水库除险加固工程初步设计报告

'水库除险加固工程初步设计报告水库除险加固工程初步设计报告（送审稿） 水库除险加固工程初步设计报告目录1综合说明11.1概述11.2气象、水文21.3工程地质21.4大坝安全复核31.5水库除险加固设计41.6大坝监测设施51.7工程管理51.8施工组织设计61.9工程投资概算61.10经济评价61.11水土保持与环境影响评价71.12工程招投标72气象、水文82.1库区概况82.2气象82.3水文基本资料82.4洪水102.5泥沙212.6冰情223工程地质233.1绪言233.2工程概况233.3区域地质概况233.4坝体、坝基的稳定性评价263.5地震液化评价263.6环境水的腐蚀性评价273.7天然建筑材料273.8结论与建议294工程任务和规模394.1灌区概况394.2水库大坝安全评价394.3安全鉴定结论及其建议414.4水库规模及设防洪水复核424.5大坝结构安全评价复核454.6金属结构安全评价复核524.7水库管理的基础设施检查525水库除险加固设计545.1设计依据545.2基本资料555.3水库除险加固内容565.4坝体设计56 水库除险加固工程初步设计报告5.5除险加固设计复核625.6泵房设计686大坝监测设施706.1观测设备706.2观测设施707工程管理717.1工程管理人员编制717.2运行管理职能717.3水库运行要求717.4管理范围和保护范围727.5安全运行辅助设施728施工组织设计738.1施工条件738.2施工导流748.3主体工程施工758.4施工进度安排799投资概算及资金筹措819.1投资概算819.2资金筹措849.3概算附表8410经济评价8410.1、社会效益8510.2、生态环境效益8510.3、经济效益分析与评价8511水土保持设计8811.1水土保持8812环境影响评价8912.1设计依据8912.2环境现状8912.3生态保护8912.4水环境保护9012.5土壤环境保护9112.6人群健康保护9112.7其他环境保护9312.8环境管理及监测9313招投标设计9613.1编制依据9613.2工程招标范围9613.3招标组织形式9613.4招标方式9613.5工程标段划分9714结论与建议9814.1水库工程现状存在的主要问题9814.2本次除险加固完成的任务98 水库除险加固工程初步设计报告14.3结论与建议98 水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.1概述1.1.1基本情况某水库位于某市西南65km处的山水沟，是一座以灌溉、养殖为主的小（1）型水库。该库始建于解放前，是由当地群众就地取材，采用柴草护面粉砂土分层压筑而成，后经多次维修扩建形成现在的规模。其蓄水水源为泉水，水库总库容115万m3，死库容23万m3。水库控制灌溉面积0.15万亩，是南湖灌区山水沟周边村组农业生产的主要灌溉水源。某水库是南湖灌区山水沟村周边组农业生产的主要灌溉水源之一，水库建在沟道内，水库无调洪库容，无专门泄洪设施。水库现状存在的工程隐患已危及到下游高老庄水库、1个村庄、240人，0.15万亩耕地的安全，水库一旦失事，将造成严重的社会影响与巨大的经济损失。1.1.2工程主要建筑物（1）均质土坝水库大坝为柴草护面粉砂土均质土坝，坝顶高程1301m，正常蓄水位为1299.5m，最大坝高12.0m，最大蓄水水深8.0m，坝顶平均宽度11.0m（兼作公路两用），坝长160m，坝后无排水设施。上、下坝坡均未做衬砌处理，上游坝坡平均坡比为1：1.0，下游坝坡平均坡比为1：1.5。（2）提水泵站提水泵站位于库区右岸，泵房建筑面积60m2，装离心式抽水机2台，年工作时间210d，提灌流量0.13m3/s,年提水量165万m3,控制灌溉面积0.15万亩。1.2气象、水文1.2.1气象-18- 水库除险加固工程初步设计报告某水库所在地气象资料的统计分析主要依据某市气象站的观测资料。该区多年平均降水量39.9mm，是我省少雨量地区之一，降水对季节变化明显，主要集中在4～9月份，多年平均蒸发量2486.0mm，多年平均最大冻土深1.44m，春季大风尤多，风向多为西风，多年平均最大风速24m/s，多年平均日照时数3246.7h，属北温带干旱气候区。1.2.2水文某水库主要水源是蓄积库底的出露泉水，泉水补给来源由两部分组成，一部分为库上游集雨面上的降雨入渗地下补给泉水，另一部分为上游水库渗流补给。入库泉水流量为0.09m3/s，多年平均年径流量283.82万m3。1.3工程地质据区域地质资料，该区在区域构造上位地阿尔金山脉与祁连山山脉的交接部位，构造体系属祁吕弧形褶带反射弧的西翼。从本次勘察资料显示，在坝区小范围内地层沉积连续，未发现构造痕迹。据区域地质资料，该区在区域构造上位地阿尔金山脉与祁连山山脉的交接部位，构造体系属祁吕弧形褶带反射弧的西翼。从本次勘察资料显示，在坝区小范围内地层沉积连续，未发现构造痕迹。库区出露的地层岩性主要以第四系全新统（Q4ml）素填土和第四系下更新统南湖组（Q1n）粉砂质泥岩为主。坝体：①素填土（Q4ml）：土黄色，干—稍湿，稍密—中密，主要成分以粉土为主。该坝体主要由人工采用粉土夯填而成，坝体内夹有少量建筑垃圾及砾石。标准贯入平均击数N=13.83击，干密度1.48-1.51g/cm3，渗透系数K=0.97×10-4cm/s，属弱透水层，允许渗透比降J=0.46，内摩擦角φ=26.5°，粘聚力C=2kPa，变形模量E0=11MPa，承载力特征值fak=120kpa。-18- 水库除险加固工程初步设计报告坝基：②圆砾（Q4al）：青灰色，湿—饱和，母岩成分以花岗岩、石英岩、灰岩碎屑为主，粒径一般为4-15mm，最大者18mm，粒径大于2mm的颗粒质量约占总质量的60-80%，椭圆状，中粗砂充填，砂质纯净，局部夹有20-30mm后的中粗砂薄层或透镜体。层厚4.2m，该层在ZK1和ZK3附近缺失。圆锥动力触探平均击数N63.5=9.27击，渗透系数K=7.6×10-2cm/s，属强透水层，允许渗透比降J=0.50，粘聚力C=0kpa，变形模量E0=28MPa，承载力特征值fak=450kpa。③粉砂质泥岩（Q1n）：砖红色，干燥，具水平沉积层理，中—厚层状构造，局部夹有10-30cm厚的黄褐色细砂岩、泥岩薄层。该层仅在ZK2中揭露到，最大揭露厚度5.9m(未揭穿)。据1／400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2001（50年超越概率10%）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》GB18306-2001(50年超越概率10%)圈定，工程区均位于地震动态峰值加速度0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相应的地震基本烈度为Ⅶ度区，工程所有水工建筑物均应按动态峰值加速度0.15g区域地震基本烈度Ⅶ度区设防。1.4大坝安全复核根据水利部《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）和水利部《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号文）精神，2008年7月，由武威市水利水电勘测设计院编制完成的《甘肃省某市某水库安全评价报告》，经酒泉市水库大坝安全鉴定专家组鉴定，一致认为某水库存在着严重的质量安全问题，经分析评价后确定为三类坝。在本次某水库除险加固初步设计工作中，我院又对该水库存在的问题进一步复核。确定水库存在的主要问题如下：-18- 水库除险加固工程初步设计报告（1）大坝结构形体尺寸不合理，上、下游坝坡过陡，不符合规范设计要求，大坝结构不稳定，抗震不稳定。（2）水库坝体碾压干容重达不到筑坝土料的设计要求；上游坝坡护面失去护坡作用，坝前未做防渗处理。（3）大坝渗流不稳定，稳定流量大且无排水设施，已危及大坝的安全。（4）输水设备老化，非灌溉期水库弃水约120万m3，通过坝内埋设管道，排向下游水库。（5）提灌站基础局部沉陷，设备老化，影响到水库的正常调度运行。（6）大坝无观测设备，无通讯设施，管理房破烂，管理条件差。（7）大坝安全超高不符合规范要求，不能确保水库的安全运行。1.5水库除险加固设计根据对安全鉴定的复核结论，确定本次除险加固工程建设任务如下：(1)对大坝上、下游坝面进行清除覆盖层后，依据规范增加坝体安全超高，对下游坝坡培厚放缓、整理放缓上游坝坡，对上、下游坝坡进行护砌。（2）对大坝坝体、坝基进行防渗处理，并在坝后增设排水设施；（3）改建提灌站，更换提灌设备及配电设施；（4）增设观测设施，改善管理条件。1.5.1坝体加固措施针对水库坝体结构及尺寸的实际情况，按规范要求，将大坝上游坡培厚放缓至1:2.75，下游坝坡培厚放缓至1:2.25，采用砂土分层碾压，碾压相对密度达到0.7以上。1.5.2防渗措施水库坝体渗漏采用对坝体铺设200g/0.35mm/200g二布一膜进行全断面-18- 水库除险加固工程初步设计报告防渗；防渗结构从内向外依次：砂土坝体，200g/0.35mm/200g复合土工膜，0.3m厚的砂砾石垫层，0.3m厚的浆砌石（1296.5-1296.5）/干砌石套衬护坡。后坝坡采用0.2m厚的砾石护坡，其结构形式为（0.6×0.3）C15细粒砼浆砌块石做成6.0m×6.0m的方格网，其内填筑砾石。1.5.3提灌站工程某水库提灌站基础局部沉陷，泵房墙体开裂已不能正常使用。本次项目实施将原提灌泵站拆除，在原址新建一座泵站，泵站建筑面积为60m2。根据计算流量更换4台卧式离心泵（两用两备），并配备配电设施。1.5.4安全运行辅助设施（1）永久输电线路某水库运行及管理用电线路老化，线路时常发生问题，造成断电，为改善管理条件，保证供电可靠，需改造10KV输电线路200m，380V低压线路300m。1.5.5输水设施更换两根同型号的输水管，高程为1299.5m。1.6大坝监测设施某水库现状无任何观测设施，为及时了解水库情况，便于管理。本次设计在大坝前坝坡、大坝轴线、大坝后坝坡埋设C15砼预制观测桩，形成5个观测断面，进行大坝的水平和垂直变形观测，共埋设观测桩18个，间距50m，在坝后排水沟末端设一三角堰，进行渗流量观测。1.7工程管理某水库现由某市南湖灌区水利管理所管辖，水库管理正式职工1名，临时人员2名。-18- 水库除险加固工程初步设计报告主要业务职责：大坝水文观测、水情上、下通报、水情调度、大坝变形观测、泵站的运行、维护保养等。1.8施工组织设计某水库位于某市城西南65km处的山水沟，距阳关镇镇政府约5km，其中某市城至阳关镇70km为公路，阳关镇至某水库8km，均为土路，交通较为方便。某水库所用电线已老化，需更换10kv输电线路1.0km，使工程施工及以后水库管理都有了可靠的电源。某水库水源为泉水，无任何污染，工程施工用水可从水库抽取，水质水量均满足生产、生活需要。工程施工选用以机械和人工相结合的方案。本工程施工期为1年，工程所需主要建筑材料：水泥546T，石子1694m3，砂子1067m3，块石2356m3，两布一膜复合土工膜6312m2。1.9工程投资概算依据甘肃省水利厅甘水规发[1992]15号文关于《甘肃省水利水电工程初步设计概算编制办法》编制本工程投资概算。建筑工程采用甘水规发[1996]第41号文颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》，机械台班费定额执行甘水规发[1996]第41号文颁发的《甘肃省水利水电工程施工机械台班费定额》，并根据甘水规发[1998]11号文对其一类费用乘1.15系数进行调整。根据2011年7月价格水平计算，结合本工程的实际情况，经分析计算工程总投资280.01万元，其中：建筑工程194.98万元，机电设备及安装工程5.28万元,临时工程14.77万元，其它费用48.41万元，基本预备费（5%）13.33万元。1.10经济评价某水库经济内部收益率为12.19%，高于社会折现率8%；经济净现值（Is=8%）为108.24万元，大于零；经济效益费用比（Is=8%）为1.43-18- 水库除险加固工程初步设计报告大于1，各项经济指标符合规范要求，以上分析说明，本项目在经济上合理可行的。1.11水土保持与环境影响评价某水库除险加固工程是有显著的经济效益、社会效益和生态效益，可促进当地水土保持与经济可持续发展，工程建设所带来的局部不利影响，可以通过采取措施得到妥善解决和改善。1.12工程招投标本工程为利用国家资金为主的小型基本建设项目，结合本工程的建设实际，对本工程的建安工程和部分材料设备进行招标。工程某水库除险加固工程项目部委托有资质招标单位采用公开招标方式确定。根据工程量及投资本工程分二个标段，即：水库桩号0+000～0+160段为一个标段，提灌泵站改建、输电线路及附属设施为第二个标段，监理为第三标段。-18- 水库除险加固工程初步设计报告2气象、水文2.1库区概况某水库位于某市西南65km处的山水沟，是一座以灌溉、养殖为主的小（1）型水库。该库始建于解放前，是当地劳动群众就地取材，采用柴草护面沙壤土分层压成，后经多次加固维修扩大发展到目前的规模。水库总库容115万m3，死库容23万m3，其蓄水水源是泉水。水库控制灌溉面积0.15万亩，是南湖灌区青海油田基地农场农业生产的主要灌溉水源。某水库是南湖灌区青海油田基地农场的重要水利工程之一。该水库属于泉水型积蓄水库，泉水多年平均流量0.09m3/s，多年平均来水量283.82万m3，来水呈现季节性特点，在水系区划上属于疏勒河水系。2.2气象某水库地处河西走廊腹地，远离海洋，地处蒙新荒漠地带，地理纬度和海拔较高，属典型的大陆性气候。流域内总的气象特征为：气候干燥降水少，蒸发强烈日照长，冬冷夏热温差大，秋凉春旱多风沙。某市气象站多年资料统计，项目区多年平均气温9.3℃，多年平均降雨量39.9mm，极端最高气温44.1℃，极端最低气温-27.6℃，年均蒸发量2486.0mm,最大冻土深度144cm,年平均风速2.2m/s,最大风速24m/s，主导风向夏季为东风，冬季为西风，夏秋之交为西北风。