1、阜新市彰武縣西舊府水庫除險加固工程初步設計報告(修改)目 錄彰武縣西舊府水庫特性匯總表11水文31.1流域概況31.2氣象31.3洪水31.3.1設計洪水復核計算31.3.2設計洪水成果的合理性分析81.4泥沙91.5水文自動測報系統91.5.1系統設計原則91.5.2系統總體方案92工程地質 102.1區域地質概況 102.2水文地質 112.3壩址區工程地質條件 112.3.1土壩工程地質條件評價 112.3.2溢洪道工程地質條件評價 122.3.3輸水洞工程地質條件評價 122.4天然建筑材料 122.5結論與建議 123工程任務與規模 123.1水庫概況 123.2工程除險加固的必要性
2、 133.2.1社會經濟、資源和自然災害概況 133.2.2水庫除險加固的必要性 143.3工程任務與規模 153.4死水位復核 163.5水庫洪水調節計算 163.5.1水位庫容關系 163.5.2水位泄量關系173.5.3調洪的基本原則173.5.4調洪計算方法183.5.5調洪成果184除險加固工程設計234.1基本資料234.2設計依據234.2.1水庫樞紐工程現狀234.2.2工程存在的主要問題244.2.3設計中執行的設計規程、規范、標準及技術文件244.2.4水庫特征水位254.2.5氣象資料254.2.6地震烈度254.3水庫病險情況復核254.3.1土壩254.3.2溢洪道3
3、24.3.3輸水洞374.3.4復核結論374.4水庫除險加固工程方案選擇374.4.1土壩工程加固方案374.4.2溢洪道工程加固方案384.4.3輸水洞工程加固方案384.5水庫除險加固工程設計384.5.1工程等別、建筑物級別及洪水標準384.5.2土壩工程加固設計394.5.3溢洪道工程加固設計394.5.4輸水洞工程加固設計424.5.5工程觀測設計424.6除險加固工程的工程量清單435施工組織設計435.1導流建筑物435.2主體工程施工445.2.1土壩工程施工445.2.2溢洪道工程施工445.2.3輸水洞工程施工445.2.4觀測工程施工445.3施工總布置445.3.1施
4、工總布置的規劃原則455.3.2施工房屋建筑455.3.3施工占地455.4施工進度安排455.4.1施工進度安排455.4.2主要技術供應466工程管理設計466.1水庫現有管理設施情況466.2本次需增加的管理設施467工程預算477.1編制說明477.1.1工程概況477.1.2編制原則和依據477.2附表488附圖48彰武縣西舊府水庫特性匯總表序號項目名稱單位原數值本次設計數值備注一河流特征1壩址以上流域面積Km2225.5225.52壩址以上產流面積77.177.13河流長度Km35.435.44河道平均比降555水文分區二水文特性1多年平均降水量mm480506.42多年平均水面蒸
5、發量mm18001788.23多年平均懸移質輸沙模數t/km22002004多年平均徑流深mm50505設計洪水標準%210洪峰流量m3/s306.5172.0224小時洪量萬m3873.8424.856校核洪水標準%12洪峰流量m3/s378.1349.4124小時洪量萬m31079875.16三水庫特性1死水位m123.50123.50死庫容萬m383.2083.202正常高水位m126.70126.70相應庫容萬m3413.49413.493防洪限制水位m124.70124.70相應庫容萬m3180.37180.374設計洪水位m127.55126.29相應庫容萬m3560371.52最
6、大泄流量m3/s163.0270.20最大溢洪水深m2.851.595校核洪水位m128.00127.44相應庫容萬m3646542.25最大泄流量m3/s202.3154.50最大溢洪水深m3.282.746興利庫容萬m3330.29330.29彰武縣西舊府水庫特性匯總表序號項目名稱單位原數值本次設計數值備注四建筑物1大壩壩型均質土壩均質土壩壩頂高程m129.50129.50最大壩高m8.508.50壩頂長度m319.00319.00壩頂寬度m6.06.0上游坡1:3.51:3.5下游坡1:7.01:7.02溢洪道型式開敞式寬頂堰開敞式寬頂堰堰頂高程m124.70124.70堰頂凈寬與總寬m
7、21.0/22.6021.0/22.60孔數及孔口凈寬m3/73/7最大泄量m3/s202.30154.50最大溢洪水深m3.282.74消能型式挑流消能挑流消能啟閉機螺桿式螺桿式啟閉機臺數臺33啟閉力t10103輸水洞洞底高程m123.00123.00洞長m60.0060.00洞徑m0.500.50啟閉機及臺數臺套最大泄量m3/s0.3940.3941水文1.1流域概況西舊府水庫位于彰武縣東部淺山丘陵區,后新秋鎮西舊府村南,省道彰康公路蘇寶地上游3km,屬養息牧河流域二道河子水系。壩址位于東經12235,北緯4250,壩址以上集雨面積225.5 km2,控制河流長度35.4km,河道平均比降
8、5.0,上游建有王府、鄧家兩座水庫。西舊府水庫產流面積77.10km2,本次復核最大庫容542.25萬m3,是一座小(一)型水庫,該水庫在遼寧省水文分區中屬水文分區。壩址以上徑流深為50mm,水庫多年平均懸移質輸沙模數為200t/km2。1.2氣象西舊府水庫屬溫和半濕潤季風大陸性氣候,四季分明,雨熱同季,光照充足,春季多風。根據流域臨近的彰武氣象站的資料(1953-2002年)統計分析的各氣象指標如下:1)降雨量:多年平均降水量為506.4mm。降水年內分配不均勻,主要集中在6-9月份,約占全年的77.8%左右。該區降雨年際變化大,豐枯交替發生。最大降雨量1969年744.1mm,而最小降雨量
9、1996年僅295.1mm。2)蒸發量:多年平均水面蒸發量(20cm蒸發皿)為1788.2mm,其中5月份最大,月平均為320.7mm,1月份最小,月平均值28.3mm。3)氣候:流域多年平均氣溫7.4,一月份最冷,平均為-12.2,七月份最高,平均為24.1。4)無霜期:流域無霜期為152天,平均初霜日在10月1日,終霜日在5月1日,4)相對濕度:多年平均61%,8月最大,月平均達78%,3月最小,平均48%。5)日照:日照時數多年平均為2814小時。6)風速:以西北風和東南風為主,年最大風速24m/s,年最大風速多年平均值為17.6m/s,年最大發生六級以上大風日數69.3d,年發生八級以
10、上大風日數32d。8)結、凍期:最早結凍期為10月30日,穩定結凍期11月19日;最晚解凍期為3月28日,穩定解凍期3月13日。平均凍深1.11m,最大凍深1.48m。1.3洪水1.3.1設計洪水復核計算根據水利部水利水電工程等級劃分及洪水標準SL252-2000,西舊府水庫原設計總庫容為646萬m3,屬小(一)型水庫,水庫處于淺山丘陵區,其工程等別和洪水標準應按山區、丘陵區標準確定。但該庫最大壩高為8.5m,上下游最大水頭差小于10m,按SL2522000規范要求,其洪水標準宜按平原區標準確定。見下表11表1-1 工程等級及洪水標準表工程等別工程規模水庫總庫容洪水標準(重現期(年)(108m
11、3)設 計校 核小(一)型0.100.01201010050該庫下游為開闊的平原區,大壩一旦失事將危及下游人口0.20萬人,農田2.0萬畝,以及省道彰武至康平公路,并直接威脅后新秋鎮和大德鄉的2個村。本次洪水復核采用設計10年,校核50年,工程等別等,主要建筑物等級為四級。1.3.1.1計算資料西舊府水庫上游無水文測站,水庫無實測水文資料。因此,本次復核設計洪水采用遼寧省中小流域設計暴雨洪水計算方法計算。從遼寧省中小河流(無資料地區)設計洪水計算方法附圖中查西舊府水庫流域中心暴雨及Cv值,該地區屬水文分區,查得數據列于表1-2。表1-2。 基本數據表項 目單 位數 量備 注所在水文分區附圖(1
12、-1)壩址以上控制流域面積Fkm277.10壩址以上河長Lkm35.4河道平均比降J5綜合特征值L/mm15.83匯流時間小時6.14=0.84(L/)0.72三日暴雨均值三mm88附圖(1-4)三日暴雨變差系數CV0.55附圖(1-5)三日暴雨偏態系數CS3.5CV附圖(1-5)24小時暴雨均值24mm76附圖(1-3)24小時暴雨變差系數CV0.55附圖(1-5)24小時暴雨偏態系數CS3.5CV附圖(1-5)6小時暴雨均值6mm60附圖(1-6)6小時暴雨變差系數CV0.55附圖(1-7)6小時暴雨偏態系數CS3.5CV附圖(1-7)1小時暴雨均值1mm29附圖(1-8)1小時暴雨變差系
13、數CV0.51附圖(1-9)1小時暴雨偏態系數CS3.5CV附圖(1-9)1.3.1.2設計洪水推求西舊府水庫無實測洪水資料,設計洪水計算參照1998年遼寧省水資源勘測局編制的遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法中集水面積小于300km2的設計洪水計算方法。1)計算基本數據:見表1-22)不同頻率暴雨值計算不同頻率下暴雨值,列于表1-3。表1-3 暴雨值表 頻率項目三日24小時6小時1小時P%Cv0.550.550.550.51P(mm)8876602910kp1.721.721.721.68Pp (mm)151.36130.72103.2048.725kp2.102.102.10
14、2.01Pp (mm)184.8159.612658.292kp2.582.582.582.45Pp (mm)227.04196.08154.871.051kp2.962.962.962.79Pp (mm)260.48224.96177.680.913)不同頻率徑流系數查遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法附表(3-2),得徑流系數列入表1-4。表1-4 徑流系數表 項目符號數 量頻率P%10521設計洪峰徑流系數p0.480.570.650.70設計三日洪峰徑流系數三p0.380.450.520.56設計24小時洪峰徑流系數(三-24p)0.090.100.110.124)各頻率
15、洪水過程線推求計算過程如下:暴雨折減系數KF=0.99 洪水過程線參數計算成果列于表1-5,壩址洪水過程線由計算機上計算完成,成果列于表1-6。表1-5 各頻率有關數據表 名稱單位數值頻率P%10521P三P面mm149.85182.95224.77257.88P24P面mm129.41158.00194.12222.71P6P面mm102.17124.74153.25175.82P6P面/ P24P面0.790.790.790.79n2p0.830.830.830.83PP面mm102.64125.32153.97176.64Pmm16.7220.4125.0828.77FKm277.177
16、.177.177.1洪峰流量Qpm3/s172.02249.35349.41431.66三日洪量W三日萬m3439.03634.75901.151113.42前峰洪量W(三-24p)萬m314.1819.2425.9932.54主峰洪量W(三-24)萬m3424.85615.51875.161080.88形態系數p0.13440.13450.13640.13649時流量Q9m3/s1.351.601.982.5621時流量Q21m3/s4.216.118.5610.58基流Q0m3/s0.851.231.742.15- 9 -表1-6 西舊府水庫壩址各頻率洪水過程線成果表時間流量(m3/s)p
17、(%)1052100.851.231.742.1592.22.833.724.71215.067.3410.3012.73227.6411.0815.5419.202310.2314.8220.7825.682413.4119.4327.2533.662519.6928.5340.0049.422629.7543.1260.4474.672749.1071.1799.75123.232890.39131.02183.61226.8329132.70192.36269.56333.0230172.87250.58351.15433.8131132.70192.36269.56333.023290
