青山闸初步设计报告

1、1综合说明1.1概述1.1.1工程概况湖北省枝江市地处长江中游北岸，江汉平原西缘，属三峡之末，荆江之首，总面积1310.4km2，全市辖8个镇、1个街道办事处，共有198个行政村，全市总人口为50.49万人。枝江东邻三国古城荆州，西接世界水电之都宜昌，南靠黄金水道长江，其地理位置优越，交通发达，物产丰富。枝江市问安镇位于枝江市东北部，境内汉宜高速公路、318国道横贯东西，当阳至枝江市二级公路贯通南北。版图面积162平方公里，辖23个行政村、100个村民小组、1个居委会，总人口46460人，其中农业人口43126人，耕地面积100028亩，素有“鱼米之乡”的美称，是宜昌市粮、棉、油、水产的主要生

2、产地，粮食产量连续17年过亿斤。问安镇物产丰富，问安西瓜、问安大米、问安优质水稻等久负盛名。该镇境内古文化遗址众多，是楚文化的重点分布区，是湖北省七大重点文物乡镇之一。其南部发掘的关庙山新石器时代部落遗址，保存清晰的稻壳、精制的石器、始创的陶器等六千多年前祖先们留下的宝贵物质财富和精神财富；镇内的青山古墓群被考证为东周时期楚国贵族陵园，分布有24处大型墓冢和密集的楚墓群，被纳入全国重点文物保护单位的古文物遗存。青山节制闸位于湖北省枝江市问安镇、长江中游左岸江汉平原腹地的沮漳河右岸一条人工河的一级支流出口，地处沮漳河堤防桩号29+266处（见图1.1-1），闸址以上设计排水（洪水和涝水）面积为1

3、00km2，是一座以防洪为主，兼有排水和节制灌溉等综合利用效益的中型水闸，在当地农业生产生活中占有重要地位。青山节制闸原设计排水流量151m3/s，现状水库由上游连接段、闸室段和下游连接段组成。其中，闸室段主要由底板、闸墩、挡水胸墙、工作桥（包括启闭机房）和交通桥组成，闸室共5孔，每孔净宽3.0m，总净宽15.0m，闸墩宽1.0m，闸底板高程43.17m（吴淞高程系统，下同），胸墙顶高程47.67m，胸墙底高程为45.67m。上游连接段有进口铺盖（混凝土底板）和两岸翼墙组成；下游连接段出口护底、护坦（消力池）、海漫、两岸翼墙及两岸护坡等组成。该水闸过去5孔均采用预制钢筋混凝土平板闸门，螺杆启闭

4、机启闭，后因混凝土闸门破损严重，2004年将无法继续运行的3扇更换为钢闸门。青山节制闸所在地段地面高程一般在45.0m左右，地形平坦开阔，水网发育，地貌单元属于长江左岸二级阶地。闸前人工河填筑堤顶高程为47.849.1m，闸后河堤高程48.849.1m。图1.1-1青山节制闸地理位置图青山节制闸建于上世纪70年代初期，至今已运用40多年。由于受当时资金、设备、材料和技术等多种条件限制，该闸的设计标准很低。结构均以圬工为主，如闸底板、闸墩、翼墙、铺盖、护担、消力池等均为标号较低的素混凝土筑成，没有采用钢筋。由于这些原因，导致目前青山节制闸存在较多问题。1.1.2安全评价结论按照水利部办公厅关于开

5、展全国水闸安全状况普查工作的通知（办建管2008152号）要求，根据水利部水闸安全鉴定管理办法（水建管2008214号）和水闸安全鉴定规定（SL214-98），2008年湖北省枝江市水利局决定对枝江市青山节制闸进行水闸安全评价，枝江市水利局委托武汉大学设计研究总院编制安全鉴定各项评价报告，并于同年2月完成并提交了相关鉴定文件。2009年2月20日，湖北省枝江市水利局在枝江市主持召开了水闸安全鉴定会议，专家组提出了湖北省枝江市青山节制闸安全鉴定报告书（详见附件）。鉴定结论如下：青山节制闸，经过40多年的运用，建筑物及设备都已发生不同程度的老化和损坏，功能减弱。根据现状调查分析、现场安全检测和工程

6、复核计算，与会专家在查阅报告、听取汇报后，经过质疑和认真讨论，形成如下意见：（1）过流能力满足设计要求。（2）抗震能力：根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)，区内地震动峰值加速度为0 05g，相应地震基本烈度为度。按水工建筑物抗震设计规范(SL203-97)，本工程可不进行抗震复核计算。（3）闸室稳定性和抗渗稳定性：闸基为第四系上更新统粘土，闸室抗滑稳定、地基应力及不均匀系数、地基沉降均满足规范要求；上游翼墙抗滑稳定及地基应力满足规范要求，地基应力不均匀系数不满足规范要求；下游翼墙存在裂缝，抗滑稳定和地基应力不均匀系数不满足规范要求；在止水失效条件下，闸基渗径长度和抗渗稳定不满

7、足规范要求。（4）混凝土结构闸室及上、下游底板为素混凝土，未配筋，有数条贯穿性裂缝，碳化平均深度为47.66mm，强度推定值<10.0MPa，不满足结构强度设计要求；闸墩蜂窝麻面，碳化严重，骨料裸露，局部破损，中墩混凝土碳化严重，平均深度为49.7mm，强度推定值为8.8MPa。上游翼墙混凝土碳化平均深度为12.4mm，强度推定值24.5MPa，下游浆砌卵石翼墙倾覆变形，混凝土碳化平均深度为22.9mm，强度推定值14.9MPa，右岸裂缝宽512mm；2004年增设胸墙，碳化平均深度为9.4mm，强度推定值28.7MPa配筋不满足设计要求：启闭机房为单层砖混结构。（5）消能防冲：消力池长

