某橡胶坝可行性研究报告

PAGE61PAGE６０某橡胶坝可行性研究报告目录TOC\o"1-2"\h\z1总论 11.1项目概述 11.2建设单位概况 21.3报告编制依据和范围 21.4主要技术经济指标 31.5结论 42项目提出的理由、过程和必要性 52.1项目提出的理由与过程 52.2项目建设的必要性 63项目需求分析与建设规模 93.1经济发展现状 93.2项目前景分析 103.3项目竞争力分析 113.4市场需求分析 123.5项目定位 133.6建设规模 144场址和项目建设条件 144.1场址 144.2项目建设条件 154.3基础设施条件 184.4市政条件 184.5社会经济环境 194.6综合评价 205规划建筑方案 215.1规划设计方案 215.2建筑方案 225.3结构方案 236建筑设备方案 266.1给排水工程 266.2采暖、通风工程 276.3电力工程 316.4弱电机房 347消防 377.1编制原则 377.2编制依据 377.3消防措施 377.4消防教育和管理 398节能 398.1编制原则 398.2编制依据 408.3建筑节能 408.4节水措施与水环境系统的建设目标 418.5暖通节能 428.6电气节能 428.7机电设备节能 429环境影响与保护 439.1环境现状分析 439.2影响环境的因素分析及采取的措施 439.3环境保护 4410劳动安全、卫生防护 4610.1劳动安全 4610.2卫生防护措施 4711项目招标 4811.1编制依据 4811.2招标方案 4812项目实施计划 5012.1项目实施进度安排 5012.2项目实施进度表 5013投资估算与资金筹措 5113.1项目投资估算 5113.2资金筹措 5214财务评价 5314.1项目运营计划 5314.2成本、费用和各项税收 5314.3投资利润 5414.4财务指标分析 5415不确定性分析 5615.1盈亏平衡分析 5615.2敏感性分析 5616可行性研究的结论与建议 5716.1评价结论 5716.2建议 57第一章综合说明概述一、流域概况**支流，位于**省西南部，源于**县伏牛山北麓，于**县西北部的桑坪乡入**县境，流经**县桑坪、石界河、军马河、米坪、双龙等8个乡镇，在淅川县境内双河镇入**。**县坝址以上流域面积3215km2，多年平均径流量8.47亿立方米，二、气象水文**县地处北亚热带北部边缘，年平均气温15.1°C，极端最低气温为-14.2°C，极端最高气温42°C。多年平均降雨量为900毫米，降雨年际变化大，年内分配不均匀，主要集中在6～9月，约占全年降雨量的61.8%，据统计最大年降雨量约为最小年降雨量的3.2倍。全年日照时数为2019小时，无霜期236天，相对湿度为69%，年均大于或等于10°C的活动积温为5520°C。三、暴雨洪水特性本流域暴雨多发生在每年的7～8月，其中7月上旬至8月上旬发生的次数占总数的37%，且大于300mm的大暴雨均发生于7月上旬～8月上旬。四、年径流**县城橡胶坝上游汇流面积共3215Km2，多年平均径流深248mm，多年平均径流量8.47亿m3。五、泥沙据悬移质观测资料统计分析，**站多年平均输沙量为131万吨。相应的侵蚀模数为380t/km2。六、水面蒸发橡胶坝坝址多年平均水面蒸发深度为1038mm。 七、工程地质（一）地层岩性坝轴线地层岩性主要为第四系全新统冲积卵石层（Q4lal）和强弱风化基岩层（Zds）。卵石层（Q4lal）埋深3.1～4.2米，具有较强的透水性；强风化片岩（Zds），底板埋深5.2～6.2米，厚1.5～2.2米，易钻进，矿物成份为绿泥石、石英、长石和云母等；弱风化片岩（Zds）顶板埋深5.2～6.2米，矿物成份为绿泥石、石英、长石、云母和辉石等。（二）岩土物理力学性质指标：卵石层承载力标准值为fk=400Kpa，强风化岩承载力标准值为fk=300Kpa，弱风化岩承载力标准值为fk=700Kpa。坝基岩体为Ⅴ类，其抗剪强度指标为：f′=0.4，C′=0.05Mpa，摩擦角=21°，变形模量E0=0.2Gpa。（三）水文地质条件坝址地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，渗透系数k=300m/d，属强透水性。（四）坝轴线工程地质条件评价卵石层由于透水性强，若采取水平防渗铺盖工程投资较大，且易发生渗透破坏，造成坝基不稳，该层不宜做为坝基，强风化及弱风化层透水性差，承载力标准值较大，均可做坝基。第二节**县开发方案一、建设条件在县城上游为深山区，植被较好，属轻度水土流失，河水清澈且常年不会断流。在**县城区段上建挡水坝，进行梯级开发，水量丰富，河道泥沙淤积量小，河水不受污染，水质良好，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。对提高县城段地下水位，补充县城水量，减少城市漏斗化，具有很重要的作用。开发方案比选1、坝型确定为不影响行洪，不宜减缩河道行洪断面。经分析比较合适的挡水闸（坝）型式是橡胶坝和翻板闸。翻板闸管理不便，对行洪有一定影响，且投资较高；橡胶坝不影响河道行洪，且该坝型节约投资，运行安全，管理方便。开发宜修建橡胶坝。2、开发方案选择根据地形及河道比降等方面比较，提出了三种开发方案。一级开发、二级开发及三级开发方案。一级开发方案是在老君店电站渠首坝基础上建橡胶坝，洄水至北环路下游；二级坝开发方案，即一级坝坝址设在建设西路与滨河路交汇处，二级坝址设在老君店电站渠首坝基础上；三级坝开发方案，一级坝坝址设在建设西路上游500米处，二级坝设在大桥上游200米处；三级坝坝址设在老君店电站渠首坝基基础上。一级坝方案投资较少，但淹没面积过大，由此造成的经济损失将更大；三级坝方案无淹没问题，但投资过大，二级坝处于湾道下游，产生的漩流易破坏坝体，不利于坝体安全。梯级水位差过小，导致坝高过低，坝距太小，造成工程投资过大，不利于管理；二级开发方案投资适中，坝高合理，有少部分淹没，但通过工程措施可以解决，综合比较，宜选取二级坝开发方案。设计成果概述一、防洪标准及工程等级根据国家《防洪标准》（GB50201-94），确定其设计防洪标准为二十年一遇，校核洪水标准为50年一遇，临时工程洪水标准为非汛期洪水5年一遇。该枢纽工程定为四等工程，橡胶坝、控制室分别为4级建筑物。二、设计洪水坝址处无实测洪水资料，下游水文站有较长的实测洪水资料，坝址处洪水资料可通过下游水文站洪水资料按水文比拟法计算。经计算天然状态下橡胶坝坝址处设计洪峰流量为QP=5%=4541m3/s，校核洪峰流量为QP=2%=6240m3/s。