扁都口中型水闸初步设计报告

'民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计目录1综合说明11.1基本情况11.2水文气象21.3工程地质41.4安全鉴定及安全复核结论51.5除险加固工程设计91.6金属结构及电气121.7工程管理131.8施工组织设计131.9工程招标141.10工程占压处理141.11水土保持与环境影响评价141.12投资概算151.13经济评价151.14节能评估151.15结论及意见162水文气象192.1流域概况192.2气象192.3径流202.4洪水222.5泥沙252.6冰情253工程地质263.1序言263.2地质概况273.3引水枢纽工程地质条件及评价293.4天然建筑材料303.5结论与建议314安全鉴定及安全复核结论334.1工程现状334.2安全鉴定结论344.3安全鉴定核查结论354.4工程安全复核364.5工程任务和规模414.6除险加固建设内容41-3- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计5除险加固工程设计435.1工程等别及设计标准435.2设计依据435.3工程布置445.4除险加固工程设计475.5安全监测设计606金属结构及电气626.1金属结构设计626.2水闸自动测控系统666.3电气设备767工程管理787.1编制依据787.2工程建设期管理787.3运行管理817.4管理设施828施工组织设计848.1施工条件848.2施工导流868.3料场选择与开采898.4主体工程施工898.5施工交通运输908.6施工总布置908.7施工进度计划919工程招标939.1招标依据939.2招标范围939.3招标方式939.4招标组织形式939.5标段划分9310工程占压处理9510.1工程占压范围9510.2实物指标9510.3工程占压补偿95ll水土保持与环境影响评价9611.1环境现状9611.2工程分析9711.3环境影响评价9811.4环境保护措施101-3- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计11.5环境管理规划10311.6环境保护投资概算10511.7综合评价结论10612工程投资概算10712.1工程概况10712.2投资主要指标10712.3编制说明10712.4基础单价10812.5单价费率标准10912.6永久工程设计估算编制10912.7其他费用10912.8预备费11012.9工程总投资及资金筹措11012.10概算附表11013经济评价11213.1概况11213.2国民经济评价11214节能评估11614.1项目区能源供应状况11614.2工程能耗标准、法规及能耗指标11614.3优化设计、实现节能降耗116附件：1.甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸工程《水闸安全鉴定报告书》2.甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸安全鉴定成果核查意见附图:1.扁堵口渠首引水枢纽水闸平面布置图2.扁堵口渠首引水枢纽水闸建筑物设计图-3- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计1综合说明1.1基本情况民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸工程位于民乐县南丰乡以南3km处，座落于童子坝河出山口的扁堵口，距民乐县城33km。工程区毗邻国道227线，交通便利。扁堵口渠首引水枢纽水闸建成于1969年6月，是一座以灌溉为主的引水工程，现状控制灌溉面积18.91万亩，担负着民乐县南丰、永固、洪水、民联、六坝5个乡（镇）59个行政村及5个机关农林场的灌溉任务。工程从左至右由溢流坝、泄冲闸和进水闸组成。扁堵口渠首引水枢纽水闸工程现状图溢流坝为硬壳坝，长50m，高2.5m，为砂砾卵石填腹、浆砌石护面结构。泄冲闸4孔，单孔宽2.5m，闸室长9.0m，闸墩高4.5m，为素砼现浇结构。闸后无消力池，只设15m长浆砌石短护坦消能。闸墩上部设启闭机工作平台，钢筋砼结构。安装4扇平板钢闸门和4台15t手推螺杆式启闭机。进水闸引水角46°，闸孔3孔，单孔宽2.5m，闸墩高4.5m，-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计为素砼现浇结构。进水闸底板高程同泄冲闸相同，闸前无拦沙坎，闸后设10m长的渐变段与下游渠道衔接。闸墩上部设启闭机工作平台，钢筋砼结构。安装3扇平板钢闸门和3台15t手推螺杆式启闭机。扁堵口渠首引水枢纽水闸经过四十年的运行，工程老化失修，已不能安全运行。2008年12月张掖市水务局组织专家，对水闸进行了安全鉴定，鉴定为“三类闸”。该工程列入《全国大中型病险水闸除险加固专项规划》，按照省市相关部门要求，我院受民乐县水务局的委托，依据《民乐县扁堵口渠首引水工程枢纽水闸安全鉴定报告书》及相关规程、规范，编制完成了《甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计报告（送审稿）》。2012年1月7日甘肃省水利厅在兰州组织会议，对初步设计报告进行了审查，我院根据审查意见，对设计报告进行了修改完善，编制完成了《甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计报告（报批稿）》。