱和，厚度变化大，0.52.4m，标贯击数21击，北方案仅抽水站T3孔分布，南方案场地内分布稳定。黏土混砂姜（Q3 al+pl）：褐黄夹灰白色，可塑硬塑，无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高；含少量砂姜，总厚度14.0m，标贯击数1125击。-1中粗砂（Q3 al+pl）：黄色灰白色，紧密，饱和，厚度变化大，0.01.4m，标贯击数1
20、830击，北方案仅抽水站T3、T6孔分布，南方案分布稳定。-2含砾中粗砂（Q3 al+pl）：黄色灰白色，紧密，饱和，底部含小砾石，厚度变化大0.02.4m，标贯击数1830击，分布比较稳定。各土层分布情况详见南、北两个方案的“工程地质剖面图（图3.1.1、图3.1.2、图3.1.3”，其物理力学指标见各工程的工程地质勘察综合成果表。 3.1.3 水文地质条件本场地位于中运河沿岸富水区内，冲积层厚度一般在60米左右，主要含水层在1020m之间，含水层主要为中粗砂和含砂姜壤土，后者的富水取决于砂姜含量多少富集程度，补给水源主要靠降雨入渗，地表侧向补给次之。（1）孔隙潜水:主要赋存在第四系全新统和
21、上更新统地层中，含水岩组的岩性多为厚度510m的中粗砂、中细砂和亚粘土，底板埋深一般在30m以浅。单井涌水量10003000m3/d；补给来源为大气降水和地表水渗漏，主要消耗于蒸发和人工开采，属降水入渗蒸发开采型。（2）孔隙承压水:，含水岩组岩性以中更新统含砾中粗砂、中细砂为主，顶板埋深3040m以深，厚1015m；单井涌水量5001000m3/d。场地内含水层主要有第层砂壤土、第层粉砂和第-1、-1、-2层中粗砂，其中第层粉砂渗透性大富水性比较好，水源补给条件受地表水和大气降水影响，易于疏干；第-1、-1、-2层中粗砂的富水和渗透性都很好，且与上、下含水层有直接水力联系。第层黏土夹砂姜富水性
22、取决于砂姜含量的多少和富集程度。据调查和有关水文地质资料分析，场地附近该岩组单井涌水量一般1520m3/h左右。站址基坑开挖过程中除第层黏土和第层淤泥质黏土外，其余各层均有一定的水涌入基坑。本次勘察期间测得地下水埋深0.8m，相应地下水位：22.5m。据调查地表水与水地下水对混凝土均无侵蚀性。3.1.4 地震基本烈度本地区处于郯城营口地震带南端，地震活动的特点是频度低，强度大。迄今为止共发生6级以上地震8次，其中7级以上强震4次，最大震级为8.5级。根据历史记载和地震调查，自公元前178年至今共记录有感地震17次。其中少数曾造成不同程度的破坏，但全都是邻区地震波及引起的。破坏程度最大的是166
23、8年7月21日郯城莒县间发生的8.5级地震。但历史上7级以上的大震都发生在郯营地震带的北段和中段，而邳州所处的南段仅有一些零星的中强震发生。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，场地地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.35s。根据中国地震烈度区划图(P=0.1,1990a)，场地地震基本烈度8度。3.2 工程地质条件邳州泵站位于郯庐断裂带以西15km，工程场地内无活动断层。依据水工建筑物抗震设计规范（SL20397）第3.1.1款，根据构造活动性、边坡稳定性和场地地基条件，该场地位于抗震有利地段。根据场地地层结构，按剪切波速与岩性的关系，场地覆盖层厚度（do
24、v）60.0m。抽水站主体工程按水工建筑物抗震规范划分,工程场地土（抽水站基底下15.0m内）按水工建筑物抗震规范计算，平均剪切波速（VSm）为：250.2 m/s；场地土类型：中硬土；场地类别：类。配套工程建筑按建筑抗震设计规范划分,场地地表以下20.0m内，等效剪切波速（VSe）126.6m/s；场地类别：类。场地内第层为第四系全新统（Q4）地层，上部层系黄泛冲、洪积沉积，中部淤泥质黏土为湖沼沉积，沉积时间短、土质松软，工程性质相对较差。第层砂壤土、第层粉砂，松散、饱和，防渗抗冲能力差，在地下水作用下极易产生管涌或流土破坏，经判别为地震液化土层。第层为新近沉积的粘性土。第层淤泥质黏土，土质
