井玉沟初设报告.pdf
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1、目录1.综合说明.11.1 绪言.11.2水文及水利计算成果复核.21.3工程地质.31.4工程任务和规模.41.5工程设计.41.6工程施工.61.7环境保护和水土保持设计.61.8工程管理设计.71.9设计概算.72.工程概况.92.1 枢纽工程概况.92.2工程运行状况.92.3管理机构及设施概况.103.水文.113.1 流域概况.113.2气象概况.113.3降雨.113.4 径流.133.5 洪水.143.6 泥沙.173.7 蒸发与渗漏.174.工程地质.194.1地质概况.194.2库区工程地质.204.3坝址区工程地质.214.4天然建筑材料.225.工程任务和规模.245.
2、1 水库存在的主要问题及建设的必要性.245.2 用水分析.245.3径流调节.265.4洪水调节.275.5水库特征值.286.工程设计.296.1工程等别及标准.296.2大坝.296.3溢洪道.346.4输水洞.386.5其它工程.387.施工组织设计.417.1 施工条件.417.2 施工导流.427.3施工队伍及施工方法.437.4主体工程施工.437.5 施工总布置.457.6 施工总进度.468.环境保护和水土保持设计.478.1 编制依据.478.2 环境保护设计.478.3 水土保持.498.4 结论.509.工程管理设计.519.1 管理机构.519.2 管理及保护区范围.
3、519.3 水库管理站设施.5110.设计概算.521 0.1 编制说明.5210.2 工程概算表.53附:山西省小型水库除险加固项目三类坝鉴定成果核查意见表意见附图:0 1 总体平面布置图0 2 大坝横断图0 3 大坝细部结构图0 4 溢洪道平面图、纵剖图0 5 溢洪道横断面图0 6 溢洪道细部结构图0 7 进水卧管平面图0 8 输水洞结构图0 9 施工组织平面布置图1 .综合说明1.1 绪言1.1.1 水库概况井玉沟水库位于海河流域南运河水系清漳东源张翼河支流上,地处和顺县义兴镇井玉沟村北,控制流域面积2.6 k m 2。水 库 于1 9 7 4年9月建成,总库容1 5万演。是一座以防洪为
4、主兼顾兴利的小(2)型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水洞组成。水库担负着下游1个村庄,1 2 0 0 口人,1 0 0 0亩耕地,2 5 0 0间房屋,2 k m蔡紫公路等的防洪任务。1.1.2工程存在的主要问题1、水库防洪能力达不到规范要求。2、大坝上游坝坡干砌石护坡有多处塌陷,坝顶未硬化,下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求;排水沟损坏,坝脚无排水设施。坝体渗透坡降接近允许比降,存在渗透稳定安全隐患。3、溢洪道局部衬砌,出口无消能设施。4、输水洞老化失修,进口渗漏。5、无管理房及观测设施。1.1.3大坝安全鉴定结论2 01 2年1月 完 成 和顺县井玉沟水库大坝安全鉴定报告,并通过专家
5、组鉴定,鉴定结论如下:(1)防洪安全性为C级。(2)结构安全性为C级。(3)渗流安全性为C级。(4)大坝抗震安全性为C级。(5)无管理房及观测设施。综合评定为三类坝。受和顺县水利局的委托,我院在编制 井玉沟水库安全鉴定报告的基础上,进行水库除险加固初步设计报告的编制工作。1.2水文及水利计算成果复核井玉沟水库位于海河流域南运河水系清漳东源张翼河支流上,地处和顺县义兴镇井玉沟村北,控制流域面积2.6 k n L整个流域下垫面为砂页岩灌丛山地,流域主河道长2.5 k m,流域平均比降为5%。流域属温带大陆性气候,春季干燥多风、春寒如冬,夏季干燥多风、无盛署,秋季凉爽、阴雨较多,初冬飞雪,冬季漫长而
