水库工程可行性研究.doc

水库工程可行性研究 第 1 页 水库工程可行性研究 目 录 1 绪言 1 1 1 社会经济概况 1 1 2 工程在国民经济和社会发展规划中的地位与作用 2 1 3 前期工作概况和项目建议书主要结论及审查 批 意见 3 1 4 工程建设的必要性和任务 4 2 水文 5 2 1 流域概况 5 2 2 气象特征 6 2 3 水文基本资料 6 2 4 径流与泥沙 6 2 5 洪水 6 2 6 设计洪水地区组成 7 2 7 分期洪水 8 2 8 水文站网和水文自动测报系统 8 3 工程地质 8 3 1 地形地貌 8 3 2 地层岩性 9 3 3 水文地质条件 9 3 4 上坝址现状坝体状况及质量评价 10 3 5 坝址工程地质及坝址比较 10 3 6 上坝址溢洪道下游河道工程地质 11 3 7 移民安置区工程地质 11 3 8 天然建筑材料 12 4 工程任务和规模 12 4 1 工程任务和主要技术经济指标 12 4 2 工程综合利用要求 13 4 3 工程规模 14 4 4 水库回水 17 5 工程布置及建筑物 17 5 1 工程等别和标准 17 5 2 工程选址 18 5 3 坝型选择 18 5 4 工程总布置 18 5 5 主要建筑物设计 22 5 6 库区造地工程 24 6 电气及金属结构 25 6 1 电气 25 6 2 金属结构 27 7 施工组织设计 27 7 1 主要建筑材料和水电供应 27 7 2 土料场 28 7 3 施工导流 28 7 4 主体工程施工 28 7 5 施工总布置 28 7 6 施工总进度计划 28 8 建设征地与移民安置 29 8 1 征地范围 29 8 2 征地实物 32 8 3 农村移民安置 34 8 4 专业项目处理 39 8 5 防护工程 41 8 6 投资估算 42 9 环境影响评价 42 10 水土保持 42 10 1 项目区概况 42 10 2 主体工程水土保持分析与评价 43 10 3 水土流失防治责任范围及防治分区 47 10 4 水土流失预测 48 10 5 防治标准及防治措施布设 48 10 6 水土保持监测与管理 49 10 7 投资估算 49 11 劳动安全与工业卫生 50 12 节能 50 13 工程管理 51 13 1 水库管理机构及人员编制 51 13 2 工程管理和保护范围 52 13 3 工程运行管理 52 14 投资估算 52 15 经济评价 56 15 1 国民经济评价 56 15 2 财务评价 56 15 3 资金筹措 57 16 社会稳定风险分析 57 16 1 风险调查 57 16 2 风险识别及初始风险等级判断 57 16 3 风险防范和化解措施 58 16 4 落实措施后的预期风险等级 59 16 5 风险结论 59 17 与项目建设书主要成果对比 59 17 1 径流及设计洪水 59 17 2 兴利 调洪成果 60 17 3 工程布置及建筑物 62 17 4 电气及金属结构 63 17 5 施工组织设计 64 17 6 征地移民 65 17 7 生态基流 67 17 8 投资估算 68 17 9 经济评价 68 1 绪言 某县地处江淮分水岭和驷马山引江灌区上游末端 地势高亢 干旱少雨 属安徽省最缺水 最易旱的县区 干旱缺水是制约社会经济发展和脱贫致富的 主要因素 同时 某县地处池河上游 河道窄曲 洪水陡涨陡落 下泄迅猛 洪灾也较为严重 依据 淮河流域综合规划 驷马山灌区工程规划 和 淮 河流域防洪规划 等国家批复的重要规划 江巷水库是解决某县干旱缺水状况 的重要水源工程 是扩大驷马山引江灌区效益的骨干配套工程 是减轻池河上 游洪涝灾害的洪水控制工程 具有巨大的供水 灌溉 防洪等综合利用效益 江巷水库曾于 1974 年冬动工兴建 已填筑大坝土方约 120 万 m3 后因资金 不足等原因于 1977 年停工至今 2012 年 10 月 2014 年 3 月 安徽省水利水电勘测设计院编制了 安徽省 某县江巷水库工程项目建议书 水利部 国家发展和改革委员会先后于 2014 年 12 月 2015 年 5 月对项目建议书进行了批复 详见附件 1 2 本阶段按照可行性研究报告编制规程 国家发展和改革委员及水利部评审 意见 2015 年 9 月编制了 安徽省某县江巷水库工程可行性研究 和相关专题 报告附件 报告重点研究水库工程 工程投资估算不包括引江入库工程 江巷 水库灌区和水库供水线路等工程 2015 年 12 月水利部水利水电规划设计总院对 可研报告进行了审查 本报告为审查后的修订稿 本报告除注明外 均采用 1985 国家高程基准 1 1 社会经济概况 江巷水库工程位于江淮分水岭北部的滁州市某县连江镇境内 坝址在淮河 南岸支流池河上游 水库控制流域面积 735km2 流域内为岗冲相间的低丘区 地面高程一般为 40 80m 水库工程位置见图 1 某县隶属滁州市 地处皖东江淮之间北部地带 国土总面积 2998km2 某县 区位优越 交通便捷 淮南铁路 京沪高速铁路 合徐高速公路 合蚌公路穿 境而过 某县境内矿产资源丰富 特别是非金属矿产品种多 质量好 已探明的有 岩盐 石膏 石灰石等 23 个品种 2008 年开工建设的安徽省最大的工业项目 煤化盐化一体化工程盐化项目落户某县炉桥镇 总投资达 169 亿元 年产 100 万 t 的 PVC 80 