8、度、深度和厚度均不满足消能防冲设计要求，消力池和护坦多处断裂，裂缝宽318mm，且海漫长度也不满足设计要求。上、下游河段两岸护坡局部坍塌，下游河床淤积变形。（6）闸门与启闭机，3扇钢闸门于2004年更换，主粱、横隔板抗弯和抗剪强度满足设计要求，但闸门锈蚀严重：启闭力不满足设计要求，两侧混凝土闸门破裂露筋，锈蚀严重，碳化平均深度为15.5mm。强度推定值11.9MPa:门槽埋件变形、锈蚀严重，止水破损，漏水严重；启闭机老损严重，运行不便，超过使用年限。（7）电气设备：电气设备陈旧老化，不满足安全运行的要求。（8）监测设施无安全监测设施。（9）交通：交通桥桥面混凝土碳化平均深度为10.1mm，强度

9、推定值20.3m7.5MPa。综上所述：水闸安全鉴定报告书中评价与各分项报告分析基本一致，将水闸安全娄别综合评定为四类是合适的。1.1.3 工程勘察设计建设过程与本阶段设计工作由来青山节制闸于1971年5月建成，已运行40多年。在水闸的运行过程中不断暴露出很多工程隐患，极大地影响了水闸效益的正常发挥。根据水利部颁发的水闸安全鉴定管理办法，2009年2月20日，湖北省枝江市水利局在枝江市主持召开了枝江市青山节制闸安全鉴定会议，专家组提出了枝江市青山节制闸大坝安全鉴定报告书。湖北省枝江市水利局审批同意了该鉴定报告书，鉴定结论为四类闸。认为青山节制闸存在的这些问题必须尽快处理，否则，将危及到水闸的安

10、全。因此对其进行除险加固是很有必要的。为使水闸尽快脱险，及早发挥正常效益，2012年9月，湖北省枝江市水利局委托湖北省漳河土木工程设计院进行除险加固设计，编制节制闸重建工程初步设计报告。本次除险加固处理设计是在水闸安全鉴定工作的基础上，根据补充勘察的工程地质报告、进一步现场查勘，对加固工程项目进行了方案比选，推荐了加固处理方案，对监测和管理等设施进行恢复和完善设计。1.2水文1.2.1流域概况青山节制闸位于湖北省枝江市的问安镇龚家坪村2组、沙港子河与人工河的连接处，属于沮漳河流域。该闸设计灌溉面积为9205亩，设计排水面积100km2，是目前枝江市最大的集防洪、排水和灌溉于一体的中型水闸。青山

11、节制闸所在的沙港子河承接花庙河上游和向家垱沟部分洪（涝）水，经青山节制闸排入人工河最终入沮漳河；部分涝水可经花庙河下游鲜家港由鲜港闸和云台泵站自排或抽排入沮漳河。花庙河发源当阳市半月镇跑马岗，由西北向东南在石子岭东北2km处入枝江境内，纵贯问安镇东北部，原注入陶家湖，全长34.9km，流域面积126km2，河道坡降1.8。过去的花庙河常泛滥成灾，1954年在其上游修建了石子岭水库，并对其下游逐步治理，使这条河流变成既能排洪、又能灌溉的河流。民国九年六合垸形成后，上游于朱家桥子截断，经沙港子河于鲜家港注入沮漳河，现今于海湖桥截入改道后的新沙港子河，经人工河于朱家滩注入沮漳河，下游段则经鲜家港注入

12、沮漳河。1.2.2设计洪水青山闸控制流域面积100km2，流域上游有石子岭中型水库1座，熊家港、张家冲和向家垱3座小（1）型水库。石子岭水库承雨面积29.5km2，熊家港水库承雨面积8.65km2，张家冲水库承雨面积1.74km2，向家垱水库承雨面积11.4km2。本次青山闸设计洪水根据流域地形、产流和汇流特点，将流域划分为中上游山丘区和下游圩垸区，其中中上游山丘区排洪面积86.29km2，下游圩垸排涝面积13.71km2。中上游山丘区设计洪水计算扣除3座小（1）型水库承雨面积共计21.79km2，余下64.5km2洪水由石子岭水库（29.5km2）下泄洪水考虑河道演进后与区间洪水（35km2

13、）叠加而成，下游圩垸区设计洪水采用平均排除法计算设计排涝流量，然后与中上游山丘区设计洪水叠加得到青山闸设计洪水。1.2.3凤台站设计水位青山闸所在的沙港子河流域无水文测站，青山闸下游沮漳河干流凤台泵站处设有水位观测点，自1958年观测至今，本次收集到该水位站19582011年共54年水位观测资料。对凤台站19582011年共54年水位系列取历年最高水位进行频率分析计算后适线，其统计参数及设计值见表1.1。表1.1 凤台水位站历年最高水位分析成果表项 目均值Cv设计值(m)P=2%P=5%P=10%凤台站（沮漳河）44.050.0447.2146.5645.781.2.4施工期水位本工程施工期确