18、.56131.27183.96227.263354.7879.40111.28137.483439.9057.8381.06100.143532.9347.7366.9082.653629.8443.2560.6274.883726.9139.0154.6867.553823.8134.5248.3959.783920.8930.2842.4552.444017.7925.7936.1644.674511.9517.3124.2829.99508.4212.2017.1121.14604.816.979.7812.08723.094.476.287.76備注:各時段流量中均計入基流1.3.2設
19、計洪水成果的合理性分析1、采用雙對數圖法進行分析。收集我縣13座小型水庫產流面積及P=2%洪峰流量見表1-7。根據表1-7繪制雙對數圖曲線圖。 產流面積與P=2%洪峰流量表 表1-7水庫名稱集雨面積(km2)產流面積(km2)p=2%洪峰流量(m3/s)洪水計算方法小清溝水庫8450.91無資料1998年水文手冊南柳水庫88112.9無資料1998年水文手冊北溝水庫99.3523.3150.35無資料1998年水文手冊小德閣水庫72.344.1317.2無資料1998年水文手冊小清溝二庫164.78.9350無資料1998年水文手冊八堆子水庫14.22.624.52無資料1998年水文手冊興隆
20、山水庫25.725.7138.25無資料1998年水文手冊盤山樓水庫38.910.485.62無資料1998年水文手冊公臺子水庫7.87.8108.64無資料1998年水文手冊季家水庫6.66.682.62無資料1998年水文手冊西舊府水庫225.577.1349.41無資料1998年水文手冊朝陽溝水庫11.611.6112.5無資料1998年水文手冊清泉水庫3412.584無資料1998年水文手冊通過對我縣13座小型水庫洪水計算成果與產流面積繪制雙對數曲線圖,由圖可以看出,西舊府水庫位于雙對數曲線較近,說明計算成果合理。2、與原設計成果比較原設計P=1%時24小時洪量是1079萬m3,本次復
21、核P=1%時24小時洪量是1080.88萬m3,與原設計基本一致,說明計算成果合理。1.4泥沙西舊府水庫于1997年投入運行,考慮水庫運行僅十年,淤積量不大,以下計算不考慮水庫淤積情況。1.5水文自動測報系統1.5.1系統設計原則根據西舊府水庫的任務,系統設計原則如下:1)根據系統所處的自然地理條件,設計系統的通信組網方式;系統與周邊防汛部門聯系的通信接口設計應符合國家防汛指揮系統工程信息通信網的要求,以便于系統間聯網、信息傳遞。2)設備選型在具備基本功能的前提下,應注意其應用性、可靠性和先進性的有機結合,同時還應考慮整個系統有較佳的性能價格比。3)水情自動測報系統的運行管理模式為“無人值守,
22、有人看管”,且整個系統在汛期不間斷的工作,除了要求設備功耗低之外,還應充分考慮野外設備的供電電源的容量以保證設備能長期可靠工作。4)系統長期工作運行在自然環境惡劣的條件下,應具備完善而有效果的避雷等安全措施,以保證通信的暢通及系統設備的安全。為保證系統運行穩定可靠,維護方便。 5)數據接收處理軟件應有良好的人機交互界面,操作方便,具有對系統運行的監控功能,并能建立數據庫,輸出成果表,數據備份等。此外,還應考慮預留與其他系統聯網的接口。1.5.2系統總體方案根據西舊府水庫總體需要分析,收集有關水雨情信息并作出水情情報和預報。采用超短波(多路徑)組成通信傳輸網絡,將水雨情信息傳輸至設在南柳水庫防汛
23、管理房終端主要由數據接收控制設備和計算機局域網組成,并配備相應的數據接收控制軟件和水情預報軟件組成數據監控、接收、處理系統,完成全系統遙測數據的接收處理,建立實時數據庫,并作出水情情報和預報。1.5.2.1站網布設根據西舊府水庫防洪調度的總需要,依照水文站網規劃技術導則及水文自動測報系統規范,結合流域的水文、地理地質情況,對系統的站網進行論證后,確定西舊府水庫水文自動測報系統:表1-8 雨量站地名站名站別遙測參數壩前水位、雨量站水位、雨量1.5.2.2站網任務西舊府水庫水文自動測報系統主要功能:在壩址處設立水位自動測報點,適時掌握庫內水位的變化情況:在庫區內設立雨量站,通過站點測得庫區的雨量,
24、經計算機處理,可預報水庫上游的來水量,為水庫防汛調度提供依據。經過庫區地形的實地考查,在庫區內選擇一處雨量站點,即土壩左端管理房東側。表1-9 水位、雨量遙測站設備明細表序號品 名型 號(規格)產 地1浮子式水位計WFH-2南京2翻斗雨量計JD205-1南京3遙測終端機YDH-1A南京4電臺ND889日本5定向天線230-D11YN廣東6同軸避雷器H10日本7低損耗饋線FB-12D-20上海8太陽能板RD10W寧波9免維護蓄電池38AH沈陽10信號電纜21芯上海2工程地質2.1區域地質概況庫區位于我縣東部淺山丘陵區,東西兩側遍布高程在155m168m的粉沙沙丘,植被較差。本區大地構造位于中朝準
25、地臺()燕山臺褶帶()遼西臺陷()法庫隆起()的西部雙崗子后新秋盆地北緣。受區域天山陰山構造帶和新華夏構造體系的控制,產生有四堡子舊府沖斷層(F1)和雙崗子后新秋盆地。四堡子舊府沖斷層(F1)走向NE80被第四系地層覆蓋。雙崗子后新秋盆地走向NE20,由白堊系吐呼嚕組(Kt1)和第四系地層構成。根據中國地震動參數區劃圖(遼寧省地震動峰值加速度區劃圖)GB18306-2001(2000年8月1日實施),該水庫處地震基本烈度值度區, 地震動峰值加速度0.05g。西舊府水庫地貌屬山前平原,地勢開闊,由庫底向東西兩側呈緩坡上升逐漸過度到低丘。河底高程為121.0m,兩岸沙丘高程在155.0m168.0
26、m,壩址河谷寬100.0m,庫區最寬900m。水庫及壩址區地層簡單,無不良工程地質現象,區域穩定良好。水庫區場地土的類型以第四系粉沙土為主,顆粒一般為0.0010.05mm,屬于中軟場地土,場地類別為類場地。2.2水文地質根據含水介質、導水性能和埋藏條件劃分為松散巖孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。1)松散巖孔隙潛水。含水層包括第四系各層中細沙多呈層狀與淤泥質亞沙土、粉質粘土互層,含水層多為細沙層,結構松散,地下水埋深度0.5m2.0m左右,滲透系數小于10m/d,水化學類型為重碳酸鈣、重碳酸鈉型水。主要受大氣降水垂向滲入補給,其次為河流側向補給及基巖裂隙水徑流補給。2)基巖裂隙水。含水巖組具有構造
27、裂隙和風化裂隙,主要受大氣降水補給,滲流排除,水化學類型為重碳酸鈣型水。2.3壩址區工程地質條件2.3.1土壩工程地質條件評價2.3.1.1壩體、壩基條件經勘察西舊府水庫土壩壩體填筑最大高度為8.5m,填筑料為粉沙土,壩體較密實,填筑較均勻。壩基基巖埋深最大15.0m。基巖巖性為沉積巖,上為0.8 m1.0m粘土層,地表至粘土層間巖性單一,均為粉沙土。其中有0.20m厚不連續粘土層和從上游漂流而下沉積下來,并不連續的,厚度在0.20m左右的草炭層。其物理力學指標見表2-1。表21 巖土物理力學指標部位 項目土層含水量(%)濕容重(KN/m3)干容重(KN/m3)飽和容重(KN/m3)(KN/m
28、3)土粒比重滲透系數(cm/s)凝聚力(KPa)內摩擦角(0)水上水下壩體粉沙16.518.2915.719.62.62.67*10-42725壩基粉沙16.518.0615.519.52.67*10-429.5272.3.1.2壩肩條件通過勘察庫區未發現有斷層通過,所以不存在通過斷層導水滲漏的可能。根據相對不透水層頂板線與正常高水位線的關系,大壩左右兩壩肩山體和坡地土體均較寬厚,不存存在壩肩滲漏問題,該庫10多年實際運用狀況,也證實了這一點。2.3.2溢洪道工程地質條件評價溢洪道出口基巖埋深約5.0m,進口基巖埋深1.8m,溢洪道軸向土層巖性分布:進口段漸變段地質表層為0.501.0m粉沙層
29、,以下為粘土層至基巖,陡坡段為粉細沙厚4.50m,粘土層厚0.50m,以下為基巖。2.3.3輸水洞工程地質條件評價輸水洞有東、西兩個,位于大壩右側和左側,均在溢洪道右側,為壩下埋涵式。工程地質條件與壩體一致。輸水洞閘閥井工程存在滲水現象,導致閘閥井下游土體被沖走,容易形成集中滲流通道,威脅土壩安全。2.4天然建筑材料施工用水可直接從水庫抽取,施工用電采用柴油機組發電。石料場選在彰武縣五峰鎮境內的石料場,其巖性為花崗巖,混凝土骨料場亦選在五峰鎮境內的石料場,運距約60km;砂料場選在西部阜新縣勿歡池村,其運距約125km;水泥使用阜新鷹山水泥,運距為170km;鋼材、木材、油料等均可在彰武縣域內
30、購買,運距為40km。2.5結論與建議西舊府水庫土壩和溢洪道等工程場區地層穩定,地質條件較簡單。區域穩定性較好。場區未見有災害地質現象發生,庫區周邊岸坡較平緩,不存在坍岸現象。西舊府水庫處于地震基本烈度為度區內,地震動峰值加速度為0.05g,可不考慮地震影響。本區標準凍深1.11m,最大凍深1.48m,最小凍深0.68m。場區地下水對基礎混凝土無腐蝕作用勘察料場儲量充足,運輸方便。混凝土骨料(砂、碎石)和石料采用外購,碎石運距為60km,河砂運距為125km。3工程任務和規模3.1水庫概況西舊府水庫位于彰武縣東部淺山丘陵區,后新秋鎮西舊府村南,省道彰康公路蘇寶地上游3km,屬養息牧河流域二道河
31、子水系,原設計最大庫容646萬m3,是一座小(一)型水庫。壩址位于東經12235,北緯4250,水庫控制流域面積225.5 km2,水庫產流面積77.10km2,壩址以上控制河流長度35.4km,河道平均比降5.0。西舊府水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養魚等綜合利用的小(一)型水庫,現有效灌溉面積0.29萬畝,養魚水面600畝,保護下游后新秋鎮敖戶起村與大德鄉韓家村共2.0萬畝耕地和2000余人生命財產安全以及省道彰康公路,是一座綜合利用的小(一)型水庫。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和東、西輸水洞三部分組成。水庫原洪水設計標準為設計50年一遇,校核100年一遇。水庫死水位為123.50m,相應
32、庫容為83.2萬m3;正常蓄水位為126.7m,相應庫容為413.49萬m3;設計洪水位為127.55m,相應庫容為560萬m3;校核洪水位為128.0m,相應庫容為646萬m3;防洪限制水位為124.70m,相應庫容為180.37萬m3。大壩為均質土壩,壩長319m,壩頂高程129.50m,最大壩高8.50m;壩頂寬6.0m,壩頂為砂石路面,上下游壩肩設有路肩石;大壩上游邊坡為1:3.5,采用干砌石護坡,下游邊坡為1;7.0,采用草皮護坡,坡面設有縱橫向斷面為0.25m0.25m的排水溝;下游排水體為棱體排水,排水體高2.50 m, 頂寬1.0 m,內邊坡1;1.0,外邊坡1;1.5,排水體
33、頂高程為123.50 m。溢洪道位于大壩左側,為開敞式溢洪道,正向平底寬頂堰,系鋼筋混凝土、漿砌石結構。由進口引渠段、控制段、收縮漸變段、陡坡段和出口消能段組成,全長115.0 m。堰頂高程124.70m,堰頂凈寬21.0m,設有高寬=2.07.0m平面鋼閘門3孔,單吊點螺桿式啟閉機,啟閉力100KN,消能型式為挑流式消能,最大泄量202.3 m3/s,控制段設有交通橋。輸水洞有東、西兩個,位于大壩右側和左側,均在溢洪道右側,均為壩下埋涵式。輸水洞由進口段、洞體、閘閥井、出口消力池組成,全長60.0 m。洞體涵管為現場焊接鋼管,管徑尺寸為500mm,洞底高程123.00m,輸水洞洞長為60.0
34、m,設計灌溉放水流量0.394m3/s。3.2工程除險加固的必要性3.2.1社會經濟、資源和自然災害概況3.2.1.1社會經濟概況西舊府水庫位于彰武縣東部后新秋鎮,是一座以灌溉、防洪、養魚等綜合利用的小(一)型水庫,位于養息牧河支流二道河子上,距彰武縣城40.0km,水庫壩址以上控制流域面積225.5平方公里。彰武地處遼寧省西北部,科爾沁沙地南部,總面積3641km2,其中耕地面積173.0萬畝。下轄24個鄉鎮。總人口42萬,其中農村36萬,城鎮6萬。彰武區位優勢明顯,東距省會沈陽市125km,西距阜新市115km,距沈大高速公路120km、通遼機場150km、沈陽機場137km、錦州港250
35、km、營口港300km。位居沈陽、錦州、通遼等城市的樞紐位置。彰武經濟發展潛力巨大。“十五”期間,地區生產總值比“九五”期間增長76%,年均遞增24.5%;財政一般預算收入比“九五”期間增長17.8%,年均遞增10.6%;全社會固定資產投資比“九五”期間增長251%,年均遞增38.1%。3.2.1.2礦產資源彰武礦產資源豐富。已探明并開采的礦產有硅砂、珍珠巖、膨潤土、沸石、陶瓷粘土、磚瓦用粘土、高嶺石、螢石、石灰石、草炭、煤、礦泉水、金、銀、石油、瑪瑙、建筑石料等18種。3.2.1.3水資源全縣水資源總量7.9億m3,其中地表水總量2.1億m3(工程調控可利用量為1.31億m3),地下水總量5
