6座小(2)型水库除险加固工程水库初步设计报告

XX省灾后水利薄弱环节建设性治理项目XX县2017年度XX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XX水电勘测设计有限公司二一七年五月目录1综合说明111工程概况112水文113工程地质314工程任务及规模315除险加固工程设计416电气与金属结构517施工组织设计518水库淹没处理及工程占地519环境保护与水土保持设计6110工程管理设计6111设计概算7112经济评价7113工程特性表7114工程枢纽平面布置图92水文1021流域概况1022历次设计洪水计算方法与成果1123本次设计洪水复核计算1124成果合理性分析1425施工期洪水143工程地质154工程任务及规模1641工程概况1642水库加固洪水标准1643水库洪水调节计算1744水库除险加固工程措施与建设内容175除险加固工程设计1951除险加固设计标准1952设计依据1953除险加固设计原则2054设计基本资料2055大坝加固设计2056大坝护坡设计2257引水渠衬砌设计2358进水闸设计2459放水涵设计27510主要建设内容及工程量326金属结构和电气3461金属结构3462电气设计367施工组织设计3771施工条件3772施工导流3973料场的选择与开采3974工程施工4075施工交通运输4376施工工时及施工房屋4377施工总布置4478施工总进度4579主要技术供应478水库淹没处理及工程占地4881水库淹没处理4882永久征地4883临时征地4884征用地面附着物实物指标4885补偿费用489环境保护与水土保持设计5091环境保护设计5092水土保持设计5393水保与环保工程投资5510工程管理设计56101管理机构56102工程管理范围和保护范围56103主要管理设施56104工程管理运行5711设计概算58111编制说明58112编制依据及基础资料58113费用构成及计算标准60114概算表（见后）6112经济评价62121评价方法与参数62122工程费用63123工程效益63124国民经济评价641综合说明2017年5月11日，XX县水务局组织召开了“XX县2017年XX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。11工程概况长岗水库属淮河流域沣河水系，地理坐标为东经116341，北纬32725，位于XX省六安市XX县河口镇高峰村境内，系国家在册的小2型水库。集水面积008KM2，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30M，坝顶高程41684323M，顶宽2251M。防洪标准为20年一遇设计，设计水位4180M（1985国家高程，下同），50年一遇校核，校核水位4200M，正常蓄水位4150M，死水位3900M，水库总库容113万M3，兴利库容103万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。12水文121流域概况长岗水库位于XX县河口镇高峰村境内，地理坐标为东经116341，北纬32725，属淮河流域沣河水系，集水面积008KM2。（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1416，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XX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。122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。123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20,10424VCMH50,411VCMH参数值，采用XX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070M3/S，1日洪量649万M3；50年一遇洪峰110M3/S，1日洪量655万M3。124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。125施工期洪水长岗水库总集水面积008KM2，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23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。13工程地质长岗水库位于XX县河口镇高峰村境内，地面高程一般在39724243M。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。14工程任务及规模141工程概况长岗水库属淮河流域沣河水系，地理坐标为东经116341，北纬32725，位于XX省六安市XX县河口镇高峰村境内，系国家在册的小2型水库。集水面积008KM2，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30M，坝顶高程41684323M，顶宽2251M。防洪标准为20年一遇设计，设计水位4180M（1985国家高程，下同），50年一遇校核，校核水位4200M，正常蓄水位4150M，死水位3900M，水库总库容113万M3，兴利库容103万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。142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XX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。143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4150M。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4180M，相应V设110万M3；50年一遇校核洪水位为4200M，相应V校113万M3。144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。15除险加固工程设计151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（SL2522017）、防洪标准（GB502012014）和水库大坝安全评价导则（SL2582017）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（GB502012014）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P5，校核洪水标准为50年一遇，即P2。