14、定为11月至次年的3月。施工期青山闸下游水位采用凤台站同期水位考虑水力坡降推算。施工期青山闸采用涵管导流，施工期青山闸上游设计水位根据113月5年一遇最大1日降水量产生的来水量调洪得出。施工水位计算成果见表1.2。表1.2 青山闸施工期设计水位成果表（P=20%）分期闸上游水位闸下游水位113月45.5841.501.3工程地质1.3.1地形地貌青山节制闸位于长江中游左岸江汉平原腹地，枝江市东部，该地段自然地面高程一般在35m左右，填筑堤顶高程一般为40.043.0m，地形平坦开阔，水网发育，地貌单元属于长江左岸二级阶地。1.3.2地层岩性填土（Qs）岩土特征：黄褐暗红色，湿，饱和，可塑状。主

15、要成分为粘土，含铁锰质结核，切面稍光滑，干强度中等。其中0.0-0.5m含少量砾卵石和细砂，在挡土墙后呈稍密状，在堤顶钻孔揭露呈密实状。分布情况：仅在ZK3号钻孔（闸下）未见。层厚较均匀，最薄处为3.80m，最厚处为5.70m，平均厚度为4.83m。层底最浅埋深为3.80m，最深埋深为5.70m。层顶最高高程为49.10m，最低高程为47.25m，平均高程为48.02m。层底最高高程为43.70m，最低高程为42.70m，平均高程为43.19m。黏土（Q3al+pl）岩土特征：其时代成因为上更新统冲洪积，黄褐色，夹杂有灰色团块状高岭土，湿，可塑-硬塑状，含少量铁锰结核及其氧化物。裂隙面光滑，较

16、发育，可见擦痕。该层土自由膨胀率为50%-61%，膨胀潜势为弱。分布情况：全场地分布。层厚均匀，最薄处为3.00m，最厚处为4.60m，平均厚度为3.90m。层底最浅埋深为3.90m，最深埋深为9.40m。层顶最高高程为43.70m，最低高程为42.70m，平均高程为43.19m。层底最高高程为40.00m，最低高程为38.10m，平均高程为39.29m。黏土（Q3al+pl）：岩土特征：其时代成因为上更新统冲洪积，黄褐色，湿，硬塑状。夹杂灰白色高岭土团块。岩芯中可见裂隙，裂隙面具蜡状光泽，整体裂隙贯通性较差；岩芯切面光滑，干强度和韧性均较高。1.3.3场地抗震条件与地震安全性评价勘察区内地震

17、动峰值加速度为0.05g，所对应地震烈度为度；地震动反应谱特征周期为0.35s；建筑场地位于抗震有利地段；场地土的类型为中软场地土；建筑场地类别为类。场地不存在可液化的饱和粉砂，不存在震陷等其它的地震效应和斜坡引起的滑坡、崩塌等地质灾害。1.3.4天然建筑材料（1）土料经调查，河堤两岸分布有全新统粘性土。其可开采厚度多在2m以上，可以在堤坡禁脚外就近开采。开挖后应保证将面层耕织土还耕，以保持水土环境。开挖土料场紧邻大堤，可敷设施工临时便道，运输车可直达河堤上，运距约2km。（2）砂石料根据调查，本次工程所用砂料和卵石料需要外购，砂料场和卵石料场位于枝江市江口镇的长江岸边码头，为长江所采河砂和卵

18、石，成分以石英、长石为主，含泥量低，储量丰富，运距40km。由于地处冲积平原区，本地区缺乏块石料，需要外购，距离较近的宜都市杨溪镇有块石料场，岩质为白云岩，材质坚硬，可满足需要。虽运距达80km，但块石料用量较少，可考虑此地采购。1.4工程的任务及规模拆除重建后的青山节制闸应满足排涝、灌溉和防洪的工程任务。（1）防洪任务：下游满足沮漳河20年一遇防洪水位47.5m。（2）排水任务：承担花庙河流域100km2的排水任务，经本次水文复核，青山节制闸排水流量为184m3/s。相应上游水位47.04m，下游设计水位44.29m。（3）灌溉任务 满足正常挡水位46.50m。本次复核青山节制闸设计排涝流量

19、为184.0m3/s，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）和水闸设计规范（SL265-2001）的规定，青山节制闸工程为等工程，工程规模为中型，其主要建筑物节制闸的建筑物级别为3级。考虑至青山节制闸位于沮漳河堤防上，沮漳河堤防为3级堤防，根据防洪标准（GB50201-94）和水闸设计规范（SL265-2001）的规定，位于防洪堤防上的水闸级别不得低于防洪堤的级别，因此综合考虑最终确定青山节制闸工程为等工程，节制闸的建筑物级别为3级。青山节制闸挡洪标准为20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。青山节制闸排洪标准按10年遇洪水，排涝标准为10年洪水3日排完。1.5工程布置及主

20、要建筑物设计由于节制闸截断河流，为了减少河床的淤积，增大泄洪量，重建水闸采用无坎宽顶堰型，堰顶高程为43.10m。由于节制闸兼有排水和挡洪的双重作用，闸室选用带胸墙的开敞式结构、整体式平底板的钢筋混凝土结构型式。并按双向挡水水闸进行设计。闸室结构主要包括底板、闸墩、闸门、胸墙和工作桥等。（1）底板底板长度根据闸室上部结构布置取为12.0m，采用平板式整体闸底板。底板的厚度取为1.2m，采用C25钢筋混凝土结构。（2）闸墩闸墩包括边墩、中墩和缝墩，其长度为12.0m。边墩厚度取为1.0m，用C25混凝土浇筑。由于设有胸墙支撑，边墩直接档土。中墩厚度取为1.0m，用C25混凝土浇筑。闸门槽深设为0

