建德市石堂水库除险加固工程初步设计报告

1综合说明11水库基本情况石堂水库位于建德市大同镇万兴村境内，坝址以上集水面积23KM2，总库容128万M3，正常库容110万M3，属小（一）型水库。本工程的主要任务为灌溉，灌溉农田面积2500亩，受益人口1200人。本工程枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道和放水设施等三部分组成。水库工程于1958年10月开工建设，1964年5月竣工完成。本工程于1981年进行过一次加固处理，当时加固处理的主要原因如下1）坝坡凹凸陡缓不一，未达设计标准；2）溢洪道的泄水渠，紧贴坝脚开挖未衬砌，灌溉渠道又做在坝脚泄水渠上的坝坡上，形成东向西、西向东两条流向相反的水渠，危及坝身安全；3）坝身白蚁危害严重，虽然经多次防治，但未彻底消灭；4）在右坝头距山坡6M处，背水面坝坡边缘，发现一条长7M，口宽4CM平行坝轴线的裂缝。原大坝为均质土坝，坝顶高程1455M（1985国家高程，对应原设计高程为6000M，下同），最大坝高210M，坝顶宽4M，坝顶长196M。原溢洪道位于大坝的左侧，为开敞式正槽溢洪道，堰体为宽顶堰形式。溢洪道进口宽19M，经25M的渐变段至宽度170M。宽顶堰长15M，后接泄洪渠。宽顶堰和泄洪渠底部均采用浆砌石护底，两侧均为浆砌石挡墙。石堂水库在历史上经历过一次大洪水。由于溢洪道泄洪能力不足，当地群众在溢洪道中间开挖出一条3M45M宽，深2M的渠道过水。原放水设施在大坝左右坝肩处各设有一根放水涵管。其中右岸放水涵管为灌溉用水涵管，管材为钢筋砼管，涵管内径035M，进口高程1261M，采用斜拉涡轮插门式闸门启闭。左岸放水涵管为泄洪涵管，管材为钢筋砼管，涵管管径04M,进口高程1366M，也采用斜拉涡轮插门式闸门启闭。两处启闭设备均露天放置，未设启闭机房。除险加固后，坝轴线为折线型布置，折点在桩号008632位置，大坝最大坝高225M，坝顶高程1455M，坝顶长19443M，宽50M。上坝坡在14006M高程设置了一个折点，折点以上大坝坝坡125，折点以下大坝坝坡135。大坝护坡采用12CM厚的C20F50砼六边形预制块。护坡下设置15CM厚的碎石垫层。下坝坡在1355M和1276M处分别设置了马道，马道宽2M。1355M高程以上大坝边坡1225（桩号008632以右）和120（桩号008632以左），12760M1355M高程之间大坝边坡1240（折坡线以右）和1225（折坡线以左），12760高程以下大坝边坡120。下坝坡12760高程以上采用草皮护坡。溢洪道拆除原有的浆砌石导墙和底板，新增C20F50砼底板和M75浆砌石导墙，新增底板厚30CM，底板分缝宽度为120M，缝间镶沥青杉木板，在溢洪道导水墙上新设踏步，以便行人。左岸放水涵管全部挖除，重新埋设管径400MM砼管，砼管进口高程1366M，新建斜拉涡轮插门式闸门启闭，新建启闭机房。右岸的放水涵管挖除靠近上游面的部分进行混凝土封堵，废弃原有的拉杆滑道和闸门，在左岸原来放水管附近埋设DN300虹吸管，虹吸管采用蝶阀控制。12除险加固的必要性2007年12月建德市水利水电局组织石堂水库大坝安全鉴定专家组会议，形成大坝安全技术认定报告书，安全鉴定报告认为大坝安全类型为三类坝。大坝存在以下主要问题1）大坝左右坝段坝体、坝基存在局部渗漏问题。2）坝坡凹凸陡缓不一，局部坝坡陡的部位未达设计要求，稳定计算不符合规范要求。3在大坝左坝段下坝坡上，在水库泄洪时会受到洪水顶冲冲刷，存在安全隐患。4）坝身白蚁危害严重，虽然经多次防治，但未彻底消灭。5）溢洪道断面不规则，一边是浆砌石导水墙，导墙无衬砌，有局部坍塌的现象。溢洪道底部凹凸不平，严重影响过流能力。泄水渠紧贴坝脚开挖未衬砌，洪水较大时，水流冲刷坝坡，存在安全隐患。6）放水涵管分别布置在大坝的左右两边。左侧泄水涵管进水口堵塞，启闭设施不齐，老化现象严重，不能正常运行；右侧放水涵管进口侧存在渗漏问题，启闭设备不能正常运行。石堂水库的安全运行不仅关系工程本身安危，更关系到水库下游千家万户生命财产的安危，关系到建德市社会经济的可持续发展。由于水库目前存在的种种不安全因素，影响水库的正常运行，工程效益不能充分发挥，为了确保水库防洪安全，消除工程隐患，使水库充分发挥其功能和效益，对水库进行全面彻底的除险加固是十分必要的，也是相当迫切的。13除险加固的主要内容工程除险加固后，枢纽组成格局与原设计基本一致。工程除险加固内容主要包括大坝坝顶加高、增设坝体防渗处理、大坝上下游坝坡放缓并分别采取预制砼块和植草护坡等护坡处理；溢洪道拆除原浆砌石底板和导墙，新建砼底板和浆砌石导墙，在水库下游新开挖泄洪渠道，改变泄洪渠沿坝脚泄洪的现状；左岸放水涵管挖除重新埋设，更新原启闭设备并增设启闭机房；右岸放水涵管封堵，在左岸放水涵管附近设置坝内虹吸管。