柏林湾水库初步设计报告.doc

1 目目 次次 1 1综合说明综合说明 1 1.1绪言 1 1.2水文 2 1.3地质 4 1.4工程整治任务与规模 6 1.5建筑物设计 7 1.6施工组织设计 9 1.7环境保护设计 10 1.8水土保持 10 1.9工程管理 10 1.10工程概算 .11 1.11经济评价 .11 1.12招标方案 .12 2 2水水 文文 14 2.1流域概况 14 2.2气象 14 2.3水库采用设计洪水标准及复核情况 14 2.4水位库容曲线复核 15 2.5设计洪水 15 2.6设计洪水总量 18 2.7设计洪水过程线 19 2.8调洪演算 19 2.9防洪标准复核 20 2 3 3工程地质工程地质 22 3.1概述： 22 3.2区域地质条件 23 3.3库区水文地质、工程地质条件 25 3.4库区水文地质、工程地质条件评价 26 3.5天然建筑材料 27 3.6工程地质结论及建议 28 4 4工程整治任务与规模工程整治任务与规模 28 4.1工程概况 28 4.2工程现状 29 4.3大坝稳定复核 30 4.4防洪标准复核 33 4.5枢纽存在的主要问题 33 4.6工程地位、作用及整治的必要性 34 4.7工程任务及规模 34 5 5建筑物整治设计建筑物整治设计 35 5.1工程等别及设计标准 35 5.2水库枢纽整治设计 35 6 6施工组织设计施工组织设计 40 6.1施工条件 40 6.2施工导流 42 6.3料场开采与选择 42 6.4主体工程施工 42 6.5施工工厂设施 44 3 6.6施工总体布置 44 6.7施工进度 45 6.8主要施工机械设备 45 7 7环境保护设计环境保护设计 46 7.1环境保护设计依据 46 7.2环境保护设计 47 8 8水土保持水土保持 52 8.1水土保持方案编制总则 52 8.2水土流失的防治责任范围 53 9 9工程管理工程管理 54 9.1管理机构及人员编制 54 9.2工程管护范围 54 9.3主要管理设施 55 9.4水库工程管理区规划 55 9.5工程管理通讯 55 9.6工程管理运用 55 9.7工程监测 56 1010设计概算设计概算 57 10.1工程概况工程概况 57 10.2编制原则及依据编制原则及依据 57 10.3基础资料基础资料 58 10.4工程投资工程投资 59 10.5资金筹措原则资金筹措原则 60 1111经济评价经济评价 60 4 11.1评价方法和依据 .60 11.2国民经济评价 .60 1212工程招标初步方案工程招标初步方案 62 12.1绪言 .62 12.2招标范围 .62 12.3招标组织形式 .63 12.4招标方式 .63 12.5招标初步方案 .63 1 1综合说明 1.1 绪言 柏林湾水库位于蓬溪县常乐镇灯会桥村，涪江流域明月河常乐支流 柏林湾处，水库设计灌溉面积3800亩，实际灌溉面积为1800亩。该水库 是以农业灌溉为主，兼有水产养殖等综合效益的年调节小（1）型水库。 柏林湾水库坝址以上集雨面积0.25km2，主河道长0.63km，河道平均 比降47.8。经83年三查三定复核，设计总库容118万m3，本次复核为117 .29万m 3 。 枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设备组成。 水库大坝于1976年11月由蓬溪县水利局设计，由绵阳地区水电局批 准修建。1976年11月动工兴建，由常乐公社组织劳力负责施工。水库大 坝最大坝高15m，坝顶高程385.07m,坝顶宽2.4m,坝轴线长96m，最大坝底 宽77.7m，大坝为均质土坝，上游坝坡为干砌块石护面，上下游为均质土 ，下游的下部为反滤体。大坝上游坝坡从上至下为1：3.43、1：3.32； 下游坝坡从上至下为1：1.9、1：2.4和1：1，在高程378.07m处马道宽3. 3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石 护面，厚0.3m。 柏林湾水库溢洪道位于库区尾端，利用垭口开挖而成，佛爷岩提灌 站柏林湾渡槽从上面经过，布置型式为开敞式溢洪道，溢流埝高程为384 .10m，堰顶宽5m，堰顶厚度0.35m。 柏林湾水库设有放水设备三处，均布置在库内。 1、左（卧涵管）干渠放水设备，位于左坝端库区内，型式为（斜卧 管）式，闸孔为 0.2m，孔距垂直高差 0.5m。设计流量 q=0.245 立方 m/ 秒，闸底板高程为 375.00m，石塞控制流量，斜卧管长 31.4m，平涵管长 52m。 2、左二（道士沟）渠放水设备为多孔竖井式，位于库内左岸，设计 2 流量 q=0.22 立方 m/秒，进口涵洞底板高程 376.19m，闸孔尺寸 0.2m， 垂直高差 0.5。石塞控制流量，涵洞长 78m。91 年已跨塌，建库至今未使 用。 3、后干渠放水设备型式为多孔螺旋竖井式，设计流量 q=0.22 立方 m/秒，进口涵洞高程 377.27m，闸孔尺寸、间距同道士沟放水设备，石塞 控制出流量，涵洞长 28m，建库至今很少使用。 2009年3月，由蓬溪县水利局组织柏林湾水库大坝安全评价组及专业 技术人员对水库进行了大坝横断面测量、现场检测和安全评价，大坝安 全评价结论为： 经洪水标准复核，大坝坝高不能满足30年一遇洪水设计、300年一遇 洪水校核，防洪能力不满足要求；大坝坝顶宽度不足，仅2.4m，经过多 年运行，大坝上、下游坝坡变形、坍塌严重。