某拦河坝除险加固工程设计报告.doc

工程设计甲级证书 190106-sj 工程勘察甲级证书 190106-kj 某拦河坝除险加固工程设计报告 勘测设计研究院 批批 准：准： 分管副院长：分管副院长： 核核 定：定： 项目负责人项目负责人：林 彬 专业负责人专业负责人：林 彬 阳 武 聂正茂 梁思维 杨聪辉 梁 芳 陈美芳 主要设计人员主要设计人员：周立宏 田司南 傅心铎 缪圣达 陈艳平 吴敏 分章校审人员名单 章次章节目录编写校核审查 1综合说明林 彬陈 梅高振海 2水文及气象杨聪辉赵孟坚郭彩萍 3工程地质林 彬陈 梅高振海 4工程任务和规模陈梅、杨聪辉林 彬高振海 5工程布置及建筑物林彬 梁思维陈梅 刘晓平高振海 6 金属结构、电气及自动 化 聂正茂 梁 芳卢毓颖 陈德燊聂正茂 陈德燊 7施工组织设计郑娟、潘伟、张勇刚姚礼敏高飞 8工程永久占地陈梅田司南林 彬 9环境保护设计陈梅田司南林 彬 10工程管理设计陈梅田司南林 彬 11设计概算陈美芳邱郁敏陈艳平 12经济评价杨聪辉赵孟坚郭彩萍 目目 录录 1 综合说明综合说明1 1.1 概述1 1.2 水文及气象1 1.3 工程地质3 1.4 工程任务和规模5 1.5 工程布置及主要建筑物6 1.6 金属结构、电气及自动化控制8 1.7 施工组织设计9 1.8 工程永久占地10 1.9 环境保护设计10 1.10 工程管理设计12 1.11 工程概算13 1.12 经济评价13 1.13 工程特性表13 2 水文及气象水文及气象15 2.1 流域概况15 2.2 气象15 2.3 水文基本资料17 2.4 径流17 2.5 洪水17 2.6 施工洪水19 2.7 泥沙20 2.8 水位流量关系20 2.9 潮汐21 3 工程地质工程地质23 3.1 概述23 3.2 区域地质概况25 3.3 工程地质条件评价26 3.4 天然建筑材料29 3.5 结论与建议30 4 工程任务和规模工程任务和规模32 4.1 地区社会经济概况32 4.2 项目建设的必要性35 4.3 工程任务和规模36 4.4 工程运行原则37 5 工程布置及建筑物工程布置及建筑物38 5.1 设计依据38 5.2 除险加固原则40 5.3 加固改造项目41 5.4 改造方案设计42 5.5 设计计算46 5.6 主要工程量表52 5.7 建筑设计53 5.8 观测设计55 6 金属结构、电气及计算机监控金属结构、电气及计算机监控58 6.1 金属结构58 6.2 电气结构61 6.3 计算机监控62 7 施工组织设计施工组织设计68 7.1 施工条件68 7.2 施工导流70 7.3 料场的选择与开采72 7.4 主体工程施工73 7.5 施工交通运输74 7.6 施工工厂设施74 7.7 施工总布置75 8 工程永久占地工程永久占地79 8.1 设计依据79 8.2 工程征地范围及主要实物指标79 9 环境保护设计环境保护设计80 9.1 设计依据80 9.2 环境保护设计81 9.3 水土保持措施82 9.4 环境监测站网83 9.5 环境管理计划83 10 工程管理设计工程管理设计84 10.1 管理机构设置及人员编制84 10.2 主要管理设施84 10.3 工程管理运用84 10.4 生产、生活房屋设施85 11 设计概算设计概算86 11.1 工程概况86 11.2 投资主要指标86 11.3 编制原则及依据86 11.4 其他说明87 12 经济评价经济评价88 12.1 概述88 12.2 国民经济评价88 12.3 国民经济评价结论90 1 1 综合说明综合说明 1.1 概述 1.1.1 工程概况 大坳拦河坝是广州市流溪河灌区的渠首枢纽工程，始建于 1958 年 8 月，工程位 于流溪河中下游的从化市神岗境内，集雨面积 1392km2。工程以灌溉为主，兼顾防洪、 发电和供水。枢纽由拦河闸坝，左、右干渠进水闸以及闸坝后电站组成，是广州市重 要水利工程。原设计灌溉从化市、花都区和白云区 41.4 万亩农田，有效灌溉面积 32.65 万亩， ，是广东省三大灌区之一。 拦河闸坝总宽 237.4m，闸上设有交通桥和工作桥；设有 37 孔泄洪闸和船闸、筏道 各一孔；除船闸改为溢流堰外，其余 37 孔及筏道均为液压启闭垂直升降平板钢闸门； 右 6 孔主要用于泄洪，左 4 孔为电站进水孔，其余为调水及泄洪孔。 2006 年 6 月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严 重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构 建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。但为了避免险情再次出现，影响灌区 供水，大坳拦河坝必须进行除险加固。 1.1.2 设计过程 受广州市流溪河灌区总管理处的委托，广东省水利电力勘测设计研究院承担广州 市流溪河大坳拦河坝除险加固工程的勘测设计任务。自 2006 年 6 月 19 日起开始启动 设计勘测工作，其间进行了多种方案的比较，分别对重建（橡胶坝、水闸） 、除险加固 等方案进行了技术、经济上的分析比较，最终在 7 月 25 日确定除险加固为实施方案。 详见广州市水利局办公会议记录 。 