宜昌市某水库除险加固初步设计报告.doc

xx 市 xx 区 xx 水库除险加固工程 初步设计报告 (报批稿) xxxx 水利电力勘察设计院 二 0 一一年六月 目 录 1 综合说明1 1.1 绪言 .1 1.1.1 工程概况 .1 1.1.2 水库安全评价结论 .1 1.1.3 工程除险加固主要内容 .2 1.2 气象水文 .3 1.3 地质3 1.4 工程任务和规模4 1.5 工程存在的主要问题4 1.6 工程布置与建筑设计4 1.7 施工 .6 1.8 工程占地 .6 1.9 环境保护及水土保持评价 .6 1.9.1 环境保护评价 .6 1.9.2 水土保持评价 .7 1.10 工程管理.7 1.10.1 管理机构及管理范围 7 1.10.2 规章制度及调度管理 7 1.10.3 工程监测 8 1.11 工程投资概算.8 1.11.1 概算编制原则和依据 8 1.11.2 工程投资概算 8 1.12 经济评价 9 1.13 结论9 2 水文.10 2.1 流域概况 10 2.1.1 自然地理概况 10 2.1.2 气候特征 10 2.2 水文基本资料 11 2.2.1 水文气象站网分布概况 11 2.2.2 参证站水文测验与整编 11 2.3 洪水 13 2.3.1 暴雨特性和洪水成因 13 2.3.2 设计洪水 14 2.3.3 施工洪水 23 2.4 泥沙 23 3 工程地质 25 3.1 区域地质概况.25 3.1.1 地形地貌 25 3.1.2 地层岩性 25 3.1.3 地质构造及地震 26 3.1.4 水文地质条件 26 3.2 库区工程地质条件 27 3.2.1 库区地质概况 27 3.2.2 库区工程地质条件及评价 28 3.3 坝基工程地质条件及评价 30 3.3.1 坝基工程地质条件 30 3.3.2 坝基工程地质评价 32 3.3.3 坝基存在的主要工程地质问题及处理建议 35 3.4 坝体工程地质条件及评价.36 3.4.1 坝体工程概况 36 3.4.2 坝体评价 36 3.4.3 坝体质量评价 39 3.4.4 坝体主要工程地质问题分析及评价 39 3.5 溢洪道工程地质条件及评价.40 3.5.1 溢洪道工程地质条件 40 3.5.2 溢洪道问题分析及评价 41 3.6 输水建筑物地质条件及评价 41 3.7 天然建筑材料 42 3.8 结论与建议 42 3.8.1 结论 42 3.8.2 建议 44 4 工程任务和规模.46 4.1 工程建设的必要性46 4.1.1 工程概况 46 4.1.2 工程存在的主要问题 46 4.1.3 工程建设的必要性47 4.2 工程任务和规模47 4.3 调洪演算48 4.3.1 防洪标准 48 4.3.2 洪水成果 49 4.3.3 洪水调度原则 49 4.3.4 泄流能力曲线 49 4.3.5 库容曲线 50 4.3.6 调洪计算成果 50 5 工程布置及建筑物 53 5.1 设计依据53 5.1.1 工程等别、建筑物级别及洪水标准53 5.1.2 设计采用的技术规程、规范和文件53 5.1.3 设计基本资料54 5.2 工程总体布置55 5.3 挡水建筑物56 5.3.1 历史及现状 56 5.3.2 坝顶高程复核计算 56 5.3.3 除险加固方案 59 5.3.4 除险加固方案设计 60 5.3.5 渗流计算及渗透稳定复核 65 5.3.6 坝坡稳定复核69 5.4 泄水建筑物73 5.4.1 基本情况73 5.4.2 病险情况73 5.4.3 泄水建筑物除险加固设计74 5.5 输水建筑物 79 5.5.1 进水口加固79 5.5.2 输水隧洞加固 82 5.5.3 高输水管加固 82 5.6 大坝安全监测82 5.6.1 观测项目拟定 82 5.6.2 上下游水位观测 83 5.6.3 观测用房 83 5.7 除险加固主要工程量83 6 金属结构及电气.87 6.1 概况 87 6.2 金属结构 87 6.3 电气 87 6.3.1 供电电源 87 6.3.2 过电压保护及接地 87 6.3.3 消防 87 7 施工组织设计88 7.1 施工条件88 7.1.1 交通条件88 7.1.2 工程布置特点88 7.1.3 水文气象条件88 7.1.4 建筑材料 88 7.2 施工导流89 7.3 料场的选择与开采 89 7.4 主体工程施工 89 7.4.1 基础开挖施工 90 7.4.2 坝坡土石方挖、填施工90 7.4.3 坝体粘土填筑施工90 7.4.4 坝体灌浆施工90 7.4.5 现浇砼工程施工91 7.4.6 浆砌块石工程施工92 7.5 施工总布置及施工交通运输 92 7.5.1 施工总体布置 92 7.5.2 施工交通运输 93 7.6 施工总进度 93 7.6.1 总进度编制原则 93 7.6.2 施工总工期及控制进度 93 7.7 主要技术供应.94 7.7.1 劳动力 94 7.7.2 主要建筑材料 