气象要素统计见表2—1。2.3水文基本资料某水库属泉水蓄积型水库，无实测径流、洪水资料，本次水库水文分析通过对输水资料反推，得到多年月平均流量和年径流量，利用《甘肃省暴雨洪水图集》中纳希瞬时单位线法计算各种频率下的洪峰流量，并利用相似流域石油河玉门市站现有实测洪水整编资料（1977～2008年）共32-18- 水库除险加固工程初步设计报告某市气象要素及水库水面蒸发量统计表表2—1序号项目单位月份全年一二三四五六七八九十十一十二1多年各月平均气温℃-9.3-4.14.512.418.322.722.723.517.08.70.2-7.09.32极端最高气温℃10.121.028.833.738.639.644.142.736.534.622.010.344.13极端最低气温℃-26.9-24.4-19.6-10.0-3.35.08.66.1-4.2-12.2-23-27.6-27.64平均降水量mm0.83.01.82.83.07.312.95.31.90.71.00.939.95陆面平均蒸发量mm37.064.6179.1291.1353.4354.0355.9342.4238.0154.775.440.62486.06平均风速m/s2.12.22.72.82.72.32.12.11.81.61.92.12.27最大积雪深度cm1275100000168128最大冻土深度cm13914414140000013471011449水库多年平均蒸发量mm25.137.777.5118.7162.2180.0183.1171.1125.682.331.624.01143.810相应风向ENEENEENE,EENEE,ENEE,ENEWNWENEWWENEE,ENE11多年最大风速m/s24142418201318151416141724-18- 水库除险加固工程初步设计报告年资料频率计算成果，采用面积比拟法对比分析得出本项目设计洪水。2.3.1径流某水库主要水源就是蓄积库底的出露泉水，泉水补给来源由两部分组成，一部分为库上游集雨面上的降雨入渗地下补给泉水，另一部分为上游水库渗流补给。水库无径流观测资料，根据该库2002年至2009年灌溉输水量和冬季水库水位记录反推求得多年平均来水量见表2—2。由表2—2月平均流量数据分析，某水库天然来水量年月分配差异较大，4～8月份泉水流量较大，9～12月份以及次年1～3月份来水量较小，表现出来水量的不均匀性。分析其原因，冬季降水以降雪为主，融雪水相对较小，地表冻结，地下径流受冻而减小，潜流补给小。春季以后冰雪冻融，泉水流量逐渐增加，6～9月份来水流量相对较大，所以出库平均流量相对较大，经过水库调蓄，满足该水库控制面积上的农林灌溉需要。依据分析，某水库多年平均年径流量283.82万m3，入库泉水流量0.09m3/s。2.3.2水库水位库容曲线某水库总库容115万m3，死库容23万m3，水库水位～库容曲线见图2—1。某水库多年平均来水量表2—2月份流量123456789101112全年月流量(万m3)10.949.1021.9725.1126.9740.6044.2436.9533.8816.139.228.72283.82月平均流量(m3/s)0.0410.0380.0820.0970.1010.1570.1650.1380.1310.0600.0360.0330.0902.4洪水2.4.1防洪标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），某水库库容115万m3，属小（1）型水库，为IV等工程，主要建筑物为4级，-18- 水库除险加固工程初步设计报告某水库防洪标准应为10～20年一遇洪水设计，50～100年一遇洪水校核，综合考虑该水库的防洪保护对象、重要性等，确定某水库附属建筑物防洪标准按照20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核可满足防洪要求。2.4.2洪水特性某水库主要洪水为汛期暴雨洪水，工程区没有实测水文资料，项目区距海洋遥远，海洋对降水影响微弱，降水稀少，气候干燥。受季风影响，时有局部暴雨发生，大面积暴雨较少发生。暴雨历时短，一般不超过24h，暴雨出现时间多在6～9月间。暴雨洪水一般出现在6～9月间，历时三个月，由暴雨洪水形成，洪水峰量较小，峰现时间很短，峰值尖瘦。上游洪水经导洪堤人为导向下游，洪水不入库。-18- 水库除险加固工程初步设计报告-18- 水库除险加固工程初步设计报告项目区无实测洪水资料，本次采用瞬时单位线法计算某水库设计洪水，并利用相似流域石油河玉门市站现有实测洪水整编资料（1977～2008年）共32年资料频率计算成果，采用面积比拟法对比分析得出本项目设计洪水。2.4.3瞬时单位线法计算2.4.3.1降雨时段选择《甘肃省暴雨洪水图集》中对各分区综合概化雨型选时段按照流域面积控制，某水库坝址以上集雨面积164km2，沟道平均比降约6.1‰。从分水岭到工程建设区约19.5km。按照集雨面积100≤F≤300km2，选择主雨峰为为3h时段雨型分配，查找年最大3h、6h、24h点雨量等值线，得到项目区点雨量值。2.4.3.2设计雨量过程线计算由《甘肃省暴雨洪水图集》附图21查得河西内陆河流域24h和6h点面折减系数，由附图26查得河西内陆河流域24h和6h流域形状改正系数，不同集雨面积下的点面折减系数和形状改正系数见表2—3。点面折减系数和形状改正系数表表2—3时段点面折减系数流域形状改正系数3h0.8300.9156h0.8350.91524h0.8600.903-18- 水库除险加固工程初步设计报告各历时不同频率的点雨量乘以点面折减系数和流域形状改正系数，得到相应频率相应历时的面雨量，各频率相应历时的面雨量见表2-4、2-5。点雨量计算表表2-4时段(h)5%2%115.9621.60324.4133.04631.9243.202433.9345.37面雨量计算表表2-5时段（h）5%2%112.0516.31318.4925.03624.2432.812426.3535.23查附表10选取内陆河流域主雨峰为6h的综合雨型，按照面雨量同频率控制放大，得到相应频率的面雨量过程。5%、2%频率下的面雨量过程线见表2-6、表2-7。2.4.3.3净雨深计算由面雨量过程线计算净雨深需计算产流期入渗量，查《甘肃省暴雨洪水图集》附图38得河西内陆河流域6h产流期平均入渗量，净雨深计算结果见表2-6、表2-7。由净雨深乘以降雨面积可得洪水总量。计算公式如下：-18- 水库除险加固工程初步设计报告W=1000hF式中：h——计算净雨深，mmF——降雨面积，164km22.4.3.4洪水流量过程线的推求根据不同频率的净雨量及地形特征进行产流汇流计算。由于上游石山植被区下垫面和祁连山山地条件相似，均为石质山，自然景观垂直分布明显，石山、植被相间，暴雨成因均为蓄满产流，渗流强度随降雨量和降雨强度变化，可以采用内陆河祁连山区产流汇流计算公式计算上游暴雨洪水产流汇流情况，汇流计算采用瞬时单位线法，由汇流参数m1、m2地区综合公式计算参数n和k,计算公如下：m1,10＝1.410.11b＝2.49-1.545logm1＝m1,10bi=m2＝0.858-0.236n＝k＝-18- 水库除险加固工程初步设计报告某水库5%频率时段单位线及洪水过程线表表2—6时段△t=1ht/kS(t)S(t-△t)时段单位线u(△t,t)h×υ∑基流+潜流m³/s洪水过程线(m3/s)备注3.9255.3672.0380.00000.0000.00000.00005.66n=2.510.4440.02900.0290.1140.0000.1145.611k=2.320.8890.1210.0290.0920.3610.1560.0000.5175.629△t=1h31.3330.2490.1210.1280.5010.4940.05901.0555.654C=45.56m2/s41.7780.3850.2490.1360.5350.6860.18801.4085.67052.2220.5130.3850.1280.5010.7310.26001.4925.67462.6670.6230.5130.1110.4350.6850.27801.3985.66973.1110.7150.6230.0910.3590.5950.26001.2135.66183.5560.7870.7150.0730.2850.4900.22601.0025.65194.0000.8440.7870.0560.2210.3900.18600.7975.642104.4440.8860.8440.0430.1670.3020.14800.6185.634114.8890.9180.8860.0320.1250.2290.11500.4685.627125.3330.9420.9180.0230.0920.1710.08700.3495.622135.7780.9590.9420.0170.0670.1250.06500.2575.617146.2220.9710.9590.0120.0480.0910.04800.1875.614156.6670.9800.9710.0090.0340.0660.03500.1355.612-18- 水库除险加固工程初步设计报告167.1110.9860.9800.0060.0240.0470.02500.0965.610177.5560.9900.9860.0040.0170.0330.01800.0685.69188.0000.9930.9900.0030.0120.0230.01300.0485.68198.4440.9950.9930.0020.0080.0160.00900.0345.67208.8890.9970.9950.0010.0060.0110.00600.0235.67219.3330.9980.9970.0010.0040.0080.00400.0165.66229.7780.9980.9980.0010.0030.0050.00300.0115.662310.2220.9990.9980.0000.0020.0040.00200.0085.662410.6670.9990.9990.0000.0010.0030.00100.0055.662511.1111.0000.9990.0000.0010.0020.00100.0045.662611.5561.0001.0000.0000.0010.0010.00100.0025.662712.0001.0001.0000.0000.0000.0010.00000.0025.662812.4441.0001.0000.0000.0000.0010.00000.0015.662912.8891.0001.0000.0000.0000.0000.00000.0015.663013.3331.0001.0000.0000.0000.0000.00000.0015.663113.7781.0001.00000.0000.0000.00000.0005.66-18- 水库除险加固工程初步设计报告某水库2%频率时段单位线及洪水过程线表表2—6时段△t=1ht/kS(t)S(t-△t)时段单位线u(△t,t)h×υ∑基流m³/s洪水过程线(m3/s)备注5.6607.6123.1070.00000.0000.00000.00005.606n=2.510.5810.05200.0520.2920.0000.2925.6019k=2.321.1630.1970.0520.1460.8260.3930.0001.2195.6061△t=1h31.7440.3750.1970.1771.0041.1110.16002.2755.60109C=45.56m2/s42.3260.5400.3750.1650.9351.3500.45302.7385.6013052.9070.6750.5400.1350.7651.2580.55102.5745.6012363.4880.7780.6750.1020.5791.0290.51302.1225.6010274.0700.8510.7780.0740.4170.7790.42001.6165.607984.6510.9020.8510.0510.2890.5610.31801.1685.605995.2330.9370.9020.0350.1950.3890.22900.8135.6043105.8140.9600.9370.0230.1290.2630.15900.5515.6031116.3950.9750.9600.0150.0840.1740.10700.3655.6022126.9770.9840.9750.0100.0540.1130.07100.2385.6016137.5580.9900.9840.0060.0340.0720.04600.1535.6013148.1400.9940.9900.0040.0210.0460.03000.0975.6010158.7210.9960.9940.0020.0130.0290.01900.0615.608169.3020.9980.9960.0010.0080.0180.01200.0385.607179.8840.9990.9980.0010.0050.0110.00700.0235.6071810.4650.9990.9990.0010.0030.0070.00500.0145.6061911.0470.9990.9990.0000.0020.0040.00300.0095.6062011.6281.0000.9990.0000.0010.0030.00200.0055.6062112.2091.0001.0000.0000.0010.0020.00100.0035.6062212.7911.0001.0000.0000.0000.0010.00100.0025.6062313.3721.0001.0000.0000.0000.0000.00100.0015.6062413.9531.0001.0000.0000.0000.0000.00000.0000.000-18- 水库除险加固工程初步设计报告式中：m1,10——平均净雨强为10mm/h的瞬时单位线的滞时；F、J、L——降雨汇流流域面积、平均比降、和沟长；b——反映汇流特性的指数；i——产流期的平均净雨强；h——总的净雨深；tc——产流历时；m1、m2——瞬时单位线的滞时地区综合参数；n、k——瞬时单位线参数。