1.2 水文及气象 1.2.1 气象 根据从化和广州两气象站的资料，流溪河流域多年平均降水量 1823.6mm，每年 2 49 月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(46 月) 占年降雨量的 49.8%，受热带风暴影 响的后汛期(79 月)占年雨量的 29.4%。汛期降雨量占全年的 79.2%，形成丰、枯季节 雨量不均的状况。 流域多年平均气温约 21.2，最高月平均气温 29，最低月平均气温 10.3，极 端最高温度 38.7，出现在白云区，极端最低温度-7.0，出现在从化吕田。 流域多年平均蒸发量 1100mm，多年平均相对湿度 7585%，月平均相对湿度变 化在 62%93%之间。 1.2.2 径流 根据大坳拦河坝近 30 年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量 为 49.7m3/s，多年平均日最大流量为 68.7m3/s。 1.2.3 设计洪水及施工洪水 2002 年广东省水文局广州分局编制了流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果 ， 对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算， 广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频 率的设计洪水见下表 1-1。 表 1-1 大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表 频率 项目 1%2%3.33%5%10%20%50%75%90% 多年 平均 流量(m3/s)22652010180616721180962739550435822 注：表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。 根据施工工期的要求，本次计算施工期为 1012 月、13 月、10 月次年 3 月三个时段，频率为 20%和 10%的施工期洪水流量，采用 1977 年 10 月2006 年 4 月 29 年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验 频率和理论频率流量，本设计采用经验频率流量值，5 年一遇流量 190316m3/s。 3 1.2.4 水位流量关系 大坳拦河坝自有观测资料以来，1983 年 6 月 17 日曾经出现过的最大流量为 2011m3/s，因此大于 2011m3/s 的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。闸下水位 考虑下游河道变化较大，按河道断面测量范围（闸下 2km）每 50m 一个断面，往上游 推算水面线至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。同时以近 30 年实测水位流量 关系及 2005 年、2006 年更详细的资料进行合理性检查，最终确定闸下水位流量水位关 系详见 2.8 章节， 1.3 工程地质 受业主委托对广州市大坳拦河坝加固工程进行勘察，由于本次工程的特殊性及紧 迫性，要求一次性满足初步设计阶段所需要的勘察工作。于 2006 年 6 月 30 日开始进 行野外地质勘察工作，采用了工程地质测绘、地质钻探、野外原位测试和室内试验等 综合地质勘察方法，完成钻孔 18 个，总进尺 538.35 m，于 7 月 22 日完成全部野外工 作。 工程区位于从化市大坳村，区内地势较为平坦，地面标高为 2125m，属广花盆 地河谷冲积平原地貌。植被中等发育。 根据钻孔揭露，地层大致可划分为以下几层： 砼：主要分布在现闸上游底板范围内，坚硬，厚度 0.1m0.5m。 人工抛石：主要由坚硬花岗岩组成，密实，现闸上游底板靠近左岸处有分布， 厚度约 1.4m，现闸下游护坦、消力池、海漫处均有分布，厚度 3.3m6.8m。 人工填砂：灰褐色，湿，含少时卵石，稍密，只在个别钻孔有揭露，厚度 2.3m4m。 人工填土：灰褐色，湿，呈粉质粘土状，土质不均一，含少量砂，少量卵石， 可塑，只在个别钻孔有揭露，厚度 0.7m1.0m。 -1 砾砂：饱和，稍密，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含约 520%卵 石及 1030%圆砾，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处均有分布，现闸轴线处局 4 部缺失。层顶标高 15.0022.28m，层底标高 9.50m20.30m，层厚 1.6011.10m。共 做标贯试验 6 次，击数 823 击，平均击数 15 击。 -2 圆砾：饱和，稍密，级配一般，主要成分为石英、砂岩、石英砂岩，含约 510%卵石，少量泥质。下游护坦、消力池、海漫处除靠近左岸缺失外，均有分布， 现闸轴线处缺失。层顶标高 9.70m17.80m，层底标高 6.90m14.00m，层厚 0.9010.80m。共做标贯试验 1 次，击数 15 击。 -3 卵石：饱和，稍密中密，级配一般，磨圆度较好，主要成分为砂岩、石 英砂岩，粒径一般为 1cm5cm，最大粒径 8cm，含约 2030%砾砂或圆砾，底部多为 泥质胶结。