长岗水库初步设计报告.doc

学习好帮手 安徽省灾后水利薄弱环节建设性治理项目 霍邱县 2017 年度墩塘等 6 座小 2 型水库除险加固工 程 河口镇长岗水库初步设计 修订稿 广东粤水电勘测设计有限公司 学习好帮手 二 一七年五月 学习好帮手 批批 准准关永智 核核 定定刘坚 审审 查查陈伟平 项目负责人项目负责人朱芳芳 校校 核核孙勇 编编 写写 孙勇 丁宗苗 施学林 陈安 陈建平 朱芳芳 学习好帮手 目目 录录 1 1 综合说明综合说明 1 1 1 1 工程概况 1 1 2 水文 1 1 3 工程地质 3 1 4 工程任务及规模 3 1 5 除险加固工程设计 4 1 6 电气与金属结构 5 1 7 施工组织设计 5 1 8 水库淹没处理及工程占地 5 1 9 环境保护与水土保持设计 6 1 10 工程管理设计 6 1 11 设计概算 7 1 12 经济评价 7 1 13 工程特性表 7 1 14 工程枢纽平面布置图 9 2 2 水文水文 1010 2 1 流域概况 10 2 2 历次设计洪水计算方法与成果 11 2 3 本次设计洪水复核计算 11 2 4 成果合理性分析 14 2 5 施工期洪水 14 3 3 工程地质工程地质 1515 4 4 工程任务及规模工程任务及规模 1616 4 1 工程概况 16 4 2 水库加固洪水标准 16 4 3 水库洪水调节计算 17 4 4 水库除险加固工程措施与建设内容 17 5 5 除险加固工程设计除险加固工程设计 1919 5 1 除险加固设计标准 19 5 2 设计依据 19 5 3 除险加固设计原则 20 5 4 设计基本资料 20 5 5 大坝加固设计 20 5 6 大坝护坡设计 22 5 7 引水渠衬砌设计 23 5 8 进水闸设计 24 5 9 放水涵设计 27 5 10 主要建设内容及工程量 32 学习好帮手 6 6 金属结构和电气金属结构和电气 3434 6 1 金属结构 34 6 2 电气设计 36 7 7 施工组织设计施工组织设计 3737 7 1 施工条件 37 7 2 施工导流 39 7 3 料场的选择与开采 39 7 4 工程施工 40 7 5 施工交通运输 43 7 6 施工工时及施工房屋 43 7 7 施工总布置 44 7 8 施工总进度 45 7 9 主要技术供应 47 8 8 水库淹没处理及工程占地水库淹没处理及工程占地 4848 8 1 水库淹没处理 48 8 2 永久征地 48 8 3 临时征地 48 8 4 征用地面附着物实物指标 48 8 5 补偿费用 48 9 9 环境保护与水土保持设计环境保护与水土保持设计 5050 9 1 环境保护设计 50 9 2 水土保持设计 53 9 3 水保与环保工程投资 55 1010 工程管理设计工程管理设计 5656 10 1 管理机构 56 10 2 工程管理范围和保护范围 56 10 3 主要管理设施 56 10 4 工程管理运行 57 1111 设计概算设计概算 5858 11 1 编制说明 58 11 2 编制依据及基础资料 58 11 3 费用构成及计算标准 60 11 4 概算表 见后 61 1212 经济评价经济评价 6262 12 1 评价方法与参数 62 12 2 工程费用 63 12 3 工程效益 63 12 4 国民经济评价 64 学习好帮手 1 1 综合说明综合说明 2017 年 5 月 11 日 霍邱县水务局组织召开了 霍邱县 2017 年墩塘等 6 座小 2 型水库除险加固工程初步设计 专家评审会 并形成了专家审查意见 我院根据审查 意见 对长岗水库初步设计报告及附图进行了修正 修正的主要内容 1 增设穿堤建 筑物两侧校核洪水位以上至坝顶的生态护坡 并相应调整了概算 2 修正了国民经济 评价中计算期 原设计取 51 年 修正为 31 年 1 11 1 工程概况工程概况 长岗水库属淮河流域沣河水系 地理坐标为东经 116 3 41 北纬 32 7 25 位于安徽省六安市霍邱县河口镇高峰村境内 系国家在册的小 2 型水库 集水面积 0 08km2 水库枢纽由大坝 2 座放水涵及 2 座进水闸组成 大坝为均质土坝 大坝长 604m 最大坝高约 3 0m 坝顶高程 41 68 43 23m 顶宽 2 2 5 1m 防洪标 准为 20 年一遇设计 设计水位 41 80m 1985 国家高程 下同 50 年一遇校核 校 核水位 42 00m 正常蓄水位 41 50m 死水位 39 00m 水库总库容 11 3 万 m3 兴利库 容 10 3 万 m3 水库设计灌溉面积 1200 亩 目前实际灌溉面积 1000 亩 保护耕地 1200 亩 人口 800 人 长岗水库建成后未进行有效管理和养护 致使工程存在较多的不足和安全隐患 如大坝下游坝脚湿软 涵闸均为砖砌圬工结构 且损毁相当严重 无启闭设备 大 坝一直带病运行 以上险情的存在 造成水库一直低于设计的兴利水位运行 对下游的灌溉产生 不利影响 水库安全无保障 因此长岗水库急需除险加固 1 21 2 水文水文 1 2 1 流域概况 长岗水库位于霍邱县河口镇高峰村境内 地理坐标为东经 116 3 41 北纬 学习好帮手 32 7 25 属淮河流域沣河水系 集水面积 0 08 km2 1 气象 长岗水库属北亚热带和暖温带半湿润季风气候 为我国南北气候的过渡地带 具有气候温和 四季分明 雨量适中 但年际变化大 日照时数多 