带入相关数据得到：降雨汇流参数n5%=2.5，n10%=2.5，k5%=2.3、k10%=3.31；查时段单位线用表求得时段单位线，计算地表洪水过程线，5%、10%频率下的洪水流量过程线表2-6、表2-7。洪水计算以降雨形成的洪水过程即为相应频率下的设计洪水过程线。2.4.3.5设计洪水总量和洪峰流量由设计洪峰流量过程线计算洪水总量，计算结果和净雨法计算结果相同，表明计算参数取值符合实际，计算结果见表2-8、2-9。某水库不同频率洪峰流量表表2-8频率项目5%2%洪峰流量（m3/s）74130100 水库除险加固工程初步设计报告某水库不同频率洪水总量表表2-9频率项目5%2%洪峰流量（m3/s）7618812.4.4面积比拟法计算玉门市石油河汛期洪水主要由山前暴雨洪水组成，集雨面积处于祁连山洪积扇面上，与某水库区域同属于疏勒河水系，自然地理条件及水文地质条件与某水库区域相似，且实测洪水资料系列较长，采用石油河玉门市站作为参证站，所实测资料作为本次某水库除险加固设计洪水的复核佐证资料。石油河玉门市站以上集雨面积656km2，用玉门市站1977～2008年共32年资料加上1年调查历史洪水资料组成不连续洪水系列进行频率分析计算，计算结果见表2—10。玉门市站不同频率下洪峰流量计算表表2—10方法均值(m3/s)CvCs/Cv设计值(m3/s)2%3.3%5%10%频率分析2031.553.5322246192111用面积比拟法计算某水库洪水，计算结果见表2—11。计算公式如下：Q设=（F设/F参）^n×Q参100 水库除险加固工程初步设计报告Q设——设计站洪峰流量或洪水总量；Q参——参证站洪峰流量或洪水总量；F设——参证站集雨面积；F参——设计站集雨面积，石油河玉门市站集雨面积656km2；n——指数。对洪峰流量，大中型流域n=0.5～0.7，较小河流n≥0.7，本次计算取0.7。面积比法洪峰流量计算表表2-11项目集雨面积（km2）频率(P)5%(m3/s)2%(m3/s)某水库164731222.4.5洪水计算结果和理性分析经过计算，采用面积比拟法计算洪峰流量为Q5%=73m3/s，Q2%=122m3/s，与《甘肃省暴雨洪水图集》瞬时单位线法计算结果相比较，计算结果较为接近，证明本次计算结果具有合理性和可靠性，本项目设计洪水采用瞬时单位线法计算结果，即：Q5%=74m3/sQ2%=130m3/s2.5泥沙某水库上游山前洪积扇面上地表植被较差，当降雨形成洪水时，水流挟沙下泄，成为威胁水库的沙源之一，洪水携带泥沙主要为推移质，大洪水携带泥沙能力较强。但是该水库上游暴雨洪水发生次数少，入库洪水小，携带泥沙少。入库泥沙量通过100 水库除险加固工程初步设计报告集雨面积与党河河道洪水泥沙经比例法估算。党河流域来沙不仅年际变化大，年内分配也很不均匀，泥砂集中在汛期的7、8月份，约占全年沙量的80%。根据党河党城湾水文站实测泥沙资料分析，党河党城湾站以上集雨面积为14325km2，党河河道汛期多年平均悬移质含沙量47.03万t，多年平均含沙量1.96kg/m3，汛期平均含沙量3.13kg/m3。经类比，某水库洪水携带泥沙量约5384t，水库上游洪水经由导洪堤进入其它沟道导向下游，洪水携带泥沙不入库，对水库影响较小。2.6冰情某水库库区位于大陆腹地的内陆河流域，其气候特点为冬季寒冷、夏季炎热、气温温差大，降水少、蒸发大，属典型的大陆性气候。根据某市气象站观测资料，项目区多年平均气温9.3℃，极端最高气温44.1℃，极端最低气温-27.6℃，该地区从每年11月至翌年2月份气温较低，气温均在0℃以下，气温为零下时期较长，有冰情发生的条件，封冻等冰情现象，某水库往年均发生冰冻现象，冰厚0.3m—0.7m，所以在冻结和融冰期须防冰凌危害。100 水库除险加固工程初步设计报告3工程地质3.1绪言我院受某市水务局委托，对水库进行了除险加固前的勘察，完成了库区及附近地区1/1000地形测绘；并委托西北地质勘查基础工程总公司对现有坝体岩土工程进行详细勘察，按照《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99要求，勘探点沿坝轴线布置，共布勘探线1条，勘探点3个，勘探点间距为27.0-36.8m，勘探深度为8.2-20.0m，总进尺38.8m/3孔。完成实物工作量统计表序号工作项目单位工作量1勘探点钻孔m/孔38.8/82取样原状样件6扰动样件6水样件13原位测试标准贯入试验次6重型圆锥动力触探次64室内试验土常规件6颗粒分析件6水质简分析件13.2工程概况某水库位于某市城西南约65km处的山水沟内，向阳湖水库下游，其蓄水水源为泉水。坝体为均质土坝，粉土分层压筑而成，大坝上游为柴草护面，下游坡面堆有大量的建筑和生活垃圾，坝顶铺有沥青，做为通往某100 水库除险加固工程初步设计报告农场的道路。坝型为长方形条带状，坝长约160m，最大坝高12m，坝顶宽度11m，坝顶高程1301.0m，总库容115万m3，死库容23m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，该工程规模为小（1）型水库。某水库始建于1965年，坝体系当地群众就地取材，采用柴草护面，粉土分层夯筑而成，后经扩建形成现在的规模，以后逐年维修带病运行至今。该水库控制灌溉面积0.15万亩，是南湖灌区山水沟周边村组农业生产的主要灌溉水源。水库的工程隐患已危及到下游高老庄水库、1个村庄、240人以及0.15万亩耕地的安全。3.3区域地质概况3.3.1区域构造概况据区域地质资料，该区在区域构造上位地阿尔金山脉与祁连山山脉的交接部位，构造体系属祁吕弧形褶带反射弧的西翼。从本次勘察资料显示，在坝区小范围内地层沉积连续，未发现构造痕迹。3.3.2库区水文地质条件依据本次勘察，库区地下水类型为第四系松散层孔隙潜水，含水层为中、下更新统砂砾石及全新统上部冲积砂土，水位埋深一般大于10m，水化学类型主要为SO42-—HCO3-—Na+—Mg2+型水，本次勘察时坝体内揭露的地下水位为12.8m。3.3.3库区工程地质3.3.3.1地形地貌某水库建于一近东西向的沟谷内，主坝位于水库西侧，坝顶平均高程为1301.0m。坝顶起伏不大，相对高差小于0.5m。3.3.3.2库区地层岩性库区出露的地层岩性主要以第四系全新统（Q4ml100 水库除险加固工程初步设计报告）素填土和第四系下更新统南湖组（Q1n）粉砂质泥岩为主。3.3.3.3坝体、坝基地层岩性坝体：①素填土（Q4ml）：土黄色，干—稍密，稍湿—中密，主要成分以粉土为主。该坝体主要由人工采用粉土夯填而成，坝体内夹有少量建筑垃圾及砾石。坝基：②圆砾（Q4al）：青灰色，湿—饱和，母岩成分以花岗岩、石英岩、灰岩碎屑为主，粒径一般为4-15mm，最大者18mm，粒径大于2mm的颗粒质量约占总质量的60-80%，椭圆状，中粗砂充填，砂质纯净，局部夹有20-30mm后的中粗砂薄层或透镜体。层厚4.2m，该层在ZK1和ZK3附近缺失。③粉砂质泥岩（Q1n）：砖红色，干燥，具水平沉积层理，中—厚层状构造，局部夹有10-30cm厚的黄褐色细砂岩、泥岩薄层。该层仅在ZK2中揭露到，最大揭露厚度5.9m(未揭穿)。3.3.3.4坝体、坝基及附属设施土层的物理力学性质为确定各层土的物理力学性质，以提供设计所需的土层物理力学参数，本次勘察对①素填土（粉土）、②圆砾层进行了取样，并对①素填土（粉土）进行了标准贯入试验，对②圆砾层进行了重型圆锥动力触探试验，其土样分析成果见附表1，标准贯入试验成果见附表2，重型圆锥动力触探试验成果表见表3。根据测试结果，结合野外观察及参考工程地质手册确定各层土的物理力学参数如下：坝体：①素填土（Q4ml）：土黄色，干—稍湿，主要成分以粉土为主，标准贯入平均击数N=13.83击，干密度1.48-1.51g/cm3，渗透系数K=0.97×10-4cm/s，属弱透水层，允许渗透比降J=0.46，内摩擦角φ=26.5°100 水库除险加固工程初步设计报告，粘聚力C=2kPa，变形模量E0=11MPa，承载力特征值fak=120kpa。坝基：②圆砾（Q4al）：青灰色，湿—饱和，稍密—中密，圆锥动力触探平均击数N63.5=9.27击，渗透系数K=7.6×10-2cm/s，属强透水层，允许渗透比降J=0.50，粘聚力C=0kpa，变形模量E0=28MPa，承载力特征值fak=450kpa。③粉砂质泥岩（Q1n）：砖红色，干燥，具水平沉积层理，中—厚层状构造，承载力特征值fak=600kpa。溢水管：溢水管位于0+058m处坝体中，由两根直径为30cm的钢管上下排列组成，其埋深约1.5m（距坝顶），自坝体出露后呈弧线状延伸至坝底，周围土层岩性为①素填土（Q4ml），无渗漏。提水泵房泵房分别位于水库南岸，坐落于③粉砂质泥岩（Q1n）上，整体结构稳定。3.4坝体、坝基的稳定性评价3.4.1坝体的稳定性评价该水库坝基直接座落于未经处理的原地表圆砾层或粉砂质泥岩层上，且在坝前没有做任何防渗措施。因该圆砾层属强透水层，坝体土层密实度偏低，水库上游坝坡护面因风浪淘刷、冻胀等因素的影响下，致使坝坡局部沉陷、塌滑、坝体变形严重，需进行坝体抗滑稳定性验算，并采取相应的处理措施，对坝体进行加固处理。由于库区为该区的最低洼处，且形成一定的天然铺盖，在正常高水位时不存在邻库渗漏和库区渗漏问题。100 水库除险加固工程初步设计报告3.4.3水库淹没、浸没库盘为天然洼地，库区内无村落，无重要矿产资源，也无耕地，库区淹没损失小；由于坝基的渗漏，使坝后地下水位抬高，溢出地表，可造成一定程度的次生盐渍化。3.5地震液化评价根据本次勘察，坝体及坝基地层为稍密—中密的素填土、圆砾及粉砂质泥岩，场地土类型为中硬场地土，场地类别为Ⅱ类。根据1：400万《中国地震动参数区划图》GB18301-2001，50年超越概率10%圈定，坝体附近地区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，工程区相对应的地震烈度为Ⅶ度区。勘察时坝体内水位埋深13.10m，圆砾属不液化土。3.6环境水的腐蚀性评价本次勘察在库区内采取水样进行水质简分析，其分析成果见附件1。根据《水利水电工程地质勘察规范》（50287-99）附录G的规定，该场地环境水对普通水泥具弱腐蚀性，对抗硫酸盐水泥不具腐蚀性（腐蚀性评价见表3-1）。环境水的腐蚀性评价表3-1腐蚀性类型腐蚀性特征判定依据实测值界限指标腐蚀性评价分解类溶出型HCO3-含量(mmol/L)4.532HCO3-＞1.07无无一般性酸性型PH值7.2PH＞6.5无无碳酸型侵蚀性CO2含量(mgl/L)0.0CO2＜15无无100 水库除险加固工程初步设计报告分解结晶复合类硫酸镁型Mg2+含量(mg/L)63.56Mg2+＜1000无无结晶类硫酸盐型SO42-含量(mg/L)289.75.普通水泥：＜250无弱抗硫酸盐水泥：＜3000无无3.7天然建筑材料根据野外调查，水库库区附近缺少坝壳料。土料场位于现水库东南方向500m处，土质为粉土，有效层厚度4m，无效覆盖层厚度0.3-0.5m，渗透系数K=0.92×10-3cm/s，内摩擦角φ=22°，粘聚力C=3kpa，最大干密度1.68g/cm3，最优含水量15.0%。根据野外调查，水库库区附近缺少合格的砼粗骨料和块石料场，砼粗骨料选用党河水库下游七里镇的成品砂石，其运距60km。块石料选用距新工坝28km的龙头山的岩石，其储量较大，己进行人工开采。物理力学指标见下表3-2。试验结果说明料场花岗闪长岩可满足料石的质量技术要求。石料物理力学试验成果表表3-2岩石名称干容重g/cm3抗压强度MPa硫酸盐及硫化物含量(换算成SO3)%有机质含量软化系数冻融损失率吸水率干湿花岗闪长岩2.6775640.008浅于标准色0.800.040.0843.7.1砼及砂垫层细骨料砼及砂垫层细骨料可选用党河水库下游七里镇的成品料,其运距60km，储量十分丰富,其物理力学指标见下表3-3:100 水库除险加固工程初步设计报告砼及砂垫层细骨料物理力学试验成果评价表表3-3项目标准值试验值评价比重＞2.62.64符合要求干容重＞1.6t/m31.52偏小孔隙率＜40%42.5略高含泥量(水上)＜3%2.18符合要求SO3＜1%0.2符合要求水溶盐含量＜1%0.11符合要求有机质含量浅于标准色浅于标准色符合要求细度模数2.5-3.51.98偏小平均粒径0.31-0.5mm0.24偏小从实验数据可以看出，砼细骨料及砂垫层料，除干容重、平均粒径偏小外，其它指标满足规范要求。3.8结论与建议1、坝体以素填土为主，坝基地层为圆砾、粉砂质泥岩，坝址范围内无隐伏的构造通过。2、工程场地土类型为中硬场地土，场地类别为Ⅱ类。3、工程区相对应的地震烈度为Ⅶ度区，地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s。4、坝基内的饱和圆砾层为不液化土。5、根据本次勘察坝体堆填材料以素填土为主，坝基以圆砾、粉砂质泥岩为主。建议对坝体进行培土加宽、加高并对坝体、坝基进行防渗处理。100 水库除险加固工程初步设计报告6、水库上游坝坡护面因风浪淘刷、冻胀等因素的影响下，致使坝坡局部沉陷、塌滑，建议对坝坡进行护披加固处理。7、环境水对普通水泥具弱腐蚀性，对抗硫酸盐水泥不具腐蚀性。8、坝体加固时，选取代表地段的细砂层进行现场碾压实验，以测求施工时的最优含水量和最大干密度。