溢洪道淤堵严重，且尾端 无消能防冲设施；放水设备漏水；大坝存在严重的白蚁建巢危害，蚁路 已穿坝；无管理房和观测设施，给工程管理带来困难。根据水利部颁 水库大坝安全评价办法第十六条大坝安全分类标准，柏林湾水库大坝 评定为：三类坝。 大坝安全评价报告经主管单位审查，其审查意见如下：同意专家组 评价结论，立即组织工程技术人员对水库枢纽病害进行整治设计，逐级 上报审批，尽快实施工程整治。与此同时加强对大坝的全面监测，落实 临时保坝措施，确保枢纽安全。 2009年4月，蓬溪县水利水电勘测设计队受蓬溪县水利局委托完成了 柏林湾水库枢纽除险加固的初步设计工作。 1.2 水文 水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100120m左右。流域内 坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米 、小麦。 考虑到该水库下游要保护城镇的重要性，综合考虑原三查三定资料， 确定相应设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。 3 因本工程流域内无实测水文资料，故设计暴雨按四川省中小流域 暴雨洪水计算手册中所推荐方法计算。 蓬溪县柏林湾水库各控制历时暴雨统计参数如下表： 各控制历时暴雨统计参数表 历时t(小时) 1/61624 暴雨量均值h(毫m) 16.74273109.46 cv0.360.450.490.52 cs/cv3.53.53.53.5 工程区设计暴雨值工程区设计暴雨值h hp p表表 频率p(%) h1/6p (mm) h1p (mm) h6p (mm) h24p (mm) 3.3330.6387.78160.45 249.569 0.3340.75123.48232.14 367.786 本次利用水科所推理公式法推算设计洪水,根据推理公式法基本关系 式用逐步逼近法求解。 设计洪水成果如下表： 设计洪水计算成果表 频率p%标准洪水计算方法计算方案流量（m3/s ） 3.33 校核推理公式现状 6.76 0.33 设计推理公式现状 9.89 按四川省中小流域暴雨洪水计算手册 ，设计洪水总量由设计暴雨 量，按综合分区的暴雨径流关系求得。计算成果如下表： 设计洪水总量成果表 频率p%洪水总量wp（万m3） 3.33（校核） 3.84 0.33（设计） 5.67 根据省手册中推荐的概化模型计算设计洪水过程线，其成果见 下表： 设计洪水过程线成果表设计洪水过程线成果表 p=3.33设计洪水过程线p=0.33设计洪水过程线 t(h) qt(m3s) t(h) qt(m3s) 0.000.010.000.01 4 0.170.350.170.50 0.240.690.241.00 0.311.370.321.99 0.392.720.393.97 0.504.080.505.96 0.635.440.647.94 0.786.460.799.43 0.946.800.959.92 1.106.461.119.43 1.285.441.307.94 1.554.081.575.96 1.942.721.963.97 2.581.372.611.99 3.300.693.341.00 4.060.354.100.50 6.060.016.120.01 水库溢洪由溢洪道承担，溢洪道宽顶堰堰顶高程为384.1m，溢流堰 堰长3.5m，为开敞正槽式溢洪道堰。本次采取调洪演算的起调水位为溢 洪道堰顶高程。按宽顶堰公式计算堰水深h和泄流量q泄。 本水库调洪演算成果为p=3.33%时，q泄=0.378m3，p=0.33%时，q泄=0. 724m3，具体如下表所示意： 柏林湾水库调洪演算表 频率p()标准计算方法计算方案来水流量下泄流量库容最高洪水位 3.33 设计推理公式现状 6.760.37891.37384.265 0.33 校核推理公式现状 9.89 0.724117.29384.364 根据调洪演算成果，依据碾压式土石坝设计规范sl274-2001计算 坝顶超高，计算出坝顶最小高程设计和校核水位时分别应达到385.893m和 385.272m。经现场实测，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水 库坝顶高程复核成果表可以看出，本次复核计算出的设计和校核工况坝顶 高程均高于现有坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪标 准。 1.3 地质 1.3.11.3.1地貌及物理地质现象地貌及物理地质现象 5 该区处于川中盆地腹心地带，地势为北高南低。其丘顶高程多在490 m左右，最大海拔高程510m ，相对高差100120m。该区以剥蚀地貌为主 ，并多为台坎状和馒头状的深丘地貌景观。 该区沟谷发育，沟谷多呈树枝状、谷坡多呈阶梯状、河谷多呈“u” 字型。该区谷坡多为砂、泥岩组成。尽管谷坡构造及卸荷裂隙较发育， 物理风化作用较强烈，但都不会发生较大的崩滑现象。 库内外营力作用不强，无大的滑坡迹象，库坡为厚层状坚硬砂岩构 成，边坡稳定。 1.3.21.3.2地质构造及地震地质构造及地震 工程区位于新华夏系第三沉降带，四川沉降褶皱带之川中褶皱带之 内，其构造形迹展布主要为近东西向，区内无断裂，褶皱宽阔平缓，由 印支运动形成。倾向北西10倾角15度。因此，构造简单，地层微倾 。 区内无深大活动断裂通过，地震活动较弱，历史上未发生过强烈地 震。