温差大 无霜 期长 季风气候明显等特点 表现为夏热多雨 冬寒晴燥 秋旱少雨 冷暖和旱涝 的转变往往很突出 学习好帮手 该区年平均气温 14 16 最高月平均气温在 28 左右 最低月平均气温 1 无霜期一般年份在 220 天左右 本区域多年平均降雨量为 978mm 多年平均径流深 为 342mm 2 水文 长岗水库坝址以上及邻近流域无实测径流资料 因而无法用直接法推求水库的 入库洪水 只有通过雨量站降雨资料或查暴雨参数等值线图 根据 安徽省暴雨参 数等值线图 山丘区产汇流分析成果和山丘区中 小面积设计洪水计算办法 以 下简称 84 办法 间接计算 1 2 2 历次设计洪水计算方法与成果 长岗水库自建成以来从未进行过除险加固 无洪水复核成果 本次设计根据现 场调查 对原规划资料进行核实 1 2 3 本次设计洪水复核 本次洪水复核采用 84 办法 由暴雨间接推求设计洪水 根据 防洪标准 和 水利水电工程等级划分及洪水标准 水库属于 等枢纽 大坝 放水涵主要建 筑物 5 级 下游消能防冲设施为次要建筑物 5 级 本次复核设计洪水标准为 20 年 一遇设计 50 年一遇校核 下游消能设施按 10 年一遇设计 根据 84 办法 查暴 雨等值线图得 再根据流域特征 52 0 100 2424 v CmmH5 0 40 11 v CmmH 参数值 采用 安徽省小型水库设计洪水计算程序 进行入库洪水计算 入库洪水计算成果为 20 年一遇入库洪峰 0 70m3 s 1 日洪量 6 49 万 m3 50 年一遇洪峰 1 10m3 s 1 日洪量 6 55 万 m3 1 2 4 成果合理性分析 本次洪水复核采用 84 办法 进行计算 由于缺乏实测降雨资料 无法进行合 理性分析 但 84 办法 理论计算洪峰流量偏大 对工程安全是有利的 1 2 5 施工期洪水 长岗水库总集水面积 0 08km2 根据施工组织设计安排 主体工程施工安排在 学习好帮手 10 月 次年 5 月 水库水下部分主要工程有 2 座放水涵 2 座进水闸及建筑物迎水 面两侧砼护坡 下部 根据施工组织进度安排 该部分工程水下部分施工工期 2 3 个月 施工导流方案为 水下部分施工时 同期降雨产生的径流量全部蓄在水 库中 采取围堰挡水施工 当水下工程施工结束后 且放水涵能过流时 拆除围堰 通过放水涵导流 施工期洪水标准采用 5 年一遇 根据施工洪水计算成果 灌溉涵及砼护坡水下部分施工宜在 11 月 次年 2 月进 行 此段时间水库集水面积内降水产生的径流量最少 围堰高程最低 1 31 3 工程地质工程地质 长岗水库位于霍邱县河口镇高峰村境内 地面高程一般在 39 72 42 43m 由 于该库未进行地质勘探 比照同一个乡镇邻近七塘小 1 型水库地质资料 库区周边 地貌为冲积平原地貌 场地地貌单元为沣河一级阶地地貌单元 1 41 4 工程任务及规模工程任务及规模 1 4 1 工程概况 长岗水库属淮河流域沣河水系 地理坐标为东经 116 3 41 北纬 32 7 25 位于安徽省六安市霍邱县河口镇高峰村境内 系国家在册的小 2 型水库 集水面积 0 08km2 水库枢纽由大坝 放水涵及进水闸组成 大坝为均质土坝 大坝 长 604m 最大坝高约 3 0m 坝顶高程 41 68 43 23m 顶宽 2 2 5 1m 防洪标准为 20 年一遇设计 设计水位 41 80m 1985 国家高程 下同 50 年一遇校核 校核水位 42 00m 正常蓄水位 41 50m 死水位 39 00m 水库总库容 11 3 万 m3 兴利库容 10 3 万 m3 水库设计灌溉面积 1200 亩 目前实际灌溉面积 1000 亩 保护耕地 1200 亩 人口 800 人 1 4 2 水库加固洪水标准 长岗水库为小 2 型水库 工程等别为 等 主要建筑物级别为 5 级 原无设 计资料 本次洪水复核根据 防洪标准 和 水利水电工程等级划分及洪水标准 及 安徽省小型水库除险加固设计指导意见 相关规定 确定防洪标准为 20 年一 学习好帮手 遇洪水设计 50 年一遇洪水校核 1 4 3 水库洪水调节计算 长岗水库原无设计资料 通过调查和现场勘测 本次设计将该库兴利水位定为 41 50m 汛限水位同兴利水位 由于长岗水库为反调节水库 区间来水较小 主要从电灌渠引水充库 集水面 积主要为库区 故本次设计调节计算的主要按照相应频率暴雨产生的径流量全部入 库 利用叠加法推算水库 20 年一遇设计洪水位为 41 80m 相应 V设 11 0 万 m3 5 0 年一遇校核洪水位为 42 00m 相应 V校 11 3 万 m3 1 4 4 水库除险加固工程措施与建设内容 根据水库安全评估意见及实际情况 本次水库加固工程的主要内容包括 1 水库大坝按设计坝顶高程及标准断面加培 2 拆除重建 2 座放水涵 3 拆除重建 2 座进水闸 4 新建建筑物两侧大坝护坡工程 5 新建进水渠砼衬砌及砼防汛道路 6 增设必要水文观测设施等 1 51 5 除险加固工程设计除险加固工程设计 1 5 1 工程等别 枢纽建筑物级别及防洪标准 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2017 防洪标准 GB50201 2014 和 水库大坝安全评价导则 SL258 2017 的规定 长岗水库 属小 2 型水库 工程等别为 等 主要建筑物级别 大坝为 5 级 穿坝建筑物 