万吨烧碱 144 万 t 电石 250 万 t 水泥 以及 20 多种化工产品 某县是我省农业大县 全国粮食百强县之一 居全国第 27 位 是全国商品 粮基地县之一 主要农作物有水稻 小麦 油料 豆类 烤烟等 年产粮食 10 亿公斤 油料 1 亿公斤 是全国商品粮生产基地县 目前已建成粮油 生猪 棉花 花生 水产 蔬菜等六大农副产品基地 根据 某县国民经济统计资料 2013 年全县总人口 96 3 万人 其中农业 人口 82 7 万人 耕地面积 152 万亩 统计亩 全年实现地区生产总值 129 8 亿 元 农业总产值 50 5 亿元 农民人均纯收入 8318 元 主要经济指标保持两位数 增长 1 2 工程在国民经济和社会发展规划中的地位与作用 江淮分水岭北部丘陵地区 为驷马山灌区 淠史杭灌区及炉桥灌区的末稍 加之地理和气候因素 干旱少雨 缺水问题一直是该地区社会经济的健康稳定 发展的瓶颈 甚至影响到城乡居民的生活用水安全 历史上干旱灾害十分严重 平均 3 年就发生一次 受灾严重的地区不仅粮食减产 甚至人畜饮水都发生了 困难 位于炉桥镇的盐化项目 已形成年产 120 万 t 盐的开采加工能力 围绕盐化 项目 吸引相关产业集群 规划建设配套化工工业园 逐步提升炉桥镇城市职 能为安徽省重要的盐化基地 某县副中心城市 随着江淮分水岭地区工农业生产和城乡建设的快速发展 对该区域水资源 供给提出了更高的要求 但域内现有水资源量有限 保证率较低 仅靠节水和 挖掘当地水资源已远远不能满足城市生活和工业用水及灌溉用水要求 为支撑 该区域社会经济的健康稳定发展和保障城乡居民的生活用水安全 迫切需要兴 建水源工程 目前 驷马山引江灌溉工程长江水已可送至滁河三级干渠 滁河四级站等 工程正在建设 但规划中的江巷水库尚未兴建 江巷水库建成后 除拦蓄当地 径流外 还可结合驷马山引江工程 从长江乌江站枢纽提引江水 沿驷马山引 江水道和滁河干渠 由滁河一 二 三 四级泵站逐级提水进行灌溉的同时 再经滁河四级干渠 通过输水工程 送水入江巷水库 规划引江入库流量 51m3 s 其供水范围是位于江淮分水岭地区的某县 江巷水库是驷马山引江灌溉工程的重要组成部分 是 淮河流域综合规划 中推荐的池河流域重要骨干工程 并已列入 全国大型水库建设总体安排意见 2013 2015 和 2020 年前建设的 172 项重大水利工程 1 3 前期工作概况和项目建议书主要结论及审查 批 意见 上世纪七十年代以后 根据驷马山引江灌溉工程需要 江巷水库先后有过 4 次规划设计 当时确定水库的主要开发任务是农业灌溉和防洪 总库容在 2 3 亿 m3左右 水库曾于 1974 年冬由某县组织群众动工兴建 已填筑大坝土 方约 120 万 m3 但由于资金不足等原因 工程于 1977 年停工至今 2011 年 10 月 受某县水务渔业局委托 安徽省水利水电勘测设计院开展了 江巷水库工程项目建议书的编制工作 2013 年 3 月水利部水利水电规划设计总院对 安徽省某县江巷水库工程项 目建议书 进行了审查 我院根据审查意见进行了修改和完善 于 2013 年 10 月报送水利部 2014 年 4 月 考虑到江巷水库工程与引江济淮工程之间的关系 对江巷水库供水范围进行了适当调整 重新修改了项目建议书 2014 年 12 月水 利部以 水规计 2014 423 号文 进行了批复 并报送国家发展和改革委员会 2014 年 11 月水规总院审查主要结论为 本工程技术上可行 移民安置方案 基本明确 环境方面不存在重大制约因素 经济评价合理 基本同意该工程项 目建议书 详见附件 1 2015 年 2 月受国家发展和改革委员会委托 国家投资项目评审中心对项目 建议书进行了评估 2015 年 5 月国家发展和改革委员会以 发改委农经 2015 1087 号文 进行了批复 主要批复内容如下 工程主要建设任务以供水和灌溉为主 兼顾防洪等综合利用 工程主要建设内容包括拦河大坝 溢洪道 泄洪涵洞和灌溉涵等建筑物 水库总库容 1 22 亿 m3 其中防洪库容 0 15 亿 m3 工程实施后 结合驷马山引 江灌溉工程 可向某县城 盐化工业园 炉桥等乡镇生活和工业多年平均供水 量 1 46 亿 m3 灌区多年平均补水 0 93 亿 m3 新增灌区面积 29 万亩 改善灌溉 面积 42 59 万亩 通过水库控泄调度 使坝址至石角桥河段防洪标准提高到 20 年一遇 工程设计水平年 2030 年 城镇生活和工业供水保证率 95 农业灌溉保证 率 80 初拟工程总工期 30 个月 按 2014 年 12 月价格水平 估算工程静态总投资 286276 万元 工程各项建 设资金来源在可行性研究阶段落实 详见附件 2 1 4 工程建设的必要性和任务 建国以来 国家和地方各级有关部门 在历次重要水利规划中 都多次提 出兴建江巷水库 因此建设江巷水库符合国家及流域相关规划 某县地处安徽省江淮分水岭地区 有丰富的耕地资源和矿产资源 随着国 家中部崛起 中原经济区 皖江示范区和皖电东送等战略的加快实施 在着力 打造国家粮仓的同时 以盐化工为基础的产业发展迅速 已成为国家重要的粮 食基地和盐化基地 在国民经济发展格局中占有重要地位 江巷水库是改善某县干旱缺水局面 保障农业灌溉及城乡供水安全的重要 水源工程 从气候条件和地理位置上来看 江淮分水岭是我省干旱少雨地区 