94 7.7.3 主要施工机械设备94 7.8 安全生产 94 8 水库淹没处理及工程永久占地 95 9 水土保持设计 96 9.1 设计依据 96 9.2 水土流失预测 96 9.3 水土流失防治措施 97 9.3.1 方案编制原则 97 9.3.2 防治目标 97 9.3.3 防治分区 97 9.3.4 防治措施 97 9.4 水土保持投资概算 .100 10 环境保护设计 101 10.1 环境影响评价 101 10.1.1 设计依据 101 10.1.2 环境质量现状评价 101 10.1.3 环境影响评价与分析 102 10.2 环境保护设计 103 10.2.1 生态环境保护 103 10.2.2 水环境保护 105 10.2.3 大气环境保护 105 10.2.4 声环境保护 106 10.2.5 固体废弃物环境保护 106 10.2.6 人群健康保护 107 10.3 环境管理和监测 108 10.3.1 环境管理 108 10.3.2 环境监理 108 10.3.3 环境监测 109 10.4 环境保护投资概算 110 10.5 综合评价结论及建议 110 11 工程管理设计 112 11.1 管理机构 112 11.2 工程管理范围及保护范围 112 11.3 管理设施 112 11.3.1 管理设施现状 112 11.3.2 管理设施的完善 113 11.4 施工期工程管理 113 11.5 运行期工程管理 113 12 工程概算116 12.1 工程概况 116 12.2 工程主要指标 116 12.3 编制依据和原则 117 12.3.1 编制依据 117 12.3.2 基础单价 117 12.3.3 设备118 12.3.4 费用构成及计算标准118 12.3.5 施工临时工程119 12.3.6 独立费用119 12.3.7 预备费120 12.4 工程概算成果 120 12.5 工程招投标 124 12.5.1 招标范围 124 12.5.2 招标组织形式 124 12.5.3 招标方式 125 13 经济评价.126 13.1 概述126 13.2 国民经济评价126 13.2.1 主要参数及计算条件126 13.2.2 费用计算 127 13.2.3 效益估算 127 13.2.4 评价结果.128 13.3 结论128 附件： 1、xx 市 xx 区 xx 水库除险加固工程初步设计报告审查意见 2、xx 市小型水库大坝安全鉴定核查意见表 工程特性表 序号名称单位加固前加固后备注 一水文 所在河流 长江一级支流桥边河 坝址以上流域面积 km25.55.5 主河道长度 km5.45.4 主河道坡降 135135 水文分区 第七区 第七区 多年平均降水量 mm1394.31394.3 设计日降雨量 mm120.5120.5 设计洪峰流量 m/s102.9102.9p=3.3% 校核洪峰流量 m/s257.3257.3p=0.33% 消能标准洪峰流量 m/s73.373.3p=10% 二地震 地震烈度/设防烈度度 三水库特性 正常蓄水位 m86.7586.75 限讯水位 m 设计洪水位 m 88.74p=3.3% 校核洪水位 m 90.06p=0.33% 死水位 m8080 总库容万 m 28.731.04 防洪库容万 m 9.6211.96 死库容万 m 3.443.44 调节性能 四下泄流量 设计洪水最大下泄流量 m/s 105.7p=3% 校核洪水最大下泄流量 m/s 227.5p=0.33% 消能洪水最大下泄流量 m/s 76.4p=10% 五工程效益 保护人口万人 0.10.1 保护耕地万亩 0.10.1 灌溉面积万亩 0.040.18 供水能力万 m 1212 城镇供水 0.1 万人 六挡水建筑物 1 大坝 坝型 均质土坝 工程特性表 序号名称单位加固前加固后备注 地基特性 砂砾岩 坝顶高程 m89.4590.83 防浪墙顶高程 m 不设防浪墙 最大坝高 m14.4518.63 坝顶长 m8080 坝顶宽 m13 上游坡比 1/2.1 1：2.25/1:2.1 下游坡比 1:2/1:2/1:2.4 1：2/1：2/1：2.4/1:1. 5 下游坝坡马道高程/宽度 m88.23/3.1;85.73/2.488.23/1.5;85.73/1.9 护坡材料 草皮2m3m 现浇砼板 七泄水建筑物 1 正常溢洪道 型式 开敞式宽顶堰 地基特性 砾岩 堰顶高程 m86.7586.75 堰顶宽 m19.223 消能方式 无消能设施跌流消能 消能防冲设计流量 m/s 76.4p=10% 八输水建筑物 1 输水涵管 型式 城门洞型城门洞型 断面尺寸 1.5m1.8m1m1.55m 设计流量 m/s0.50.5 进口中心高程 m7878.04 闸门型式 1m1m 1m1m 平面钢闸门 启闭设备 斜拉式启闭机150kn 手动螺杆式 九施工 1 主要工程量 土方明挖 m 2284 