36、.8億m3,可開采量3.9億m3,水資源可利用總量5.21億m3,目前已開發2.17億m3,占可用水量的41.7,其中地下水1.42 億m3,地上水0.75億m3。境內有柳河、繞陽河、養息牧河、秀水河四大水系,有鬧德海、大清溝等大、中、小型水庫45座,水域占地29.5萬畝,其中河流、水庫水面13.1萬畝。3.2.1.4自然災害據文獻記載彰武地區自然災害頻繁發生,發生的自然災害有旱澇、冰雹、霜凍等,但影響農業生產的主要是旱澇災。根據地區自然地形地貌、水文地質、旱澇災害分布特點是:東西山丘怕旱,南北平洼怕澇,全縣普遍怕秋吊。據1985年至2008年23年資料統計,干旱年份達12年,春旱、夏旱、秋吊
37、交替發生,造成的經濟損失達4億元之多。可見近年來旱災是本地區農業生產的最大自然災害,興修水利工程是確保本地區農業高產穩產的必要條件。3.2.2水庫除險加固的必要性西舊府水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養魚等綜合利用的小(一)型水庫,自1997年建成至今,水庫已運行10年,存在問題較多。經溢洪道洪水復核計算,現狀溢洪道側墻高度低,當發生校核標準洪水時,高速水流由側墻溢出,順壩坡流動,帶走壩坡土體,威脅大壩安全。現溢洪道工程鋼筋混凝土結構表面受凍融影響剝蝕較嚴重、輸水洞存在滲水等現象影響水庫正常運行。溢洪道出口側墻兩側出現集中滲流。水庫無安全觀測設施上壩防汛路路面較窄,雨天路面泥濘,當發生險情時,
38、各種車輛、搶險人員很難及時到達現場,實施抗洪搶險。由于上述原因,水庫運行一直存在安全隱患,帶病運行狀態。根據水利部水管199586號水庫大壩安全鑒定辦法的規定:大壩管理部門及其主管部門必須對大壩按期進行安全鑒定,2007年6月阜新市水利局專家組鑒定西舊府水庫大壩為三類壩,水庫屬于帶病險運行。因此,對西舊府水庫進行除險加固是十分必要的。 3.3工程任務與規模西舊府水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養魚綜合利用的小(一)型水利樞紐工程。水庫原洪水設計標準為設計50年一遇,校核100年一遇。主要指標為:水庫死水位為123.50m,相應庫容為83.2萬m3;正常蓄水位為126.7m,相應庫容為413.4
39、9萬m3;設計洪水位為127.55m,相應庫容為560萬m3;校核洪水位為128.0m,相應庫容為646萬m3;防洪限制水位為124.70m,相應庫容為180.37萬m3。本次復核根據水利部水利水電工程等級劃分及洪水標準SL252-2000,西舊府水庫屬小(一)型水庫,水庫處于淺山丘陵區,但最大壩高為8.5m,上下游水頭小于10.0m,其工程等別和洪水標準應按平原區標準確定。見下表31表3-1 工程等級及洪水標準表工程等別工程規模水庫總庫容洪水標準(重現期(年)(108m3)設 計校 核小(一)型0.100.01201010050本次復核洪水標準采用10年設計,50年校核,工程等別等,主要建筑
40、物等級為四級。通過對水庫進行調節計算,水庫設計洪水位126.29m,校核洪水位127.44m,正常蓄水位126.7m,死水位123.5m。最大庫容為542.25萬m3,興利庫容330.29萬m3,死庫容83.2萬m3。西舊府水庫現有效灌溉面積0.29萬畝,保護下游后新秋鎮敖戶起村與大德鄉韓家村共2000余人生命財產安全,保護省級彰康公路和耕地2.0萬畝。3.4 死水位復核西舊府水庫原設計死水位為123.5m。本次除險加固設計對死水位進行重新復核。根據泥沙淤積要求 式中:r泥沙容重 r取1.3t/m3; G多年平均懸移質年輸砂量G=S0F; S0多年平均懸移質年輸砂模數,查遼寧省水文手冊成果圖圖
41、七,S0=200t/km2; E岸崩和推移質泥砂占懸移質泥砂比重,一般取1530%,此次取E=20%; T設計淤積年限,T=30年(已運行10年,考慮再運行20年)。 根據水位庫容關系曲線查得相應水位為122.91m。為了滿足養魚水面面積和水深,本次復核設計死水位保持不變為123.5m,相應死庫容為83.2萬m3。3.5水庫洪水調節計算3.5.1水位庫容關系考慮水庫運行僅十年,淤積量不大,所以水位庫容關系曲線仍采用1996年初步設計資料,列于表3-2,詳見圖3-1。表3-2 西舊府水庫水位庫容關系表水位(m)121.0121.5122.0122.5123.0123.5124.0124.5125
42、.0面積(萬m2)0514456266.58292107庫容(萬m3)01.256.020.7547.5579.75116.95160.45210.25水位(m)125.5126.0126.5127.0127.5128.0128.5129.0129.5面積(萬m2)125132.9134.5150178195208224240庫容(萬m3)268.25332.75399.55470.75552.75646.05746.8854.8970.8圖3-1西舊府水庫水位庫容、水位面積曲線圖3.5.2水位泄量關系西舊府水庫溢洪道溢流堰為開敞式平頂寬頂堰,堰頂凈寬21.0m,堰頂高程124.70m,汛期限
43、制水位124.70m。根據溢洪道設計規范,對于平底寬頂堰的泄流能力,按下式計算:Q=mBHo3/2m二元水流寬頂堰流量系數,與相對上游堰高P1/H及堰體形式有關,m=0.385;Ho計入行進流速的堰上總水頭(m);B溢洪道總凈寬(m),B=21.00m;側收縮系數,=1-0.2k+(n-1)0H0/nb,k=1,0=0.45,n=3, b=7;H不計行進流速的堰上水頭。計算結果見表3-3(3孔閘門全部打開)表3-3 西舊府水庫水位泄量表水位(m)124.7125.0125.5126.0126.5127.0127.5128.0128.5129.010.9950.9850.9760.9670.95
44、80.9490.9400.9310.922泄量(m3/s)05.8625.2451.8383.63119.72159.28201.87246.97294.42注:不計行進流速時的泄量。3.5.3調洪的基本原則西舊府水庫根據下游河道現狀及實測控制斷面泄流能力,多年來水庫運用采用如下方法:汛期限制水位為124.70m ,溢洪道堰頂高程為124.70m,調洪原則如下:水庫來水超過汛限水位124.70m,打開閘門來水全泄。3.5.4調洪計算方法采用半圖解法計算。防洪限制水位H限=124.7m,相應庫容V限=180.37萬m3,t=0.18萬s。調洪輔助曲線表表3-4水位(m)庫容(萬m3)q/2(m3
45、/s)V/tV/t-q/2V/t+q/2124.70180.370.001002.11002.1 1002.1 125.00210.252.931168.11165.1 1171.0 125.50268.2512.621490.31477.7 1502.9 126.00332.7525.921848.61822.7 1874.5 126.50399.5541.822219.72177.9 2261.5 127.00470.7559.862615.32555.4 2675.1 127.50552.7579.643070.82991.2 3150.5 128.00646.05100.943589.
46、23488.2 3690.1 128.50746.80123.494148.94025.4 4272.4 129.00854.80147.214748.94601.7 4896.1 3.5.5調洪成果按上述方法,進行各頻率洪水調洪演算,求得各頻率庫水位和相應泄量,過程列于表3-5、3-6、3-7,3-8,主要結果列于表3-9。調洪計算成果表 (P=1%)表3-5時間(h)入流平均入流庫水位Z1V/t-q/2V/t+q2/2下泄q庫水位Z庫容(萬m3)0.002.20124.701002.109.004.704.65124.791048.71050.4 1.721.0012.7012.55125
47、.011169.51175.7 6.121.5016.0014.35125.021177.31183.9 6.622.0019.20 17.60125.041187.61194.9 7.322.5022.40 20.80125.061200.41208.4 8.023.0025.70 24.05125.081215.41224.4 9.023.5029.70 27.70125.111233.11243.1 10.124.0033.70 31.70125.141253.41264.8 11.324.5041.50 37.60125.181278.21291.0 12.925.0049.40 45
48、.45125.231308.81323.6 14.825.5062.00 55.70125.291347.41364.5 17.226.0074.70 68.35125.371395.61415.7 20.226.5099.00 86.85125.471458.41482.4 24.027.00123.2111.10125.591539.51569.5 30.027.50175.0149.10125.751650.11688.6 38.528.00226.8200.90125.971800.81851.0 50.128.50279.9253.35126.231987.62054.2 66.62
49、9.00333.0306.45126.542207.62294.0 86.529.50383.4358.20126.872455.62565.8 110.230.00433.8408.60127.202728.72864.2 135.530.50383.4408.60127.492979.13137.3 158.231.00333.0358.20127.673163.33337.3 174.031.50280.1306.55127.803285.43469.9 184.532.00227.3253.70127.863349.13539.1 190.032.50182.4204.85127.87
50、3362.83554.0 191.1127.87620.8833.00137.5159.95127.843334.13522.8 188.733.50118.8128.15127.793278.43462.3 183.934.00100.1109.45127.723209.83387.8 178.034.5091.495.75127.643134.13305.6 171.535.0082.787.05127.573056.33221.1 164.935.5078.880.75127.492978.83137.0 158.236.0074.976.85127.402904.33055.7 151
51、.436.5071.273.05127.322832.52977.4 144.937.0067.669.40127.242763.32901.9 138.637.5063.765.65127.162696.42828.9 132.5調洪計算成果表 (P=2%)表3-6時間(h)入流平均入流庫水位Z1V/t-q/2V/t+q2/2下泄q庫水位Z庫容(萬m3)0.001.70124.701002.109.003.703.65124.771039.31040.6 1.321.0010.3010.15124.951136.81141.7 4.821.5012.9011.60124.961143.311
52、48.4 5.122.0015.5014.20124.981152.11157.5 5.422.5018.2016.85125.001163.21169.0 5.823.0020.8019.50125.021176.21182.7 6.523.5024.0022.40125.041191.11198.6 7.524.0027.3025.65125.071208.21216.7 8.524.5033.6030.45125.101228.81238.7 9.825.0040.0036.80125.141254.31265.6 11.425.5050.2045.10125.191286.01299.