152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4300M，顶宽40M弯道处60M，内外坡125，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10M进水闸2座；4拆除重建06M放水涵2座；51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30M。16电气与金属结构161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QL型手动侧摇螺杆式启闭机，一门一机。162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。17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。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。18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15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319万元。19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10万元。110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。111设计概算本工程总投资10749万元；其中工程基本预备费507万元；水土保持工程投资05万元；环境保护投资05万元；建设及施工场地征用费总投资319万元。112经济评价本工程总投资为10749万元，剔除属于国民经济内部转移的计划利润和税金后投资8814万元。长岗水库除险加固后年均新增防洪效益120万元，灌溉效益960万元，养殖效益172万元，年运行费022万元。经济内部收益率（EIRR）1132，经济净现值（ENPV）2831万元，经济效益费用比162。在投资增加15及效益减BCR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。113工程特性表表11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KM2008校核洪水位M4200设计洪水位M4180正常蓄水位M4150死水位M3900总库容万M3113兴利库容万M3103水库特性死库容万M3051、大坝坝型均质土坝坝长M6040坝顶宽M40弯道处加宽至60M设计坝顶高程M43002、1进水闸型式钢筋砼管涵结构底板高程4000断面尺寸M103、2进水闸型式钢筋砼管涵结构底板高程4000断面尺寸M104、3放水涵主要建筑物型式钢筋砼管涵结构项目名称指标名称单位数量备注底板高程M3900断面尺寸（宽高）M065、4放水涵型式钢筋砼管涵结构底板高程M4050断面尺寸（宽高）M061、主要工程数量含阶段系数土方开挖M34756土方填筑M35431砌石M32618含拆除量砼及钢筋砼M36032含拆除量2、主要建筑材料水泥T1527钢筋T343、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51、总投资万元10749其中建筑工程万元7191机电设备安装万元000金属结构设备及安装万元281临时工程万元392独立费用万元2278基本预备费万元507水保及环保万元1002、综合利用经济指标加固工程多年平均效益万元2332经济内部收益率1132经济指标效益费用比162项目名称指标名称单位数量备注经济净现值万元2831114工程枢纽平面布置图详见初步设计附图。2水文21流域概况长岗水库位于XX县河口镇高峰村境内，地理坐标为东经116341，北纬32725，属淮河流域沣河水系，集水面积008KM2。211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1416，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23M/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10089MM，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25倍，一般汛期（59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035。212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XX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。22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。23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。231流域特征值由110000地形图量算得流域特征值如下集水面积F008KM2；流域长度L076KM；流域平均宽度M；10B流域形状系数。42FF232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参520,10424VCMH50,411VCMH数值，采用XX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21、表22和图21。表21长岗水库20年一遇设计洪水过程时段序号（H）来水流量（M3/SKM）时段序号（H）来水流量（M3/SKM）时段序号（H）来水流量（M3/SKM）12491111753242102671851346119571945455123432039562136821386641470223878815762338810716642438表22长岗水库50年一遇校核洪水过程时段序号（H）来水流量（M3/SKM）时段序号（H）来水流量（M3/SKM）时段序号（H）来水流量（M3/SKM）127911117532441027018513461110151944457122982039563136421386641472223879115762338810816622438入库洪水计算成果为20年一遇入库洪峰070M3/S，1日洪量649万M3；50年一遇洪峰110M3/S，1日洪量655万M3图21长岗水库20年一遇及50年一遇入库洪水过程线图24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。