层顶标高 8.40m20.65m，层底标高 2.10m18.05m，层厚 0.8013.20m。 -4 砾砂：黄褐色，饱和，级配一般，磨圆度较差，颗粒呈次棱角状，含少量 卵石，约占 5%，泥质胶结，中密。层顶标高 6.40m15.70m，层底标高- 2.30m11.80m，层厚 0.8018.00m。共做标贯试验 1 次，击数 28 击。 砂岩全风化土：棕红色，呈粉质粘土状，湿，风化均匀透彻， ，局部较多砂岩 质小角砾和石英质砂粒，粘性较好，硬塑状。层顶标高-3.00m11.18m，层底标高- 20.30m9.48m，层厚 1.60m17.30m。共做标贯试验 31 次，一般击数 833 击，平 均击数 18 击。 砾岩风化土：黄褐色，呈砂土状，泥质胶结，含少量砾石，约占 1020%，中密。 分布不均匀，只在钻孔 ZK6 中有揭露。 花岗岩全风化土：棕红色，呈砂土状，稍密中密，泥质胶结，沿见原岩结构。 分布不均匀，只在左岸侧有揭露。层顶标高 6.40m11.81m，层底标高- 7.60m1.40m，层厚 5.00m17.20m。共做标贯试验 11 次，一般击数 1829 击，平 均击数 24 击。 强风化砂岩：棕红色，岩芯呈圆柱状，岩质稍硬，RQD 约为 90%。只在钻孔 ZK5、ZK15、ZK16、ZK19 有揭露。 强风化花岗岩：红褐色，岩芯呈圆柱状，局部破碎，岩质稍硬， 5 RQD=4050%。只在钻孔 ZK5 有揭露。 弱风化砾岩：灰白色，岩芯呈圆柱状，岩质较硬，裂隙不发育，局部破碎，见 石英岩脉，RQD=4050%。个别钻孔有夹层，为棕红色粉质粘土，呈软塑状。 根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001） ，工程区地震动峰值加速度为 0.05g，地震基本烈度为度。 本工程区的砂层属中等强透水层，基坑开挖过程中，极易产生地下水的突涌和 基坑管涌等不良现象，将对施工造成很大的困难。 1.4 工程任务和规模 1.4.1 工程建设的必要性 2006 年 6 月中上旬，大坳拦河坝出现险情。浆砌石海漫消能防冲设施被冲坏，严 重影响拦河坝闸室主体安全。经过向海漫、护坦塌方处持续回填石料、以钢筋石笼构 建临时防冲笼等抢险措施，险情得到有效控制。 根据广州市流溪河灌区大坳拦河闸坝安全评估报告的结论，本工程是必要而 迫切的。 1）闸坝下游河床不断下切，原工程设计运行的前提条件发生了很大的变化，致使 工程现在的消能设施，起不到应有的功效，这是工程出险的主要原因。 2）本闸坝已运行近 50 年，虽经多次加固，但土建工程“先天不足”的问题依然存 在；加上闸基为强透水的中粗砂层，分选性差，具备发生管涌和渗透破坏的条件，当 在长期不断增大的地下渗流作用下，地基中细颗粒被潜移或带走，导致上部建筑物 （闸前的铺盖和闸后的海漫）的下沉或开裂，是造成险情的内在原因。 3）工程设计标准低不符合现行规范规定 该工程 1958 年设计时，工程等别为等，主要建筑物级别为 5 级；1994 年对闸坝 改造时，工程等别提高到等，主要建筑物级别提高到 3 级；根据水闸设计规范 （SL265-2001） ，该水闸最大过闸流量在 50001000m3/s 之间，工程等别等，规模为 大（2）型，主要建筑物级别为 2 级，次要建筑物为 3 级。因此，原设计及其后更新改 6 造的设计标准不符合现行规范规定。 在今年的 6 月份只发生中等洪水大坳拦河坝的护坦多处被洪水冲毁，严重危害大 坳拦河坝的安全，经过近 10 天的抢险，捍卫了大坳拦河坝的安全。鉴于本工程目前运 用指标无法达到设计标准，工程又存在较多问题和安全隐患，建议立即开展除险加固 的各项工作。为了避免明年汛期出现同样的事故，大坳拦河坝必须在今年枯水期施工， 在明年汛期到来之前竣工并发挥作用。 1.4.2 工程任务 目前大坳拦河坝以灌溉、引水（水环境）为主，兼顾发电等功能，拦河坝左、右 岸分别是流溪河灌区的左、右干渠，左干渠引水灌溉约 11m3/s，灌溉面积的 80%为蔬 菜、20%为水稻；右干渠引水灌溉约 22m3/s，灌溉面积的 80%为水稻、20%为蔬菜。根 据 2005 年广州市中心城区河涌水系规划报告 ，规划左干渠给广州市部分河涌补水， 营造河涌水环境。 1.4. 3 工程规模 大坳拦河坝属于平原地区的拦河闸，拦河闸坝现状为 38 孔，其中 37 孔净宽 5m， 另外原拦河坝筏道现已作为一孔泄水孔，孔宽 4.21m。闸孔总净宽 197.71m（含重新打 开的船闸孔） 。 根据前述，本工程任务是对大坳拦河坝进行除险加固，包括对消能防冲设施的重 建、交通桥的改造、液压启闭系统的改造，管理中心（含中控室）的搬迁重建、监测 及自动化控制系统的重建。 1.5 工程布置及主要建筑物 1.5.1 工程等别及建筑物级别 大坳拦河坝最大过闸流量为 2265m3/s，根据防洪标准及水闸设计规范 ，本 工程等别为等，主要建筑物级别 2 级,次要建筑物级别 3 级，临时建筑物级别 4 级。 工程按 50 年一遇洪水设计，100 年一遇洪水校核。 7 1.5.2 主要建筑物设计 根据前述工程存在问题，通过现场勘查并讨论研究，结合工程及上下游河道现状， 在利用现有荔湖电站基础上经过技术经济比较分析，选定如下方案作为推荐方案：保 持现有闸室结构，闸底板高程不变（22.41m） ，改造闸门启闭系统，并对消能防冲设施 进行重新改造。 