6、寒冷。多年平均气温6.2,极端最高气温为3 4.4,最低气温为-3 2.1 4,封冻日期平均为1 4 7天,无霜期一般为1 1 9天,最大冻土深度L 08 m。全年主导风向为西南风,冬季多西风,极端最大风速达1 8 m/s。1.2.1降雨量井玉沟水库控制流域内无水文测站,无任何实测资料在和顺县城附近设有蔡家庄水文站,有1 95 9 2 006年的实测降雨系列,由于水库控制流域距该水文站较近,采用蔡家庄水文站的降雨资料作为水库控制流域的面降雨量进行分析计算。该流域年雨量均值为5 4 5.6m m。1.2.2年径流依 据 山西省水文计算手册,本流域年径流均值为1 7.68万m301.2.3洪水设计
7、洪水采用 山西省水文计算手册(2 01 1年)进行计算。计算成果见表1。表1-1 洪水计算成果表频率P(%)流程历时(小时)上涨历时(小时)洪 峰(m7 s)最大一日洪量(万泡)57.251.528.212.40.5102.552.2926.61.2.4 泥沙泥沙年均淤积量5 4 0m 3。1.3 工程地质1.3.1 工程地质及水文地质条件评价水库在区域地质构造上位于沁水块坳之沾尚武乡一一阳城北北东向褶带的北部东缘。区内地貌属低中山区,库坝出露的地层主要为中生界二叠系下统基岩及第四系中、上更新统、全新统松散堆积物。据 中国地震动参数区划图(G B 1 8 3 062 001),区内地震动反应谱
8、特征周期为0.4 0s,地震动峰值加速度为0.1 0g,依据地震动峰值加速度确定的本区地震基本烈度属V D度区。1.3.2 坝址区工程地质问题大坝坝基、左坝肩及右坝肩下部均与基岩相接。坝两岸稳定性较好。水库在蓄水运行中,坝基及两坝肩未发现有渗水现象。坝体填筑土岩性为浅黄色、褐黄色、棕红色等杂色低液限粘土。1.3.3 溢洪道工程地质溢洪道进出口段坐在二叠系下统下石盒 子 组(P i x)黄绿色厚层中粗粒砂岩夹杏黄、黄绿色砂质泥岩上,中段左侧基础为中更新统洪积4 2 )灰黄、棕红色低液限粘土。1.3.4 输水洞工程地质输水洞座在二叠系下统下石盒子组(P i x)黄绿色厚层中粗粒砂岩中,现洞进口有渗
9、漏现象。1.3.5 天然建筑材料水库除险加固需要的主要天然建筑材料为:块石、碎石、砂。工程所用石料(块石、碎石)从和顺县城附近的灰岩区料场就近选用,砂从河北邢台购进。1.4工程任务和规模1.4.1 径流调节调节成果见表1-2 o表1-2 径流调节成果表步%正常蓄水位(m)兴利库容(万 n?)来水量(万一)灌溉总用水量(万常)灌溉面积(万亩)50128 4.346.269.04.050.031.4.2 调洪成果结果如表l-3o表1-3 洪水调节计算成果表 单位:m,n r 7 s,万频率堰宽起调水位最高洪水位最大泄量溢洪道进口底高程P=0.5%10128 0.6128 5.9134.4128 4
10、.34P=5%128 4.989.381.5 工程设计1.5.1 大坝除险加固改造设计1.5.1.1 坝顶现 状 坝 顶 宽 度 为3.5m。为满足防汛抢险需要以及对坝体的保护,现状坝顶需硬化,采 用 20c m 厚泥结石路面,路面向下游侧设置 2%单向坡。坝顶上游侧增设防浪墙,防浪墙为M 7.5 浆砌石挡土墙型式,墙顶高程128 7.36 m,顶宽50c m,坝顶以上高1.1m,基础深0.6 m。坝顶下游侧设C15碎路肩石。1.5.1.2上、下游坝坡改造将现状上游坝坡塌陷的干砌石等清理并夯实后,铺设复合土工膜,复合土工膜铺好后,上覆厚40c m 的碎石垫层,垫层上面砌筑40c m厚的干砌石护
