林七水库除险加固毕业设计.doc

华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 目 录 1 工程概况工程概况.1 2 水水文文.11 2.1 流域概况流域概况.11 2.1.1 自然地理概况.11 2.1.2 流域及河流特性.11 2.2 气象气象.11 2.2.1 气候.11 2.2.2 降水.12 2.2.3 蒸发.12 2.3 径流径流.12 2.4 洪水洪水.13 2.5 施工期施工期设设计洪水计洪水.14 3 工程地质工程地质.16 3.1 概述概述.16 3.2 地层岩性地层岩性.16 3.2.1 概述.16 3.2.2 地层.16 3.3 水文地质条件水文地质条件.18 3.4 地质构造与地震地质构造与地震.19 3.4.1 地质构造.19 3.4.2 地震.19 3.4.3 地震液化.19 3.5 天然建筑材料天然建筑材料.20 3.6 工程地质条件评价工程地质条件评价.20 3.6.1 地质结构及特征.20 3.6.2 地基土层物理力学性质.20 3.6.3 主要工程地质问题.21 3.7 结论结论.22 4 工程布置及建筑物设计工程布置及建筑物设计.25 4.1 年度工程内容年度工程内容.25 4.2 设计依据设计依据.25 4.2.1 工程等别及建筑物级别.25 4.2.2 设计基本资料.26 4.3 工程布置工程布置 .30 4.3.1 南泄洪闸扩建工程.30 4.3.2 朱刘沟闸布置.32 4.4 南泄洪闸扩建工程设计南泄洪闸扩建工程设计.32 4.4.1 水力计算.32 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 4.4.2 防渗排水设计.35 4.4.3 结构设计.37 4.4.4 启闭机房和桥头堡.48 4.4.5 安全监测设计.48 4.5 朱刘沟闸设计朱刘沟闸设计.49 4.5.1 基本资料.49 4.5.2 水力计算.49 4.5.3 结构设计.53 5 电气及金属结构设计电气及金属结构设计.56 5.1 电气设计电气设计.56 5.1.1 供电电源.56 5.1.2 电气主接线.56 5.1.3 主要电气设备选择.56 5.1.4 电气设备布置.57 5.1.5 照明及防雷接地.57 5.1.6 主要电气设备材料表.57 5.2 金属结构设计金属结构设计.58 5.2.1 设计依据.59 5.2.2 闸门设计.59 6 消防设计消防设计.63 6.1 消防范围消防范围.63 6.1.1 启闭机房.63 6.1.2 变压器.63 6.2 消防设计消防设计.63 6.2.1 闸门启闭机房消防.63 6.2.2 变压器处消防.64 6.2.3 配电线路及照明器的保护措施.65 6.2.4 消防设备.66 7 施工组织设计施工组织设计.67 7.1 施工条件施工条件.67 7.1.1 工程概况.67 7.1.2 对外交通条件.67 7.1.3 自然条件.67 7.1.4 建筑材料.68 7.2 施工导流及施工排水施工导流及施工排水.68 7.2.1 施工导流.68 7.2.2 施工排水.70 7.3 南泄洪闸施工南泄洪闸施工.71 7.3.1. 施工顺序.71 7.3.2 施工特点和技术要求.71 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 7.3.3 机电设备及金属结构安装.73 7.4 施工交通运输施工交通运输.75 7.4.1 对外交通.75 7.4.2 场内交通.75 7.5 施工附属企业施工附属企业.75 7.5.1 混凝土拌和系统.75 7.5.2 综合加工厂.76 7.5.3 风、水、电.77 7.6 施工总布置施工总布置.78 7.6.1 场地规划.78 7.6.2 场地布置.78 7.6.3 施工占地.78 7.7 施工总进度施工总进度.79 7.7.1 施工总进度.79 7.7.2 南泄洪闸施工进度.79 7.7.3 朱刘沟闸施工进度.79 8 工程占地及补偿工程占地及补偿.81 8.1 工程占地及实物指标工程占地及实物指标.81 8.1.1 新增永久占地.81 8.1.2 工程临时占地.81 8.2 补偿标准补偿标准.81 8.3 补偿任务补偿任务.82 9 投资预算投资预算.83 9.1 编制说明编制说明.83 9.1.1 工程概况.83 9.1.2 编制原则及依据.84 9.1.3 基础单价.85 9.1.4 建筑工程概算编制.86 9.1.5 机电设备、金属结构设备及安装工程概算编制.88 9.1.6 临时工程概算编制.88 9.1.7 独立费用.88 9.2 投资预算表投资预算表.89 