石方明挖 m 678 土石方填筑 m 2859 浆砌块石 m 8 砼 m 1118 模板 5207 钢筋制安 t 54.41 2 主要建筑材料 水泥 t 499 工程特性表 序号名称单位加固前加固后备注 钢筋 t54.41 炸药 kg197 砂 m611 汽油 t3.26 柴油 t0.73 块石 m542 碎石 m1227 3 所需劳动力 总工时工时 64290 4 总工期月 12 十经济指标 1 工程总投资万元 267.69 建筑工程万元 209.37 机电设备及安装万元 0 金属结构设备及安装万元 3.86 临时工程万元 13.30 独立费用万元 35.76 水土保持工程万元 2.17 环境保护工程万元 3.22 2 综合利用经济指标 经济内部收益率 16.23% 经济净现值（i=8%）万元 188.80 效益费用比（i=8%） 1.63 1 1 综合说明 1.1 绪言 1.1.1 工程概况工程概况 xx 水库是桥边河流域的一座小(2)型水库，位于湖北省 xx 市 xx 区 桥边镇韩家坝村。 桥边河发源于 xx 与长阳交界的土城红岩湾，自西向东流经车溪、土城、 桥边和 xx，于 xx 市清净庵流入长江，全长 43 公里，流域面积 295 平方公 里。 xx 水库为小(2)型水库，控制集水面积 5.5km2，总库容为 31.04104m3，兴利库容 15.64104m3，以防洪、灌溉为主，兼顾灌区群众人畜 饮水等综合利用功能。xx 水库于 1966 年 9 月动工兴建，于 1967 年 4 月建 成。水库运行 44 年来，发挥了应有的效益。xx 水库的工程地位亦十分重要， 该水库的安危直接影响到水库下游桥边镇人民的生命财产安危。 1.1.2 水水库库安全安全评评价价结论结论 根据多年来的检查、观察和观测资料，依据地质勘探、检测报告，结合 本安全评价中的分析计算成果，xx 水库大坝安全综合评价结论如下： (1)防洪标准。 本次复核时按防洪标准(gb50201-94)及水利水电工程等级划分及洪 标准(sl252-2000)，采用 5 级建筑物的防洪标准，xx 水库防洪复核标准 是 30 年一遇洪水设计，300 年一遇洪水校核。由此确定 xx 水库的设计洪 水位 88.74m，校核洪水位 90.06m，总库容为 31.04 万 m3。 xx 水库大坝现状坝顶高程为 89.4089.95m，xx 水库的坝顶高程经 本次复核应达到 90.83m，最大欠高 1.43m，现有大坝坝顶高程不满足 300 年 一遇的防洪要求。 2 (2)大坝在设计洪水位稳定渗流时下游坝坡和正常高水位降至死水位时 上游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。 (3)大坝基础存在明显渗漏，左右坝肩存在集中渗漏，坝体填筑质量较 差，坝后散浸严重。下游无反滤排水设施。 (4) 大坝坝顶、坝坡变形、凹陷严重；上游坝坡无护坡防浪设施, 存在 浪坎现象；下游坝坡无纵向排水设施，有白蚁洞穴，存在白蚁危害。 (5)过坝渠道未作防渗处理，漏水严重。 (6)高输水管已废弃，但进口封堵不严，漏水严重。输水隧洞进水口闸门 和启闭设备老化、锈蚀，漏水严重。输水隧洞前段少量衬砌砼强度低，碳化， 破损且多处裂缝漏水，后段未进行衬砌，围岩稳定性差，多处垮塌、淤积、阻 塞。 (7)溢洪道泄槽段不规整，出口无消能防冲设施。 (8)大坝存在白蚁危害，水库无管护设施，无上坝公路。 综上所述，xx 水库大坝欠高，大坝上游护坡和下游坝坡存在凹陷变形， 坝肩、坝基存在集中渗漏，结构存在严重的安全问题。同时，大坝还存在其 他的诸多安全问题。根据水利部大坝安全鉴定办法中第十六条及水库大 坝安全评价导则第 9.3.2 条之规定，该水库大坝应定为三类坝。 1.1.3 工程除工程除险险加固主要内容加固主要内容 xx 水库除险加固工程主要施工内容为: (1)挡水建筑物除险加固 本项目挡水建筑物主要除险加固内容包括:加高坝顶高程，扩宽坝顶， 将过坝渠改为箱涵形式；对坝基、坝肩帷幕灌浆、对坝体进行劈裂灌浆，重 修坝脚排水棱体；上游坝坡削坡整形并用现浇砼板护砌；下游坝坡整形、新 建坝坡排水沟和左右坝肩排水沟；结合坝体劈裂灌浆药物诱杀白蚁。 3 (2)泄水建筑物除险加固 泄水建筑物主要除险加固实施内容包括: 扩挖溢洪道，底板和边墙衬砌， 新修消力池。 (3)取水建筑物除险加固 取水建筑物除险加固主要内容：封堵高输水管，衬砌输水隧洞，新建进 水口建筑物及工作桥。 (4)水库管理设施配套完善 水库管理设施配套完善具体包括：新建水库管理站、配置交通及通讯设 施、完善大坝观测设施。 1.2 气象水文 xx 水库库区位于桥边河流域，属亚热带暖湿季风气候区。其特点为冬 夏季风更替明显，四季分明，光照充足，雨量充沛，春暖多变，初夏多雨，伏 秋多旱，冬天寒冷，具有山地气候特征。多年平均气温 16.4，月平均气温 以 7 月最高，达 27.6，以 1 月最低，为 4.6。