11、坡。下游坝坡进行清坡,边 坡 为 1:2.25,并种植草皮进行护坡,高程127 5.24m 以下增设贴坡排水,贴坡排水采用干砌石护坡,干砌石厚40c m,边坡为1:2.25,干砌石与坝体之间设一层反滤土工布(紧贴坝体)和一层过渡层,反滤土工布规格为200g,过渡层厚40c m。下游坝脚设排水沟。下游坝坡增设两岸坡排水沟。排水沟为M 7.5 浆砌石结构,断面尺寸为30c m X 30c m,和下游坝脚排水沟互相连通。1.5.2溢洪道改造改造后的溢洪道水平投影全长6 3.5m,进口底高程128 4.34m。溢洪道从桩号0+000至桩号0+010为控制段,且为弯道段,轴线弯道半径25m;0+010至
12、 0+06 0.5为陡坡段,其中0+0100+052底纵坡为 i=l/50,0+0520+06 0.5m 底纵坡为 i=l/5;0+06 0.50+06 3.5m 段为挑流消能段。1.5.3输水洞改造将输水洞前30m 及进口卧管拆除重修。新建输水洞部分仍采用原断面尺寸,即断面为城门洞型,底宽0.6 m,直墙高0.5m ,拱 高0.25m,M 7.5浆砌石结构。洞身每8 m设一道伸缩缝,并在伸缩缝下游侧2m处设截水环一道。进口卧管顶高程128 4.34m,底 高 程127 6 m,共16级,M 7.5浆砌石结构,每级长2 m,宽1.2 m,高0.5 m。并增设C 30盖板。1.5.4其它工程水库
13、现状无管理房,此次设计新建5 0 n l之的管理房。并整修硬化L 5 k m的防汛道路。路面宽4m,2 0 c m厚泥结碎石路面。1.6工程施工水库坝址附近有县乡公道路通过,对外交通比较方便。为方便施工,在施工场地修建临时施工道路1 k m,主要用于建材及施工机械运输等。大坝上游改造、溢洪道改造及输水洞进口等施工要求在非汛期施工,考虑到有基流,修建施工围堰。围堰为土石围堰,顶 宽3m,上、下游边坡为1:2,高3m。主体工程施工要求:土工膜铺设:土工膜铺设前,首先按设计将坝坡整平,土工膜铺设时,将土工膜与坝面台阶贴紧,不留空隙。另外,严禁穿钉子鞋在土工膜上行走。土工膜铺好后,将土工膜两端固定好,
14、然后上覆滤料进行保护。施 工 期1年。1.7环境保护和水土保持设计井玉沟水库除险加固工程对环境的不利影响主要表现在施工期,但是这些影响都是短期的且经过相应的措施处理后基本可以避免。运行期对周边环境是有利的,水库的安全性增强,风险性减少,能更好地发挥经济、社会、环境效益。从环境角度看,本工程是可行的。本工程可能造成的水土破坏主要集中于施工临建区。对施工临时建筑拆除的场地,进行废物清理和土地平整,栽植树木、草类,恢复植被。1.8 工程管理设计本工程为除险加固工程,宜采用现行实际管理及保护区范围。水库管理站需修建房屋5 0 m2,并整修硬化1.5 k m的防汛道路。1.9 设计概算1.9.1 编制依
15、据1、水 总【2 002】1 1 6号 文(关于发布 水利建筑工程预算定额、水利建筑工程概算定额、水利工程施工机械台时费定额及 水利工程设计概(估)算编制规定的通知);2、晋 水 规 计(2 003)7 1 6号文关于发布 山西省水利水电工程设 计 概(估)算编制规定的通知;3、晋 水 规 计(2 009)8 9 1号 文 关 于 山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定补充调整的通知;4、发改价格 2 007 67 0号 文 国家发展改革委、建设部关于印发 建设工程监理与相关服务收费管理规定 的通知;5、水利建筑工程概算定额(2 002);6、水利工程概预算补充定额(2 005);7、水利工
