水库设计项目设计方案

水库设计 项目设计方案 1 综合说明 概述 安吉县 报福镇 石岭 村 拟 开发利用旅游资源， 为 满足景区旅游发展所需生活用水的要求，改善生态环境，利用当地独特的地理环境，决定兴建 九条湾 水库。 水库位于 报福镇石岭村九条湾南麓 ，距 报福镇约 14公里。 受 安吉华瑞旅游开发有限公司 的委托， 要求我公司 编制 九条湾水库设计方案。 2007年7 月， 我公司对拟建水库现场进行了踏勘 ，初步确定了 坝址 位置。金华市天立测绘有限公司对坝址区域进行了 1/1000 地形测量 。因坝址区现状无道路通达，地质勘探机器无法到达，故现阶段地质资料主要是收集 现有资料。经水文水利计算和初步方案比选， 2007年 9月，完成了 九条湾 水库 设计方案 文件的编制。 然条件 水库所在处为太湖流域苕溪水系，为西苕溪支流景溪的小支流。域内气候温和，雨量充沛，植被较好，年平均气温 150年平均降雨量 年平均径流深 1122年平均水面蒸发量 800年平均侵蚀模数100t/年 区内无工业污染源，但目前有少量生活污染源，水质良好。 库区植被发育，主要为毛竹、 灌木、 少量为 杉树 。库区河谷呈 V 型，库岸山坡 坡角在2030。 左右。水库周边岩石坚硬，山体宽厚，库岸稳定。水库外围不存在相邻低谷，不会造成永久渗漏，水库控制范围内植被良好，固体迳流量有限，水库淤积量极少。坝址岩石致密坚硬，风化不深，岩石完整，裂隙不发育，透水性弱，无重大工程地质问题，具有修建重力坝的工程地质条件。坝址区块石料较丰富，运距近，质量和数量能满足设计要求。碎石可自行轧制，砂需外购。 程任务和规模 为开发利用报福石岭村旅游资源，满足旅游发展所需生活用水的要求，改善水环境，利用独特的地理环境优势，决定兴建九条湾水库。 本工程是一个以供 水为主结合改善水环境的综合利用目的的工程。 本工程按 20 年一遇洪水标准设计， 200 年一遇洪水标准校核。计洪水位 核洪水位 水库正常库容为 70000库容为 83510高 溢流段高 。 程布置及建筑物 本工程为小（三）型水库，工程等别为等，主要和次要建筑物级别都为 5 级。主要建筑物包括大坝、坝顶溢洪道、放水设施、库区道路。 大坝采用细石混凝土砌块石重力坝，坝顶长度 溢洪道布置在大坝的中段 ，采用坝顶泄洪，设计过流量 33m3/s，溢流段长度 15m，堰顶高程 水设施布置在大坝的左岸，采用坝下涵管，涵管内径 500计过流量 m3/s。 为便于两岸交通，坝顶溢洪道设机耕桥，设计荷载 5t，宽度 4m。 工 本工程施工条件较差，交通不便，但因项目区发展需要，建设单位已开始准备新建道路至项目区，待道路建好后，只需新建约 300m 的机耕路就可直通坝址。 筑坝块石料和碎石可就地开采。水泥、钢材、砂需从外地购置。施工导流采用围堰结合放水涵管、抽排的方案。大坝工程量较大，采用人工与 机械相结合的施工方案。 主要工程量为开挖土石方 筑石方 材 库淹没处理及工程永久占地 水库淹没处理范围为设计洪水位以下，即高程 下，面积约 工程永久占地约 计 估 算 工程总投资为 元，其中建筑安装工程 元，临时工程 元，独立费用 元，水库淹没处理补偿费 元，预备费 元。 论和对今后工作的意见 工程实施后，将产生一定 的经济和社会效益，解决了 报福石岭大场坪 景区旅游发展所需生活用水的要求，改善了生态环境。 工程建设完成后，应加强对水库的管理，加强对水库大坝的维修保养，制定合理的用水制度，不断提高现代化管理水平，使水库的效益得到充分发挥。 本阶段 地质资料主要通过收集现有资料 而得，下阶段应对 库区及坝址区域进行详细的地质勘探， 查明各土层厚度、埋藏深度、分布范围及主要物理力学性质指标和土层可能存在的不良地质现象，提出天然地基土设计参数 ，对场地的稳定性和适宜性作出了评价，并对地基和基础设计方案提出 建议。 