21、.4m，槽宽设为0.58m。门槽颈部厚度取为0.3m。闸墩顶部高程取为与人工河堤顶高程设为49.0m。（3）胸墙胸墙顶高程与闸顶高程齐平，为49.0m。胸墙底缘高程，以不影响泄水为准，取为46.60m。胸墙固支于闸墩上，为板式结构，胸墙板的厚度取为0.25m。胸墙采用C25混凝土浇筑。（4）工作桥工作桥的高度在闸墩以上布置4.5m，满足要求。工作桥由浇筑在闸墩上的钢筋混凝土排架柱支撑，柱的断面为0.4×0.4m2。（5）启闭机房考虑到工作人员在机房中的操作空间和心理空间，机房的高度取为5.0m。启闭机房由砖墙修砌，墙厚0.24m。1.6金属结构本工程金属结构为水闸的配套金属结构。节制

22、闸设工作钢闸门，闸门数量5扇，闸门孔口尺寸为3×3.5m（宽×高）。选取平面闸门单吊点螺杆式启闭机，启门力为160kN。1.7施工节制闸的施工条件优良，对外交通方便顺利。由于青山节制闸所有人工河上游来水无其经出口，因此人工河来水在施工期需导流至下游。本设计拟在在青山节制闸施工期间，可以利用闸室右岸开挖后的边坡设施导流管，导流管采用内径1.2m的混凝土承插管，由承插管将上游来水从上游围堰导入下游围堰后。在上、下游围堰形成施工基坑内，采用2台8寸水泵抽基坑水。主体工程施工项目包括土方开挖及填筑，混凝土及浆砌块石拆除，混凝土施工、砌石护坡施工等。采用挖掘机开挖基础土方，自御汽车运

23、土清理；并按先深后浅，先齿墙后底板的原则进行护坦、消力池、海漫、防冲槽、闸室闸墩、边墙等部位的混凝土及砌石工程的施工。混凝土采用混凝土拌和机拌和，胶轮架子车运，振动器振实施工；浆砌石采用砂浆搅拌机拌和砂浆，人工砌筑施工；上部混凝土用钢脚手架支撑钢模现场浇筑。本工程实施计划施工工期12个月即，第一年9月1日至第二年8月30日1.8工程占地本工程占地主要有：永久占地0.5亩，占地费用为15000元，同时拆迁房屋800m2，拆迁房屋补偿44万元；临时占地4亩，总占地费用为6400元，青苗补偿费用3200元。总的占地处理费用46.58万元。1.9水土保持上与环境保护根据工程区所处地理位置和水土流失防治

24、区特点，参考开发建设项目水土流失防治标准（报批稿），项目区水土流失防治标准采用二级标准。水土流失防治目标达到。（1）扰动土地治理率达到95%以上；（2）水土流失总治理度达到95%以上；（3）水土流失控制比例达到1.2；（4）拦渣率达到95%以上；（5）植被恢复系数达到95%，林草覆盖率占宜林宜草面积的95%以上。工程水土流失防治区划分为4个防治分区（由于本工程施工交通方便，不再兴建施工道路，因此不再设临时施工道路防治区）。（1）青山节制闸加固工程防治区；（2）取料场防治区；（3）弃渣场防治区；（4）施工临时企业、生活防治区。青山节制闸的建设，不存在制约性的环境问题，工程建设中应重点做好以下环境

25、保护：（1）作好施工人员的健康保护：注意卫生防疫，消灭“三害” ，垃圾清理，做好施工垃圾的收集处理工作，生活污水应经处理后排放；施工区场地消毒清理，对施工人员进行定期的体检，对各种传染病和自然疫源性疾病定期统计分析，发现传染病，及时处理。（2）对施工期混凝土养护水、机械车辆冲洗废水和施工人员的生活废水可以经初步处理后排放。（3）承包商使用的大型燃油机械装置消烟除尘设备，施工机械使用优质燃料，这些措施可以减少尾气对空气的污染。（4）工程施工及运输产生的扬尘、粉尘，影响施工人员与附近居民的生活，通过对施工场地和运输道路定时洒水，限制车辆行驶速度，对运输袋装水泥的车辆覆盖等措施，可以减少扬尘、粉尘的

26、污染。（5）控制施工机械的施工时间：在夜间22：00次日6：00期间，禁止使用噪声大的设备。（6）加强监管：建设单位与施工单位、监理单位签定的合同中须有环境保护的内容，加强对施工期间环境保护的管理。1.10工程管理现有人员编制基本能满足除险加固后的运行要求，故本次设计仍维持原机构设置及人员编制。为了满足工程管理各个功能的需要，在管理区内设置适当规模的管理、生产、生活用房。本次设计拟新建管理用房120m2。本次工程管理设计按照水闸工程管理设计规范（SL170-96）和水利部水利工程管理单位编制定员试行标准，结合青山节制闸节制闸重建工程的实际情况，配备必要工程管理设施。1.11投资概算工程静态总投