根据gb18306-2001中国地震动参区划图 （1/400万）查得，工程 区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，对应 的地震基本烈度小于度，区域构造稳定性好。 1.3.31.3.3地层岩性地层岩性 库区主要出露地层为侏罗系遂莱镇组内陆河湖相沉积，岩性为紫红 、灰紫色厚层块状，粉细粒长石砂岩或钙质长石石英砂岩、泥质砂岩 与紫红色砂质岩，泥岩组成不等厚互层。其岩性、岩相变化大，透镜体 、尖灭体较多，分枝复合频繁，单层厚度极大，表明沉积环境是极不稳 定的。砂岩以钙质长石石英砂岩为主，其厚度较大，强度较高，泥岩岩 性弱，易风化，碎裂崩解。 1.3.41.3.4天然建筑材料天然建筑材料 该区广泛分布泥岩，储量丰富。选定1号泥岩料场距库区不远，其运 6 距约为2.0km。 1号泥岩石渣料圈定范围长80m，宽60m，开采厚度为8.0m，总计储量 3.84万m3，剥离比按2:8计，有用储量为3.07万m3，岩性泥岩及粉砂质泥 岩，天然容重2.02t/m3，饱和容重2.19t/m3，天然抗压强度300350kpa ，饱和抗压强度200250kpa。 工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵 砾石料质量、储量满足设计要求。 1.4 工程整治任务与规模 1.4.11.4.1工程现状和规模工程现状和规模 本除险加固工程设计根据复核计算、大坝安全评价报告，分析病害 成因，确定水库的整治方案，使工程充分发挥效益，达到设计要求，解 除病害，保证工程安全运行及下游人民群众的生命财产安全。 该工程经过多年运行后，出现多种病害现象，具体如下： 1、大坝坝顶宽度不足，仅2.4m；上下游坝坡有变形、坍塌现象，上 游风浪塌滑严重； 2、溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施； 3、放水设备漏水； 4、大坝存在白蚁建巢危害，蚁路已穿坝； 5、大坝无监测、管理设施。 由于历史的原因，工程在施工中即出现了病害，并随着运行时间增 长，病害逐步发展，已严重威胁了大坝的安全，根据大坝安全评价报告 ，该工程属于三类坝。 根据水库的病害特征及病害成因，本水库除险加固工程主要由以下几 个部分组成： （1）加高大坝，保证大坝长期安全的运行； （2）对大坝的白蚁进行防治； （3）完善溢洪道尾段消能防冲设施，对溢洪道水毁段进行必要的整 治； 7 （4）整治放水设备及放水涵洞； （5）完善观测、管理设施，从日常运行管理上保证大坝长期安全的 运行。 本除险加固工程的主要工程量如下： 主要工程量统计表 土石方开挖土石方回填混凝土砌石 项目 m3m3m3m2 数量 12081935356.61297.57 1.4.21.4.2工程地位、作用及整治的必要性工程地位、作用及整治的必要性 蓬溪县是一个以农业为主的地区，农业经济占该地经济比重高达90% 。本水库灌溉当地约75%的耕地，在当地经济生产中具有举足轻重的地位 。随着社会经济的发展，本水库必然为当地的发展作出更大的贡献。 本水库下游工农业发达，人口众多，水库一旦溃坝，淹没范围极大， 将给下游人民的生命财产造成成巨大的损失，威胁下游蓬红公路，常乐 镇2个村1300亩耕地，900余人的安全，给整个遂宁市带来不可估量的损 失，该工程的整治已经迫在眉睫。 1.5 建筑物设计 1.5.11.5.1工程等别及设计标准工程等别及设计标准 根据部颁标准水利水电工程等级划分及洪水标准 （sl252-2000） 规定，该工程等别为四等，枢纽永久性建筑物的级别为4级，次要建筑物 的级别为级，临时性建筑物的级别为5级。 建筑物的防洪标准为：设计重现期为30年一遇，校核重现期为300年 一遇。 坝顶安全超高:波浪爬高及风壅高度以上为安全超高，正常运用条件 下为0.50m，非常运用条件下为0.30m。 按中华人民共和国工程建设标准强制性条文水利工程部分的规定 ，大坝上、下游坝坡（采用简化毕肖普法计算）抗滑稳定安全系数见下 8 表： 坝坡抗滑稳定最小安全系数 项目 建筑物级别正常运用情况非常运用情况 大坝 41.251.15 地震烈度: 根据2001年中国地震动参数区划图 （1/400万）查得， 本区地震动峰值加速度小于0.05g，对应地震基本烈度小于度。 1.5.21.5.2工程整治设计工程整治设计 1.大坝整治 根据安全评价计算及本次设计的复核结果，大坝上游坝坡有两种工况 不满足规范要求、水库抗洪能力不满足规范要求。 根据我省整治水库的成功经验，加固整治采用如下综合整治方案： 本水库由于历史原因，坝顶高程为385.07m，整治时溢洪道溢流堰高 程不变,仍为384.10m，前坡调整为1:2.75，经复核需要的最小坝顶高程 为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主 要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程不变,仍为385.07m， 再增加93cm高防浪墙，溢洪道的宽度不变，坝轴线前移0.59m，上游坝坡 坡度调整为1:2.75，坡面采用100mm的c15混凝土块护面，下设连砂石垫 层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增 加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层 ，坝顶上游设置93cm高的m7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1： 2，并采用m7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条 带宽0.3m，深0.4m。