下阶段应对坝址区域进行 1/500地形测量，便于准确计算工程量。 2 水文、水利 况 水库所在处为太湖流域苕溪水系，为西苕溪支流 景溪 的小支流。域内气候温和，雨量充沛，植被较好，年平均气温 150年平均降雨量 年平均径流深 1122年平均水面蒸发量 800年平均侵蚀模数100t/年 区内无工业污染源，但目前有少量生活污染源，水质良好。 洪标准 该水库是一座以供水 为主， 结合改善 水 环境等 综合利用目的小（三）型 （山塘） 水库。水库工程的防洪标准 按照 20年一遇设计， 200年一遇校核。 利库容 本水库是一座为风景旅游区供水为主要任务的水库，水库兴利库容按供水水库计算。 1、用水规模中的游客容量 根据风景名胜区规划（ 用水规模按游客容量计算。游人容量计算方法有线路法和面积法 2 种，计算用水规模时，取 2 种方法的大值。 经计算，按线路法计算，游人容量为 1500 人，按面积法计算，游人容量为 2335 人，故取游人容量为 2335 人。 经营服务性人员按 1:定，故经营服务性人员为 934 人。 总用水人口为 3269 人。 2、用 水规模 根据风景名胜区规划（ 高级旅馆按 400 500L/人床，中级旅馆按 200床，散客按 10日计算。 本工程按综合 300 L/人床， 用水规模为 。其它服务性设施用水量、储备用水及消防用水量按游客用水量的 20%计算，为 196.1 t/日。总用水规模为 1176.8 t/日。 3、水量平衡 本水库为供水水源，设计保证率取 95%。根据冰坑站实测降雨量排频，绘制频率曲线，查得 P=95%的年降雨量为 1386对工程较为不利的原则，选 择 P=95%保证率设计曲型年为 2003 年 ，年降雨量 水库水量平衡取 2002 年、 2003 年、 2004 年三年进行计算，经计算，要保证项目区正常用水，最小兴利库容为 见表 2量平衡表 。 6 表 2 水量平衡表 月份 2002年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 月 降 雨量 (月径流深 (月来水量 (万 月蒸发量 (万 月用水量 (万 月缺余水量 (万 月末库容 (万 月弃水量 (万 月份 2003年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 月 降 雨量 (月径流深 (月来水量 (万 月蒸发量 (万 月用水量 (万 月缺余水量 (万 月末库容 (万 月弃水量 (万 月份 2004年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 月 降 雨量 (月径流深 (月来水量 (万 月蒸发量 (万 月用水量 (万 月缺余水量 (万 月末库容 (万 月弃水量 (万 库 死 库容 及正常库容 根据 1:500 的 九条湾 水库库区地形图，量得各高程对应的水库水面面积，并计算得到各相应库容， 详见表 2容曲线表 。 表 2 库容曲线表 序号 水位 水面面积 平均面积 高差 分层库容 累积库容 1、 m 万 m2 m 万 、 952 1 0 3、 953 1 4、 954 1 5、 955 1 6、 956 1 7、 957 1 8、 958 1 9、 959 1 10、 960 1 11、 961 1 12、 962 1 13、 963 1 14、 964 1 15、 965 1 16、 966 1 17、 967 1 18、 968 1 19、 969 1 20、 970 注：表中高程为 85 国家高程基准 根据该地区多年平均侵蚀模数 100t/、水库设计年限 50 年，计算得到该水库的死库容为 于库区内设计开采部分块石，将增加淤积量，故确定水库的死库容 8 为 应的死水位为 设计兴利库容为 7 万 应正常水位为 计洪水 及设计水位 由于本水库集水面积小于 10采用推理公式法计算各 频率洪峰流量为： 20 年一遇设计入库洪水流量 s， 200 年一遇校核入库洪水流量 s。 