多年平均相对湿度 80%，绝 对湿度 16.3mb。多年平均风速为 1.5m/s，盛行风为偏东风。霜期一般出现 在 11 月至次年 3 月间，年均无霜期 282d，多年平均降雨量 1394.3mm。 xx 水库为拦河式水库，桥边河的水文、径流、洪水及泥沙对其影响较 大。xx 水库坝址处多年平均径流量 0.16m3/s，河水流量随季节变化悬殊。 根据水文分析可知 30 年一遇洪峰流量为 102.9m3/s，300 年一遇洪峰流量 为 257.3m3/s，xx 水库的多年平均落库沙量为 0.06 万 m3。 1.3 地质 xx 水库库区出露地层主要为白垩系下统罗镜滩组、第四系全新统残 坡积层、冲洪积层。 根据 1:400 万中国地震动参数区划图(gb18306-2001)，本项目所处区 4 域震动峰值加速度为 0.05g，地震动反映谱特征周期为 0.35s，相当于地震基 本烈度为度。 1.4 工程任务和规模 xx 水库保护下游 0.18 万亩农田和 0.1 万人的生命财产安全。xx 水库 为小(2)型水库，总库容 31.04104m3，最大坝高 18.63m，坝顶长度 80.00m。 1.5 工程存在的主要问题 (1)水库不满足防洪要求，上下游坝坡均不满足稳定要求；坝基、坝肩集 中渗漏，坝脚排水设施失效；大坝坝顶、坝坡变形、凹陷严重；上游坝坡无护 坡防浪设施, 存在浪坎现象；下游坝坡无纵向排水设施，有白蚁洞穴，存在 白蚁危害。 (2)过坝渠渗漏未衬砌，渗漏严重。 (3)溢洪道未完建，行洪能力不足，影响泄洪安全。 (5)废弃高输水管进口封堵不严，漏水严重。输水隧洞未衬砌，进口闸门 老化变形，渗水严重，启闭设施老化，锈蚀严重。 (6)大坝存在白蚁危害。 (7)无水库管理相应硬件设施。 (8)无大坝观测设施。 1.6 工程布置与建筑设计 （1）大坝防渗加固。对坝基帷幕灌浆 168m，坝体劈裂灌浆 481m，坝脚 增设 3m 高的排水棱体。 （2）上游坝坡进加固。对上游坝坡高程 82.00m 以上以 12.25 设计边坡 进行全坡面整形，然后再铺垫 0.1m 厚砂砾石垫层。坝坡采用 2m3m 现浇 砼板护砌。并在起护高程设置砼防滑齿墙。 （3）坝顶加固。先处理过坝渠，主要采用 1.4m1.0m 断面箱涵形式，再 5 将坝顶整平到 90.63m，坝顶扩宽至 3m 后，形成坝顶灌浆平台，上游侧铺设 0.3m0.3m 的路缘石，坝顶先铺设 0.1m 厚的碎石垫层，再浇注 0.2m 厚的 c15 砼路面，坝顶向下游侧找坡 1%以利坝顶排水。 （4）针对大坝下游坝坡变形、凹陷严重，有白蚁洞穴，存在白蚁危害的 问题，对下游坝坡进行加固。加固内容包括下游坝坡整形、增设坝坡检修踏 步、药物防治白蚁等工程和生物措施。 （5）针对大坝下游无排水设施的问题，完善大坝下游排水系统，具体内 容包括增设坝肩排水沟、坝坡横向排水沟和坝脚排水沟等工程和生物措施。 （6）针对大坝无观测设施的问题，初步完善大坝安全监测系统，具体内 容包括增设上游水位观测设施。 （7）溢洪道加固。溢洪道由进水渠、泄槽和消力池及出水渠组成。进水 渠首端桩号 0-018.3，末端桩号 0+000，长 18.3m，采用矩形断面的平坡渠道， 底部高程 86.75m，底宽 23.00m；泄槽长 27m，首端高程 86.75m，末端高程 80.28m，设计底坡 i=0.24。泄槽末端跌流消能，设置消力池。消力池长 15m， 池深 0.5m。后接出水渠长 20m，底坡 i=0.065，尾部高程为 75.58m。溢洪道 底板和边墙均用 c30 砼衬砌。 （8）输水建筑物加固。包括高输水涵管的封堵，输水隧洞衬砌，新建进 水口及进水口与隧洞的连接。 高输水管内径 0.3m，进出口均采用 c20 砼封堵，封堵长度均为 5m，拱 顶回填灌浆使砼与输水涵管结合严密。 输水隧洞底板用 0.1m 厚 c15 砼找平，顶拱和侧墙用 0.3m 厚 c25 钢筋 砼衬砌，进口高程 78m，出口高程 77.85m，设计底坡 i=0.003。 进水闸槽采用 c25 钢筋砼结构，由底板和侧墙组成。由于现输水隧洞 进口底板高程为 78m，设计闸槽底板顶部高程 78.04m，底板长 3.0m，宽 6 3.0m，厚 0.80m，其上对称布置 4 根 0.40m0.4m 的方形立柱，立柱横向间 距 2m，纵向间距 2.4m，用于支承其上的启闭设施；为便于平面钢闸门安装， 侧墙高 2.3m，厚 0.50m，与立柱浇筑成一个整体。 启闭台顶高程 90.83m，板厚 0.15m，为便于和工作桥连接，平面形状采 用 3m3m 的矩形，其形心和闸槽底板在一条铅垂线上。启闭台由四根 0.40m0.4m 的方形立柱支承，立柱高 13.09m，闸槽侧墙顶部高程 80.04m 以上每隔 4m 设置一道断面尺寸为 0.25m0.50m 的拉梁。启闭机为手电两 用螺杆启闭机，设计启门力 150kn，启闭机型号 ql-sd-150kn。 