1.2水文气象1.2.1气象童子坝河发源于祁连山俄博岭北麓，属黑河水系，河流总长113km，扁堵口以上26.5km，集水面积334km²，为童子坝河的主要产流区。工程地处寒冷地区，气象随地形高程变化显著。扁堵口以上祁连山区气温低，年降雨量大，蒸发量小，植被覆盖率高，自南向北随地形高程变化降雨量逐渐减小。累年最冷月平均气温-9.5℃，多年平均气温3.4℃，最大冻土深度180cm。1.2.2径流童子坝径流主要由祁连山区降水和融冰化雪水以及地下水所补给，径流在年内分配极不均匀，绝大部分集中在主汛期7～9月。童子坝河无水文站，流域所属翟寨子水库仅有（1989～2009年）21年实测资料-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计，资料系列短。本次设计采用下垫面相似的邻近流域洪水河双树寺水文站（1958～2009年）径流系列建立相关，相关关系很好。因此将翟寨子水库径流系列延长至1958～2009年共52年径流系列，得翟寨子水库坝址径流。扁堵口渠首引水枢纽水闸位于翟寨子水库上游25km处，区间有石灰窑径流汇入，石灰窑流域面积54km²，多年平均径流0.17m³/s，因此，扁堵口渠首引水枢纽水闸设计年径流成果采用翟寨子水库径流扣除石灰窑沟径流。经计算，扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果见下表。扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果表站名F（km2）均值（m3/s）CvCs/Cv不同保证率设计值（m3/s）25%50%75%扁堵口水闸3342.080.4222.681.981.441.2.3洪水由于童子坝河无水文站，扁堵口渠首引水枢纽水闸洪水分析计算依据洪水河双树寺水文站洪水计算成果，采用水文比拟法推算得出。双树寺水文站水文成果依据1958～2009年52年实测资料，连同1901、1952年洪水调查资料一并加入，组成不连续系列进行频率分析计算，计算成果见下表。双树寺水文站洪水计算成果表水文站均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）0.1%0.2%1%2%5%10%双树寺68.35781.154.0764658421328213137以双树寺为参照，对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行比拟计算，扁堵口渠首引水枢纽水闸设计洪水成果见下表。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计扁堵口渠首引水枢纽水闸洪峰流量计算成果表名称均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）0.1%0.2%1%2%5%10%扁堵口水闸47.03341.15453045629222814895分期施工洪水的分期，根据本流域洪水成因及季节性变化规律，进行了以下分期：11～3月、4月、5月、6～9月、10月。分期划定后利用洪水河双树寺站实测资料，采用不跨期选样建立样本系列，各期样本组成后进行频率分析计算（采用P－Ⅲ型曲线），然后再根据面积比的2/3次方关系，推求出扁堵口渠首引水枢纽水闸分期设计洪水，成果见下表。扁堵口渠首引水枢纽水闸施工洪水成果表月份4567-891011-3Q(m3/s)102025.652.214.37.023.091.2.4泥沙由于童子坝河无实测泥沙资料，故根据《甘肃省悬移质多年平均侵蚀模数图》查得该地区年平均侵蚀模数为70t/km2·a，推算得多年平均悬移质输沙量2.34万t，推悬比按0.25：1考虑，得多年平均推移质输沙量0.58万t，输沙总量2.92万t。1.2.5冰情童子坝河无实测冰情资料，根据流域调查资料统计，童子坝最早结冰开始日期最早为10月2日，最晚为11月7日；开始封冻日期最早为11月15日，最晚为12月12日；最后解冻日期最早为4月7日，最晚为4月22日；全部融冰日期最早为4月15日，最晚5月1日。岸边最大冰厚度为1.0m，河心最大冰厚度为0.65m。封冻天数最长152d，最短120d。1.3工程地质-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑴工程区内无断裂构造及褶皱，但第四系以来的童子坝隐伏断裂时有活动，新构造运动形迹较为明显，区域构造稳定性较差。根据《中国地震动参数区划图》（BG18306－2001），该区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期0.4s，相应地震基本烈度7度。⑵闸、坝基础均坐落于河床第四系冲洪积砂卵砾石层上，地层岩性单一，地基稳定可靠，工程地质条件良好。建议基础埋设深度应经河床最大冲刷深度计算后确定，并应大于当地最大冻土层深度1.8m；混凝土与砂砾卵石摩擦系数为0.5，地基允许承载力值为300～350kpa；渗透系数3×10-1cm/s，临界水力坡降0.34，允许水力坡降0.17；基坑开挖边坡系数1:1～1:1.5。⑶枢纽上、下游防洪堤和护岸基础坐落于河床及阶地上，岩性为砂砾卵石，结构稍密，工程地质条件良好。建议：基础设置深度应经河床最大冲刷深度计算后确定，地基允许承载力值为300～350Kpa。建议开挖边坡系数为1:1～1.5。防洪堤堤身回填砂砾卵石时应碾压夯实，干密度应大于2.23g/cm3。