XX水库初步设计图纸说明

张家坡水库初步设计图纸说明1.1绪言1.1.1工程概况拟建的张家坡水库位于三门峡市陕县西张村镇张家坡村，黄河一级支流苍龙涧河上游，距离陕县县城40公里。水库下游有陕县张湾乡、张汴乡、西张村镇27个行政村3.09万人，以及三门峡西市区5万人，工农业发达；还有陇海铁路、连霍高速公路、310国道等重要基础设施，地理位置重要。兴建张家坡水库水源工程，主要是解决陕县干旱年份灌溉水源紧缺问题，提高灌区粮食产量及经济作物收益，提高农民收入，同时充分利用优质的地表水资源，解决灌区内群众的安全饮水问题，缓解干旱年份灌区群众的吃水困难，改善农村生活水平。通过修建张家坡水库，可有效拦蓄区间洪水，增加下游张家河水库的防洪安全。同时，张家坡水库地处窑店林场，在甘山国家森林公园边缘，修建水库可以有效改善水生态环境，具有美化、净化和优化环境的多重作用。张家坡水库是以灌溉、生活供水为主，兼顾防洪、生态等综合利用的小（I）型水利枢纽工程。工程建成后，设计年供水480.0万m3，供水保证率50%。水库建设灌区1.65万亩，同时解决灌区内居民8630人的安全饮水问题。张家坡水库水源工程主要包括大坝、溢洪道、输水设施及管理设施。张家坡水库最大库容516.5万m3，为小（I）型水库，工程等别为IV等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，洪水标准取50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。大坝采用碾压混凝土重力坝，枢纽工程设计指标为：坝顶高程975.20m，坝顶轴线长300m，最大坝高55.2m；正常蓄水位969.50m，兴利库容340万m3；最高洪水位974.13m，总库容516.5万m3。1.1.2项目前期工作情况本项目已纳入《陕县十大灌溉工程规划》、三门峡市《水利发展“十二五”规划》，2014年列入《全国抗旱规划实施方案（2014-2016年）》，是省、市、县三级政府高度关心和支持的项目。2015年3月，河南省抗旱应急水源工程《陕县张家坡水库项目建议书》通过了河南省水利厅组织的专家评审。2015年6月，三门峡市发展和改革委员会以三发改农经[2015]191号文对陕县张家坡水库抗旱水源工程项目建议书进行了批复。2015年10月，《陕县张家坡抗旱小水库水源工程可行性研究报告》通过了河南省水利厅组织的专家评审，2015年11月，三门峡市发展和改革委员会以三发改农经[2015]459号文对陕县张家坡抗旱小水库水源工程可行性研究报告进行了批复。2015年12月，《陕县张家坡抗旱小水库水源工程初步设计报告》通过了河南省水利厅组织的专家评审，2015年12月29日，河南省水利厅以豫水行许字[2015]183号文对陕县张家坡抗旱小水库水源工程初步设计报告进行了审批。1.2水文1.2.1流域概况张家坡水库位于黄河一级支流苍龙涧河上游，河道比降较大。苍龙涧河流域总面积208.2km2，张家坡水库控制流域面积40.0km2，占苍龙涧河流域面积的19.2%，干流长度为12.6km，河道平均比降0.055。水库上游为甘山森林公园，植被较好，河谷底宽一般10~120m，两岸为典型的中山，山顶标高一般1000m左右，一般切割深度50~100m。主河槽及其支沟两岸基岩裸露，谷底多有冲洪积物覆盖，在河流宽缓处一级阶地发育，阶面平缓，微倾向主河槽。其下游11.4km处已建有张家河水库，控制流域面积的80km2。1.2.2气象张家坡水库流域属于暖温带大陆性季风气候，夏季炎热多雨、冬季寒冷干燥。年平均气温13.9℃，极端最高温40℃，极端最低气温-18℃。无霜期220天，多年平均降水量655.0mm，平均径流深145mm。降水的年际变化和年内季节变化均较大，年内多集中在7、8、9三个月，占全年降水量的70~75％。常年主导风向为东北风、东风和西南风，多年平均风速2.7m／s。1.2.3径流张家坡水库控制流域面积40.0km2，占张家河水库控制流域面积的50%，占苍龙涧河流域面积的19.2%。坝址处多年平均径流量水文图集法计算结果为580万m3，水文比拟法计算结果为545.0万m3，二者差别不大，设计取水文比拟法计算结果545.0万m3。1.2.4水文流域内无水文站，没有实测洪水资料，设计年径流量采用水文图集法与水文比拟法两种方法比较计算后择优选用。以附近涧里水库为参证站，采用水文比拟法计算得到的结果比较可靠，张家坡水库坝址处年均径流量为545.0万m3。