工作桥从右岸山坡与启闭台连接，总长 12m，设计高程 90.83m，分两跨 设计，工作桥两侧设置高 1.1m 的不锈钢栏杆。 1.7 施工 xx 水库除险加固施工主要包括坝基、坝体灌浆，上游坝坡面削坡、整 形、砂砾石垫层、现浇砼板护坡，下游坝坡整形、移植草皮、增加纵横排水设 施，坝脚增加排水棱体，坝体加高;更换输水涵闸门及其启闭设施;溢洪道扩 挖、衬砌加固等内容。从工程性质划分为灌浆工程、砼护坡工程、土石方工 程、砌体工程、砼工程、金属结构等主要工程类别。 根据施工进度安排该水库除险加固总工期定为 1 年。 1.8 工程占地 本项目无水库淹没处理，溢洪道扩挖及管理用房永久占地 0.5 亩，工程 临时占地 1 亩，征地补偿共计 1.91 元。 1.9 环境保护及水土保持评价 1.9.1 环环境保境保护评护评价价 本工程的实施，对环境的有利影响大于不利影响。对于本工程实施过程 中可能带来的弃渣、占地、水土流失等不利影响应予以高度重视，采取有力 7 的保护措施，将其减小到最低程度，至于施工过程中带来的粉尘和噪音将会 随着工程的结束而消失。概算投资 3.22 万元。 1.9.2 水土保持水土保持评评价价 水土流失主要是风蚀、水流冲刷、破坏植被及渗漏蒸发等对水和土造 成的流失现象。此次除险加固工程施工是在原大坝上进行，有少量的占地开 挖取土、石料，局部改变造成水土流失破坏的环境因子，工程实施对水土流 失没有大的不利影响。只是比除险加固前增加了水面蒸发损失，但减少了渗 漏水损失。不存在水土的流失问题。概算投资 2.17 万元。 1.10 工程管理 1.10.1 管理机构及管理范管理机构及管理范围围 根据水库工程管理通则并参照水库工程管理设计规范(sl10696) 中有关水库管理等级划分的规定。水库主管部门是 xx 区农林水局，管理单 位是桥边镇人民政府,管理人员 1 人。 水库工程的管理范围包括：大坝、启闭设备及放水涵洞；溢洪道；原水库 土地占用线以内的库区；生产、生活用管理设施。 xx 水库属小（2）型水库，按相关规定其管理范围是下游从排水沟外沿 向外不少于 50m。沿坝长在大坝两端向外延不少于 100m。放水涵洞，溢洪 道由工程两侧轮廓线向外不少于 20m，水库引水渠及其水闸由工程两侧轮 廓线向外不少于 50m。 1.10.2 规规章制度及章制度及调调度管理度管理 水库管理所要制定一整套严密的管理责任制，积极推行岗位承包责任 制，建立健全各类工程管理责任制、经济技术责任制、上岗人员培训制等制 度，提高管理人员素质，通过上述规章制度的制定，使在岗人员任务明确、 责任清楚，确保工程的安全和正常运行。 8 水库蓄水期间，要做好每日进出水流量的记录，以便掌握水库蓄水量， 避免超蓄和欠蓄现象的发生，并做好坝前、坝后观测记录。 xx 水库调度运用由 xx 水库管理站统一安排。每年春汛开始关闸蓄水， 在保证下游正常供水和灌溉用水之外的多余来水才能用于发电。夏季水库 应基本保持防洪限制水位运行。 水费由 xx 水库管理站统一征收、管理。水费应按供水成本收费，以提 高用户节约用水意识。收取的水费应用于工程管理、维修和改造，以水养水， 保证水利工程的良性循环。 1.10.3 工程工程监测监测 本工程属小(2)型水库。为保证水库的安全运行，必须对工程进行监测。 主要观测项目有：水库水位观测等。对上述观测项目，水库管理站应设专人 负责，做好观测记录，归档保存，为工程的运行管理提供可靠依据，另外还 应建立健全水利工程设施技术档案，制定工程运行操作维护规程，对水库运 行中的大事记要有详细的记录，以达到科学管理、保证安全、充分发挥水库 效益的目的。 1.11 工程投资概算 1.11.1 概算概算编编制原制原则则和依据和依据 根据鄂水利发20053 号文颁发的关于发布(试行)的通知 水总2002116 号文颁发的水利建筑工程概算定额 水总2002116 号文颁发的水利工程施工机械台时费定额 水建管1999523 号文颁发的水利水电设备安装工程概算定额 水总2005389 号文颁发的水利工程概预算补充定额 9 1.11.2 工程投工程投资资概算概算 工程静态投资为 267.69 万元，工程总投资为 267.69 万元。工程部分投 资分解为建筑工程 209.37 万元，金属结构设备及安装工程 3.86 万元，施工 临时工程 13.30 万元，独立费用 35.76 万元。环境部分投资为 5.39 万元，其 中水土保持部分投资为 2.17 万元，环境保护部分投资为 3.22 万元。 1.12 经济评价 经济内部收益率 eirr 为 16.23%8%。社会折现率为 8%时，经济净现 值为 188.80 万元0，经济效益费用比为 1.631。社会折现率为 6%时，经济 净现值为 285.79 万元0，经济效益费用比为 1.891。由此可见,本工程在经 济上是合理的。 1.13 结论 本项目经济内部收益率大于社会折现率 8%。