增设坝脚、坝肩排水沟。对排水棱体上过坝公路进 行c25混凝土硬化。 2.溢洪道整治 溢洪道经过多年运行后，溢洪道进口段淤堵。本次设计对进口段疏通， 采用 m7.5 浆砌条石重新进行衬护，边墙采用衡重式挡土墙形式，底板采 用 m7.5 浆砌条石衬护，底板厚 300cm，完善消能设置。 3.放水设施整治工程设计 9 本次对放水设施进行开槽勾缝及增设砼截流环。 4.其他部分整治 白蚁危害：白蚁危害采用开沟截路采巢、土坝表层药剂处理、设置毒 土隔墙、施放毒饵诱杀包综合措施进行治理及防治。 观测和管理设施：为了加强大坝的运行管理，增设水位观测，沉陷、 位移观测。为配合观测，购置必要的观测设备（经纬仪、水平仪等） 。 1.6 施工组织设计 1.6.11.6.1施工条件施工条件 水库距蓬溪县城约35km，大坝现有简易公路及机耕道同县城相通， 施工中，需要整修2.5km的防洪抢险公路与外界相通，对内仅需要临时整 修1.5km的施工便道满足材料的运输即可。 施工供应条件: （1）当地材料 该区广泛分布泥岩，储量丰富。选定1号泥岩石渣料场距库区不远， 其运距约为2km。 工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵 砾石料质量、储量满足设计要求。 （2）主要材料 钢材、水泥、木材、炸药、汽油、柴油等主要材料均在蓬溪县购买 。 （3）施工期水、电供应 施工用电：柏林湾水库已有10kv供电线路线路，施工可直接搭火安 设变压器即可满足施工需要。 施工用水：施工生活用水以管理区的自来水为水源。 1.6.21.6.2工程施工工程施工 1大坝施工 10 施工顺序采用为由上至下分层进行开挖，施工时削坡面与设计坡面线 予留10cm厚的保护层，削坡完后对表面进行人工夯实，满足设计要求， 然后进行预制板的安砌工作。大坝加高部分坝体泥岩石渣填筑采用振动 平碾进行碾压，垫层料采用蛙式打夯机或人工夯实。预制板采用人工安 砌。 2溢洪道施工 石方开挖：近坝区的采用人工开挖，远离坝区（20m）的采用风钻打 孔松动、小量爆破方法。 弃碴采用机械运至下游河道两岸堆放。回填时利用弃碴，机械夯实。 混凝土采用350型搅拌机拌和，双胶轮手推车运输入仓，2.2km插入式振 捣器振捣，砌石工程采用人力施工方法。 1.6.31.6.3施工进度安排施工进度安排 根据柏林湾水库运行情况该工程总工期为6个月，其中施工准备期为 1个月，主体工程施工期为4个半月，工程完建期为半个月。 1.7 环境保护设计 该除险加固工程的兴建，具有灌溉、供水、多种经营等多方面效益 ，同时防止了水事纠纷，解决了大坝的安全问题，具有重要的经济和政 治意义，该工程兴建对环境的有利影响是主要的，且是显著的。 该工程施工过程可能带来噪声、粉尘、油污等污染，但这些影响是 暂时的，并可采取措施避免或减少到最小程度。 本工程对环境的有利影响是显著的，不利影响是较小的，短暂的， 并可通过采取一定的技术措施防范或减少，因此，从环境影响角度评价 ，该除险加固工程是可行的。 本工程环保投资计0.5万元。 1.8 水土保持 根据水土保持技术规范， “谁造成新的水土流失，谁治理”的原则， 11 确定本工程水土保持责任范围为项目建设区和直接影响区。 对于施工临时占地的耕地，施工完成后将尽快复耕，非耕地平整后 进行绿化，种植经济林木,本工程的兴建不会造成新的水土流失。 本工程水保投资计0.8万元。 1.9 工程管理 该工程为水库整治加固工程，管理机构组成不变，完工后仍由柏林 湾水库管理站负责管理。 1.10 工程概算 1.10.11.10.1 编制原则和依据编制原则和依据 1、四川省水利厅川水发（2007）20号文关于颁发四川省水利水电 工程设计概（估）算编制规定 、 四川省水利水电建筑工程预算定额 、 水利工程施工机械台时费定额的通知及其补充规定。 2、四川省物价局川价发2006145号“关于四川省物价局转发国 家发展改革委关于调整华中电网电价的通知的通知” 。 3、国家发展改革委发改价格2005841号“国家发展改革委关于调 整民用爆破器材出厂价格的通知” 。 4、四川省物价局川价发2005134号“关于改革民用爆破器材经营 收费管理的通知” 。 5、四川省建设厅川建函2005115号“关于调整四川省建设工程定 额中税金计算标准的通知” 。 6、四川省水利厅川水发200545号文水利工程建设安全生产管理 规定的通知。 7、国家计委计投资19991340号“关于加强对基本建设大中型项目 概算中价差预备费管理有关问题的通知” 。 8、国家发展和改革委员会、建设部发改价格2007670号“国家发 展改革委、建设部关于建设工程监理与相关服务收费管理规定的通 知” 。 12 9、本工程阶段有关资料、设计图纸和相关专业设计成果。 1.10.21.10.2 投资投资 本工程静态总投资为78.12万元。 1.11 经济评价 1.11.11.11.1 评价方法和依据评价方法和依据 经济评价主要依据水利部发布的水利建设项目经济评价规范(sl 72-94)和国家计委编制的建设项目经济评价方法与参数等有关规定 ，按改、扩建水利建设项目的经济评价方法进行。 鉴于柏林湾水库为社会公益性工程，具有长远的经济和社会效益而 缺少财务收益，因此主要进行国民经济评价，不作财务评价。 