14工程特性表工程特性表项目名称单位加固前加固后备注坝址以上流域面积KM22323多年平均径流总量亿M3水文多年平均流量M3/S校核洪水位M14416P03314383P02设计洪水位M14381P33314360P20正常蓄水位M1425014250总库容万M3131128加固后堰体的长度较原设计长1M和计算的差异导致复核后水位及库容较原计算略小。水库正常库容万M3110110受益人口人12001200工程效益灌溉面积亩25002500坝型均质土坝粘土斜墙坝坝部高程M14551455最大坝高M210225顶部长度M196018986溢洪道型式正槽式宽顶堰正槽式宽顶堰堰顶高程M14251425进水宽度M1920单宽流量M325324消能方式/底流消能放水设施形式放水涵管放水涵管虹吸管左岸涵管进口底高程M13551355右岸涵管进口底高程左岸虹吸管进口高程M12611265左岸涵管闸门直径MM500500右岸涵管闸门直径左岸虹吸管阀门MM400DN300蝶阀左岸放水涵管直径MM400400主要建筑物右岸放水涵管直径左岸虹吸管直径MM350300土石方明挖万M3312土方回填万M3487主要工程量及材料钢筋水泥总工期月5工程静态总投资万元6062经济指标工程总投资万元60622水文21流域概况寿昌江为新安江的主要支流，是纵贯建德市四大河流之一，俗称艾溪。寿昌江发源于建德市的三井尖东麓，在叶家铁路附近汇入新安江。寿昌江干流两岸属新安江镇城南区，境内汇入寿昌江的支流主要有大同溪、劳村溪、童家溪、乌龙溪、小江溪、南浦溪、翠坑溪等。石堂水库位于建德市大同镇万兴村境内，该水库是一座防洪、灌溉、供水综合利用的小1型水库。坝址以上集水面积23KM2，主流长度1592KM，河床坡降为59。22气象及降水特征设计流域附近有建德气象站。建德气象站位于建德市新安江镇普山山顶，北纬2929，东经11916，观测场海拔高度889M，观测项目有气压、气温、湿度、降水、积雪、积冰、日照、蒸发、地温、风、云等。据建德气象站观测资料统计，多年平均气温167，极端最低气温为85，极端最高气温为429，出现在1971年7月31日。建德多年平均降雨量15037MM，主要由春雨、梅雨、台风雨组成。降雨量年内分配呈单峰型，1月份开始降水量逐渐递增，6月份到达峰值，多年平均降雨量为2499MM，而后降雨量逐月回落，12月份为最枯月，多年平均降雨量为453MM。最大一日降雨量2694MM，出现在1972年8月3日。建德多年平均风速15M/S，最大风速160M/S，相应风向为NW。建德站气象特征值详见表21。表21建德气象站特征值表月份一二三四五六七八九十十一十二全年平均气温（）48591021632124428428323818312669167极端最高气温272287339366376383429425402365309248429极端最低气温858290741231821621042388285平均水汽压HPA6674991461972529728423316411576167平均相对温度76797979808378768078787578平均蒸发量MM464487734103412931334199120591399103769452513052平均降雨量MM621078143917341953249914541162127179258245315037最大一日降雨量MM349492589775131315021127269411227657513892694平均风速M/S17171716141213151615141515最大风速（M/S）110177180163163160163173150110133130180最大风速相应风向WNWWNWNWWNWWNWWNWWNWWNWWNWNEWNWWNWNW最大风速发生年份198719811979197919851972197119711986197819821985197923工程概况石堂水库位于建德市大同镇万兴村境内，属小1型水库。坝址以上集水面积23KM2。水库正常水位1425M，相应库容110万M3，原设计总库容131万M3，灌溉面积2500亩，受益人口1200人。工程枢纽主要建筑物现状有大坝、溢洪道、放水设施等三部分。原大坝为均质土坝，坝顶高程1455M，最大坝高210M，坝顶宽4M，坝顶长196M。原溢洪道位于大坝的左侧，为开敞式正槽溢洪道，堰体为宽顶堰形式。溢洪道进口宽19M，经25M的渐变段至宽度170M。宽顶堰长15M，后接泄洪渠。宽顶堰和泄洪渠底部均采用浆砌石护底，两侧均为浆砌石挡墙。石堂水库在历史上经历过一次大洪水。由于溢洪道泄洪能力不足，当地群众在溢洪道中间开挖出一条345M宽，深2M的渠道过水。