因水库控制流域面积小于200km2，采用小流域推理公式计算50年一遇设计洪水和500年一遇校核洪水。计算得张家坡水库50年一遇设计洪水最大洪峰流量661.2m3/s，24小时洪量为396.5万m3；500年一遇校核洪水最大洪峰流量1147.0m3/s，24小时洪量为685.8万m3。1.2.5泥沙张家坡水库在张家河水库上游，二者属同一流域，植被条件相同，因此张家坡水库流域侵蚀模数类比张家河水库取为580.4t/km2·a。来沙量主要集中在汛期，汛期6~9月来沙量占全年的83.1%。参考附近龙脖、涧里水库泥沙实测资料，张家坡水库水库坝址处每年悬移质来沙量1.25万m3，其中80%留库，即淤积1.0万m3，其余20%即0.25万m3随洪水下泄；推移质泥沙全部留库，每年0.25万m3。合计水库每年淤积1.0+0.25=1.25万m3，按水库运行50年考虑，淤积库容62.5万m3。1.2.6水面蒸发和冰情张家坡水库无实测水面蒸发资料。查《河南省水资源》（2007.8）附图7“河南省1980~2000平均水面蒸发量等值线图”，该水库库区多年平均水面蒸发值为1000mm（E601），月最大蒸发量出现在6月份为160.1mm，月最小蒸发量出现在1月份为38.3mm。根据当地资料，三门峡地区最冷月平均气温0.5℃>一3℃时，气候分区为温和区。张家坡库区稳定初冰期为12月15日，平均封冰日期1月5日，平均解冻日期1月25日，平均最大冰厚0.20m。因河流冬季流量很小，遇严寒天气，河道顶部形成冰盖后，雪雨形成的河道水流在冰盖下流动，基本不会发生流冰现象。水库蓄水后，冬季水面上部将形成冰盖，最大厚度0.25m。1.2.7水情自动测报系统水情自动测报系统主要是应用通讯、遥测和计算机等技术，完成流域内雨量、水位、流量等水文参数的实时收集和处理、联机预报，以实现灌溉、安全饮水、防洪等优化调度，因此有必要设立流域内雨量观测、水库水位观测设施，配置相应的电缆及仪器设备，通过水位测算流量，建立水情自动测报系统，实现水情自动观测和水库调度。水情自动测报系统由遥测站和中心站组成。结合工程实际情况，为便于系统运行管理，在大坝管理站内布设中心站1个。在张家坡水库流域内布置3个面雨量站，分别布置在大坝管理站、大坝上游左岸5.0km处山坡、大坝上游右岸6.0km处山坡。布设3个遥测水位站，分别在大坝上游2km处水库校核洪水位回水末端、大坝上游侧、下游100m处河道，采用雷达式自动水位计进行水位测报。在输水钢管蝶阀附近布置遥测流量站1个，实时观测输水流量通过比较各种通信方式优缺点，本工程设计采用超短波通信方式。土建：包含中心站、监测水位、雨量等设备的土建工程。供电：中心站供电采用UPS电源，以防止突然停电或其它原因造成的数据丢失。遥测站供电采用蓄电池组和太阳能光电板浮充方式。防雷：中心站铺设一字形接地网并安装避雷针；遥测站铺设环形均衡接地网并安装避雷针，设备、设施必须在避雷针的保护范围内。1.2.8施工期洪水成果根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）及本工程的实际情况，导流建筑物设计洪水标准采用非汛期5年一遇。根据降雨资料分析，6～9月为本流域汛期期，10月-来年5月为本流域非汛期。分期进行施工期洪水计算，汛期6-9月施工期洪水采用水文分析结果，5年一遇洪水最大252.4m3/s，24小时洪量为181.2万m3。非汛期10月-来年5月采用涧里水库非汛期入库洪水比拟进行频率计算，得到施工期5年一遇洪水洪峰流量27.26m3/s，24小时洪量为19.57万m3。本工程施工期度汛洪水标准采用20年一遇洪水，采用水文分析结果，20年一遇洪水最大491.2m3/s，24小时洪量为309.7万m3。1.3工程地质1.3.1区域地质概况张家坡水库位于秦岭东端华山余脉与崤山山脉之间的北东向盆地之中，根据《河南省地质构造图》（1989年），库区地处中朝准地台华熊台缘坳陷区的崤山-鲁山拱褶断束的北部，北边与渑池-确山陷褶断束相连。本区的主要发震构造有华山北麓和温塘两条活动性断裂：华山北麓断裂是渭河盆地东南部的边界断裂。总长约180公里，倾向北或北西，倾角70°一80°，为一高角度正断层。华山北麓断裂以南是强烈抬升的华山山地，以北为至今仍在下沉的渭河盆地，新生代以来垂直断距超过万米。该断裂位于工程区西北，距工程区约35km。温塘断裂位于工程区北约25km，第四纪有明显活动，并有温泉分布。