年均降 雨量仅 900mm 左右 低于全省平均水平 由于江淮分水岭地区地势高亢和降水 不均 干旱缺水一直困扰着该区域工农业生产和城乡居民生活用水安全 某县 水资源总量 7 44 亿 m3 人均 769m3 为全省人均的 64 历史上 江淮分水岭 地区特别是某县由于蓄水条件差 耕地面积大 用水强度高 干旱缺水十分严 重 目前某县生活及工业用水主要依靠挤占中小水库及高塘湖灌溉水源勉强供 应 即使这样也不能满足用水需求 为恢复中小水库及高塘湖原有的供水任务 解决规划水平年的用水需求 江巷水库是不可替代的水源工程 由于池河上中游两岸上宽下窄 江巷以上支流汇入池河干流后 河道较开 阔 但石角桥段河道狭窄 束水严重 现有平槽过流能力大都不足 5 年一遇 加之两岸无堤防 一遇暴雨 沿河两岸经常发生洪水漫滩 淹没农田 冲毁房 屋 酿成洪水灾害 在 淮河流域综合规划 2012 2030 淮河流域防洪规 划 等有关流域防洪规划报告中 提出池河流域防洪工程布局为上游石角桥以 上河段防洪主要问题靠江巷水库和干流整治解决 中下游以筑堤自保为主 江 巷水库是减轻上游洪涝灾害 完善池河流域防洪体系的洪水控制工程 通过水 库的控泄调度 可使池河上游防洪标准达到 20 年一遇 江巷水库是驷马山灌区的配套工程 自 1977 年停工以来 复建问题一直悬 而未决 受此影响 库区内的经济建设与发展一直处于停滞状态 老百姓居住 的房屋依旧是水库开工前建设的 经济状况严重落后于我省其它地区 水资源 短缺是制约该县社会经济发展的主要矛盾之一 某县是享受 关于中部六省比照 实施振兴东北地区等老工业基地和西部大开发有关政策范围的通知 和安徽省级 扶贫开发重点县 江巷水库对促进当地发展 社会稳定 安居乐业有不可替代 的重要作用 是加快某脱贫致富 支撑皖东地区发展的重要民生工程 江巷水库是解决江淮分水岭皖东区域干旱缺水问题的重要骨干水源工程 是驷马山引江灌区的骨干配套工程 是减轻池河上游洪涝灾害的洪水控制工程 是加快某脱贫致富的重要民生工程 具有巨大的供水 灌溉 防洪等综合利用 效益 对促进地区经济社会可持续发展具有重要作用 因此 兴建江巷水库是 十分必要的 江巷水库工程主要建设任务以供水和灌溉为主 兼顾防洪等综合利用 2 水文 2 1 流域概况 江巷水库位于淮河中下游南岸一级支流池河上游 河道总长 182km 流域 面积 5021km2 池河石角桥以上为上游 石角桥至明光市区为中游 明光市区以 下为下游 上 中游在肥东 某境内 两岸基本无堤防 洪水期漫滩行洪 圩 区主要分布于三和集以下的中 下游两岸 江巷水库坝址以上河道分北 中 南三支 分别为陈集河 储城河 青龙 河 控制流域面积 735km2 占整个池河流域面积的 14 6 流域内为岗冲相间 的低丘区 地形总体西北高 东南低 地面高程一般为 40 80m 2 2 气象特征 江巷水库紧靠江淮分水岭北侧 属北亚热带湿润半湿润季风气候 四季分 明 雨量集中 本流域多年平均降水量 927mm 最大年降水量 1561mm 1991 年 最小年降水量 499mm 1978 年 年平均气温 15 多年平均水面蒸发量 794mm 多年平均无霜期为 210d 平均风速 3 2 3 5m s 最大风速 24m s 2 3 水文基本资料 江巷坝址处没有水文 位 站 坝址下游 62km 处为石角桥水文站 有 1952 以来实测流量资料 池河流域雨量站点较多 池河上游段石角桥以上流域 设有 10 个雨量站 其中八斗岭 某 石角桥 罗集 4 站有 1951 2013 年长系 列雨量资料 2 4 径流与泥沙 由于没有实测流量资料 采用江巷水库下游距坝址 62km 的石角桥水文站作 为参证站 按水文比拟法计算江巷水库入库径流 并考虑江巷坝址以上中小水 库拦蓄影响 还原为天然径流和设计水平年径流 设计水平年石角桥多年平均 径流 2 66 亿 m3 江巷水库年均径流 1 15 亿 m3 径流深 156mm 径流系数 0 17 根据坝址下游 125km 处明光水文站和长江大通站实测含沙量资料 水库天 然径流年输沙量 14 35 万 t 年 引江水量年输沙量 2 31 万 t 年 年输沙量总和 16 66 万 t 泥沙的年内分配过程基本上与年径流相似 绝大部分集中在汛期 2 5 洪水 江巷水库坝址处无实测流量资料 石角桥站与坝址以上控制面积相差约 2 5 倍 无法用直接法推求设计洪水 故设计洪水采用暴雨资料由间接法推求 根据利用域内实测暴雨频率法 移置暴雨频率法 考虑移置邻近地区特大 暴雨 以及查 安徽省长短历时年最大暴雨统计参数等值线图 和 中国暴雨 统计参数图集 法三种方法计算的设计洪水对比分析 采用实测暴雨和移置暴 雨频率法计算的设计暴雨和设计洪水成果更为合适 对于 20 年一遇以下的中小洪水 采用实测暴雨推算成果 50 年一遇以上大 洪水 采用移置暴雨推算成果 江巷水库 20 年一遇设计洪峰流量为 1074m3 s 100 年一遇和 2000 年一遇设计洪峰分别为 1910m3 s 和 3100m3 s 根据防洪控制断面石角桥实测流量排频适线和 淮河流域防洪规划 批复 情况 石角桥 20 年一遇设计洪峰为 1420m3 s 2 6 设计洪水地区组成 项目建议书阶段选取实测洪水和 3h 降雨资料完整的 1991 2003 1980 1974 年 4 个大洪水年份作为典型年 