的等级为 5 级 次要建筑物的等级为 5 级 临时建筑物的等级为 5 级 依据 防洪标准 GB50201 2014 和水库枢纽工程等级 该工程设计洪水标 准为 20 年一遇设计 即 P 5 校核洪水标准为 50 年一遇 即 P 2 学习好帮手 1 5 2 主要项目加固设计 根据水库安全评估报告及实际情况 长岗水库加固工程的主要内容包括 1 大坝土方加固长 604m 设计坝项高程 43 00m 顶宽 4 0m 弯道处 6 0m 内外坡 1 2 5 采取背坡不动 坝前帮土方案进行加固 2 新建大坝砼预制块护坡长 160m 限于投资 本次设计未进行全坝段护坡 护坡主要位于穿堤建筑物两侧各 20m 3 拆除重建 1 0m 进水闸 2 座 4 拆除重建 0 6m 放水涵 2 座 5 1 进水闸引水渠砼预制块衬砌长 114m 6 新建砼连接道路长 130m 路面宽 3 0m 1 61 6 电气与金属结构电气与金属结构 1 6 1 金属结构 长岗水库现有 2 座放水涵和 2 座进水闸 均为圬工结构 未设闸门及启闭设备 本次设计共配备 3 付闸门 2 进水闸配双向止水铸铁闸门 1 付 2 座放水涵各 配铸铁闸门 1 付 配套的启闭设备选用 Q L 型手动侧摇螺杆式启闭机 一门一机 1 6 2 电气设计 长岗水库用电主要为库区照明用电 鉴于库区内各涵闸配套的启闭机 因启闭 力不大 均采用手动启闭 且低压照明用电已接至现场 无需进行专项电气设计 1 71 7 施工组织设计施工组织设计 长岗水库属小 2 型水库 枢纽由大坝 2 座进水闸和 2 个放水涵等组成 本加 固工程规模为 等 主要建筑物为 5 级 相应导流建筑物为 5 级 通过分析各时段 的来水量可知 3 月份以后的来水量明显增多 施工导流时段安排在 11 月至次年 2 月 学习好帮手 根据本工程的施工特点 水下工程施工期安排在枯水期 可采取放空水库 各 涵闸施工中不考虑导流 1 81 8 水库淹没处理及工程占地水库淹没处理及工程占地 长岗水库属除险加固项目 不改变原有工程规模 库区淹没征地在建库时已经 征用 故本次加固设计不考虑水库淹没征地 本次水库除险加固大坝采取迎水侧加培 无永久征地 临时占地主要为在水库 管理范围以外取土 弃土 施工场地布置占地 其中土料场规划在库内 无临时占 地 弃土由乡村指定地点堆放 其费用已纳入主体工程中 施工布置临时占地 1 5 亩 本次除险加固临时征地年限按 1 年计 本工程征地及地面附属物补偿总投资3 19 万元 1 91 9 环境保护与水土保持设计环境保护与水土保持设计 1 长岗水库除险加固后可使水库充分发挥综合效益 水库防洪标准进一步提 高 水库下游群众和农田等免受洪灾损失 下游农田适时灌溉 养鱼等经济效益可 观 同时可以改善区域水环境 社会效益非常显著 工程对环境的有利影响是主要 的 长远的 不利影响是次要的 暂时的 在落实具体保护防范措施的基础上 可 将工程潜在的不利影响降到最低限度 从环境保护角度 本工程的建设是可行的 项目工程的兴建 对当地农业生产和自然系统的改善有重要作用 可充分利用当地 水资源 美化环境 改良土壤 促进农业生态环境协调发展 有利于生态系统的良 性循环 2 项目区为丘陵区 工程施工容易引发新的水土流失 因此 本工程项目重 点要作好水土保持预防监督 有效地防止新的水土流失 在施工期内 必须采取相 应的林草措施和工程措施进行恢复植被 稳定边坡 增强土壤的抗蚀性 从而防止 水土流失 本工程水保及环保费用为 1 0 万元 1 101 10 工程管理设计工程管理设计 长岗水库目前没有专门的管理机构 加固后本着谁受益谁负担的原则 主管部 学习好帮手 门为河口镇政府 受益村组直接管理 其管理费用可通过上级财政补贴 租赁或承 包等多种运管方式解决 达到以库养库的目的 长岗水库现无管理设施 限于投资 本次设计不设管理设施 但为确保该库的 安全运行 使工程发挥应有的效益 按照 产权有归属 管理有载体 运行有机制 工程有效益 的要求 受益乡镇必须落实好工程管理主体和管护责任 在确保工程 安全和公益属性的前提下 可采取承包 租赁 托管等方式 引入竞争机制 择优 选择经营管理主体 签订管护合同 落实管护责任 保障工程运行 1 111 11 设计概算设计概算 本工程总投资 107 49 万元 其中工程基本预备费 5 07 万元 水土保持工程投 资 0 5 万元 环境保护投资 0 5 万元 建设及施工场地征用费总投资 3 19 万元 1 121 12 经济评价经济评价 本工程总投资为 107 49 万元 剔除属于国民经济内部转移的计划利润和税金 后投资 88 14 万元 长岗水库除险加固后年均新增防洪效益 12 0 万元 灌溉效益 9 60 万元 养殖 效益 1 72 万元 年运行费 0 22 万元 经济内部收益率 EIRR 11 32 经济净 现值 ENPV 28 31 万元 经济效益费用比 1 62 在投资增加 15 及效益减 BC R 少 15 两种情况下 国民经济评价指标仍然是合理的 说明项目抗风险能力比较强 从上述分析评价指标可以看到 该项目经济上合理的 建议尽快实施 以利发 挥工程的经济效益和社会效益 1 131 13 工程特性表工程特性表 学习好帮手 表表 1 11 1 长岗水库除险加固工程特性表长岗水库除险加固工程特性表 项目 名称 指标名称单位数 量备注 集水面积 km20 08 校核洪水位 m42 00 设计洪水位 