农田防洪排涝水闸可行性报告

PAGEPAGE25第一章概述1.1前言xx水闸地处福建省，位于xx港港口入海河流上游段，属于农田灌溉排涝水闸，是周边农田灌溉排涝的重要水工构筑物。现有xx水闸运行至今已几十年，是当地防汛、排涝、水环境改善和农田灌溉不可缺少的重要水工建筑。现有xx水闸闸孔规模为（净高：3.4m，净宽：2m）的四孔水闸，闸墩厚度为0.65m、闸身总宽6.9m、闸长11.1m，闸板为木板闸门。xx水闸在多年运行后，水闸条石表面出现明显炭化、表面腐蚀脱落、破损严重，对日常运行安全构成了威胁，且闸门启闭至今为人力，急需改用启闭机设备。为此xx县xx镇邀请我家对xx水闸进行评估，评估结论为：水闸上下游淤积严重，水质恶化，使水闸功能衰退，生态环境较差，随着xx县农田的建设和发展，水闸所在地为农业灌溉区，水闸受常年来的侵蚀，已明显老化，2010年5月我单位受xx县xx镇的委托，开始编制xx水闸防洪排涝工程的可行性研究报告。1.2工程设计范围按委托要求本工程的内容为：①xx水闸及其配套设施的除险加固。②中游段挡水闸门改建；③河道清淤；④河道护坦扩展、加固；⑤电气设备的布置。1.3编制依据1．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；2．《水利水电工程可行性研究报告编制暂行规定》(中华人民共和国水利部1996年12月);3.《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；4．《防洪标准》（GB50201-94）；5．《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；6．《水闸设计规范》（SL265-2001）；7．《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；8．《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）；9．《水闸工程管理设计规范》(SL170-96)；10．《水利工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705-81）；11.《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；12.《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）；14．《供配电系统设计规范》（GB50052—95）；15．《低压配电设计规范》（GB50054—95）；16．《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）；17.其它有关规范。1.4主要研究内容1．复核工程任务及其具体要求，论述工程建设的必要性；2．收集分析水工建筑物，提出相应评价和结论；3．复核工程的等级和设计标准，确定工程规模，拟定工程总体布置、主要建筑物的结构型式和布置、控制尺寸、高程和工程数量；4．拟定建筑物的闸门和启闭机等的型式和布置；5．拟定工程的管理机构；6．提出工程的投资估算。1.5主要研究成果1.作为灌溉及防洪排涝水系改造建设的需要，为提高闸门可靠度，加固xx水闸是非常必要的，技术上是可行的。xx水闸的规模为净宽11.1m，闸身长度为6.9m，工程的主要任务是防洪（潮）、排水、灌溉。2.经方案比较后选定对xx水闸进行除险加固并对其上、下游河段进行清淤整治。3.按规划河道口宽11.1m,底宽8m,底高程0m。4．水闸闸孔为净宽8m，闸首采用浆砌条石坞式结构；闸底板高程为-0.3m5．闸门采用直升式钢筋混凝土闸门，启闭设备采用手电两用启闭机。6．本工程用电为非工业重要用户。7．工程管理初拟水闸管理所定员为1人。8．工程总投资为万元。