以石角桥实测洪水过 程为基础 按 20 年一遇设计峰 量进行缩放 得到石角桥设计洪水过程 坝址 洪水由暴雨按间接法推算 区间洪水由石角桥设计洪水过程与演进后的坝址洪 水相减得到 本阶段进一步分析了石角桥在发生 20 年一遇洪水时的地区洪水组成 根据 上述 4 个典型年 分析了以下 2 种地区洪水组合 组合 1 坝址与石角桥同频 区间相应 坝址洪水由 20 年一遇设计暴雨计算 石角桥洪水采用该站 4 个典型年实测 洪水过程 再按设计峰 量分别缩放至 20 年一遇 区间洪水以石角桥洪水为控 制 减去演进后的坝址洪水后而得 组合 2 区间与石角桥同频 坝址相应 石角桥和坝址洪水均采用实测洪水和实测暴雨计算 区间洪水由石角桥错 峰减去坝址洪水而得 石角桥流量为实测值 分别按实测暴雨计算 4 个典型年坝址洪水 石角桥 与坝址洪水错峰相减 得到相应年份的区间洪水过程 经洪峰 洪量比较 区 间洪水排在 62 年系列第 3 位的为 1980 年 大致相当于 20 年一遇 故认为 1980 年推算的区间洪水过程为 20 年一遇 1980 年石角桥实测洪水过程按设计峰 量放大至 20 年一遇后 即为石角桥 20 年一遇设计洪水过程 区间 20 年一遇洪水为 1980 年实测值推算的洪水过程 石角桥设计洪水与区间洪水相减后即为区间与石角桥同频 坝址相应的洪水 据此 共有 5 场洪水组合 2 7 分期洪水 根据历年降雨统计 江巷水库 6 8 月为主汛期 5 月为前汛期 9 月为后 汛期 根据石角桥站实测统计 前 后汛期实测最大洪峰流量均不足 500 m3 s 远远小于该断面河道安全泄量 1100 m3 s 江巷水库前 后汛期水库 20 年一 遇洪峰分别为 225m3 s 和 219m3 s 前 后汛期来水即使全部下泄 也不会大于 主汛期下泄流量 不会对下游和水库自身防洪造成不利影响 因此江巷水库在 前 后汛期可不承担下游防洪任务 2 8 水文站网和水文自动测报系统 根据水库调度需要和水文站网规划要求 规划石角桥以上流域拟设立 18 个 雨量站 设其中利用现有雨量站 12 个 需增设 6 个雨量站 利用石角桥站 增 设水库坝下水文站和坝上水位站以及引江渠道 分水口水量监测设施 在水文站网规划基础上 建设水文自动测报系统 组网规模为 2 21 3 工程地质 3 1 地形地貌 江巷水库工程区属于江淮丘陵的一部分 位于江淮分水岭北侧 地形为岗 冲起伏 垄畈相间的波状平原 地势总体西北高 东南低 地面标高 30 50m 上坝址以上河道分北 中 南三支 北支为陈集河 自北向南流 河道长约 47km 中支为源于长丰县造甲店的储城河 自西向东流 河道长约 29km 南支 为源于肥东县青龙场的青龙河 自西南流向东北 河道长约 32km 三条支流在 上坝址处汇合入池河 工程区以南为江淮分水岭 分水岭高程一般为 60 80m 坝址以上流域内地貌为岗坳相间堆积 剥蚀的波状平原 总体来说 地貌较为单调 岗地的地面高程在 50m 左右 坳谷地面高程一般在 40m 以下 岗坳以缓坡相连 河间滩地狭窄且不发育 一般宽度 10 100m 左右 受河流切 割的影响 河曲较为发育 切割深度一般 3 5m 平面上呈蛇曲状 剖面呈 U 和 V 字形 河床宽度一般 10m 左右 3 2 地层岩性 工程区处于华北 扬子两个地史发展特点不同的地块之交接部位 两地块 地层区 在本区以 NNE 走向的郯庐深断裂为界 郯庐深断裂以西为华北地块 地层区 江巷水库位于该地层区内 郯庐深断裂以东属扬子地块 地层区 江巷水库库区及建筑物地段地层结构简单 除老河道及河道滩地位置零星分布 有第四系全新统 Q4al 地层外 其它库区部分均为第四系上更新统 Q3al 地 层覆盖 厚度一般 15 30m 无基岩出露 下伏地层为白垩系上统张桥组 K2z 和响导铺组 K2x 下统朱巷组 K1z 其岩性主要为褐红 砖红色泥 质 钙质粉砂岩 细砂岩及砂质泥岩 俗称 红层 总厚度一般 2000 3000m 在库区以外局部零星出露 其中第四系上更新统 Q3al 地层 以黄 棕黄 棕黄夹灰白色重粉质壤土 粉质粘土为主 结构致密 含铁锰质结核和少量的钙质结核 白垩系褐红 砖 红色泥质 钙质粉砂岩及细砂岩 红层 广布于全区第四系地层下 全风化一 般呈棕红 锈红色或红色 呈坚硬泥状或半胶结砂状 强风化一般呈半胶结状 局部含砾 岩层倾向 N10 E 倾角一般 10 左右 呈厚层 中厚层状结构 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 工程区内地震动峰值加 速度为 0 10g 相应地震基本烈度为 度 根据工程区域断层的活动性 地震活 动性 地震动峰值加速度及区域性重磁异常等因素 结合库区的地质条件综合 评价江巷水库区域构造稳定性 分析认为江巷水库区域构造稳定性较好 3 3 水文地质条件 根据地下水的储存 埋藏条件 运动和排泄特点 工程区内地下水类型主 要为基岩裂隙水和孔隙水两大类 地下水主要接受大气降水补给 以地表径流 形式排向河谷或地势低洼的冲沟 基岩裂隙水 主要存储于白垩系褐红 砖红色泥质 钙质粉砂岩及细砂岩 红层 风化带张性裂隙中 地下水富水程度受节理裂隙发育规模 连通性制 约 地下水存储空间有限 活动相对较缓 区内孔隙水主要为孔隙潜水 其主要分布于浅部壤土及粉砂性土夹层中 为区内主要含水层 