由于水利建设项目的特 殊性，加上本项目具有防洪、灌溉等综合效益，其发挥的政治效益、社会效 益、环境效益、地区经济发展的效益等很难用货币表示，使得这些项目中用 货币表示的效益比它实际发挥的效益要小，因此本工程经济效益较为优越, 建议主管部门批准兴建。 2 水文 2.1 流域概况 2.1.1 自然地理概况自然地理概况 xx 水库是桥边河流域的一座小(2)型水库，位于湖北省 xx 市 xx 区 桥边镇韩家坝村。 桥边河发源于 xx 与长阳交界的土城红岩湾，自西向东流经车溪、土城、 桥边和 xx，于 xx 市清净庵流入长江，全长 43 公里，流域面积 295 平方公 里。 xx 水库为小(2)型水库，控制集水面积 5.5km2，总库容为 31.04104m3，兴利库容 15.64104m3，以防洪、灌溉为主。xx 水库于 1966 年 9 月动工兴建，于 1967 年 4 月建成。水库运行 44 年来，发挥了应有的效 益。xx 水库的工程地位亦十分重要，该水库的安危直接影响到水库下游桥 边镇人民的生命财产安危。 2.1.2 气候气候特征特征 xx 水库所处流域为北半球亚热带暖湿季风气候区，其特点为冬夏季风 更替明显，四季分明，光照充足，雨量充沛，春暖多变，初夏多雨，伏秋多旱， 冬天寒冷，具有山地气候特征。河谷区域气候稳定，无霜期较长，高山区域 则降水较多，热量偏少，雪霜期长，水文气象要素呈垂直分布。 桥边河流域内未设气象站，其气象资料借用 xx 市气象站资料。区内多 年平均气温 16.4，1 月平均气温 4.7，10 月平均气温 28.2，极端最高气 温为 42.1;极端最低气温为-9.8。年均日照时数 1728h，年活动积温为 11 5215。多年平均相对湿度 71%，各月平均相对湿度 6874%。多年平均风 速为 0.81.2m/s，盛行风为偏东风。历年最大风速 15.5m/s，风向为 se。年 均无霜期 272.4d。 参考流域内王家坝（1977 年-2010 年）的降雨资料，xx 水库多年平均降 雨量为 1394.3mm。 2.2 水文基本资料 2.2.1 水文气象站网分布概况水文气象站网分布概况 桥边河流域属湖北省水文气象分区第区，流域内未设水文站和雨量 站，但流域附近设有 xx 市气象站、长阳气象站，高家堰水文站。以上站网 具有较长的雨量、流量观测资料，可作为工程水文设计的参证站。其站网分 布见图 2-1，资料内容见表 2.2-1。 表 2.2-1 邻近水文气象网站基本资料收集统计表 站名起止年份年限资料内容 xx 市气象站 1883-2010128 气象、降雨 高家堰雨量站 1962-201049 水文 长阳气象站 1936-201074 气象、降雨 2.2.2 参参证证站水文站水文测验测验与整与整编编 高家堰水文站位于 xx 土家族自治县高家堰镇，控制流域面积 334km2，该站于 1961 年 1 月设立，同年 1 月开始观测水位，1962 年开始测 流，该站河道较为顺直，长约 400m，向左岸略有弯曲，左岸为高山所制，右 岸为粘土，河床由卵石组成，断面有冲淤变化，主槽靠近左岸，当水位达 172.03m(黄海)以上时，开始漫滩，高水流急浪大，低水较平稳。 其下 90-300m，右岸为卵石浅滩，左岸砌有石坎，基下 300m 处有急滩， 12 河床坡度发生转折。其上 230-90m，河床为陡坡，对水流形态都有较大影响。 水位观测，高家堰水文站水位采用自记水位，每日观测 1-2 次 凡遇水位变化较大时适当增加校测次数。经订正整理后的成果，能满足 各种设计的需求。 流量测验:低水位以流速仪精测法为主，中水为 0.6 一点法;高水为水 面一点法和浮标法施测，浮标系数采用 0.82。 高家堰水文站水位流量资料、流域雨量资料由 xx 市水文水资源勘测 局整编，实测资料序列基础一致，标准统一，精度可靠，实测径流和流域降 水资料，经全省鉴定分析、综合评价，认为该资料序列具有较好的区域代表 性，可作为 xx 北岸防洪规划，水利工程建设及水资源开发利用等工作的设 计依据。并由湖北省水文水资源局审查、汇编、刊印、归档。 13 图 2-1 xx 市降雨等值线图(部分) 2.3 洪水 2.3.1 暴雨特性和洪水成因暴雨特性和洪水成因 流域内暴雨以气旋雨、峰面雨为主，台风雨有时也会直接或间接地影响 本流域。暴雨最早出现在 4 月，大多数在 10 月结束，约占全年降雨量的 85%。 多数暴雨集中 78 月，多发生流域上游；7 月份西风环流减弱，西南季风加 14 强，气温高，水汽丰沛而降水强度普遍增大；7 月下旬至 8 月初，副高北进， 赤道辐合带也明显北移，此时台风、东风波等热带系统均能直接或间接影响 本流域，造成暴雨或大暴雨；8 月中下旬，副高压继续加强、北上，本流域受 副高压控制，一般降水较少，但也有例外，例如 1975 年 8 月的台风，在河南 淮河流域部分地区形成特大暴雨，其后期折回时行经 xx 流域，其暴雨中心 都镇湾镇 12h 暴雨量为 545.6mm，最大 24h 暴雨 630.4mm，产生了较大的 洪水。 