16、程施工机械台时费定额(2 002);8、概算采用晋中建设工程造价管理信息的价格水平(2 01 1.4);9、山西省水利厅晋水办规计 2 01 1 7 0号 文 关于转发水利部、财政部小(2)型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知。1.9.2 主要工程量及材料消耗量主要工程量:土石方开挖:1 009 6m 3 土石方填筑:3 02 1 m3混 凝 土:3 3 7 m 模 板:2 66 m2钢 筋 制 安:1 2 t主要材料消耗量:水泥:1 7 8 t 柴油:9.69 t 碎石:2 1 4 2 m3砂:3 67.3 9 m 3 块石:7 3 9.1 2 m31.9.3 主要概算指标总投资:1
17、 8 9.8 3 万元。2.工程概况井玉沟水库位于海河流域南运河水系清漳东源张翼河支流上,地处和顺县义兴镇井玉沟村北,控制流域面积2.6k m 2。水 库 于1 9 7 4年9月建成,总库容1 5万n?。是一座以防洪为主兼顾兴利的小(2)型水库。2.1 枢纽工程概况水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水洞组成。2.1.1大坝大坝为均质土坝,坝顶高程1 2 8 6.2 6m(假设高程),最大坝高1 5m,坝顶长3 0m,坝顶宽3.5m,无防浪墙;大坝上游坝坡1:2.5,为干砌石护坡,下游 坝 坡1:2.2 5。下游坝脚无排水设施。坝基坐落在基岩o2.1.2溢洪道溢洪道位于大坝左岸,主要开挖于基岩中,为
18、开敞式,进口宽6.7 m,底板高程1 2 8 4.3 4 m,全 长66.3 m,无消能设施。复核设计最大泄 量2 7 m 7 s。2.1.3输水洞输水洞位于大坝右端的基岩上,为浆砌石结构,进口设卧管控制,出口底高程1 2 7 5.4 m,断面为城门洞型,底 宽0.6 m,直 墙 高0.5 m ,拱高0.2 m o2.2 工程运行状况水 库 自1 9 7 4年建成蓄水以来,在运行过程中,枢纽主要建筑物暴露出一些问题。大坝:上游坝坡干砌石护坡有多处塌陷;坝顶无防浪墙,坝顶未硬化;下游坝坡排水沟损坏,下游坝脚无排水设施。溢洪道:溢洪道左侧为岩石山体,左侧墙和底板未衬砌,右侧墙采用浆砌石衬砌,出口无
19、消能设施。输水洞:输水洞进口渗漏。2.3管理机构及设施概况井玉沟水库现由义兴镇井玉沟村委会管理。水库无管理房,上坝道路未进行硬化,一遇下雨,泥泞不平。3.水文3.1 流域概况井玉沟水库位于海河流域南运河水系清漳东源张翼河支流上,地处和顺县义兴镇井玉沟村北,控制流域面积2.6 k n)2。水 库 于1 9 7 4年9月建成,总库容1 5万m二 是一座以防洪为主兼顾兴利的小(2)型水库。3.2 气象概况和顺县属温带大陆性气候,春季干燥多风、春寒如冬,夏季干燥多风、无盛署,秋季凉爽、阴雨较多,初冬飞雪,冬季漫长而寒冷。据和顺县气象站资料统计分析,多年平均气温6.2 ,极端最高气温为3 4.4 C,最
20、低气温为-3 2.1 4,一年中以一月份最冷,月均气温一9.2,七月份最热,月均气温1 9.8。日均气温在0 以下的日数一般为1 2 5天左右,占全年天数的3 4%;封冻日期平均为1 4 7天,无霜期一般为1 1 9天,最长年为1 5 2天,最短年仅9 5天。年平均日照时数为2 6 3 4 h r,最大冻土深度1.0 8 m。全年主导风向为西南风,冬季多西风,年平均出现8级以上大风的日数在1 8天以上,多出现在春季;极端最大风速达1 8 m/s o3.3降雨井玉沟水库控制流域内无水文测站,无任何实测资料。在和顺县城附近设有蔡家庄水文站,有1 9 5 92 0 0 6年的实测降雨系列,由于水库控