⑷天然建筑材料：堤坝填筑砂砾卵石料及砼粗、细骨料均可就近开采，筛分并冲洗后使用，平均运距0.5km；块石料可在上游河床捡集使用，平均运距2.5km。其储量与质量均满足工程建设需要。1.4安全鉴定及安全复核结论1.4.1工程存在的问题⑴土石工程建筑物：上下游浆砌石护坡被水毁、填埋，溢流坝面浆砌石勾缝砂浆全部脱离，坝面砌石脱落、滔刷，坝面不完整，下游护坦及护坡被水毁、滔蚀。⑵-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计混凝土工程建筑物：砼结构强度不满足现行规范要求，泄洪闸边墩及下游边墙均有水平贯通性裂缝；闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重，启闭梁、柱砼出现裂缝、钢筋锈蚀；闸前护坡基础淘空，部分冲毁；溢流坝砌石大部分冲毁脱落，坝面不完整。⑶金属结构：启闭设施老化失修，启闭力不足，螺杆弯曲变形，闸门锈蚀严重，止水老化、断裂。⑷电气观测：无电气设备；无自动化监控设施；无观测设施。无外来电源，无备用电源。⑸其它：无管理设施，无通讯设备。场内交通路面凹凸不平，正常交通要求难以满足，若遇险情，抢险物资难以迅速到达现场。左右岸连接缺少交通工作桥；缺少右岸交通道路；厂区的安全措施和环境的美化均较弱。1.4.2安全鉴定结论2008年12月由张掖市水务局主持，对本工程进行了安全鉴定，其鉴定结论为：⑴在各种工况下闸室抗滑安全系数满足规范要求，基底应力小于地基允许承载力。⑵闸室上部启闭机平台梁、板、柱及工作桥等结构原设计年代较早，抗震设防烈度不详，不满足现行规范要求。⑶原设计在泄冲闸后只设置了15m长、50cm厚的浆砌石护坦，消能工设计不全。现状护坦冲刷严重，末端冲坑深度达到0.8m，下游河床冲刷严重。消能防冲不符合《水闸设计规范》（SL265-2001）规定。⑷泄冲闸过水能力满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定的防洪标准。⑸-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计泄洪闸左边墩有水平贯通性裂缝；闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重；启闭梁柱砼结构发生锈胀裂缝、钢筋锈蚀；闸前护坡基础淘空，部分冲毁；溢流坝砌石脱落，坝面不完整。主要受力结构混凝土强度达不到《水工混凝土设计规范》（DL/T5057-1996）的有关规定。⑹启闭设施老化，无电气设备，启闭力不足，螺杆弯曲变形，闸门锈蚀严重，止水橡皮老化、断裂，以上均不满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL-T5018-94）、《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）和《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101-94）的有关规定。依据《水闸安全鉴定规定》SL214-98、《水闸安全鉴定管理办法》的有关规定，该引水枢纽水闸工程的检测指标无法达到规范标准，存在严重的安全问题，安全鉴定为“三类闸”。1.4.3安全鉴定核查结论2011年6月15日，由省水利厅委托省水利水电勘测设计研究院组成的专家组，对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行了安全鉴定核查。专家组通过现场勘察、听取汇报、查阅资料、分析论证、审查报告，形成了书面核查意见，核查结论为：扁堵口渠首引水枢纽水闸工程安全鉴定程序、鉴定单位资质、安全鉴定专家组成员资格符合《水闸安全鉴定管理办法》的要求，安全鉴定书面成果反映了水闸存在的问题。核查认为三类闸的鉴定结论是准确的。建议初步设计阶段补充完善闸体砼检测内容及结构复核；复核洪水资料，重新计算洪水成果；完善闸门机构及启闭力复核；对防洪堤及坝坡的抗滑稳定、渗流稳定、堤基抗冲刷做进一步复核。补充完善电气设备设计，自动化监控设施设计、必要的观测设施；外来电源，备用电源；场内左右岸交通道路的修整；左右岸连接交通工作桥；厂区安全措施和环境的美化设计；库区淤积的清理等。1.4.4工程安全复核结论本次工程安全复核结论为扁堵口渠首-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计引水枢纽水闸实际过洪能力满足20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核的规范要求。溢流坝、泄冲闸和进水闸在正常运行情况下和地震情况下抗滑安全系数满足规范要求，但进水闸和泄冲闸在地震工况下闸墩拉应力大于砼强度设计值，砼结构不满足要求。溢流坝渗流稳定，进水闸、泄冲闸渗流不稳定。溢流坝与冲沙闸后消能设施不满足工程要求，消能防冲效果差，护坦底板被冲毁。水闸砼表面多处裂缝、磨损、剥蚀破坏严重，局部地方形成冲刷抗。进水闸前无拦沙坎，大量推移质泥沙进入引水渠道。闸门变形明显，止水不严，滚轮不能正常运行。螺杆弯曲，启闭困难。本次工程安全复核结论与安全鉴定报告书和核查意见基本一致，不同之处的原因是安全鉴定报告书和核查时进水闸和泄冲闸未进行地震工况下结构应力分析和渗流稳定复核，本次进行了补充分析。1.4.5工程任务和规模扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程的主要任务是将泄冲闸拆除重建，对进水闸和溢流坝进行加固维修。