**县石门水库即将建成，水库对天然河道洪峰流量将大大削减。因此，计算坝址处洪峰流量时必须考虑石门水库的影响，坝址处洪峰流量按区间洪峰流量与石门水库下泄流量同频率相加计算。经石门库调节后坝址处洪峰流量二十年一遇为3741m3/s，五十年一遇5050m3/s。按二十年一遇防洪标准建坝后壅高上游水位0.36m；按五十年一遇校核洪水位加上超高也低于堤顶高程，建坝后壅高上游水位0.20米，经计算均不影响河道安全泄洪。三、工程设计**县橡胶坝工程主要分为以下几个部分：橡胶坝工程；边墙及左右岸护岸工程；控制室工程等。（一）橡胶坝工程橡胶坝底板高程为213.0米，坝袋净高3.0米，设计正常挡水位216.0米。坝底板顺水流方向长度8.7米，底板厚0.8米，C20钢筋砼结构。下设前后齿墙，坝底板分缝间距为13.0米，采用橡皮止水，缝内止水以上填沥青杉木板，止水以下填沥青砂板。橡胶坝共分三段，每段85.0米，全长255米，中墩厚度为60cm。坝底板置于上下游挡土墙之间。上游挡土墙为Mu60M10浆砌石挡土墙结构，顶部高程为212.7米，与河床齐平，墙底置于弱风化岩石以下50厘米，高程为206.5米，顶宽30厘米，迎水面设40厘米厚C20钢筋砼防渗面板，边坡1：0.4，背水面为直墙。下游挡土墙结构形式类似于上游挡土墙，挡土墙上下游边坡分别为1：0.2及1：0.7，下游设40厘米厚C20钢筋砼溢流面板。挡土墙分缝与钢筋砼面板分缝协调，一般间距为26.0米。坝段之间分隔墩为C20钢筋砼直墙，直墙座于坝底板上，顺水流长度为8.7米，墙顶高程为216.5米。该橡胶坝坝袋采用双锚固线形式锚固，锚固槽为暗槽设置，坝袋上下游锚固线采用外锚固，端部堵头锚固线采用内锚固。（二）边墙及左右岸护岸工程左右岸结构型式基本相同，边墩全长11.38米，边墩基础座于砂卵石层上，高程为211.0米，顶部高程为216.5米，采用重力式挡土墙结构，面层为20厘米厚C20钢筋砼面板。边墩上游浆砌石圆弧翼墙与两岸坡平顺连接，迎水面设C20砼面板。下游翼墙为钢筋砼悬臂式挡土墙结构，为防止下游冲刷，基础座于基岩面上，该挡土墙长度均为8米，末端采用浆砌石圆弧翼墙与岸坡连接，C20钢筋砼面板。（三）控制室工程控制室布置在橡胶坝左岸的岸坡上，矩形结构，平面轴线间尺寸为4.2×6.3米，共三层，一、二层分别为壁厚0.5及0.3米的钢筋混凝土结构，三层为墙厚0.24米砖混结构。一层为设备层，主要放置充排坝袋的水泵、电机及测压设备等，地板为0.65米厚的钢筋混凝土结构，二层为配电层，主要是配电柜等设备，三层为管理层。由控制室内两台SLB300-12.5A管道泵抽取大口井内水，经埋于坝底板下方的供（排）水管路，向各坝段供水。每个坝袋各设两个进（出）水口，在控制室与边墩（墙）之间设超压溢流管。控制室10kv电源引自**县建设路干线，距离约50米，单回路供电，架空10kv线路选用LGJ-3×50电缆，室外柱上变压器选择S9-100/10一台，其容量为100KVA，水泥电杆长12米，档距为50米。配电屏安装有GGD1-25（改）低压计量屏(兼进线柜)，机组专用动力屏为GGD1-23(改)，电动蝶阀电动装置控制屏GGD1-21(改)各一面，宽度均为800mm。施工组织该工程位于主河槽上，受气候条件限制较大，需在枯水期突击完成，原则上以机械化施工为主，人工施工为辅；专业队伍施工为主，民工施工为辅，争取在2002年5月31日以前竣工并投入运用。工程在项目管理上严格按照基本建设程序，在本工程施工过程中，必须认真细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理保证体系，确保工程质量，力争工程按期顺利完工。工程管理该工程属于Ⅳ等工程，根据中华人民共和国水利部《水利工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705-81），工程管理机构为“**县橡胶坝工程管理所”，设工程管理、综合经营、行政办公三个股。共需人员12人，其中管理人员6人，主要工作职责为工程管理、水情调度、财务供应、行政办公及人事保卫等；生产人员6人，主要工作职责为建筑物维修养护、护坝、水工观测、水库调度运行、汽车司机及机船驾驶等。环境影响评价在**县城区段上建挡水坝，进行梯级开发，水量丰富，河道泥沙淤积量小，水质良好，环境优美，橡胶坝建成后常年挡水，可提高地下水位，减少城市漏斗化，解决县城将要面临的水资源供需矛盾问题，提高城市供水能力。同时还可发展水上娱乐及水产养殖项目，为发展当地经济奠定坚实的基础。具有较好的生态效益和社会效益，宜尽快实施。工程量及投资主体工程主要工程量为：土方工程83213立方米，石方工程6764立方米，砼及钢筋砼工程5624立方米，砌石工程5228立方米。主体工程主要材料量：水泥2139.95吨，钢筋128.48吨，板枋材22.60立方米，汽油1.21吨，柴油35.49吨，砂3915.08立方米，碎石5919.56立方米，块石6169.82立方米。主体工程总工日为5.42万个。**县橡胶坝工程总投资为615.95万元，其中建筑工程为417.70万元，机电设备及安装工程31.79万元，金属结构设备及安装工程29.97万元，临时工程82.92万元，其他费用53.57万元。经济评价根据水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》SL72-94及国家计委、建设部颁发的《建设项目经济评价方法与参数》进行分析。本工程是集旅游、改善生态环境、美化城市、提高县城地下水位等为一体的综合枢纽，社会效益及生态效益显著，但无明显的经济效益，因此仅从国民经济评价角度考察项目建设的可行性。评价结果为：经济内部收益率EIRR=35.0%＞12%；经济净现值ENPV=1060.9万元；效益费用比EBCR=2.4。通过敏感性分析，经济内部收益率在±10%和±20%的范围变化时，均高于社会折现率12%，项目抗风险能力强。说明项目在国民经济评价上是合理的，且该项目建成以后，会产生很大的社会效益及生态效益，会为**县的经济、社会等各项事业的发展起到显著的推动作用。第二章基本资料一、流域概况是**左岸较大的一条支流，位于**省西南部，源于**县伏牛山北麓，介于东径111°01′～111°46′、北纬33°05′～33°48′。于**县西北部的桑坪乡入**县境，流经**县桑坪、石界河、军马河、米坪、双龙等8个乡镇，在淅川县境内双河镇入**，全长254公里，流域面积4219km2。