分布范围较广 其富水程度受土性变化而有所区别 受大 气降水补给 由于其径流强度较弱 排泄以蒸发方式为主 其次以径流方式向 河床排泄 整体来说 工程区组成地层为有一定厚度 结构紧密且透水性差的粘性土 及厚层红层碎屑岩类 地下水赋存条件很差 水量较为贫乏 江巷水库库区内大部分地表水和地下水对混凝土 钢筋混凝土结构中钢筋 均不具腐蚀性 对钢结构均具弱腐蚀性 水库浸没研究表明仅东方曹位置的农作物区和居民区浸没影响高程上限值 略大于 43 5m 和 44 0m 分别高出 0 19m 和 0 24m 其它农作物区和居民区的征 地范围基本可以控制在 43 5m 和 44 0m 范围内 3 4 上坝址现状坝体状况及质量评价 江巷水库现状坝体系文革期间地方政府组织群众施工 受当时施工条件和 施工水平局限 坝身填筑质量存在不均一性 其中填土干密度较小 渗透性为 中等透水性的坝段填筑质量差 建议重新碾压 另考虑到坝体种植的杨树根系 对坝身的不利影响 建议将杨树密集区域的坝体部分彻底铲除 上坝址老坝总 长约4980m 其中实际已填筑坝体长度约3990m 可利用的坝段桩号仅有 0 560 0 885 0 930 1 630两段 长度合计1025m 这两段可利用坝段仍存 在干密度偏低 局部土体渗透性可能偏大 填筑质量差等问题 直接利用仍存 在一定的风险和不确定性 若直接利用 建议进行加固处理 或将坝体开挖后 按现有设计标准重新压实填筑 以确保整个坝体填筑质量满足要求 3 5 坝址工程地质及坝址比较 1 本次勘察的上坝址区枢纽其它建筑物包括 溢洪道 东涵 西涵等 对于底板位于 1层重粉质壤土中和 层淤泥质重粉质壤土层中的建筑物 该 两层土一般无法满足建筑物对地基土的要求 考虑到两层土体层厚较薄 可将 其挖除或采用换填垫层法 对于底板位在 层重粉质壤土 粉质粘土中的建筑 物 该层土为第四系上更新统 Q3al 的粘性土 具抗渗能力强 地基承载力 较高 稳定性好 有良好的抗冲刷能力等特点且层厚较大并稳定 可以满足建 筑物对地基土的要求 需注意的是 层重粉质壤土 粉质粘土具弱膨胀性 设 计时需综合考虑其对建筑物的影响 必要时可采用换填垫层法 加大基础埋深 等工程措施 另开挖时需注意做好必要的防护措施 2 下坝址枢纽建筑物主要为溢洪道等 根据勘探成果 下坝址溢洪道底板 处于 层重粉质壤土 粉质粘土中 层重粉质壤土 粉质粘土层厚稳定 抗 渗能力强 地基承载力较高 稳定性好 具良好的抗冲刷能力 可以满足建筑 物对地基土的要求 3 从工程地质条件角度分析 上坝址和下坝址工程地质条件相近似 均具 有修建坝高一般不足 30m 的低坝的工程地质条件 上坝址略优于下坝址 坝址 位置的选择还需根据规划设计方案 施工条件 移民征地及投资等因素综合确 定 3 6 上坝址溢洪道下游河道工程地质 上坝址溢洪道下游池河河道无堤防 岸坡为自然边坡 勘测范围内 1 1 5 1 2 0 的边坡较多 局部边坡较陡 该段河道蜿蜒曲折 断面呈不规则 状 局部河道宽度不足 10m 汛期水库泄洪量较大时 易发生阻水现象 根据 现场勘测情况 建议对溢洪道下游池河河道进行拓宽 并对两岸边坡进行规整 以满足汛期泄洪量要求 考虑到河道岸坡土体具弱膨胀性 建议进行边坡坡面处理 如水泥土覆盖 或换填一定厚度的非膨胀土等 建议坡比不宜陡于 1 3 0 3 7 移民安置区工程地质 江巷水库 4 处集中移民安置区建筑物基础主要座落在 层重粉质壤土 粉 质粘土中 该层土层厚稳定 承载力可以满足基础承载的要求 其存在的主要 工程问题是 层重粉质壤土 粉质粘土具有弱膨胀性 易产生因地基变形而导 致的各种破坏 可采取加大基础埋深的防治措施 基础埋深应取大气影响急剧 层深度或通过变形验算确定 亦可采用换填垫层法等地基处理措施 4 处移民安 置区场地稳定程度类别皆为稳定区 A 建筑适宜程度分区皆为良好建筑场地 区 3 8 天然建筑材料 1 本工程所需土料储量比较大 其中大坝及坝前填塘填筑土料约 280 万 m3 料场土料土性皆以重粉质壤土 粉质粘土为主 建议主坝材料尽量采用岗 坡和岗底位置膨胀性较低的土 必要时采取相应的工程措施 该层土储量可满足 工程要求 但含水量偏高 需翻晒后才能上坝填筑 2 垫高造地所需土方量较大 其土料来源于库区河道两岸开挖和就近从库 区取土 由现场勘探和工程地质测绘所得 三条支流两岸和库区地层土性皆以 重粉质壤土 粉质粘土为主 完全可以满足垫高造地要求 建议垫地后临水边 坡宜缓于 1 5 0 或采取防浪抗冲防护措施 以确保该部分库岸边坡的稳定 3 工程所需砂石料以外购为主 某县东侧池河沿线分布有砂场 某县西北 侧的大金山盛产灰岩 砂石料储量与质量皆可满足工程需求 砂石料料场皆有 公路相通 交通亦较为便利 运距较远 4 工程任务和规模 4 1 工程任务和主要技术经济指标 江巷水库建设的主要任务是供水和灌溉 兼顾防洪等综合利用 水库供水范围为某县境 年均总供水量 2 51 亿 m3 含生态基流 0 1 亿 m3 其中 城乡供水 城乡供水 年均可向某县城关 盐化基地 炉桥等乡镇供水 1 44 亿 m3 供 水保证率 95 以上 农业灌溉 农业灌溉 可发展灌溉某县 71 59 万亩农田 年均灌溉 含牲畜 供水量 0 97 亿 m3 灌溉保证率 80 水库直供灌溉面积 29 万亩 联合灌区内现有蔡桥 岗王 大余 3 座中型水库补水灌溉面积 