53、4 13.426.0060.4055.30125.261325.51341.3 15.826.5080.1070.25125.341376.81395.7 19.027.0099.8089.95125.451443.61466.7 23.127.50141.70120.75125.581534.71564.3 29.628.00183.60162.65125.761658.21697.4 39.228.50226.60205.10125.981812.31863.3 51.029.00269.60248.10126.241993.32060.4 67.129.50310.40290.00126
54、.532197.72283.3 85.530.00351.20330.80126.822421.62528.5 106.930.50310.40330.80127.082626.32752.4 126.231.00269.60290.00127.252776.52916.3 139.831.50226.80248.20127.372875.93024.7 148.832.00184.00205.40127.432927.73081.3 153.532.50147.60165.80127.442939.03093.5 154.5127.44542.2533.00111.30129.45127.4
55、12916.03068.5 152.533.5096.20103.75127.362871.33019.8 148.434.0081.1088.65127.302816.62960.0 143.434.5074.0077.55127.232756.22894.1 137.935.0066.9070.45127.162694.32826.6 132.335.5063.8065.35127.092632.92759.6 126.836.0060.6062.20127.022573.72695.1 121.436.5057.7059.15126.952516.82632.9 116.037.0054
56、.7056.20126.882462.22573.0 110.837.5051.5053.10126.812409.52515.3 105.8調洪計算成果表 (P=5%)表3-7時間(h)入流平均入流庫水位Z1V/t-q/2V/t+q2/2下泄q庫水位Z庫容(萬m3)0.001.20124.701002.109.002.802.75124.751029.81030.81.021.007.307.25124.881099.81103.33.521.509.208.25124.891104.41108.13.722.0011.1010.15124.901110.61114.53.922.5013.
57、0012.05124.911118.51122.74.223.0014.8013.90124.931127.91132.44.523.5017.1015.95124.951138.91143.84.924.0019.4018.25124.981151.81157.25.424.5024.0021.70125.001167.51173.56.025.0028.5026.25125.031186.51193.77.225.5035.8032.15125.071210.01218.78.626.0043.1039.45125.121239.01249.510.426.5057.1050.10125.
58、181276.41289.112.827.0071.2064.15125.261324.81340.515.827.50101.1086.15125.361391.11410.919.928.00131.00116.05125.511481.61507.125.528.50161.70146.35125.671593.71627.934.229.00192.40177.05125.861726.41770.844.429.50221.50206.95126.081876.71933.356.730.00250.60236.05126.312041.32112.771.430.50221.502
59、36.05126.522192.42277.485.031.00192.40206.95126.672303.72399.395.731.50161.80177.10126.772378.02480.8102.832.00131.30146.55126.822418.02524.5106.632.50105.30118.30126.832428.72536.3107.6126.83445.8533.0079.4092.35126.812414.72521.0106.333.5068.6074.00126.772385.32488.7103.534.0057.8063.20126.732348.
60、52448.599.934.5052.8055.30126.672307.82403.896.035.0047.7050.25126.622266.02358.092.135.5045.5046.60126.562224.52312.688.136.0043.3044.40126.512184.62268.984.336.5041.1042.20126.462146.12226.880.837.0039.0040.05126.402108.72186.1 77.437.5036.8037.90126.352072.42146.6 74.2調洪計算成果表 (P=10%)表3-8時間(h)入流平均
61、入流庫水位Z1V/t-q/2V/t+q2/2下泄q庫水位Z庫容(萬m3)0.000.90124.701002.109.002.202.15124.741023.11023.8 0.821.005.105.00124.831071.91074.4 2.521.506.405.75124.831075.01077.7 2.622.007.607.00124.841079.31082.0 2.822.508.908.25124.851084.51087.5 3.023.0010.209.55124.861090.91094.1 3.223.5011.8011.00124.881098.41101.9
62、 3.524.0013.4012.60124.891107.31111.0 3.824.5016.6015.00124.911118.11122.3 4.225.0019.7018.15124.941131.61136.2 4.725.5024.7022.20124.971148.51153.8 5.326.0029.8027.25125.011169.61175.8 6.126.5039.4034.60125.051196.41204.2 7.827.0049.1044.25125.101230.71240.7 9.927.5069.7059.40125.181277.31290.1 12.
63、828.0090.4080.05125.281340.61357.4 16.728.50111.50100.95125.411419.91441.6 21.729.00132.70122.10125.551514.01542.0 28.029.50152.80142.75125.711620.51656.7 36.230.00172.90162.85125.881738.01783.3 45.330.50152.80162.85126.031846.91900.9 54.031.00132.70142.75126.151928.31989.6 61.331.50111.60122.15126.
64、231984.22050.5 66.332.0090.60101.10126.272016.22085.3 69.132.5072.7081.65126.292027.62097.8 70.2126.29371.5233.0054.8063.75126.282021.72091.4 69.633.5047.3051.05126.262004.72072.8 68.134.0039.9043.60126.221982.22048.3 66.134.5036.4038.15126.191956.52020.3 63.835.0032.9034.65126.151929.71991.1 61.435
65、.5031.4032.15126.111902.91961.9 59.036.0029.8030.60126.081876.81933.5 56.736.5028.4029.10126.041851.51905.9 54.437.0026.9027.65126.011826.91879.1 52.237.5025.4026.15125.971802.81853.1 50.3表3-9 調洪成果匯總表頻 率(%)10521泄 量(m3/s)70.2107.6154.5191.1水 位(m)126.29126.83127.44127.87 庫 容(萬m3)371.52445.85542.25620.
66、88除險加固工程設計4.1基本資料西舊府水庫位于彰武縣東部淺山丘陵區,后新秋鎮西舊府村南,省道彰康公路蘇寶地上游3公里,屬養息牧河流域二道河子水系,復核后設計最大庫容542.25萬m3,是一座小(一)型水庫。壩址位于東經12235,北緯4250,水庫產流面積77.10km2,壩址以上控制河流長度35.4km,河道平均比降5.0。西舊府水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和東、西輸水洞三部分組成。水庫復核洪水計算設計標準為設計10年一遇,校核50年一遇。水庫有關特征值為:水庫死水位為123.50m,相應庫容為83.2萬m3;正常蓄水位為126.7m,相應庫容為413.49萬m3;設計洪水位為126.29m
67、,相應庫容為371.52萬m3;校核洪水位為127.44m,相應庫容為542.25萬m3;防洪限制水位為124.70m,相應庫容為180.37萬m3。4.2設計依據4.2.1水庫樞紐工程現狀4.2.1.1土壩大壩為均質土壩,壩長319m,壩頂高程129.50m,最大壩高8.50m;壩頂寬6.0m,壩頂為砂石路面,上下游壩肩設有路肩石;大壩上游邊坡為1:3.5,采用干砌石護坡,下游邊坡為1;7.0,采用草皮護坡,坡面設有縱橫向斷面為0.25m0.25m的排水溝;下游排水體為棱體排水,排水體高2.50 m, 頂寬1.0 m,內邊坡1;1.0,外邊坡1;1.5,排水體頂高程為123.50 m。4.2
68、.1.2溢洪道溢洪道位于大壩左側,為開敞式溢洪道,正向平底寬頂堰,系鋼筋混凝土結構。由進口引渠段、控制段、收縮漸變段、陡坡段和出口消能段組成,全長115.0 m。堰頂高程124.70m,堰頂凈寬21.0m,設有高寬=2.07.0m平面鋼閘門3孔,單吊點螺桿式啟閉機,啟閉力100KN,消能型式為挑流式消能,控制段設有交通橋。4.2.1.3輸水洞輸水洞有東、西兩個,位于大壩右側和左側,均在溢洪道右側,均為壩下埋涵式。輸水洞由進口段、洞體、閘閥井、出口消力池組成,全長60.0 m。洞體涵管為現場焊接鋼管,管徑尺寸為500mm,洞底高程123.00m,輸水洞洞長為60.0m,設計灌溉放水流量0.394
69、m3/s。消能形式為底流消能。4.2.2工程存在的主要問題西舊府水庫興建至今,已運行十年,由于施工期精心組織施工,嚴格控制施工質量,三大樞紐工程運行良好。但由于各種原因影響,個別工程也存在一些問題,需及時處理。經現場檢測,目前水庫存在的主要問題是: 4.2.2.1土壩1、大壩護坡石在水位經常變化區由于凍融影響產生部分隆起,反濾層被水沖走,需及時維修。2、大壩右側壩坡存在集中滲漏。4.2.2.2溢洪道1、閘門橡皮老化,達不到預期止水效果,長期漏水;2、懸槽段側墻和底板混凝土由于凍融作用,表層砼局部脫落,鋼筋裸露;3、啟閉設備運行近10年,有些部件損壞,無法修復,只能維持運用,其中中孔啟閉機手動裝
70、置損壞已久,不能使用;4、溢洪道出口與土壩接觸處,存在集中滲漏問題,雖多次處理,但效果不理想。5、通過洪水復核,漸變段與陡坡段側墻高度低,當發生校核標準洪水石,側墻溢水,威脅壩體安全。4.2.2.3輸水洞輸水洞閘閥室滲漏嚴重,無法正常開啟閘閥。閘閥室下游經常有滲水,對土壩安全運行有較大隱患。4.2.2.4水庫存在的其他問題1、沒有標準的上壩防汛路,雨季路面非常泥濘,交通不便。2、大壩沒有任何觀測設施。4.2.3設計中執行的設計規程、規范、標準及技術文件水利水電工程初步設計報告編制規程DL5021-93水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準SL252-2000防洪標準GB50201-94水利水電工程