改建后的枢纽水闸要满足灌区农田的引水灌溉要求，并能有效的解决推移质冲排问题。扁堵口渠首引水枢纽水闸不但承担着灌区18.91万亩耕地的灌溉任务，还承担着向下游翟寨子水库的输水任务。进水闸后童子坝总干渠设计引水流量25m3/s，本次进水闸设计流量与童子坝总干渠设计引水流量相同，也为25m3/s。工程防洪标准达到二十年一遇洪水设计(洪峰流量148m3/s)，五十年一遇洪水校核(洪峰流量228m3/s)，抗震能力达到7度设防要求。1.4.6除险加固工程建设内容根据工程存在的问题，确定引水枢纽水闸除险加固建设的内容如下：⑴拆除重建泄冲闸，除险加固溢流坝及进水闸。⑵拆除引水枢纽上下游残留护岸及防洪堤，建设护岸及防洪堤507m-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计，并清除闸前淤积。⑶更换所有钢闸门及启闭设施。⑷新建管理房屋336m2，新建管理道路0.52km，维修管理道路3.08km。⑸架设输电线路，配备备用电源，补充完善自动化监控设施和必要的观测设施。1.5除险加固工程设计1.5.1工程等别及设计标准扁堵口渠首引水枢纽水闸灌溉面积18.91万亩，设计引水流量25m³/s,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252--2000)和《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)规定，水闸属中型Ⅲ等工程，主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物按5级设计。水闸按二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为148m3/s和228m3/s。工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.4s，相应地震基本烈度为Ⅶ度，工程抗震能力按7度设防要求设计。1.5.2工程布置⑴布置方案根据安全鉴定,扁堵口渠首引水枢纽水闸属于三类闸，故除险加固工程位置不变，设计提出拦河闸方案和原闸坝结合方案进行比较,两种方案正常蓄水位相同，校核洪水位相近。方案一：拦河闸方案该方案将原泄冲闸和和靠近泄冲闸的25m溢流坝拆除，进水闸除险加固。垂直溢流坝轴线布置泄冲闸，右侧布置进水闸。枢纽建筑物由泄冲闸、进水闸和上下游防洪堤及护岸组成。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计①泄冲闸设计为开敞式水闸，C25钢筋砼结构。为了避免过分束窄水流造成阻水现象，根据泄洪流量和造床流量下的河道宽确定闸孔总净宽25.0m，共计10孔，单孔尺寸2.5×4.5m(宽×高)。泄冲闸底板高程与原河床同高，闸室长8m，中墩厚0.8m,边墩厚1.0m，闸底板厚0.8m。闸前设20m长的C25钢筋砼铺盖，闸后设26m长C25钢筋砼消力池，后接25m长护坦消能防冲，护坦后设梯形防冲槽，槽内回填砼四面体。为了减轻推移质对闸墩的磨损，闸墩下部用10mm厚钢板进行防护,防护高度1.5m。泄冲闸上部布置启闭机工作平台及启闭机房，分别为C25钢筋砼结构和砖混结构。②进水闸进水闸3孔，引水角46°设计为开敞式水闸，C25钢筋砼结构。闸底板比泄冲闸抬高1.2m，墩顶与泄冲闸齐平。闸前设置倒“L”型挡沙坎，坎高1.2m。闸孔尺寸2.5×3.3m(宽×高)。闸室长8m，中墩厚0.8m,边墩厚1.0m，闸底板厚1.2m，座落在原进水闸底板上。闸前设20m长的C25钢筋砼铺盖，闸后设29.5m的渐变段与下游渠道连接。进水闸上部布置启闭机工作平台及启闭机房，分别为C25钢筋砼结构和砖混结构。方案二：闸坝结合方案该方案保持原枢纽位置和布局不变，将原泄冲闸拆除重建，对老化失修、破损严重的溢流坝和进水闸进行加固维修。枢纽水闸主要建筑物从左至右依次由50m长溢流坝、3孔泄冲闸及3孔进水闸组成。①溢流坝溢流坝保持现有位置和50m坝长不变，采用“金包银”型式除险加固，即在原溢流坝面上现浇0.4m厚C25砼和0.2m厚C40抗冲耐磨砼，坝高由原来的2.5m加高到3.1m，坝前增设22m长0.4m-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计厚C25钢筋砼防渗铺盖，坝后增设15m长0.8m厚C25砼护坦防冲，护坦后设防冲槽，回填砼四面体防冲。为便于运行管理,在坝顶增设交通工作桥。②泄冲闸泄冲闸拆除重建，为C25钢筋砼结构。闸孔由原4孔变为3孔，总净宽10.5m不变，孔口尺寸为3.5×5.0m(宽×高),底板高程维持现状2831.22m不变。闸底板厚0.8m（其中底层为0.6m厚C25钢筋砼、顶层为0.2mC40抗冲耐磨砼）,中墩厚1.0m,边墩厚1.0m,长8.0m。闸前设20m长0.4m厚C25钢筋砼防渗铺盖，闸后设26m长C25钢筋砼消力池，池后接25m长0.8m厚C20细粒砼砌石护坦消能防冲，护坦后设置防冲槽，回填砼四面体防冲。同时为了减轻推移质对闸底板、消能护坦及闸墩的磨损，闸底板及消能护坦表层浇注0.2m厚C40抗冲耐磨砼，闸墩下部用10mm厚钢板进行防护,防护高度1.5m。上部启闭机工作平为C25钢筋砼结构，增设砖混结构启闭机室。③进水闸进水闸闸墩和上部结构拆除，闸底板利用，在原底板上现浇1.2m厚的钢筋砼作为新进水闸的地板。改建后的进水闸为C25钢筋砼结构，保持原孔数3孔和总净宽尺寸7.5m不变，孔口尺寸2.5×3.8m(宽×高)。中墩厚1.0m,边墩厚1.0m，长8.0m，墩顶与泄冲闸齐平。