27、资1429.40万元，总投资1429.40万元。其中主体工程投资1381.96万元，水土保持工程投资28.03万元，环境保护工程投资19.41万元。本次工程投资基准年采用2014年第三季度市场价格。1.12经济评价青山节制闸除险加固工程项目经济内部收益率大于7%，经济净现值为大于0，经济效益费用比大于1，满足规范要求，以上主要指标表明该项目经济合理。项目的社会效益十分显著，但除险加固完成后的财务收入增值不明显，难以维持工程的正常运行，因此，需要增加财政资金补贴。同时，工程管理处应大力开展多种经营活动，想法设法地增加财务收入，以维持工程正常运行。232.水文2.1流域概况青山闸位于湖北省枝江市的

28、问安镇龚家坪村2组、沙港子河与人工河的连接处，属于沮漳河流域。该闸设计灌溉面积为9205亩，设计排涝面积100km2，是目前枝江市最大的集排水、灌溉、防洪于一体的中型水闸。青山闸所在的沙港子河承接花庙河上游和向家垱沟部分洪（涝）水，经青山闸排入人工河最终入沮漳河；部分涝水可经花庙河下游鲜家港由鲜港闸和云台泵站自排或抽排入沮漳河。花庙河发源当阳市半月镇跑马岗，由西北向东南在石子岭东北2km处入枝江境内，纵贯问安镇东北部，原注入陶家湖，全长34.9km，流域面积126km2，河道坡降1.8。过去的花庙河常泛滥成灾，1954年在其上游修建了石子岭水库，并对其下游逐步治理，使这条河流变成既能排洪、又能

29、灌溉的河流。民国九年六合垸形成后，上游于朱家桥子截断，经沙港子河于鲜家港注入沮漳河，现今于海湖桥截入改道后的新沙港子河，经人工河于朱家滩注入沮漳河，下游段则经鲜家港注入沮漳河。沙港子河拦截面积内有石子岭中型水库1座，熊家港、张家冲和向家垱3座小（1）型水库。石子岭水库控制流域面积29.5km2，总库容2186万m3；熊家港水库控制流域面积8.65km2，总库容576万m3；张家冲水库控制流域面积1.74km2，总库容156.6万m3；向家垱水库控制流域面积11.4km2，总库容736万m3。沮漳河为长江湖北省境内较大的一级支流之一，位于长江中游荆江河段北岸。沮漳河由东支漳河、西支沮河在当阳市河

30、溶镇两河口汇合组成干流河段。沮漳河东西两支均发源于荆山山脉，流经保康、南漳、远安、当阳、枝江等县市，于枝江市鸭子口汇入长江。沮漳河以沮河为正源，干流河长325km，集水面积7284km2。沮漳河在枝江市境内为下游干流段，主要支流有花庙河。人工河又名百里长渠，该河从沮河引水，一路流经玉阳、两河、半月和草埠湖等4个乡镇、街办，于朱家滩汇入沮漳河，草埠湖闸处设计排涝面积16万亩，设计灌溉面积5.8万亩。2.2 气象工程区属亚热带季风区，气候温和湿润，雨量充沛，多年平均气温16.5，日照时数1860.5h，年辐射量106kcal/cm2，积温5410.1，无霜期232296d。多年最大平均风速12.1

31、m/s，平均降雨980mm，平均蒸发量1338.5mm，平均相对湿度76%。春季多寒潮，夏秋多暴雨或干旱，67月份为梅雨期。降雨时空分布不均，西南部偏多，东北部偏少，雨期多集中在49月，年际变化较大。境内降水量年内分配与季风活动规律相适应。13月雨量逐月递增，47月为雨季，其中58月雨量最充沛，8月以后逐月递减。据位于工程区上游的石子岭水库雨量站观测记载分析，降雨量年内分配不均，年降水量7080%以上集中在汛期49月，连续最大四个月降雨量出现在58月。该站49月多年平均降雨量为748mm，占多年平均降水量的76.3%。最大降雨量出现在6月份，多年平均为171.8mm；最小降雨量出现在12月份，

32、多年平均为15.5mm。枯水季13月、1012月的降水量占多年平均降水量的20%30%，极易形成冬、春旱，对农业生产极为不利。降雨量年际变化也较悬殊，最大年降雨量与最小年降雨量相差2倍多。2.3 设计洪水青山闸控制流域面积100km2，流域上游有石子岭中型水库1座，熊家港、张家冲和向家垱3座小（1）型水库。石子岭水库承雨面积29.5km2，熊家港水库承雨面积8.65km2，张家冲水库承雨面积1.74km2，向家垱水库承雨面积11.4km2。本次青山闸设计洪水根据流域地形、产流和汇流特点，将流域划分为中上游山丘区和下游圩垸区，其中中上游山丘区排洪面积86.29km2，下游圩垸排涝面积13.71k

33、m2。中上游山丘区设计洪水计算扣除3座小（1）型水库承雨面积共计21.79km2，余下64.5km2洪水由石子岭水库（29.5km2）下泄洪水考虑河道演进后与区间洪水（35km2）叠加而成，下游圩垸区设计洪水采用平均排除法计算设计排涝流量，然后与中上游山丘区设计洪水叠加得到青山闸设计洪水。2.3.1山丘区设计洪水山丘区设计洪水采用湖北省暴雨径流查算图表（以下简称图表）中的瞬时单位线法计算设计洪峰流量。（1）地理参数石子岭水库控制流域地理参数采用武汉大学设计研究总院所做的湖北省枝江市石子岭水库除险加固报告中的数据，区间面积地理参数采用地形图量算，见下表。表2.1 山丘区各分区地理参数表分区承雨面