根据2015年国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》（1:400万），张家坡水库区地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度0.123g，相应地震基本烈度VII度。1.3.2库区工程地质库区主河槽及其支沟两岸基岩裸露，谷底多有冲洪积物覆盖，河流阶地不太发育，仅在河流宽缓处局部见有残留二级阶地，具有二元结构，阶面平缓，微倾向主河槽，前缘多呈3~5m高的陡坎。库区位于华熊台缘坳陷的崤山～鲁山拱褶断束，地层主要为中元古界熊耳群大古石组（Pt21d）的一套火山岩、第四纪松散堆积层（Q）。区内构造形态以断裂为主，一般为高角度正断层，库区范围内共发现有9条断层；其次为构造裂隙，尤其以长大裂隙居多，此类裂隙延伸长、切割深。岩石裂隙以构造裂隙和原生裂隙为主，特别是走向北西向的高倾角裂隙尤为发育，长度一般大于3.0m，长者可达5m以上。断层附近还有羽毛状裂隙。裂隙多张开，部分为方解石或泥质充填。在近断层部位，节理、裂隙较其它部位发育。1.3.3库区水文地质（1）地下水类型。河水除雨雪期的地表迳流外，主要是来源于地下水的排渗。据地层分布状况和赋存地下水条件，可划分为基岩裂隙水、第四系松散层孔隙水两大类。按水力条件均属潜水。（2）地下水补排特点。区内第四系含水层主要接受基岩裂隙水和地表水补给，雨季可同时接受降水补给，沿河床向下游径流，其径流强度较大，水力坡度较大，为径流和蒸发排泄。裂隙水主要受大气降水补给，垂直和水平径流排泄。本河谷是库区地表水及地下水的排泄通道。1.3.4坝址区工程地质张家坡水库坝址位于张家坡村东南约500m附近，主河槽呈近东南-西北走向，坝址处河谷形状为较宽的“U”字型峡谷，河床宽约85m，相对较窄，大坝上游河床陡然变宽，呈葫芦型，蓄水后水面开阔，蓄水量较大，是修建大坝的良好坝址。拟选坝址处为老土坝坝体，坝体左侧现今为一宽30m、深10m的冲沟，沟底内见有安山岩岩体出露。坝址区两岸岸坡较陡，沟谷两侧岩石裸露，风化轻微。在坝址右岸岸坡高程965~975m陡崖处可见明显的崩塌现象，崩塌范围长150m、宽2~4m，体积约1500m3，崩塌体组成多为直径0.2~0.5m大小的块石，堆积于陡崖下部，结构松散。（2）坝址区地层主要为中元古界熊耳群大古石组（Pt21d）的一套火山岩和第四纪冲洪积（alplQ）、坡崩积层（dlQ4）。中元古界（Pt2）安山岩：黑绿色、紫红色，为喷发岩，致密坚硬隐晶质，有时具较多而大的长石斑晶，杏仁状构造。岩石抗风化能力强，多为弱风化，但由于年代古老受多次构造运动影响，断裂发育，尤其是隐蔽节理极为发育，在震击之下，使岩体显得很破碎，具“硬、脆、碎”的特点。坝址区河槽两岸岸坡主要由安山岩组成，钻孔未揭穿。嵩阳期侵入岩（λπ53）：岩性为花岗岩，灰白色、紫红色，花岗结构，结构致密坚硬，分布于左坝肩单薄山体及坝基。坝址附近发现有9条断层，河床部位有一顺河向断层，宽约10m，据zk4孔钻探结果，该断层影响带宽约15m，断层带及影响带内岩体破碎，分析断层带内夹有断层泥及砂砾石，渗透系数较大，需进行处理。其余均为小型断层，不影响大坝安全。（3）坝址区第四系地层主要由混合土卵石层组成，地下水属孔隙潜水型。混合土卵石层分布于河槽内，为主要含水层。地下水赋存于断层和裂隙中，该含水层主要沿断层破碎带和裂隙密集带发育，一般呈带状分布。据压水试验资料：坝基弱~微风化安山岩岩体透水率q为0.55～5.12Lu，一般为弱透水性，弱~微风化花岗岩岩体透水率q为2.80~9.50Lu，也为弱透水性。（4）推荐坝址区坝基附近堆积有大量矿石堆渣，不能作为重力坝坝基，影响大坝施工，建坝时必须清除。堆渣成份多为附近开采的安山玢岩碎石，局部为漂石，大小不一，堆放松散，杂乱无章。堆渣长约90m、宽约30m、厚度约4.3m的矿渣，方量约10850m3，采用重力坝方案施工时需挖除。1.3.5坝址区主要工程地质问题评价（1）坝基岩体的强度及变形问题两岸建基面置于弱风化岩体中上部，建基面高程应根据弱风化面进行调整，并进行必要的固结灌浆。F6断层顺河向横切左坝肩，发育于花岗岩中，两侧岩体较完整，带内角砾挤压紧密，但该断层带内见有3~4层厚度8~20cm的断层挤压软弱带。F6-1顺河向分布于河槽内，据zk4孔钻探结果，孔深27.7~38.8m段岩心极其破碎，该断层南侧岩性为花岗岩、北侧为安山岩，影响带内岩体透水率q为4.76～15.5Lu，多为弱~中等透水性。