为了减少泥沙入渠，闸前设1.2m高倒“L”型挡沙坎。闸后设29.5m渐变段与下游渠道连接；启闭台、柱均为C25钢筋砼结构，高3.5m，工作平台上布置启闭机房，采用砖混结构。引水枢纽上下游布置防洪堤和护岸507m，其中上游为护岸168m，下游是防洪堤339m，均为C20砼现浇结构，坡比1:1.5。基座高度0.5m，基础埋深上游为2.5m，下游为3.0m，浇筑厚度从下至上0.25～0.15m。⑵方案比较-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计拦河闸方案一的优点是利用拦河闸的部分开启或全部开启泄洪排沙，可以有效地控制河道主槽，汛期能够保持一个相对稳定的闸前调节库容和沉沙、冲沙库容，便于引水。缺点是闸孔数太多，在汛期大洪水时若不能及时开启泄洪，宜造成运行事故；泄冲闸闸门开启频繁，管理要求较高；枢纽施工复杂，土建工程量较大，金属结构较多，工程投资也较大。方案二的优点是泄冲闸布置在主河槽一侧排沙较集中，溢流坝前於平后宜于在泄冲闸前形成稳定的沉沙、排沙河槽，引水冲沙效果较好；闸门开启频率低，管理方便；溢流坝施工简单，金属结构较少，且投资少于方案一。综上所述，二种方案各有优缺点，从引水冲沙效果看，方案二优于方案一；从运行管理上看，方案一管理要求较高，方案二管理较方便；从工程投资看，方案一工程投资比方案二大。综合考虑各方面因素，本次设计推荐方案二，即采用闸坝结合方案。1.6金属结构及电气1.6.1金属结构设计枢纽水闸除险加固工程三孔进水闸和三孔泄冲闸上共设各类闸门、拦污栅10扇，配设各类启闭机9台（套）。金属结构总重量为67.2t，其中：钢闸门、拦污栅重27.6t，闸、栅槽预埋件重12.3t，启闭机及附件重27.3t。1.6.2水闸自动测控系统为了提高枢纽水闸的管理水平，实现枢纽水闸管理单位对闸门、流量、流速进行自动测控，并对数据加以处理与传输，实现现代化管理水平，本次除险加固工程需设计自动化测控系统。达到自动检测、视频监视、闸门监控、数据存储的目的，-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计完成传递引水、视频以及闸门监控等多种监测信息。1.6.3电气设备枢纽水闸用电电源距枢纽3.5km处的炒面庄村引来，架设3.5km的l0KVLGJ-35钢绞线，在终端安装一台30KVA变压器降压到380V后供给闸室配电。同时配备30kw柴油发电机1台，作为备用电源。1.7工程管理扁堵口渠首引水枢纽水闸属童子坝河灌区，行政划归童子坝河水管处，隶属民乐县水务局。水闸管理人员编制共10人，扁堵口渠首引水枢纽水闸管理站计划改建管理房屋336m2，管理范围包括枢纽建筑物，用电设施，金属结构及管理房等所有与枢纽有关的设施。同时为方便管理和工程区的安全，新建和改建防汛道路3.6km，工程区设置铁丝围栏和绿化美化。1.8施工组织设计依据《水利水电工程建设工期定额》，按照设计提供的专业工程量计算，确定本工程总工期24个月，进度计划安排如下：⑴工程准备期：第一年7月～当年9月，利用3个月的时间，主要完成招投标工作和三通一平，为主体工程开工创造条件。⑵主体工程施工期：结合所拟定的施工导流方案，主体工程拟分两期施工，分别安排在两个枯水期内完建，工期18个月。施工时段划分如下：第一年10月1日～当年12月底，此时段为枯水期，主要完成的工程项目为：围堰填筑和导流明渠开挖，同时进行原枢纽建筑物拆除、基坑开挖工作及闸基础和闸底板的浇筑。第二年1月1日～6月30日，此时段为枯水期，主要完成泄冲闸、进水闸施工，同时穿插平行作业进行附属工程施工。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计第二年10月1日～第三年的4月30日，主要完成溢流坝和防洪堤及护岸的施工，同时平行进行附属工程施工。⑵竣工验收准备期第三年5月～6月进行工程扫尾，整理工程资料，做好竣工验收和交工运行的各项准备工作。1.9工程招标根据水利部第l4号令《水利工程建设项目招标投标管理规定》的有关规定，本工程应实行招投标。项目的勘察、设计因业主已选择并委托具有相应资质和丰富经验的专业设计单位完成，不进行招标；主体工程的施工和监理全部进行招标。招标方式采用公开招标，由业主自行组织招标。本次项目施工监理设为1个标段，工程施工招标共划分为3个标段，即：所有土建工程设为1个标段；金属结构制作及机电设备购安设为1个标段；监控系统及信息自动化设为1个标段。1.10工程占压处理工程占地分为工程永久占地和施工临时占地。工程永久占地为原枢纽位置，不新增占地，所以不考虑永久占地。临时占地包括施工踏压区、生产生活区和施工道路占地，临时占地不计征地费。1.11水土保持与环境影响评价⑴工程建设对环境的不利影响主要集中在施工期，施工期对水、气、声环境的影响较小，且是暂时的。⑵施工完成后拆除临时设施，清理、平整临时占地，采取恢复植被等环保措施，可将施工对环境的不利影响减到最小。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑶工程建设后枯水期能够最大限度的充分利用水资源，减少渗漏损失，提高灌溉效益；汛期能够顺利泄洪，保证水闸和干渠的引水安全。枢纽水闸的建设可提高灌区的引水保证率，对改善生态环境也是十分有利的。综上所述，工程建设对环境有利影响和灌溉需要是主要的，不利影响是次要的，工程建设是可行的，没有制约工程建设的环境要素。1.12投资概算以2011年第三季度张掖市主要材料价格水平，依据2009年6月颁发的《甘肃省水利水电工程设计概(估)算编制规定》计算，工程总投资1398.34万元。