由于库容较小，不计算水库的调节作用，出库流量按入库流量计。 该水库采用坝顶溢洪，顶宽 15m。不考虑水库调节作用，各设计洪水位与校核洪水位如下： 水库特征库容和特征水位表 水 位 （ m） 水面面积 （ 库容 （万 备注 死水位 667 设计蓄水位 2055 计洪水位 2402 校核洪水位 2728 顶高程 浆砌石坝坝顶或防浪墙顶高出水库静水位的高度 h 按下式计算： h=h+ h 坝顶或坝顶防浪墙顶距水库静水位的高度 h 波高 波浪中心线至水库静水位的高度 A 安全超高（正常 运用 取 非常运用 取 经计算， 正常运用情况下， h 为 常情况下， h 为 确定非溢流坝段坝顶高程为 浪墙顶高程为 9 3 工程地质 况 项目区位于天目山北麓，为中高山区 。因项目区现状道路在建，现状钻机无法到达施工区附近，本阶段主要采用现场踏看，收集现有地质资料等方法，初步查明工程区地质特征。 域地质概况 工程所处为西苕溪上游，为构造 剥蚀 中高山 区，山势相对陡峭，植被发育良好。水库附近地层主要有 侏罗系熔接凝灰岩、流纹质凝灰岩、凝灰质砂岩，侵入岩和 第四系砾石 。 本区构造单元属杨子准地台，安吉 长兴陷褶带，印支期构造运动等形成的一系列北东向褶皱和断裂构造，之后的构造运动以断裂和酸性岩浆侵入活动为主。区域构造稳定，附近无不良地质现象，据中国地震区划图（ 本区设防水准为 50 年，超越概率 10%的地震动峰值加速度为 震设防烈度为 6 度。 本区地下水主要由大气降水直接补给，主要地下水类型有两类，一是赋存于岩体表部的构造裂隙及风化岩体表层的基岩裂隙水，二是松散岩类孔隙水。地下水水质较好，对混凝土无侵蚀性。 库区工程地质条件 库区植被发育，主要为毛竹、 灌木林、 少量为 杉树 。库区河谷呈 V 型，库岸山坡坡角在 2030。 左右。 库内第四系覆盖物主要为残坡积物，最厚地段厚 约 2m，主要成分为粘性土夹碎石，含漂石。库区周边山体宽厚，由不透水的 火山喷 发岩 组成，岩石坚硬，岩体较完整，坡岸稳定性好，未发现有直接通向库外的断层通过，水库不存在永久性渗漏，也不会因水库蓄水而导致岸坡坍塌。 10 址区工程地质条件 坝址区为狭窄的“ V”型河谷，河谷两岸山体较为对称，河谷宽度 10m 左右。 坝址区自上而下出露的地层为第四系残坡积和冲积漂碎石混粉质粘土， 侏罗系上统熔接凝灰岩，流纹质凝灰岩 。 第四系残坡积和冲积漂碎石混粉质粘土，表层为浅褐，中下部为黄褐、灰黄色，漂石、碎石等粗颗粒含量 40 60%左右，漂石、碎石呈棱角状、次棱角状，粒径一般 5 40大漂石直径可达 100 1000质粘土主要在两侧山坡上，表层含植物根茎，层较为疏松，工程地质条件较差。 全 强风化熔接凝灰岩，紫灰灰白色，主要分布在两侧山坡上，岩石风化成碎块状，泥状，锤击声哑，开挖较为困难。 微风化熔接凝灰岩，灰紫、紫红、灰褐色，为火山岩，属硬质岩石，钻进较为困难，岩石完整，块状结构，裂隙不发育，岩芯呈长柱状。 然建筑材料 坝址附近无土质较好的粘土料场，虽坝址附近有残坡积土可作为土石坝的坝壳料，但数量不多。 坝址区有大量熔接凝灰岩，块石料较丰富，为良好的块石原料 ，块状，致密坚硬，岩石平均重力密度 量和数量能满足设计要求。 库区附近无直接开采的砂砾料场，碎石可用块石自行轧制，砂需外购。 论 1、水库周边岩石坚硬，山体宽厚，库岸稳定。水库外围不存在相邻低谷，不会造成永久渗漏，水库控制范围内植被良好，固体迳流量有限，水库淤积量极少。 2、坝址岩石致密坚硬，风化不深，岩石完整，裂隙不发育，透水性弱，无重大工程地质问题，具有修建重力坝的工程地质条件。 