m41 80 正常蓄水位 m41 50 死水位 m39 00 总库容万 m3 11 3 兴利库容万 m3 10 3 水 库 特 性 死库容万 m3 0 5 1 大坝 坝 型均质土坝 坝长 m604 0 坝顶宽 m 4 0 弯道处加宽至 6 0m 设计坝顶高程 m43 00 2 1 进水闸 型式钢筋砼管涵结构 底板高程 40 00 断面尺寸 m 1 0 3 2 进水闸 型式钢筋砼管涵结构 底板高程 40 00 主 要 建 筑 物 断面尺寸 m 1 0 学习好帮手 项目 名称 指标名称单位数 量备注 4 3 放水涵 型式钢筋砼管涵结构 底板高程 m39 00 断面尺寸 宽 高 m 0 6 5 4 放水涵 型式钢筋砼管涵结构 底板高程 m40 50 断面尺寸 宽 高 m 0 6 1 主要工程数量含阶段系数 土方开挖 m34756 土方填筑 m35431 砌石 m3261 8 含拆除量 砼及钢筋砼 m3603 2 含拆除量 2 主要建筑材料 水泥 t152 7 钢筋 t3 4 3 所需劳动力 总工时工时 16341 高峰人数人 45 施 工 4 总工期个月 5 1 总投资万元 107 49 其中 建筑工程万元 71 91 机电设备安装万元 0 00 金属结构设备及安装万元 2 81 临时工程万元 3 92 独立费用万元 22 78 基本预备费万元 5 07 水保及环保万元 1 00 2 综合利用经济指标 经 济 指 标 加固工程多年平均效益万元 23 32 学习好帮手 项目 名称 指标名称单位数 量备注 经济内部收益率 11 32 效益费用比 1 62 经济净现值万元 28 31 1 141 14 工程枢纽平面布置图工程枢纽平面布置图 详见初步设计附图 学习好帮手 2 2 水文水文 2 12 1 流域概况流域概况 长岗水库位于霍邱县河口镇高峰村境内 地理坐标为东经 116 3 41 北纬 32 7 25 属淮河流域沣河水系 集水面积 0 08 km2 2 1 1 气象 长岗水库属北亚热带和暖温带半湿润季风气候 为我国南北气候的过渡地带 具有气候温和 四季分明 雨量适中 但年际变化大 日照时数多 温差大 无霜 期长 季风气候明显等特点 表现为夏热多雨 冬寒晴燥 秋旱少雨 冷暖和旱涝 的转变往往很突出 该区年平均气温 14 16 最高月平均气温在 28 左右 通常出现在 7 月份 极端最高气温超过 40 最低月平均气温 1 通常出现在 1 月份 极端最低气温 低于 20 无霜期一般年份在 220 天左右 受季风影响 本地区风向多变 冬季 多偏北风 夏季多偏南风 春秋季多东北风 年均风速在 2 3m s 平均风力 3 级 左右 最大风力在 8 级以上 根据资料分析 本区域多年平均降雨量为 1008 9mm 降水量年内和年际变化都 很大 降水最多的 2003 年 1436mm 最少的 1976 年仅为 581mm 年最大降雨量为最 小降雨量的 2 5 倍 一般汛期 5 9 月份 降水占全年的 70 左右 区内观测到的 最大日降雨量为 248mm 3 日降雨量为 294mm 多年平均径流深为 342mm 年径流系 数约为 0 35 2 1 2 水文 长岗水库坝址以上及邻近与之相似流域无实测径流资料 因而无法用直接法推 求水库的入库洪水 只有通过雨量站降雨资料或查暴雨参数等值线图 根据 安徽 省暴雨参数等值线图 山丘区产汇流分析成果和山丘区中 小面积设计洪水计算办 学习好帮手 法 以下简称 84 办法 间接计算 2 22 2 历次设计洪水计算方法与成果历次设计洪水计算方法与成果 长岗水库自建成以来从未进行过除险加固 无洪水复核成果 本次设计根据现 场调查 对原规划资料进行核实 2 32 3 本次设计洪水复核计算本次设计洪水复核计算 本次洪水复核采用 84 办法 由暴雨间接推求设计洪水 根据 防洪标准 和 水利水电工程等级划分及洪水标准 水库属于 等枢纽 大坝 放水涵主要建 筑物 5 级 下游消能防冲设施为次要建筑物 5 级 本次复核设计洪水标准为 20 年 一遇设计 50 年一遇校核 下游消能设施按 10 年一遇设计 2 3 1 流域特征值 由 1 10000 地形图量算得流域特征值如下 集水面积 F 0 08km2 流域长度 L 0 76km 流域平均宽度m 11 0 L F B 流域形状系数 14 0 2 F B f 2 3 2 设计洪水过程线推求 对于面积较小 缺乏资料的水库设计洪水计算 根据 水利水电工程设计洪水 计算规范 规定可采用推理公式进行计算 根据 84 办法 查暴雨等值线图得 再根据长岗水库区间流域特征参52 0 100 2424 v CmmH5 0 40 11 v CmmH 数值 采用 安徽省小型水库设计洪水计算程序 计算长岗水库入库洪水过程 计 算成果见表 2 1 表 2 2 和图 2 1 学习好帮手 表表 2 12 1 长岗水库长岗水库 2020 年一遇设计洪水过程年一遇设计洪水过程 时段序号 h 来水流量 m3 s km 时段序号 h 来水流量 m3 s km 时段序号 h 来水流量 m3 s km 12 4911 1 175 3 24 21026 7 185 1 34 61195 7194 5 45 51234 3203 9 56 2136 8 213 8 66 4147 0 223 8 78 8 157 6233 8 810 7166 4 243 8 表表 2 22 2 长岗水库长岗水库 