工程部分投资1331.53万元，其中：建筑工程644.39万元，机电设备及安装工程163.49万元，金属结构设备及安装工程141.49万元，临时工程76.84万元，其他费用229.95万元，预备费75.37万元。环境部分投资66.81万元，其中：环境保护工程费36.52万元，水土保持防护工程费30.29万元。1.13经济评价本项目经济内部收益率9.75％，高于社会折现率Is=8％；经济净现值（Is=8％）为230.55万元，大于零；经济效益费用比为1.08，大于1。从敏感性分析计算结果看，各种不确定因素在一定范围内变化时，经济内部收益率都大于社会折现率。综上分析说明，本项目在经济上是合理可行的。1.14节能评估本工程共消耗油309t，耗煤36t，耗电4.13万kw·h，耗水0.12万m3。在水、电、燃料三方面用量较少是节能的，能耗指标均符合《甘肃省水利水电建筑工程定额》标准。1.15结论及意见-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程实施后,在P=50%的保证率情况下,可保证枢纽的灌溉引水量，可使灌区18.91万亩灌溉面积保灌，可使工程防洪标准及抗震要求达到现行设计规范要求，能有效的解决河道中推移质泥砂的排放和减少泥沙入渠，延长渠道使用年限，节省渠道清淤维修费用。本枢纽改建实施后，将显著改善灌区的农业基本生产条件，促进农、林、牧副业的全面发展，同时，也将对灌区及周边地区的生态环境产生良好的影响。该枢纽除险加固工程技术上可行，并具有良好的经济、社会和生态环境效益，在目前引水枢纽水闸带病运行的情况下，除险加固，恢复效益，更显的十分必要，非常紧迫，建议尽快实施。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计工程特性表序号项目单位数量备注一水文　　　1工程地址以上流域面积km2334　2利用水文系列年限年52　3多年平均年径流量万m36559　4代表性流量　　　多年平均流量m3/s2.08　　设计洪水流量（P=2%）m3/s148　　校核洪水流量（P=5%）m3/s228　　施工导流流量（P=20%）m3/s25.6　5泥沙　　　　多年平均输沙量万t2.34　　多年平均输沙率kg/s0.74　　实测最大含沙量kg/m30.33　二枢纽水位　　　1校核洪水位m2835.34　2设计洪水位m2834.83　3正常挡水位m2834.12　三下泄流量及相应下游水位　　　1设计洪水时最大泄量m3/s148　2设计洪水量下游水位m2832.33　3校核洪水时最大泄量m3/s228　4校核洪水时下游水位m2832.64　四灌溉效益　　　1有效灌溉总面积万亩18.91　2设计引用流量m3/s25　4枢纽可供引水总量（P＝50％）万m36231　五主要建筑物及设备　　　1工程等别等Ⅲ　2枢纽布置方式　　闸坝结合方式3地震基本烈度度7　4泄冲闸　　　　型式　　开敞式　地基特征　　砂卵砾石层　闸孔尺寸（宽×高）m3.5×5.0　闸顶高程m2836.22　　闸底板高程m2831.22　　工作闸门扇3露顶弧门　检修闸门扇1平板滑门-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计工程特性表序号项目单位数量备注　设计泄洪流量m3/s118　　校核泄洪流量m3/s143　　消能方式　　底流式消能5溢流坝　　　　型式　　梯形堰　地基特征　　砂卵砾石层　堰宽m50　　堰顶高程m2834.32　　设计泄洪流量m3/s30　　校核泄洪流量m3/s85　　消能方式　　底流式消能6进水闸　　　　闸孔尺寸（宽×高）m2.5×3.8共3孔　设计引水流量m3/s25　　闸底板高程m2832.42　　闸顶高程m2836.22　　闸门型式及数量扇3平板滑门六施工　　　1主体工程数量　　　　土石方开挖万m30.35　　土石方填筑万m30.35　　砌石万m30.061　　砼及钢筋砼万m30.71　3劳动工日万个3.76　2主要材料　　　　水泥T2353　　砂子万m30.46　　石子万m30.63　　块石万m30.083　　钢筋钢材T97.4（不包含金结）　4施工导流方式　　分期导流5施工总工期月24　七经济指标　　　1概算总投资万元1398.34　⑴工程部分投资万元1331.53　⑵环境部分费用万元66.81　2综合利用经济指标　　　⑴经济效益费用比　1.08Is=8%⑵经济内部收益率％9.75　⑶经济净现值万元230.55Is=8%-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计2水文气象2.1流域概况童子坝河发源于祁连山俄博岭北麓，属黑河水系，在民乐县城东南33km的扁堵口出山口。河流自南向北流经南丰、永固、民联三个乡（镇），至北部滩穿越戈壁砂砾地带，在山丹县的东乐乡附近汇入山丹河。童子坝河全长约113km，分四个自然地带：扁堵口以上深山区，河道长26.5km，流域坡降1/30～1/40，海拔高程3000～5027m；扁堵口～翟寨子前山区，河道长25.5km，流域坡降1/40～1/50，海拔高程2350～3000m；翟寨子以下～北部滩灌区，河道长35km，流域坡降1/50～1/60，海拔高程1725～2350m；其下游北部滩至东乐汇入山丹河，河道长约26km，海拔高程1500～1725m，河床不稳定，呈多流并流状。童子坝河源地海拔5027m，源地终年积雪，山势陡峻巍峨，分布有少量冰川，植被良好，降水颇丰。