新泰市翟镇榆山水库设计书

1 新泰市翟镇榆山水库设计书 程位置 翟镇榆山水库枢纽工程位于新泰市榆山社区。 本情况 该水库控制流域面积 域长度为 m。 该水库建成后，总库容为 m，兴利库容为 m，死库容为 m，校核水位为 计水位为 程及相关文件 要文件 山东省小型水库洪水核算办法（试行）。 据的主要规范、规程 （ 1）水利水电工程初步设计报告编制规程（ 93）。 （ 2）水利水电工程等级划分及洪水标准（ 2000）。 （ 3）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（ 96）。 （ 4）砌石坝设计规范（ （ 5）溢洪道设计规范（ 2000） （ 6）中小型水利水电工程地质勘察规范（ （ 7）水库工程管理设计规范 (（ 8）砌体结构设计规范（ 2001）。 （ 9）水工挡土墙设计规范（ 2007）。 2 （ 10）水工建筑物抗震设计规范（ 97）。 （ 11） 水利水电工程施工组织设计规范（ 2004） 。 程规模 、 等别及建筑物级别 翟镇榆山水库总库容为 据水利水电工程等级划分及洪水标准，该水库工程等别为 等，大坝、溢洪道、放水洞等主要建筑为5 级建筑物，次要建筑物为 5级，临时建筑物为 5 级。 计洪水标准 根据工程的重要性及规范规定，翟镇榆山水库设计洪水重现期为 20年一遇，校核洪水重现 期为 200 年一遇，溢洪道消能防冲设计标准为 10 年一遇。 震烈度 据中国地震动参数区划图（ 该区地震动峰值加速度 应地震基本烈度为 7 度。 本次工程设计洪水的计算方法依据“山东省小型水库洪水核算办法（试行）”规定的方法计算。计算结果见表 11 翟镇榆山水库设计洪水成果表 表 1水指标 单 位 P=P=洪峰流量 m3/s 大 24小时洪水总量 万 镇榆山水库调洪演算成果表 表 1目 设计频率 P=P=设计入库洪峰流量（ m3/s） 高洪水位（ m） 大库容（万方） 大泄量（ m3/s） 3 2 水 文 翟镇榆山水库枢纽工程位于新泰市翟镇榆山社区。该水库控制流域面积 域长度为 流坡度为 m。 水库流域属暖温带大陆性季风型气候区，四季分明。流域 多年平均降雨量为 水量年际变化较大，最大降水量为 1964 年），最小年降水量为 1989 年）；年内分配不均，其中 6 9 月降水量占全年的 75%左右，形成春旱夏涝秋后又旱的局面。流域气温在 间，多年平均气温为 春、夏、秋三季以东南风为主风向，冬季以西南风和北风为主风向，多年平均最大风速 14m/s。 洪标准 根据国家标准防洪标准 （ 94） 及水利部水利水电工程等级划分及洪水标准 （ 2000） ， 该水库工程等别为等，主要建筑物为 5级，次要建筑物为 5级。 正常运用（设计）洪水标准 20年一遇，非常运用（校核）洪水标准 200 年一遇。 计洪水推求 1、计算依据 （ 1）水利部水利水电工程设计洪水计算规范（ 4。 （ 2）山东省小型水库洪水核算办法（试行） 算方法 本次水库 除险加固 设计洪水计算，采用 山东省小型水库洪水核算办法（试行）进行计算 。 算参数 翟镇榆山水库流域面积为 自工程地点沿主河道量至分水岭 得 4 最大流程 L 为 应于该河道的平均比降 J 为 m。 计洪水推求 （ 1）流域特征参数的计算 经计算 得 ： =域特征综合参数： k=L/() 2）设计暴雨量的计算 根据山东省小型水库所在县暴雨统计参数分析成果（山东省水文水资源勘测局 表 1 查得： 新泰市多年平均最大 24小时降雨量 24H =100 新泰市多年平均最大 24小时降雨量变差系数 采用 用皮尔逊 型频率曲线 频率 并按下式计算各频率 24 小时降雨量 24H 式中： 某频率 24小时降雨量 （ 24H 多年平均最大 24 小时降雨量 （ 模比系数，应用皮尔逊 型频率曲线 经计算， 设计暴雨量计算成果见表 2 1。 