在县城10公里以上至河源为深山区，长约116公里。两岸山势陡峭，群峰丛立，森林覆盖率较高。拟建的一级橡胶坝坝址以上10公里有即将竣工的石门水库，石门水库坝址以上流域面积2580km2，总库容为8910万m3，其中兴利库容3400万m3，调洪库容3710万m3。水库二十年一遇最大下泄流量3050m3/s，五十年一遇最大下泄流量4100m3/s。二、气象水文**县地处北亚热带北部边缘，属北亚热带季风型大陆性气候，受季风进退影响，四季分明，温暖湿润，一年之中春秋季较短，冬夏历时较长，春季温度回升快，前期少雨干旱，后期常低温阴雨，夏季受西太平洋副热带高压控制，气温高且降雨集中，秋季温差较大，时有连绵阴雨，冬季为强大的亚洲大陆冷空气笼罩，寒冷干燥。年平均气温15.1°C，极端最低气温为-14.2°C，极端最高气温42°C。由1965～1999年实测降雨资料分析，多年平均降雨量为900毫米，降雨年内分配极不均匀，降雨主要集中在6～9月，约占全年降雨量的61.8%，其中7～8月降雨量占年降雨量的41.8%；降雨年际变化也较大，据统计最大年降雨量约为最小年降雨量的3.2倍。全年日照时数为2019小时，无霜期236天，平均相对湿度为69%，年均大于或等于10°C的活动积温为5520°C。流域内很少有冰冻现象，多年平均水温15.2°C，具备南北方的过渡气候。三、暴雨洪水特性本流域暴雨多发生在每年的7～8月，其中7月上旬至8月上旬发生的次数占总数的37%，且大于300mm的大暴雨均发生于7月上旬～8月上旬，暴雨持续时间一般为12～36小时。流域的暴雨大多是由东西切变线带低涡形成，暴雨中心在北部山区的黑烟镇、朱阳关一带。据实测大暴雨资料统计，24小时降雨量大于100mm者共12次，其中9次降雨的是由东西向切变线带低涡形成。流域洪水由暴雨形成，其变化主要受暴雨特性及地形等因素影响，洪水涨落陡峭，一场洪水历时单峰约二天左右，连续洪峰一般约为4天。一场局部暴雨形成的洪水，是峰形尖瘦的孤峰，若全流域普降暴雨，将形成峰高、量大、持续时间长的复式洪峰，往往给下游带来严重的洪涝灾害。四、年径流**县城橡胶坝上游汇流面积共3215Km2，多年平均径流深248mm，多年平均径流量8.47亿m3。五、泥沙**县水文站有1957年以来的悬移质观测资料，据悬移质观测资料统计分析，**站多年平均输沙量为131万吨，其中最大年输沙量为845万吨（1958年），最小年输沙量为24万吨（1959年）。相应的侵蚀模数为380t/km2，与水文图集查出的侵蚀模数相吻合。六、水面蒸发**站有1954～1991年共38年的蒸发资料，多年平均水面蒸发深度为1038mm。 橡胶坝坝址距**站较近，可直接作为坝址区的蒸发资料。工程地质第一节工程地质条件一、地形地貌橡胶坝址处位于**县城两侧上，距下游312国道大桥500米。该坝址处地貌单元为山前冲积平原，发育一级阶地，在此处流向左岸为165°，河床宽平均为270米，河床高程212～214米，冲积平原，在一级阶地前缘筑有堤防，一级阶地高程为215～217米，右岸为寺山，山体走向为北西西～南东东走向，最高点高程为1004米，邻近处山体陡峻，坡角15°～30°。另有人工地貌，如护河堤、采砂场、弧丘等。二、地层岩性（一）坝址区平面分布的地层岩性河床处主要分布第四系全新统冲积卵石（Q4al），结构松散，分选性差，卵石最大直径大于400mm，一般20～150mm，呈园形、亚园形，磨园度好。主要岩石为灰绿色安山岩，青灰色闪长岩、灰白色花岗岩和石英岩，次为板岩、片岩等。两侧一级阶地以壤土为主，其厚度约1.5～2.0m，黄色、黄褐色，结构稍密、稍湿、可塑状，可见虫孔状孔隙及腐烂植物根系。（二）坝轴线垂向分布的地层岩性根据钻孔揭露，在勘探深度范围内地层岩性主要为第四系全新统冲积卵石层（Q4lal）和强弱风化基岩层（Zds），现自上而下描述如下：1、卵石层（Q4lal）该层埋深3.1～4.2米，呈杂色，成份以灰绿色安山岩、青灰色闪长岩、灰白色花岗岩和石英岩为主。卵石多呈浑园形、亚园形，磨园度较好，卵石大小混杂，分选性较差。粒径2～15cm卵石占总量70%左右，大于20cm漂石占总量15%以上，砂砾石占15%，具有较强的透水性，与下伏基岩呈不整合接触。2、强风化片岩（Zds）灰白色、紫灰色、浅灰绿色、棕色，底板埋深5.2～6.2米，厚1.5～2.2米，位于高程205.8米以上。钻进时，孔口回水黄色～紫灰色～浅灰绿色，易钻进。片岩多呈鳞片状变晶结构，片状构造，裂隙发育，裂面光滑，有较强的金属光泽，手感光滑，手捏易碎，为全强风化状态，抗淘蚀冲刷能力较差，具软质岩石特性。矿物成份为绿泥石、石英、长石和云母等。3、弱风化片岩（Zds）该层顶板埋深5.2～6.2米，位于高程205.8米以下，灰白色、灰绿色、紫灰色、棕色。钻进时，孔口回水微红色～紫灰色，钻进稍难，岩心多呈破碎状和短柱状，具鳞片状变晶结构，片状构造，标准贯入不易打入。矿物成份为绿泥石、石英、长石、云母和辉石等少量暗色矿物。4、破碎岩仅在坝右岸分布少量破碎岩，青灰色、灰白色、紫红色、破裂结构，块状构造，角砾为石英、片岩块，具磨园特点，矿物质成份为石英、长石、角闪石、辉石、云母等。三、岩土物理力学性质指标及其评价卵石层（Q4lal）平均粒径40.6mm，不均匀系数73～185，级配良好，干容重1.95～2.39kg/cm3。承载力标准值为fk=400Kpa。强风化岩承载力标准值为fk=300Kpa、弱风化岩承载力标准值为fk=700Kpa。四、地质构造根据资料，该坝址区发育较大规模断层有2条，其中右坝头发育重阳～丁河断裂，再向南为山阳～内乡大断裂。五、水文地质条件拟建橡胶坝坝址地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，接受河水、大气降水入渗补给及两岸侧渗补给，水量丰富，地下水埋深0.7米，高程212.2米。渗透系数k=300m/d，属强透水性。第二节坝址区水文地质及工程地质条件评价一、区域地壳的稳定性分析及地震基本烈度坝址区发育重阳～丁河断裂及山阳～内乡断裂，但由于距坝区有一定距离，该区地壳处于稳定地段。地震基本裂度为Ⅵ度区。二、坝轴线工程地质条件评价卵石层埋深3.1～4.2米，承载力标准值为400Kpa，但由于透水性强，若采取水平防渗铺盖工程投资较大，且易发生渗透破坏，造成坝基不稳，该层不宜做为坝基，强风化及弱风化层透水性差，承载力标准值较大，均可做坝基。三、坝基的渗透性评价卵石层属于强透水等级，橡胶坝蓄水后，河水水位抬高，坝内水会通过一级阶地下部卵石层发生绕渗。