5050 年一遇校核洪水过程年一遇校核洪水过程 时段序号 h 来水流量 m3 s km 时段序号 h 来水流量 m3 s km 时段序号 h 来水流量 m3 s km 1 2 79 11 1 175 3 2 4 4 10 27 0185 1 3 4 611 101 5 194 4 4 5 7 12 29 8203 9 5 6 313 6 4 213 8 6 6 4 14 7 2 223 8 7 9 115 7 6 233 8 8 10 8 16 6 2 243 8 入库洪水计算成果为 20 年一遇入库洪峰 0 70m3 s 1 日洪量 6 49 万 m3 50 年一遇洪峰 1 10m3 s 1 日洪量 6 55 万 m3 学习好帮手 图图 2 12 1 长岗水库长岗水库 2020 年一遇及年一遇及 5050 年一遇入库洪水过程线图年一遇入库洪水过程线图 学习好帮手 2 42 4 成果成果合理性分析合理性分析 本次洪水复核采用 84 办法 进行计算 由于缺乏实测降雨资料 无法进行合 理性分析 但 84 办法 理论计算洪峰流量偏大 对工程安全是有利的 2 52 5 施工期洪水施工期洪水 长岗水库总集水面积 0 08km2 根据施工组织设计安排 主体工程施工安排在 10 月 次年 5 月 水库水下部分主要工程有 2 座放水涵 2 座进水闸及建筑物迎水 面两侧砼护坡 下部 根据施工组织进度安排 该部分工程水下部分施工工期 2 3 个月 施工导流方案为 水下部分施工时 同期降雨产生的径流量全部蓄在水 库中 采取围堰挡水施工 当水下工程施工结束后 且放水涵能过流时 拆除围堰 通过放水涵导流 施工期洪水标准采用 5 年一遇 围堰挡水期间水库降雨径流量采用临近资料较长霍邱县雨量站资料推算 根据 建筑物施工进度安排情况 水下部分工程施工期约为 2 3 个月 经计算 时段 2 个月 降雨量统计参数及设计时段降雨量见表 2 3 水下部分工程施工时段定在 10 月 次年 3 月之间的枯水季节 为了便于施工时段选择 计算了 10 11 月 11 12 月 12 1 月 1 2 月 2 3 月共 5 个施工时段 时段洪量采用径流系数 法估算 根据相关资料 径流系数采用 0 35 各方案计算设计洪量及施工期水位见 表 2 3 表表 2 32 3 长岗水库各方案设计降雨量及洪量计算成果表长岗水库各方案设计降雨量及洪量计算成果表 方 案10 11 月11 12 月12 1 月1 2 月2 3 月 均值 mm 12065446497 Cv0 660 730 60 540 45 降雨参数 Cs2 52 52 52 52 5 5 年一遇设计雨量 mm 172 394 462 289129 3 径流系数 0 350 350 350 350 35 5 年一遇设计洪量 104m3 4 8 2 6 1 7 2 5 3 6 根据以上计算成果 灌溉涵及砼护坡水下部分施工宜选在 11 月 次年 2 月进 行 此段时间水库集水面积内降水产生的径流量最少 围堰高程最低 学习好帮手 3 3 工程地质工程地质 长岗水库位于霍邱县河口镇高峰村境内 地面高程一般在 39 72 42 43m 由 于该库未进行地质勘探 比照同一个乡镇邻近七塘小 1 型水库地质资料 库区周 边地貌为冲积平原地貌 场地地貌单元为沣河一级阶地地貌单元 据安徽省区域地质资料 工程区位于合肥断陷盆地西北部与淮河凹陷的结合部 位 阜阳 淮南坳陷的南侧 寿县隆起西部 主要受断块构造作用控制 大多活动 于燕山期至喜马拉雅早期 自石炭纪以来一直受下降运动的控制 到白垩纪沉降规 模巨大 区内普遍发育了巨厚的第三纪和第四纪的沉积地层 区内构造主要由近东 西向的断裂 坳陷和褶皱组成 它们对中新生代地层的 发育与分布均起着一定的控制作用 自新生代以来区内新构造运动以明显的间歇性 沉降 不均匀抬升为主 运动强度小 振荡性显著 继承性明显 区内岩浆岩不发 育 根据区域地质资料 库区断裂构造不发育 学习好帮手 4 4 工程任务及规模工程任务及规模 4 14 1 工程工程概况概况 长岗水库属淮河流域沣河水系 地理坐标为东经 116 3 41 北纬 32 7 25 位于安徽省六安市霍邱县河口镇高峰村境内 系国家在册的小 2 型水库 集水面积 0 08km2 水库枢纽由大坝 放水涵及进水闸组成 大坝为均质土坝 大坝 长 604m 最大坝高约 3 0m 坝顶高程 41 68 43 23m 顶宽 2 2 5 1m 防洪标准为 20 年一遇设计 设计水位 41 80m 1985 国家高程 下同 50 年一遇校核 校核水位 42 00m 正常蓄水位 41 50m 死水位 39 00m 水库总库容 11 3 万 m3 兴利库容 10 3 万 m3 水库设计灌溉面积 1200 亩 目前实际灌溉面积 1000 亩 保护耕地 1200 亩 人口 800 人 长岗水库建成后未进行有效管理和养护 致使工程存在较多的不足和安全隐患 如大坝下游坝脚湿软 涵闸均为砖砌圬工结构 且损毁相当严重 无启闭设备 大 坝一直带病运行 以上险情的存在 造成水库一直低于设计的兴利水位运行 对下游的灌溉产生 不利影响 另外水库安全无保障 因此长岗水库急需除险加固 长岗水库受当时施工条件影响及经过多年的运行 暴露了诸多问题 主要表现 在 1 大坝坝顶高程大多不满足要求 坝身单薄且宽窄不一 坝顶高低不平 2 2 座放水涵和 2 座进水闸均为砖砌圬工结构 且损毁相当严重 