流域南高北低，主要支流有大东沟、羊胸子、小石壁、大石壁、大羊尕、二道沟、牧户沟等支流，河流总长113km，扁堵口以上26.5km，集水面积334km²，为童子坝河的主要产流区。2.2气象工程地处寒冷地区，气象随地形高程变化显著。扁堵口以上祁连山区气温低，年降雨量大，蒸发量小，植被覆盖率高，自南向北随地形高程变化降雨量逐渐减小。据民乐气象站（1971～2007年）气象要素统计，累年最冷月平均气温-9.5℃，多年平均气温3.4℃，极端最高气温34.2℃，极端最低气温-31.5℃，平均降水量342.6mm，年蒸发量1623mm，年日照时数2959.1h，最多风向为西北风，平均风速3.1m/s，最大风速17m/s，最大积雪深度22cm，最大冻土深度162cm，民乐县气象站气象要素统计见表2－1。项目区气象参照民乐县气象要素成果。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计民乐县气象站气象要素统计表表2－1项目单位月份全年一二三四五六七八九十十一十二历年平均降水量mm2.93.911.719.336.457.574.565.945.416.25.93.1342.6历年平均蒸发量mm43.555.1102.3175.5245.9225.1202.7189.7155.5114.965.9471623历年平均气温℃-7-5.3-1.36.512.215.516.215.511.35.2-1.4-7.34.5累年最冷月平均气温℃-9.5-8.3-2.34.910.714.515.914.810.43.7-3.7-8.93.4历年极端最高气温℃14.415.420.528.228.830.534.231.731.524.719.515.534.2历年极端最低气温℃-26.4-31.5-22.1-14.9-10.4-230.6-5.8-18.8-23.4-29.1-31.5历年平均相对湿度％49474747465665656157535053历年最大冻土深度cm14516216014212600001665134162历年各月平均风速m/s3.12.93.13.43.63.12.72.82.82.93.13.23.1历年各月最大风速m/s131714.714.71716.312.311.31412101617相应风向SSSE2G2GNNWWNWW2GSSESSE5GSE2G2.3径流2.3.1径流特性童子坝径流主要由祁连山区降水和融冰化雪水以及地下水所补给，径流年内分配同降水年内的分配相适应。根据翟寨子水库观测径流资料分析：童子坝河径流在年内分配极不均匀，绝大部分集中在主汛期7～9月份，其量占年水量的59.7％，5～6月气温升高，上游山区冰雪融化补给河流，为汛前过渡期，其量占年水量的26.4％；10月份为退水期，径流减少，其量占年水量的5.4％；11月～翌年4月为枯水期，径流主要为地下水补给，其水量占年水量的8.5％，全年的最小流量多发生在这一时期的12～2月间，这个时期的部分径流结成冰凌储存在河槽，从而减少了河流的径流。2.3.2径流计算童子坝河无水文站，翟寨子水库仅有（1995～2009年）15年出库流量资料，资料系列较短，入库流量采用水量平衡还原计算。本次设计采用下垫面相似的邻近流域洪水河双树寺水文站（1958～2009年）径流系列建立相关，-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计从相关图上可以看出点距趋于稳定，呈一直线，相关关系很好，相关系数达到0.91。因此，将翟寨子水库径流系列延长至1958～2009年共52年径流系列，用矩法初估参数，采用P－Ⅲ型曲线适线，得翟寨子水库坝址径流。扁堵口渠首引水枢纽水闸位于翟寨子水库上游25km处，区间有石灰窑径流汇入，石灰窑流域面积54km²，多年平均径流0.17m³/s，因此扁堵口渠首引水枢纽水闸设计年径流成果采用翟寨子水库径流扣除石灰窑沟径流。经计算，扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果见表2-2，见图2-1。表2-2扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果表站名F（km2）均值（m3/s）CvCs/Cv不同保证率设计值（m3/s）25%50%75%扁堵口水闸3342.080.4222.681.981.442.3.3径流成果分析据《翟寨子水库2009年控制运行计划》：该水库多年平均流量2.21m3/s；另据《甘肃省地表水资源》径流深等值线图查得，翟寨子水库流域重心多年平均径流深为160mm，计算得坝址处多年平均流量2.29m3/s。本次计算成果与之接近，认为本次计算成果合理。2.3.4径流年内分配扁堵口渠首-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计水闸典型年的选择原则，选择年水量相近的原则，供水期(4—6月)来水量对工程不利的原则，各保证率的年径流量按选取的典型年各月流量过程进行同倍比分配得各水平年的年内分配过程见表2－3。表2－3扁堵口渠首引水枢纽水闸径流年内分配成果表单位：m³/s保证率一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月年均流量P=25%0.160.090.762.414.713.478.237.033.081.190.570.242.68P=50%0.120.020.090.832.604.367.393.393.091.020.500.181.98P=75%0.090.090.120.431.846.143.152.652.340.190.140.121.442.4洪水2.4.1水文测站基本资料童子坝河无实测洪水资料，邻近的洪水河流域与童子坝河流域的降水条件及下垫面条件具有相似性，本次洪水计算采用洪水河双树寺水文站历年洪峰流量资料进行频率计算后，用水文比拟法推求扁堵口渠首引水枢纽水闸不同频率的设计洪水。