流域的洪水成因主要由气旋雨、峰面雨系统的暴雨形成，也有台风雨系 统的暴雨形成，所以洪水在量级上较其邻近流域要大。由于流域两岸的坡度 较大，汇流时间短，致使洪水陡涨陡落，洪水过程大多是单峰，属高峰尖瘦 型，即使洪水过程是复峰，其次峰的峰和量都很小，持续时间也相当短。整 个洪水过程的持续时间一般为 13 天。系典型的山溪性河流。 2.3.2 设计设计洪水洪水 设计洪水计算采用以下三种方法，即水文比拟法、瞬时单位线法、地区 经验公式法；其计算频率为 p=20%、p=10%、p=5%、p=3.3%、p=2%、p=0.5%、p=0.33%共 7 种。 (1)采用水文比拟法推求设计洪水 以高家堰水文站为参证站，采用水文比拟法推求设计洪水。高家堰水文 站集有 19612006 年的实测洪水资料及历史洪水调查资料。1982 年省雨 洪办按部颁的洪水调查资料审编刊印试行办法对 xx 市各流域洪水进行 了审查汇编，所使用的历史洪水调查成果(洪峰流量，洪水发生年份及洪水 15 序位)，经省雨洪办统一组织了审定(其中高家堰站洪水排位前几位分别为 1927 年、1935 年、1958 年、1975 年)，资料可靠，可直接采用。1927 年以前 发生的洪水情况，据长阳县志记载：“1923 年(民国 12 年)3 月马连溪大水， 不少民宅被冲毁。 ”没有定量，但可以认为 1927 年的洪水为 1923 年以来的最 大洪水，其重现期为 80 年一遇。 连序列中各项的经验频率，采用数学期望公式计算 pm=m/n+1 式中，pm：连序列第 m 项的经验频率 m：由大到小排位的顺序 n：序列中的年数 不连序系列中各项经验频率计算，是将实测系列与特大值系列共同组 成一个不连序系列作为代表总体样本，实测系列为其中的组成部分，不连序 系列各项可在调查期 n 年内统一排位，公式为: pm=a/(n+1)+ (1-a/(n+1) (m-i)/(n-i+1) 式中，a:在 n 年中连续顺位的特大洪水项数 n:调查考证期 n:实测洪水系列项数 i: 实测洪水系列中抽出作特大值处理项数 m:实测洪水的序位 pm:实测系列第 m 项的经验频率 其理论频率曲线参数为：q均=600 m3/s，cv=0.80，cs=3.5cv。 16 高家堰水文站洪水设计成果见表 2.3-1。 表 2.3-1 高家堰水文站洪峰流量理论频率曲线表 单位:m3/s 频率(%) 201053.33210.50.330.20.1 qp821118115661794209425082928317434863920 以高家堰水文站作参证站，采用水文面积比拟法推求各设计断面的设 计洪峰流量。计算公式如下： qm=(an/a高)nqm 高 式中，qm为各设计断面的设计洪峰流量 an为设计断面控制的集水面积 a高为高家堰水文站以上流域面积，a高=334km2 q高为高家堰水文站的洪峰流量 n 为面积指数，取 n=0.67 计算成果见表 2.33-2。 表 2.3-2 水文面积比拟法计算洪水成果表 单位:m3/s p(%) 面积 （km2） 201053.330.50.33 坝址 qm(m3/s) 5.552.4 75.4 100.0 114.5 186.9 202.6 (2)采用瞬时单位线法推求设计洪水 xx 水库除险加固工程坝址以上集水面积 5.5km2，坝址以上河道长 5.4km，河道加权坡降 135。河道特性参数见表 2.3-3。 表 2.3-3 河道特性参数表 地名流域面积高程高差河长间距平均坡降 加权平均坡 降 km2mmkmm 姚家包 343000 刘家榨房 2251180.824824143.2 143.2 天堰边 195301.067243138.7 135.2 双堰口 100951.617550150.3 156.4 xx 77231.905288139.6 135.0 5.5 5.4 依据湖北省暴雨统计参数图集(2008)，本流域属于水文气象分区第 区，10min、1h、6h、24h 点暴雨参数见表 2.3-4(cs=3.5cv)。 表 2.3-4 点暴雨参数表 10min1h 6h 24h 站名 建站时 间 10min 雨量 (mm) cv 1h 雨 量(mm) cv 6h 雨量 (mm) cv 24h 雨量 (mm) cv 高家堰 196219.0 0.21 57.30.32 85.70.32 117.50.33 长阳 193616.1 0.38 45.20.41 76.20.32 105.30.40 xx188317.3 0.30 53.50.45 87.30.59 102.50.57 平均 17.5 0.30 52.0 0.39 83.1 0.41 108.4 0.43 查图查图 17.517.5 0.340.34 52520.450.45 83.183.1 0.600.60 