建议对断层带及影响带上部进行混凝土塞置换，对下部进行固结灌浆。（2）坝基抗滑稳定问题根据库、坝址区地质测绘、钻探，在左岸坝肩花岗岩岩体中发育的F6断层带内见有3~4层厚度8~20cm软弱夹层，其产状为300°~310°SW∠80°，顺河向横切左坝肩，对坝肩抗滑稳定极为不利。另外，在中坝址右岸原溢洪道部位（距右坝肩约120m）见有两条缓倾角构造结构面。两岸岩体中发育有较缓倾角裂隙，其中一组缓倾角裂隙产状270°～310°SW∠60°，结构面走向与坝轴线夹角77°~117°，倾向下游偏左岸，对左岸岸坡抗滑稳定不利。（3）坝基及坝肩渗漏问题左岸段（勘探桩号0-020~0+180）山体单薄，且上部有厚度最大达16.5m的第四系松散层，具二元结构，下部混合土卵石层最厚14.8m，强透水，存在严重的渗漏及渗透变形稳定问题，若作为土坝坝基和混凝土坝坝肩必须进行防渗处理。下伏基岩为安山岩及花岗岩侵入体，据钻探，该段山体岩体裂隙发育，风化深度大，透水性整体偏大。根据钻孔压水试验资料：强~弱风化岩体透水率q为2.70～15.10Lu，一般应为弱~中等透水性；微风化岩体透水率q为2.51～9.50Lu，为弱透水性。该段基岩存在一定的渗漏问题，另外，主河槽与左岸坝肩接触部位为花岗岩，该部位岩体受断层及卸荷影响岩体裂隙宽度大、延伸长，岩体透水率q为11.70～15.10Lu，属中等透水。河槽段（勘探桩号0+180~0+260）基岩主要为安山岩，强风化岩体透水率5.1Lu，为弱透水性，下部弱~微风化安山岩岩体透水率q为0.55～4.55Lu，为微~弱透水性。该段勘探桩号0+200~0+225有斜交坝轴线顺河向发育的F6-1断层，断层带宽约为10m，影响带宽约15m，带内岩体破碎。根据钻孔压水试验：断层及影响带内岩体透水率q为4.76～15.50Lu，为弱~中等透水性。综上所述，该段坝基强风化岩体存在一定的渗漏问题，F6-1断层带渗漏及渗透稳定问题比较突出。右岸段（勘探桩号0+260~0+320）山体浑厚陡峻，安山岩岩体较完整，裂隙较发育，但多闭合，根据钻孔压水试验资料：弱~微风化安山岩岩体透水率q为1.40～5.60Lu，一般为弱透水性。从压水试验及钻探资料分析，近地表10m由于受卸荷影响岩体透水性明显偏大。（4）坝址区边坡稳定问题，尤其右岸岸坡高程965~975m为陡崖，且卸荷裂隙发育，在施工和运行期外力作用下可能形成岸坡崩塌，为防止陡壁崩塌，近坝地段对强风化层应进行清除或采取保护措施。（5）施工导流问题苍龙涧河一年四季有水，汛期河水具有暴涨与暴落特征，施工时存在导流问题。F6-1断层顺河向发育，断层带弱~中等透水，且上下游连通地表河水，故河槽内坝基基坑开挖时存在排水问题。综合评价，拟定的中坝址地质条件较好，坝基渗漏、强风化岩稳定性差等问题可通过工程措施解决，不存在制约工程建设的关键地质问题。1.3.6天然建筑材料（1）土料：本区Q3黄土分布于张家坡村附近，可选作为土料区，距坝址区仅0.5km。右岸溢洪道及老坝底土料也可作为上坝土料。土料岩性均为低液限黏土，Q3低液限黏土除天然含水量偏低外，作为防渗体土料渗透系数稍大外，其余各项指标均符合均质坝土料质量要求，Q3土料可以考虑作为均质坝料使用。Q3黄土土料总储量13.5×104m3。（2）天然砂砾料：砂砾料区主要分布在坝址区上游约0.2~1.2km范围的主河床内，其成分主要为安山岩，砂砾料储量约50×104m3，地下水位埋深0.2~1.0m，需考虑水下开采。另外，上坝址附近也有充足的砂砾石料可供开采。本区砂料缺乏，需考虑外购。（3）石料：安山岩石料区位于坝址区下游约1000m处河槽右岸山体，岩石均为安山岩，不具有碱活性，可以作为混凝土骨料使用，但很难作为块石料使用，储量约300×104m3，料场附近有充足的备用料源。灰岩料可取自陕县硖石乡石料厂，运距约90Km，该处灰岩石料储量丰富，质量较好。（4）粉煤灰：设计采用三门峡西站附近大唐三门峡发电有限责任公司生产的粉煤灰，质量达到国家II级标准，可满足张家坡碾压混凝土填筑掺和料技术要求。公司年产粉煤灰20万吨以上，产量及储量能满足张家坡水库需要的1.42万吨粉煤灰要求。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务规划建设的张家坡水库为小（I）型水库，其主要功能为灌溉、供水，兼顾防洪和生态。工程建成后，设计年供水480.0万m3，供水保证率50%。建设灌区1.65万亩，全部为自留灌溉面积。