42 59 万亩 防洪减灾 防洪减灾 通过水库补偿调度 结合下游河道整治 可起到削减坝址以下 洪峰和滞洪作用 将池河上段防洪标准提高到 20 年一遇 保护耕地面积 10 2 万 亩和部分乡镇街道 保护总人口 8 万人 4 2 工程综合利用要求 1 设计设计水平年及水平年及标标准准 现状基准年为 2013 年 设计水平年为 2030 年 城乡供水设计保证率 95 以上 灌溉保证率 80 2 城 城乡乡供水供水 某县地处江淮分水岭缺水地区 当地人饮现状主要是利用分散的中小型水 库水源供水 不但挤占了农业用水 而且水量得不到保证 用水十分困难 2013 年某县境 含炉桥镇 盐化基地等 年均需水量 4 32 亿 m3 当地水源 可供水量 3 89 亿 m3 缺水 0 43 亿 m3 95 保证率年份缺水 1 31 亿 m3 预计 2030 年年均需水量为 7 52 亿 m3 当地水源可供水量 5 08 亿 m3 如果没有江巷 水库 缺水达 2 41 亿 m3 95 保证率年份缺水达 3 56 亿 m3 目前某县生活及工业用水主要依靠挤占中小水库及高塘湖灌溉水源勉强供 应 即使这样也不能满足用水需求 为恢复中小水库及高塘湖原有的供水任务 解决规划水平年的用水需求 江巷水库是不可替代的水源工程 江巷水库供水范围为某县城关 炉桥镇和盐化基地 以及农村人饮用水 根据江巷水库城乡供水区 2030 年供需平衡与配置成果 某县年均需由江巷水库 提供城乡生活及工业净水量 13912 万 m3 考虑 4 的管道输水损失后 则多年平 均需由江巷水库提供毛水量 14492 万 m3 江巷水库向某县城关 炉桥镇和盐化基地采用双管道供水 日最大供水规 模 54 万 t d 供水线路分为东 西两条主线 东线为江巷水库到大余水库再到某 城关 长约 25km 设支线分别到双河 蔡桥水库 再入吴圩 大余 张桥 仓 镇 桑涧 青春等水厂 西线为江巷水库到炉桥镇 长约 35km 设支线进入永 康水厂 3 农业农业灌灌溉溉 江巷水库灌区设计灌溉面积为 71 59 万亩 其中由江巷水库直接灌溉库周 29 万亩 联合蔡桥 岗王 大余 3 座中型水库灌溉 42 59 万亩 根据灌区内塘坝和中小型水库供需平衡计算 灌区农业灌溉和牲畜总需水 量为 1 58 亿 m3 塘坝级 下同 其中由塘坝供水 0 74 亿 m3 中小水库供水 0 15 亿 m3 灌区仍缺水量为 0 69 亿 m3 需由江巷水库供给 考虑江巷水库 塘 坝水有效系数 0 7 完全满足灌溉需求时 需由江巷水库补充的灌溉水量 9820 万 m3 4 下游防洪 下游防洪 池河流域防洪工程布局为上游修建江巷水库 中下游以筑堤自保为主 新 建和加固堤防设计标准均为 20 年一遇 江巷水库距防洪控制断面石角桥 62km 其间有大桥镇等 3 个乡镇和 10 2 万 亩耕地 无江巷水库情况下 池河石角桥站 20 年一遇洪峰为 1420m3 s 设计水 位 31 32m 需新建堤防长度 29 2km 有江巷水库后 在不增加库区移民淹没和 对水库坝高影响很小的情况下 水库按石角桥不超过 1100m3 s 控制下泄 石角 桥设计水位可降低至 30 5m 仅需新建堤防 13 1km 减少池河上游防洪工程投 资 0 75 亿元 通过水库的控泄调度 可使池河上游防洪标准达到 20 年一遇 水库防洪高水位为 43 80m 在防洪高水位以下 水库按下游防洪要求 以 石角桥不超过 1100m3 s 控制水库下泄流量 当库水位超过防洪高水位时 不再 考虑下游防洪 水库转为保坝调度 按泄流能力下泄 但不得超过最大入库洪 峰 4 3 工程规模 4 3 1 水库特征水位 1 死水位 死水位 水库坝址以上天然径流与引江水量年输沙量总和为 16 66 万 t 年 合 12 57 万 m3 年 按水库 50 年运行期 水库运行期总泥沙来量为 628 万 m3 计算平均 拦沙率 87 6 运行期入库悬移质和推移质淤沙量为 550 万 m3 淤沙水位在 40 6m 左右 从充分利用水库库容 提高自流灌溉水位 适当扩大自流灌区面积 的原则 坝下灌区平均地面高程在 40m 左右 以及减少库区抽水站引水渠开挖 土方 装机等费用的目的出发 死水位采用 41 0m 相应死库容为 820 万 m3 2 汛限水位 汛限水位 按照满足水库兴利和不增加库区征地 移民的原则 根据大坝 溢洪道投 资和引江水量 弃水量等方面进行比选 结合上阶段分析 水库汛限水位可选 定为 42 4m 3 正常蓄水位 正常蓄水位 江巷水库除拦蓄当地径流外 还结合驷马山引江灌溉工程 从长江乌江站 枢纽提引江水 通过输水工程 送入江巷水库 江巷水库正常蓄水位的选择主 要取决于在满足兴利要求条件下 经过对引江流量 城乡供水规模 灌区规模 水库投资及灌溉 供水对调节库容的影响等进行综合比较后确定 根据城乡生活与工业 灌溉用水需求 按照引江流量 蓄水规模和长江水 位条件 以旬为单位按灌溉年进行兴利调节计算 调算系列为 1955 2013 年 兴利调节成果见表 4 1 表 4 1 江巷水库兴利调节计算成果汇总表 水库级 按灌溉年统计 项目单位参数备注 农业灌溉面积万亩71 59其中新增灌区 59 万亩 改善 12 59 万亩 引江流量m3 s51滁河四级站入江巷水库 灌溉需水万 m39820经塘坝和中小水库平衡后的总缺水量 