25施工期洪水长岗水库总集水面积008KM2，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23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XX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23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23。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1011月、1112月、121月、12月、23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035，各方案计算设计洪量及施工期水位见表23。表23长岗水库各方案设计降雨量及洪量计算成果表方案1011月1112月121月12月23月均值（MM）12065446497CV06607306054045降雨参数CS25252525255年一遇设计雨量（MM）1723944622891293径流系数0350350350350355年一遇设计洪量（104M3）4826172536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。3工程地质长岗水库位于XX县河口镇高峰村境内，地面高程一般在39724243M。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XX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。4工程任务及规模41工程概况长岗水库属淮河流域沣河水系，地理坐标为东经116341，北纬32725，位于XX省六安市XX县河口镇高峰村境内，系国家在册的小2型水库。集水面积008KM2，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30M，坝顶高程41684323M，顶宽2251M。防洪标准为20年一遇设计，设计水位4180M（1985国家高程，下同），50年一遇校核，校核水位4200M，正常蓄水位4150M，死水位3900M，水库总库容113万M3，兴利库容103万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。42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XX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。43水库洪水调节计算431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4150M。汛限水位同兴利水位。432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4180M，相应V设110万M3；50年一遇校核洪水位为4200M，相应V校113万M3。计算成果见表41。表41洪水调节计算成果表频率P项目52设计洪峰M3/S0711最高库水位M41804200相应库容万M311011344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。长岗水库调节计算成果及建筑物特征参数见表42。表42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07110418050年一遇校核111134200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400006710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400003810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390001206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405001206坝型迎水侧边坡坝顶高程（M）大坝砼护坡大坝均质土坝2543004200死水位（M）兴利水位（M）正常蓄水位（M）汛限水位（M）3900415041504150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05103108注表中水位、高程为85高程。5除险加固工程设计51除险加固设计标准511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（SL2522017）、防洪标准（GB502012014）和水库大坝安全评价导则（SL2582017）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。512防洪标准依据防洪标准（GB502012014）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P5，校核洪水标准为50年一遇，即P2。513地震设防烈度根据建筑抗震设计规范（GB500112010）及中国地震动参数区划图（GB183062015）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005G。52设计依据1水利水电工程初步设计报告编制规程（SL6192013）；2防洪标准（GB502012014）；3水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522017）；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（SL7442016）；6水工混凝土结构设计规范（SL1912008）；7小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范（SL1892013）；8建筑地基处理技术规范（JGJ792012）；9水闸设计规范（L2652016）；10水工挡土墙设计规范（SL3792007）；11水利水电工程启闭机设计规范（SL412011）；12水利水电工程施工组织设计规范（SL3032004）；13XX省小型水库除险加固设计指导意见（200704版）；14建筑抗震设计规范（GB500112010）；15其他现行的相关规范、规程、各类技术专著等。53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。54设计基本资料1XX县长岗水库大坝安全评估报告；2XX县长岗水库大坝现场勘测调查；3小型水库注册资料等。55大坝加固设计551坝顶高程根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范（SL1892013），坝顶在静水位以上的超高由以下公式计算。