灌区内粮食作物面积1.40万亩，烟田面积0.56万亩，经济作物0.42万亩，农田复种指数1.7。另外，种植果树0.25万亩。作为清洁水源，解决灌区内居民8630人的安全饮水问题。同时，水库的建成可对下游城镇及基础设施进行有效防护，减轻张家河水库的防洪压力，优化和改善坝址区的水生态环境。1.4.2工程规模及建设内容根据农田灌区需水量，考虑水库集雨面积及来水量，通过调洪验算，确定张家坡水库为小（I）型水库，工程等别为IV等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，洪水标准取50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。大坝采用碾压混凝土重力坝，枢纽工程设计指标为：坝顶高程975.20m，坝顶轴线长300m，最大坝高55.2m；正常蓄水位969.50m，兴利库容340万m3；最高洪水位974.13m，总库容516.5万m3。工程主要建设内容包括：碾压式重力坝、泄洪建筑物、输水设施、安全监测设施，以及管理站、防汛路等管理设施。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等级及标准张家坡抗旱应急水源工程水库总库容516.5万m3，为小（I）型水库，工程等别为IV等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，洪水标准取50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。主要枢纽建筑物有挡水建筑物、泄水建筑物、输水设施等，建筑物级别均为4级。管理设计包括上坝道路、管理站等，上坝道路按四级公路设计，管理房按三类建筑结构设计。1.5.2工程总体布局张家坡水库工程总体布局为：（1）碾压混凝土重力坝布置在原河道，中轴线与河道中心线基本垂直。（2）溢洪道段布置在大坝中部，充分利用坝体泄洪，充分利用山谷较宽、基岩较硬抗冲刷能力强等有利地形、地质条件布置。（3）输水洞布置在左坝肩桩号0+130处，进水口采用喇叭口结构，并设拦污栅，输水洞内置DN600钢管，出口设蝶阀作为启闭设施，下接灌溉管道。（4）管理站布置在左坝肩山梁顶部平缓地带。（5）上坝公路（防汛路）布置在水库左岸侧，跨溢洪道交通桥进入管理站。1.5.3挡水建筑物设计通过方案对比，大坝挡水建筑物设计采用碾压混凝土坝。坝轴线长300.0m，最大坝高55.2m，坝顶宽5.0m，坝顶高程975.2m。坝顶以上设1.2m高防浪墙，墙顶高程为976.4m。大坝上游死水位948.2m以上竖直，以下为1:0.2的倒坡；大坝下游坡度为1：0.75。河槽处非溢流坝段最大底宽为49.27m，溢流坝段最大底宽为50.81m。坝体不设纵缝，共分15个坝段。1号~9号坝段为左岸非溢流坝段，共长180.0m；10号、11号坝段为溢流坝段，共长40.0m；12号~15号坝段为右岸非溢流坝段，共长80.0m。坝体上游面从坝顶至948.2m高程为垂直，948.2m高程至坝基面920.0m高程为1:0.2斜坡；下游坝坡为1:0.75，起坡点高程为971.50m。坝体填筑材料主要是混凝土，根据应力计算成果和大坝各部位工作环境条件，将坝体分为5个区，各区根据具体位置选用不同强度等级和性能指标的混凝土：=1\*ROMANI区—坝体基础及垫层混凝土，取C2820W6常态混凝土；=2\*ROMANII区—上游水位变化区坝体表层混凝土，取C9020W6F150变态混凝土及C9020W6F150二级配碾压混凝土；=3\*ROMANIII区—坝体内部混凝土，取C9015W4三级配碾压混凝土；=4\*ROMANIV区—非溢流坝的下游坝体表层及坝体顶部混凝土，取C9020W4F150三级配变态混凝土；=5\*ROMANV区—溢流坝段溢流面混凝土取C9025F150常态混凝土，溢流坝导墙取C2825W4F150常态混凝土。1.5.4泄水建筑物设计本工程泄水建筑物主要包括：坝顶溢流堰，坝底导流洞。（1）溢流堰10号、11号坝段为表孔溢流堰泄洪坝段，总长40.0m，其中过水断面净宽为35.1m。溢流坝段布置了3个表孔，无闸门控制开敞式泄流，每孔净宽11.7m，堰顶高程969.50m，即正常蓄水位。堰面采用WES曲线，堰顶0点以上为1/4椭圆，0点以下为WES曲线，并与下游1:0.75坝坡平顺连接。