城乡生活及 工业需水 万 m314492 当地水源平衡后的总需水量 其中 某城关 5186 万 m3 盐化基地 4478 万 m3 炉桥镇 2799 万 m3 农村饮水 2029 万 m3 生态基流万 m31032 受水区年均 需水量 合计万 m325344 灌溉供水万 m39672灌溉保证率 80 城乡生活及 工业供水 万 m314411日最大供水 54 万 t d 保证率 95 以上 生态基流万 m31032 水库年均 可供水量 总供水量万 m325115其中引江水量 22464 万 m3 当地径流 2651 万 m3 死水位m 41 0 正常蓄水位m 43 0 汛限水位m 42 4 引江水位m 41 5亦为城乡供水防破坏线 死库容万 m3820 兴利库容万 m33430 根据兴利调节计算 江巷水库引江入库流量 51m3 s 水库正常蓄水位 43 0m 兴利库容 3430 万 m3 汛限水位 42 4m 引江水位 城乡供水防破坏线 为 41 5m 水库年均总可供水量为 25115 万 m3 其中城乡生活及工业可供水量 14411 万 m3 保证率 95 以上 灌溉可供水量 9672 万 m3 含牲畜 保证率 80 生 态基流 1032 万 m3 4 防洪高水位 防洪高水位 在石角桥发生 20 年一遇洪水情况下 考虑了坝址与石角桥同频和区间与石 角桥同频 2 种洪水地区组成 共 5 场洪水 取对水库最为不利的洪水组合 确 定水库防洪高水位和防洪库容 根据调算 最为不利的洪水组合是坝址与石角桥同频的洪水组合 调算的 防洪高水位为 43 80m 防洪库容 3021 万 m3 4 3 2 泄洪建筑物规模 水库泄洪建筑物为溢洪道 根据泄洪建筑物规模对水库征地 移民和坝高 影响等方面的投资比较 本阶段选择溢流总净宽 95m 溢洪道布置方案 4 3 3 水库调度运行方式 1 兴兴利利调调度度 非汛期 10 次年 4 月水库可按正常蓄水位 43 0m 运行 水库的供水 灌溉 调度 必须在保证防洪安全的前提下 尽可能地为城镇及灌区农田提供优质水 源 水库水位在 41 0 43 0m 时 江巷水库需供给某县城 盐化基地及炉桥等乡 镇的城乡生活及工业需水 经塘坝 中小型水库灌溉后仍不足的灌溉水量由江 巷水库补给 当水库水位降至城乡及工业供水的防破坏线 41 5m 时 即开机 每天开机 22h 引江入库 停止灌溉用水 只保证城乡生活及工业供水 汛期引江提水至 水库汛限水位 非汛期引江提水至水库正常蓄水位 当引江期间水库水位超过 城乡生活及工业供水的防破坏线时 可向灌区供水 当库水位降低至 41 0m 时 水库原则上停止供水 2 防洪 防洪调调度度 水库在为下游防洪需要进行控泄时 考虑了按洪水预报和库水位 2 种调度 方式 分别对各场洪水组合进行调洪演算 经比较 采用按库水位调度方式 根据选定的区间洪水组合和调度方式进行调洪演算 水库 5 年一遇洪水位 43 28m 20 年一遇洪水位 43 80m 同防洪高水位 防洪库容 0 30 亿 m3 100 年一遇设计洪水位 44 39m 相应库容 0 85 亿 m3 2000 年一遇校核洪水位 45 50m 总库容为 1 30 亿 m3 各频率洪水位和库容等见表 4 2 表 4 2 江巷水库调洪成果表 重现期5年20年50年100年2000年 入库洪峰流量 m3 s 5831074172019103100 最大下泄流量 m3 s 500750118412741784 洪水位 m 43 2843 8044 1644 3945 50 相应库容 万m3 476962807668839113044 备注 备注 汛限水位 42 4m 防洪高水位 43 80m 4 4 水库回水 江巷水库坝址以上主要有三条支汊河道 东支为陈集河 中支为储城河 南支为青龙河 经计算 5 年和 20 年一遇 陈集河回水尖灭点水位分别为 43 30m 和 43 81m 储城河回水尖灭点水位分别为 43 55m 和 44 05m 青龙河主 干 支流 2 和支流 3 的回水尖灭点水位分别为 43 32m 和 43 92m 支流 1 的回水 尖灭点水位分别为 43 31m 和 43 84m 50 年 100 年和 2000 年一遇 陈集河回水尖灭点水位分别为 44 16m 44 39m 和 45 5m 储城河回水尖灭点水位分别为 44 23m 44 47m 和 45 57m 青龙河主干 支流 2 和支流 3 的回水尖灭点水位分别为 44 20m 44 44m 和 45 57m 支流 1 的回水尖灭点水位分别为 44 20m 44 42m 和 45 51m 5 工程布置及建筑物 5 1 工程等别和标准 江巷水库总库容为 1 30 亿 m3 按 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 规定 本枢纽工程规模为大 2 型 工程等别为 等 水库 建筑物拦河坝 溢洪道 东灌溉涵洞 西灌溉涵洞 生态放水建筑物按 2 级水 工建筑物设计 水库枢纽建筑物由拦河坝 溢洪道 东灌溉涵洞 西灌溉涵洞等组成 设 计洪水标准采用 100 年一遇 校核洪水标准采用 2000 年一遇 溢洪道下游消能 设施设计洪水标准为 50 年一遇 校核洪水标准与主体工程一致 为 2000 年一 遇 