附件一：河南省发展和改革委员会附件一：河南省发展和改革委员会关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的 批复批复(豫发改设计豫发改设计2006173 号号) 附件二：河南省水利厅附件二：河南省水利厅关于下达关于下达 2006 年病险水库除险加固工程中央预算内投资年病险水库除险加固工程中央预算内投资 计划的通知计划的通知(豫水计豫水计2006123 号号) 附件三：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案预算附件三：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案预算 附件四：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案图册附件四：河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案图册 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 1 1 工程概况工程概况 林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约 1km 的黄河故道子河上，地理位置在 东经 1150311519，北纬 34383445之间，是黄河故道上五座串联梯级水库中最上 游一座，该水库是一座以城市供水为主，兼有防洪、灌溉和养殖等多种功能的中型水库。 水库于 1959 年建成蓄水，控制流域面积 387km2（见图 1-1、图 1-2） ，多年平均径流量 2710 万 m3，库区面积 23.5 km2，涉及民权县城关、胡集、王桥、孙六和林七五个乡镇， 设计灌溉面积 19 万亩。目前水库的主要作用是引黄调蓄，以保证商丘城市生活及工业用 水，被誉为商丘经济发展的生命工程。 林七水库为大跃进的产物，开工于 1958 年的大跃进高潮之中，竣工于次年严重的自 然灾害时期。受建库时期历史条件所限，工程标准低、质量差，存在问题多：副坝西端 未封闭，坝脚无排水设施，坝后渗水严重；泄洪闸设计标准较低(现北泄洪闸)，设计过流 量仅为 10 年一遇洪水，校核过流量仅为 20 年一遇洪水，远不能满足防洪要求。因此， 1961 年大水时，大坝被迫扒口放水，水库同时停止运用。1974 年随着农业生产的发展， 农业灌溉需求增加，大坝缺口堵复，水库恢复运用。为解决泄洪标准低的问题，1979 年 在北泄洪闸南 115m 处又建一座深孔泄洪闸，即南泄洪闸。 林七水库主要建筑物有主坝一座、副坝两座、溢洪道一个、泄洪闸两座。主坝坝长 920m，为均质土坝，坝顶高程 66.8067.20m（56 黄海高程，下同） ，坝顶宽 12m，上游 坝坡 1:8，下游坝坡 1:10；第一座副坝与主坝右坝肩相接，为均质土坝，呈东西向分布， 坝顶高程为 67.30m67.63m，坝长约 210m，坝顶宽 1.010m；第二座副坝在水库的上游， 任庄附近，也为均质土坝，呈东西向分布，坝顶高程为 69.00m，坝长约 1915m，坝顶宽 4.0m；溢洪道在主坝以北 150m 处，底高程 61.70m，底宽 25m，边坡 1:3；北泄洪闸在溢 洪道上，6 孔，每孔净宽 3m，闸底板高程 61.70m，南泄洪闸在主坝左肩上，2 孔，每孔 净宽 5m，闸底板高程 60.50m，两泄洪闸均为开敞式闸室结构，主要建筑物位置见库区平 面图(图 1-3)。 林七水库死水位 61.70m，死库容 300 万 m3，兴利水位 64.00m，相应库容 3489 万 m3，设计最高洪水位 65.00m，相应库容 5916.00 万 m3，校核最高洪水位 65.51m，总库容 7632.00 万 m3。 林七水库保护区有民权、宁陵及睢县县城，有国家主要铁路干线陇海铁路、京九铁 路，有连霍高速公路、310 国道、省级 04 公路，涉及 71.38 万亩耕地及 66.34 万人，水库 防洪安全非常重要。由于林七水库建在黄河故道上，黄河故道又为地上悬河，致使林七 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 2 水库成为悬库，库水位高于两岸保护区地面 68m，加之主要挡水、泄水建筑物存在较多 安全隐患，严重威胁着下游保护区的安全，因此水库多年来一直低标准运行，很少达到 正常蓄水位。林七水库多年来实际灌溉面积仅 9 万亩左右，不及设计灌溉面积的 50%， 严重影响了水库效益的发挥，制约了商丘经济的发展。为此，受商丘市水利局委托，商 丘市水利建筑勘测设计院于 2003 年 12 月编制了河南省民权县林七水库大坝工程安全 鉴定报告 （以下简称鉴定报告 ） 。 2003 年 12 月 31 日由商丘市水利局组织，河南省水利厅专家组对鉴定报告进行 了审定，并于当日下达了林七水库安全鉴定报告书 （以下简称报告书 ） 。 