1）闸室 闸室主体不作大的改动，仅对交通桥进行改造。闸底板高程 22.41m，原浆砌石底 板长 5m。拆除交通桥及人行道上部的钢筋砼板，重新浇筑厚 20cm 的交通桥面板，人 行道板厚 12cm，对栏杆予以重建。把已封堵的船闸孔重新打开，作为闸室过水断面的 一部分。 2）上游防渗帷幕 由于闸室基础为中粗砂，虽然本次险情未对其基础造成大的影响，但为加强工程 的抗渗稳定，在上游采用防渗帷幕，深度 14.11m，底高程 8.30m。 3）下游消能防冲设施 由于原有的消能防冲设施已经毁坏，因此必须对其重建。原消力池位置打 18 锚 筋，浇筑 C25 钢筋形成连接段。采用一级消力池型式，深 1.0m，底高程 18.41m，厚 0.7m，总长 32m，其中水平段长 15m，斜坡段长 17m。下游 C25 钢筋砼护坦长 10m， 厚 0.5m。C25 钢筋砼海漫长 25m，以 1:25 坡度与抛石防冲槽相接。海漫末端齿墙深度 为 7.5m，底高程 9.91m。抛石防冲槽宽 9m，深 1.41m。 由于本次大坳拦河坝抢险抛填了大量的石头，因此消能防冲设施的基础均为松散 的块石，必须对开挖后的块石基础进行处理后才能施工上部结构。具体措施为：在开 挖至设计高程后，对基础面碾压平整，埋设导管进行灌水泥浆使其基础密实。 4）右岸翼墙设计 由于消力池、海漫的重建，对右岸流溪河大堤的挡土墙有影响，因此须采取支护 措施保护流溪河大堤，保证堤上道路的畅通。根据不同地形、开挖深度分别采取灌注 8 桩、钢板桩支护措施。为保护下游滩地，右岸修建 M10 的浆砌石导水墙，以利洪水的 宣泄，共长 71m。 5）左岸荔湖电站前池导水墙的恢复 由于本次抢险时填电站前池作为临时通道，自左岸向塌方处回填石料，因此对前 池导水墙有一定的破坏。本次亦考虑对破坏的部分进行重建。 建筑及环境设计包括调度管理中心建筑设计，调度管理中心办公区景观环境设计， 设备房建筑设计。 6）调度管理中心共四层，总建筑面积为 1365 m2，首层面积 550 m2，设置会议大 厅、展示厅、办公室、卫生间等功能用房；二层面积 415 m2，设置阅览室、综合室、 信息中心等功能用房；三层面积 320 m2，设置会议室、主任办公室等功能用房；四层 面积 80m2，设置中央控制室。 1.6 金属结构、电气及自动化控制 1.6.1 金属结构 目前大坳拦河坝启闭系统存在以下问题：1）钢丝绳锈蚀严重；2）供油管路单一； 3）电磁阀标准不统一；4）部分油缸漏油现象严重；5）油箱无副油箱；6）闸门采用 两只油缸顶升无双缸同步控制功能，致使闸门在启闭过程中经常出现卡阻、斜吊现象； 7）左干进水闸由于操作条件的变化在高水位关闭闸门时存在闸门关闭不到位情况，闸 门需增加压载。 针对以上问题，采取以下措施解决：1）更换所有启闭机钢丝绳；2）左干进水闸 闸门增加压载，每扇闸门增加压载 400kg；3）将原船闸的封堵拆除，增设闸门及启闭 设备，船闸改为泄水孔。孔口尺寸为 51.6m，底坎高程 22.41m，采用 250kN 顶升式 液压启闭机启闭。液压缸行程 3m。与泄水闸闸门一致；4）更换大坝 19#38#闸门油 缸。油缸为 250kN 顶升式液压启闭机，液压缸行程 3m；5）增设双缸同步行程检测 装置；6）更新改造液压泵站系统。 9 1.6.2 电气 电源从现有 160KVA 变压器低压侧用 ZRYJV224x185mm2电缆引来，向拦河坝 的闸门、大坝照明、办公管理楼、职工宿舍以及检修等回路供电。在低压配电室旁设 置一台 120KW 柴油发电机作备用电源向大坝供电。 低压侧配电均采用单母线结线，一回电源从变压器引入，另一回电源从备用柴油 发电机引入。 启闭机设备房设置了低压配电室及柴油发电机室。低压配电室布置低压抽出式配 电柜；柴油发电机室布置柴油发电机组及油箱装置。 1.6.3 自动化控制 广州市大坳拦河坝计算机监控系统总体设计原则：系统必须安全可靠、技术先进、 实用经济、易维护、可扩展。 系统按“少人值班、少人值守”的目标进行设计，整个自动化监控管理系统的日常 运行完全采用计算机全自动控制。 建设广州市大坳拦河坝枢纽计算机监控系统的目的是利用水利、计算机、网络、 自动控制、通讯、管理等方面的现代技术和手段，实现拦河坝枢纽工程运行管理信息、 水、雨情的实时监测；坝（闸）安全监测；闸门自动控制；闭路电视监视及办公自动 化等，实现工程管理现代化，充分发挥工程的经济效益和社会效益。计算机监控系统 具有独立自动控制、报警和设备故障诊断功能，并由控制中心全面监控、调度与控制 以及远程图像监视并录像。具备网络数据库管理，报表，图形，工程运行、水文、安 全监测等资料管理与分析，远程查询系统等信息管理功能。 根据建设目的，要求系统具备水情监测、安全监控、闸门控制以及现代化管理功 能。可通过网络连接在线监控系统、离线管理系统和远程查询与决策支持系统。系统 设置 1 个监控中心和 4 个 RTU 站，1RTU 负责闸门自动化子系统的监控，2RTU 负责大坝安全监测子系统的数据的采集、存储，3RTU 和 4RTU 负责采集上下游水 位，闭路监控子系统的视频图像通过光纤传输到中心控制室，由硬盘录像机负责采集、 10 存储、传输。 以上具体见广州市流溪河大坳拦河坝除险加固工程计算机监控系统专项设计 。 