YERA式中Y坝项超高，单位M；E水面风壅高度，单位M，本设计取E0；A安全加高，设计状态取05M，校核状态取03M；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W12M/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A17规定的系数计算求得R/。平均爬高的按以下公式计HHM算MWLHKR21式中斜坡糙率渗透系数，09；经验系数,设计状态113，校核状态111；平均波高，单位M，按以下公式计算；MH701387013702457022WGHTHDWGHTGM5048MHTHM水域平均水深，M；平均波长，单位M。L计算结果见表51表51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）41800006905119429950年一遇（校核）420000056030864286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4299M和4286M。因此本次设计坝顶高程取4300M。该水库现状坝顶高程41684323M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。552坝体加固及坝体型式长岗水库大坝现状坝顶宽度在2251M，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（SL1892013）规定小型水库的坝顶宽度一般为46M。考虑到坝顶无车辆通行要求，本次设计坝顶宽度取40M，弯道处取60M，设计大坝迎水坡坡比125，设计背水坡坡比125。具体设计型式见设计附图。56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（SL1892013）附录A中公式A23，混凝土板整体稳定所需的护面板厚度MBLHTWCMP10723式中混凝土护面板厚度（M）；T系数，对装配式护面板取11；累计频率1的波高，M；PH沿坝坡向板长，M；B平均波长，M；L水的密度，T/M3；W板的密度，T/M3；C迎水面坝坡系数。经计算混凝土板厚度为0093M，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012M。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012M，下设01M厚碎石垫层，顶护至校核水位4200M，底部护至滩地或死水位以下15M，护坡顶部设置宽03M，深04M的现浇C20砼压顶，护坡底部设置宽04M，深06M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。57引水渠衬砌设计571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。572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08M，设计渠高10M，两侧边坡为11；衬砌布置如下引水渠两侧护砌采用C20砼预制锁块结构，厚012M，下设005M厚碎石垫层，护至渠顶，并设置宽02M，深025M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02M，深02M现浇C20砼隔埂；渠底采用现浇C20砼，厚01M。具体布置及结构详见设计附图。58进水闸设计581工程现状由上所述，该库现状共有2座进水闸，分别位于K0000处和K0150处，均建于70年代。1进水闸为引提灌水入库，现状为05M浆砌砖圬工结构；2进水闸为拦截地面径流入库，现状为03M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。582进水闸设计5821规划资料1进水闸位于大坝桩号K0000处，主要功能为引提灌水入库，设计引水流量为042M3/S；2进水闸位于大坝桩号K0150处，主要功能为拦截地面径流入库，设计引水流量为038M3/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10M（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4000M。具体详见表52。表52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/S1进水闸K00001040000422进水闸K01501040000385822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THILHGQ0RCGLZ21式中流量系数；涵洞断面积M2；上、下游水位差（M）；0H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Z1比值按公式计算；22/1Z谢才系数，；其中为糙率，为水力半径M。C6RNR经计算得出1进水闸过流量Q121M3/S，2进水闸过流量Q073M3/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。5823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（L2652016）附录B，进行消力池深度计算ZHDSC“0250132“81BGAQCC2“03CCHTH2“2CSGQZ其中D消力池深度（M）；0水跃淹没系数，取用105；HC”跃后水深（M）；HC收缩水深（M）；动能修正系数，取用105；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（L2652016）附录B公式（B121）和公式（B122）计算消力池长度LSJLSLJ（B121）LJ69（HC”HC）（B122）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375M和25M；水跃长度校正系数，采用075；LJ水跃长度（M）。3消力池底板厚度计算根据水闸设计规范（L2652016）附录B公式B131计算消力池底板厚度1HQKT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015。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53。表53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）1进水闸计算值023计算值768计算值027取用值030取用值875取用值030计算值021计算值694计算值0242进水闸取用值030取用值750取用值030583工程总体布置长岗水库重建的进水闸设计包括进口段、闸室段、出口消能防冲设施及下游连接段等工程。进水闸布置以尽量将进水闸轴线与大坝垂直布置并兼顾与上游渠道自然衔接为原则，即兼顾工程量最省和出水顺畅为原则。