报告书 认为:鉴定报告确定的林七水库为三类库是合适的，同时规划的建筑物是必要的，同 意所确定的工程等别和设计标准；对大坝本身的论证是符合规范要求的；泄水建筑物的 论证也比较充分；提出的安全加固措施是可行的；并同意上报南京水利部大坝安全管理 中心（以下简称管理中心）做最终核查。 2004 年 1 月 10 日，商丘市水利局把省水利厅对鉴定报告的审定意见以及鉴定 报告同时上报到管理中心，14 日管理中心以坝函200486 号文对林七水库大坝的安 全鉴定进行了核查，核查意见认为:该水库大坝现有防洪能力虽已满足防洪标准 （GB50201-94）要求，但主坝坝脚无反滤排水设施，坝后渗漏较为严重，存在渗流安全 隐患；南泄洪闸闸身及下游段损坏较严重，闸室两侧绕渗破坏；南、北泄洪闸闸门及启 闭设施陈旧老化；主坝上游坡破损，副坝坝体单薄，坝坡雨水冲蚀；主坝安全监测与管 理设施不完善等。同意三类坝鉴定结论意见。 根据省厅、管理中心对鉴定报告的核定意见，2004 年 1 月 16 日，商丘市水利局 再次委托我院负责编制河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告 （以下简称 初设报告） 。初设报告于 2004 年 3 月份编制完成后，分别于 2004 年 6 月 4 日、9 月 22 日 经河南省水利厅专家组、淮河水利委员会专家组两级评审，同时河南省水利工程质量检 测中心对南、北泄洪闸进行了质量检测，勘测队对新筑副坝区、土料场、朱刘沟闸进行 了补充勘探，我院根据专家组提出的意见和质量检测报告、勘探补充报告，对初设报告 进行了补充完善。 2006 年 2 月 21 日河南省发展和改革委员会以豫发改设计【2006】173 号文作出关 于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复 （以下简称批复） ，主要批复内容如下： 一、同意对民权县林七水库进行除险加固，防洪标准按照 50 年一遇设计、200 年一 遇校核。 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 3 二、原则同意商丘市水利建筑勘测设计院编制的工程初步设计。核定主要建设内容 为：(一)主坝水泥土防渗墙防渗处理，长 900m，上游坝坡拆除重建，下游坝坡采用干砌 块石护坡，填平主坝下游老截渗沟，维修坝顶路面。(二)1副坝，接长 250m，顶高程 66.5m，顶宽 7m，坝顶设 5m 宽泥结碎石路面。(三)泄洪闸：南泄洪闸由 2 孔扩建为 4 孔， 单孔净宽 5m，墩厚 0.8m，底高程 60.5m。(四)朱刘沟闸，进出口用砌石扭坡与钢筋混凝 土箱式涵洞连接，箱涵高 2m，宽 1.5m，底高程 62.15m。(五)购置必要的设备；完善安全 监控设施、整修管理用房等。 2006 年 12 月河南省发改委、水利厅分别以豫发改投资【2006】1805 号文和豫水计 【2006】123 号文下达2006 年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知 ，本 次年度投资计划共下达林七水库投资 600 万元，其中中央预算内专项资金 300 万元，地 方配套 300 万元，主要建设内容为主副坝维修加固，泄洪闸加固，机电设备及金属结构 改造。 根据此次下达的投资计划，权衡除险工程的轻重缓急，决定林七水库除险加固第一 批实施以下工程：(1)扩建南泄洪闸，(2)新建朱刘沟闸。工程布置见图 1-4。工程特性表见 表 1-1。 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 4 表 1-1 林七水库第一批实施工程特性表林七水库第一批实施工程特性表 序号名称单位数量或型式备注 一水文 1 流域面积 km2387.00 2 多年平均年径流量万 m3 2710.00 3 洪水标准 设计洪水重现期年 50 核核洪水重现期年 200 4 代表性流量 设计洪水流量 m3/s610 核核洪水流量 m3/s817 5 洪量 设计洪水洪量万 m3 9019 校核洪水洪量万 m3 12074 二水库 1 水库水位 校核水位 m65.51 设计水位 m65.00 正常蓄水位(兴利水位) m64.00 死水位 m61.70 防洪限制水位 m64.00 2 正常蓄水位水库面积 km217.70 3 水库容积 总库容万 m3 7632.00 兴利库容万 m3 3489.00 死库容万 m3 300.00 三下泄流量 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 5 1 校核洪水时下泄流量 