3、坝址区块石料较丰富，运距近，质量和数量能满足设计要求。碎石可自行轧制，砂需外购。 11 4 工程任务和规模 为开发利用 报福石岭村旅游资源，满足旅游发展所需生活用水的要求，改善水 环境，利用独特的地理环境优势，决定兴建 九条湾 水库。 本工程是一个以供水为主结合改善 水 环境的综合利用目的的工程。 本工程按 20 年一遇洪水标准设计， 200 年一遇洪水标准校核。计洪水位 核洪水位 水库正常库容为 70000库容为 83510高 溢流段高 。 根据该地区多年平均侵蚀模数 100t/库设计年限 50 年，计算得到该水库的死库容为 于库区内设计开采部分块石，将增加淤积量，故确定水库的死库容为 应的死水位为 12 5 工程布置及建筑物 程布置 本工程为小（三）型水库，工程等别为等，主要和次要建筑物级别都为 5 级。 主要建筑物包括大坝、坝顶溢洪道、放水设施、库区道路。 大坝布置在河谷相对狭窄处，据地质、地形和天然建筑材料条件，大坝采用砌石坝，经技术经济比较后，采用细石混凝土砌块石重力坝，坝顶长度 顶高程 溢洪 道布置在大坝的中段，采用坝顶泄洪，设计过流量 33 m3/s，溢流段长度 15m，堰顶高程 m。 放水设施布置在大坝的左岸，采用坝下涵管，涵管内径 500计过流量 m3/s,采用自应力钢丝网水泥压力管 ,浇筑于大坝埋石混凝土垫座内。 为便于两岸交通，坝顶溢洪道设机耕桥，设计荷载 5t，宽度 4m。 筑物 1、大坝 鉴于该地区块石料丰富，本着就地取材的原则，设计采用细石混凝土砌块石重力坝，采用 石混凝土砌筑。 水库安全超高在正常使用时，采用 常使用时，采用 坝顶高程 顶 宽 4m，上下游两侧结合栏杆基础设高 凝土边石，可降低坝高。上游面高程 上坡度为 1:0，高程 下坡度为 1:游面高程 上直立，高程 下坡度采用 1:下设厚 1 2石混凝土垫座。 坝体防渗采用 凝土面板，顶宽 宽为 了防止坝基渗水，心墙底部向下延伸至相对不透水层 凝土抗渗标号 13 本工程位于完整岩基上，故不设沉降缝。 本工程砌体内不分缝，面板设温度缝，由于为 低坝，设计采用窄缝，且只设横缝，不设纵缝。缝间距 20m，缝宽 2内设二道止水，第一道采用厚 水铜片，第二道采用 651 塑料止水。 面板内设温度钢筋，采用 300 纵横向配筋。为增加面板与坝体的整体性，砌体与面板间设纵横间距为 1m 配筋 10 锚筋，长 600 为减少大坝的扬压力，在建基面处布设三条纵向排水管，在防渗面板后布设竖向排水管，间距 5m，经 5 条布设于埋石混凝土上的水平横向排水孔排向大坝下游。排水管采用 150砂混凝土管。同时在下游两条纵向排水管下岩基内设 50 排水管，深 3m，间距 5m。 大坝基础要求开挖至微风化基岩，且开挖成向上游倾斜的台阶形，增加大坝抗滑稳定性 。 2、溢洪道 该水库采用坝顶泄洪，从大坝溢流段溢流，上游为 1/4 椭圆曲线，下游上段为 线，方程为： 上游 x=(1-() 游 y=洪道下游下段为 1:坡。 溢洪道布置在大坝的中部，溢流堰长度 15m。堰溢流堰顶高程 计过流量33 m3/s，单宽流量 2.2 m3/s。 溢洪道出口采用反弧段 。 。 曲线段采用 凝土浇筑，直线段浇厚 150凝土，反弧段浇厚 300面设温度钢筋，采用 300 纵横向配筋。为增加与坝体的整体性，砌体与混凝土间设纵横间距为 1m 配筋 10 锚筋，长 3、放水设施 大坝的放水设施采用放水涵管，布置在大坝左坝段，涵管的进口设置一消力井，进口 14 采用斜拉式闸门控制；平面尺寸 2 2m，采用 石混凝土和钢筋混凝土。 涵管设计过流量 Q=s，涵管采用自应力混凝土压力管，管径 500，工压 降 i=1/100。涵管埋设于 石混凝土垫座内。 涵管出口通过扩散连接段与下游渠道相连，在扩散连接段设置一矩形消力池，平面尺寸 4 1m。 