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 库区内地震动反应谱 特征周期为 0 35s 地震动峰值加速度为 0 10g 工程区地震基本烈度为 7 度 5 2 工程选址 根据池河上游水系分布和地形条件 选取了上坝址 即 20 世纪 70 年代未 填筑完成的老坝体位置 项目建议书所述现状坝址 和下坝址两个坝址比较方 案 上坝址位于合 肥 蚌 埠 公路西侧的池河上游三条支流汇合处 20 世纪 70 年代填筑的老坝体座落于此 坝址控制流域面积 735km2 下坝址距上坝 址约 4km 控制流域面积 840km2 上坝址枢纽工程布置拦河坝 溢洪道 东灌溉涵 西灌溉涵等建筑物 下 坝址枢纽工程布置拦河坝及溢洪道 本次设计按水库功能要求 综合考虑地形地质条件 水库淹没损失 环境 影响 施工条件等因素 对上坝址与下坝址两方案进行了比较 比较结论认为 上坝址具有地形地质条件较优越 淹没损失相对较小 征地 移民实施相对较 容易 易于水库功能发挥等优点 因此本阶段设计推荐选用上坝址 5 3 坝型选择 江巷水库挡水建筑物型式结合坝址区地形 地质条件 筑坝材料及施工条 件进行分析 选定基本坝型为当地材料坝 代表坝型为碾压式均质土坝 坝前主料场位于上坝址上游 200 600m 范围内 料场宽度约 400m 总长约 5500m 各处土料土性基本相同 皆以重粉质壤土 粉质粘土为主 局部含少量 中粉质壤土 主料场土料总储量约 600 万 m3 可以满足工程需求 开采用土大 部位于地下水位以上 取土料区紧邻工程区 便于开采与运输 5 4 工程总布置 1 大 大坝坝 江巷水库枢纽工程由拦河土坝 溢洪道及灌溉引水建筑物等组成 根据地 形条件和各建筑物设置的高程 集中在拦河坝沿线布置水库枢纽建筑物 拦河坝为碾压式均质土坝 布置在郭集 张桥公路上游侧 坝轴线为 1974 1975 年已填筑坝体的轴线 走向约 N47 3 E 坝长 4900m 最大坝高 17 33m 坝顶宽 8 0m 坝顶高程 48 0m 大坝坝顶布置混凝土防撞护栏 坝顶 防汛道路及坝顶截流沟 大坝迎水面坡比 1 3 0 采用混凝土自锁预制块护砌 护坡范围为坝顶至高程 40 0m 或坝脚 大坝背水面高程 44 0m 设置宽 2 0m 平台 平台上 下坝坡均为 1 3 0 中间坝段高程 43 0m 至 41 0m 间设置贴坡排水体 其余坝面均为混凝土框格草皮护坡 2 溢洪道 溢洪道 溢洪道布置在池河右岸岗地 中心线桩号坝 3 546 溢洪道的轴线与坝轴线 垂直 控制段采用平底开敞式控制闸 闸室顺水流向长 20 0m 闸室近进口侧布 置浮箱式叠梁检修闸门 中部近出口侧布置弧形工作闸门 控制闸底板顶面高 程为 40 2m 底板厚 1 2m 下垫 C15 混凝土垫层厚 0 1m 溢洪道控制闸共 12 孔 闸孔按 3 孔一连 共分四段 段间设伸缩缝分隔 闸体各段段内中闸墩厚 1 5m 边闸墩厚 2 0m 控制闸墩顶沿水流方向依次布置检修闸门检修平台 坝 顶道路连接桥 溢洪道控制及设备用房 闸墩墩顶高程上游侧为 46 7m 中部根 据闸顶交通桥高度拟定 下游侧墩顶高程确定为 48 0m 且高程 44 0m 以上闸墩 向下游侧挑出 1 5m 控制段闸室两端以钢筋混凝土空箱岸墙结构与坝体连接 下游侧岸墙兼做溢洪道桥头堡基础 两桥头堡外侧设置坝顶回车 回车场沿坝 轴线方向长 10m 宽 5 5m 采用局部增大坝顶宽度实现 溢洪道控制段上游两侧设弧形钢筋砼导水墙 采用悬臂式挡墙结构 墙高 6 7 4 2m 挡墙背部平台填土高程 45 8m 导水墙之间范围内为长 20m 钢筋混凝 土铺盖 铺盖顶高程由 40 0m 过渡至 40 2m 与闸室底板齐平 钢筋砼铺盖前端 为抛石防冲槽 槽深 1 5m 槽底宽 2m 顶宽 5 0m 溢洪道闸室下游出口经 2m 宽平段后以 1 4 的斜坡与第一级消力池连接 平 面上底宽以扩散角 8 17 由 114m 扩大到 126m 一级消力池池底高程 36 0m 池 长 41 8m 池深 1 0m 消力池底板厚度 1 0m 一级消力池出口为 30m 长混凝土 过渡段 顶高程 37 0m 过渡段下游为壅水坝及二级消力池 壅水坝顶高程 37 8m 高出过渡段 0 8m 二级消力池池底高程 34 2m 池长 26m 池深 0 5m 底板厚度 0 8m 一 二级消力池及中间过渡段两侧均布置钢筋混凝土悬臂挡墙 挡墙高 5 4m 7 0m 二级消力池后为长 50m 混凝土海漫 顺水流向长 50m 底 宽 126m 底坡 1 100 护底高程由 34 7m 渐变至 34 2m 混凝土海漫沿顺水流方 向按护砌厚度和型式共分三段 分别为长 15m 厚 0 3m 的现浇混凝土段 长 15m 厚 0 2m 的现浇混凝土段 长 20m 厚 0 2m 的预制混凝土护砌段 海漫末 端布置防冲槽 槽深 2 5m 槽底宽 2m 顶宽 12 0m 防冲槽下游接尾水渠 尾 水渠底宽 126m 边坡 1 3 0 底坡 1 1000 平面上尾水渠由长 20m 直段和中心 线弧长 200m 的转弯段组成 转弯段中心线转弯半径 700m 向左侧转角 16 37 后与池河下游河道相接 为减小一级消力池斜坡段与一 二级消力池水平段首 端底板扬压力及渗透压力 本次拟在上述部位底板下及过渡段结构下布置纵 横向排水暗管 溢洪道下游郭集 张桥公