m3/s348.00 2 设计洪水时控制流量 m3/s296.00 四工程效益指标 1 防洪效益 保护面积 km2475.87 保护人口万人 66.34 2 灌溉效益 面积万亩 19 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 6 续表 1-1 林七水库第一批实施工程特性表林七水库第一批实施工程特性表 序号名称单位数量或型式备注 保证率 %75 灌溉定额m3/亩 280 平均年用水量万 m3 3800 3 生活及工业用水 平均年用水量万 m3 2212 供水效益万元 442 五淹没损失及工程永久占地 工程永久占地亩 53 六第一批实施工程 1 南泄洪闸 闸底板高程 m60.5 长度 m131.7 总孔数孔 4 闸孔净宽 m5 墩顶高程 m66.00 工作闸门 型式 平板定轮焊接钢闸 门 尺寸 m54.0 数量扇 4 工作闸门启闭机 型式 卷扬式启闭机 容量 kN280 数量台 4 检修闸门 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 7 型式 浮箱式叠梁钢闸门 尺寸 m51.0 数量节 4 检修闸门启闭机 型式 电动葫芦 容量 kN230 数量台 1 设计最大泄洪流量 m3/s296.00 校核最大泄洪流量 m3/s348.00 2 朱刘沟闸 最大泄量 m3/s5.5 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 8 续表 1-1 林七水库第一批实施工程特性表林七水库第一批实施工程特性表 序号名称单位数量或型式备注 地基特性 低液限粉土 长度 m51.7 工作闸门 型式 平面铸铁闸门 尺寸 m1.52.2 数量扇 1 启闭机 型号 螺杆式启闭机 容量 kN50 数量台 1 七年度工程施工 1 主体工程 土石方万 m3 5.74 砌体万 m3 0.12 砼及钢筋砼万 m3 0.21 金属结构安装 t50.28 2 年度工程主要建筑材料 水泥 t771 钢筋 t61 块石 m31316 碎石 m31847 砂 m31722 3 劳动力 总工时万个 11.55 4 施工临时房屋 m2300 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 9 5 年度工程施工占地亩 43.5 6 年度工程总工期月 10 八年度工程经济指标 1 总投资万元 603.68 建筑工程万元 267.71 机电设备及安装工程万元36.51 金属结构设备及安装工程万元64.05 临时工程万元92.27 独立费用万元143.14 华北水利水电大学继续教育学院毕业设计 10 2 水文水文 2.1 流域概况流域概况 2.1.1 自然地理概况自然地理概况 林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约 1km 的黄河故道子河上，其所 在区域属废黄河高滩地。废黄河高滩地在商丘市北部，基本呈东西走向，沿河南、 山东边界经过民权、宁陵、梁园、虞城四县区，呈条带状，最窄处仅 2km，最宽处 达 30km。由于历史上黄河携带大量泥沙经历年沉积的结果，地势较高，一般高出 两侧地面 68m。滩地内受河流的切割影响，微地形起伏较大，具有明显的岗、坡、 平、洼地貌，西高东低，自西而东高程 7052m，平均坡降 1/8300，土壤以沙质、 沙壤质褐土化潮土和潮土为主。 2.1.2 流域及河流特性流域及河流特性 黄河故道本干及其支流属淮河流域的南四湖水系，由于地处暖温带半湿润半干 旱季风型气候区，多为季节性河流，平时流量很小，旱时干涸无水。因商丘市严重 缺水，制约了经济的发展，1958 年开始利用黄河故道引黄济商，并在故道上节节 筑坝蓄水，形成现在的林七、吴屯、郑阁、石庄、王安庄五座中型水库，林七水库 是梯级水库的最上游一座。 由于流域内年内雨量分布不均，常形成滩区旱涝交替灾害型的气候特点，为此 黄河故道先后进行了十余次清淤，目前除涝、防洪标准分别为五年一遇和二十年一 遇洪水流量，河道坡降 1/8300。 2.2 气象气象 2.2.1 气候气候 林七水库流域地处暖温带半湿润大陆性季风气候区，春、夏、秋、冬四季分明。 春季温暖干燥，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽，冬季严寒少雪。多年平均气温 14左右，极端最低气温16，出现在元月份；极端最高气温 43.6，出现在七 月份，日平均气温大于 10的日照天数为 216d。无霜期 213d，最长年份达 220d， 最短年份为 206d，初霜期一般在 10 月 30 日前后，终霜期在 3 月 30 日前后。该区 夏季多偏南风，冬季多偏北风，春秋两季为过渡期，风向多变，