四、坝基稳定性分析坝基为Ⅴ类岩石，抗剪强度指标为：f/=0.4，C/=0.05Mpa，摩擦角ψ=21°，变形模量E0=0.2Gpa。第四章工程规划第一节城区河道开发方案建设条件**县坝址以上流域面积3215km2，多年平均径流量8.47亿立方米，多年平均流量26.9m3/s，经石门水库调节后，河道20年一遇洪峰流量为3741m3/s，五十年一遇洪峰流量为5050m3/s。在县城上游为深山区，植被较好，森林覆盖率较高，属轻度水土流失，河水清澈见底且常年不会断流。由于石门水库电站常年发电，且水量丰富，**县城区段挡水坝建成后，对坝基渗漏要求较低，即使有渗水，坝基渗漏水量可由电站下泄流量及时补充。同时，渗水对提高县城段地下水位，补充县城水量，减少城市漏斗化，具有很重要的作用。按照游览区的总体开发要求，梯级开发工程建成后，洄水至北环路新彩虹桥上游500米的丁河入河口，将形成长度为3公里、平均宽度为280米的水面面积1200亩，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。312国道及在建的宁西铁路穿过库区，对发展**的旅游事业，促进**县经济发展，提高**知名度将起到举足轻重的作用。在**县城区段上建挡水坝，进行梯级开发，其水量丰富，河道泥沙淤积量小，基本不受污染，水质良好，环境优美，且我市具有成熟的设计、施工及管理经验，建设条件极好，宜尽早开发。方案比选1、坝型确定**县城区段水面平均宽度280米，实测河道平均比降1.25‰，新修堤防防洪标准达50年一遇，为不影响河道行洪，不宜减缩河道行洪断面。如修建固定坝，坝址处河道行洪断面减小，将影响河道行洪；经对河道进行水力计算，必须采用活动坝，比较合适的闸（坝）型式是橡胶坝和翻板闸。翻板闸管理不便，对行洪有一定影响；橡胶坝行洪期间塌坝，河道有效行洪断面基本上不会缩小，不影响河道行洪，且该坝型节约投资，运行安全，管理方便。因此，开发宜修建橡胶坝。2、方案选择根据地形及河道比降等方面比较，提出了三种开发方案。方案一是一级开发方案，即在老君店电站渠首坝基础上建橡胶坝，洄水至北环路下游；方案二是采用二级坝开发方案，即一级坝坝址设在建设西路西端处，二级坝址设在老君店电站渠首坝基础上。大桥距一级坝约700米，距二级坝约650米，处于两坝之间，观赏效果均较好；方案三是采用三级坝开发方案，一级坝坝址设在建设西路上游500米处，二级坝设在大桥上游200米处，三级坝坝址设在老君店电站渠首坝基基础上，二级坝及三级坝处于大桥两侧，观赏效果均较好。方案一：在河道上建一座较高的橡胶坝，形成水面，洄水至彩虹桥北400米。坝顶高程确定为216.0米，坝长300米，固定坝坝顶高程213.0米（为不影响行洪，不能超过原坝顶高程），橡胶坝高4米。其优点是在原溢流坝基础上建坝，基础处理工程量少，工程本身投资较少，运行管理方便。但是存在三个主要问题难以解决。一是县城西部支流二道河两侧地势较低，高程为212.5～216.5米，同时，西岸的丰湾开发区也有部分地面高程在214～217米之间。若橡胶坝挡水运行，将造成河水向县城倒灌、外渗，致使桥至北环路之间的两岸土地大片淹浸，淹浸面积超过1000亩，对环境构成不利影响；二是两岸丰湾及二道河入河口均在坝前1公里之间，挡水位较高，受下游高水位顶托，将影响县城两岸15km2的正常泄洪，造成更大的洪灾淹没损失；三是由于需要较高的挡水位，橡胶坝底板过高，河道泥沙淤积问题不易解决。同时该方案橡胶坝高度较大，技术难度大，施工要求高，管理不方便，所以不宜采用该方案。方案二：一级坝位置设在建设路西侧上游，长度为255米，坝顶高程为216米，坝高3.0米，坝底板高程213.0米，；二级坝设在老君店渠首坝上，长度为300米，坝顶高程213.5米，坝高2.0米，固定坝坝底高程为211.5米，洄水至一级坝处。该方案虽然增加一级坝，投资略高，但坝高较低。二级坝控制区内水位较低，较好地解决了公园和丰湾开发区的土地淹没问题。一级坝以上约500米长地势较低的滨河路外侧设集水渠将渗水排向二道河，避免河水外渗，造成浸淹。但是该方案必须降低老君店渠首坝的坝顶高程及其上游河底高程，才能保证坝前水深及一级坝的水位衔接均衡。一级坝坝址选择，经过综合分析确定坝址宜选在建设西路与滨河路的交汇处，主要理由有：1、基本上处于开发河段的中部，水流上下游水面衔接和坝高合理，当二级坝坝顶高程为213.5米时，按河道的自然坡降可保证该坝下游水深淹没在0.5～0.8米之间。2、处于河道的顺直段，过坝水流平稳，对保证坝体抗冲安全、减少工程建设及长期运行费有利。3、如果下段距丰湾入河口太近，汛期丰湾河汇流洪水的侧向旋流冲刷将危及坝体安全。若上移超过300米，将使下游水面衔接困难，难以发挥河道水面开发效果。方案三：三级开发方案，一级坝设在建设西路上游500米，坝顶高程为216米，坝长270米，坝高2.5米；二级坝设在大桥上游200米处，坝顶高程为213.5米，坝高1.5米，坝长200米，三级坝在老君店渠首坝处，坝顶高程212.5米，底高程211.0米，坝高1.5米，坝长300米。该方案主要优点是河道两岸淹没可以消除；主要缺点是：1、投资过大；2、管理不便；3、二级坝座在河道弯道下游，冲刷最严重，河道产生的紊流对二级坝产生不利影响，易淘蚀、冲刷坝底板，不利于坝体安全。综合以上三方案比较，一级开发方案投资虽然较少，但淹没面积过大，造成的损失很大，由此造成的环境影响及经济损失将更大，且河道淤积问题难以解决；三级开发方案无淹没问题，但投资过大，且第二级坝处于弯道下游，弯道横向环流作用最强，产生的漩流易破坏坝体，不利于坝体安全。分三级开发，从梯级开发角度考虑，梯级水位差过小，导致坝高过低，坝距太小，造成工程投资过大，工程分散，不利于管理，且难以发挥坝体本身的景观效果。二级开发方案投资适中，坝高合理，有少部分淹没，但通过工程措施可以解决。综合比较，宜选取二级坝开发方案。工程总投资额约1030万元。二级开发方案投资略高，可以分期施工。先实施一级坝，二级坝近期可以先清淤，整治河床，大桥以下清除至212～213.0米，利用原挡水坝挡水，能形成500亩水面面积。由于固定坝无有效的排沙设施，二级坝清淤仅是权宜之计，从长远考虑，应当建设二级坝，一级坝脚处有至少50厘米净水深。本阶段进行第一级橡胶坝（以下称橡胶坝）设计。河道开发标准及建筑物等级根据国家《防洪标准》（GB50201-94），**县城镇人口不足20万，该堤防属Ⅳ等，工程级别为4级，结合《**县城总体规划设计书》，确定该河道按二十年一遇防洪标准规划；根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（山区、丘陵区水利水电工程消能防冲建筑物洪水标准）（SL252-2000），该橡胶坝定为四级建筑物。