1.7 施工组织设计 为了满足来年汛期过水要求，本工程必须在一个枯水期内施工完毕，工期较短； 施工期间必需保证灌区正常供水，又要兼顾施工的连续性；本工程采用分期导流方式 进行施工，利用闸坝现有闸门拦挡基坑上游来水。 本工程仅施工导流围堰需用粘土料填筑，拟采用就近购买方式供料；砼粗、细骨 料以及其它碎石料、回填砂料等均就近按市场价购买；其余块石料可利用清基开挖块 石；工程所需钢材、水泥、木材等建筑材料可在从化市或广州市购买；生活用水利用 当地居民用水系统；生产用水可抽取流溪河水供施工用水；工程施工可利用当地系统 电网供电，另在工地配设发电机组作备用电源。 本工程选择 5 年一遇洪水作为本工程导流建筑物的设计洪水标准，本阶段选定分 期导流方式。 本工程施工上游围堰利用现有水闸闸门挡水，其挡水水头为 1.5m，各期围堰布置 均按泄流时上游水头 1.5m 控制。经计算，可设一期围堰围护左岸 20 孔水闸，右岸 12 孔水闸过流；设二期围堰围护左岸 14 孔水闸，右岸 18 孔水闸过流，以上计算按围堰 占两孔宽度考虑。围堰填筑料考虑采用粘土填筑，堰基防渗采用高压摆喷防渗墙，施 工营地布置在闸坝左岸的空地，临时堆场亦利用两岸空地，不需另外再征地。 总工期为 7.5 个月。 本工程共需要钢筋 848t，水泥 8832t，木材 43m3。 1.8 工程永久占地 本工程为除险加固工程，拦河坝部分无永久占地，新建控制管理中心永久占地面积 15.19 亩。工程占地均在大坳灌区管理处范围内，无征地拆迁问题。 11 1.9 环境保护设计 大坳拦河坝是流溪河灌区工程的一个重要组成部分，是流溪河上的挡水建筑物， 不会产生污染源。工程以灌溉为主，兼顾防洪、排涝于一体。大坳拦河坝加固工程建 设期间工程建设将对其范围内的水环境、大气、声环境等产生一定的影响，并造成一 定程度的水土流失。工程建设对环境的影响是小范围的、短暂的，可以通过采取一定 的防治措施减少不利影响，达到环境保护的目的。 1）施工期污水处理措施 工程产生的水污染物主要有施工人员产生的生活污水，施工中砼搅拌系统、砂石 料冲洗等过程产生的浊度较高的废水及施工机械设备清洗的含油废水等。施工人员产 生的生活污水可通过排污管引入灌区管理处的排污管网，不需考虑其处理。由于工程 施工砼量较少，施工期共产生含泥沙的生产废水须经过处理后排放。 2）噪声保护措施 为消减工程施工产生的噪声对周边居民的影响，应加强施工管理。车辆途经居民 区需适当减速，车速控制在 40km/h 以下，并遵守禁鸣喇叭的交通规定，施工公路应定 时维护保持平坦顺畅，减少因汽车震动引起的噪声。个人卫生防护：在噪声较强的作 业点，施工人员可戴个人防噪声用具，如耳塞等，高噪音岗位应严格控制每岗的工作 时间。 3）大气保护措施 本工程施工期应采取的防尘措施有：（1）施工运输道路在无雨天气应每天定期 洒水两次，保持工地有一定的湿度，使粉尘对居民区基本无影响；（2）施工场地设洗 车场，定期清洗进出施工场地的车辆；（3）运输车辆在经过居民区时应控制速度，以 控制扬尘的影响；（4）运输散状物料应使用专用运输散体材料的车辆；（5）施工场 地和居住区不容许随意焚烧废物和垃圾。 4）人群健康保护措施 施工期间应做好工地卫生及垃圾处理，生活垃圾应及时清理并进行填埋处理，定 12 期灭鼠、灭蚊、灭虫，开工前及施工中应安排施工人员服食防疫药或打防疫针；施工 人员不得超时、超负荷工作，受噪声及粉尘影响较大的部分施工人员应做好劳动保护 措施，如戴耳塞及口罩等。由于施工人群集中，卫生条件相对较差，尤其要密切注意 防止传染病，并应在当地卫生部门的指导和监督下做好卫生防疫工作。 5）水土保持措施 工程进出料场、渣场道路均为现有道路，不需采取防护措施。大坳拦河坝加固工 程完成后，在其两岸管理处范围内的空地上进行园林绿化，保持水土及美化环境。工 程施工临时生产设施都布置在堤后，施工结束后对场地进行清理，并播种草种，以恢 复植被。 1.10 工程管理设计 1.10.1 管理机构设置及人员编制 1）管理机构设置 大坳拦河坝由广州市流溪河灌区管理处负责拦河坝日常运行、维修养护和监测。 2）人员编制 维持原大坳管理处人员编制不变。 1.10.2 主要管理设施 1）管理与保护区范围 参照水利部水闸工程管理设计规范SL170-96，结合大坳实际情况，拦河坝的 管理范围为坝区以内各建筑物覆盖范围。大坳拦河坝覆盖范围以外的管理范围：水闸 上游 300m，水闸抛石防冲槽下游 300m，该范围内不得进行威胁坝体安全的活动。 2）交通与通讯工具 由于该工程为重建工程，交通、通讯工具可继续使用，对内、对外通讯均纳入广 州市流溪河总灌区管理处通讯网络统一设置。 1.10.3 工程管理运用 1）运行调度原则 13 以满足上游灌溉水位（23.91m）为原则。 洪水期开闸泄洪历时长，以开闸为主；枯水期由于上游来水少，水闸挡水时间长， 以关闸和局部开启为主。由于该工程为除险加固工程，具体的调度运行方式管理单位 可在已有丰富经验的基础上进一步完善。 2）建筑物管理 建筑物包括进水渠（含翼墙） 、消力池和海漫（含翼墙）等。进、出水渠应当定 期清淤，水泵和相关机电设备每年汛期前必须进行检查维护，以确保汛期调度正常。 1.11 工程概算 工程造价 3,919.34 万元。其中建安费 2690.52 万元（包临时工程费 264.24 万元） ； 设备购置费 356.06 万元；独立费用 633.54 万元；预备费 239.21 万元。 