1.11.21.11.2 国民经济评价指标国民经济评价指标 本工程经济净现值 2.36万元，经济内部收益率 13.01%，效益费用比 1.04。 工程具有显著的经济效益和工程效益，由此可见，本工程在经济上是合 理的。 1.12 招标方案 本工程招标范围为大坝整治工程、溢洪道整治等工程项目。 本工程招标工作由蓬溪县柏林湾水库管理站招标领导小组负责。 该工程按大坝整治划分为1个标段，溢洪道整治划分为1个标段，共 划分2个标段。 本工程为公开招标，招标工作计划在蓬溪县柏林湾水库管理站招标 领导小组领导下进行，拟采用的招标工作计划草案如下： 编制招标文件（包括工程情况简介、投标邀请书、投标须知、投标 书格式及其附件、工程量报价表及其附录、材料供应、合同格式及合同 主要条款、图纸资料和设计说明、投标规范、验收规范等） ； 13 编制标底； 成立评标委员会，对评标原则及要求作出规定； 开标、评标、决标；签定合同。 柏林湾水库枢纽工程特性表柏林湾水库枢纽工程特性表 数量备注序号名称 单位 整治前整治后 控制集雨面积km20.25 多年平均降雨mm929.5 多年平均径流深mm200 多年平均气温 17 设计洪水流量m3/s6.79 校核洪水流量m3/s9.92 设计洪水下泄流量m3/s0.458 一 水文 校核洪水下泄流量m3/s0.870 正常高水位m384.10384.10 设计洪水位m384.265384.265 校核洪水位m384.364384.364 死水位m375.00375.00 防洪限制水位m384.10384.10 总库容万 m3117.29117.29 防洪库容万 m34.7654.765 兴利库容万 m379.679.6 死库容万 m38.88.8 水库调节特性年调节年调节 二 水库 水库水面积亩140140 最大坝高m1514.8均质土坝 坝顶高程 m385.07384.87防浪墙 m 坝底高程 m370.07370.07 坝顶长 m9696 坝顶宽 m2.45 三 大坝 最大坝底宽 m77.777.7 型式 开敞式正堰开敞式正堰 溢流堰顶高程 m384.10384.10 堰顶宽m3.53.5 消能形式底流底流 四 溢洪 道 最大下泄流量 m3/s0.724 五放水结构型式 多孔口塔式石塞控制 14 放水孔尺寸 m0.2 最大放水流量 m3/s0.22 设备 放水孔底板高程 m375.00 土石方开挖 m3/1208 土石方回填 m3/1935 混凝土 m3/356.6 六 主要 工程 量 砌石工程 m2/1297.57 水泥 t/198 柴油 t/1.7 砂 m3/178 块（卵）石 m3/1080 七 主要 材料 条石 m3/512 工程静态总投资万元 /78.12 内部收益率 %/13.01 经济净现值万元 /2.36 八 经济 指标 效益费用比 / 1.04：1 2 水 文 2.1 流域概况 柏林湾水库位于遂宁市蓬溪县离县城约35km的常乐镇的灯会桥村。 工程地处涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25km2 ，主河道长0.63km，河道平均比降47.8。 水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100120m左右。流域内 坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米 、小麦。 2.2 气象 工程流域内气候温和，降雨充沛，多年平均气温17.3c，多年平均 15 降雨量929.5mm，最大降雨量为1965年1840.1mm，最小降雨量为1997年52 1.5mm，本地区气候具有冬干、春早、夏热、秋雨的特征。冬季降雪少， 降雨多集中在夏、秋两季，约占全年总降雨量的78.4，一般最热月份 为8月，最冷月份是1月，多年平均蒸发量1158.9mm，多年平均最大风速1 8ms。 2.3 水库采用设计洪水标准及复核情况 根据中华人民共和国国家标准防洪标准gb50201-94中水利水 电枢纽工程的等别与级别的规定，水库为小（1）型水库，枢纽工程为 四等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。 考虑到该水库下游要保护城镇的重要性，综合考虑原三查三定资料 ，确定相应设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。 2.4 水位库容曲线复核 水库在设计时采用的是万分之一航测图围量算得。在1983年的三查 三定时进行过计算和测量工作，2006年蓬溪县水利局又组织工程技术人 员对该水库库容曲线进行了测量复核，结论同原三查三定资料基本相符 。 2.5 设计洪水 2.5.12.5.1流域特征值流域特征值 全流域水库集雨区从万分之一航测图测算得集雨面积为0.25km2,主河 道长0.63km，主河道平均比降为47.8。 2.5.22.5.2设计暴雨设计暴雨 因本工程流域内无实测水文资料，故设计暴雨按四川省中小流域 暴雨洪水计算手册中所推荐方法计算。 设计暴雨按短历时暴雨公式计算: 16 htp=spt1-n 根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册,24小时暴雨的时深关系 可分为三个时段,各段暴雨参数n值分别采用不同的计算公式: 当历时t=624小时范围内时: n1=1+1.285lg(h1/6p/h1p) 当历时t=16小时范围内时: n2=1+1.285lg(h1p/h6p) 当历时t=624小时范围内时: n3=1+1.661lg(h6p/h24p) 当历时小于6小时时:sp=h1p 当历时t在624小时内时: sp=h24p24n3-1 16、1、6小时暴雨统计参数根据四川省中小流域暴雨洪水计算 手册附图等值线图查算。 