表 2 1 设计暴雨量计算成果表 设计频率 P=P=24H （ 100 100 24P% （ 222 368 （ 3）单位面积最大洪峰流量的计算 经量算该工程地点以上流域比降为 m，根据“山东省小型水库洪水核算办法（试行）”中对于山区和丘陵的划分要求，确定该流域属于山区。 根据流域综合特征参数 及各频率 24 小时降雨量 值 ，查 “山东省小型 5 水库洪水核算办法（试行）”中泰沂山南山 区 K 关系曲线得单位面积最大洪峰流量 算结果见表 2 2。 （ 4）最大洪峰流量的计算 Qm= 式中： 最大洪峰流量（ m3/s）； 单位面积最大洪峰流量（ s)）； F 流域面积（ 最大洪峰流量计算成果见表 2 2。 表 2 2 最大洪峰流量 计算成果表 设计频率 P=P=s) （ m（ m3/s） 5）洪水总量的计算 1） 洪水总量计算 以设计标准 的最大 24 小时暴雨量%245%，加上前期影响雨量 P+再 以净雨 即得到洪水总量 W： W=0.1 其中 ， 前期影响雨量 0 各频率洪水总量计算成果见表 2 3。 表 2 3 洪水总量 计算成果表 设计频率 P=5% P=P（ + 83.4 （ （万 ） 洪水过程 计算 6 洪水过程按三角形计算，洪水历时 T（即三角形过程的底宽）按下式计算： T=W/（ 1800Q m） 式中 ： W 洪水总量 （万 最大洪峰流量 （ m3/s）； T 洪水历时 （ h） 。 涨洪历时为三分之一 T，即最大洪峰 的地方。 计算成果见表 2 4。 表 2 4 洪水过程计算成果表 设计频率 P=5% P=W（万 m（ m3/s） （ h） （ h） 调洪计算 1、水库 水位 库容 泄量关系 翟镇榆山水库 溢洪道为无闸控制开敞式， 溢洪道底宽 设计堰顶高程为 据“山东省小型水库洪水核算办法（试行）”中对小型水库 溢洪道泄量 的计算要求，翟镇榆山水库溢洪道泄量 可采用以下简化公式进行计算 。 2/3 式中 ： M 流量系数， M= B 溢洪道宽度（ m）； h 溢洪道堰顶以上的水 深（ m）。 翟镇榆山水库 水位 库容 泄量关系 见表 2 5。 7 表 2 5 翟镇榆山水库水位库容泄量关系 水位（ m） 库容（万 调洪库容（万 泄量（ m3/s） 0 、调洪演算 翟镇榆山水库 是一座无闸控制开敞式溢洪道的小型水库，调洪演算可采用 山东省小 型水库洪水核算办法（试行）中的图解法进行。本次设计调洪演算 起调水位取 溢洪道底 高程 ，即 起调水位 为 调算过程见 图 2 1，各频率调洪演算成果见表 2 6。 表 2 6 调洪演算计算成果表 设计频率 P=5% P=最大下泄流量（ m3/s） 洪库容（ 104 容（ 104 高水位（ m） 表 2镇榆山水库 20 年一遇设计洪水位 大下泄流量为 s， 200 年一遇校核洪水位 s。 8 图 2 1 调洪演算图 9 位面积、水位库容曲线图 图 2 2 水位面积、水位库容曲线图 10 3 工程地质 然地理与地质概况 1、地形地貌 翟镇榆山水库属山区地形地貌，山势陡峭。 2、地层岩性 库区内出露地层主要有新生界第四系冲洪积地层，颗粒较粗，岩性以砾砂为主，分布于河流底部，厚度约为 右。其下底部为花岗岩，强风化厚度约 右，坝址两岸出露岩性亦为花岗岩 。 3、水文气象 该区属暖温带大陆性季风型气候，四季分明，流域内多年平均降雨量743年最大降雨量 1453小降雨量 多年 24 小时平均降雨量 100高气温 低 区最大冻土深度为 4、地质构造与地震 库区内断裂构造带不发育，区域构造相对稳定。