主要工程量：土方开挖 12301m3；石方 4829 m3；土方回填 13022m3；开挖石方 64475m3;混凝土 15945m3；模板 683m2；灌浆 4756m。 1.12 经济评价 本项目国民经济评价依据国家计委、建设部 1993 年 4 月颁发的建设项目经济评 价方法与参数 （第二版） ，水利部颁发的水利建设项目经济评价规范 （SL72-94） ， 节水灌溉技术规范 （SL207-98）和参考我院 2000 年 5 月广州市流溪河综合整治 规划报告中流溪河灌区受益田亩等资料的调查成果。 如前所述，大坳拦河坝加固改造总投资 3919.34 万元。根据分析，工程年运行费 为 152 万元，大坳拦河坝加固工程的效益为 565.2 万元/年。 通过项目经济评价，国民经济内部收益率 EIRR=15.41%12%。净现值 ENPV=1239.0 万元，表明项目建设经济指标优越。从敏感度分析表明，内部回收率 EIRR=13.8415.41%，说明大坳拦河坝加固工程具有较强的抗风险能力，工程投资可 行，宜及早开工建设。 14 1.13 工程特性表 工程特性见表 1-2。 15 表 1-2 工 程 特 性 表 序号项 目单位数量说 明 一 1设计防洪标准年一遇50 2校核防洪标准年一遇100 二地震设防烈度度 三特征水位 1正常水位m23.91 2设计洪水流量m3/s2010P=2% 3设计洪水位m25.96P=2% 4校核洪水流量m3/s2265P=1% 5校核洪水位m26.31P=1% 四拦河坝工程 1工程等别等 2主要建筑物级别2 级 3闸门高度m1.5 4泄水孔宽度宽数量 537 5原筏道孔宽数量 4.211 6原船闸宽数量 8.51 7总宽度m197.7139 孔 五主要工程量 1砼m314550 2钢筋t732 3土方开挖m311715 4抛石体开挖m359929 5土方回填m31298 6抛石m3159 7高压摆喷墙m2370 8消能工基础灌浆m32200 9土工布m26575 10碎石反滤m32871 11止水分缝m2900 1250PVC 排水孔m3045 13植草砖m2892 14浆砌石挡土墙m3420 六经济指标 总投资万元3919.34 16 2 水文及气象水文及气象 2.1 流域概况 流溪河地处广州市北部，是我市境内一条雨量充沛的重要河流，它发源于从化市 吕田桂峰山，流经从化市、花都区和白云区，在江村的南岗口与白坭河相汇后入珠江， 流域形状呈东北至西南的狭长形，南北长约 116km，东西宽约 20km。流溪河干流广 州段长 156km，全流域集雨面积 2300km2，占我市国土面积的 31%。 流溪河开发利用较早，从五十年代后期开始，先后建成了以流溪河水库为龙头， 一批中型水库为骨干，一大批小型水库为补充，干流梯级引水灌溉与发电相配套，蓄、 引、提互为调节，可灌溉 50 多万亩的大型灌溉网，实现了灌溉、防洪、发电等综合利 用，改变了本区域洪、涝、旱灾频繁发生的局面，促进了农业生产和地方经济的发展。 大坳拦河坝是以上灌溉系统的重要组成部分，建于 1958 年，当时的设计标准为 20 年一遇，校核为 100 年一遇，至今大坳拦河坝运行近 50 年，发挥了巨大的灌溉效益。 流溪河大坳拦河坝以上的流域面积为 1392km2，河长 55.82km。 近年由于流溪河采砂，致使河床下切严重，严重危害两岸的堤防及沿途的水利设 施。从河道大断面测量成果来看，流溪河大坳拦河坝以下段河床下切约 2m，致使大坳 拦河坝在 2006 年 6 月的洪水中出现了较严重的安全隐患。 2.2 气象 2.2.1 气象站分布和观测情况 流溪河流域主要的气象站为从化和广州站，1908 年开始有观测资料，但资料比较 完备且精度较高的是从 1951 年开始的观测系列。 水文、气象站的设立，大致有两种情况：一是五十年代按流域规划和水资源开发 的需要而设立的测站；二是建库建坝后为工程调度和管理而设立的坝址测站。流域内 17 各主要测站的观测项目及年限见表 2-1。 表 2-1 主要水文、气象站基本情况表 观测项目及年限 站 名 流 域 面 积 (km2) 水 位流 量雨 量 备 注 东 村1191956.61958.81956.61957.12 流溪乡5391953.31958.71953.41957.121953.3至今1959 年起为水库资料 分田 水口 5491955.41958.121955.41955.12 温 泉5291951.41958.1219511952.41952.1至今 1959 年建坝后，观测 水位至今（闸上水位） 大坳坝14291977至今1977至今1960至今闸上水位 牛心岭15511952.41975.121952.41964.419531976 从 1976 年迁太平场， 停止水位观测 太平场15741975.1至今1975至今 李溪坝19301971至今1971至今 人和坝21001989至今1989至今1989至今 花 县1951至今气 象 站 从 化1951至今气 象 站 2.2.2 气象特征 流溪河流域位于广东省中部，地处东亚大陆边缘，属华南亚热带湿润地区，受季 风环流影响以及临近南海的海洋调节，气候温和，雨量充沛，冬季，蒙古高压势力强 盛，极地大陆气团笼罩华南，气候以干冷、晴天为主，春季（24 月）副热带太平洋 高压西伸，温湿水汽，常出现梅雨天气，夏初南北气团锋面游移，56 月份有连续暴 雨发生。