年最大24小时暴雨根据附近赤城湖水库和观音场站实测暴雨资料分 析计算得到年最大24小时暴雨均值分别为102.3mm和103.1mm，略高于本 工程处查算值。符合手册中年最大24小时暴雨量等值线趋势。柏林湾水 库各控制历时暴雨统计参数如下表： 各控制历时暴雨统计参数表 表2-1 历时t(小时) 1/61624 暴雨量均值h(毫m) 16.74273109.46 cv0.360.420.490.52 cs/cv3.53.53.53.5 工程区设计暴雨值工程区设计暴雨值h hp p表表 表表2-22-2 频率p(%) h1/6p (mm) h1p (mm) h6p (mm) h24p (mm) 3.3330.6387.78160.45 249.569 0.3340.75123.48232.14 367.786 2.5.32.5.3设计洪水计算设计洪水计算 17 2.5.3.12.5.3.1计算方法计算方法 本次利用水科所推理公式法推算设计洪水,根据推理公式法基本关系 式用逐步逼近法求解。 推理公式基本关系式: q=0.278if=0.278(s/n)f 上式适用于全面条件下的全面汇流和部分汇流两种情况： 当全面汇流条件下tc =1-(/s) n 当部分汇流条件下tc =n(tc/)1-n tc=(1-n)s/1/n =0(-1/4-n) 0=0.2783/4-n/(mj1/3/l)4/4-n(sf)1/4-n 式中:q最大流量(m3/s); 洪峰径流系数; i最大平均暴雨强度(mm/h); s暴雨雨力,即最大1小时暴雨量(mm/h); n暴雨公式指数; f集水面积(km2); l自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km); j沿l的河道平均坡度; 流域汇流时间(h); 0当=1的流域汇流时间(h); tc产流历时(h); 产流参数,即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h); m汇流参数. 2.5.3.22.5.3.2推理公式各参数的确定：推理公式各参数的确定： 暴雨参数计算方法如前,考虑点面雨量折算，采用面平均暴雨量计算 18 ，其余参数取值方法如下: 流域特征参数f,l,j 流域参数f、l、j根据万分之一航测图进行量算，f=0.25km2,l=0.63k m,沿河长平均比降j=47.8。 汇流参数 采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中盆地丘陵区经验公式 计算,各集水区域产流参数均值: =4.8f-0.19 cv=0.18,cs=3.5 cv 汇流参数m 采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中,盆地丘陵区经验公式 计算: =130 m=0.400.204 =30300 m=0.0920.636 流域特征参数=l/(j1/3f1/4)，成果如下表： 设计洪水计算成果表 表2-3 频率p%标准洪水计算方法计算方案流量（m3/s） 3.33 校核推理公式现状 6.79 0.33 设计推理公式现状 9.92 2.6 设计洪水总量 按四川省中小流域暴雨洪水计算手册 ，设计洪水总量由设计暴雨 量，按综合分区的暴雨径流关系求得。计算暴雨总量的暴雨历时，按单 峰洪水计算： 4 1 8 . 12 ft 设计洪水总量用下式推求： wp=0.1hf=0.1htpf 式中：wp设计洪水总量(万m3) 19 h径流深（mm） f 流域面积（km2） t设计暴雨历时（日） htp历时为t的设计暴雨（mm） 其成果如下表： 设计洪水总量成果表 表2-4 频率p%洪水总量wp（万m3） 3.33（设计） 3.84 0.33（校核） 5.67 2.7 设计洪水过程线 本次洪水过程线的推求采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中 推荐的单峰矩形概化模型计算。 (1)根据设计洪水总量wp设计洪峰流量qp,计算设计洪水 过程线的概化矩形历时 )/( )( 78.2 3 3 smq mw t p p p 万 式中：wp设计洪水总量 qp设计洪峰流量 tp设计洪水过程线概化矩形历时 (2)根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，在洪水计算手册中查表 32，选定采用的概化过程线模型相对坐标算出qtt。 其成果见下表 ： 设计洪水过程线成果表设计洪水过程线成果表 表表2-52-5 p=3.33设计洪水过程线p=0.33设计洪水过程线 t(h) qt(m3s) t(h) qt(m3s) 0.000.010.000.01 0.170.350.170.50 0.240.690.241.00 0.311.370.321.99 0.392.720.393.97 20 0.504.080.505.96 0.635.440.647.94 0.786.460.799.43 0.946.800.959.92 1.106.461.119.43 1.285.441.307.94 1.554.081.575.96 1.942.721.963.97 2.581.372.611.99 3.300.693.341.00 4.060.354.100.50 6.060.016.120.01 2.8 调洪演算 柏林湾水库有溢洪道一处。