据中国地震动参数区划图（ 区地震动峰值加速度 应地震基本烈度为 7 度。 5、水文地质条件： 该区地下水按含水层岩性及其 埋藏条件分为基岩风化裂隙水和第四系松散岩类孔隙潜水二种类型，基岩裂隙水主要埋藏于岩石表层风化裂隙和构造裂隙中，接受大气降水及地表库水补给，含水量较少，水质良好，向河流下游和沟谷低洼处排泄 。 第四系松散岩类孔隙水分布于山间河床和冲沟内的冲洪积松散层中，接受大气降水及地表库水补给，水量丰富，向河流下游排泄，水质良好，对混凝土无腐蚀性 。 11 4 设计依据、标准 关规范、规程 1、水利水电工程初步设计报告编制规程（ 93）； 2、防洪标准（ 94）； 3、水利水电工程等级划分及洪水标准（ 2000）； 4、水利水电工程设计洪水计算规范（ 2006）； 5、水闸设计规范（ 2001）； 6、碾压式土石坝设计规范（ 2001）； 7、溢洪道设计规范（ 2000）； 8、小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（ 96）； 9、水工建筑物荷载设计规范（ 1997）； 10、水工建筑物抗震设计规范（ 97）； 11、水利水电工程钢闸门设计规范（ 95）； 12、水利水电工程启闭机设计规范（ 93）； 13、中国地震动参数区划图（ 2001）； 14、水库工程管理设计规范（ 96）； 15、水利水电工程施工组织设计规范（ 2004）； 16、环境影响评价技术导则 水利水电工程 (2003 年 7 月公布，88； 17、水利建设项目经济评价规范（ 94）； 18、水土保持综合治理技术规范（ 16453 96）； 19、水工建筑物抗冰冻设计规范（ 20、水利水电工程地质勘察规范（ 21、中小型水利水电工程地质勘察规范（ 22、山东省小型水库洪水核算办法（试行） 12 探测量资料 坝址区地形图（ 1/10000）；实测枢纽工程 1:1000 地形图； 文气象数据 水库流域多年平均气温 历年最高气温 历年最低气温为 多年平均降雨量 743大年降雨量 1453小年降雨量 多年平均径流深 200年平均最大风速 14m/s；设计采用风速 14m/s。 计标准 1、防洪标准 根据工程的重要性及规范规定，翟镇榆山水库设计洪水重现期为 20年一遇，校核洪水重现期为 200 年一遇，溢洪道消能防冲设计标准为 10 年一遇。 2、控制运用 水库泄洪采用无闸控制的开敞式溢洪道。 3、消能防冲标准 依据水利水电工程等级划分及洪水标准（ 2000）的规定，溢洪道消能防冲设计洪水标准为 10 年一遇。 据中国地震动参数区划图（ 该区地震动峰值加速度 应地震基本烈度为 7 度。 翟镇榆山水库特征指标详见表 5 13 翟镇榆山水库特征指标表 表 5 项目 单位 建成后 流域面积 位 死水位 m 利水位 m 计洪水位 P=5% m 核洪水位 m 洪高水位 P=m 量 频率 P=m3/s 率 P=m3/s 容 死库容 104利库容 104洪库容 104库容 104水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞组成。大坝坝型为粘土心墙坝坝，坝后新建排水体，溢洪道位于大坝左侧，放水洞位于大坝桩号 0+104处，为 250后 250 闸阀控制 ,新建闸阀室。 14 5 大坝设计 1、规范采用 大坝按照小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（ 行设计。 