1.6工程综合特性表表1-1工程综合特性表序号项目单位数量备注一工程等别五等二主要建筑物4级闸首、消力池和和翼墙三次要建筑物5级四临时建筑物5级五抗震设计烈度7度六防洪标准10年一遇高潮位七水闸结构主要特特征值1闸首水闸孔径m2四孔闸首长m6.9浆砌条石坞式结结构闸首宽m11.1闸底板面高程m-0.3门槽立柱顶高程程m2.42消力池外河消力池长m5钢筋砼坞式结构构外河消力池池深深m0.53翼墙外河圆弧翼墙顶顶高程m2.0浆砌条石重力式式结构内河圆弧翼墙顶顶高程m2.5浆砌条石重力式式结构续表1－1工程综合特性表序号项目单位数量备注八河道1河道清淤km32边坡边坡护坦加固m20九闸门及启闭机1工作闸门门顶高高程m2.9平板砼闸门2工作砼闸门重量量Kg94.23启闭机容量kN10距离km2.5十工程管理1定员人12管理区面积亩9003管理区建筑面积积m220十一工程投资估算1291闸门除险加固万元522边坡护坦加固万元123河道清淤万元65第二章自然条件2.1水文气象xx县位于福建省南部沿海、台湾海峡西岸，属南亚热带海洋性气候，热量丰富。工程区多年平均降雨量为1151.5mm，降雨量由西北向东南随地势降低而逐步减少，多年平均径流深467mm，为全省年平均径流深1168mm的40%。降雨天数多年平均为112天，月降雨天数多年平均以6月份最多，达19天；以10月至12月份最少只有4天。历史实测日最大暴雨310.5mm，发生于1990年6月30日，根据历年实测资料分析，平均日最大降雨量112.0mm，20年一遇日最大降雨207.3mm，30年一遇日最大降雨207.3mm。经计算，水闸不同重现期的设计水位见下表。xx水闸设计水位成果表重现期期地点均值100年30年20年10年xx水闸0.360.730.590.520.442.2地质xx水闸地处xx县xx镇的西南部，水闸建于河道上，根据邻近的地质资料及现场调查了解，水闸地基土层为中风化花岗岩，闸区范围内分布的地层主要有淤泥混砂层及中粗砂混粘土层。①淤泥混砂：呈深灰色、流塑为主，局部软塑，饱和。以粉粘粒为主，富含有机质，含有贝壳碎屑，中细砂含量约20%-30%，层厚约0.75-1.5m，工程性能较差。②中细砂层：第四系海积成因。黄褐、灰色，松散-稍密，饱和。以石英质中细砂为主，分选性较差，含少量淤泥，含量约5%-15%。该层厚度约0.9m，属细砂土层。③中粗砂混粘土：灰色，松散-稍密，饱和。以石英质中粗砂为主，分选性较差，含较多泥，含量约10%-20%。该层为淤泥混砂下伏土层，工程性能一般。根据《福建省地质构造图（1：100万）》，长乐—南澳深断裂带南段通过本工程区，该断裂带位于东南沿海，呈北向东平行海岸线分布，宽38-58公里，长大于400公里，北入海域，南延广东，该断裂带推测发生于晚三叠世，自晚三叠世以来，由于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲，在福建大陆边缘平行俯冲带形成长乐-南澳深断裂带，在东南沿海由祥谦-云霄、长乐-陈岱、平潭-xx等三个次一级的断裂带所组成。根据《中华人民共和国区域地质调查报告》及《1/200000漳州幅区域地质图》，本场地范围内无区域性地质构造穿过，动力地质左右影响较弱，构造形迹不发育。工程区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，地震动反应谱周期为0.35s。第三章工程建设的必要性、任务和规模3.1工程建设的必要性现有xx水闸运行至今已几十年，是当地防汛、排涝、水环境改善和农田灌溉不可缺少的重要建筑，为xx县农业发展及安全渡汛起了很大作用。1．从客观环境讲，由于水闸段淤积严重，使水闸排水功能衰退，水闸四周环绕农田，交通不便，一旦遇到险情，抢险条件较差。2．从水闸本身讲，几十年咸潮咸气的侵蚀，使水闸已明显老化，如原来的木板闸门难以满足蓄水要求，各构件间接触部位挤压破损，设备陈旧，xx水闸至今仍采用人力启闭等等，均待以投入予以维修、改造和加固。基于上述原因，现有水闸已在运行管理和功能发挥方面有所衰减，因此对现有水闸进行除险加固迫在眉睫。3.2工程任务3.2.1工程内容xx水闸除险加固的内容为更换4扇平板钢筋混凝土闸门和4台10T手电两用螺杆式启闭机。对xx水闸下游护坦抛大块石进行防冲消能，并对xx水闸的上下游河道进行清淤整治。修建上xx水闸启闭机操作室的楼梯1个。并更换上游小水闸的2扇平板钢闸门和2台台10T手电两用螺杆式启闭机启闭。布置距离约2.5km的380V输电线路。3.2.2工程功能xx水闸主要功能为：防洪排涝和灌溉。3.3工程规模工程规模如下：水闸规模：净孔宽2m；闸底高程-0.3m。