78 月份副热高压北移，则受热带季风影响，以热带气旋和热带低压形成的 暴雨常伴有台风发生。911 月，北方冷空气开始南下入侵，天气晴朗少云，时有秋旱 出现。 流域多年平均气温约 21.2，最高月平均气温 29，最低月平均气温 10.3，极 端最高温度 38.7，出现在白云区，极端最低温度-7.0，出现在从化吕田。 流溪河流域多年平均降水量 1823.6mm，最高为流域东北部南侧的天堂顶为 2885mm，最低为李溪 1157mm，每年 49 月为雨季，受热雷雨影响的前汛期(46 月) 18 占年降雨量的 49.8%，受热带风暴影响的后汛期(79 月)占年雨量的 29.4%。汛期降雨 量占全年的 79.2%，形成丰、枯季节雨量不均的状况。 流域多年平均蒸发量 1100mm，多年平均相对湿度 7585%，月平均相对湿度变 化在 62%93%之间。 从化地区多年平均年最大风速 17m/s。 2.3 水文基本资料 由于大坳拦河坝从 1977 年至今，均有水位、流量、雨量的观测资料，系列完整， 较准确可靠，具有一定的代表性。本次水文分析主要采用水位、流量观测成果，新测 地形图和河道大断面成果，以及参考 2002 年广东省水文局广州分局编制的流溪河中、 下游设计洪水水面线复核成果中的相关成果。 2.4 径流 根据大坳拦河坝近 30 年的观测资料，统计出大坳拦河坝坝址以上日多年平均流量 为 49.7m3/s，多年平均日最大流量为 68.7m3/s。 表 2-2 大坳拦河坝日平均流量各频率成果表 频率 项目 0.05%0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均 流量(m3/s)82070645935726315489.245.727.949.7 表 2-3 大坳拦河坝日最大流量各频率成果表 频率 项目 0.05% 0.1%0.5%1%2%5%10%20%50%多年平均 流量(m3/s)125010807095584172491446930.668.7 2.5 洪水 2.5.1 暴雨特性 流溪河流域东北为山区，西南为平原，由于特定的自然环境和地形条件，水源充 19 沛，形成暴雨的热力、动力条件较强，由冷锋、台风及高空切变形成的暴雨频次多， 强度大，具有明显的季节性，全年降雨量主要集中在 49 月，其中 5、6 两月雨量占 全年 40%，一般年份都超过 900mm，半年为少雨季，有些年份连续数月少雨或无雨， 按多年平均值分析，46 月占全年雨量 49.8%，79 月占 29.4%。 据实测暴雨资料分析：年最大 24 小时点雨量均值从化市以上 160mm，太平场至 从化 152mm，太平场以下 145mm。最大日雨量 345.3mm（1971 年流溪乡） ，最大三日 雨量 480mm（1959 年，街口） 。大暴雨多数是全流域性，且自东北向西南减小，中小 暴雨有时为局部性，流域内分布不均，暴雨历时一般为 12 天或间隔一天。 洪水由暴雨产生，流溪河洪水出现的频次、时间和时程分布等均与暴雨相应。大 洪水多出现在 56 月份，个别年份也出现在 4 月或 7 月份以后，但 7 月以后的洪水往 往显示涨洪历时加长和洪峰平缓的特点。 由于大至特大暴雨都是全流域性的降雨，24 小时降雨量 5099.9mm 或 12 小时 3069.9mm 均属于大暴雨，大于这种暴雨都是流域内同时发生洪水；而小洪水则显示 区间性，上、中、下游峰量、洪量大小不一，时程与历时不一，单、双峰变化不一等。 从化以下干流洪峰一般只持续 12 小时，洪水过程为 12 天。一般年份流溪河出现 暴雨到大暴雨较多。 流溪河水库及一批中、小型水库的建成运行，对流域洪水起了拦洪、滞洪和削峰、 错峰的作用，尤其是流溪河、黄龙带两座水库的调度使中、下游洪峰减少 30%以上。 2.5.2 历史洪水 流溪河流域暴雨频繁，且集中，一遇暴雨，山洪暴发，洪水沿流溪河迅速下泄， 中下游沿岸地区易形成洪涝威胁，长期以来均受洪灾之苦。据历史资料统计：民国前 主要洪灾有 6 次，其中：康熙二十八年农历四月初三暴雨成灾，洪水冲入从化县城东 门，民舍、店铺全部受淹，部分倒塌，死 13 人。花都会龙、石角、李溪一带水淹庄稼。 民国期间，较大洪水灾害有记载的有 14 次，其中民国 4 年农历 5 月普降暴雨， 石角、李溪水淹，花都、从化受淹农田共 24.7 万亩。受灾人口 20 多万，饥民遍地，死 20 尸枕藉。 建国后流溪河流域共有 16 年出现洪涝灾害，其中重灾的有 1959 年、1966 年、 1983 年、1987 年、1997 年。 1997 年 5 月 8 日凌晨骤降特大暴雨，邻近流溪河的从化龙潭镇降雨量达 434mm，鳌头镇 424mm，暴雨引来洪水，白云区有 1000 多米堤漫顶出险，部分村庄 受浸，受浸农田 83 亩，民房倒塌许多，经济损失 4885 万元。从化市河段 30.45km 堤 围被冲崩，受灾堤围 211.66km、损坏护岸 106 处、渠堤决口 523 处、涵闸 38 座、水陂 67 座，万亩良田被淹，灾情严重。 2.5.3 设计洪水 2002 年广东省水文局广州分局编制了流溪河中、下游设计洪水水面线复核成果 ， 对流溪河水库、牛心岭站及中下游河道中各控制断面的设计洪水作了复核分析计算， 广州市水利局颁布使用该成果，本次设计洪水直接采用该成果，查得大坳拦河坝各频 率的设计洪水见下表 2-4。 