108.4108.4 0.600.60 点雨量：hp 点=kph 面雨量：h1 面=1h1 点，h6 面=6h6 点，h24 面=24h24 点， 面递减指数：16h 时，n1=1+0.558ln1；624h 时，n2=1+0.721ln2；其 中 1=h1 面/h6 面，1=h6 面/h24 面 设计净雨计算：当 1t6h，ht 面=h1 面t1-n1；当 6t24h，ht 面=h24 面24n2- 1t1-n2 初损 io=22.5mm 稳损 fc=0.0615r240.61；其中 r24=h24 面-22.5 18 瞬时单位线参数采用如下公式： m1=0.8f0.3l0.1j-0.06；n=0.69f0.224j0.092 对超过 50 年一遇的洪水作非线性改正。 将以上参数代入计算机程序，采用瞬时单位线法推求工程坝址的各种 频率设计洪水，成果见表 2.3-5。 表 2.3-5 采用瞬时单位线法计算的洪水成果表 时段序号 5 年 1 遇 10 年 1 遇 20 年 1 遇 30 年 1 遇 50 年 1 遇 200 年 1 遇 300 年 1 遇 1 4.1 4.1 3.6 1.1 8.1 1.9 6.8 2 23.7 13.4 10.9 7.8 24.8 29.5 33.5 3 55.7 36.6 22.3 16.7 34.6 39.8 43.6 4 55.5 73.3 47.8 29.3 56.1 48.6 52.6 5 41.9 72.1 89.4 57.1 115.1 77.2 83.5 6 29.2 54.8 87.6 102.9 195.3 144.8 153.4 7 20.3 38.9 67.2 101.0 81.7 243.9 257.3 8 13.0 27.6 48.3 77.9 37.4 106.6 113.9 9 7.8 17.6 34.7 56.5 26.6 50.8 54.7 10 4.6 10.9 22.7 41.2 26.2 37.4 40.8 11 2.7 6.2 13.6 27.0 13.8 36.4 39.5 12 1.7 3.8 8.3 16.5 3.3 18.1 19.3 13 1.1 2.3 4.7 9.8 2.1 4.5 4.8 14 0.6 1.3 3.0 5.7 1.9 2.8 3.0 15 0.5 1.1 1.7 3.4 1.8 2.5 2.6 16 0.4 0.7 1.4 2.2 2.6 2.4 2.6 17 0.4 0.5 0.9 1.5 1.9 2.2 2.3 18 0.4 0.5 0.7 1.0 1.5 1.8 1.8 19 0.4 0.5 0.6 0.8 1.3 1.6 1.7 20 0.4 0.5 0.7 0.8 1.3 1.6 1.7 21 0.5 0.6 0.7 0.8 1.3 1.7 1.7 22 0.5 0.6 0.7 0.8 1.4 1.7 1.8 23 0.5 0.6 0.7 0.8 1.4 1.8 1.9 24 0.5 0.6 0.8 0.9 1.5 1.9 2.0 25 0.5 0.7 0.8 0.9 1.6 2.0 2.0 26 0.6 0.7 0.8 1.0 1.6 2.0 2.1 27 0.6 0.7 0.9 1.0 1.7 2.1 2.2 28 0.6 0.7 0.9 1.0 1.8 2.2 2.3 29 0.6 0.8 0.9 1.1 1.9 2.3 2.4 30 0.7 0.8 1.0 1.1 1.9 2.4 2.5 洪峰流量 55.7 73.3 89.4 102.9 195.3 243.9 257.3 (时段 dt0.5 小时) 20 (2)暴雨经验公式法推求设计洪水 根据地区中小流域洪峰流量经验公式推算，公式如下： qm=kht 式中：qm洪峰流量(m3/s) ht造峰暴雨量，为造峰历时 t 内时相应各频率洪水的暴雨量， ht=hpmt/24(24+d)/(t+d)n 其中：hp 面为相应频率的面雨量 n 为暴雨量递减指数，n=0.65 d 为暴雨参数，d=0.2 t 为造峰历时，j15为山区，f=f/l0.4 为扇形，山区扇形 t=0.35f0.52 k随流域面积大小与地形变化的综合系数，山区扇形 k=0.026f0.75 造峰暴雨指数，=1.63(f+0.5)-0.036 面雨量 hp 面的确定：工程位于水文气象分区第区，其暴雨参数见表 2.3-1，h24 点均=108.4mm，cv=0.60。根据 cv 值可查得各种频率的 kp24值，由 此可计算出各种频率的点暴雨 hp 点= kp24h24 点均，计算面深系数 24=(1+bf)- a，其中 a=0.17，b=0.0083，则面雨量 hp 面=24h24。洪水成果详见表 2.3-6。 22 表 2.3-6 采用地区经验公式计算的洪水成果表 点暴雨 量 h24(mm) 点面系数面雨量 (mm) 造峰历时 (h) 造峰雨量 (mm)暴雨指数综合系数