溢流堰下游坝脚反弧半径R=14m，挑坎高程935.00m，挑角25°。溢流堰校核洪水位最大下泄流量736.2m3/s，最大单宽流量21.0m3/s。（2）导流洞导流洞位于大坝9#非溢流坝段，大坝桩号0+165处，其作用是在汛期及非汛期进行施工导流，施工结束后采用叠梁门进行封堵，不参与泄洪。导流底孔进口底板高程936.00m，进口段为喇叭口型，闸门处断面尺寸为3.0m5.0m（宽高），洞身采取城门洞型，断面尺寸为3.0m4.5m（宽高），底坡1:0.04，出口后水流直接导入下游河道。施工期汛期5年一遇设计洪水的最大导流流量为129.8m3/s。1.5.5坝基处理坝基处理：根据勘探资料，河槽部位右岸侧冲积层及老坝填土厚度在15.5~19.4m，设计将其全部挖除。左岸单薄山体上部见有残留三级阶地，总厚度5~16.5m，具有二元结构，上部为低液限粘土，下部为混合土卵石，设计也将其全部挖除。左右坝肩及河槽部位基岩上部为强风化基岩，设计将大坝建基面开挖至弱风化岩，并对坝基进行固结灌浆。布孔范围为大坝桩号0＋000~0＋264，灌浆孔间排距4.0m，孔距4.0m，梅花形布置，灌浆范围为底部深入基岩6.0m，顶部坝基混凝土垫层连接。大坝桩号0＋000~0＋060段坝基面进行全断面固结灌浆，固结灌浆底部高程基本为强、弱风化岩交界面。大坝桩号0＋060~0＋264段基岩面为弱风化岩，仅在上下游1/3的范围内进行固结灌浆。坝基防渗：采用为帷幕灌浆，防渗标准选择基岩5Lu透水线以下5.0m防渗帷幕底线，但帷幕深度最低10.0m。设计在坝轴线位置布置一排帷幕灌浆孔，布孔范围为大坝桩号0-020~0＋310，即大坝全部坝基范围并延坝轴线向左20m，右坝肩各延长10m，单排布孔，灌浆孔布置在坝轴线，孔距1.5m。因河槽部位有顺河向断层，大坝桩号0+180~0+220处灌浆帷幕底部高程下延至高程900.0m，并增加一排帷幕灌浆孔，布置在坝轴线下游1.3m处，与坝轴线处灌浆孔成梅花状布置。帷幕灌浆分三序施工，每孔自下而上进行分段灌浆。坝基F6-1断层加固处理：设计采用混凝土塞方法进行坝基F6-1断层加固处理，辅助进行混凝土塞下部基岩的固结灌浆和帷幕灌浆。在河槽坝段坝基面以下，断层及影响带开挖深度5.0m，左右岸方向开挖槽底宽20.0m，上下游方向开挖槽底部长58.0m，采用C20常态混凝土回填，做成混凝土塞型式。坝基F6-1断层开挖后，在上下游1/3的范围内进行固结灌浆，以提高坝基面的整体性及承压能力。灌浆孔间排距4.0m，孔距4.0m，梅花形布置，孔深6.0m，底部深入基岩6.0m，顶部与回填C20混凝土连接。在大坝桩号0+180~0+220处，帷幕采用双排孔，上游排布置在大坝坝轴线位置，下游排布置在坝轴线下游1.3m处，每排孔距1.5m，上下游排钻孔成梅花状布置。灌浆帷幕底部高程下延至高程900.0m。1.5.6输水设施设计输水设施布置在大坝左坝肩7#坝段，对应大坝桩号0+130处，主要包括进口段、输水钢管及闸阀。进口段进口处为C25钢筋混凝土结构，分进口段、闸门段、渐变段三部分，总长2.0m。进口段为喇叭口形状，长0.5m，进口处宽1.0m，高1.0m；闸门段长1.0m，过水断面宽0.8m，高0.8m；渐变段长0.5m，过水断面由0.8m×0.8m正方形渐变为Φ600圆形。进口段设计拦污栅1道，采用1.2m×1.2m×0.3m平面拦污栅。在进口段设计检修用1.2m×1.2m×0.3m平面钢闸门1扇，用于蝶阀检修。拦污栅上部设启闭机室，平面尺寸为3.0m×2.5m，采用手动葫芦进行拦污栅启闭。②输水钢管及蝶阀。输水设施采用DN600钢管，外径630mm，壁厚10cm，由大坝上游通到大坝下游，进口处高程948.20m，出口处高程948.10m，洞内底坡0.005。输水控制措施采用D141H-10C型蝶阀1个。=3\*GB3③蝶阀室蝶阀处设蝶阀室，采用砖混结构，层高3.0m，平面尺寸为3.24m×3.24m，墙厚0.24m，室内地面高程为948.25m；屋顶为C25现浇钢筋混凝土结构，厚度0.12m；底板采用C20钢筋混凝土，尺寸3.84m×3.84m，厚0.3m；窗户全部采用铝合金窗，尺寸1.0m×0.5m，共2扇；门尺寸为2.1m×0.9m，共1扇，为防盗门。1.6机电设备及金属结构1.6.1金属结构输水钢管采用DN600钢管，设计输水钢管50m，上游进水口处设拦污栅，进水口顶部启闭机室内设2T手动葫芦。大坝下游配备D141H-10C型蝶阀进行流量控制。