100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告100 水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模4.1灌区概况4.1.1项目概况据《某市水利志》记载，某水库始建于1965年，是当地群众就地取材，用粉砂土堆筑，人工分层夯筑而成的，1985年组织群众对后坝进行了维修。某水库主要建筑物包括砂土坝体和提灌站。某水库坝体建在沟道上，坝体为砂土坝，水库坝基及库区上部的覆盖层是透水层，下部砂砾石层是较好的持力层。坝体设计级别为IV级，最大坝高12m，坝顶长度160m，坝顶高程1301m，坡顶宽11.0m，上游坝坡坡比为1:1.0；下游坝坡坡比为1:1.5，最大蓄水水深8.0m，坝后无排水设施。提灌站提灌流量为0.13m3/s，装2台配套功率160KW离心式抽水机，年工作时间210d，提灌站站房建筑面积60㎡。水库正常蓄水位1299.5m，水库总库容115万m3，兴利库容92万m3，死库容23万m3。4.1.2项目区经济社会概况某水库是该南湖灌区青海油田基地农场农业生产的主要灌溉水源，现控制灌溉面积0.15万亩。灌区内辖2个行政村和1个国营林场，灌区内土质为粉砂土，适宜葡萄、棉花等作物生长，自然条件优越。4.2水库大坝安全评价4.2.1洪水标准评价结果某水库水源为泉水，没有专门的泄流设施和调洪库容，某水库大坝坝顶安全超高不满足规范要求。100 水库除险加固工程初步设计报告4.2.2工程质量评价水库大坝上、下游坝坡偏陡不符合规范设计要求；水库坝体压筑干容重达不到设计要求；上游坝面护面失去护坡作用；坝前未做防渗处理；以上工程问题已严重影响工程安全，综合评价为工程质量不合格。4.2.3结构稳定分析评价现场安全检查显示，某水库上、下游坝坡偏陡，经采用瑞典圆弧法计算，坝体最小安全系数小于规范要求安全系数，前、后坝坡不稳定，存在滑塌安全隐患，评价某水库大坝结构不稳定，符合C级条件。4.2.4抗震稳定分析结构根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）规定，非常运用条件下（正常蓄水位遇地震），其最小安全稳定系数为1.05,。经计算，某水库上、下游坝坡最小安全稳定系数小于规范要求，坝体不满足抗震要求。依据《水库大坝安全评价导则》的相关规定，某水库抗震安全级别评定为C级。4.2.5渗流稳定分析评价根据《水库安全评价导则》（SL258-2000）渗流稳定安全评价的规定，通过对水库大坝各代表断面坝体的渗流计算与调查结合分析，认为水库主坝体、坝基的渗透坡降均小于规范允许的渗透坡降，依据《水库大坝安全评价导则》（SL256-2000）,某水库大坝渗流安全评定为C级。4.2.6运行管理评价某100 水库除险加固工程初步设计报告水库大坝的运行管理工作缺少必要的观测仪器，管理设施落后，调度运行受设施老化、变形影响，运行困难，水库管理人员依据运行管理的有关规定，制订相关规章制度并严格执行，维持水库调度运行，使水库发挥效益，依据《水库大坝安全评价导则》（SL256-2000）评价大坝运行管理较差。4.3安全鉴定结论及其建议4.3.1水库存在的主要问题某水库安全鉴定成果经小型病险水库核查小组核查，核查意见如下：（1）大坝结构尺寸不合理，坝坡较陡，不符合规范设计要求；水库大坝地基未做防渗处理；坝体碾压干容重达不到筑坝土料设计干容重要求。（2）经抗滑稳定计算，水库大坝上、下游坝坡稳定安全系数小于规范要求值，坝体抗滑不稳定；水库经抗震稳定计算，大坝坝坡的抗震安全稳定系数小于规范要求值，坝体抗震不稳定。（3）大坝坝体渗流不稳定，坝体、坝基渗透坡降大于允许渗透坡降，严重影响水库蓄水及大坝安全。（4）大坝安全超高不符合规范要求，不能确保水库的安全运行。（5）提灌站基础局部沉陷，设备老化，影响到水库的正常调度运行。（6）大坝无观测设备，无通讯设施，管理房破烂，管理条件差。4.3.2安全鉴定结论以上质量安全问题，影响大坝安全及工程正常运行，根据《水库大坝安全鉴定办法》，评定为三类坝，并进行除险加固。4.3.3对水库除险加固的意见和建议根据某100 水库除险加固工程初步设计报告水库工程及运行管理现状存在的问题，结合安全评价分析论证的结果，建议采取以下措施：（1）对前后坝坡柴草进行全面清除后，按规范要求对坝坡进行加固处理；重新设置护面。（2）坝后增设排水设施；（3）为确保大坝安全，需加高坝体。（4）改建泵房和管理房。（5）增设观测设施，改善管理条件。4.4水库规模及设防洪水复核4.4.1水库规模根据当地实际运行灌溉制度进行水库调节计算，基本满足灌溉要求，水库维持现有规模，根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本水库属小（1）型水库，Ⅳ等工程，水库大坝、提灌站等主要建筑物为4级。4.4.2洪水标准该水库始建期没有洪水资料，至今也无任何洪水观测资料，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）规定，需重新推求洪水资料；复核时根据其上游的集雨面积及气象资料，由经验公式推算洪水，进行防洪安全复核。该水库上游汇水面积较小，且洪水已被上游人为疏导，进入其它洪水沟道排向下游。因此，某水库没有洪水入库，故对洪水不进分析。4.4.3水库大坝安全复核4.4.3.1安全超高复核（1）安全超高复核的依据100 水库除险加固工程初步设计报告此次复核根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）及《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）对水库大坝超高进行复核。（2）安全超高计算依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）的要求，坝顶高程分以下三种情况进行计算,并取最大值。a、正常蓄水位或设计洪水位加正常运行情况的坝顶超高；b、校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高；c、正常蓄水位加非常运行情况的坝顶超高加地震涌浪高。因某水库无洪水入库，故没有校核洪水位；故本次计算只校核a、c两种情况并取最大值。根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）规定，坝顶在静水面以上的超高，按下式计算：Y=R+A式中：Y-坝顶在静水位以上的超高，m；R-波浪沿着坝坡的最大爬高，m；A-安全超高，m，查阅（SL252-2000）规范，正常运用情况A=0.50m,非常运行条件下A=0.30m。依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）在单坡上的波浪爬高，当m=1.5～5.0时，R由公式：Rm=KΔKWKp(hmLm)0.5/(1+m2)0.5计算。式中：Rm—波浪爬高(m)；KΔ—斜坡的糙率渗透性系数；本次计算取0.85。KW—经验系数,依据W/（gHm）0.5值查得。100 水库除险加固工程初步设计报告Kp—爬高累计频率换算系数（频率取5%），取1.61；m—上游坝面坡度系数。Lm—相应频率下的平均波长，ｍ。hm—相应频率下的平均波高，ｍ。Hm-水域的平均水深，ｍ。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求,波高、波长可采用蒲田试验站公式或官厅—鹤地公式算出，本水库采用鹤地水库公式计算：h2%=0.00625W1/6(gD/W2)1/3(W2/g)Lm=0.0386(gD/W2)1/2(W2/g)W—计算风速（m/s），当地多年平均最大风速24m/s,主风向为东风（正常情况下取1.5倍；非常情况下取当地多年平均最大风速）；D—库面吹程（km）根据上述计算公式，最后确定，大坝超高计算参数见下表：水库超高计算表表4-2项目DVf坝坡比RAY（km）（m/s）（m）（m）（m）正常情况+正常超高0.41361:11.060.51.56正常情况+非常超高+涌浪高0.41241:10.640.300.94（3）复核结论100 水库除险加固工程初步设计报告坝顶安全超高复核结果表表4-3坝体坝体坝顶超高Y(m)正常蓄水位(m)所需坝顶高程(m)现坝顶高程(m)高差(m)正常运行情况1.561299.501301.0613010.06非常情况+地震涌浪高0.941299.501300.441301-0.56经复核某水库大坝顶高程应为1301.06m，而实有坝顶高程只有1301.0m，坝体安全超高不符合规范要求，坝体需进行加固处理。4.5大坝结构安全评价复核4.5.1坝体滑坡和裂缝原因分析某水库坝体前坝坡下滑、下沉现象严重，局部坝段有倒坡现象存在，造成上游坝坡结构变形；前护坡与坝体之间形成多处纵向裂缝。经分析某水库坝体产生滑坡及裂缝原因有：某水库坝基座落在粉砂土上，建库前也没做地基处理。粉砂土随重力下沉或滑入水中导致前坝坡与主坝体各形成裂缝，裂缝最宽处达3cm；前坝坡在正常蓄水位运行期由于冲刷导致滑坡和下沉现象严重；水库运行期间经常昼夜巡坝，随时抢险才勉强维持着水库正常运行。由于某水库是当地农民用粉砂土堆筑而成的土坝，没有任何施工、质检资料；当地农民缺少施工技术、没有施工机械，导致施工质量存在一定问题。在坝体两个断面取样及干密度试验，获得断面最小干密度为1.1t/m3，最大干密度为1.338t/m3，达不到筑坝材料粉砂土的设计干密度1.55t/m3的要求。100 水库除险加固工程初步设计报告由于建库前在坝前没有做任何防渗措施，坝基未进行处理；坝后又没有任何排水措施，导致下游排水不畅，形成了大片沼泽地和积水区，且局部坝基出现渗流通道，致使坝体不稳定，出现了不均匀沉陷，导致坝体在正常蓄水位运行时局部坝段出现滑坡和裂缝现象。4.5.2坝坡稳定复核根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）的要求，坝体稳定计算按照以下四种情况进行计算：<1>施工期的上下游坝坡；<2>稳定渗流期的下游坝坡；<3>水库水位降落期的上游坝坡；<4>正常运用遇地震的上、下游坝坡。根据某水库为除险加固项目，且库水位无非常降落情况，故仅对以下几种情况进行计算：<1>稳定渗流期的下游坝坡；<2>水库水位正常降落期的上游坝坡；<3>正常运用遇地震的上游坝坡；<4>正常运用遇地震的下游坝坡。水库坝体坝坡抗滑稳定计算分析采用瑞典圆弧法，抗剪强度按照总应力法计算。正常运用情况稳定安全系数分析：正常运用情况分为稳定渗流期的下游坝坡和水库水位正常降落期的上游坝坡两种情况，稳定安全系数由下式确定：100 水库除险加固工程初步设计报告k=∑(ciLi+Wicosaitgφi)/∑Wisinai式中：i——下标，代表土条编号；W——土条重量；Li、ai——分别为土条沿滑裂面的长度和坡角；c、φ——有效抗剪强度指标非常运用情况稳定安全系数分析：非常运用情况分为正常运用遇地震的上游坝坡和正常运用遇地震的下游坝坡两种情况，某水库为小（1）型水库，大坝为4级建筑物，根据规范要求，4级建筑物可采用下式进行简化抗震复核计算：K=Σ{ubseca+[W1+W2±Q＇]cosa-Qsina}tgφ}/Σ[(W1+W2±Q＇)sinα+Mc/R]式中：R——圆弧半径b——滑动体条块宽度a——条块底面中点切线与水平的夹角W1——条块在坝坡外水位以上部分的实重W2——条块在坝坡外水位以下部分的浮重Q——作用在条块和重心处的水平向地震惯性力Q′——作用在条块重心处的竖向地震惯性力Mc——水平向地震惯性力Q对圆心的力矩φ——土体在地震作用下磨擦角。本次坝坡稳定复核计算在大坝上用两个代表断面，进行上、下游坝坡滑动稳定计算。一断面位于主坝轴线桩号0+60,此处坝高9.5m，水深6.5m；二断面位于大坝轴线桩号0+100,此处坝高最大10.0m，水深7.0m100 水库除险加固工程初步设计报告；经委托西北地勘局第五实验室在坝体桩号0+060、0+100处取样做土工试验，试验结果见附表分析报告单。坝体坝壳料性能指标见下表：坝体典型断面填料指标表4-4桩号干容重（t/m3）湿容重（t/m3）饱和容重（t/m3）孔隙率磨擦角φ水上磨擦角φ水下粘聚力（kPa）大坝0+601.311.331.350.7926.526.02大坝0+1001.331.341.370.7826.526.02依据上述计算方法，计算参数对坝轴线桩号0+060和0+100两个坝体断面进行了抗滑稳定安全计算，稳定计算简图见计算简图1、2，计算结果见下表：坝体典型断面坝坡抗滑稳定复核结果表4-5序号运用条件桩号稳定安全系数备注计算最小值规范允许值1正常运用条件稳定渗流期的下游坝坡大坝0+0600.9531.152大坝0+1000.9491.154水库水位正常降落期的上游坝坡大坝0+0600.9851.155大坝0+1000.9671.157非常运用条件正常运用条件加地震的下游坝坡大坝0+0600.9431.058大坝0+1000.9611.0510正常运用条件加地震的上游坝坡大坝0+0600.9231.0511大坝0+1000.9351.054.5.3大坝稳定分析结论从上述两个具有代表性的坝体断面的抗滑稳定计算结果可知，某水库大坝部分坝段在正常运行条件及非常运用条件坝坡不满足稳定安全要求，需采取必要的加固措施。4.5.4渗流稳定评价复核100 水库除险加固工程初步设计报告4.5.4.1渗流现状综述某水库大坝为粉砂土均质坝，是当地群众以柴草压土护面、粉砂土就地堆筑而成的均质坝体；坝基及库区表层均为沙壤土，粉砂土覆盖层厚1～2.5m，其下为砂砾层，土壤类别为浅灰黑色淤泥质、粉砂质轻壤土，中段地层为上黄色、含砂砾石粉砂土，下段地层颜色微浅红色。由于水库管理没有规范的操作规程，无观测资料，运行多年之后，水库存在诸多安全隐患，水库一直在低水位运行，从近几年控制蓄水位后管理单位的观测来看，坝后渗点数量不稳定，坝后有浊水出现，渗流表现不稳定。