溢洪道宽顶堰堰顶高程为384.10m，溢流 堰堰长3.5m，为开敞正槽式溢洪道。 由于该水库溢洪道泄流能力小，目前运行时为了安全，在汛期到来 之前通过放水设施将库水位降至383.0m运行。由于该水库集雨面积小， 采取此种方式后不能保证水库的有效蓄水灌溉，因此，本次采取调洪演 算的起调水位为溢洪道堰顶高程384.10m。 按宽顶堰公式计算堰水深h和泄流量q泄，即按公式计 5 . 1 2 hgmbq 泄 算，式中m表示流量系数，取m=0.33。 本次调洪演算设计年及校核年洪水起调水位均为溢洪道堰顶高程384 .10m。 调洪演算根据水量平衡基本方程式进行演算： 1/2（q1+q2）-1/2（q1+q2）=v2-v1 根据库容曲线查算库容v。 柏林湾水库水位、库容曲线表 表2-6 水位(m)384.10 384.3384.5384.7384.9385.1 库容(万 m3)112.40 116.50 119.00 120.40 122.80 125.00 计算行近流速时上游过水断面面积的推算，堰上水头h的推求，上、 下游水位差hz的计算，均需已知上游水位，而hz的计算还需已知下泄流 量q查下游水位流量关系曲线。所以调洪演算按最初假设的上游水位，用 渐进法对水量平衡基本关系式进行求解。成果见下表： 21 柏林湾水库调洪演算表 频率p()标准计算方法计算方案来水流量下泄流量库容最高洪水位 3.33 校核推理公式现状 6.79 0.378115.79384.265 0.33 设计推理公式现状 9.92 0.724117.29384.364 2.9 防洪标准复核 根据本水库多年平均最大风速 w18m/s、吹程 d350m、洪水位段 坝坡坡率以及坝前平均水深 h 等资料，参考部颁辗压式土石坝设计规 范sl274-2001 计算坝顶超高。考虑风速时非常运用情况下按多年平均 最大风速计，正常运用情况下按多年平均最大风速的 1.5 倍计。 风壅水面高度公式：计算。cos 2 2 m gh dkw e 计算结果为： 正常情况：e正=0.003m 非常情况：e非=0.002m 按规范规定，可按鹤地水库公式：和 3/1 2 6/1 2 %2 00625 . 0 w gd w w gh 计算波高和平均波长，其中 h: 2%为累积频率为 2% 2/1 22 0386 . 0 w gd w glm h 的波高 平均波浪爬高按不规则波方法的莆田试验站公式： 计算，不同累及频率下的波浪爬高 rp 的关系按规 mm w m lh m kk r 2 1 范中表 a.1.13 查用。 再按规范选定 4 级建筑物正常运用情况下的安全加高 a=0.5m；非常 运用情况下 a=0.3m。则总的坝顶超高 yr+e+a,求得坝顶高程为： z坝顶=z洪，设+y正 z坝顶=z洪，校+y非 22 选取两者中最大值作为所需坝顶高程，结果见下表： 坝项高程计算成果表 序号项目设计洪水校核洪水 1风壅高度 e0.004 0.002 2k0.000 0.000 3w 风速27.000 18.000 4d 风区长度350.000 350.000 5水位384.265 384.363 6坝底高程370.070 370.070 7 hm 水域平均水 深 10.646 10.720 8g9.810 9.810 9 0.506 0.506 10h14.195 14.294 11gd/w24.710 10.597 12hm/hm0.057 0.031 13hm0.605 0.329 14h2%波1.348 0.734 15lm6.225 4.150 16w/(gh)0.52.288 1.520 17 k 0.900 0.900 18kw1.250 1.120 19rm0.611 0.330 20最终值1.124 0.607 21边坡系数 m3.430 3.430 22安全加高 a0.500 0.300 23安全加高 b 24坝顶超高 y1.628 0.908 25坝顶高程385.893 385.272 经现场实测，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水库坝顶 高程复核成果表可以看出，现有坝顶高程均低于本次复核计算出的设计 和校核工况要求坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪 标准。 3工程地质 3.1 概述： 23 柏林湾水库位于蓬溪县常乐镇灯会桥村，涪江流域明月河常乐支流 柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25km2，主河道长0.63km，河道平均比降4 7.8。经83年三查三定设计，设计总库容118万m3，本次设计为117.29万 m 3，设计灌溉面积3800亩，实际灌溉面积为1800亩。该水库是以农业灌 溉为主，兼有水产养殖等综合效益的年调节小（1）型水库。枢纽工程由 大坝、溢洪道和放水设备组成。 水库大坝于1976年11月由蓬溪县水利局设计，由绵阳地区水电局批 准修建。1976年11月动工兴建，由常乐公社组织劳力负责施工。水库大 坝最大坝高15m，坝顶高程385.07m,坝顶宽2.4m,坝轴线长96m，最大坝底 宽77.7m，大坝为均质土坝，上游坝坡为干砌块石护面，上下游为均质土 ，下游的下部为反滤体。