表 2-4 大坳拦河坝各频率的设计洪水成果表 频率 项目 1%2%3.33%5%10%20%50%75%90%多年平均 流量(m3/s)22652010180616721180962739550435822 注：表中的数据为考虑流溪河水库泄洪的成果。 2.6 施工洪水 根据施工工期的要求，本次计算施工期为 1012 月、13 月、10 月次年 3 月三个时段，频率为 20%和 10%的施工期洪水流量，采用 1977 年 10 月2006 年 4 月 29 年大坳拦河坝的坝上实测流量系列进行频率计算，分别统计各施工时段的经验 频率和理论频率流量，经分析经验频率较理论频率值更符合实际，因此推荐经验频率 流量作为施工期设计洪水的依据，具体见表 2-5。 表 2-5 大坳拦河坝施工期设计洪水 月 份10 月12 月1 月3 月10 月次年 3 月备 注 21 P=20%190267316 P=10%242392392 经验频率 P=20%190268318 施工 流量 (m3/s) P=10%239458480 理论频率 2.7 泥沙 流溪河没有实测输沙量的资料，洪水过后河道局部出现淤积，但每年的河道采砂 量大于淤积量，因此输沙量不作为工程设计依据。 2.8 水位流量关系 大坳拦河坝下游 16.3km 处兴建牛心岭拦河闸坝枢纽工程，拦河闸正常蓄水位 18.0m，当来水小于 340m3/s 时，部分闸门开启，控制闸上水位在 18.0m，当来水大于 340 m3/s 时，把闸门多开或全开。闸门在不同工况运行中，闸上回水最远达 11.0km 至 神岗桥，离大坳拦河坝下仍有 5.3km，因此牛心岭拦河闸坝的兴建对大坳拦河坝下游水 位没有影响。 大坳拦河坝自有观测资料以来，1983 年 6 月 17 日曾经出现过的最大流量为 2011m3/s，因此大于 2011 m3/s 的水位记录没有，只能通过水力学公式计算。本次闸上、 下游水位流量采用 2006 年 7 月实测河道断面资料，闸下游 2km、闸上游 1km 共 3km 长的河道，断面间距 2550m，进行水文分析计算，由下游 2km 处往上游推算水面线 至坝下，相应得到坝下的水位流量关系曲线。 由于小流量对水闸下游防冲影响大，在小流量时的水位流量关系曲线采用实测水 位流量资料进行拟合，再经过近 30 年实测资料进行合理性检查，尤其是近年河道下切 后对下游的水位影响较大。根据大坳拦河坝 2006 年 56 月份自记的下游水位、流量 资料，拟合出大坳拦河坝坝下水位流量关系曲线，同时采用 2005 年 6 月洪水的坝下水 位流量关系曲线进行对比，两年洪水拟合的水位流量关系曲线整体趋势是一致的，同 一流量下，2006 年拟合的曲线比 2005 年拟合的曲线低 12m，与大坳拦河坝下近年河 道采砂，河床下切造成实际情况相符。从最近测量观测大坳拦河坝下 300m、800m 处 的水位来看，与 2006 年拟合的曲线基本一致。经分析得出当流量小于 900m3/s 时，采 22 用 2006 年洪水拟合的坝下水位流量关系较合理，经修正后得出坝下水位流量关系见表 2-6。 根据大坳拦河坝坝下游水位流量关系反求闸上的水位，大坳拦河坝上、下游水位 流量关系见表 2-6 及附图 1。以分析确定的施工期洪水推求施工期水位见表 2-7。 表 2-6 大坳闸坝水位流量关系表 编号流量(m3/s)下游水位(m)上游水位(m)备 注 15018.7323.91 电站 4 孔开度 0.54m，另 外 3 孔开度 0.45 m 221020.0423.9115 孔全开 337020.8623.9326 孔全开 453021.4623.9337 孔全开 569021.9924.18全开 685022.4824.44全开 7101022.9324.68全开 8117023.3424.91全开 9133023.7025.12全开 10149024.0525.33全开 11165024.3725.53全开 12180624.6825.72全开 13201025.0625.96全开 14213025.2726.10全开 15226525.5126.31全开 16229025.5526.35全开 17245025.8226.57全开 表 2-7 大坳拦河坝的施工期上下洪水位 月 份10 月12 月1 月3 月10 月次年 3 月备 注 流 量(m3/s)190267316 上游水位（m）23.9123.9223.92 下游水位（m）19.8820.3320.58 经验频率（P=20%） 流量(m3/s)242392392 上游水位（m）23.9123.9323.93 下游水位（m）20.2020.9420.94 经验频率（P=10%） 2.9 潮汐 珠江流域属感潮水道，潮汐性质属不 23 规则半日潮，即一个太阳日内有两次高潮和低潮，而且两个相临的高潮或低潮的潮位 和潮流历时均不相等。潮区界枯水期可上溯至官窑涌的官窑至金溪之间，流溪河可达 江村至蚌湖之间；汛期退至老鸦岗附近。潮流界枯水期可达江村至老鸦岗之间，洪水 期在黄埔附近。大坳拦河坝在蚌湖上游，因此不受潮汐影响。 24 大坳拦河坝上下游水位流量关系曲线 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 5025045065085010