在左坝头山坡设一启闭机房，面积 用砖混结构。 4、坝顶机耕桥 机耕桥设在堰顶，宽度 4m，总长 15m， 3 跨，设计荷载 5t。桥面高程 桥墩直接支承于坝顶上，采用 筋混凝土，平面尺寸 下游为半圆形。梁板采用 筋混凝土现浇。拦杆和拦杆柱采用花岗石制作。 15 6 施工组织设计 工条件 本工程施工条件较 差 ，交通 不 便， 但因项目区发展需要，建设单位已 开始准备新建道路至项目区，待道路建好后， 只需 新 建约 300m 的机耕路就可直通坝址。 主要建筑物包括大坝、溢洪道、放水设施、进库道路等。 主要工程量为开挖土石方 筑石方 材 作为主要天然建筑材料的块石料附近分布较多，储量丰富，开采运输都很方便，运距在 200m 之内。碎石可轧制，水泥、钢材、砂需从外地购置。 本工程技术要求较高，要求施工企业为三级以上的专业水利水电施工企业，主体工程采用人工与机械相结合的施工方案。 工导流 施工导流采用围堰结合放 水涵管的方案，基坑排水采用抽排方式。在大坝基础开挖前，在水库上游先修筑围堰，同时，铺设放水涵管，利用放水涵管作为施工导流设施。基坑内的水由水泵抽排。由于导流设施过水能力较小，建议施工期应选择在非汛期。 场选择与开采 块石料在坝址上下游都有分布，主要在坝址上游 100m 的山坡上，储量约 4 万 熔接凝灰岩 ，块状，致密坚硬，料场处无用层厚小于 2m，储量丰富，质量和数量都能满足设计要求，开采运输都很方便，运距在 150m 之内。碎石利用碎石机轧制。 水泥、钢材、砂需从外地购置。 16 体工程施工 大坝工 程量较大，基础开挖、截水墙和坝体砌筑等采用人工与机械结合的施工方案，其它建筑物也采用人工与机械结合的施工方案。 主体工程先施工放水涵管，然后清除整个坝址上部的耕植土，挖除松散堆积物和风化岩石，然后进行截水墙齿槽开挖。开挖出的部分块石料堆在坝体上游，可作为筑坝材料，开挖中必须按有关施工规范的要求进行，不得放大炮，严格按坡面石方开挖和齿槽石方开挖的施工要求施工，防止破坏坝基和坝肩岩体。 心墙齿槽开挖到设计高程后，经有关单位验收合格，方可浇筑混凝土。若岩石较破碎，需进行帷幕灌浆，灌浆时要严格控制灌浆压力，防止破坏 岩体。 坝基开挖完成并经验收合格后，进行排水孔施工，且铺设排水管，之后浇筑埋石混凝土垫座。在浇筑埋石混凝土垫座时必须采用相应措施，防止排水孔和排水管堵塞。 大坝砌筑需分段分层施工，施工中需处理好施工缝，同时埋设排水管和锚固钢筋。当砌筑到桥墩底高程时，同时浇筑桥墩、桥梁、板，进而完成桥梁所有上部结构。当砌筑到溢洪道高程后，进行溢流面施工。 防渗面板可随大坝砌筑分段浇筑，或待大坝砌筑完成后进行施工，施工中必须按图设置温度缝。 大坝主体工程砌筑完成后，对大坝背水坡勾缝，浇筑坝顶道路，安装栏杆，建设启闭设施、启闭机 房、放水渠道。 大坝施工中要严格按有关的控制坐标、高程施工，施工单位测量人员与施工员必须跟班作业。 筑坝块石料应符合有关规定，极限抗压强度不小于 40 施工中应严格按照浆砌石坝施工技术规范、水工混凝土施工规范、水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范、水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范、水利水电技术施工测量规范等进行。 17 工总布置 计划主要施工道路三条，分别位于左坝肩山坡、右坝肩、河床内。右坝肩的道路与库区道路相结合，宽度 床内和左坝肩山坡道路通至块石料场，为机耕 路，宽度 块石料场布置在坝址上游左岸约 100m 处，块石料就地取材，不设堆场。砂砾料堆场布置在坝址上游左岸。水泥、钢材库布置在坝址上游右岸现民房。拌和场地设在左坝头下。生活区设在现小岭头村。 