无启闭设备 无法正常使用 危及大坝安全 3 水库无水文观测设施及交通设施 综上所述 长岗水库急需除险加固 4 4 2 2 水库加固洪水标准水库加固洪水标准 长岗水库为小 2 型水库 工程等别为 等 主要建筑物级别为 5 级 原无设 学习好帮手 计资料 本次洪水复核根据 防洪标准 和 水利水电工程等级划分及洪水标准 及 安徽省小型水库除险加固设计指导意见 相关规定 确定防洪标准为 20 年一 遇洪水设计 50 年一遇洪水校核 4 34 3 水库洪水调节计算水库洪水调节计算 4 3 1 兴利水位 长岗水库原无设计资料 通过调查和现场勘测 本次设计将该库兴利水位定为 41 50m 汛限水位同兴利水位 4 3 2 洪水调节计算 由于长岗水库为反调节水库 区间来水较小 主要从电灌渠引水充库 集水面 积主要为库区 故本次设计调节计算的主要按照相应频率暴雨产生的径流量全部入 库 利用叠加法推算水库 20 年一遇设计洪水位为 41 80m 相应 V设 11 0 万 m3 5 0 年一遇校核洪水位为 42 00m 相应 V校 11 3 万 m3 计算成果见表 4 1 表表 4 14 1 洪水调节计算成果表洪水调节计算成果表 频率 P 项目 5 2 设计洪峰 m3 s 0 71 1 最高库水位 m41 80 42 00 相应库容万 m3 11 0 11 3 4 44 4 水库除险加固工程措施与建设内容水库除险加固工程措施与建设内容 根据水库安全评估意见及实际情况 本次水库加固工程的主要内容包括 1 水库大坝按设计坝顶高程及标准断面加培 2 拆除重建 2 座放水涵 3 拆除重建 2 座进水闸 4 新建建筑物两侧大坝护坡工程 5 新建进水渠砼衬砌及砼防汛道路 学习好帮手 6 增设必要水文观测设施等 长岗水库调节计算成果及建筑物特征参数见表 4 2 表表 4 24 2 长岗水库规划成果表长岗水库规划成果表 项目入库流量 m3 s 库容 万 m3 水位 m 20 年一遇设计 0 7 11 0 41 80 50 年一遇校核 1 1 11 3 42 00 型式 涵进口底高程 m 设计流量 m3 s 口径 m 1 进水闸 钢筋砼管涵 40 000 67 1 0 型式 涵进口底高程 m 设计流量 m3 s 口径 m 2 进水闸 钢筋砼管涵 40 000 38 1 0 型式 涵进口底高程 m 设计流量 m3 s 口径 m 3 放水涵 钢筋砼管涵 39 00 0 12 0 6 型式 涵进口底高程 m 设计流量 m3 s 口径 m 4 放水涵 钢筋砼管涵 40 500 12 0 6 坝型迎水侧边坡坝顶高程 m 大坝砼护坡 大坝 均质土坝 2 5 43 00 42 00 死水位 m 兴利水位 m 正常蓄水位 m 汛限水位 m 39 00 41 50 41 50 41 50 死库容 万 m3 兴利库容 万 m3 正常蓄水位对应的库容 万 m3 其他 0 5 10 3 10 8 注 表中水位 高程为 85 高程 学习好帮手 5 5 除险加固工程设计除险加固工程设计 5 15 1 除险加固设计标准除险加固设计标准 5 1 1 工程等别 枢纽建筑物级别 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2017 防洪标准 GB50201 2014 和 水库大坝安全评价导则 SL258 2017 的规定 长岗水库 属小 2 型水库 工程等别为 等 主要建筑物级别 大坝为 5 级 穿坝建筑物 的等级为 5 级 次要建筑物的等级为 5 级 临时建筑物的等级为 5 级 5 1 2 防洪标准 依据 防洪标准 GB50201 2014 和水库枢纽工程等级 该工程设计洪水标 准为 20 年一遇设计 即 P 5 校核洪水标准为 50 年一遇 即 P 2 5 1 3 地震设防烈度 根据 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 及 中国地震动参数区划图 GB18306 2015 等规范的有关规定 复核库区场地地动参数如下 抗震设防烈 度为 VI 度 设计地震基本加速度值为 0 05g 5 25 2 设计依据设计依据 1 水利水电工程初步设计报告编制规程 SL619 2013 2 防洪标准 GB50201 2014 3 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2017 4 工程建设标准强制性条文 水利工程部分 2010 年版 5 水工建筑物荷载设计规范 SL744 2016 6 水工混凝土结构设计规范 SL191 2008 学习好帮手 7 小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 SL189 2013 8 建筑地基处理技术规范 JGJ79 2012 9 水闸设计规范 L265 2016 10 水工挡土墙设计规范 SL379 2007 11 水利水电工程启闭机设计规范 SL41 2011 12 水利水电工程施工组织设计规范 SL303 2004 13 安徽省小型水库除险加固设计指导意见 2007 04 版 14 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 15 其他现行的相关规范 规程 各类技术专著等 5 35 3 除险加固设计原则除险加固设计原则 