同时坝体在正常蓄水位或高水位运行是否稳定，也需要进一步计算。本次分析依据现有观测资料及渗流计算来评价渗流。4.5.4.2渗流计算根据现场勘察情况，坝体及坝基均存在不同程度渗流问题，为了确定坝体及坝基渗流是否稳定，本次复核选择具有代表性的坝段用渗流问题的水力学解法确定坝体下游出溢点位置，确定坝体与坝基渗漏量，确定坝体水平段及出逸段，坝基水平段及下游地基段的出溢比降，以判断坝体及坝基的渗透稳定性。理论计算采用参数是依据现场勘察情况及西北地勘局第五实验室现场取样所做坝体材料土工试验数据。根据水库坝体及坝基现场勘察及地质初探，计算坝段都属于透水地基上土石坝渗流问题，根据计算土石坝渗流的水力学方法，首先假定为不透水地基计算坝体渗流量，公式如下：q1=k[H12-（ao+t）2]/2L′①q2=Kao[1+1n((ao+t)/ao)]/m2②100 水库除险加固工程初步设计报告根据水流连续条件:q1=q2,①、②联立求解得：ao=[-L′+(L′2+m22H12)1/2]/m2③其中：L′=L-m2a0L=(m1H+b+m2H)-H1m1+△L△L=m1H1/(1+2m1)将以上公式代入③中解得：ao=[L-(L2-m22H12)1/2]/m2④然后假定坝体不透水，坝基渗流量为：q′=KoH1T/nL⑤坝体、坝基总渗流量为：q=q2+q′=Kao[1+1n((ao+t)/ao)]/m2+KoH1T/nL⑥坝体及坝基的渗透坡降分别为：J坝h=（H1-a0）/（L′-△L）⑦J坝v=（a0/y′）0.25/(1+m22)0.5⑧J基h=H1/[n（m1H+b+m2H）]⑨J基v=（a0/x′）0.5/(2m20.5)⑩以上公式中基本参数意义如下：H——坝体高度（m）m1、m2——坝体上下游边坡系数K、Ko——坝体、坝基渗透系数（m/s）100 水库除险加固工程初步设计报告H1、t——坝体上下游水深（m）T——渗透地基深度（m）ao——下游坝坡逸出点距地基平面高度（m）q1、q2——坝体单位宽度渗流量（m3/s.m）q、q′——坝体及坝基总渗流量、坝基单位宽度渗流量（m3/s.m）n——坝基渗径修正系数J坝h、J坝v——坝体水平段及溢出段渗透坡降J基h、J基v——坝基水平段及溢出段渗透坡降本次对大坝坝体和坝基进行了地质初勘，渗流计算相关参数见下表：水库不同坝段渗流计算参数表表4-6桩号Knm1m2H1tTCm×10-3m/smmm大坝0+0609.71.4411.56.502.5大坝0+1000.761.4411.57.001.3将以上参数代入公式①～⑩中求得某水库坝体渗流成果见下表：水库不同坝段渗流计算成果表表4-7桩号ao（m）q（m3/d.m）[J允h]=0.12[J允v]=0.38J坝hJ坝vJ基hJ基v大坝0+0601.072.170.2650.4130.2840.423大坝0+1001.202.430.1870.4170.2810.4114.5.4.3坝体渗流综合评价复核100 水库除险加固工程初步设计报告计算结果表明，在正常蓄水位运行时，水库坝后溢出点高度较高，高度为1.2m，日渗漏量为298m3，水库大部分坝段的坝体、坝基渗透坡降J＞［J允］，表明坝体、坝基渗流不稳定；根据水管所管理人员实际观测的渗流量380m3左右，计算结果与实际观测数据基本吻合，计算结论正确。综上所述坝体、坝基的渗透坡降不满足土坝渗流坡降稳定要求，坝体、坝基存在渗流不安全隐患，不能正常蓄水和运行，需对坝体、坝基进行防渗处理。4.6金属结构安全评价复核根据现场勘察，某水库金属结构主要存在以下问题：提灌设备经过多年运行磨损、锈蚀、老化严重，需更换；溢水管锈蚀严重，需进行改换。4.7水库管理的基础设施检查4.7.1上坝道路某水库上坝道路长1.5km，有3.5～4.0m宽，为沥青路面，由于常年无人对其进行养护，路面破损严重，对水库运行管理、防汛抢险很不利。本次工程对破损路面进行维修。4.7.2工程管理房水库现有一间简易平房。由于年久失修，破坏严重，墙体开裂，已成危房。4.7.3通讯某水库无通讯设备，不能及时将水库情况向有关部门汇报，需增设通讯设施。4.7.4安全监测设施某100 水库除险加固工程初步设计报告水库无任何观测设施，不能及时掌握和了解水库大坝变形和渗流情况，需增设监测设施。4.7.5永久输电线路某水库管理和提灌站运行所用输电线路老化严重，尤其在灌溉期，经常出现断电，使工程无法正常运行。需对输电线路进行更换。100 水库除险加固工程初步设计报告5水库除险加固设计5.1设计依据5.1.1本次设计采用的技术规范如下：（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）（2）《防洪标准》（GB50201-94）（3）《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）（5）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）5.1.2水库除险加固初步设计的内容根据对大坝安全鉴定材料复核结果和大坝存在的问题，确定本次除险加固初步设计的内容如下：（1）大坝部分：放缓坝体前后坝坡，使满足安全运行的要求；坝体及坝基基础进行防渗处理，对坝体上下游坝坡护坡；坝体加固后应满足超高要求；（2）对大坝坝体、坝基进行防渗处理，并在坝后增设增设排水设施；（3）改建提灌站，更换提灌设备及配电设施；（4）增设观测设施，改善管理条件。5.1.3工程等别和建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252--2000）和《防洪标准》（GB50201--94）的规定，某市某水库属小（1）型水库，Ⅳ工程。水库大坝、提灌站均按4级建筑物设计。防洪标准为：20年一遇设计，50年一遇校核。100 水库除险加固工程初步设计报告5.2基本资料5.2.1水库现状参数某水库除险加固前，水库主要参数见下表：某水库现状主要参数统计表表5-1序号类型项目单位数量备注1特征水位正常蓄水位m1299.52水库死水位m1291.53洪峰流量设计洪峰流量m3/s74P=5%4校核洪峰流量m3/s130P=2%5特征高程现状坝顶高程m13016提灌站基础高程m1295.55.2.2水库其他参数（1）气象条件多年平均气温9.3℃极端最高气温44.1℃极端最低气温-27.6℃多年平均最大风速24m/s多年平均年降雨量39.9mm多年平均蒸发量1143.8cm多年最大冻土深度1.44m（2）地震烈度根据1/400100 水库除险加固工程初步设计报告万《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)50年超越概率10%和1/400万《中国地震动反应谱特征周期区划图》(GB18306-2001)50年超越概率10%图圈定，库区范围及附近地区的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度区,该区为基本稳定区，所有水工建筑物均应按抗震烈度Ⅶ度区设防。5.3水库除险加固内容本次某市某水库除险加固初步设计报告主要依据《甘肃省某市某水库安全鉴定材料》进行编制，针对《某水库大坝安全鉴定报告》病险问题和进一步对水库大坝的复合结论。根据水库实际情况和本地已完成水库除险加固的经验，确定某水库主要从以下几个方面进行除险加固：（1）工程总体布置维持工程现状，根据按规范要求对大坝的前、后坝坡进行加固处理，并重新设置前、后坝坡护面。（2）坝后增设排水设施。（3）改建提灌泵站。（4）更换提灌设备及配电设施；（5）增设观测设施、架设通讯线路、改建管理房，改善管理条件。（6）更换同型号的溢流管两根，在安装之前做防腐处理。5.4坝体设计5.4.1坝体加固设计根据某水库大坝存在的问题，本次除险加固在拆除大坝前、后坝坡塌落及淤积部分后，将大坝坝坡放缓至1：2.75，后坝坡放缓为1：2.25，同时对坝体坝坡进行培厚处理，后坝坡处理长度为0+000-0+075，100 水库除险加固工程初步设计报告坝顶高程不在进行加高，本次加固过程中在坝顶两侧增加了路缘石，其高出坝顶0.1m，可满足超高要求。坝体填筑材料采用粉砂土分层碾压，碾压相对密度不小于0.7。5.4.2坝顶宽度、坝轴线及坝顶结构按照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）的有关规定，坝顶宽度取决于施工、运行、构造、地震、人防等专业要求，该工程无特殊要求且为低坝，同时坝顶又为乡村道路，因此，维持现状坝顶宽度11.0m。考虑交通和当地的景观的要求，坝顶设计为沥青路面，考虑将坝顶积水排入水库，路面单向横坡为2.5%，坡向水库。5.4.3坝体防渗设计通过水库大坝渗流安全复核，目前大坝存在的渗流问题是：大坝坝体渗漏量均较大，所有坝段渗透坡降均大于允许渗透坡降，坝体存在渗流不安全隐患。故需对坝体进行防渗处理。5.4.3.1防渗方案选择某建坝年代久远，没有任何地质资料，本次除险加固对坝基础的地质情况进行全面勘探，并编录了地质资料。本次防渗处理在充分了解坝基地质情况下进行。为彻底清除病因，对坝坡进行全断面防渗。5.4.3.2防渗材料选择某水库地处偏远，当地无防渗材料。本次防渗处理选用聚乙烯塑膜、一布一膜、二布一膜复合土工膜做方案比较使防渗方案进一步优化。（1）聚乙烯塑膜厚度的确定参照《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-98）及100 水库除险加固工程初步设计报告全苏水工科学研究院对聚乙烯薄膜的试验结果，得出当土料直径大于22mm时的关系式为：δ=pd0.32/[（σ/0.154）3/E]1/2；（22mm＜d＜100mm）；式中：δ——聚乙烯薄膜的厚度（mm）；p——薄膜承受的水压力（t/m2）；d——与薄膜相接触的支撑材料的最大粒径（mm）；σIION——薄膜允许拉应力（N/cm2）；E——设计温度下薄膜的弹性模量（N/cm2）。查塑膜参数表，取水库最不利条件30℃时：p=8.5t/m2，d=15mm，σ=22N/cm2，E=388N/cm2，代入上式计算得：δ=0.23mm。塑膜参数表表5-2防渗构件温度（℃）302520151050-5-10-15-20弹性模量E（N/cm2）38842146651357467280698012001430170允许拉应力σ（N/cm2）2223252728303133353740从理论看，某水库水库塑膜厚度选0.25mm即可，但从安全角度出发本次防渗膜厚度选取0.35mm。（2）防渗材料的比较在确定防渗材料之前对一布一膜、二布一膜复合土工膜做了调查，通过对山东淄博、湖北常熟市等厂家复合土工膜的比较，选取最合适本次防渗要求200g/0.35mm一布一膜，200g/0.35mm/200g二布一膜复合土工膜与0.35厚塑膜进行比较。100 水库除险加固工程初步设计报告材料力学性能比较表5-3名称厚度(mm)抗拉强度(KN/cm)极限伸长率(%)适应温度(℃)抗腐性能抗穿刺性抗老化聚乙烯膜0.350.02259-20—+30良好较差较强一布一膜(200g/0.35mm)0.350.73361-50—+50良好较强较好二布一膜(200g/0.35mm/200g)0.350.66758-50—+50良好强较好防渗膜每平米综合单价比较表5-4工程量名称聚乙烯膜（元/m2）一布一膜(元/m2)二布一膜(元/m2)数量单价(元/m2)合价数量单价(元/m2)合价数量单价(元/m2)合价防渗材料15.755.75111.7611.76114.9414.94垫层0.625.2215.130.325.227.57合计（元）20.8819.3314.94（3）防渗材料的确定从以上材料力学性能和综合单价对比看，聚乙烯膜设上下两个垫层，一布一膜设单垫层在造价上高于二布一膜；从工程防渗效果、施工条件看，二布一膜比较符合工程实际情况，且投资较小，同时也具有力学强度较高，抗老化耐久性好，抗穿刺前强度高，摩擦系数大，且具有幅宽大，整体性好、耐腐蚀等优点，降低对垫层的级配要求，坝坡施工较容易，并有良好的排水性能，易于消散与土体接触面上的孔隙压力和浮托力，具有一定的变形量，尤其二布一膜对垫层的凹凸缺陷产生的应力传递分散较快，应变力较强，从而确定本次防渗处理防渗材料为200g/0.35mm/200g100 水库除险加固工程初步设计报告二布一膜复合土工膜。（4）坝坡保护层及锚固槽设计保护层要求在保护土工膜同时应具有强透水性。借鉴酒泉地区其它水库成功经验，本水库反滤层厚度确定为30cm，锚固槽间距为6.0m，锚固槽为80×80cm的方槽。5.4.3.3坝坡护坡、坝基防渗设计①前坝坡护坡设计土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、冰层和悬浮物的撞击等危害作用，本次除险加固护坡材料选用：M10砂浆砌C20砼预制块、300mm厚干砌石护坡和C20细粒砼浆砌石做方案比较：方案一：M10砂浆砌0.15m厚C20砼预制块工程量小，投资大，但其为钢性，不适应变形，但可使前坝坡整齐美观。缺点是坝坡护面易受冰冻破坏。方案二：300mm厚干砌石，按规范要求干砌石护面需做反滤层以防止细颗粒被水带走，反滤层从外到里依次设计为0.2m厚砂砾石层，0.10m厚的细砂垫层。干砌石护坡工程量较大，投资较大，也可使前坝坡整齐美观。缺点是垫层易流失，水库冬季干砌石易受冰凌破坏、坍塌。方案三：300mm厚C20细粒砼浆砌石，下设0.3m厚砂砾石垫层。浆砌石方案投资较大，实践证明抗冻胀效果好，防渗效果好，耐久性强，可使前坝坡整齐美观。