2、运用条件 大坝设计条件分为正常运用和非常运用两种条件： (一 )正常运用条件情况 1水库水位处于设计洪水位、正常蓄水位以及死水位之间所形成的稳定渗流期； 2水库水位在设计洪水位、正常蓄水位以及死水位之间的经常性的正常降落。 （二）非常运用条件 1校核洪水位情况； 2正常运用条件遇地震。 顶高程计算 1、坝顶超高计算 （ 1） 波浪爬高计算 1）基本数据 水位：兴利水位为 计洪水位（ P=为 核洪水位（ P=为 风速：坝址处多年平均最大风速为 s。根据 小型水利水电工程 碾压式土石坝设计 导则 （ 96） 规定，正常运用情况下，采用多年平均最大风速的 ，即 s，非常运用条件下，取 多年 平均最大风速 s。 15 风区长度：风区长度由 1/10000地形图上量算。 水域平均水深：设计情况下 核情况下， 2）波浪要素计算 波浪要素按照莆田实验站公式进行计算： Lm=2) 式中 ： g 重力加速度 （ m/ g= 平均波高（ m）； 平均波周期（ m）； 平均波长（ m）； 水域平均水深（ m）； D 风区长度（ m）； W 计算 风速（ m/s）。 3）波浪爬高计算 平均爬高采用规范中的莆田试验站公式： 式中 平均波浪爬高（ m）； 平均波高（ m）； 平均波长（ m）； 斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查规范（附表 1），水库 大坝 为砌 石护面，取 K 经验系数，由风速、坝前水深 H，重力加速度 g 所组成的无维量 16 W/ 碾压式土石坝设计规范表 2 求得； m 斜坡的坡度系数，取 m=浪爬高按下式计算： pR m 式中 设计爬高值（ m），对于 4、 5级土石坝，取累积概率 p=5%的爬高值 由 查碾压式土石坝设计规范表 p=5%时， 波浪爬高计算成果如表 5 1。 表 5 1 波浪爬高计算成果表 计算情况 平均波高 hm(m) 平均波长 (m) 率 平均爬高 (m) 波浪爬高 (m) 正常蓄水位 +非常运用条件 +地震涌浪高 计洪水位 +正常运用条件 核洪水位 +非常运用条件 2）大坝超高计 算 根据 小型水利水电工程 碾压式土石坝设计 导则 （ 96） ，坝顶在水库水位以上的超高按下式确定： Y=R+A 式中 Y 坝顶 在静水位以上的 超高（ m）； R 风浪沿着坝坡的 最大爬高（ m）； A 安全加高（ m） ， 正常运用条件取 A=常运用条件取 A= 坝顶超高计算成果如表 6 2。 17 （ 3）地震 涌浪 高 根据 小型水利水电工程 碾压式土石坝设计 导则 （ 96），在 地震区地震 涌 浪高度 可根据设计烈度和坝前水深采用 为 本工程 取地震 涌浪 高为 根据 小型水利水电 工程碾压式土石坝设计导则 (96)， 坝顶在水库静水位以上的超高由下式确定 : Y=R+A 式中 :Y 坝顶在静水位以上的超高 (m)； R 风浪沿着坝坡的最大爬高 (m)； A 安全加高 (m)，正常运用情况取 A=常情况取 A= 表 5 2 坝顶超高计算成果表 计算情况 水位 (m) 波浪爬高 R(m) 安全加高 A(m) 坝顶超高 (m) 正常蓄水位 +非常运用条件 +地震涌浪高 计洪水位 +正常运用条件 核洪水位 +非常运用条件 4） 坝顶高程的确定 坝顶高程等于水库静水位与超高之和 ， 按以下三种运用情况计算，取其最大值。 设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高， 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高， 正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震涌浪高， 计 算大 18 坝顶高程为 本次设计坝顶高程取为 建防浪墙 建防浪墙顶高程为 顶构造 1、坝顶宽度 根据经济原则和满足防汛交通要求，设计坝顶宽度采用 2、防浪墙 综合考虑设计坝顶取为 浪墙。 