1进口段2座进水闸进水口均采用八字型，进口底板高程均为4000M，进口段长度根据上游渠道现状与大坝背水坡设计要求，1进水闸进口段设计长度为20M，2进水闸进口段设计长度为29M2闸室1进水闸引水渠首端底高程高于水库校核水位，故无需设启闭设备。2进水闸进口上游地面高程低于水库正常蓄水位，故需设启闭设备，其闸室布置在水库背水侧，考虑库水回流，设双向止水闸门一个，闸底板厚05M，顺水流向长14M，闸底板高程为4000M，闸墩顶高程4240M，启闭机台高程为4320M。闸墩、闸底板均为钢筋混凝土结构，两侧闸墩厚06M，闸墩上未设启闭机房。3洞身2座进水闸洞身均采用10M钢筋砼承插管。1进水闸考虑过路要求且处于大坝弯道处，其洞身设计长22M；2进水闸考虑位于大坝弯道处其洞身设计长14M。4消能防冲设施2座进水闸均从洞身段出口开始设消能设施。1进水闸消力池总长为875M，2进水闸消力池总长为750M，两闸底板均采用C20混凝土结构，厚030M，深度03M，底板高程分别为3850M和3900M，消力池宽10M40M，消力池前端两侧设翼墙，翼墙及其基础和台帽均采用C20混凝土结构。具体工程布置详见设计附图。59放水涵设计591工程现状长岗水库现有2座放水涵，进口均为斜卧式，上下游均为砖砌圬工结构，口径分别03M和05M圆管涵。目前2座放水涵上、下游损毁严重，无启闭设备，洞身漏水，无法正常使用，急需加固改造。鉴于以上状况，并参考安全评估报告，本次初步设计考虑将2座放水涵全部拆除重建。592放水涵设计5921规划资料长岗水库现有2座放水涵均建于70年代，主要功能为灌溉农田，年久失修，目前无法正常使用。3放水涵位于大坝K0200处，功能为灌溉，设计灌溉面积为006万亩，设计灌溉流量为012M3/S；4放水涵位于大坝K04267处，功能为灌溉，设计灌溉面积为006万亩，设计灌溉流量为012M3/S。由于流量较小，所需涵洞断面尺寸较小，考虑到运行管理、检修方便等因素，本次设计的2座放水涵洞身均采用钢筋砼承插管，口径均为06M。具体详见表54。表54长岗水库放水涵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/S3放水涵K02000639000124放水涵K042670640500125922过流能力计算计算时分别计算库水位取校核水位、设计水位下闸门全开时的最大过流量。过流能力计算根据涵洞中的水力计算公式，经初步核算下游水位，按有压涵洞自由出流计算20AILHGQRCGL21式中设计灌溉流量，M3/S；Q势能修正系数，一般取085；洞高，M；涵洞断面积；以洞底为标高的上游水头；0H洞长，M；L淹没出流的流量系数；从进口到出口前（不包括出口）各种局部水头损失系数之和，根据进口形状取05。各工况下的放水涵最大过流量计算结果如下表55表55放水涵过流量计算成果表名称3放水涵4放水涵校核工况127M3/S089M3/S设计工况125M3/S084M3/S经计算，2座放水涵最大过流能力均满足设计要求。拟定的各放水涵净孔尺寸是可行的，实际运用期间，可通过闸门开启大小控制过流量来满足灌溉要求。5923消能防冲计算放水涵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（SL2652016）附录B，进行消力池深度计算ZHDSC“0250132“81BGAQCC02“03CCGHQTH2“2CSZ其中D消力池深度（M）；0水跃淹没系数，取用105；HC”跃后水深（M）；HC收缩水深（M）；动能修正系数，取用105；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（SL2652016）附录B公式（B121）和公式（B122）计算消力池长度LSJLSLJ（B121）LJ69（HC”HC）（B122）其中LSJ消力池长度（M）；LS消力池斜坡段水平投影长度（M），3涵取09M，4涵取15M；水跃长度校正系数，采用075；LJ水跃长度（M）。3消力池底板厚度计算根据水闸设计规范（SL2652001）附录B公式B131计算消力池底板厚度1HQKT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015。4海漫长度计算根据水闸设计规范（SL2652001）附录B公式B21计算海漫长度HQKLSP其中LP海漫长度（M）；QS消力池末端单宽流量（M2/S）；KS海漫长度计算系数，查水闸设计规范粘土取KS7。经过计算，结合实际地形并参考已建工程经验，各放水涵消能防冲计算成果见表55。表55放水涵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）海漫长度（M）计算值024计算值538计算值028计算值/3放水涵取用值030取用值515取用值030取用值/计算值018计算值475计算值026计算值3974放水涵取用值030取用值500取用值030取用值400593工程总体布置长岗水库重建的2座放水涵设计包括进口段、闸室段、洞身段、出口消能防冲设施及下游连接段等工程。放水涵布置以尽量将涵洞轴线与大坝垂直布置并兼顾与下游渠道自然衔接为原则，即兼顾工程量最省和出水顺畅为原则。1进口段进水口采用八字型，3、4放水涵进口底板高程分别为3900M和4050M，进口段长度由进口高程和大坝迎水坡设计坡度来定，3涵进口长30M，3涵进口长20M。2闸室及工作桥两座放水涵闸室均位于水库侧，设工作闸门一个，闸底板厚05M，顺水流向长30M，3、4放水涵闸底板高程分别为3900M和4050M，启闭机台高程均与大坝同高即4300M。闸墩、闸底板均为钢筋混凝土结构，闸墩厚05M。3洞身洞身采用预制有筋圆管涵，单孔，孔口尺寸为06M，接头采用承插式。3、4放水涵涵管总长分别140M和120M，涵底板高程均为闸底板高程加管壁厚，涵管出口接消力池。4消能防冲设施斜坡段及消力池从涵洞出口开始设消力池，3、4放水涵消力池总长分别为515M和500M，底板均为C20混凝土结构，厚030M，深度03M，底板高程分别为3870M和4000M，消力池宽分别为06M30M和06M12M，3放水涵考虑下游无渠道，消力池两侧设八字形砼翼墙，4放水涵考虑与下游渠道衔接，消力池两侧设“U”型砼翼墙，消力池翼墙及其基础和台帽均采用C20砼结构。海漫根据计算分析并结合实际地形情况，3放水涵未设海漫，4放水涵海漫段长40M，底高程4030M，底板厚03M，为C20砼结构，两侧采用砼预制块护坡。具体工程布置详见设计附图。510主要建设内容及工程量XX县河口镇长岗水库主要建设内容大坝土方加固长604M；建筑物两侧砼护坡长160M；拆除重建10M进水闸2座；拆除重建06M放水涵2座；1进水闸引水渠砼预制块衬砌长114M；新建砼连接道路长130M路面宽30M。主要工程量统计见表56不含阶段系数。表56长岗水库除险加固主要工程量统计表序号工程名称项目名称单位数量备注清表及清淤M3284568大坝填筑M3377368一大坝土方加固弃土转运M3284568土方开挖M36789砼预制块M3119