由于块石料场与生产、生活设施较近，故施工必须按排好块石开采和生产、生活的关系， 工总进度 预计施工工期 1 年 。 18 7 水库淹没处理及永久占地 库淹没处理范围 水库淹没处理范围为设计洪水位以下，即高程 下，面积约 要作物为毛竹、 旱地 等，以及少量的房屋。水库蓄水后不 会产生大规模的滑坡、坍岸等现象。 程永久占地 工程永久占地约 中水库淹没 坝、溢洪道永久占地约 路永久占地约 它工程永久占地约 久占地处主要为竹林、水田、房屋。 19 8 环境保护设计 本工程项目在建设和建成后，将对自然和社会环境产生一定的影响。 在施工期间，由于土石方开挖、出碴、场地平整、大坝砌筑等过程中都有浑水排出，施工人员的生活污水对溪水产生一定的污染，但施工结束后就可恢复原有水平。施工弃碴和施工中的噪声对环境也有 一定的影响，施工弃碴符合筑坝要求的尽量用来填筑大坝，不符合坝体砌筑要求的，采取填入山岙并建挡墙等保护措施。施工中的噪声在施工中要求妥善处理。工程项目建成后，水库将淹没山林、水田面积约 要作物为毛竹、旱地 等，工程永久占地约 水库建成后，因大坝的砌筑、机耕路的建设、料场的开挖，均破坏了局部植被，水库蓄水淹没了一部分山林、水田，也使生态环境遭受一些破坏。要求施工时尽量减少植被破坏，施工结束后对开挖区和弃碴区应覆土绿化，美化环境。随着水库建成，库周地区封山育林，将有利于水土保持，有利于 生态条件的改善，特别是水库建成后形成了人工湖水面面积，为库周生态环境朝良性循环发展提供了有利的条件。 20 9 工程管理 水库建成后， 由景区管理处 负责水库的日常管理工作。管理房设在配套建设的抽水站内，管理人员 3 人，由水厂工作人员兼职管理。工程管理业务上属安吉县水利局 和安吉县建设局 领导。 工程管理范围为大坝两端外 30m，下游为水库大坝背水坡脚下 20m 的地带。库区管理范围为校核洪水位高程以下地带，即高程 程以下。在工程完工后，由水库管理单位会同国土、水利、建设等有关部门，对管理范围内的土地设定界桩。 21 10 投资估算 制依据和原则 1、编制依据 (1)浙江省水利水电建筑工程预算定额（ 1998）； (2)浙江省水利水电工程施工机械台班费定额（ 1998）； (3)浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定（ 2006）； (4)浙江省水利水电工程工程量计算规则及（ 98） 补充说明（ 2003）。 2、单价和费用标准 据浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定（ 2006），人工预算单价为 26 元 /工日，预算定额中人工数量调整系数为 主要材料价格按湖州市 2007 年 第 8 期造价信息，次要材料价格按当地市场价计算。电价按当地电网供电计算，水、风价按浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定（ 2006）简化公式计算。费率按浙江省水利厅颁发的浙江省水利水电工程费用定额及概算编制规定（ 2006），按三类工程取定。 3、投资估算 工程总投资为 元，其中建筑安装工程 元，临时工程 元，独立费用 元， 水库淹没处理补偿费 元， 预备费 元。详见附表。 算 表 表 1：总估算表 表 2：建筑 及安装 工程估算表 表 3：临时工程估算表 表 4：独立费用估算表 表 5：水库淹没处理补偿费估算表 22 表 1 总估算表 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 一 建筑工程 3493194 3493194 二 机电设备及安装工程 三 金属结构设备及安装工程 四 临时工程 139972 139972 五 独立费用 593818 593818 六 一至五部分投资合计