3、坝顶路面 坝顶路面设计为 20泥结碎石路面，下游侧设置路缘石，坝顶路面向下游坡倾斜 度。 坡 按照安全经济的设计原则，大坝上游坝坡比为 1:游坝坡比为1: 坝护坡 本次设计上游护坡自死水位至兴利水位下 1兴利水位下 1顶采用干砌方块石护坡型式，护坡脚设置浆砌块石齿墙；下游坝坡采用草皮护坡。 加固后大坝稳定计算与成果分析 1、计算断面及参数 坝坡稳定计算取桩号 0+067 为典型断面同，各种土料的物理力学指标如表 5 3。 19 表 5 3 大坝土料主要物理力学指标表 指标 土料 干容重 (KN/饱和容重 (KN/粘聚力 (内摩擦角 (度 ) 0+067 断面 壤土坝壳 土心墙 基砾砂 32 2、计算工况 （ 1）上游坡 上游 1/3坝高水位，下游相应的最低水位； 上游正常蓄水位，下游相应的最低水位； 上游设计洪水位，下游相应水位； 上游校核水位，下游相应水位。 （ 2）下游坡 上游正常蓄水位，下游相应的最低水位； 上游设计洪水位，下游相应水位； 上游校核水位，下游相应水位。 3、计算成果 各种组合情况下坝坡稳定计算成果如表 5 1、图 5 2至图 5 4。 20 21 22 表 5 5 大坝坝坡稳定计算成果表 计算 断面 计算工况 圆心坐标 (m) 滑弧半径 (m) 抗滑稳定安全系数 X Y 计算值 规范允许 值 0+067 断面 上游 坡 1/3坝高水位 常蓄水位 计水位 核水位 游 坡 正常蓄水位 计水位 核水位 注 算上游坡时，坐标原点位于上游坝角， 算下游坡时，坐标原点位于下游坝脚，指向上游为正。 4、计算成果分析 从计算成果看，大坝加固后上、下游边坡在各种计算组合情况下抗滑稳定安全系数均满足碾压式土石坝设计规范（ 2001）要求，加固后的坝坡是稳定的。 23 6 溢洪道工程 设计 溢洪道堰 顶高程 位于大坝左侧，为无闸控制的开敞式，洪道桩号 0+000 至 0+005 为进水段， 0+005 至 0+017 为泄水段，泄水段溢洪道宽度为 游为自然河道，溢洪道 0+000 至 0+004新建交通桥。 7 放水洞工程设计 水洞工程设计 放水洞进口底高程为 口新建拦污栅，放水洞采用 250 新建闸阀室，尺寸为 2. 0m。墙体为 40，房顶为 板，并进行防水处理，里外墙面粉刷乳胶漆，门为钢门。 8 施工方法 由于该坝较高，山势陡峭，不便于人工运料，建议使用两台臂长 30电量 30 24 9 工程概算 1、编制依据 1）山东省水利厅鲁水定字 2000 1 号文颁发山东省水利水电工程设计概 (估 )算费用构成及计算标准 (试行 )和山东省水利水电工程设计概 (估 )算编制办法（试行） 合订本 。 2）水利水电工程工程量计算规定（ 5088 2、定额采用 1）建筑工程：土石方工程执 行 2000 年山东省水利水电建筑工程预算定额（上册），建筑工程执行 2000年山东省水利水电建筑工程预算定额 (下册 )。 2）水力机械、金属结构安装工程执行 1998 年山东省水利水电建筑工程预算定额； 3） 施工机械台班费：执行 2000 年山东省水利水电工程施工机械台班费定额。第二类费用据实调整。 定额中缺项部分，采用相关专业定额。 3、工程单价 人工预算单价：根据山东省水利厅鲁水定字 20081号文规定，专业队伍施工的工程人工预算单价为 /工日。 材料设备预算价格：水泥、石料、钢材等材料价 格根据新泰市 2012 年第三季度市场价格取定。 