河道规模：河道口宽11.1m,底宽8m,底高程-1.0mxx水闸更换4扇平板钢筋混泥土闸门和4台10T手电两用螺杆式启闭机。xx水闸下游护坦抛大块石进行防冲消能，并对xx水闸的上下游河道进行清淤整治，水闸两边岸墙，修建上xx水闸启闭机操作室的楼梯1个。并更换小水闸的2扇平板钢筋混泥土闸门和2台台10T手电两用螺杆式启闭机启闭。工程总投资142万元。第四章工程选址、工程布置及主要建筑物4.1工程等别和建筑物级别4.1.1工程等别xx水闸要求保证周边农田的灌溉与防涝。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）第2.1.5条,堤防上的闸、涵、泵站等建筑物的设计防洪标准，应不低于堤防工程的防洪标准，并留有适当的安全裕度。本工程的主体建筑——闸首、消力池、内、外河翼墙以及外河防洪建筑物均为五级建筑物。4.2设计标准4.2.1防洪标准根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）第2.1.5条，堤防上的闸、涵、泵站等建筑物的设计防洪标准，应不低于堤防工程的防洪标准；又根据中华人民共和国国家标准《防洪标准》GB50201-94第2.0.1条，本工程非农业人口远小于20万人，故本工程防洪标准按《防洪标准》表2.0.1应确定为10年一遇。水闸的门顶高程按《水闸设计规范》（SL265-2001）第4.2.17条，确定为：设计高水位加0.3～0.5m超高。外河侧闸墙及挡墙顶高程按《水闸设计规范》（SL265-2001）第4.2.4条，确定为：设计洪水位加波浪计算高度与安全超高值之和，并按其规定，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程来加以确定。4.2.2抗震标准根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本工程位于地震烈度7度区。按《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）规定，建筑物按地震烈度7度设防。4.3工程布置4.3.1工程布置原则工程布置的原则是：满足功能、运行要求，结合考虑地形、地质等因素，做到布置紧凑合理、协调美观，结构安全可靠、施工方便、运用灵活。4.3.2工程总体布置该工程的主要功能是防洪排涝和灌溉，平时操作上是启闭闸门自排，故工程布局上将水闸轴线置于河道中心线上，使主流平顺。闸首的外河侧设消力池，水闸管理区综合考虑地形条件、景观效果等因素进行布置。4.3.3闸门布置根据《水闸设计规范》（SL265-2001）第4.2.14条，仅需设置一道工作闸门。受力钢筋选用12φ10（As=942mm2），分布钢筋选用11φ10@300。钢筋排列见图纸。4.4主要建筑筑物结构型型式4.4.1结结构设计原原则满足有关设计规规范要求;满足设备布置、安安装、运行行及检修的的要求；技术适当先进、安安全可靠、管管理方便、整整齐美观；；施工便利。4.4.2闸闸首结构孔数：4孔，净净高：3..4米，净宽：：2米，闸墩厚厚度：0..65米，闸身总总宽11.1米，闸长：：6.9米。4.4.3楼梯梯1）梯板几何尺寸::水平步步级数n1=144级垂直步步级数n2=155级步级尺尺寸a1Xb11=2200XX2400梯段净净跨n1Xb11=114X240=33360梯段净净高n2Xa11=115X200=30000上折平平台跨度L2=0mm下折平平台跨度L3=0mm2）梯板荷载条件((除注明外外，均为标标准值):每米宽宽斜板重=225x1550x45504==16..8kN每米宽宽步级重=225x0..5x2000x2440x144=8.4kN20厚厚水泥沙浆浆面层=22.4kkN20厚厚纸筋灰底底层=001.5kN梯级面面层(大理石)自重=77.1kkN楼梯栏栏板(钢栏杆)自重=11.4kkN/m恒载总总标准值=111kNN/m活载标标准值=33.5kkN/m22活载准准永久值系系数=00.3总荷载载(设计值)=18.228kNN/m(控制组合合方式:1.335*g++1.4**0.7**q)3）计算结果：计算砼砼强度等级级C255计算斜斜板厚度h==250mmm实选斜斜板厚度h==250mmm计算跨跨中弯矩M==20..63kkN.m计算选选用钢筋:φ10@998(I级7999)实际选用钢筋:φ10@990(I级7999)4.4.4消消力池由于不引水，故故内河不设设消力池。