本次除险加固设计是根据 大坝安全评估报告 内容进行各项工作 1 本次除险加固主要解决水库大坝安全问题 并根据现代化管理的要求进一 步完善水库大坝水文监测 防汛 通讯等工程管理施设 2 大坝及穿坝建筑物设计所需基本参数和各类尺寸主要来源于现场勘测和安 全评估报告 3 本次除险加固设计对长岗水库的功能和作用不作改变 5 45 4 设计基本资料设计基本资料 1 霍邱县长岗水库大坝安全评估报告 2 霍邱县长岗水库大坝现场勘测调查 3 小型水库注册资料等 5 5 5 5 大坝加固设计大坝加固设计 5 5 1 坝顶高程 根据 小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 SL189 2013 坝顶在静水 位以上的超高由以下公式计算 Y e R A 学习好帮手 式中 Y 坝项超高 单位m e 水面风壅高度 单位m 本设计取e 0 A 安全加高 设计状态取0 5m 校核状态取0 3m R 最大波浪在坝上的爬高 单位m 按照 小型水利水电工程碾压式土石 坝设计规范 附录A 计算确定 水库流域内多年平均最大风速W 12m s 水面吹程175m 波浪爬高R 由平均波高与 坝前水深的比值按表A 1 7 规定的系数计算求得R 平均爬高的按以下公式计 H hm RR 算 mm W Lh m KK R 2 1 式中 斜坡糙率渗透系数 0 9 K 经验系数 设计状态1 13 校核状态1 11 W K 平均波高 单位m 按以下公式计算 m h 7 0 13 0 0018 0 7 0 13 0 7 0 2 45 0 2 7 0 22 W gH th W gD th W gH th W gh m mm 5 0 438 4 mm hT Hm 水域平均水深 m 平均波长 单位m m L 计算结果见表5 1 表表 5 15 1 坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 频率 水库静水位 m 风壅高度 e m 最大波浪 爬高 R m 安全加高 A m 超高 m 需要坝顶高程 m 20 年一遇 设计 41 800 00 690 51 1942 99 50 年一遇 校核 42 000 00 560 30 8642 86 由上表可知 长岗水库在 20 年一遇设计水位和 50 年一遇校核水位所需坝顶高 程分别为 42 99m 和 42 86m 因此本次设计坝顶高程取 43 00m 该水库现状坝顶高 程 41 68 43 23m 左右 大坝现状坝顶高程局部不能够满足防洪要求 本次设计对 长岗水库大坝进行加高培厚 学习好帮手 5 5 2 坝体加固及坝体型式 长岗水库大坝现状坝顶宽度在 2 2 5 1m 部分坝顶宽度较宽 但坝顶高程不 满足防洪要求 根据 小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 SL189 2013 规定 小型水库的坝顶宽度一般为 4 6m 考虑到坝顶无车辆通行要求 本次设计 坝顶宽度取 4 0m 弯道处取 6 0m 设计大坝迎水坡坡比 1 2 5 设计背水坡坡比 1 2 5 具体设计型式见设计附图 5 65 6 大坝护坡设计大坝护坡设计 从现场调查情况来看 长岗水库大坝迎水坡未进行任何护砌 但上下游坝坡较 为稳定 未出现塌滑坡现象 且下游坡脚无明显湿脚和散浸 该水库大坝坝坡是安 全的 不需要进行全段硬护坡 但为了加强穿堤建筑物两侧大坝的防浪抗冲性 抗 渗性及稳定性 本次设计仅考虑对穿堤建筑物两侧大坝迎水坡进行砼预制块护砌 护坡的结构类型有草皮护坡 砌石护坡 砼护坡等 具体护坡的优缺点进行分 析如下 1 草皮护坡 造价低 自然美观性好 但易受人类活动和自然情况变化影响 防浪抗冲效果差 迎水侧护坡不予考虑 2 浆砌石护坡 施工麻烦 块石能够满足坡面局部不均匀沉降 防浪抗冲效 果较好 美观性较差 3 砼块护坡 强度高 整齐美观 抗风浪冲刷能力较强 机械施工 速度 较快 尺寸较规则 铺设较容易 对坡面局部沉降变形适应性较好 施工工艺简单 工程造价较高 根据以上对各类型式护坡方案的比较 并结合已建护坡的实际情况 本着技术 上可靠 经济上合理 外观上美观的原则 本次设计中 对大坝迎水侧护坡采用混 凝土预制块护坡 护坡顶至校核洪水位 下至库区滩地 校核洪水位上采用生态护 坡 参照 小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范 SL189 2013 附录 A 中公 式 A 2 3 混凝土板整体稳定所需的护面板厚度 学习好帮手 m m b L ht wc wm p 1 07 0 2 3 式中 混凝土护面板厚度 m t 系数 对装配式护面板取 1 1 累计频率 1 的波高 m p h 沿坝坡向板长 m b 平均波长 m m L 水的密度 t m3 w 板的密度 t m3 c 迎水面坝坡系数 m 经计算混凝土板厚度为 0 093m 为保证施工质量 增加其稳定性 参考同类工 程设计经验 取砼块厚度为 0 12m 本次设计考虑到投资因素 护坡范围为大坝穿堤建筑物两侧各 20m 护坡总长 160m 护砌布置如下 护坡采用 C20 砼预制锁块结构 厚 0 12m 下设 0 1m 厚碎石 垫层 顶护至校核水位 42 00m 底部护至滩地或死水位以下 1 5m 护坡顶部设置 宽 0 3m 深 0 4m 的现浇 C20 