原放水设施在大坝左右坝肩处各设有一根放水涵管。其中右岸放水涵管为灌溉用水涵管，管材为钢筋砼管，涵管内径035M，进口高程1261M，采用斜拉涡轮插门式闸门启闭。左岸放水涵管为泄洪涵管，管材为钢筋砼管，涵管管径04M,进口高程1366M，也采用斜拉涡轮插门式闸门启闭。两处启闭设备均露天放置，未设启闭机房。石堂水库于1958年10月开工，1959年补充设计，与1964年建成。属均质土坝，最大坝高21M。由于该水库建于大跃进时代，经过几十年的运行，现今已出现不少问题，不能正常运行。1981年对水库加固措施主要有进行洪水复核，按标准整修加固溢洪道，并在坝下游田间重新开挖泄水渠道，采用块石衬砌；重新整理坝坡，并用堆石回填背水面泄、灌二条渠道，放缓坝坡，加固坝脚；通过整理坝坡，从坝顶挖坑或挖洞检查坝身裂缝，摸清情况，进行翻修；在整修坝坡同时，挖除蚁穴，消灭白蚁。由于该水库修建年代较早，可供参考的原始设计资料较少，因此设计、施工情况所知甚少，更无从了解当时修建大坝时出现的各种问题，例如坝基与岸坡处理等。本次设计主要参考了1959年补充设计时的部分图纸资料和1963年编制的石堂水库大坝设计资料。24洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），其建筑物级别和洪水标准摘录见表22和23。表22水库大坝等级标准（部分）工程等别工程规模水库总库容（M3）主要建筑物级别小（1）型100万1000万4小（2）型10万100万5表23洪水标准水工建筑物级别洪水标准（重现期）345设计洪水5010030502030校核洪水土石坝100020003001000200300根据上述规范，石堂水库正常库容110万M3，总库容131万M3，工程规模为小（1）型，工程等别属IV等，主要建筑物级别为4级，相应设计标准为5030年一遇，校核标准为1000300年一遇。水库原设计时均按照最低标准设计，本次除险加固根据浙江省千库保安工程建设管理有关办法和规定汇编及石堂水库实际情况，拟提高其设计标准，确定设计洪水标准取50年一遇，校核洪水标准取500年一遇。25水文计算251流域特征值本次除险加固设计流域特征值均采用水库安全鉴定成果流域面积F23KM2；坝址至河源河长L河源1592KM；坝址至河源坡度J河源59。252设计暴雨本流域没有实测的雨量、流量资料，本次设计以“浙江省短历时暴雨图集”（以下简称图集）资料为基础推求设计暴雨。根据图集规定，设计流域集水面积小于10KM2，可以点雨量代表面雨量。石堂水库洪水采用暴雨推洪水的方式推求，设计暴雨采用查图集的方式得到暴雨均值和CS、CV值。根据“图集”查得设计暴雨参数，求得不同频率年最大设计暴雨成果见表24。表24石堂水库设计暴雨各频率（）设计暴雨（MM）分期时段HCVCS/CV020330512335102024H1100535382360345313273231225188149年最大三日1550535538506472423374342310257202由上表可知，50年一遇H24273MM,H三日374MM；500年一遇H24382MM,H三日538MM。设计暴雨日程分配将最大24小时雨量置于第2天,第1天及第3天分别为三日雨量减去24小时雨量之差的60和40。设计暴雨时程分配暴雨衰减指数NP根据查图短历时暴雨分析、参考本流域及相近流域有关设计资料后综合确定。时段雨量计算公式如下/24241HMBKHINPKBKHIHNPK241PPKKB11式中为单位时段（以H计）；为时段数K选用暴雨衰减指数值如下重现期N100年，NP06；重现期N办法及水库工程管理设计规范（SL10696）的有关规定，结合本工程实际，划定各建筑物的管理和保护范围。621工程管理范围枢纽区工程管理范围和库区管理范围维持现有管理范围不变。工程管理范围内的设施、土地、林木等为管理单位所有，任何单位和个人不得毁坏、侵占。622保护范围坝区在工程管理范围边界线外延100M为保护范围；其他建筑物在工程管理边界线外延50M为保护范围；坝址以上，库区两岸土地征用线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地均属水库保护区范围；上坝公路及进库防汛道路其两侧50M为保护范围。保护范围内严禁进行爆破、打井、采石、取土等危及工程安全的活动。未经管理部门许可，不得在保护区从事影响工程建筑物正常运行的活动。对于在水库管理范围内的违章建筑应立即拆除。库区内要做好水土流失防治工作，从事可能引起水土流失的生产建设活动的任何单位和个人，必须采取措施，保护水土资源，并负责治理因生产建设活动造成的水土流失。为保护水库水质，库区内严格控制工业污染，生活污水要经处理后才能排入库区。