在进口段设计检修用1.2m×1.2m×0.3m平面钢闸门1扇，用于蝶阀检修时截断水流。1.6.2电气设备拟建的管理站到最近的10kV输电线路4.0km，设计10kV输电线路总长4.0km，T型由附近10kV电网接到坝区管理站。管理站设计200kVA组合箱变1台，动力配电箱、照明配电箱各1只，保护计量屏1块，照明设施1套，避雷装置1套，并设100GF柴油发电机组1套作为电力备用。管理站设水质监测设施1套，主要设备包括COD测试仪、多参数水质监测仪、计算机分析软件各1套。管理站设水情自动观测设施1套，主要包括3个雨量站、3个水位站、1个流量站、1个中心站，及其相应电气设备，进行水情监测及自动测报。同时，管理站设安全监视设施一套，包括枪式摄像头、球式摄像头等、地埋电缆、监视服务器、液晶显示屏等，对大坝及周围环境安全进行监视。1.7消防设计1.7.1工程消防总体设计方案生产区及管理区的各建筑物，根据场所及室内外设备的用途和重要程度，确定防火等级和消防设计内容。在工程消防设计中，根据相关消防规范，结合各建筑物具体情况，分别不同情况设立不同的消防系统。（1）大坝：由于大坝为碾压混凝土坝，坝体为非可燃固体材料，消防标准要求不高，不需要采用特殊的防火措施。（2）输水洞启闭塔、输水钢管，均为非可燃材料构筑而成，但输水洞启闭机室有机电设备，可能引起火灾，需设置干粉灭火器。（3）新建的管理站，内部有照明设施、安全监测及监控中心、防洪物资仓库等，为防止电源、火源引起的火灾，需设置公用的干粉灭火器。（4）施工期间，为防止电器设备及动力线路短路造成火灾事故，危及人身和国家财产安全或影响工程的正常运行，供电线路、油料场应作为消防的重点，设置公用的磷酸盐干粉灭火器。（5）施工及运行管理期间，结合施工道路及上坝道路管理，确保消防通道畅通。作为防火措施，在各交通道口必须设置安全出口标志。1.7.2工程消防设计（1）大坝为碾压混凝土重力坝，无火源，不需要进行消防设计。（2）输水设施进口段及坝内钢管为独立建筑物，不受其它建筑物的影响，但输水钢管蝶阀室有机电设备，可能引起火灾，设置2个干粉灭火器。（3）新建的管理站有照明设施、防洪物资仓库等，为防止电源、火源引起的火灾，设置6个干粉灭火器、8个二氧化碳灭火器。（4）消防照明。结合张家坡水库工程实际和需要，消防照明采用事故照明灯和手提照明灯相结合的方式。施工期在每个消防区域内设置事故照明灯；运行期在管理站内设置手提式照明灯5个，事故照明灯5个，以满足消防和事故照明需要。（5）在配电室及柴油发电机室，各布置1个轴流防爆风机。1.7.3主要消防措施（1）施工期消防主要以水消防为主，并配备一定数量的灭火器，油库及炸药库周围50m范围内严禁烟火，随时作好安全检查，各仓库要有专人看管。各工棚之间要有一定的安全距离，除配备一定数量的灭火器外，还必须有水管通过。（2）管理所办公室、职工宿舍、仓库等地布设4只二氧化碳灭火器，仓库除布置2只二氧化碳灭火器外，还应布置2只干粉灭火器。（3）在管理站设消防水泵2台，配套引水钢管及消防喷带，一用一备。1.8施工组织设计1.8.1施工条件及料场选择（1）交通条件张家坡水库位于河南省陕县东南40km处，属黄河流域苍龙涧河上游。坝址位于姚店林场，上游为甘山国家森林公园，有公路直通坝区，整体上交通比较方便。但在张家坡水库坝址与现状景区公路之间1.4km为土路。为了联接各料场和施工场地，大坝上下游需修建临时道路3.0km。（2）水、电供应条件工程的施工用水、用电较为方便，工程用水可直接从河道中提取，生活用水取用井水，水质和水量均能满足生产需要，施工用电可从上游的江林村引入，距离约4.0km。（3）建筑材料供应条件本区Q3黄土分布于张家坡村附近，土料区紧邻中坝址。Q3黄土岩性为低液限黏土，对土料取代表性土样，作天然含水率、天然干密度、颗分、液塑限及击实、重塑土力学性等试验。从试验结果看，Q3低液限黏土除天然含水量偏低外，其余各项指标均符合均质坝土料质量要求，可以考虑作为均质坝及心墙坝防渗体土料使用。库区附近砂料缺乏，需考虑外购，设计从卢氏县砂场采购，运距50km。粉煤灰设计采用三门峡西站附近大唐三门峡发电有限责任公司生产的粉煤灰，质量达到国家II级标准，产量及储量能满足张家坡水库需要的1.42万吨粉煤灰要求，运距45km。坝体填筑选定的石料场位于大坝下游1.0km处右岸山体，基岩裸露，岩质属坚硬安山岩类，经试验碱活性较小，开采加工后可作为碎石料。因石料厂位于林场保护区，取得开采许可证难比较困难，且时间长，将影响工期。