100 水库除险加固工程初步设计报告前坝坡护面每米造价比较表表5-5名称数量（m3）单价（元）合计（元）方案一M10砂浆砌C20砼预制板坝面0.1492.6449.2640.3m厚砂砾土保护层0.343.5313.059小计62.323方案二0.3m厚干砌块石坝面0.3153.245.960.10m厚细砂垫层0.137.273.7270.2m厚铺砂砾石反滤料0.243.5387.06小计58.393方案三C15细粒砼砌浆砌石0.3283.4885.0440.3m厚砂砾石保护层0.343.53130.59小计98.103经三种方案防渗效果、耐久性造价等方面综合比较，同时结合已除险加固水库冬季运行水位线变化区域易受冰冻破坏，在水位变化区和水位稳定区采取不同的衬砌方案，即某水库前坝坡在1296.5m～1299.5m水位变动区护面材料采用为0.3m厚C20细粒砼浆砌石，在水位稳定区的坝体中间部位护面材料采用为0.3m厚干砌块石。5.4.3.4坝顶路面结构根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）中坝顶构造设计要求，本次除险加固在坝顶铺设沥青路面，并在坝顶两侧增设C20砼预制路缘石，缘石厚0.15m，高0.7m，长0.5m，路缘石高出坝顶0.11m。5.4.3.5排水设施设置某水库坝坡及坝基虽采用了土工膜防渗，使渗流处于安全状态。但水库大坝坝基为透水地基，为及时观测渗漏情况等。为减小孔隙压力，控100 水库除险加固工程初步设计报告制渗流，增加坝体稳定性，及时观测渗漏情况，根据坝体实际情况在大坝后坝坡修建贴坡排水体。贴坡排水体顶宽1.75m，高1.50m（高出坝体计算浸润线溢出点0.3m），排水棱体结构由内到外依次为：坝体、厚0.90m的反滤料（厚0.60m的砂砾石、厚0.30m的块石），排水体底脚处设置干砌石排水沟，排水沟总长130m。5.5除险加固设计复核5.5.1前坝坡膜上稳定分析某水库坝体属砂土均质坝，主、副坝现状坝体内边坡均为1:1～1：1.2，经几十年的运行证明坝坡过陡，内坝坡均发生了不同程度的滑坡，本次防渗处理采用二布一膜复合土工膜，由于土工膜与砂土之间的磨擦系数小于土的内磨擦系数，所以土工膜上和膜下的坝体之间，形成了一个天然的滑动层。因此必须选择一个合理坝坡，以保证滑动面稳定。根据《塑料薄膜防渗概述》复合土工膜与土、砂的磨擦系数在0.4～0.58之间。而土、砂本身的磨擦系数则是0.466～0.9。根据静力学原则，膜与其下坝体的稳定计算公式为：f=p2/p1=ktgα式中：f—膜与保护层之间的磨擦系数；K—安全系数。根据规范要求本水库属4级建筑物其坝坡安全系数应为1.15；α—坡角；p1、p2—分别为膜上重力引起的正压力和滑动力。100 水库除险加固工程初步设计报告本次设计选用200g/0.35mm/200g二布一膜复合土工膜，用300mm厚砂砾石做保护层，土工膜与保护层、土工膜与砂土的磨擦系数平均值即为：f=［(0.4+0.58)/2］×1.1=0.539。故某水库前坝坡为：tgα=f/k=0.539/1.15=1/2.134根据以上理论计算，说明本次除险加固某水库前坝坡坡比确定为1:2.75是合理的。5.5.2加固后坝体超高复核按照《小型碾压式土石坝设计规范》和《堤防工程设计规范》规定，某水库为蓄积泉水灌溉为主的小（一）型水库，坝顶高程按水库静水位与超高之和计算。公式同样采用：Y=R+A式中：Y-坝顶在静水位以上的超高，m；R-波浪沿着坝坡的最大爬高，m；A-安全超高，m，查阅（SL252-2000）规范，正常运用情况A=0.50m,非常运行条件下A=0.30m。依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）在单坡上的波浪爬高，当m=1.5～5.0时，R由公式：Rm=KΔKWKp(hmLm)0.5/(1+m2)0.5计算。式中：Rm—波浪爬高(m)；KΔ—斜坡的糙率渗透性系数；本次计算取0.85。KW—经验系数,依据W/（gHm）0.5值查得。100 水库除险加固工程初步设计报告Kp—爬高累计频率换算系数（频率取5%），取1.61；m—上游坝面坡度系数。Lm—相应频率下的平均波长，ｍ。hm—相应频率下的平均波高，ｍ。Hm-水域的平均水深，ｍ。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求,波高、波长可采用蒲田试验站公式或官厅—鹤地公式算出，本水库采用鹤地水库公式计算：h2%=0.00625W1/6(gD/W2)1/3(W2/g)Lm=0.0386(gD/W2)1/2(W2/g)W—计算风速（m/s），当地多年平均最大风速24m/s,主风向为东风（正常情况下取1.5倍；非常情况下取当地多年平均最大风速）；D—库面吹程（km）通过上述波浪爬高、风浪雍高和安全加高等公式计算校核，水库除险加固后正常运用及非常运用情况下坝顶超高计算见下表：水库超高计算表表5-6项目DVf坝坡比RA涌浪高Y（km）（m/s）（m）（m）（m）（m）正常情况+正常超高0.41361:2.750.750.51.25正常情况+非常超高+涌浪高0.41241:2.750.510.300.090.9则：a条件下坝顶超高Y=1.25m；b条件下坝顶超高Y=0.9m。100 水库除险加固工程初步设计报告除险加固后坝顶安全超高复核结果表表5-7坝体坝体坝顶超高Y(m)正常蓄水位(m)所需坝顶高程(m)现坝顶高程(m)高差(m)正常运行情况1.251299.501300.751301.00.25非常情况+地震涌浪高0.91299.501300.41301.00.6某水库在除险加固后，坝体正常情况下安全超高均为1.25m，非常情况下为0.9m，本次设计大坝坝顶高程设计为1301.0m，满足坝体超高要求。5.5.3设计坝坡稳定分析根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）的要求，坝体稳定计算按照以下四种情况进行计算：<1>施工期的上下游坝坡；<2>稳定渗流期的下游坝坡；<3>水库水位降落期的上游坝坡；<4>正常运用遇地震的上、下游坝坡。根据某水库为除险加固工程，且库水位无非常降落情况，仅对改建后以下几种情况进行计算：<1>稳定渗流期的下游坝坡；<2>水库水位降落期的上游坝坡；<3>正常运用遇地震的上、下游坝坡。水库坝体坝坡抗滑稳定计算分析采用瑞典圆弧法，抗剪强度按照总应力法计算。正常运用情况稳定安全系数分析：100 水库除险加固工程初步设计报告正常运用情况分为稳定渗流期的下游坝坡和水库水位正常降落期的上游坝坡两种情况，稳定安全系数由下式确定：k=∑(ciLi+Wicosaitgφi)/∑Wisinai式中：i——下标，代表土条编号；W——土条重量；Li、ai——分别为土条沿滑裂面的长度和坡角；c、φ——有效抗剪强度指标非常运用情况稳定安全系数分析：某水库为小（1）型水库，大坝为4级建筑物，根据规范要求，4级建筑物可采用下式进行简化抗震复核计算：K=Σ{ubseca+[W1+W2±Q＇]cosa-Qsina}tgφ}/Σ[(W1+W2±Q＇)sinα+Mc/R]式中：R——圆弧半径b——滑动体条块宽度a——条块底面中点切线与水平的夹角W1——条块在坝坡外水位以上部分的实重W2——条块在坝坡外水位以下部分的浮重Q——作用在条块和重心处的水平向地震惯性力Q′——作用在条块重心处的竖向地震惯性力Mc——水平向地震惯性力Q对圆心的力矩C、φ——土体在地震作用下的凝聚力和磨擦角。100 水库除险加固工程初步设计报告某水库主坝前坝坡设计坡比为1:2.75，后坝坡设计坡比为1:2.25。本次计算选用两个典型设计断面进行上游坝坡滑动稳定计算。一断面位于主坝桩号0+060,坝高9.5m，水深6.5m；二断面位于桩号0+100，二断面处坝高最大10m，水位最深7.0m。坝体坝壳料性能指标如下：设计坝体典型断面填料指标表5-8桩号干容重（t/m3）湿容重（t/m3）饱和容重（t/m3）孔隙率磨擦角φ水上磨擦角φ水下粘聚力（kPa）大坝0+601.311.331.330.7926.526.02大坝0+1001.321.341.340.78260.526.00依据上述计算方法，计算参数对坝轴线桩号0+060和0+100两个具有代表性的坝体断面进行了抗滑稳定安全计算，稳定计算简图见计算简图3、4，计算结果见下表：坝体典型断面坝坡抗滑稳定计算结果表5-9序号运用条件桩号稳定安全系数备注计算最小值规范允许值1正常运用条件稳定渗流期的下游坝坡大坝0+0601.1631.152大坝0+1001.1711.153水库水位正常降落期的上游坝坡大坝0+0601.1741.154大坝0+1001.1821.155非常运用条件正常运用条件加地震的下游坝坡大坝0+0601.0591.056大坝0+1001.0581.057正常运用条件加地震的上游坝坡大坝0+0601.0701.058大坝0+1001.0651.05100 水库除险加固工程初步设计报告从上述个具有代表性的坝体断面的抗滑稳定计算结果可知，水库在正常运行条件及非常运用条件下上下游坝坡均满足稳定安全要求。因此，坝体设计断面是合理的。5.5.4渗流稳定分析5.5.4渗流稳定分析某水库除险加固后，坝体采用全断面200g/0.35mm/200g二布一膜复合土工膜防渗，经计算，加固后不同坝体坝段渗流坡降详见下表。表中计算成果表明，坝体、坝基渗透坡降均小于允许渗透坡降，坝体渗流不安全因素被除去，坝体渗流处于安全状态。渗流计算参数表表5-9桩号KKom1m2H1tLL′Tn10-3cm/s10-3cm/smmmmm0+0609.70.762.752.252.402928.754.91.20+1009.70.762.752.255.4036.636.594.701.1加固后不同坝段渗流坡降详见下表表5-10桩号ao（m）q（m3/s.m）[J允h]=0.15[J允v]=0.25J基hJ基v0+0600.183.9×10-70.140.150+1000.082.38×10-70.1470.255.6泵房设计5.6.1工程概况本工程泵房建筑面积60㎡，结构类型为钢混结构。100 水库除险加固工程初步设计报告5.6.2设计依据(1)《建筑结构设计统一标准》GB50068-2001；(2)《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；(3）《砌体结构设计规范》GB50003-2001；(4）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；(5）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；(6）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001；(7）《建筑抗震设防分类标准》GB50223-95。5.6.3建筑设计泵房长10.0m，宽5.0m。标高：图中所注均为相对标高。层高：3.0m。泵房位于水库南岸，坐落于粉砂质泥岩上，泵房基础埋深根据实际情况确定，砼标号为C20。5.6.4抗震标准本工程为Ⅳ等工程，项目区位于Ⅶ度地震区，本泵房按照Ⅶ度抗震设计。100 水库除险加固工程初步设计报告6大坝监测设施某水库目前无任何观测设施，依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）IV、V级坝主要进行坝体变形观测、渗漏量及渗水的浑浊度观测、上、下游水位观测等。本次增设观测设施结合坝体实际情况，只能在坝体上增设变形观测和渗水量观测设施。6.1观测设备某水库大坝观测设备主要用来测坝体变形，其一般所需设备有：经纬仪和水准仪。6.2观测设施根据某水库实际情况，大坝设计主要进行变形观测。变形观测包括垂直位移和水平位移观测。但某水库实际情况下只能进行垂直变形观测，因此在大坝轴线埋设一排预制C15砼观测桩，观测桩18个，间距50m，观测桩尺寸：顶（0.25m×0.25m）、底（0.6m×0.6m）、高0.8m，埋深1.0m。渗流观测：根据某水库实际情况，大坝渗流观测主要进行渗流量和渗水的浑浊度观测，根据需要，渗漏量观测设施是在纵向排水沟水末端设一三角形堰，定期从堰上水位进行渗漏量监测。100 水库除险加固工程初步设计报告7工程管理7.1工程管理人员编制某水库现由某市南湖灌区管理所管辖，水库管理人员2名。鉴于某水库控制灌溉面积只有0.15万亩的实际情况，不再增设管理机构和增加管理人员。主要业务职责：大坝水文观测、水情上、下通报、水情调度、大坝变形观测、泵站的运行、维护、保养、库区绿化等。7.2运行管理职能为确保水库安全运行，合理利用水资源，提高工程社会经济综合效益，对工程设施要依法管理，在管理体制和经营机制方面必须有所改革，建立起适应社会主义市场经济要求的良性运行管理机制。大坝运行管理及大坝的安全涉及下游人民生命财产的安危，应加强观测，经常巡视。对各类建筑物应派人常年管理维护，以保护建筑物及金属结构设施的完好无损。同时做好水库水情记录，掌握工程运行规律。对各类观测数据，应及时进行整理分析，以积累经验数据，预测大坝的变化情况和采取必要的防范措施。7.3水库运行要求某100 水库除险加固工程初步设计报告水库的运行管理工作严格按照相应规范，制定相应的规章制度，建立管护责任制。结合水库的具体情况，编制水库兴利调度运行规程，报地区防汛指挥部审批执行。严格按上级要求蓄水，正常蓄水位1299.5m，严禁水库超蓄、超负荷运行。7.4管理范围和保护范围水库工程管理范围包括大坝安全管理，工程日常维护和保护管理，建筑物运行调度管理，水量水情统计与上报、下报，防汛应急管理，附属建筑物日常调度管理和维护等。水库保护范围包括各种建筑物、大坝、输电线、管理房屋、库区及库坝外侧20m工程保护范围。7.5安全运行辅助设施7.5.1永久输电线路某水库运行及管理用电线路老化严重，灌溉期经常断电，为改善管理条件，保证供电可靠，需更换10kv输电线路200m，380v低压线路0.3km。7.5.2上坝道路某水库上坝道路长1.5km，有3.5～4.0m宽，为沥青路面，因常年无人进行养花，路面破损严重，本次除险加固将对破损路面进行维修。7.5.3工程管理房为便于工程管理运行，本次除险加固需重建管理房，按水库管理人员数量，结合水库实际情况，拟新建永久管理房60㎡。100 水库除险加固工程初步设计报告8施工组织设计8.1施工条件8.1.1交通运输条件某水库位于某市西南67km的阳关镇山水沟村，距阳关镇镇政府4.5km。