**县城区段梯级开发方案规划成果表表4—1项目单位方案二方案三一级二级合计一级二级三级合计坝高米3.02.02.51.51.5坝长米255300555270200300770设计挡水位米216.0213.5216.0213.5212.5坝底板高程米213.0211.5213.5212.0211.0坝顶高程米216.0213.5216.0213.5212.5洄水长度米165013503000115010008503000水面宽度米290250280290260270280水面面积亩70050012005004003001200库容万m310675181784838164工程投资万元60043010305602804201260工程优缺点比较优点工程投资较少坝基处在河道顺直段，利于坝体稳定工程管理方便泥沙淤积量小无淹没问题泥沙淤积量小缺点1、需降低老君店渠首坝的坝顶高程及其上游河底高程投资较大二级坝处于河道弯道处，河道漩流不利于坝体稳定三级开发，不便于管理推荐意见建议推荐本方案第二节河道防洪规划一、防洪标准根据国家《防洪标准》（GB50201-94），**县城区段防洪标准为20～50年一遇，结合《**县城总体规划设计书》，确定其设计防洪标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。二、设计洪水**县一级橡胶坝坝址下游约3.5公里处设有**水文站，该水文站以上流域面积3418km2，自1954年元月开始有实测水文资料至今，主要观测项目有：水位、流量、输沙率、水温、水化学等监测项目，观测系列、方法符合水文监测要求，资料精度较高，可用于本工程规划设计。（1）**水文站洪峰流量坝址处无实测洪水资料，但下游水文站有较长的实测洪水资料，且有历史洪水调查和考证资料，坝址处与该水文站较近，处于同一条河流上，面积相差仅5%。因此，坝址处洪水资料可通过下游水文站洪水资料按水文比拟法计算。**县水文站1954～1991年共38年的实测系列洪峰流量进行排频分析，采用矩法计算统计参数，用P—Ⅲ型线适线，经计算Cv值为1.1，对计算的Cv值采用不同的Cs/Cv进行适线，通过比较，以Cs=2.5Cv拟合较好，故采用Cv=1.1，Cs=2.5Cv成果。根据以上的成果，计算出**水文站二十年一遇设计洪峰流量为4730m3/s，五十年一遇校核洪峰流量为6500m3/s。（2）坝址处洪峰流量坝址处洪峰流量可根据**水文站处洪峰流量按面积比法计算，计算公式如下：Q坝址=（F坝址/F西）nQ西式中：Q坝址—坝址处设计洪峰流量，m3/s；Q西——**县水文站相应频率洪峰流量，m3/s；F坝址—橡胶坝址以上流域面积，km2；F西—**县水文站以上流域面积，km2；n—指数，取n=2/3。经计算得Q坝址=0.96Q西。因此河道天然状态下橡胶坝坝址处设计洪峰流量为QP=5%=4541m3/s，校核洪峰流量为QP=2%=6240m3/s。**县石门水库即将建成，总库容为8910万m3，该水库以发电为主，水库运行后河道流态将发生根本变化，水库对天然河道洪峰流量将大大削减。因此，计算坝址处洪峰流量时必须考虑石门水库的影响，坝址处洪峰流量按区间洪峰流量与石门水库下泄流量同频率相加计算。（3）石门水库与橡胶坝之间区间洪峰流量根据防洪要求，采用偏于安全的同频法计算，即橡胶坝坝址处发生设计频率P的洪水时，石门水库以上也发生同频率的洪水，由此可求出坝址与石门水库区间发生相应的洪峰流量。Q石，坝址=Q/坝，P-Q/石，P天然状态下坝址、石门水库、坝址与水库区间洪峰流量表表4—2流量频率坝址Q/坝，P（m3/s）石门水库Q/石，P（m3/s）区间Q石，坝址（m3/s）P=2%62405290950P=5%45413850691式中：Q石，坝址—橡胶坝与石门水库区间洪峰流量，m3/s；Q/坝，P—坝址处频率为P时的洪峰流量，m3/s；Q/石，P—石门水库频率为P时的天然洪峰流量，m3/s。石门水库洪峰流量计算方法与坝址处洪峰流量计算方法相同。（4）考虑石门水库的调蓄影响后坝址处洪峰流量Q坝，P=Q石，坝址P+Q石，P式中：Q石，坝址P—橡胶坝与石门水库区间洪峰流量，m3/s；Q坝，P—坝址处频率为P时的洪峰流量，m3/s；Q石，P—石门水库频率为P时的调节后洪峰流量，m3/s。经石门水库调节后坝址处洪峰流量表表4—3流量频率石门水库调节Q石，P（m3/s）区间Q石，坝址P（m3/s）坝址Q坝，P（m3/s）P=2%41009505050P=5%30506913741上表为本工程设计采用的洪峰流量值.三、施工期设计洪水根据**县橡胶坝施工要求，需提供非汛期（11月—次年5月）的设计洪水。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），**县橡胶坝工程施工期的施工导流建筑物为五级，设计洪水标准为5～10年一遇。本工程必须在枯水期内完成，因此，计算设计洪水标准时，扣除汛期洪水，仅计算非汛期（11月～次年5月）的洪水，设计洪水标准为5年一遇。由于施工期拟定为2001年汛后至次年汛前，上游石门水库尚未完工，不能完全起调蓄功能，为偏于安全，不考虑石门水库的调蓄作用。设计洪水采用非汛期洪水的最大值独立选样，因**县提供水文资料欠缺，基础水文资料引用《**省石门水利水电枢纽工程初步设计说明书》（以下简称《石门初设》）所列水文资料。设计洪峰流量采用下列公式：Q坝=（F坝/F西）nQ西式中：Q坝——坝址处设计洪峰流量，m3/s；Q西——**水文站设计洪峰流量，m3/s；F坝——坝址以上流域面积，km2；F西——**水文站以上流域面积，km2；n——常数，取n=2/3。计算得Q坝=0.96Q西由《石门初设》所列**县水文站1953～1988年共35年非汛期最大流量资料，采用矩法计算统计参数，用P—Ⅲ型线适线，经计算**站非汛期（11月～次年5月）5年一遇设计洪峰流量为Q西P=20%=745.2m3/s，Q坝P=20%=715.4m3/s。四、水位～流量关系推算依据我院实测的橡胶坝下游3.0公里河道纵横断面图，采用恒定非均匀渐变流能量方程，自下而上逐段推算不同流量时各断面水位，推算至橡胶坝址处采用的方程式为：α2V22α2V12Z2+EQ__________=Z1+__________+hf+hjZgZg式中：Z1、Z2——上、下游断面水位；α1V12α2V22EQ__________、__________——上、下游断面的行近流速水头；ZgZghf、hj——上、下游断面之间的沿程水头损失与局部水头损失。