砼压顶 护坡底部设置宽 0 4m 深 0 6m 现浇 C20 砼 勒脚 校核洪水位至坝顶采用砼框格植草型生态护坡 护坡具体结构形式见设计附 图 5 75 7 引水渠衬砌设计引水渠衬砌设计 5 7 1 引水渠现状 长岗水库水源主要来自两部分 正常年份通过 2 进水闸拦截西部岗区的地面径 流入库 干旱年份通过 1 进水闸的引水渠提水入库 目前该引水渠年久失修 渠内 杂草丛生 淤积严重 输水不畅 急需进行整治 5 7 2 衬砌设计 为保证 1 进水闸引水通畅 减少提灌水输水损失 降低农业成本 本次设计对 学习好帮手 1 进水闸 114m 引水渠 村级砼路至闸口 进行整治衬砌 土方整治标准 设计底宽 0 8m 设计渠高 1 0m 两侧边坡为 1 1 衬砌布置如下 引水渠两侧护砌采用 C20 砼预制锁块结构 厚 0 12m 下设 0 05m 厚碎石垫层 护至渠顶 并设置宽 0 2m 深 0 25m 的现浇 C20 砼压顶 为保证两侧护砌稳定性 沿纵轴线方向每 10m 设置一 道宽 0 2m 深 0 2m 现浇 C20 砼隔埂 渠底采用现浇 C20 砼 厚 0 1m 具体布置及 结构详见设计附图 5 85 8 进水闸设计进水闸设计 5 8 1 工程现状 由上所述 该库现状共有 2 座进水闸 分别位于 K0 000 处和 K0 150 处 均建 于 70 年代 1 进水闸为引提灌水入库 现状为 0 5m 浆砌砖圬工结构 2 进水闸 为拦截地面径流入库 现状为 0 3m 浆砌砖圬工结构 2 座进水闸均无启闭设备 且进 出口段严重损毁 洞身漏水 不能正常使用 故 2 座进水闸急需加固改造 鉴于以上状况 并参考安全评估报告 本次设计考虑将 2 座进水闸在原址上拆 除重建 5 8 2 进水闸设计 5 8 2 15 8 2 1 规划资料规划资料 1 进水闸位于大坝桩号 K0 000 处 主要功能为引提灌水入库 设计引水流量 为 0 42m3 s 2 进水闸位于大坝桩号 K0 150 处 主要功能为拦截地面径流入库 设计引水流量为 0 38 m3 s 2 座进水闸均设计为钢筋砼管涵结构 根据引水流量初 步拟定的孔径 1 0m 结合原进水闸孔口尺寸和引水流量拟定 2 座进水闸底板 高程根据现状底板高程确定为 40 00m 具体详见表 5 2 表表 5 25 2 长岗水库进水闸规划成果表长岗水库进水闸规划成果表 工程名称位置 口径 m 进口底板高程 m 设计流量 m3 s 1 进水闸 K0 000 1 040 000 42 2 进水闸 K0 150 1 040 000 38 学习好帮手 5 8 2 25 8 2 2 过流能力计算过流能力计算 根据 2 座进水闸水位流量条件 过流能力计算根据 涵洞 中的水力计算公式 按有压涵洞淹没出流计算 t hiLHgQ 0 2 RC gL z 2 2 1 式中 流量系数 涵洞断面积 m2 上 下游水位差 m 0 H 从进口至出口前各种局部水头损失系数之和 出口局部水头损失系数 可根据涵洞断面积与出口尾水渠断面积 z 1 比值按公式计算 2 2 1 2 1 z 谢才系数 其中为糙率 为水力半径 m C 6 1 1 R n C nR 经计算得出 1 进水闸过流量 Q 1 21m3 s 2 进水闸过流量 Q 0 73m3 s 完全 满足设计流量要求 说明 2 座进水闸所拟定的口径是可行的 5 8 2 35 8 2 3 消能防冲计算消能防冲计算 进水闸实际运行期过流量不大 所需消能防冲设施工程规模较小 其下游消能 防冲 根据实际地形 采用底流消能形式布置 采用多次试算确定最终计算结果 1 消力池深度计算 根据 水闸设计规范 L265 2016 附录 B 进行消力池深度计算 Zhhd sc 0 25 0 2 1 3 2 1 8 1 2b b gh aqh h c c c 0 2 2 2 2 0 3 c cc gh q hTh 2 2 2 2 2 22 cs gh q hg q Z 学习好帮手 其中 d 消力池深度 m 0 水跃淹没系数 取用 1 05 hc 跃后水深 m hc 收缩水深 m 动能修正系数 取用 1 05 q 过闸单宽流量 m2 s b1 消力池首端宽度 m m b2 消力池末端宽度 m m T0 由消力池底板顶面算起的总势能 Z 出池落差 m hs 出池河床水深 m 2 消力池长度计算 根据 水闸设计规范 L265 2016 附录 B 公式 B 1 2 1 和公式 B 1 2 2 计算消力池长度 Lsj Ls Lj B 1 2 1 Lj 6 9 hc hc B 1 2 2 其中 Lsj 消力池长度 m Ls 消力池斜坡段水平投影长度 m 分别取 3 75m 和 2 5m 水跃长度校正系数 采用 0 75 Lj 水跃长度 m 3 消力池底板厚度计算 根据 水闸设计规范 L265 2016 附录 B 公式 B 1 3 1 计算消力池底板厚度 1 Hqkt 其中 t 消力池底板始端厚度 m H 泄水时上下游水位差 m k1 消力池底板计算系数 采用 0 15 经过计算 结合实际地形并参考已建工程经验 进水闸消能防冲计算成果见表 5 3 学习好帮手 表表 5 35 3 进水闸消能防冲计算成果表进水闸消能防冲计算成果表 名称 消力池深度 m 消力池长度 m 消力池底板厚度 m 计算值 0 23 计算值 7 68 计算值 0 27 1 进水闸 取用值 0 30 取用值 8 75 取用值 0 30 计算值