凡需在库区内取水的新用户，必须向有关主管部门提出申请，经同意发给取水许可证后才能取水，并按章缴纳水费、水资源费。63工程管理运用管理机构应贯彻、执行国家的有关方针、政策和上级主管部门的指导，纳入防汛部门统计表进行科学调度，确保工程安全，充分发挥效益。工程建成后，为保证工程安全和正常运行，充分发挥工程效益，必须进行正规化、制度化和现代化的管理，建立科学的、切实可行的工程调度运行规程。应掌握本工程规划、设计、施工、运行管理的有关资料和文件，建立和健全工程的各项管理档案，应不断积累资料，及时分析整理，总结提高，不断改进管理工作。工程施工期间，应配合一定数量的管理人员参加工程质量检查、监督和工程验收，以便对整个工程有全面的了解，有利于今后的管理工作。工程运行期间，应经常与原设计、施工、设备制造和安装单位保持联系，不断改进管理工作。631水库主要管理任务石堂水库主要管理任务如下1）在服从防洪总体安排、保证水库工程安全的前提下，协调防洪、兴利的关系，充分发挥水库防洪、灌溉等的利用效益；2）保障水库各水工建筑物和机电设备的安全、经济运行；3）观测、分析水库运行情况，为改善和提高水库的运行质量提供依据；4）开展施工期的环境监测和运行期的水质监测，搞好水土保持工作。632水库调度运行本工程的防汛调度必须服从建德市人民政府防汛抗旱指挥部、杭州市人民政府防汛抗旱指挥部和浙江省人民政府防汛抗旱指挥部的统一指挥。水库调度运行的基本原则为（1）水库起调水位为14250M；（2）水库水位超过14250M时，溢洪道自由泄流。7设计概算71编制说明711编制依据1浙江省水利厅、浙江省发改委、浙江省财政厅浙水建（2006）70号文颁布的浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定；以下简称编规；2浙江省98水利水电建筑工程预算定额。3浙江省98水利水电工程施工机械台班费定额。4价格水平2008年10月。5其他有关定额、文件。712基础单价人工工资人工预算单价为260元工日。施工用电、风、水单价电价施工用电按电网供电考虑，电价为089元/KWH。风价根据施工组织设计资料按公式计算为018元/M3。水价根据施工组织设计资料按公式计算为078元/M3。主要材料预算价格主要材料水泥、钢筋按编规规定，进入直接工程费的水泥限价300元/T，钢筋限价3000元/T。实际市场价高于限价，其与市场价差在计取三税税金后计入相应的工程单价。商品砼、卵石、黄砂、块石、木材、柴油等其他材料均为浙江省建德市现行市场价。713费用标准措施费建筑工程按直接工程费的50计列间接费按三类工程标准取费，其中土石方工程115直接费砼工程95直接费基础处理工程100直接费企业利润500三税税金322714临时工程临时工程按施工组织设计方案计算。715预备费工程部分基本预备费按50计列，价差预备费按规定不计算。72概算表石堂水库除险加固工程概算总投资60620万元。总概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位万元编号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计工程部分一建筑工程4614346143二金属结构设备及安装工程18231823三临时工程28172817四独立费用69506950一至四部分合计489601823695057733预备费2887基本预备费52887价差预备费建设期融资利息送出工程静态总投资60620工程部分投资合计60620征地和环境部分一水库淹没处理补偿费二建设及施工场地征用补偿费三水土保持工程及补偿费四环境保护补偿费一至四部分合计000预备费000基本预备费10000价差预备费有关税费建设期还贷利息静态总投资000征地和环境部分投资合计000工程总投资合计静态总投资60620工程总投资60620工程概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位元序号工程或费用名称单位数量单价合价一建筑工程1大坝工程土方开挖（排水沟、下游坡）M3166041872310827坝下游坡耕作土填筑M32360224953076坝坡土方填筑砂壤土M3133852832379063粘土斜墙填筑M32385650821212362坝顶泥结石路面路面M31821469526745C20F50砼路缘石M3205432610865直播种草护坡（下游坡）M27870103081061排水沟M75浆砌石M31902676150846马道护面M75浆砌石M3512593713228排水棱体干砌石M34861616778572排水棱体堆石M31290511665996排水棱体碎石反滤层M