橡胶坝下游水位～流量关系表表4—4Q（m3/s）10001500200025003000H（m）214.7215.3215.9216.56216.94Q（m3/s）35004000450050005500H（m）217.25217.65217.87218.14218.42注：表中高程为黄海高程系第三节橡胶坝工程对河道行洪影响分析根据《防洪标准》GB50201-94，**县城区段防洪标准为二十年一遇，洪峰流量为3741m3/s；橡胶坝枯水季节充水升坝挡水，汛期则塌坝泄洪，按河道渲泄二十年一遇洪水分析该工程对河道洪水的影响，即橡胶坝工程壅水分析。橡胶坝段全长256.2m(含中墩)，坝底板高程213.0m，升坝后正常挡水位为216.0m；河床高程212.5米，左岸设台地，河道平均比降为1/800。塌坝后橡胶坝的过流能力，按宽顶堰过流公式计算：Q=бS∙ε∙mEQBEQ\R(,2g)H3/2式中：бS——淹没系数，由坝顶前后水深的比值查表确定；ε——侧收缩系数；m——流量系数；B——橡胶坝过流断面净宽，B=255米；H——坝前高出坝顶以上水深（m），坝顶高程=坝底板高程+0.05m，塌坝后，坝顶高程为213.05m；Q——橡胶坝过流能力，m3/s。根据上述公式和坝下水位，假设不同的坝前坝顶以上水深，使过流能力满足二十年一遇洪峰流量。经反复试算，当发生二十年一遇洪水时，坝前水位为217.82m，查坝下游水位～流量关系曲线，坝下游水位为217.46m，即壅高水头0.36m。当发生五十年一遇洪水时，洪峰流量为Q=5050m3/s，按堰流计算坝上游洪水位为218.75m，下游水位218.55m，即壅高水头0.20m。橡胶坝上游城区段堤防已全部建成，堤顶高程220m。按二十年一遇防洪标准设计洪水位加上超高仍低于堤顶高程，建坝后壅高上游水位0.36m，不影响安全泄洪；按五十年一遇防洪标准校核洪水位加上超高也低于堤顶高程，建坝后壅高上游水位0.20m，不影响安全泄洪。第四节橡胶坝工程水资源供需平衡分析1、橡胶坝可利用水资源量**县城橡胶坝上游汇流面积共3215Km2，多年平均径流深248mm，多年平均径流量8.47亿m3。径流深年际变化大，CV=1.1，CS=2.5CV，径流可利用调节系数按0.3计，75%半干旱年份可利用径流量为2.46亿m3；石门水库建成后每年向**县城供水2646万m3后尚有2.2亿m3径流量可供橡胶坝利用。2、橡胶坝工程用水量分析（1）蒸发损失水量橡胶坝建成后，正常挡水位216.0m，回水长度1658m，水面宽平均为290m，水面面积46.42万m2。静态蓄水量为106万m3，根据**县水文站1954～1991年共38年实测水面蒸发资料，多年平面水面蒸发量1038mm，因此，计算年蒸发损失为48.8万m3。（2）渗透损失水量由于坝基置于弱风化岩石上，沿坝基渗漏量较少，渗透损失重点考虑绕渗，采用阻水系数法计算坝址处年渗透损失水量达263万m3。（3）坝前正常蓄水量为106万m3，按一年塌坝二次计算，橡胶坝年需水量合计为524万m3。3、橡胶坝供用水量平衡分析橡胶坝75%半干旱年份可利用水量为2.2亿m3，远大于橡胶坝年需水量524万m3，水源是完全有保证的。第五章工程设计第一节工程等级及设计标准一、工程等级**县橡胶坝工程是**县城区的一项集游乐、美化城市风景、改善生态环境的一项社会公益工程，可拦蓄上游河道径流，形成人工湖区，美化城市风景，为**县城人民提供一个休息游览的场所。同时抬高地下水位，改善生态环境，能够为**县人民提供部分工业和生活用水，社会效益十分显著。将该枢纽工程定为四等工程，橡胶坝、控制室分别为4级建筑物。二、工程设计标准**县橡胶坝工程设计洪水标准为四级建筑物的设计洪水标准，即正常运行期为20年一遇，非常运行期为50年一遇，临时工程洪水标准为非汛期洪水5年一遇。第二节工程布置一、坝址选择**县橡胶坝是城区段综合治理工程中的重要挡水建筑物，根据城区统一规划要求，该坝建在**县城建设路西侧。二、工程布置**县橡胶坝工程是按照防洪要求及坝址地形地质等综合考虑布置的，主要分为以下几个部分：（1）橡胶坝工程；（2）边墙及左右岸护岸工程；（3）控制室工程等。（一）橡胶坝工程：1、橡胶坝长度确定：根据**县整体防洪规划要求，橡胶坝塌坝后底坎高程、长度既满足过流要求又严格按照水利部《橡胶坝技术规范》SJ227-98有关规定。即橡胶坝底板顶高213.0米，坝高3米，共三跨，每跨长度85.0米，中间分隔墩厚度为60厘米，左岸台地高程为216.5米，台地宽度为24米。2、结构布置及断面设计橡胶坝的坝身结构形式及断面拟定，主要根据坝袋设计、坝体稳定及河道泄洪要求确定。橡胶坝坝址处河床212.7米以下3.1～4.1米为卵石层，承载力为400Kpa，渗透系数为K=300米/日，属于强透水等级。卵石层下部为强、弱风化岩，属弱透水性。根据地质资料，橡胶坝设计有两种比较可行的方案，一是浅基础方案，二是深基础方案。现将两方案简要介绍如下：（1）浅基础方案坝基置于砂卵石层上，上游设水平防渗铺盖，下游设消力池、海漫、防冲槽等，由于泄洪流量较大及地质等原因，上游水平铺盖、下游消力池及海漫等水平长度较长，厚度较大，工程投资较大。（2）深基础方案坝底板基础置于弱风化岩石上，基础上下游分别为Mu60M10浆砌石挡土墙结构，挡土墙中间回填砂卵石。上游挡土墙迎水面设钢筋砼面板，增加防渗性能，下游挡土墙溢流面设防冲刷钢筋砼面板。该方案不需设上游防渗铺盖、下游消力池、海漫及防冲槽等。经比较，从安全运行、管理及经济角度考虑，深基础方案均比浅基础方案优越，为本工程设计选定方案。橡胶坝底板高程为213.0米，坝袋净高3.0米，设计正常挡水位216.0米。坝底板顺水流方向长度8.7米，底板厚0.8米，C20钢筋砼结构。下设前后齿墙，以增加坝体抗滑稳定性，坝底板分缝间距为13.0米，采用橡皮止水，缝内填沥青杉木板。上游挡土墙为Mu60M7.5浆砌石挡土墙结构，顶部高程为212.7米，墙底置于弱风化岩石以下50厘米，高程为206.5米。墙高5.2米，顶宽40厘米，迎水面设40厘米厚C20钢筋砼防渗面板，边坡1：0.4，背水面为直墙。下游挡土墙结构形式类似于上游挡土墙，仅有以下区别：挡土墙上下游边坡分别为1:0.2及1:0.7，下游设30厘米厚C20钢筋砼溢流面板。挡土墙与钢筋砼面板分缝协调，分缝间距为26.0米。