外外河消力池池净宽由闸闸孔处的111.1mm渐变到13m，长5m。消力池池深为0..5m，池底面高高程-1.5m，底板厚厚度初拟99.5m。墙身采用用浆砌条石石及底板结结构采用钢钢筋砼结构构。4.4.5圆圆弧翼墙内、外河圆弧翼翼墙采用钢钢筋砼悬臂臂式结构，基基础采用钢钢筋砼方桩桩。外河侧侧墙顶高程程为2.55m，与外引引河的防浪浪墙岸相接。内内河侧墙顶顶高程为22.0m，与内引引河的防汛汛墙岸相接。4.4.6河河道河底宽8m，河河口宽度111.1m，河底高高程-1.0m，河道工程程段长3.3km。1）防洪标准区域河道规划控控制最高水水位2.1m，根据《城城市防洪工工程设计规规范》（CJJ550-922）表2.33.1，取取安全超高高0.4m，由此确确定区域河河道设防标标高为1.5m。2）布置原则内容包括河道疏疏拓、新建建亲水型护护岸和绿化化工程，以以防洪排涝涝及改善水水环境为主主要功能。因因此，设计计主要遵循循以下原则则：a．以水利规划为为基础，综综合考虑现现状地形、水水流特征、建建设单位及及两岸建筑筑规划建设设单位意见见，尽量满满足各方面面要求；b．从实实际出发，尽尽量减少工工程投资；；c．按照照河道规划划要求，在在不影响河河道实施后后过流能力力情况下，根根据需要局局部调整河河道线型，保保持河道线线型自然光光滑、曲折折优美。3）河道结构断面面由于受规划过水水断面、两两岸地形的的限制，护护岸采用方方桩重力式式承台结构构，即-11.0m高程以上上设重力式式浆砌块石石挡墙。4.5主要建筑筑物结构计计算水力计算公式取取自《水闸闸设计规范范》SL2665-20001。4.5.1.计计算流量Q=σ’μ0heBB0(2gH0)^(11/2)4..5.2.消能设计计消力池深:池长:底板厚:4.5.3.防防渗设计4.55.4.闸首稳定定计算公式式（1）.基底应力（2）.抗滑稳定:<（3）.不均匀系数:η=Pmaax/Pmmin<〔η〕4.5.5.地地基承载力力设计值：：[R]==NBγBB+NNBγBD+NNCC经计算复核，水水闸的结构构稳定及消消能、防渗渗均能满足足规范要求求。第五章小小闸门改建建5.1闸门概况xx水闸上游处处有一挡水水闸门。闸闸门有2孔，闸孔孔高3m，闸墩厚为0.665m，水闸受常年的侵蚀蚀，老化、损损坏严重，如如混凝土表表层爆裂剥剥落，受力力钢筋外露露锈蚀、闸闸板漏水严严重等。5.2主要整改改内容作为xx县灌溉溉水系改造造建设的需需要，为提提高闸门可可靠度加固固挡水水闸闸是非常必必要的，且且技术上是是可行的。闸门采用平板式式钢筋混凝凝土闸门。设置2道闸槽，以便于于闸门更换换、维修。钢筋混凝土闸门门受力钢筋筋选用21φ10（As=16448.5mmm2），分布布钢筋选用用15φ10@2200。钢筋排排列见图纸纸。5．启启闭机的更更换，2台10T手电两用用螺杆式启启闭机。5.3整改估算算钢砼闸门：数量：：2；单价：165411元；10吨手电两用螺杆杆启闭机：：数量：2套单价：155007元；更换费用：966144元。第六章电气及及金属结构构6.1电气设计计6.1.1供供电方式本工程用电为非非工业用户户，拟申请请一路10kV高压电源源供电。10kV架空线路路引至闸区区外终端杆杆，管理区区内采用电电缆引入变变配电所变变压为380v电压。计量量采用高压压计量方式式。10kV外线由供供电部门负负责。6.1.2用用电负荷及及电气结线线1.闸门液压启闭机机配套油泵泵电动机6台14kW，一用一一备，采用用软起动方方式。2.检修动力负荷约约为3kW。3.控制电源5kkW。4.管理房照明、空空调照明电电约5kW。总装接容量约为为27kW；10kV电源电电缆引至变变配电所高高压进线负负荷开关。备备用电源采采用电缆方方式引至变变配电所内内低压开关关柜电源切切换处。变变电站内配配置低压计计量、无功功补偿、电电源切换、动动力出线及及照明出线线等部分。低低压柜主开开关为双投投刀开关，实实行手动切切换，备用用电源用以以确保水闸闸启闭机动动力，控制制室照明供供电。