34、积（km2）河道长度（km）河道比降（）石子岭水库29.518.57.5区间359.03.8（2）设计暴雨设计暴雨采用2008年湖北省水文水资源局出版的湖北省暴雨统计参数图集（以下简称图集）中湖北省暴雨参数等值线图成果，图集延长了水文系列，暴雨的均值和Cv值符合地区分布，采用该暴雨参数比较可靠。根据图表，该流域在水文分区上属于第区。根据流域面积，查“湖北省暴雨面深系数表”，得设计暴雨点面换算系数。所有计算采用Cs=3.5Cv，短历时暴雨统计参数及设计值见表2.2。表2.2 短历时暴雨统计参数及设计成果表时间t（h）均值（mm）变差系数CvKp（P=10%）146 0.47 1.62 673 0

35、.55 1.72 24100 0.50 1.66 （3）设计雨型及净雨过程t取1h，净雨历时采用12h，暴雨雨型采用图表中的12h雨型，不扣初损只扣稳损作为净雨过程。以1、6、24h面雨量作控制，其它历时面雨量按以下公式计算。面雨量递减指数：面雨量计算公式如下：当1t6时：Ht面= H1面×t1-n1； 当6t24时：Ht面= H24面×24n2-1×t1-n2。由上述公式得出各历时面雨量，依次相减得出各时段面雨量，按选用雨型排列得到设计时段毛雨量过程h设。初损：对于24h暴雨I0=0.25Im=22.5mm，对于18h以下暴雨I0=0；设计总径流深：R总=H总历

36、时I0；稳损：；净雨：Ii=Rifct（4）瞬时单位线参数根据本流域所处的水文分区，瞬时单位线地区综合公式为：（F>30km2）（J>5） 对50年一遇以下的设计洪水，不考虑m1的非线性改正。（5）地表径流过程计算由设计频率的净雨过程及以上单位线模式作汇流计算，便得到设计地表径流过程。（6）地下径流过程计算由稳损产生的地下径流计算公式如下：当tT时：；当tT时：。式中：（7）暴雨途径推求的设计洪水成果将地表径流过程与地下径流过程叠加，即得设计洪水过程线，由暴雨途径采用瞬时单位线法计算的各分区设计洪水成果见表2.5。（8）石子岭水库下泄洪水根据湖北省枝江市石子岭水库除险加固报告，石子

37、岭水库库容曲线和泄流曲线分别见表2.3和表2.4。表2.3 石子岭水库库容曲线表水位(m)85868788899091库容(万m3)916109812951510174620042282表2.4 石子岭水库泄流曲线表水位(m)88.388.58989.59090.591库容(万m3)011.977.7173.9292.1424.2573.1水库溢洪道为无闸控制WES实用堰，堰顶高程88.3m，堰顶净宽60m。调洪演算原则为：起调水位88.3m，当库水位超过88.3m时，溢洪道开始自由泄流。石子岭水库10%下泄洪水过程线见表2.5。（9）山丘区设计洪水过程线将石子岭水库下泄洪水过程线考虑2h的河

38、槽演进后与区间设计洪水过程线相叠加，即得山丘区设计洪水过程线，见表2.5。表2.5 山丘区设计洪水过程表（P=10%） 单位：m3/s时段(h)石子岭水库入库洪水石子岭水库下泄洪水（考虑河槽演进）区间设计洪水山丘区设计洪水00.8 00.9 0.9 12.2 03.1 3.1 25.2 0.0 7.2 7.2 38.4 0.1 10.5 10.6 414.2 0.4 17.6 18.0 522.2 1.0 28.2 29.2 635.5 1.9 45.2 47.1 790.2 3.3 123.9 127.2 8132.3 5.5 165.6 171.1 9140.5 10.5 144.5 15

39、5.0 10142.5 27.3 149.8 177.1 11105.8 47.1 126.1 173.2 1285.6 64.3 101.7 166.0 1367.2 75.2 71.4 146.6 1451.9 79.3 63.1 142.4 1539.6 78.6 48.4 127.0 1629.6 74.9 36.2 111.1 1722.3 69.6 24.4 94.0 1818.0 63.2 20.8 84.0 1912.1 56.5 15.9 72.3 209.2 49.9 12.0 61.8 217.0 43.5 8.5 52.0 225.6 37.5 7.4 44.9 234

40、.6 32.2 6.0 38.2 243.9 27.5 4.9 32.4 表2.6 山丘区设计洪水过程表（P=5%） 单位：m3/s时段(h)石子岭水库入库洪水石子岭水库下泄洪水（考虑河槽演进）区间设计洪水山丘区设计洪水00.9 01.1 1.1 12.5 03.8 3.8 25.9 0.0 8.8 8.8 39.6 0.2 12.7 12.8 416.9 0.5 22.1 22.6 527.4 1.1 36.1 37.3 644.4 2.2 57.8 60.0 7110.4 3.9 152.3 156.2 8161.0 6.7 202.6 209.2 9171.3 13.8 178.4 19

41、2.2 10173.3 36.0 184.0 220.0 11129.2 59.7 155.0 214.7 12104.3 80.9 125.3 206.2 1381.6 97.6 88.5 186.1 1463.0 102.1 77.6 179.7 1548.0 99.9 59.5 159.4 1635.8 93.4 44.5 137.9 1727.0 84.4 30.2 114.6 1821.7 75.1 25.5 100.6 1914.6 67.2 19.4 86.6 2011.0 59.4 14.6 74.0 218.4 51.9 10.3 62.2 226.6 44.8 8.9 53