3231828119129排水体砂土反滤层M323128326542M75浆砌石步级M336245508838C20F50砼六边形预制块M3118148214569407上游坡碎石砂垫层（150MM）M3147612720187747M75浆砌石大方脚M31802585246534石碑座12000细部结构项138731合计3161569工程概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位元序号工程或费用名称单位数量单价合价2溢洪道工程土方开挖M32332187243655石方开挖M323325200121264土方回填不外购土M31758111719637原浆砌石拆除M3445865938533M75浆砌石边墙M3109525664281021M75浆砌石护坡M319259374928C25F50砼边墙底板M32193222670575C25F50砼边墙压顶M3743822628287C25F50砼溢洪道底板M335432226114080C15砼回填M3572751215682651橡胶止水M421129975471730150PVC排水管M39520007900M75浆砌石步级M35245501228钢筋制安T974936367443细部结构项112172合计881122工程概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位元序号工程或费用名称单位数量单价合价3放水涵管工程土方开挖M395151872178121石方开挖M3374520019448土方回填M397201117108572C20F50砼涵头M36395272372C20F50砼启闭机墩M3242393848C10砼垫层M304026825107C20F50砼拉杠导梁M32559621119C20砼截水墙M33361231084DN400C20钢丝网砼预制管M6467654330C20砼管座及外包层DN400M318369886658C20砼管座及外包层M315369885548C20砼镇墩M315395275929M75浆砌石步级M314245503437启闭机室上部建筑M21515000022500DN300蝶阀井个12500002500钢筋制安T007749363525细部结构项11500合计3645984旧涵封堵工程C20砼回填封堵M304031912128回填灌浆M28779106882合计70105其它工程白蚁防治费项1200000合计200000建筑工程合计4614299工程概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位元序号工程或费用名称单位数量单价合价二设备及安装工程涵头拦污栅及埋件T03212000003840DN300热轧无缝钢管虹吸管T117680000094080热轧无缝钢管排气、灌水管T0978000007760热轧无缝钢管通气管100T1008000008000DN400斜拉启闭设备台1150000015000DN300蝶阀感设备计182310三施工临时工程1施工交通工程施工道路M20020040000小计400002施工场外供电线路10KV供电线路M50015075000小计750003临时房屋建筑工程（1）施工仓库M215015022500（2）办公、生活及文化福利用房施工单位用房M220035070000建设、监理及设计代表用房M220035070000小计1625004其他临时工程其他临时工程15项14163小计施工临时工程合计281663工程概算表工程名称建德市大同镇石堂水库单位元序号工程或费用名称单位数量单价合价四独立费用（一）建设管理费1建设单位管理费项1761752工程招标费项1761753工程建设监理费项1150876（建设工程监理与相关服务收费标准2007）合计303226（二）生产及管理单位准备费项10048960合计48960（三）科研勘察设计费1工程科学研究试验费项050244802工程勘测设计费勘测费项150783设计费项1228524合计303787（四）其他1工程定额测定费项00314692安全施工费项030146883工程保险费项04522852合计39009独立费用合计6949828结论与建议81结论工程除险加固后，枢纽组成格局与原设计基本一致。工程除险加固通过在坝顶加设防浪墙，在坝前增设粘土斜墙防渗，放缓上下游坝坡并分别采取预制砼块和植草护坡等护坡处理解决了大坝防洪、渗漏、坝坡不稳定等问题；通过拆除溢洪道原浆砌石底板和导墙，新建砼底板和浆砌石导墙，重新开挖泄洪渠道，解决了溢洪道泄流能力不足，挡墙不稳定，泄洪时冲刷坝脚等问题；通过挖除并重新埋设