71、設計洪水計算規范SL44-93水利水電工程水利計算規范SL104-95碾壓式土石壩設計規范SL274-2001水工建筑物抗冰凍設計規范SL211-98溢洪道設計規范SL253-2000水工建筑物抗震設計規范SL203-97水庫工程管理設計規范SL106-96水利水電工程施工組織設計規范(SL3032004)中小型水庫設計(中冊)(遼寧省水利勘測設計院編,1975)4.2.4水庫特征水位表4-1 水庫特征水位表特征水位水位(m)相應庫容(萬m3)溢洪道泄量( m3/s)校核洪水位(2%)127.44542.25154.5設計洪水位(10%)126.29371.5270.2正常蓄水位126.741
72、3.49死水位123.583.20防洪限制水位124.7180.374.2.5氣象資料流域內多年平均降水量為506.4mm,多年平均蒸發量在1788.2mm,多年平均氣溫7.4,多年平均無霜期152天,多年平均日照時數2814h。流域內標準凍土深度1.11m,最大凍深1.48m。年最大風速24m/s,年最大風速多年平均值為17.6 m/s。4.2.6地震烈度根據中國地震動參數區劃圖(遼寧省地震動峰值加速度區劃圖)GB18306-2001,水庫所在地地震基本烈度值為度區,地震動峰值加速度0.05g。4.3水庫病險情況復核4.3.1土壩4.3.1.1壩頂高程復核根據碾壓式土石壩設計規范(SL274
73、-2001),分別按以下兩種運用情況計算,取其最大值:1、正常高水位加正常運用情況的壩頂超高;2、校核洪水位加正常運用情況的壩頂超高。計算公式:Y=R+e+A 式中:Y壩頂超高(m); R最大波浪在壩坡上的爬高(m),R=Rm; A安全加高(m); e最大風壅水面高度(m)。壩頂超高計算波浪爬高R的計算:波浪要素采用莆田試驗站公式計算:1)平均波高hm計算式中:W計算風速(年最大風速多年平均值為17.6m/s,正常運用條件下取計算風速26.4m/s,非常運用條件下取計算風速17.6m/s); D吹程(1280m);Hm平均水域深(m),設計工況下 Hm=5.7m,校核工況下Hm=6.44m;
74、hm波浪平均高(m)。 Tm平均波周期(m)。2)平均波長Lm按公式計算如下: Lm= 式中H壩迎水面前水深;3)風壅水面高計算按下式計算:式中:e計算點處的風壅水面高度(m); k綜合摩阻系數,取3.6*10-6; W計算風速(m/s); Hm水域的平均水深(m); 風向與水域中線的夾角(度);=0 D有效吹程(m),D=1280m。4)波浪爬高Rm計算:采用莆田站試驗公式: 式中:Rm計算爬高(m);K斜坡的糙率滲透系數,取0.75;KW經驗系數,按表A.1.12-2查得;KW校=1.11,KW設=1.25; m坡度系數,m=3.5; Lm波長。大壩安全超高查水利水電工程等級劃分及洪水標準
75、(SL2522000),安全超高列于表4-2。表4-2 大壩安全超高值表 運用情況設計校核安全超高(m)0.50.3壩頂高程復核計算列入表4-3。 表4-3 壩頂高程計算結果表工 況計算方法水位H(m)平均波高hm(m)平均波長Lm(m)設計爬高R (m)安全加高A(m)壅高e(m)壩頂超高Y(m)壩頂高程Z(m)正常高水位+正常運用條件的壩頂超高莆田法126.70.4413.51.160.50.031.69128.39校核洪水位+非常運用條件的壩頂超高莆田法127.440.298.920.680.30.010.99128.43現有壩頂實測高程為129.50m,根據上表壩頂高程均低于現狀壩頂高
76、程,即大壩防洪能力滿足現行國家規范要求。4.3.1.2壩坡穩定計算計算參數土料的物理力學指標見表4-4。表4-4 壩體土料物理力學指標部位項目土層含水量(%)濕容重(KN/m3)干容重(KN/m3)飽和容重(KN/m3)土粒比 重滲透系數(cm/s)凝聚力(KPa)內摩擦角(0)水上水下壩體粉沙16.518.2915.719.62.62.67*10-42725壩基粉沙16.518.0615.519.52.67*10-429.527計算工況根據大壩實際運行條件和水位參數,以及碾壓式土石壩設計規范(SL274-2001)中相關規定,計算工況如下:正常運用條件:l 正常高水位時的上、下游壩坡穩定l
77、設計洪水位時的下游壩坡穩定非常運用條件:l 校核洪水位時的下游壩坡穩定邊坡穩定計算壩坡穩定計算采用瑞典圓弧法,選取最大壩高斷面主河道斷面,壩高8.5m,上游邊坡1:3.5,下游邊坡1:7.0。計算不同運行條件下的壩坡抗滑穩定安全系數。計算公式:Wi單寬壩長的土條重(Wi=bhi);b土條寬度;hi土條的平均高度;土的容重,按有滲透水壓力計算土的容重方法選用;i土條弧邊的弦與水平線的夾角,即切線角;tg土的內摩擦角的正切值,即摩擦系數;C土的粘結力;L圓弧的長度;具體土料計算指標見表4-4,計算結果見表4-5。表4-5 壩坡抗滑穩定安全系數成果表(主河道斷面)計 算 情 況抗滑安全系數規范值K下
78、游坡正常水位126.70m,下游無水3.101.25(p=2%)校核洪水位127.44m,下游無水2.421.15(p=10%)設計洪水位126.29m,下游無水2.601.25上游坡正常水位126.70m,下游無水1.521.25計算結果表明,在各種工況下,土壩邊坡穩定,計算安全系數遠大于規范允許的安全系數,所以土壩邊坡在上述工況下是穩定的。上游護坡穩定計算水庫上游護坡穩定分析包括砌石塊徑及重量、護坡厚度的驗算以及碎石墊層和反濾層的檢驗。砌石塊徑及重量、護坡厚度分別按下式計算: Q=0.85Q50=0.525kD3 式中:D石塊的換算球形直徑,m;Q石塊的質量,t;D50石塊的平均粒徑,m;
79、Q50石塊的平均質量,t;t護坡厚度,m;k塊石密度,t/m3;w水的密度,t/m3;Kt隨坡率變化的系數;查表得:Kt=1.4;hp累積頻率為5%的波高,m;通過計算,要求上游的砌石護坡厚度不小于49cm,平均單塊重量不小于0.387KN,塊徑不小于34cm。對水庫上游現狀護坡的進行觀察和測量,實用護坡塊石的塊徑和重度、護坡厚度均滿足要求。土壩變形從大壩施工過程看,選取了符合筑壩質量要求的土料,料質均勻,并且層層碾壓,提取土樣進行試驗,各項技術指標均達到設計要求。通過10年的運行和現場檢測,大壩未出現不均勻沉陷和裂縫等變形情況。因此,認為大壩總體變形和壩體沉降已經穩定。土壩結構安全復核結論1
80、)壩頂高程滿足要求;2)土壩抗滑穩定滿足規范要求;2)大壩總體變形和壩體沉降已經穩定,開裂的可能性很小。4.3.1.3土壩滲流復核滲流計算1、計算參數西舊府水庫無觀測設備及觀測資料,因此通過滲流計算對水庫進行滲流評價。土料的物理力學指標見表4-4。2、運行工況根據規范,水庫運行中出現的不利條件組合有:a.上游正常高水位與下游相應的最低水位;b.上游設計洪水與下游相應的最低水位;c.上游校核洪水與下游相應的最低水位;浸潤線與滲流量計算壩體的浸潤線和滲漏計算,采用中小型水庫設計中提供的公式。土壩浸潤線幾乎隨水位的升高與降落同步起落,在這種情況下庫水位的降落不致影響壩坡穩定,一般不需進行穩定滲流計算
81、。1)土壩滲流計算斷面(主河道斷面0+073.4):壩頂高程:129.50m河底高程:121.00m校核洪水位:127.44m 壩下水位:0.0m(無水)設計洪水位:126.29m 壩下水位:0.0m(無水)正常蓄水位:126.70m 壩下水位:0.0m(無水)上下游水位差:校核洪水情況:H=6.44m 設計洪水情況:H=5.29m 正常蓄水位情況:H=5.70m2)浸潤線計算:從1996年鉆探資料看,主河道121.0m以下約有1.0米厚的粉沙土,再以下為粘土層和基巖,因此,可按均質壩不透水地基情況,棱體排水,下游無水計算浸潤線。按照中小型水庫設計(中冊)(遼寧省水利工作者培訓教材)提供的計算
82、公式,水庫壩體上游坡比m1=3.5,下游坡比m2=7.0浸潤線方程為:y2=2h1X h1-棱體排水的始點,浸潤線的縱座標;L1-水面線與壩坡交點到排水設備內坡腳的距離,由圖上量得;H-上下游水位差;L-斷面A-A到上游邊坡與水面線交點的距離;-經驗系數,取0.4;l-浸潤線進入排水體設備的距離;計算成果見表4-6;土壩浸潤線見圖4-1 從浸潤線計算成果可以看出,浸潤線位置最高在壩面1.50m,符合防凍要求,有利于下游壩坡穩定。各種工況下壩體浸潤線簡圖 圖4-1滲透坡降計算壩體滲透坡降:J=正常蓄水位情況下:J=(5.7-0.26)/(55.3-0.4*3.5*5.7)=0.115設計洪水位情
83、況下:J=(5.29-0.22)/(56.77-0.4*3.5*5.29)=0.103校核洪水位情況下:J=(6.44-0.33)/(52.82-0.4*3.5*6.44)=0.139壩體允許滲透坡降:J=-1(1-n)/kB(中小型水庫設計,遼寧省水利勘測設計院編)式中:J壩體允許滲透坡降;kB流土安全系數,砂土kB =2.0;其余符號意義同前。J=(2.68-1)(1-0.375)/2=0.525JJ,即壩體滲透坡降滿足要求。經計算壩體及壩基滲透坡降均滿足要求。滲流量計算1)壩體滲漏量計算壩體單寬滲流量公式:式中:K 壩體土的滲透系數, K=2.67210-4cm/s;正常蓄水位情況下:q
84、=2.67210-4 *0.26=6.00m3/d設計洪水位情況下:q=2.67210-4 *0.22=5.08m3/d校核洪水位情況下:q=2.67210-4 *0.33=7.62m3/d(2)壩基土的滲透穩定評價由地質剖面圖可看,壩基有1.0m厚粉沙土,滲透系數為710-4cm/s,以下為粘土層和基巖,因較薄,可視為不透水地基。經10年運行,壩基未出現大的滲漏量。經計算分析,壩體壩基滲漏量較穩定,未見滲透破壞現象,滲透變形穩定,但壩基和溢洪道與壩體接觸部位存在集中滲漏現象,存在滲透破壞隱患。4.3.2溢洪道4.3.2.1泄流能力復核根據溢洪道設計規范,對于平底寬頂堰的泄流能力,按下式計算:
85、Q=mBHo3/2m二元水流寬頂堰流量系數,與相對上游堰高P1/H及堰體形式有關,m=0.385;Ho計入行進流速的堰上總水頭(m);B溢洪道總凈寬(m),B=21.0m;側收縮系數, H不計行進流速的堰上水頭。復核結果:將計算結果與本次水庫大壩安全鑒定洪水復核結果進行比較,西舊府水庫溢洪道滿足泄洪要求。計算結果見表4-7表4-7 西舊府水庫溢洪道泄流量復核表頻率P(%)水位H(m)復核泄量Q(m3/s)溢洪道最大泄量(m3/s)備注堰頂高程(m)124.700汛限水位(m)124.700P=2%127.44186.40(計入行進流速)154.5P=10%126.2985.49(計入行進流速)
86、70.24.3.2.2溢洪道岸墻高度復核復核校核洪水一種工況下溢洪道下游泄流能力。校核情況下,溢洪道泄量Q=154.5m3/s,水位127.44m,上游水頭2.74m,堰總寬22.6m,凈寬21.0m,堰頂高程124.70m,糙率n=0.017。1)漸變槽水力計算a.臨界坡度ik及hk計算hk=1.71mWk=Bhk=22.61.71=38.65m2Xk=B+2hk=22.6+21.71=26.02mRk=Wk/Xk=38.65/26.02=1.485mCk=R1/6=1.4851/6=62.83ik=0.0027i=,因此漸變槽屬于陡坡,首端水深可取為上游水深h1=1.71m。b.漸變槽末端
87、水深h2漸變槽末端寬14米,底坡i=0.04,糙率n=0.017(矩形斷面),側墻高2.20m。由公式:A1+iL=A2+hf試算計算h2A1=h1+q12/2gh12=1.71+1.05*(154.5/22.6)2/(2*9.81*1.712)=2.565miL=0.04*30=1.20m假定h2=1.96mW2=B2*H2=14*1.96=27.44m2V2=Q/W2=154.5/27. 44=5.63m/sA2=h2+V22/2g=1.96+1.05*5.632/2*9.81=3.657mX2=B2+2*h2=14+2*1.96=17.92m兩斷面平均水力要素:=(W1+W2)/2=(3
88、8.65+27.44)/2=33.045m2=(X1+X2)=(26.02+17.92)=21.97m=33.045/21.97=1.504m=154.5/33.045=4.675m/s=1/6=1.5041/6/0.017=62.96hf=2L/2=4.6752*30/(62.962*1.504)=0.11m則A1+iL=2.565+1.20=3.765mA2+hf=3.657+0.11=3.767m因為A2+hf與A2+hf相等,則h2=1.96m。2)陡槽水力計算陡槽段寬14米,底坡i=0.04,糙率n=0.017(矩形斷面),長65米,側墻高2.20m1.70m。a、起始斷面水深:h1
89、=q/臨界坡度hk計算hk=2.353m3hk=32.353=7.06mH0=2.74+1.05154.52/(22.622.74219.62)+30/25+7.06/25=4.55mcos=0.9992,=0.95經計算h1=1.50m。b、計算末端水深:計算公式:L1-2=(h2cos+222/2g)-(h1cos+111/2g)/i-=n22/4/3表4-8 陡槽水面線計算表h1mh2m1m/s2 m/sh2cos+222/2g- h1cos+112/2gL1-2mLm1.961.507.061.501.407.3577.883 0.32851.2010.013112.2319.291.