6.1.3电电气设备布布置变配电所设于距距xx水闸2.55km的地地方，变配配电所内配配置高压开开关柜、变变压器柜、量量电屏及无无功补偿柜柜。另外设设置动力配配电，照明明配电各一一台。6.1.4照照明启闭机控制机房房内按规范范及功能作作照明设计计。照明均均采用节能能灯源。6.1.5防防雷与接地地在闸首门架机房房屋顶及管管理房屋顶顶设置避雷雷装置，利利用电缆于于大地连接接，接地电电阻不大于于1欧。6.1.6电电缆敷设由变配电所引出出室外的电电力电缆、沿沿电缆沟敷敷设，室内内照明线路路采用一般般塑铜线沿沿墙、沿地地暗敷。6.1.7控控制1.控制系统本工程采用人工工监控，配配备一名专专职人员管管理和监控控水闸的运运行。2.检测仪表在变配电所内高高压及低压压进线柜处处设置微机机型综合测测量装置，电电量信号送送闸首油压压泵房内的的PLC柜。6.1.8其其他水闸控制室内设设置1门电话，并并设置一台台传真机，由由当地邮电电部门进行行规划，设设计和安装装。6.1.9电电气主要设设备材料表表序号名称型号及规格单位数量备注1高压开关柜HXGN-100kV台22箱式变压器SC9-1600/10,,1600kVA,,10//0.4kkV台13低压配电屏MNS型台44计量柜台1供电部门提供5操作台、椅桌：宽800××长2500，椅：1只套16动力配电箱非标台37照明配电箱非标台89投光灯白炽灯100WW套2配镇流器、灯杆杆，触发器器等16电力电缆VV-1-4××25米300024PLC柜非标台228打印机单色激光，A33套129不间断电源（UUPS）输入电压：2220VACC输出电压：2220VACC2kVVA，1h套130过电压保护装置置套132通讯电缆屏蔽双绞线米200034电源避雷器900104，9001121只1035信号避雷器SACH-5只50第七章投资估算与资金金筹措7.1编制依依据及标准准7.1.1编编制依据工程投资估算编编制依据福福建省水利利厅闽水[20005]计财73号文颁发发的《福建建省水利水水电工程设设计概（估估）算编制制办法》。7.1.2定定额依据1、建筑工程定额额主要采用用1997年福建省省水利厅颁颁发的《福福建省水利利水电建筑筑工程预算算定额》，并并扩大3%计算，不不足部分参参照其它有有关专业定定额。2、安装工程定额额采用水利利部水建（1993）63号文颁发发的《（中中小型）水水利水电设设备安装工工程概算定定额》。3、施工机械台班班费采用1997年省水电电厅颁发的的《水利水水电工程施施工机械台台班费定额额》，并将将其一类费费用小计乘乘1.45系数。7.1.3取取费标准根据闽水（20005）计财73号文规定定计算：1、其他直接费：：建筑工程程3%、安装工工程4.2%。2、间接费：土石石方工程10%、砌石工工程8%、混凝土土及钢筋制制安工程10%、设备安安装（人工工费的）80%。3、计划利润：55%。4、税金：3.3381%。7.1.4基基础单价1、人工费：根据据闽水（2005）计财73号文规定定，人工费费为28元/工日。2、主要材料估算算价格采用用当地的现现场价，不不足部分参参考2010年4月份《漳州州建设工程程造价信息息》上的xxx县材料信息价格。设设备按国内内代理商报报价计列。7.1.5独独立费用1、工程建设监理理费：按闽闽建计[20001]188号文的规规定执行。2、勘测及设计费费：按国家家计委计价价格[20002]100号文《工工程勘察设设计收费管管理规定》执执行。3、工程保险费：：取工程建建安费的0.45%计算。4、生产准备费：：按照设备备费的1.533%计算。5、基本预备费：按按估算一至至三部分之之和的4%计算。7.2估算总总投资xx县xx镇xxx水闸除除险加固及及河道清淤淤整治工程程静态总投投资为135.35万元元。其中：：土建工程程费为119.35万元；工程程建设监理理费4.75万元；勘勘测及设计计费4.25万元；建设设单位管理理费及基本本预备费77万元。详见工程投资总总估算表：：第八章环境影响响评价8.1环境状况况及环境效效益本工程是以蓄水水和排涝为为主的综合合利用工程程,本身就是是一项水利利环境工程程,实施后对对整个区域域能提供良良好的环境境效益。xx水闸工程实实施后，可可以增大调调水力度，改改善水环境境。同时，也也增大了排排涝流量，为为促进工农农业生产发发展、人民民生活安定定奠定了坚坚实的基础础