42、.7 235.4 38.4 7.2 45.6 244.5 32.8 5.9 38.7 2.3.2圩垸区设计排涝流量下游圩垸区排涝面积为13.71 km2，根据规范和当地实际情况，下游设计排涝标准采用10年一遇一日暴雨三日排至作物耐淹深度。选用的计算方法为平均排除法：式中：Q设计排水流量，m3/s;F水田排水区内水田面积，8.5km2；F旱排水区内旱地、道路、村庄等面积，5.21km2；P设计暴雨量，根据暴雨均值、点面系数和Kp值，经计算为164mm；T排水天数，3d；暴雨径流系数，取0.9；h水田蓄水田允许滞蓄水深，即排水临界期内水田允许雨后蓄水深度减去适宜淹水深度，取40mm。根据上式计算得

43、到下游圩垸区设计排涝流量为7.0m3/s。2.3.3青山闸设计洪水将中上游山丘区设计洪水过程与下游圩垸区设计排涝流量过程相叠加，得到青山闸10%设计洪峰流量为184m3/s，5%设计洪峰流量为227m3/s。2.4 凤台站设计水位青山闸所在的沙港子河流域无水文测站，青山闸下游沮漳河干流凤台泵站处设有水位观测点，自1958年观测至今，本次收集到该水位站19582011年共54年水位观测资料。对凤台站19582011年共54年水位系列取历年最高水位进行频率分析计算后适线，其统计参数及设计值见表2.7，历年最高水位频率曲线见图2.1。表2.7 凤台水位站历年最高水位分析成果表项 目均值Cv设计值(m

44、)P=2%P=5%P=10%凤台站（沮漳河）44.050.0447.2146.5645.78图2.1 凤台水位站历年最高水位频率曲线2.5 施工期水位水闸施工导流采用枯水期11月次年3月5年一遇的导流标准。施工期青山闸下游水位采用凤台站同期水位考虑水力坡降推算，采用凤台站19582011年共54年历年同期最高进行排频统计适线，得到沮漳河凤台站处113月施工期5年一遇设计水位为40.75m。青山闸下距凤台站7.5km，水力坡降按万分之一考虑，则青山闸下游施工水位为41.50m。施工期青山闸采用涵管导流，导流管直径为1.2m，上游侧导流管底部高程为43.1m，出口高程为40.0m。施工期青山闸上游

45、设计水位根据113月5年一遇最大24h降水量产生的来水量调洪得出。根据石子岭雨量站19572013年实测降雨量资料，统计得到113月年最大24h暴雨系列，排频配线后113月最大24h暴雨均值为33mm，Cv=0.60，5年一遇最大24h降水量为44.6mm。施工期考虑水库调蓄，闸上游承雨面积扣除水库拦蓄面积，经计算为48.71km2，施工期径流系数取0.75，则施工期5年一遇最大一日来水量为163万m3。青山闸所在的花庙河流域无水文测站，邻近流域亦无合适的水文测站，青山闸上游施工期洪水流量难以通过流量途径按水文比拟法推求。参考湖北省枝江市石子岭水库除险加固报告，考虑到施工期本身降雨量小，又无合

46、相应洪水计算方法，故在不考虑初损的情况下按图表上方法计算施工期洪水，见表2.8。表2.8 青山闸施工期设计洪水过程表（P=20%） 单位：m3/s时段(h)施工洪水时段(h)施工洪水时段(h)施工洪水00.0 115.0 2233.9 10.2 125.8 2326.3 20.4 136.7 2420.7 31.1 148.0 2516.2 41.5 1510.4 2612.3 51.9 1614.7 279.3 62.4 1736.7 287.3 72.8 1854.4 295.4 83.5 1955.4 305.6 93.9 2050.0 313.5 104.5 2141.6 323.0

47、青山闸上游河道槽蓄曲线根据地形图进行量算，见下表。表2.9 青山闸上游河道槽蓄曲线水位(m)43.144454647槽蓄容积(万m3)02570148250经调算，青山闸上游施工水位为45.58m。施工水位计算成果见表2.10。表2.10 青山闸施工期设计水位成果表（P=20%）分期闸上游水位闸下游水位113月45.5841.502.6 水位流量关系青山闸下游不受下游沮漳河回水顶托影响的水位流量关系采用水力学方法进行推求，河道比降根据实测地形为万分之一，河道糙率根据实际调查取0.025。青山闸下游不受沮漳河回水顶托影响的水位流量关系成果见下表。表2.11 青山闸下游水位流量关系表（无顶托情况）

48、水位(m)404142434445流量(m3/s)01036861582483.地质3.1概述3.1.1工程概况湖北省枝江市地处长江中游北岸，江汉平原西缘，属于江汉平原土体区与鄂西山地的过渡地带。枝江市问安镇位于枝江市东北部，北、西为起伏岗状平原区，南、东为冲、湖积平原。青山节制闸位于问安镇龚家坪村2组、沙港子河与人工河的连接处，为长江中游左岸江汉平原腹地的沮漳河右岸一条人工河的一级支流出口，地处沮漳河堤防桩号29+266处，是一座以防洪为主，兼有排水和节制灌溉等综合利用效益的中型水闸。枝江市水利局负责青山节制闸的运行管理，由于建设时标准低，多年运行中存在诸多问题，现拟进行更新改造，按照初步设