90、401.307.8838.4890.43161.1320.016418.3037.591.301.2058.4899.1580.5371.0620.020827.9165.50由上表可知,當水深為1.205m時,水面曲線長度L=65.50m,接近陡槽長度L=65.0米。因此陡槽末端水深為1.205m。c.陡槽側墻高度計算陡槽側墻高H=h+hb+h式中:h計算水深(m); hb摻氣高度(m),hb=; V各斷面流速;=1.0 h安全超高,按溢洪道設計規范SL253-2000: h=0.50m。表4-9 陡槽側墻高度計算表斷 面水平距離07.0619.2937.5965.50水 深h1.961.5
91、01.401.301.205摻氣高度hb0.110.110.110.110.11安全超高h0.50.50.50.50.5墻高H(m)2.572.112.011.911.815d.結論:陡槽側墻現狀,由上游2.2m高降到末端1.7m高。根據上述計算結果可知陡槽高度不滿足泄洪要求。側墻高度相差0.37m0.12m。4.3.2.3結構安全復核計算依據本次計算主要依據為:溢洪道施工圖紙、水利水電工程等級劃分及防洪標準(SL252-2000)、水閘設計規范(SL2562001)等國家現行的標準規范。溢洪道閘室穩定計算計算情況與荷載組合:只計算正常運用情況:正常運用按防洪限制水位擋水情況下閘前水位126.
92、7m,閘底高程124.7m,閘門全關,閘后無水,排水設備有效。荷載組合:自重+水重+揚壓力+泥沙壓力+水壓力閘室穩定計算見表4-10。閘室抗滑穩定安全系數KC:式中: f閘室基底面與地基之間的摩擦系數; G作用在閘室上的全部豎向荷載; H作用在閘室上的全部水平向荷載;由計算結果可知:正常高水位下溢洪道掩體穩定滿足規范要求。表4-11 閘室穩定計算成果表計算情況抗滑穩定系數備注計算值允許值正常運用1.41.20f=0.30溢洪道其它結構安全復核溢洪道進口段至出口漸變段各部結構現狀完好,無任何破壞現象,經現場檢測和復核計算,混凝土和漿砌石標號、強度及穩定性滿足規范要求;溢洪道存在的主要問題是懸槽段
93、底板和側墻破損露筋。溢洪道金屬結構安全復核溢洪道金屬結構包括溢洪道鋼閘門和啟閉機。溢洪道工作閘門共三孔,閘門型式為露頂式平板鋼閘門,閘門尺寸:2.07.0m(高寬),啟閉機為3臺100KN單吊點螺桿式平面閘門啟閉機。西舊府水庫溢洪道3孔閘門止水老化龜裂,存在滲、漏水現象,鋼閘門未見銹蝕現象,中孔閘門啟閉機啟閉失靈,需更換。4.3.3輸水洞輸水洞洞體由焊接鋼管組成。洞體為焊接鋼管,安裝前,嚴格按水工鋼結構防腐要求進行了防腐處理,現場對進出口檢測,未發現腐蝕現象;閘閥運行正常,未出現滲水等破壞現象。輸水洞存在問題是:閘伐井滲水。4.3.4復核結論經復核計算得出如下結論:1)大壩在各種運用工況土壩邊
94、坡穩定、壩頂高程滿足要求,壩體滲流穩定,但局部有集中滲流。2)溢洪道堰體在正常水位情況下可滿足穩定要求,溢洪道漸變段、陡槽段側墻高度不夠,同時懸槽段底板和側墻破損露筋。3)輸水洞閘伐井需進行加固處理。4.4水庫除險加固工程方案選擇4.4.1土壩工程加固方案4.4.1.1上游護坡現狀大壩上游干砌石護坡高程127.0以上質量很好,高程127.0m123.8m是水位經常變化區由于風浪淘刷、凍融的影響產生隆起變位,隆起高度為2030cm,塊石較凌亂,反濾層露出,影響上部護坡的穩定,危及大壩的安全。針對西舊府水庫迎水坡塊石護坡的現狀,本次加固工程措施為:拆除高程123.8m127m段原有護坡重新砌筑,加
95、強反濾層。4.4.1.2下游堆石棱體排水根據現場檢測,大壩右側壩腳存在集中滲漏現象,該壩段無排水體。本次加固工程設計將原排水體向右側延長100m,以改善壩體排水狀況,降低浸潤線。4.4.2溢洪道工程加固方案4.4.2.1存在的問題溢洪道存在的主要問題是:1)陡槽段混凝土剝蝕破壞嚴重。2)經復核計算,漸變段、陡槽段側墻高度不能滿足安全下泄最大泄量要求,需加高。3)與壩體接觸部位存在集中滲漏現象,雖然滲流較穩定,水流清澈,但滲流已在出口末端擋土墻右側拉開近2.0m的缺口,必須采取工程措施。4.4.2.2除險加固工程措施1)漸變段、陡槽段加高、加固本次設計將漸變段、陡槽段加高,加固,設計對漸變段、陡
96、坡段底板和側墻進行襯砌、加高。2)溢洪道集中滲漏對于溢洪道與壩體接觸部位集中滲漏問題,采取順導的工程措施,設計修建排水體。4.4.3輸水洞工程加固方案輸水洞存在的主要問題是輸水洞閘閥井漏水嚴重,無法下到井內進行啟閉操作。該井系漿砌石式結構,由于砌筑質量較差和凍害作用,墻體產生裂縫造成漏水。本次除險加固設計在閘閥井內部采用鋼筋混凝土襯砌。4.5水庫除險加固工程設計4.5.1工程等別、建筑物級別及洪水標準西舊府水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養魚綜合利用的小(一)型水利樞紐工程。水庫總庫容為542.25萬m3。本次復核根據水利部水利水電工程等級劃分及洪水標準SL252-2000,西舊府水庫屬小(一
97、)型水庫,水庫處于淺山丘陵區,但最大壩高為8.5m,上下游水頭小于10.0m,其工程等別和洪水標準應按平原區標準確定。見表4-12表4-12 工程等級及洪水標準表工程等別工程規模水庫總庫容洪水標準(重現期(年)(108m3)設 計校 核小(一)型0.100.01201010050本次復核洪水標準采用10年設計,50年校核,工程等別等,主要建筑物等級為四級。根據中國地震動參數區劃圖(遼寧省地震動峰值加速度區劃圖)GB18306-2001,水庫所在地地震基本烈度值為度區,地震動峰值加速度0.05g。4.5.2土壩工程加固設計4.5.2.1上游護坡現狀大壩上游干砌石護坡高程127以上質量很好,高程1
98、27m123.8m是水位經常變化區由于風浪淘刷、凍融的影響產生隆起變位,隆起高度為2030cm,塊石較凌亂,反濾層露出,影響上部護坡的穩定,危及大壩的安全。針對西舊府水庫迎水坡塊石護坡的現狀,本次加固工程措施為:拆除高程127m123.8m原有護坡重新砌筑,加強反濾層。砌石厚度0.50m,反濾層厚0.30m,由0.10m細砂層和0.20m碎石層組成。 主要工程量:拆除干砌石及反濾層2200m3,干砌石砌筑1700m3(利用原有護坡石850 m3,新購850 m3),鋪設反濾層1013 m3,壩坡平整3500 m2。4.5.2.2下游堆石棱體排水根據現場檢測,大壩右側壩腳存在集中滲漏現象,該壩段
99、無排水體。本次加固工程設計將原排水體向右側延長100m,以改善壩體排水狀況,降低浸潤線。排水體頂高程123.5m,頂寬1.0m, 內邊坡1;1,外邊坡1;1.5。反濾層由20cm中粗砂和30cm碎石構成。主要工程量:干砌石1134m3,反濾層574m3,開挖土方3000m3,回填土方1500 m3。4.5.3溢洪道工程加固設計加固設計:設計在槽內側墻澆筑12cm厚鋼筋混凝土,底板澆筑15cm厚鋼筋混凝土。4.5.3.1加固方案溢洪道水力計算校核情況下,溢洪道泄量Q=154.5m3/s,水位127.44m,上游水頭2.74m,閘后總寬由22.6m變為22.36m,堰頂高程124.70m,糙率n=
100、0.017。1)漸變槽水力計算a.臨界坡度ik及hk計算hk=1.722m Wk=Bhk=22.361.722=38.51m2Xk=B+2hk=22.36+21.715=25.80mRk=Wk/Xk=38.51/25.80=1.492mCk=R1/6=1.4921/6=62.88ik=0.0027i=,因此漸變槽屬于陡坡,首端水深可取為上游水深h1=1.722m。b.漸變槽末端水深h2漸變槽末端寬由14m變為13.76m,底坡由0.04變為0.035,糙率n=0.017(矩形斷面)。側墻高度為2.05m。由公式:A1+iL=A2+hf試算計算h2A1=h1+q12/2gh12=1.722+1.