25、软弱，压缩性高、抗剪强度低，易流变，允许承载力70kpa。第为一般粘性土，允许承载力140kpa。第层为第四系上更新统（Q3）地层，以含砂姜（钙质结核）黏性土为主，夹中粗砂。各层土的密度、强度都比较大，压缩性中等偏低，允许承载力均在200kpa以上。其中第-1、-1、-2层中粗砂、厚度变化大，工程性质较好，仅第-2层含砾中粗砂分布相对比较稳定。进水段翼墙基底高程13.1m，设计站房基底高程12.2m，南、北两个方案均位于第层壤土混砂姜之上，该层分布稳定，压缩性中等偏低低，标贯击数822击，平均11击，允许承载力200kpa，抽水站地基内无地震液化或软化土层。出水段翼墙基底高程17.0m，北方案
26、位于第层壤土顶部，南方案位于第层层淤泥质黏土下部，清污闸基底高程14.3m，南、北两个方案位于第层底部，允许承载力140kpa。站房基坑开挖土层主为层,其中第层砂壤土、第层粉砂和第层淤泥质黏土的工程性质都比较差，前者在地下水作用下极易发生流土破坏，后者抗剪强度低，易流变，均对边坡稳定不利。此外、凡设置在站房开挖回填土范围内的工程，除按换填法处理要求控制填土质量外，地基设计应考虑由于回填土体的水敏性而易产生的沉降、负摩阻力等不利因素，选择合理的地基处理方案。3.3 结论与建议（1）邳州泵站位于郯庐断裂带西侧15km，工程场地内无活动断层及高危边坡，抽水站地基内无液化土层，场地位于抗震有利地段。根
27、据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，场地地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.35s。根据中国地震烈度区划图(P=0.1)（1990a），场地地震基本烈度8度。（2）邳州泵站工程按水工建筑物抗震规范判别，场地土（抽水站基底下15.0m内）平均剪切波速（VSm）为：250.2 m/s；场地土类型：中硬土；场地类别：类。附属建筑按建筑抗震设计规范判别，场地土（地表以下20.0m内）等效剪切波速（VSe）为：126.6m/s；场地类别：类。经判别场地内第砂壤土、第层粉砂为地震液化土层，液化等级严重；附属建筑物若以第或层为地基，建议采取消除液化措施进行处理。（3）场地
28、内第层为全新统（Q4）地层，土质松软，工程性质较差；第层为上更新统（Q3）地层，工程性质较好。站房基坑开挖土层主为层,其中第层砂壤土、第层粉砂在地下水作用下极易发生流土破坏，第层淤泥质黏土的抗剪强度低，易流变，均对边坡稳定不利。（4）进水段翼墙基底高程12.8m，设计站房基底高程12.0m，两方案均位于第层粉质壤土混砂姜之上，建议允许承载力200kpa，地基内无液化和软弱土层。出水段翼墙及节制闸基底高程17.0m，北方案位于第层壤土上部、南方案则位于第层淤泥质黏土下部，允许承载力70kpa,不能满足地基设计要求，建议全部挖除进行换填处理。清污闸基底高程14.3m，两方案均位于第层底部，允许承载
29、力140kpa,若不满足地基设计要求则应进行处理。（5）凡以开挖回填土为地基的建筑物，回填过程中除按换填法处理要求控制填土质量外，设计应考虑因回填土的水敏性而产生的沉降、负摩阻力等不利因素，选择合理的地基处理方案。（6）第砂壤土、第层粉砂、第-1、-1、-2层中粗砂的富水性都比较好，开挖涉及第、第-1层，各含水层均位于地表以下15m以内，属上层潜水，易于疏干。在勘探及刘集地涵施工过程中，均没发现有承压水现象，第-1、-2层中粗砂分别位于站房基底下3m、5m，富水性好但不承压，一般不会对基坑产生突涌破坏。本次勘察期间测得地下水埋深0.60.8m，相应地下水位：22.522.7 m。据调查地下水对
30、混凝土无侵蚀性。（7）场地内第层砂壤土、第层粉砂、第-1、-1、-2层中粗砂，渗透变形均为管涌，临界坡降分别为：0.28、0.33、0.57，允许坡降分别为：0.19、0.22、0.38。第、层位于基坑边坡上，应注意防止管涌破坏，（8）基坑开挖及施工降水均应有专门设计，合理选择放坡比例，选择有效地降（排）水方案，以利工程安全。（2）井点降水设计应合理选择降深，以免因降深过大导致影响半径过大对周围环境及临近建筑物产生不利影响。4、工程任务和规模4.1 地区社会经济概况 邳州泵站工程位于邳州市八路镇。根据2002年统计全市总面积2084平方公里，耕地面积322.5万亩，人口156.25万人，其中农业人口120.89万人。国内生产总值72亿元，财政支收入3.42亿元，农民人均收入3295万元。与先进的苏南城市相比，人均国内生产总值偏低，经济总量规模小，发展差距大。邳州市区域内河网密布，是东调南下、南水北调的必经之路，工程对区域经济影响较大