其他直接费：建筑及安装工程的其他直接费分别按直接费的 取。 现场经费：包括临时设施费和现场管理费，土石方工程按直接费的 取，砼和基础处理工程按直接费的 取。安装工程按人工费的 45%计取。 25 间接费：间接费由施工管理费和其他间接费构成，土石方工程按直接工程费的 取，砼工程按直接工程费的 取，安装工程按人工费的 45%计取，基础处理工程按直接工程费的 。 企业利润：建筑及安装工程均按直接工程费、间接费之和的 5%计。 税金：按直接工程费、间接费、企业利润之和的 。 4、临时工程 （ 1）交通工程 指为工程建设而修建的场外临时公路。按设计工程量乘以单价计算。 （ 2）临时房屋建筑工程 临时房屋建筑工程，包括施工仓库和办公、生活建筑两部分。 房屋建筑面积按施工组织设计确定的面积计算，其单位造价指标按 120元 / （ 3）其他临时工程 其他临时工程，按本项以前建筑安装工作量之和的 。 5、其他费用取定 （ 1）建设管理费 建设管理费包括建设单位管理费、建设及施工场地征用费、工程建设监理费。 建设单位管 理费：按建筑安装工作量的 。 建设及施工场地征用费按土地部门规定计取。 工程建设监理费：执行国家发改委 2007670 号文（附表 1）。 （ 2）科研勘测设计费 勘测设计费按国家计委、建设部 2002 10 号文颁布的工程勘察设计收费标准执行。 （ 3）材料价差调整 为合理计算投资，主要材料钢炼水泥、油料应限价进入工程单价，实 26 际预算价与限价的差值仅计取税金，列入独立费用中。地方无标准的，可按以下标准执行：钢筋 3000 元吨，柴油 3500 元吨，汽油 3600 元吨。 （ 4）其他 工程质量检测费：按 建安工作量的 。 6、预备费 预备费包括基本预备费和价差预备费两部分。 基本预备费按建筑安装工程投资的 算。价差预备费未计。 算中不予考虑，施工中所用材料均为外购。 表 9泰市翟镇榆山水库工程预算表 表 9料价格汇总表 27 新泰市翟镇榆山水库建筑工程预算表 项目编号 定额编号 工程名称或费用名称 单位 数量 单价 (元 ) 合价 (元 ) 1 第一部分 建筑工程 大坝工程 上游坡工程 10087 挖掘机挖土类土 10020009 一般石方开挖 (风钻钻孔 )岩石级别、 10010814 1 立米挖掘机挖装自卸汽车运土运距 10011034 履带拖拉机压实土料干容重 /立米 ,、类土 ) 10010445 40土机推土推运距离 20m 10011030 打夯机夯实土料粘土 (斜 )墙 ,心 (斜 )墙宽度 10m 10030015 干砌方块石护坡（平面） 10030007 干砌块石护坡（平面） 10030003 铺筑砂石垫层碎石垫层（坡面） 10011085 土工布铺设土工布铺设 (斜铺 ,边坡 1:10010087 挖掘机挖土类土 10010445 40土机推土推运距离 20m 10011025 打夯机夯实土料干容重 土 ) 10030021 浆砌块石基础 10030015 干砌细料石 10030095 浆砌乱石基础 10030033 浆砌条料石台阶 100 坝顶工程 30095 浆砌乱石基础 10030034 浆砌方块石防浪墙 10030105 浆砌块石防浪墙 10030033 浆砌条料石帽石 10030015 干砌条石路沿 10090016 公路路面泥结碎石 压实厚度 10000 下游坡工程 10087 挖掘机挖土类土 10010814 1 立米挖掘机挖装自卸汽车运土运距 10010445 40土机推土推运距离 20m 10011034 履带拖拉机压实土料干容重 /立米 ,、类土 ) 10030106 浆砌乱石排水沟 10030007