坝段之间分隔墩为C20钢筋砼直墙，直墙座于坝底板上，顺水流长度为8.7米，墙顶高程为216.5米，为避免橡胶坝袋两端与墩墙（中墩及中墩）结合部位出现坍肩现象，引起局部溢流，影响橡胶坝的正常运行，将中墩和边墩端部3.5米宽底板采用1：20边坡抬高17.5厘米，以消除坍肩影响。橡胶堵头与墩墙接触部位用1：2水泥砂浆抹平压光。该橡胶坝坝袋采用双锚固线形式锚固，锚固槽为暗槽设置，锚固槽回填后与坝底板齐平，以减小坍坝时夹裹泥沙对坝袋的磨损。坝袋上下游锚固线采用外锚固，端部堵头锚固线采用内锚固，该锚固形式施工方便，止水效果良好。（二）边墙及左右岸护岸工程左右岸结构型式基本相同，边墩全长11.38米，边墩基础座于砂卵石层上，底部高程为211.0米，顶部高程为216.5米，采用重力式挡土墙结构，面层为20厘米厚C20钢筋砼面板。边墩上游为浆砌石圆弧翼墙与两岸坡平顺连接，迎水面设C20砼面板。下游翼墙为钢筋砼悬臂式挡土墙结构，为防止下游冲刷，基础座于基岩面上，该挡土墙长度均为8米，末端采用浆砌石圆弧翼墙与岸坡连接，C20钢筋砼面板。（三）控制室工程控制室是操纵橡胶坝充胀和排空坍落的机电设备及附属设施的维护结构。为了节约投资和方便交通，控制室布置在橡胶坝左岸的岸坡上，矩形结构，平面轴线间尺寸为4.2×6.3米，共三层，一、二层为壁厚分别为0.5及0.3米的钢筋混凝土结构，三层为墙厚0.24米砖混结构，底层地面高程211.07米，二层地面高程215.27米，三层地面高程218.87米。在第三层设1.2米宽室外走廊，并设连接滨河路的道路。一层位于台地下，为设备层，主要放置充排坝袋的水泵、电机及测压设备等，地板为0.65米厚的钢筋混凝土结构；二层为配电层，主要放置配电柜等设备；三层管理层，为操纵及看护橡胶坝人员的住所。楼板为整体现浇式板梁结构，板厚0.12米，各层之间采用内置悬臂式钢筋混凝土楼梯连接，梯宽0.7米。第三节消能及防冲一、计算条件**县橡胶坝的洪水标准为二十年一遇设计，五十年一遇校核。坝址处基本情况为：设计洪峰流量为3741m3/s，水位217.46米；校核洪峰流量为5050m3/s，水位218.55米。河底高程212.50米，河床主要为中砂砾石。橡胶坝坝底板高程213.00米，坝高3米，坝顶高程216.00米，设计挡水位为216.00米，允许最高挡水位为216.5米。橡胶坝共3段，全长256.2米（含两个分隔墩宽1.2米）。二、消能防冲计算为了减少坝袋频繁起落，设计时允许坝顶在一定水深范围内溢流，溢流水深最大控制在0.5米。当溢流水深超限时，需塌坝泄洪，其泄流量按堰流计算。按坝后的可能最大冲坑和基岩的抗冲刷能力判断，不需做消能工。第四节稳定及结构计算一、坝体稳定及结构计算1、计算情况（1）升坝挡水时，上游水位216.0米，下游无水（地下水和河底齐平）。（2）竣工期，上、下游无水，坝袋内充满水。其中以第（1）种为最不利计算情况。2、荷载计算坝体荷载按1米宽板条计算。3、坝体抗滑稳定计算及基底应力。抗滑稳定计算公式：f·ΣGKc=ΣH式中：f—坝基础底面摩擦系数；ΣG—作用于基础底面上的全部竖向荷载；ΣH—作用于坝底板上的全部水平荷载。根据橡胶坝布置特点，坝体稳定分析包括坝底板、上下游挡土墙和整个坝体结构稳定三种情况。其计算结果如下：正常挡水情况下抗滑稳定计算表5-1计算部位坝底板坝底板上下游挡土墙整体结构上游下游Kc1.923.491.081.233.29[Kc]1.253.01.053.0备注抗剪强度公式抗剪断强度公式抗剪强度公式抗剪断强度公式注：表中[Kc]为规范允许值4.坝底板基底应力计算（1）坝基底应力计算公式：ΣGPmax=(1±6e/B)minA式中：A—坝基础底面面积（m2）；e—基底应力偏心距（m）；B—基础宽度（m）。（2）坝基底应力不均匀系数Pmaxη=Pmin计算结果详见表5-2。上述计算结果表明：坝底板、上下游挡土墙及坝体的抗滑稳定、坝底板基底应力不均匀系数小于规范允许值，基底应力小于地基容许承载力700Kpa，坝体是安全的。二、渗透稳定计算渗透稳定是指坝基土体能够承受一定的渗透坡降，并采取措施保护渗流出口处的基土不受破坏，保证建筑物的基础稳定性。本橡胶坝结构上游挡土墙及防渗面板均座于弱透水性的弱风化岩中，渗水基本拦截，渗透稳定满足防渗要求。坝底板基地应力计算表表5-2数量计算情况基底应力(kpa)应力不均匀系数PmaxPminη[η]正常挡水62.330.52.043竣工期57.527.72.083注：表中[η]为规范允许值三、坝底板结构计算坝底板内力计算采用弹性地基梁法，承受的荷载简化为均布荷载。坝底板按顺水流方向、垂直水流方向进行计算，垂直水流方向计算考虑50%边荷载的影响，均按弹性地基梁中短梁进行计算，根据计算，底板结构配筋分别为φ16@250和φ16@250。控制室结构计算控制室承受的外部荷载主要为216.5米以下的土压力和216.0米以下的水压力，墙体按三边固结、一边自由的双向板计算，最大负弯矩发生在墙体与地板中间连接处，弯矩为125.17kN.m，最大正弯矩发生在墙体跨中处，为48.98kN.m。地板按倒置梁法计算内力，底板最大负弯矩发生在垂直水流方向的中心处，为208.4kN.m，最大正弯矩发生在墙体处，为161.4kN.m。按以上计算结果选配受力钢筋。第五节橡胶坝袋及锚固设计一、计算条件橡胶坝共三跨，每跨长度为85.0米，端部为堵头式，坝高3.0米，坝袋计算应考虑两种运行情况：（1）竣工期充水试验：坝袋安装后，上下游无水，坝袋逐渐充胀至设计高度，以检查锚固及坝体的密封性。（2）正常运用：坝前挡水达到设计高度，坝后无水或部分有水。上述两种情况中，以第二种情况为坝袋计算的控制条件。二、坝袋计算：坝袋计算关键在于选择合适的内压比，以充分利用坝袋胶布的强度，并尽可能使坝袋面积减少，降低工程造价，下面列表计算坝袋的特征数值。坝袋计算表表5-3内压比a袋壁环向拉力（KN/m）安全系数K上下坝袋长度（m）坝袋贴地长度（m）每延米容积（m3/m）袋布强度(KN/m）径向纬向1.3036.0010.010.595.6415.483601801.3538.259.4110.305.2014.653601801.4040.508.8910.084.8513.983601801.4542.759.369.914.5613.034003201.5045.008.899.774.3112.964001601.5547.259.319.654.0912.574402801.6049.508.899.563.9112.23440280从表中可以看出，当α值较小时，坝袋长度较长，坝底板长度较大，投资相应增加，但袋壁径向拉力较小，材料强度要求较低，安全系数较大。