设计选定的石料场位于陕县硖石乡、张茅乡，距离大坝90km，料场到库区有乡村公路。水库距离下游陕县45km，有简易公路通往县城，其他建筑材料如水泥、钢材、燃油等，可以从县城或建材厂购买。整体运输条件较好，但从库区从生产桥到坝址需修建1.4km临时施工道路。1.8.2施工导截流标准和方案施工导流围堰工程等别按《水利水电工程等别划分及洪水标准》(SL252-2000)确定为5级，洪水标准为5年一遇。经水文计算，汛期6~9月5年一遇洪水洪峰流量252.4m3/s，24小时洪量181.2万m3；非汛期10月~来年5月5年一遇洪水洪峰流量27.3m3/s，24小时洪量19.6万m3，与汛期相比，洪峰流量与洪量均明显减小。本工程采用全断面围堰一期导流方案。施工期5年一遇洪水靠围堰挡水，穿围堰导流洞导流解决。导流洞设计为城门洞型，长150m，设计过水断面净宽3.0m，侧墙高3.0m，顶部为半圆，圆弧高1.5m，总高4.5m。导流洞进口处底部高程936.0m，底坡1:0.04。大坝上游侧围堰长135m，顶部高程946.50m，围堰高度为10.5m，顶宽3.0m，上下游坡度均为1:2；下游围堰长55m，宽3.0m，最大高度7.0m，上下游坡度均为1:2。围堰上下游临水面均铺设一层土工布防渗，土工布上覆盖一层袋装土防冲防浪。1.8.3施工总体布置及场内外交通根据工程需要，整个施工区的布置，本着有利于生产、方便生活、易于管理的原则，有选择的布置项目部、机械停放场、料场拌合场、仓库等，同时结合场区附近公路、上坝道路布置临时道路及场内交通。(1)项目部：布置于大坝上游右岸山坡，生活区、办公区布置在此处。(2)砂石料场及混凝土拌合场：布置在大坝右坝肩老溢洪道位置，该处坡度平缓，地面高程较高，事先用推土机进行场地平整即可。(3)块石料场：布置在大坝下游右坝肩平缓地带。(4)施工用电布置：在大坝上游的江林村从10kV线路T型架设10kV线路至办公生活区和施工地点，线路总长度4.0km，再利用200kVA变压器降压使用。(5)临时施工道路：设计沿大坝上游右岸侧河谷做一条宽10.0m的施工道路，长1.4km，由甘山公园主干道连接到大坝施工区，运输水泥、砂石料、钢筋、汽柴油等进场，沿大坝下游右岸侧向下修一条10.0m宽的临时施工道路，长1.0km，由大坝连接到弃渣场。在大坝施工区，上下游各做一条上坝施工道路以方便施工，并连接项目部、施工仓库，长度共0.6km。上坝道路在施工期可进行路基开挖回填，先用作临时道路，后期再做垫层，浇筑混凝土，改造成永久上坝道路。1.8.4主体工程施工方法本工程主体工程均为常规施工，以机械施工为主，人工施工为辅，施工技术与方法无特别难度。基础开挖：大坝基础开挖采用横河向开挖，不同高程控制点直线连接，保证满足大坝轮廓的要求，并方便施工。两岸岸坡的石方开挖采用自上而下，分层阶梯爆破的开挖方式进行；河床基坑覆盖层开挖采用2m³反铲挖掘机开挖。开挖料采用2m3反铲挖掘机或装载机挖、装15t自卸汽车运输。常态混凝土浇筑：施工包混凝土拌制、运输、铺洒和振捣四个步骤，浇筑层厚与碾压层厚相同，随着碾压混凝土铺筑层的上升逐层浇筑。混凝土由拌和站统一拌制，采用塔式起重机配合缆机吊装3m³吊罐的方式入仓浇注；有些部位采用汽车直接卸料入仓；个别部位，采用人工推胶轮车转运混凝土。混凝土铺筑采用平铺法施工，采用推土机或人工平仓。振捣采取插入式振捣器，并伸入下一层至少10cm。碾压混凝土施工：混凝土由拌和站统一拌制。采用塔式起重机（QT4-10型）配合缆机吊装3m³吊罐的方式入仓浇注，采用推土机平仓；结合溜槽并采用自卸汽车转运的方式运输。混凝土铺筑采用平铺法施工，分段、分层进行，每段摊铺长度以20~25m，宽度3~4m，虚铺厚度为压实厚度的1.35倍。混凝土铺设后，用15t压路机碾压，一般先无振碾压2遍，再有振碾压6遍，最后进行无振碾压1~2遍。碾压层在初凝时间与终凝时间之间内完成，铺设1.5cm厚砂浆再进行新的碾压混凝土层施工；对超过终凝时间的碾压层面，采用高压水枪冲毛，均匀铺设1.5cm厚砂浆再进行新的碾压混凝土层施工。坝基帷幕灌浆防渗：采用XY-2PC型地质钻机，Ф59～Ф75mm金钢石钻头造孔，钻孔必须保证铅直，其孔位偏差不超过钻孔深度的1%。帷幕灌浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥浆液，水泥细度要求通过80um方孔筛的筛余量不大于5%。采取自下而上循环灌浆。分段灌浆，灌浆段长度平均取5.0