101、05*(154.5/22.36)2/(2*9.81*1.7222)=2.584miL=0.035*30=1.05m假定h2=2.38mW2=B2*H2=13.76*2.38=32.7488m2V2=Q/W2=154.5/32.74886=4.7177m/sA2=h2+V22/2g=2.38+1.05*4.71772/2*9.81=3.571mX2=B2+2*h2=13.76+2*2.38=18.52m兩斷面平均水力要素:=(W1+W2)/2=(38.51+32.7488)/2=35.6294m2=(X1+X2)/2=(25.80+18.52)=22.16m=35.6294/22.16=1.60
102、78m=154.5/35.6294=4.336m/s=1/6=1.60781/6*1/0.017=63.668mhf=2L/2=4.3362*30/(63.6682*1.6078)=0.086m則A1+iL=2.584+1.05=3.634mA2+hf=3.571+0.086=3.657m因為A2+hf與A2+hf相等,則h2=2.38m。2)陡槽水力計算陡槽段寬由14m變為13.76m,底坡i=0.04,糙率n=0.017(矩形斷面),長65m,陡槽側墻高度由上游2.05m高降到末端1.55m高。a、起始斷面水深:h1=q/臨界坡度hk計算hk=2.38m3hk=32.38=7.14mH0=
103、2.74+1.05154.52/(22.3622.74219.62)+1.05+7.14/25=4.416mcos=0.9992,=0.95經計算h1=1.586m。b、計算末端水深:計算公式:L1-2=(h2cos+222/2g)-(h1cos+111/2g)/i-=n22/4/3表4-13 陡槽水面線計算表h1mh2m1m/s2 m/sh2cos+222/2g- h1cos+112/2gL1-2mLm2.381.5867.141.5861.517.087.4360.20091.26370.01116.9614.101.511.417.4367.9630.33471.20440.013312
104、.5526.651.411.317.9638.5710.4381.13550.016618.7445.391.311.258.5718.9820.32651.0790.020116.4061.791.251.248.9829.0550.061.05420.02193.3265.11由上表可知,當水深為1.24m時,水面曲線長度L=65.11m,接近陡槽長度L=65.0m。因此陡槽末端水深為1.24m。c.陡槽側墻高度計算陡槽側墻高H=h+hb+h式中:h計算水深(m); hb摻氣高度(m),hb=; V各斷面流速;=1.0 h安全超高,按溢洪道設計規范SL253-2000: h=0.50m。表
105、4-14 陡槽側墻高度計算表斷 面水平距離07.1414.1026.6545.3961.7965.11水 深h2.381.5861.511.411.311.251.24摻氣高度hb0.110.110.110.110.110.110.11安全超高h0.50.50.50.50.50.50.5墻高H(m)2.992.1962.122.021.921.861.85d.結論:陡槽側墻現狀,由上游2.05m高降到末端1.55m高。根據上述計算結果可知陡槽高度不滿足泄洪要求。側墻高度相差0.94m0.30m。4.5.3.2溢洪道漸變段、陡槽段加固設計本次加固設計將漸變段、陡槽段槽內側墻襯砌12cm,用C25
106、鋼筋混凝土,底板襯砌15cm,用C25鋼筋混凝土,同時加高側墻。漸變段:底板襯砌厚度由0-15cm,側墻襯砌厚度12cm,側墻加高高度由0-0.94m。陡槽段:底板襯砌厚度15cm,側墻襯砌厚度12cm,側墻加高高度由0.94m-0.30m。以上方案見設計圖。4.5.3.3溢洪道閘室加固設計現有閘門漏水,一臺啟閉機損壞。設計更換閘門止水,新購一臺100KN啟閉機。4.5.3.4溢洪道集中滲漏對于溢洪道與壩體接觸部位集中滲漏問題,采取順導的工程措施。設計在下游防沖沉箱兩側各增設15.0m長濾水壩,濾水壩高3.0m,壩頂與陡槽底板頂齊平,頂寬2.0m, 內邊坡1;1.25,外邊坡1;1.5。反濾層
107、由20cm中粗砂和30cm碎石構成。溢洪道主要工程量:混凝土307m3,干砌石552m3,鋼筋19.91t,模板696m2,伸縮縫木板18.8m2,伸縮縫止水155.7m,反濾層245.4m3,土方2100m3,鑿毛19800m2,鉆錨筋孔1.55萬個,折合深度1550m。4.5.4輸水洞工程加固設計輸水洞存在的主要問題是輸水洞閘閥井漏水嚴重,無法下到井內進行啟閉操作。該井系漿砌石式結構,由于砌筑質量較差和凍害作用,墻體產生裂縫造成漏水。本次除險加固設計在東西兩個閘閥井內部襯砌20cm厚鋼筋混凝土,混凝土標號C25。主要工程量:澆筑混凝土10.4m3,鋼筋0.6t,模板48m2。4.5.5工程
108、觀測設計西舊府水庫建于1997年,當時由于各種原因,沒有布置測壓管檢測土壩浸潤線、壩基滲流及繞壩滲漏情況。針對土壩存在的諸多方面險情,為了監測本次土壩加固處理后的運行安全及檢測加固設計的正確性,有必要設置監測設施。4.5.5.1監測設施布置1、土壩滲流監測在土壩主河床段布置3個斷面,分別為0+050、0+150、0+250各布置一個斷面,分別在壩頂處,下游壩坡和下游靠近堆石棱體處各布置3根測壓管,共9根測壓管,分別測量浸潤線和壩基滲水。2、上游水位監測在土壩上游溢洪道側墻上設一水尺,便于用肉眼直接觀測水位。4.5.5.2監測方法土壩共布置9根測壓管,采用人工觀測的方式對壩體滲水和浸潤線進行觀測
109、。4.5.5.3安全監測工程量本次加固工程新設監測設施見表4-15表4-15 西舊府水庫安全監測設備表序號名稱單位數量備注1測壓管根92測壓管孔口保護裝置個93水尺組14.6除險加固工程的工程量清單表4-16 主要工程量清單項目混凝(m3)干砌石(m3)鋼筋(t)模板(m2)反濾層(m3)土方(m3)3干砌石拆除(m3)合計318.23338620.517441832.481001020一、土壩2834158760001020上游護坡1700101315001020下游排水體11345744500二、溢洪道307.83.55219.91696245.42100漸變段1117.61267陡槽段1
110、96.8312.3429排水工程552245.42100三、輸水洞10.40.6485施工組織設計5.1導流建筑物本工程施工時利用溢洪道和輸水洞控制水位在123.5m以下,不用新建施工導流建筑物。5.2主體工程施工5.2.1土壩工程施工5.2.1.1大壩護坡工程 該項工程受庫水位影響,要保證庫水位下降到123.5m以下才能施工,施工程序為:拆除原有塊石,對拆除部位壩坡整平,鋪設反濾層,砌筑塊石。5.2.1.2 土壩下游排水體施工排水體砌筑前,采用1m3反鏟式挖掘機進行排水體建設部位的地面清基處理,同時進行必要的土方開挖,開挖后的棄土方,采用1m3挖掘機裝8t自卸汽車運往土料棄料場。然后按設計要
111、求進行排水體砌筑,塊石場內運輸使用膠輪車,排水體砌筑由人工完成。5.2.2溢洪道工程施工溢洪道位于土壩左端,本次除險加固的項目有:陡坡段、漸變段底板側墻加高,加厚,同時新建排水體,更換溢洪道閘門止水和1臺啟閉機。溢洪道工程在當年9月開始,同年10月末全部完工。保證水庫可以正常蓄水,不影響農田灌溉及汛期泄洪。溢洪道兩側排水體施工:采用1m3挖掘機配合人工進行基礎開挖,基礎開挖后,人工修整邊坡,土基采用2.8kw蛙式夯實機結合人工進行夯實。基礎處理完成后,人工進行砌體砌筑。石料場內運輸均使用膠輪小車,砌筑自下而上進行,砌體石料之間咬扣緊密,錯縫無通縫,不得浮塞,砌體表面應保持平整、美觀。混凝土施工
112、:首先進行現狀混凝土面鑿毛處理,人工平整基礎面、安裝錨筋、鋼筋制安、人工安裝模板,澆筑混凝土邊墻和底板。人工安裝沉降縫,沉降縫采用651型止水橡皮止水,縫內以3cm經防腐處理的松木板填充。場內混凝土運輸使用膠輪車,機械拌制混凝土,人工入倉、1.1kw插入式振動器振搗密實。墻后回填土采用人工施工,2.8kw蛙式夯實機結合人工進行夯實。5.2.3輸水洞工程施工在原有閘閥井襯砌混凝土,按混凝土施工工藝施工。5.2.4觀測設施施工觀測儀器運到現場后,首先要對儀器進行編號和檢驗,對儀器進行率定,經確認各項指標滿足設計要求后,在生產廠家技術人員的指導下進行儀器埋設。5.3施工總布置5.3.1施工總布置的規
113、劃原則(1)根據工程規模,施工場地條件,確定采用集中與分散相結合的布置方式(2)場地布置即要便于施工,又要不影響施工區現有設施。(3)充分利用管理處現有設施,減少臨時工程規模。(4)施工布置盡量少占耕地。5.3.2施工房屋建筑在滿足施工進度的條件下,本工程擬定工棚建筑面積150m2,其中鋼筋工棚50m2,水泥工棚100 m2。施工管理及生活用房租用水庫現有管理房。5.3.3施工占地本工程施工占地項目有:施工道路、棄料場、施工倉庫、土料場臨時占地等項目。主要施工占地規劃面積為:砼拌和系統占地50m2,鋼筋加工廠占地120m2,木材加工廠占地80 m2,鋼筋工棚占地50 m2,水泥工棚占地100
114、m2。5.4施工進度安排5.4.1施工進度安排計劃總工期為100天。即8月1日開始施工,主要建設內容為:修建上壩防汛路、下游壩腳反濾體,時間為8月初至8月末一個月的時間。9月初10月中旬進行溢洪道施工。9月15日灌區停水后放空水庫,開始實施塊石護坡、輸水洞。全部工程在11月10日前完成。表5-1 施工進度計劃表編號工程項目單位工程量第一年(月份)891011一施工準備1進場、搭建臨時工棚項12修建防汛道路km3二主體工程施工1土壩護坡m35233排水體m362082溢洪道閘室項1漸變段m3111陡坡段m3196.83排水工程m32897.43輸水洞m310.45.4.2主要技術供應所需主要機械
115、設備如下表:表5-2 主要施工機械設備表 序 號設備及規格規格單 位數 量1反鏟挖掘機1.0m3臺12膠輪車輛303機動翻斗車1.0 m3臺24砼攪拌機斗容0.4 m3臺15柴油發電機20kw臺26鋼筋切斷機臺17振搗器臺38平板振動器臺29自卸汽車10t臺410手風鉆2本工程所需主要材料見下表表5-3 主要材料數量編號工程項目材 料 用 量水泥(t)鋼筋(材)(t)砂(m3)碎石(m3)塊石(m3)土方(m3)一土壩590112233447200二溢洪道95.219.911021626512520三輸水洞3.640.6合計98.8420.516921284399597206工程管理設計6.1
116、水庫現有管理設施情況西舊府水庫自1997年建成以來,一直由西舊府水庫管理所管理,屬彰武縣水利局直屬管理,現有干部、職工22人,為企業化管理的事業單位。單位級別為股級。水庫有管理房6間,通訊設施主要靠個人購買的手機,水庫壩頂交通路無照明設施,水庫也沒有檢測設備。6.2本次需增加的管理設施根據水庫觀測設施現狀,依照土石壩安全監測技術規范(SL60-94)的有關規定,布置觀測設施。水庫自建庫以來無觀測設施項目。為掌握水庫工程運行情況,確保水庫安全,必須實施安全觀測自動化,觀測項目亟待補充完善。本次加固需要增加的觀測設施見下表表6-1 西舊府水庫安全監測設備表序號名稱單位數量備注1測壓管根92測壓管孔
117、口保護裝置個93水尺組17工程預算7.1 編制說明7.1.1 工程概況西舊府水庫位于彰武縣東部淺山丘陵區,后新秋鎮西舊府村南,彰康公路蘇寶地上游3公里處,屬養息牧河流域二道河子水系,復核后水庫最大庫容542.25萬m3,是一座小(一)型水庫。壩址位于東經12235,北緯4250,水庫產流面積77.10km2,壩址以上控制河流長度35.4km,河道平均比降5.0。樞紐主要水工建筑物為土壩、溢洪道、輸水洞工程。工程主要建設內容為:1)土壩:上游部分護坡拆除重建,下游排水體加長100m2)溢洪道:漸變段、陡坡段側墻加高加厚,底板加厚,出口沉箱兩側修建排水體,更換中孔閘門啟閉機,更換閘門止水。3)輸水
118、洞:將閘閥井加固。4)其它工程:增加觀測設備及通訊設備。主要工程量為:總土方量8100m3,混凝土方量318.23m3,鋼筋制安20.51t,干砌石方量3386m3,反濾料方量1832.4m3,模板744m2。舊建筑物拆除量:,干砌石方量1020m3,100kN啟閉機一臺。本次工程所需的鋼筋、汽油、柴油等材料由彰武縣購買并運至工地,運距40km,水泥由阜新市購買,運距170km,塊石、碎石由彰武縣五峰石場購買并運至工地,運距60km,河砂由阜新縣勿歡池砂場購買并運至工地,運距125km。7.1.2編制原則和依據基礎單價的計算方法及標準等按照遼發改發20051114號文的規定進行計算。建筑及安裝
119、工程單價的編制依據遼發改發20051114號文的規定進行計算。7.1.2.1基礎單價:技工為45.74元/工日,普工為26.45元/工日,機上人工為35.02元/工日。施工用水、風單價:水價0.5元/ m3;風價0.20元/ m3。7.1.2.2主要材料:價格按2009年遼寧省建筑工程造價信息網公布的阜新市的材料價格加計運雜費等構成,運費按0.5元/t.km計算,不計采購和保管費用。材料價差按照遼發改發20051114號文的規定進行計算。7.1.2.3定額工程單價編制全部采用遼寧省水利水電建筑工程預算定額及遼寧省水利水電工程施工機械臺班費定額進行計算。7.1.2.4獨立費用建設管理費:項目建設
120、管理費按建安工程量的2.5%計取。工程建設監理費按建安工程量的3.0%計取。生產準備費:不計。科研勘察設計費:不計工程科學研究實驗費及規劃統籌費;工程勘測及設計費按建安工程量的4%分別計取。建設及施工場地證收費:不計。其他:招標業務費按一至五部分費用合計的0.7%計取,不計工程保險費。7.1.2.5預備費不計。7.2附表附表1:總預算表 附表2:建筑工程預算表附表3:機電設備及安裝工程預算表 附表4:金屬結構、設備及安裝工程預算表附表5:施工臨時工程預算表 附表6:獨立費用預算表附表7:主要材料、次要材料預算價格表 附表8:施工機械臺班費匯總表 附表9:混凝土材料價格計算表 附表10:建筑工程
121、單價匯總表 8附圖1、水庫樞紐總平面布置圖2、大壩護坡、排水體及施工臨時路結構圖3、溢洪道漸變段加固工程結構圖4、溢洪道陡坡段加固工程及排水體結構圖5、輸水洞加固工程結構圖51總預算表附表:1序號工程或費用名稱建安工程費(萬元)設備購置費(萬元)獨立費用(萬元)合計(萬元)占一至五部分投資(%)第一部分 建筑工程122.78 122.78 1土壩64.98 64.98 2溢洪道56.41 50.65 3輸水洞1.39 1.39 第二部分 機電設備及安裝工程0.74 11.50 12.24 1水文測報系統0.25 6.00 6.25 2網絡視頻監控系統0.49 3.00 3.49 3滲流觀測0.