大坝上游坝坡从上至下为1：3.43、1：3.32； 下游坝坡从上至下为1：1.9、1：2.4和1：1，在高程378.07m处马道宽3. 3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石 护面，厚0.3m。大坝现存在的问题： 柏林湾水库大坝坝顶宽仅2.4m，大坝上下游坝坡变形、坍塌严重，上 游风浪塌滑严重；大坝发现白蚁建巢危害，蚁路已穿坝； 大坝未护面，大坝多年来风雨剥蚀，水土流失严重，造成坝面冲沟 纵横，坝身内外坡表面起伏很大。下游坝坡坡面形状为中部低凹，低凹 度深达1m以上，对坝坡的稳定极为不利。 溢洪道位于库尾，顺岸坡岩脚开挖修建而成，布置型式为开敞式正 槽溢洪道，溢洪道淤堵严重,且尾端无消能防冲设施,对大坝安全造成严 重威胁。 左（卧涵管）干渠放水设备，经现场勘察，卧管与涵管接触部位， 出现裂缝渗漏，渗漏量达0.1l/s。 3.2 区域地质条件 3.2.13.2.1地貌及物理地质现象地貌及物理地质现象 该区处于川中盆地腹心地带，地势为北高南低。其丘顶高程多在490 m左右，最大海拔高程610m ，相对高差100120m。该区以剥蚀地貌为主 24 ，并多为台坎状和馒头状的深丘地貌景观。 该区沟谷发育，沟谷多呈树枝状、谷坡多呈阶梯状、河谷多呈“u” 字型。该区谷坡多为砂、泥岩组成。尽管谷坡构造及卸荷裂隙较发育， 物理风化作用较强烈，但都不会发生较大的崩滑现象。 库内外营力作用不强，无大的滑坡迹象，库坡为厚层状坚硬砂岩构 成，边坡稳定。 3.2.23.2.2地层岩性地层岩性 库区主要出露地层为侏罗系遂莱镇组内陆河湖相沉积，岩性为紫红 、灰紫色厚层块状，粉细粒长石砂岩或钙质长石石英砂岩、泥质砂岩 与紫红色砂质岩，泥岩组成不等厚互层。其岩性、岩相变化大，透镜体 、尖灭体较多，分枝复合频繁，单层厚度化极大，表明沉积环境是极不 稳定的。砂岩以钙质长石石英砂岩为主，其厚度较大，强度较高，泥岩 岩性弱，易风化，碎裂崩解。 将工作区的地层分述如下： （j2sn）侏罗系遂莱镇组： 下部为棕红色泥岩夹粉砂质泥岩和泥质粉砂岩透镜体，厚约2030m ，分布广，岩性软，易风强烈化。 上部为灰紫色层状块状，中细粒长石石英砂岩，厚度约1030m ，中厚层块状构造，中细粒结构，其成分主要为石英，次为长石， 钙质胶结，水平层间裂隙及垂直张裂隙较发育。出露库岸山坡及山顶， 与上覆地层呈不整合接触。 q4dl+el坡残积层： 紫红，紫褐色粘土，结构不均，下部偶见风化岩块，厚度0.8 2.0 m，变化大，在两岸岸坡及丘顶广泛分布。 q4al河流冲积层： 灰黄色粘土、粉质粘土：砂质团粒，不均匀分布，筑坝时已大量 清除，仅见于坝后沟谷底部。厚2m左右。 亚砂土：灰色，砂感强，砂粒分布不均，局部富集。砂粒含量30% ，粉粒占32%，粘粒占38%，局部含 25 淤泥质，略带异味。饱和，软塑状，厚1.52.5m。 qy库内淤积层： 浅灰黄色亚粘土，结构疏松，偶见淤泥质，饱和状。分布于坝前库 底。 qml人工堆积层： 以粘土为主，厚1026.0m。其中，粘土为棕红、浅褐色，可塑状， 以粘土矿物为主，含白色粘土膜，呈网纹状分布，为坝体主要填筑物。 3.2.33.2.3地质构造及地震地质构造及地震 工程区位于新华夏系第三沉降带，四川沉降褶皱带之川中褶皱带之 内，其构造形迹展布主要为近东西向，区内无断裂，褶皱宽阔平缓，由 印支运动形成。倾向北西10倾角15度。因此，构造简单，地层微倾 。 区内无深大活动断裂通过，地震活动较弱，历史上未发生过强烈地 震。根据gb18306-2001中国地震动参区划图 （1/400万）查得，工 程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，对 应的地震基本烈度小于度，区域构造稳定性好。 3.2.43.2.4水文地质条件水文地质条件 工程区内地下水明显受岩性、构造控制，地下水主要有第四系覆盖 层孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水赋存于河漫滩、坡地等堆积层中， 受大气降水及地表水补给，排泄于沟谷或补给下伏基岩，裂隙水赋存于 基岩裂隙中，含水量受岩性和裂隙发育程度影响，微风化的紫红色泥岩 、粉砂质泥岩透水率小于15吕荣，地下水贫乏，是良好的隔水层，砂 岩、粉砂岩相对含水、透水，由大气降水及上覆第四系孔隙水补给，以 下降泉或间歇性下降泉排泄于沟谷或河流。 根据区域水文地质资料，地表水化学类型为hco3-ca、mg型，属弱碱 性水或淡水，对混凝土无侵蚀性。 3.3 库区水文地质、工程地质条件 26 3.3.13.3.1渗漏条件渗漏条件 根据钻孔资料，得知大坝坝基为（j3p）棕紫色泥岩。结构较致密， 微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达 8490%，透 水率为 15 吕荣，为弱透水层，故坝基不存在渗漏问题。坝体土为回填 粘土，结构较紧密，透水率小于 10 吕荣，为弱水层，故坝体不存在渗漏 问题。 左、右坝肩岩体结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较 坚硬，岩芯采取率高达 8490%，透水率为 15 吕荣，为弱透水层，故 右坝肩不存在渗漏问题。 综上所述，坝基、坝体、坝肩为弱透水层，不存在渗漏问题。 3.3.23.3.2库岸条件库岸条件 库岸斜坡呈阶梯状，自然坡度平缓，泥岩形成台面，砂岩形