某水库有6.0m宽的柏油，交通基本上方便。用于本工程的材料可通过上述路线运至工地。8.1.2施工用水本工程施工用水拟采用某水库水，某水库水为泉水，水质良好，可满足工程需要。8.1.3施工场地工程区为水库，库区前为水源，外面有部分树木，施工场地较狭小，砼拌和系统、材料堆储及加工可以在库区北面荒滩上进行。8.1.4施工用电某水库有动力电源，本次除险加固拟更换永久输电线路，施工用电可从永久线路上引用。8.1.5材料供应条件（1）外购材料根据某本地实际，工程所需的主要材料中，木材从某市购买、钢材从嘉峪关进货，水泥选用嘉峪关水泥厂水泥，由汽车分别拉运至工地，平均运距490km。8.1.5.1当地建材100 水库除险加固工程初步设计报告(1)上坝土料上坝砂土料场距坝体平均运距1.5km，储量大于40000m3，可满足坝体筑坝要求。(2)砂砾料场砂料场位于七里镇东南侧约67km，储量可满足要求。(3)块石料场块石料场位于党河水库龙头山料石场，材质为花岗闪长岩，平均运距33km，储量可满足要求。8.1.5.3自然条件根据某水库所在地气象资料的统计分析主要依据某市气象站的观测资料。该区多年平均降水量53.5mm，是我省少雨量地区之一，降水对季节变化明显，主要集中在4～9月份，多年平均蒸发量2784.5mm，多年平均最大冻土深1.44m，多年平均最大风速24/s，多年平均气温8.8，属南温带干旱气候区。工程施工中最突出的特点是施工时间受灌溉的限制，要想在灌溉前完成全部工程施工，仅有半年时间，在5～6月份备料，7月下旬开始坝体柴草及淤泥的清除，8月开始坝体填筑及土工膜的铺设、提灌站的改建，9月中旬开始坝面的护砌。8.2施工导流8.2.1施工导流布置某100 水库除险加固工程初步设计报告水库水源为泉水，又有死库容，在库内施工应设有施工导流工程。由于水库死水位为1291.5m，为保证坝体、坝基的施工需要，需要在坝前12m处修建一条长160m的临时草土围堰，高度3.0m，宽1.0m，前后坡比为1:2。8.2.2导流工程施工导流工程施工主要包括围堰和基坑的渗水及施工废水，依据地质资料，坝前淤积物质系粉砂土，渗透系数为0.97*10-4cm/s，属中等透水层，根据渗水面积，经计算排水总量约24.5m3/d，需配备350/560-160/6水泵2台进行抽水。8.3主体工程施工8.3.1备料工程工程备料主要为砼粗、细骨料，块石备料，用量最大的为砼用料，采用集中堆放，机械分筛，运至预制厂。砼粗、细骨料运至预制厂平均运距约70km。块石料均选择在龙头山料石场，离工程33km处，采用汽车运至工地。8.3.2土方填筑某水库大坝土方填筑最大坝高12.0m，筑坝料来自坝后1.0km处，采用挖掘机装土，自卸车完成运输上坝，采用水平振捣机械碾压实。筑坝或堤材料应符合建材标准，填筑工艺应严格执行《土石坝施工规范》。8.3.3主体工程施工100 水库除险加固工程初步设计报告由于主体工程属除险加固项目，施工队场地较集中，施工难易程度不同，故施工采用人工和机械相结合的施工方案。机械施工主要用于土方填筑、材料运输。细粒砼砌块石采用人工方式结合机械砂浆拌和系统。现浇砼施工采用机械拌和、人工运输，水平震捣机械施工。8.3.3.1水库土坝施工土坝施工项目有：原坝体柴草及坝坡虚土削坡清除。土坝土方填筑、人工防渗体铺筑、坝体保护层及浆砌石施工等。（1）原坝体柴草拆除及上游坝坡虚土削坡清除：1m³挖掘机开挖、装料，10t自卸车运输至弃渣场，坝基清理、由平碾碾压、由74KW推土机施工、人工配合。（2）坝体土方填筑及人工防渗体（二布一膜）铺设：坝体土方填筑的施工工序为：各土料由5t自卸汽车运输上坝74KW推土机铺料平碾碾压。施工要求如下：为保证筑坝质量，要求土内不得掺有砖石、腐殖土、草皮、树根以及其他杂物。施工前应先做碾压试验，确定与施工机械相适应的碾压参数，即铺土厚度、碾压遍数、土块限制粒径、含水量适宜范围。铺土厚度、土块限制粒径不宜超过表8-1数值。铺料厚度和土块直径限制尺寸表表8-1压实功能类型压实机具种类铺土厚（cm）土块限制直径（cm）轻型人工夯、机械夯15～25≤8中型蛙式打夯机25～30≤10100 水库除险加固工程初步设计报告拖拉机推土机重型平碾30～50≤15拖拉机推土机土料填筑采用分段分层填筑，各段应设立标志，以防漏压、欠压和过压。上下层的分段接缝应错开。分段作业面长度不小于100m，逐层铺土逐层碾压，上一层在碾压合格后再铺筑下一层土。填筑作业应按水平层次铺筑，不得顺坡铺筑。碾压机械行走方向应平行于坝轴线。分层碾压，相邻作业面的搭接碾压宽度不应小于3.0m。机械碾压不到的部位，应使用夯具夯实，夯实时应采用连环套打法，夯迹双向套压，行亚行1/3,；分段分片夯压时，夯迹搭亚宽度不应小于1/3夯径。筑堤土料含量与最有含水量的允许偏差为±3%，过干时要洒水，过湿时要翻晒。二布一膜的铺设A：焊接工艺第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠（约60cm宽），第二幅反向铺在第一幅上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等赃物，保证膜面干净，在焊接部分的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量，正是焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般掌握行走速度1.5-2.5m/s，施焊温度为220℃-300℃100 水库除险加固工程初步设计报告，拼接焊缝两条，每条宽10mm，两条焊缝间留有10mm空腔，用此空腔检查其焊缝质量。B：注意事项应严格按照土工布膜施工规范进行施工，土工膜的接头施工前应先做工艺试验。土工膜铺设前，应通过基础土体或垫层的验收、完成垫层面的清理工作。铺设面上应清除一切树根、杂草和尖草和尖石，保证铺设碎石垫层面平整，不允许出现凸出及凹陷的部位，并应碾压密实。排除铺设工作范围内的所有积水。土工膜与基础及支持层之间应压平贴紧，避免架空，清除气泡，以保证安全。铺设过程中，作业人员不得穿硬底鞋及带钉的鞋，不准直接在土工膜上卸放块石等干料，不准用带尖头的钢筋作为撬动工具、严禁在土工膜上敲打石料和一切可能引起损坏的施工作业。为防止大风吹损，在铺设期间所有的土工膜均应用沙袋或软性重物压住。进行土工膜的保护层施工时，任何时候铺放设备均不得在土工织物上行驶或作业，以保证其铺设时不被损坏。（1）砌石施工干砌石施工采用人工用斗车从备料堆运至工作面后由人工砌筑。石料应经过手锤加工或手凿，打击口面，使其大致方正，且面石不得有节理裂隙。浆砌石施工应严格按照施工规范要求进行：浆砌石不允许出现通缝，应错峰砌筑；块石凹面向上，平缝做浆，直缝灌浆，面饱满，不允许用碎石填缝、垫底；块石要洗净，不许粘带泥土。干砌石施工按照规定的质量标准，要求各石间要紧密，严加防止和控制对缝、咬牙缝、悬石、虚棱石、坝面洞、燕子窝等弊端，做到“平、稳、错”。“平”100 水库除险加固工程初步设计报告：同一层的块石厚度一致，横线水平，相邻块石的高差不宜过大，以利于扣石的安砌，长度在30cm以下的块石，连续使用不超过四块，且两端加丁字石。“稳”：单块石料的安放要达到自身稳定。要求大面向下放置。上下两面稍加整平，四角应无尖角凸出。料石均不得有扭曲、楔形等异形石。“错”：上下相邻砌筑层的块石按设计坡度，由挂线控制错台搭接。一般长条形石丁向砌筑，不得顺长使用。8.3.4施工内容及特点此次施工主要安排水库除险加固。工程施工中最突出的特点是施工时间受灌溉和防汛季节的限制，要在灌溉和汛前完成全部工程施工，仅有半年时间，即1～3月份备运料，4月份开始砼现浇，5月10日～6月10日利用一个月时间进行突击性砼现浇，所以在施工中必须有计划、有选择地抓住每个施工环节。8.4施工进度安排8.4.1主要工程量本次水库除险加固工程主要包括水库除险加固工程。其主要工程量为：土石方总量33012m3，工程需水泥546t，砂子1067m3，石子1694m3，块石2356m3。8.4.2施工进度（一）编制原则100 水库除险加固工程初步设计报告根据工程建筑物规模及水文、地质等条件，本着积极稳妥的原则，施工总进度计划的编制，尽可能使施工连续、均衡，项目间工艺、组织关系合理，充分发挥机械设备作用和效率并留有余地。（二）编制依据（1）《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）（2）机械生产率计算依据定额，并参考国内类似工程的统计资料；（3）《水利水电工程建筑工程概算定额》（1987）（三）施工准备期主要有一下准备工作：临时生活区建设、水电设施安装、场内施工道路修建及料场清理等。准备期安排一个月，即5月份进行上述工作。（四）主体工程施工本工程主体施工的特点是既要进行工程项目施工，又不能影响灌溉要求。工程主要包括原坝拆除、坝体土方填筑和提灌站泵房修建等部分。原坝拆除和坝基清理安排在7下旬至8月底完成；8月底至9月底完成坝体填筑及土工膜铺设、提灌站改建；9月中旬进行坝面护砌。100 水库除险加固工程初步设计报告9投资概算及资金筹措9.1投资概算9.1.1工程概况某水库位于某市阳关镇，是以灌溉为主的小（1）型水库，库容为115万m3，现控制灌溉面积为1500亩，是南湖灌区主要灌溉水源之一。工程建设期约1年。9.1.2编制原则和依据1、编制原则按照《小型病险水库除险加固规划报告编制大纲》要求，结合设计采取的工程措施，以2011年为投资价格水平年，进行投资估算编制。2、编制依据（1）文件依据：水利部《关于编制小型病险水库除险加固规划的通知》（水规计[2009]586号）。（2）编制办法：执行甘肃省水利厅甘水发（2009）424号文《甘肃省水利水电工程设计概（估）算编制规定》。（3）定额依据：《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》（1996），《中小型水利水电设备安装工程概算定额》（1993）；《甘肃省水利水电工程施工机械台班费定额》（1996）。（4）其他依据：有关设计图纸、工程量和施工组织设计及其他有关资料。9.1.3单价分析及分部工程编制100 水库除险加固工程初步设计报告1、基础单价（1）人工工资工程地处二类地区，人工工资分别为：土方工程31.03元/工日，石方工程33.02元/工日，砼工程、安装工程和机械台班中的人工工资35.02元/工日，建设单位人员经常费28130元/人.年。（2）材料预算价水泥：由嘉峪关水泥厂供给。钢材：由酒钢公司供给。木材：由某市物资公司供给。汽油、柴油：由附近加油站供给。炸药：由酒泉物资公司供给。其它材料采用市场供应价加运杂费后构成工地预算价。材料采购及保管费按规定的2.5%计列。（3）施工用风、水、电单价风价：工程采用9m3/min空压机供风，经计算风价0.20元/m3。水价：工程用水利用附近渠道或坝区抽蓄水，水价为0.39元/m3。电价：电网用电占97%，柴油发电机发电占3%，综合电价0.94元/kw.h。（4）砂石料单价100 水库除险加固工程初步设计报告根据地质提供的资料及施工组织设计，砼用粗细骨料从七里镇料场采购，平均运距68km；块石从党河水库料场采购，平均运距30km。具体砂石料单价见下表。砂石料预算价汇总表单位：元/m3名称砂子石子（砼）大块石混合料数量75.5793.51100.7083.51（5）施工机械台班费根据《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》中的施工机械台班费定额计算，一类费用扩大1.15系数，二类费用由人工工资、耗用材料分别计算。2、单价分析（1）企业利润：按直接工程费和间接费之和的7%计列。（2）税金：按直接工程费、间接费、企业利润之和的3.22%计列。3、分部工程的编制（1）建筑工程：以水工专业提供的设计工程量为依据，以定额分析单价与单项工程概算指标相结合，逐项分析计算编制。（2）机电设备及安装工程：参考厂家报价确定。（3）临时工程：其他临时工程按照建安工程量的4%计取。（4）其他费用：建设单位开办费以8万元计列，建设单位人员经常费按3人，1年计算期计取；工程管理经常费按开办费和建设单位人员经常费之和的20%计列；工程监理费按《建设工程监理与相关服务收费管理规定》发改价格[2007]670号计取；勘测设计费按《工程勘察设计收费标准》（2002年）计取。（5）、预备费：初设阶段按一至四部分之和的5%计取。100 水库除险加固工程初步设计报告9.1.4工程投资根据以上编制原则，结合工程的实际情况，经分析计算某水库除险加固工程总投资280.01万元，其中：建筑工程194.98万元；机电设备及安装工程5.28万元；临时工程14.77万元；其它费用48.41万元；预备费13.33万元。9.2资金筹措工程总投资280.01万元，按照《重点小型病险水库除险加固项目管理办法》（财建[2007]1025号）进行资金筹措。9.3概算附表1、表9-1工程总概算表2、表9-2建筑工程概算表3、表9-3机电设备及安装工程概算表4、表9-4临时工程概算表5、表9-5其他费用概算表6、表9-6建筑单价汇总表7、表9-7主要材料预算价格汇总表8、表9-8施工机械台班费汇总表9、表9-9主体工程主要工程量汇总表10.表9-10主体工程主要材料量汇总表100 水库除险加固工程初步设计报告10经济评价10.1、社会效益某水库是当地农业生产的主要灌溉水源。水库下游常住人口240人，现控制灌溉面积0.15万亩。目前水库带病运行，长期加固维护费用增高，一旦溃坝失事，其人生安全威胁和经济损失无法估量。本工程实施后将减少一定的渗漏损失，提高灌溉利用率，降低维护成本，有力促进当地农业发展和生态环境保护。为当地经济可持续发展提供又一有力保障。10.2、生态环境效益灌区地处蒙新荒漠地带，生态环境相当脆弱，水库水资源的严重损失事必造成当地植被的破坏，因此本工程的实施对当地生态恢复和维持起到重要作用。