49、计方案拟在原址拆除重建。湖北省漳河土木工程设计院负责更新改造设计任务，受业主委托，武汉地质工程勘察院承担其更新改造的工程地质勘察工作。3.1.2 勘察依据、勘察任务及技术要求根据设计单位青山节制闸更新改造工程地质勘察技术要求，勘察任务与技术要求为：（1）根据有关水电工程地质勘察规程规范进行本阶段地质勘探工作和试验工作，作出区域性地质评价，查明闸区地基土的工程地质特性，工程地质条件，存在的主要地质问题。（2）查明闸区地形地貌；地质构造特征；地表以下土层类别，厚度变化，含水层分布、结构和渗透性；地下水位变化和补给关系。（3）查明闸区建筑物区土层的工程地质性质及物理力学指标、渗透系数、承载力、压缩系

50、数、砼与地基土摩擦系数等，开挖的临时边坡及永久边坡坡度。勘察方法采用钻探、静力触探测试，结合现场鉴定、取原状样品作土工试验等多种手段和方法进行勘察。本次勘察工作以设计单位勘察技术要求等技术文件为依据，工作中主要执行以下规范、规程开展工作：水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）湖北省岩土工程勘察工作规程（DB42/169-2003）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）膨胀土地区建筑技术规范（GB50112-2013）鄂水堤（2013）206号文湖北省河道管理范围内钻探及钻孔封堵管理规定

51、3.1.3 勘察工作概况接受勘察任务委托后，我院根据设计单位提出的技术要求，依据现行规范，编制工程地质勘察大纲。各项工作严格按照大纲开展。其中勘探点布置由设计人员与我院有关人员共同商定。并征得甲方同意。勘察中采用了钻探、静力触探、标准贯入试验、室内土工试验等多种手段和方法。根据2014年10月17日由湖北水利厅组织的湖北省枝江市青山节制闸初步设计审查会审查意见，地勘工作应增加闸址区钻探工作量并修改完善地勘报告的意见，我院于2014年10月24日至10月26日进行补勘工作，共投入XY-1型液压回转钻机一台套及相关配套、测试设备，静力触探仪一台套。在闸址区补充钻孔三个，每孔至设计深度完成资料采集和

52、数据测试后，均按鄂水堤（2013）206号文湖北省河道管理范围内钻探及钻孔封堵管理规定，全孔用风干粘土球分层击实封孔。资料采集经外业验收合格，满足本报告编制需要。3.1.4 勘探工作按照本次勘察大纲要求布设钻、静探孔共8个，其中钻孔5个、静探孔3个（详见勘探点布置平面图），孔深、取样、标贯、水位测量等严格执行大纲要求，静探孔在钻孔确定土层岩性的基础上，用以进行各土层的力学分层。完成工作量统计见表3-1。表3.1 完成工作量及质量评述工作项目单位完成工作量质量评述钻探取土孔m孔71.9/5采用xy-1型钻机,旋转钻进,。用于了解土层结构、岩性分层、岩芯试样采集、孔内原位测试。满足规范和设计要求。

53、原位测试静力触探m孔35.4/3采用齿轮机械静力触探机、87型数显仪，进场前进行了探头率定，施工时回零正常。数据可靠，分层界线准确。标准贯入试验次孔19采用63.5kg自动脱钩重锤，落距准确（76cm），钻杆垂直，孔底干净，施工时严格执行有关规程。数据准确。室内试验常规组19采用薄壁取样器压入取样，试验采用正常固结、直剪快剪。用于获取不同土的物理力学参数，测试精度高，成果可靠。工程测量高程测量孔8采用全站仪进行勘探点位及高程测量。精度满足规范要求，成果可靠。本次测量高程系统采用吴淞高程系统。3.2 区域地质概况3.2.1水文气象枝江市属亚热带季风区，气候温和湿润，雨量充沛，多年平均气温16.5

54、，日照时数1860.5h，年辐射量106kcal/cm2，积温5410.1，无霜期232296d。多年最大平均风速12.1m/s，平均降雨1030mm，平均蒸发量1338.5mm，平均相对湿度76%。春季多寒潮，夏秋多暴雨或干旱，67月份为梅雨期。3.2.2地形地貌枝江地处长江中游北岸，江汉平原西缘，总面积1310.4平方公里，地势由西北向东南倾斜，西北多丘陵，间有山冲畈地，西北部丘陵、岗地占总面积的58.8%；东南部平原占41.2%。东南属平原，湖泊港渠密布。境内主要河流有长江、沮漳河、玛瑙河。青山节制闸位于长江中游左岸江汉平原腹地，枝江市东部，该地段自然地面高程一般在35m左右，填筑堤顶高程一般为40.043.0m，地形平坦开阔，水网发育，地貌单元属于长江左岸二级阶地。3.2.2 地层岩性枝江位于新华夏系一级构造第三隆起带南段与淮阳山字型构造体系的复合部位。该区地层主要表现为以沉降为主的沉降隆起交替性质的地壳运动，沉积环境多变，形成了下部巨厚层状陆相碎屑岩沉积；上部第四系全新统河湖相沉积，面积占80%以上。区内地层由老到新的顺序如下：第三系白垩系东湖群（K-E）：以红色钙质粉、细砂岩