21、制流域距该水文站较近,采用蔡家庄水文站的降雨资料作为水库控制流域的面降雨量进行分析计算。蔡家庄水文站逐年降雨量见表3-1 o表3T 蔡家庄水文站降雨量表 单位:m m年份降雨量年份降雨量年份降雨量年份降雨量19596 6 919723 5 919855 9 519985 0 919605 3 819737 7 419863 2 619993 4 019615 6 819744 0 719875 4 520005 1 919625 6 219754 9 219886 4 820014 1 7.219631 1 4 419766 3 219894 9 220026 3 0.519647 3 819
22、775 7 319906 2 120036 4 9.419653 8 219784 9 419914 8 520044 4 4.119666 5 119794 4 819924 1 220055 2 7.719677 5 719804 0 619934 3 620065 7 8.219685 7 919814 7 319944 8 619695 6 619824 9 119956 1 119705 4 819835 7 919966 4 2平均5 4 5.619716 0 819844 8 619973 5 0由此可以计算平均降雨量为545.6mm,最大年降雨量为1963年的1144mm,最小
23、降雨量为1986年的326mll1,降雨年内和年际变化大。降雨频率计算结果见表3-2和图3-1 o表3-2 年降雨量频率计算结果表年降雨深(mm)选定系列(19592006)不同保证率降雨量代表年均 值545.620%645.31988极 值 比3.506Cv计算0.24050%536.41960最大值/年1144/1963适线0.2375%458.51979最小值/年326/1986Cs/Cv2.095%360.519723.4 径流井玉沟水库无任何水文资料,属无资料地区。本次计算采用 山西省水文计算手册中设计年径流计算方法进行计算。手册中地表年径流均值计算有三种方法:等值线法、事函数模型法
24、和双曲正切模型法,本次计算采用后两种方法。两种基流计算方法:水文比拟法和模型法,由于本流域及附近没有清泉调查资料,故采用模型法。根据 山西省水文计算手册中各附图并配合1979年航摄的1/5万地形图,经量算,水库流域特征值见表3-3,计算结果见表3-4。表3-3 流 域 特 征 值项 目单位数 量流域面积K m22.6流域长度k m2.5流域纵坡%o50流域面雨量m m545.6流域雨量变差系数0.23产流地类分区砂页岩灌丛山地K m22.6汇流地类分区灌丛山地K m22.6表3-4 年径流统计参数成果 单位:万d计算方法地表年径流均值基流均值 年径流均值 变差系数 偏态系数双曲正切模型法1 5
25、.1 52.5 31 7.6 81.2 62.6 6幕函数法1 4.8 72.5 31 7.4 01.2 72.8 9由上表可知这两种计算方法得出的结论基本一致。此次设计选用双曲正切模型法计算的结果进行不同保证率的年径流量及月分配计算(月分配选用蔡家庄水文站资料)。结果见表3-5。表3-5 年径流量月分配 单位:万小保证率项目1 月2月3月4月5月6月7月8月9月1 0 月 1 1 月 1 2 月 全年2 0%参证站比例(%)1.01.34.42.91.40.7 1 4.4 3.7 5 2.2 9.05.73.21 0 0设计径流量0.30.41.20.80.40.24.01.0 1 4.5
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