当α值增大时，坝袋长度降低，坝底板长度减小，投资相应增加，但袋壁径向拉力增大，材料强度要求相应较高，安全系数降低。根据《橡胶坝技术规范》（SL227—98），充水橡胶坝内外压比值宜选用1.25～1.60，安全系数应不小于6.0。经技术经济比较，选择α=1.4，安全系数K=8.89，大于规范要求的6.0，投资适中，安全可靠。实际采用坝袋为二布三胶，径向强度360KN/m，坝袋纬向强度还没有准确的计算理论，根据已建工程的经验，按坝袋计算径向强度的50%计。三、坝袋锚固设计橡胶坝袋采用螺栓固定压板双锚固，该锚固型式有如下优点：锚固长度最小，降低胶布用量；螺栓锚固便于坝袋的安装和拆卸，加快施工进度；锚固件可以工厂化加工，质量及加工精度易于保证。压板锚固设计分螺栓和压板两部分计算。（一）螺栓计算锚固力（T0）T0=k1×T式中：k1—安全系数，一般取2～3；T—坝袋径向拉力经计算，T0=81～122KN/m。螺栓间距螺栓间距与采用的压板刚度有关，根据试验，一般取200～300mm，本工程取250mm。每根螺栓承受的荷载（Q0）Q0=k2T0/n式中：k2—栓紧力及扭转力的影响系数，一般取1.75；n—1米长度内的螺栓数，n=4；T0—单位长度螺栓计算荷载（KN/m）。经计算，Q0=35.44～53.16KN/m。螺栓直径（d）πd≥1.3T1/——[б]4式中[б]——螺栓允许拉应力（KN/m2）经计算，d=0.023～0.028m，取d=25mm。螺栓埋置深度（Lm）根据规范要求Lm=（25～30）d，但不小于250mm，计算得Lm=600～720mm，取=600mm。为增加其粘着力，在螺栓底部弯钩。（二）压板计算压板用钢板制成，钢板压板用平面钢板加工。为增强压板单位面积压强，在压板底两边缘焊两条Φ12mm的钢筋。1、压板应力Mб=≤[б]Wrб——压板拉应力（KN/m2）；[б]——螺栓允许应力（KN/m2）；M——压板弯矩（KN·m）；Wr——抗弯截面模数，压板弯矩计算坝袋拉力作用在压板上产生后弯矩，力臂按螺栓中心至压板边缘的距离计算，即：M=k3·T·LM——压板弯矩（KN·m）；T——坝袋径向拉力（KN·m）；L——力臂（m）；k3——安全系数，一般取3.0经计算M=4.37KN·m，Wr=0.115m3。[б]=M/Wr=4.37/0.115=0.38×105KN/m2＜[б]=1.1×105KN/m2，满足要求。锚件设计尺寸表表5-4单位：mm螺栓直径埋深压板厚度压板宽度加劲肋高256001212046供排水系统设计供排水系统是橡胶坝工程的主要组成部分，根据本工程坝袋为单袋式结构的实际情况，选定坝袋适宜的充排方式，并能适应防汛期时能快速排空下坍坝袋。主要做好设备的选型、进出水装置、超压溢流、空气排除和观测装置设计，力求做到因地制宜，操作运用方便，既经济合理又安全可靠。根据本工程的实际情况，在左岸建一座控制室，对三个橡胶坝坝袋进行充排水，从而达到升坝蓄水、坍坝泄洪的目的。排水系统布置**县橡胶坝工程有3个橡胶坝段，每段长度为85.0米，坝高3米，中墩厚度均为60厘米，全长255米，充排水量总计为3565m3。1、供水水源为减少工程运行费用，利用上游水资源充足的条件，达到节约用水的目的，在控制室上游约30米处建一大口井作为供水水源，大口井直径为2米，为C20钢筋砼结构。2、供排水管路设计为节约工程投资，将供水管及排水管合并，供排水调度时运用电动蝶阀控制。以达到半自动化水平。（1）供水系统由控制室内两台SLB300-12.5A管道泵抽取大口井内水，经埋于坝底板下方的供（排）水管路，向各坝段供水。每个坝袋各设两个进（出）水口，为避免坝袋超压运行，在控制室与边墩（墙）之间设超压溢流管，当坝袋内水压超过217.2米（由橡胶坝设计内压比确定）高程时，将溢流出水，此时应立即停止向坝内充水。另外，还配有一台200DFQJ80潜水泵，抽取大口井水，用于补充坝袋水量并调节坝袋挡水所需高程。在控制室内配一台YQ-15型潜水泵与排水管相连，以抽排控制室集水池内管道及阀门渗漏水。（2）排水系统该橡胶坝底板仅高出河床0.5米，在渲泻洪水时，上下游水位差较小，自排较困难，应启动水泵抽排，仅在非洪水期坍坝泄水时可以自排，当坝内压力较小时，坝袋内下部积水需要用水泵抽排，出水管经控制室排入坝下游。在坝内充（排）水管路充（排）水口处设置水帽，并在水帽沿下游端安装内径51mm铠装夹布导水胶管，以便于排空坝袋内积水。（3）供排水设备布置控制室布置两台SLB300-12.5A立式便拆式管道离心泵，功率均为30kw，控制充排水均采用电动蝶阀，电动控制屏放在配电层，压力表安装于控制室水泵进水管侧，水尺安装于橡胶坝上游边墩附近，以便于观测。二、供排水系统计算1、计算条件当坝袋升高至设计高程时，坝内充水量为3565m3，从防洪角度考虑，橡胶坝的坍坝排水时间以2～4小时为宜，经计算，该坝所选用的水泵最短排水时间为2.2～3.8小时，充水升坝时间根据供水量大小可适当延长。2、水泵机组选择根据本橡胶坝的工程布置和运行情况，要求排水水泵具有大流量低扬程和较大的吸程。根据计算条件和排水量，结合本工程特点，为节约投资，减少控制窒尺寸，选择2台SLB300-12.5A立式便拆式管道离心泵。水泵选型表表5-5坝袋容积m3水泵型号台数流量m3/h扬程m电机功率kw吸程m单台重量kg3565SLB300-12.5A2460～7919.3～12305.09253、管路计算管道计算表表5-6序号位置流量(m3/s)管径(mm)流速(m/s)管长(m)沿程损失(m)局部损失(m)水头损失(m)1右坝段0.1323501.29850.3170.3172中坝段0.2644002.0851.0730.0011.0743左坝段0.3964003.0851.9410.122.061合计3.3310.1213.452供排水管路计算以机排为控制条件，排水干管在坍坝时同时抽排各坝段的水体，管内流量逐渐由远及近分别通过控制室，经水泵抽排至坝下游，计算成果见表5-6。4、橡胶坝的操作运用为提高控制室的自动化水平，减轻管理人员的劳动强度，升坝充水和坍坝排空均采用电动蝶阀控制，由管理人员在控制屏上操作。（1）升坝操作升坝前，关闭水泵进水口侧的2#、8#阀门，打开各个坝段的排气阀，打开控制室内通向坝袋的阀门，进行充水升坝，在升坝过程中，观察坝体的变化，如发生异常现象，应立即关闭相应的阀门进行检修，当超压溢流管向外溢水时，关闭电机及各充水阀门。（2）坍坝操作根据洪水预报及调度指令，提前检查设备的完好情况和进出水阀门的关闭情况，如有问题应及时检修，及时作好坍坝前的准备工作。坍坝时打开水泵进出水口侧7#、8#