10.3、经济效益分析与评价在整编当地社会经济资料的基础上，进行国民经济评价分析。10.3.1国民经济评价1、经济评价参数经济计算期：31年（包括1年建设期）；社会折现率：根据《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）规定参数，国民经济评价的社会折现率采用8%。100 水库除险加固工程初步设计报告2、投资及费用考虑目前主要材料、工资、土地等的影子价格基本接近市场价格，为简化计算，国民经济采用的固定资产投资和年运行费均采用现行概算值。固定资产原值为280.01万元。年运行费包括修理费、燃料动力费和其他费用（因水库运行不增加管理人员，工资福利费不再计取）。（1）维修费：以固定资产原值的1.5%计，为4.20万元/年；（2）燃料动力费：根据以往工程管理情况，以2.0万元/年计取。（3）其他费用:以（1）-（2）合计的10%计取，为0.62万元/年。则年运行费为6.82万元。3、效益计算①、节省劳资费用：由于水库大坝存在的安全隐患较多，水管所每年在高位蓄水期和汛期需抽调大量人力、物力进行抢险。水库除险加固后每年节省劳资费用约2.05万元。②、灌溉效益：工程实施后，可有效防止渗漏损失，有一部分保灌效益。考虑水利灌溉效益分摊系数0.35，本工程年产生保灌效益为40.03万元，具体分析见10-1表。水库除险加固工程实施后，年产生经济效益42.08万元。4、国民经济评价指标根据国民经济效益费用流量，计算水库国民经济评价指标。具体分析见表10-2。100 水库除险加固工程初步设计报告国民经济评价指标表项目单位指标参考值经济内部收益率%12.19＞8经济净现值（Is=8%）万元108.24＞0经济效益费用比1.43＞1上述指标均大于规范指标，说明项目在采用基本方案的情况下，经济较为合理。100 水库除险加固工程初步设计报告11水土保持设计11.1水土保持贯彻国家水土资源保护法规，依法合理利用水能资源，保护水土资源环境，加强环境管理理念。坚持“预防为主、全面规划、综合治理、因地制宜、加强管理、注重效益”的工作方针，完善项目区水保功能，恢复生态环境。根据项目区地形特点及可能新增水土流失的特点，结合工程总体布局，因地制宜、因害设防、实事求是的做好工程的水土保持设计。重点对坝体填筑料场、料运输道路、施工临时使用场地等扰动区域进行水土流失的防治，改善工程区生态环境，对或字节影响区采取预防、管护与保护恢复的措施，通过合理规划设计，使工程建设造成的水土流失基本得到控制。11.1.1临时施工场地及施工道路防治措施临时施工场地由于施工人员的活动、施工机械的碾压、堆放建材及其施工人员生活等，破坏了原有植被和地表结皮，应作为重点治理区进行治理，施工完成后采取平整土地，恢复植被。11.1.2弃渣处理对临时施工场地上建设的蓄水池、临时工棚、围墙、基坑等进行平整，对废弃建材、生活垃圾、机械废品等几种处理、填埋。对拆除后不可再利用的砼、块石、弃渣等集中处理，堆放于料场或者就近坑洼内，整理平整。100 水库除险加固工程初步设计报告12环境影响评价12.1设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》(1989年12月)（2）《中华人民共和国环境影响评价法》(2003年9月)（3）《中华人民共和国水法》(2002年8月修订)（4）《中华人民共和国水土保持法》(2010年12月)（5）《中华人民共和国水污染防治法》(2008年6月)（6）《中华人民共和国大气污染防治法》(2000年9月)（7）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(2005年4月)（8）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》(1997年3月)（9）《中华人民共和国野生植物保护条例》(1996年9月)（10）《全国生态环境保护纲要》(2001年11月26日)（11）《水电水利工程环境保护设计规范》（DL/T5402-2007）12.2环境现状项目区河段位于山水沟沟道内，库区植物多以芨芨草、沙蒿等草本植物为主，植被稀疏，库岸两侧除农田外，在沟道、村庄附近植被较好。植被主要有白杨、沙枣、果树、白刺、骆驼刺、芨芨草、沙蒿等林草和绿洲人工栽培植被。100 水库除险加固工程初步设计报告12.3生态保护本工程主体工程基础土方挖填基本平衡，建筑物基础开挖，坝体填筑料开挖等会对开挖区植被造成一定的破坏，坝体填筑料开挖选择砂砾石混合料区域，一般在沟道内，场地处于植被稀疏区，且经过水土流失防治措施，可以达到改善环境，逐步自然恢复植被的目的。12.3.1生态保护管理措施为了保护项目建设区生态环境，必须坚持以人为本，生态优先原则，有效减免和控制施工“三废”及噪声对周围居民和施工人员的影响；控制和减小生态破坏，并及时恢复，做到兼顾流域，尽量与区域规划环保措施要求相协调，遵循环境保护措施投资省、效益好和可操作性原则。优化施工布置，控制施工占地，尽量减少对工程地区现有林地、耕地的占压和破坏，确保施工用地与区域相关规划相协调；加强施工管理，优化施工工艺，减轻工程活动对当地动、植物造成的不利影响，维护工程及其周边区域的生态完整性和生物多样性，控制施工活动对其他居民区的环境影响。12.3.2生态保护应急措施结合施工布置采取有效的预防保护措施，并建立珍稀野生动植物应急保护与上报机制，尽量规避工程建设对珍稀物种的影响和破坏。为消减施工人员对区域地表植被的破坏，在工程施工区设置警示牌标明施工活动区，严禁施工人员越界进行施工破坏，施工区合理占地，尽量不破坏和压缩野生动物的生存空间和栖息环境。100 水库除险加固工程初步设计报告12.4水环境保护某水库蓄水水源为泉水，水域环境好，水质常年稳定，指标均达道Ⅰ类水水质标准，水域生态环境较好，该水库蓄积水源直接用于蔬菜、瓜果、农田、林地和大棚等灌溉用水，水质的好坏关系到群众生命安全。该区域生态环境脆弱，水源环境的好坏直接影响动植物和人的生存。施工期废水主要为施工人员生活产生的污水，主要污染物为CODCr、BOD5、SS等，但是本项目施工工期短，施工人员少，生活污水量相对较小，经处理后排放，对环境影响较小。为了保护好水环境，本工程施工严格控制排污，混凝土拌和系统清洗废水处理后回用，生活污水集中处理达到Ⅲ类水水质标准后排放。12.5土壤环境保护本项目区，土壤以洪积淤泥质棕钙土、草甸土和灌区灌漠土，淤泥质壤土为主，其中水库库区及其周围基础以砂土为主。该水库库区建设场地宽阔，可不征占农田林地，但是对项目建设过程中的基础开挖、砂砾石混合料开采、壤土料开挖、砼粗细骨料的开挖等须严格控制开挖扰动范围，及时采取治理防护措施，开挖完成后及时恢复地貌和表层土壤层，保证土壤层植被恢复，防止水土流失。12.6人群健康保护加强施工人员宣传教育与管理，规范施工人员行为，制定并执行人群健康检验检疫与疾病预防制度，尽量避免工程建设对项目区经济社会环境的影响，100 水库除险加固工程初步设计报告保证各类疾病尤其是传染病发病种类和水平不因工程建设发生异常变化，保护施工人员健康，防止因施工人员交叉感染或生活卫生条件引发传染病流行，保证工程顺利建设，加强管理预防措施：1)环境卫生清理在生活区定期灭杀老鼠、蚊虫、苍蝇、蟑螂等有害动物，采用喷洒灭害灵等方法灭蚊、蝇、蟑螂。2)环境卫生及食品卫生管理施工期加强对各施工人员生活区、办公区、业主生活区饮用水源、公共餐饮场所、垃圾堆放点、公共厕所等地的环境卫生管理，定期进行卫生检查，除日常清理外，每月至少集中清理2次。从事餐饮工作的人员必须取得卫生许可证，并定期进行体检，有传染病带菌者要撤离其岗位。定期对各营地的饮用水源进行监测，以保证饮用水水质良好。成立专门的清洁队伍，负责施工区、办公区、生活社区的清扫工作，设置垃圾桶、垃圾车。公共卫生设施应达到国家卫生标准和要求。3)卫生防疫措施为预防施工区传染病的流行，在施工人员进驻工地前，各施工单位应对施工人员进行全面的健康调查和疫情建档，健康人员才能进入施工区作业。100 水库除险加固工程初步设计报告在施工期内，定期进行疫情抽样检疫。疫情抽查的内容主要为当地易发的肝炎、痢疾等消化道传染病、肺结核等呼吸道疾病以及其它疫情普查中常见的传染病，发现病情并及时进行治疗。各施工单位应明确卫生防疫责任人，按当地卫生部门制订的疫情管理制度及报送制度进行管理，并接受当地卫生部门的监督。一旦发现疫情，立即对传染源采取治疗、隔离、观察等措施，对易感人群采取预防措施，并及时上报卫生防疫主管部门。12.7其他环境保护12.7.1对环境空气的影响大气污染物主要来源于施工期扬尘，施工车辆、机械等排放的废气，扬尘主要来源于基础开挖、临时堆放土石方，车辆运输砂石料等扬尘，建筑材料的堆放、装卸过程产生的扬尘；裸露基坑遇大风产生扬尘等。本项目施工工期较短，项目区采取水土流失防治措施后，施工诱发的扬尘对环境影响将降到最小。施工车辆等燃油时会产生NOx、CO、烃类等大气污染物，施工期要对施工机械、运输车辆定期检修，减少尾气排放量。但本项目施工机械用量有限，机械排放尾气有限，项目区开阔，空气流通快，施工机械产生的尾气不会对当地环境空气质量造成不良影响。12.7.2对声环境的影响本工程施工现场距离村庄较近，对居民生产生活和休息产生一定影响，建议正常休息时间加强管理，降低噪音影响，本工程不设砂石料加工系统，没有高噪声源，因此对声环境影响小。12.8环境管理及监测12.8.1施工期废水、污水监测根据施工期污染源分析结果，确定生产废水监测对象为砂石骨料生产废水、混凝土拌和系统冲洗废水和生活污水为监测100 水库除险加固工程初步设计报告对象。根据监测目的和原则确定监测点布设数量及位置详见表12—1。不同施工废(污)水污染特性确定的监测项目、监测周期、监测时段及频率见表12—2.施工废(污)水监测技术要求一览表表12-1监测断面监测项目监测频率及时间砼拌和场地、生活场地总氮、总磷、SS、pH、DO、CODcr、BOD5、细菌总数、粪大肠菌群和石油类。施工期每年各监测3次，每次监测3日监测项目、监测周期、监测时段及频率见表表12-2对象监测点位监测项目监测时段及频率生活区饮用水供水站取水口水源水质监测项目为《地表水环境质量标准》中的相关参数，包括水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数、COD、BOD5、氨氮、总磷、总氮、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、铬、镉、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠杆菌、硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁和锰共29个项目取水点投入运行后每年期各监测2次，每次连续监测3d水样采集按照《环境监测技术规范》的规定方法执行，样品分析按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T91-2002)规定的选配方法执行。12.8.2水土保持及生态恢复监测100 水库除险加固工程初步设计报告施工期重点对基础开挖场地、砂石料、土料、石料、砼粗细骨料的采挖场地水土流失防治措施布设情况及防治效果监测，监测结合水土保持监测内容进行。监测点布设在各个取土、取料场地及加工场地，运输道路，施工料场等。12.8.3施工区大气及噪声监测施工区声环境共设3个监测点，选择砂石骨料正常生产时间和场内交通干道正常运营时间进行监测，施工期每季度监测1天，每次10：00、14：00、17：00时3个时段。100 水库除险加固工程初步设计报告13招投标设计13.1编制依据本工程为利用国家资金为主的小型基本建设项目，依据《中华人民共和国招标投标法》、《工程建设项目招标范围和规模标准规定》（国家发展计划委员会令第3号）《工程建设项目可行性研究报告增加招标内容和核准招标事项暂行规定》（国家发展计划委员会令第9号）的有关规定，并结合本工程的建设实际，对本工程的建安工程和部分材料设备进行招标。13.2工程招标范围该工程由某市水务局组织成立某市某水库除险加固工程项目部，并作为法人，负责整个工程实施。该项目除勘测、设计已由某市水务局委托甘肃省酒泉市水利水电勘测设计院承担完成，其余水库大坝和提灌站工程由某市某水库除险加固工程项目部采用公开招标方式确定。13.3招标组织形式本项目招标经上级主管部门批准后，由项目法人自行公开招标，并邀请专家组成评标委员会进行评标，推荐中标候选人，由招标人择优确定中标人。100 水库除险加固工程初步设计报告13.4招标方式该工程属小型水利工程，投资小且地处偏远，为避免浪费，造成不必要的损失，按国家规定采取公开招标的方式，凡具备有水利二级资质的施工企业均可参加投标，每个标段投标不得少于三家施工队伍。13.5工程标段划分根据工程量及投资本工程分三个标段，即：水库大坝0+000-0+160段为第一个标段，提灌站改建为第二个标段，工程监理为第三标段。100 水库除险加固工程初步设计报告14结论与建议14.1水库工程现状存在的主要问题通过安全复核，某水库存在的主要问题如下：（1）大坝前、后坝坡偏陡；（2）坝体安全超高不够；（3）坝体渗流稳定和抗滑稳定性不够；（4）其他：大坝无监测设施，运行管理设施差，提灌站基础局部沉陷。14.2本次除险加固完成的任务根据水库现状问题及国家投资情况，本次除险加固解决完成了一下问题：（1）解决了前、后坝坡偏陡的问题；（2）解决了坝体安全超高不足的问题；（3）解决了坝体抗滑和渗流稳定性不足的问题；（4）改善了大坝管理设施。14.3结论与建议100 水库除险加固工程初步设计报告本次除险加固工程对大坝进行了加固维修，大坝安全问题基本得以解决。现阶段水库管理单位可根据水库运行灌溉实际需水量进行水库调节，尽量避开大风季节高水位运行。在高水位季节做好水库监测及巡护，发现险情及时通报、及时抢险。某水库除险加固工程对保护下游人民生命财产安全，提高下游粮食生产都起着积极的作用和影响，建议该工程及早立项审批、及早建设、及早发挥效益。100'