122、00 2.50 2.50 第三部分 金屬結構設備及安裝工程0.12 1.05 1.17 1溢洪道0.12 1.05 1.17 第四部分 臨時工程41.17 41.171施工臨時路34.1434.142臨時倉庫3.00 3.00 3臨時租用房0.80 0.80 其他施工臨時工程3.23 3.23第五部分 獨立費用23.65 23.65 1建設管理費9.06 9.06 2科研勘察設計費13.19 13.19 3其他1.401.40一至五部分投資合計164.81 12.55 23.65 201.01 總投資201.01 建筑工程預算表附表:2序號工程或費用名稱單位數量單價(元)合計(元)備注合 計1
123、227825.82 一、大壩649819.85 1、迎水面護坡工程370648.66 砌石拆除m3220014.53 31956.51 壩坡面整平m235001.13 3940.92 人工鋪筑砂墊層m3337.7161.83 54648.66 人工鋪筑碎石墊層m3675.3143.69 97036.87 塊石護坡m31020149.68 152671.26 塊石護坡m368044.70 30394.44 2、新建壩腳排水體279171.19土方開挖m33000.002.106300.03干砌塊石m31134.00149.68169734.52砂石反濾層m3574.00146.1783901.3
124、1土方回填m31500.0012.8219235.34二、溢洪道564068.561、漸變段135181.64底板混凝土m375.00430.2732270.25側墻混凝土m336.00450.4416215.68鋼筋制安t7.617943.5160450.14木模板制作、安拆m2267.0098.3026245.572、陡槽段225791.18底板混凝土m3136.03430.2758529.63側墻混凝土m360.80450.4427386.48鋼筋制安t12.307943.5197705.22木模板制作、安拆m3429.0098.3042169.853、混凝土鑿毛m2594.007.99
125、4746.79鑿毛深度3cm4、鉆錨筋孔m1550.00 10.71 16606.365、濾水壩139572.74 土方開挖m32100.00 2.10 4410.02 干砌塊石m3552.00 149.68 82622.09 砂石反濾層m3245.40 146.17 35870.00 土方回填m31300.00 12.82 16670.62 三輸水洞13937.41 混凝土m310.40 428.17 4453.00 鋼筋制安t0.60 7943.51 4766.11 木模板制作、安拆m348.00 98.30 4718.31 機電設備安裝工程預算表附表:3序號名稱及規格單位數量單價(元)合
126、計(元)設備費安裝費設備費安裝費合 計115000.00 7400.00 1水文測報系統套160000.00 2500.00 60000.00 2500.00 2網絡視頻監控系統套130000.00 4900.00 30000.00 4900.00 3滲流觀測套125000.00 25000.00 金屬結構設備安裝工程預算表附表:4序號名稱及規格單位數量單價(元)合計(元)設備費安裝費設備費安裝費一溢洪道10500.00 1228.00 110t啟閉機臺17800.00 850.00 7800.00 850.00 2閘門止水m27100.00 14.00 2700.00 378.00 施工臨時
127、工程預算表附表:5序號工程或費用名稱單位數量單價(元)合計(元)備注合 計411717.59 一施工臨時路341400.50 挖溝槽土方m33500.00 2.85 9990.60 填筑土方m33500.00 12.82 44882.45 砂石路面m212000.00 23.88 286527.45 二臨時倉庫m2150.00 200.00 30000.00 三臨時租用房月42000.00 8000四其他施工臨時工程21615854.3232317.09 獨立費用預算表附表:6序號工程或費用名稱單位數量單價(元)合計(元)備注合 計236476.37 一建設管理費90649.43 1項目建設管
128、理費%2.51648171.41 41204.29 建安工程量2工程建設監理費%31648171.41 49445.14建安工程量二科研勘察設計費131853.72 1工程勘測費%41648171.41 65926.86 建安工程量2設計費%41648171.4165926.86建安工程量三其他費用13973.22 1招標業務費%0.71996174.56 13973.22 一至五部分費用合計 主要材料、次要材料預算價格表 附表:7編號名稱及規格單位預算價格(元)其中(元)原價運雜費采保費1水泥32.5t385.00 300.00 85.00 2水泥42.5t455.00 370.00 85.
129、00 3柴油t6510.00 6490.00 20.00 4汽油t7420.00 7400.00 20.00 5塊石m390.00 42.00 48.00 6碎石m3106.00 58.00 48.00 7砂m3130.00 30.00 100.00 8板材m32520.00 2500.00 20.00 9鋼筋t6100.00 10技術工工日45.74 11普工工日26.45 12砂礫石m340.00 13風m30.20 14電kwh2.10 15水m30.50 16電焊條kg5.08 17砼C25m3161.54 18水泥砂漿M10m3130.09 19鐵件kg8.50 20鐵釘kg8.50
130、 21鐵線kg6.50 22鋼板kg5.60 23合金鉆頭個50.00 24空心鋼kg6.10 25型鋼kg5.03 26氧氣m33.40 27乙炔氣m315.80 28石英砂m3240.00 29棉紗頭kg3.09 施工機械臺班費匯總表附表:8序號名稱及規格臺班費其 中折舊費修理及替換設備費安拆費人工費動力燃料費1040蛙式打夯機 2.8KW120.65 1.066.0691.4822.051013推土機 74KW530.32 112.81135.375.1691.48185.51027拖拉機 74KW401.28 61.1572.163.2491.48173.251039刨毛機289.26
131、 31.735.261.3291.48129.53022膠輪車5.40 1.563.848037鋼筋調直機14KW148.61 9.1915.442.6445.7475.62045風砂槍12.90 1.712.998.28036鋼筋切斷機20KW244.73 6.829.891.6845.74180.68033鋼筋彎曲機6-40121.44 3.018.251.4445.74638028電焊機 交流25KVA126.45 2.151.960.54121.88031對焊機 150型751.46 8.620.383.945.74672.843003載重汽車 5t276.21 46.0864.514
132、5.74119.883007載重汽車 15t584.80 184.53182.6845.74171.854007塔式起重機10t831.46 238.3297.7118.691.48385.3520020.4m3砼攪拌機191.95 18.8930.66.4245.7490.32026振動器 插入式1.1KW14.66 27.625.042022混凝土泵 30m3/h679.37 175.56119.3812.691.48280.358058圓盤鋸175.75 2.47.020.391.4874.558059雙面刨床153.80 6.066.60.945.7494.54032履帶起重機15t5
133、65.25 175.55103.577.0591.48187.64037汽車起重機 5t309.61 62.0259.5491.4896.574039汽車起重機 10t417.58 120.3884.2791.48121.451041手持式風鉆13.93 2.9510.330.651043風鎬11.12 2.478.65010021m3挖掘機726.74 211.36150.0713.0891.48260.7510010.6m3挖掘機569.46 186.5115.639.691.48166.254004龍門式起重機 10t1877.34 591.52195.2137.22953.47007空
134、氣壓縮機 9m3/min541.73 31.8550.968.3491.48359.18022軸流通風機 28kw351.65 21.0634.965.6422.87267.124079卷揚機 5t146.75 18.677.280.345.7474.761038內燃壓路機12-15t374.52 62.47106.8291.48113.752045風砂槍174.90 1.712.99170.2砼材料計算表附表:9編號砼標號水泥強度等級級配預 算 量單價(元)水泥(kg)摻和料(kg)砂(m3)石子(m3)外加劑(kg)水(m3)1C2032.522890.490.810.15161.46 4
135、2.52610.510.810.15153.07 2C2532.523100.470.810.15167.70 42.52890.490.810.15161.54 限價價差1C2032.522890.490.810.15122.02 42.52610.510.810.15141.58 2C2532.523100.470.810.15121.89 42.52890.490.810.15144.27 水泥砂漿M1032.53051.10.183130.09 M1532.54051.070.243159.07 限價價差M1032.53051.10.183130.43 M1532.54051.070.
136、243136.08 57 建筑工程單價匯總表 附表:10編號工程項目名稱單 位單 價(元)其 中:(元)人工費材料費機械使用費其他直接費間接費企業利潤材料限價價差稅 金1-171土方開挖100m3210.00 11.64 6.40 116.28 8.06 14.24 10.96 35.88 6.55 1-273土方回填100m31282.36 658.80 47.42 289.56 59.75 105.55 81.28 40.00 3-1人工鋪筑砂墊層100m316182.61 1193.66 3605.70 0.00 287.96 508.73 391.72 9690.00 504.82 3
137、-2人工鋪筑碎石墊層100m314369.45 1322.55 5666.10 419.32 740.80 570.41 5202.00 448.26 3-4人工鋪筑反濾層100m314616.95 1233.39 5228.01 387.68 684.91 527.38 6099.60 455.98 3-7干砌塊石100m3砌體方14967.77 1975.09 5858.00 70.63 474.22 837.79 645.10 4640.00 466.93 干砌塊石100m3砌體方4469.77 4-194鋼筋加工及安裝t7943.51 471.39 3153.90 177.59 228
138、.17 201.55 296.28 3166.82 247.80 4-235攪拌機拌制砼100m31736.02 1049.37 34.04 652.61 4-247膠輪車運砼100m3266.43 208.69 15.08 42.66 5-5普通平面木模板制作100m24291.63 301.43 2729.34 336.93 202.06 285.58 269.87 32.54 133.88 5-6普通平面木模板安拆100m25538.17 727.82 2755.51 749.39 253.96 358.93 339.19 180.59 172.77 3-67拆除砌石100m3砌體方14
139、52.57 383.12 28.72 574.12 59.16 104.51 80.47 177.15 45.31 1-119人工平土100m2112.60 86.57 0.87 5.25 9.27 7.14 3.51 4-100舊混凝土鑿毛100m3799.12 607.56 30.38 38.28 47.33 50.65 24.93 4-38底板混凝土100m343027.09 2516.92 18844.69 742.34 1326.24 1640.11 1754.92 14859.61 1342.25 6-11風鉆鉆灌漿孔100m1071.38 545.53 190.14 103.91
140、 50.37 80.10 67.90 33.42 4-64側墻混凝土100m345043.56 2546.79 19125.77 2041.12 1422.82 1759.56 1882.72 14859.61 1405.16 4-32豎井襯砌100m342817.27 2955.46 18819.57 161.43 1316.19 1627.68 1741.62 14859.61 1335.71 1-57人工挖溝槽土方100m3285.45 205.24 16.42 13.30 23.50 18.09 8.90 10-7公路基礎1000m223877.29 4153.32 13977.14
141、480.40 1116.65 1775.48 1505.21 124.24 744.86 3.2.2水庫除險加固的必要性西舊府水庫是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養魚等綜合利用的小(一)型水庫,自1997年建成至今,水庫已運行10年,存在問題較多。經溢洪道洪水復核計算,現狀溢洪道側墻高度低,當發生校核標準洪水時,高速水流由側墻溢出,順壩坡流動,帶走壩坡土體,威脅大壩安全。現溢洪道工程鋼筋混凝土結構表面受凍融影響剝蝕較嚴重、輸水洞存在滲水等現象影響水庫正常運行。水庫無安全觀測設施上壩防汛路路面較窄,雨天路面泥濘,當發生險情時,各種車輛、搶險人員很難及時到達現場,實施抗洪搶險。由于上述原因,水庫運行一直存在安全隱患,帶病運行狀態。根據水利部水管199586號水庫大壩安全鑒定辦法的規定:大壩管理部門及其主管部門必須對大壩按期進行安全鑒定,2007年6月阜新市水利局專家組鑒定西舊府水庫大壩為三類壩,水庫屬于帶病險運行。因此,對西舊府水庫進行除險加固是十分必要的。5