洪水河双树寺水文站于1957年4月建立，集水面积578km²，为国家级水文站，观测精度高，连续观测至今，具有52年实测洪水资料（1958～2009年），1975-2009年入库洪水资料采用水量平衡还原计算推求。2.4.2洪水特性扁堵口渠首引水枢纽水闸洪水主要靠童子坝河上游山区暴雨形成，洪水一般出现在6月下旬至9月中旬，多为单峰型，一场洪水可持续1-3天。2.4.3扁堵口渠首引水枢纽水闸设计洪水由于童子坝河无水文站，扁堵口渠首引水枢纽水闸洪水分析计算依据双树寺水文站洪水计算成果，采用水文比拟法推算得出。⑴历史洪水及重现期-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计根据《甘肃省洪水调查资料》洪水河双树寺站历史洪水分别为1901年和1952年，洪峰流量分别为477m3/s和222m3/s；在52年实测系列中1980年出现了一次较大洪水，洪峰流量为382m3/s，比1952年调查值还大，故该次洪水从实测系列中提出作为特大值处理。1901年是黑河水系面上一次特大历史洪水，根据实测系列，并参照黑河情况，其重现期拟定为150～200年，1980年洪水为第二位，1952年的历史洪水加入到实测系列中计算。⑵双树寺洪水计算成果根据洪水河双树寺水文站1958～2009年52年资料，连同1901、1952年洪水调查资料一并加入，组成不连续系列进行频率分析计算，计算成果见表2-4，频率曲线见图2-2。表2－4双树寺水文站洪水计算成果表水文站均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）0.1%0.2%1%2%5%10%双树寺68.35781.154.0764658421328213137⑶扁堵口渠首引水枢纽水闸洪水计算双树寺水文站位于洪水河上游，为国家级基本水文站，观测精度高，与童子坝河相邻，两河道地理、气候、降雨、河道下垫面等因素都非常接近，河流各种要素基本近似，故以双树寺为参照，对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行比拟计算，设计洪水按下面公式计算。Q扁=Q双×(F扁/F双)n式中：Q扁——扁堵口渠首引水枢纽水闸设计洪峰流量Q双——双树寺水文站设计洪峰流量F扁——扁堵口渠首引水枢纽水闸控制流域面积-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计F双——双树寺流域面积n——比拟系数（取2/3）经计算，扁堵口渠首引水枢纽水闸设计洪水成果见表2-5。图2-2双树寺站洪峰流量频率曲线表2－5扁堵口渠首引水枢纽水闸洪峰流量计算成果表名称均值FCvCs/Cv洪峰流量（m3/s）（km2）0.1%0.2%1%2%5%10%扁堵口渠首水闸47.03341.154530456292228148952.4.4施工期洪水为了满足工程施工方面的要求，还需进行分期施工设计洪水的分析计算。分期施工洪水的分期，根据本流域洪水成因及季节性变化规律，进行了以下分期：11～3月、4月、5月、6～9月、10月。分期划定后利用洪水河双树寺站实测资料，采用不跨期选样建立样本系列，各期样本组成后进行频率分析计算（采用P－Ⅲ型曲线），然后再根据面积比-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计拟法，推求出扁堵口渠首引水枢纽水闸施工期设计洪水，成果见表2－6。表2－6扁堵口渠首引水枢纽水闸施工洪水成果表月份4567-891011-3Q(m3/s)102025.652.214.37.023.092.5泥沙扁堵口渠首引水枢纽泥沙主要来源是7～9月汛期洪水夹带的泥沙，在降水产流过程中，冲刷的地表泥沙带入河道形成，尤其是由暴雨或大雨形成的洪水所夹带的泥沙更多。由于童子坝河无实测泥沙资料，故根据《甘肃省悬移质多年平均侵蚀模数图》查得该地区年平均侵蚀模数为70t/km2·a，推算得多年平均悬移质输沙量2.34万t，推悬比按0.25：1考虑，得多年平均推移质输沙量0.58万t，输沙总量2.92万t。泥沙特征值见表2－7。表2－7扁堵口渠首引水枢纽水闸泥沙特征值见表集水面积（km3）平均含沙量（kg/m3）平均悬移质输沙率（kg/s）平均悬移质输沙量（万t）输沙总量（万t）3340.330.742.342.922.6冰情童子坝河无实测冰情资料，根据流域调查资料统计，童子坝最早结冰开始日期最早为10月2日，最晚为11月7日；开始封冻日期最早为11月15日，最晚为12月12日；最后解冻日期最早为4月7日，最晚为4月22日；全部融冰日期最早为4月15日，最晚5月1日。岸边最大冰厚度为1.0m，河心最大冰厚度为0.65m。封冻天数最长152d，最短120d。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计3工程地质3.1序言民乐扁堵口渠首引水枢纽水闸工程位于民乐县南丰乡炒面庄以上2km，距民乐县城东南33km。枢纽建筑座落于童子坝河出山口处的扁堵口，工程始建于1969年，是一座以灌溉为主的引水枢纽，年引水量6231m3，工程区海拔高程2400米左右，国道227线可直通工程区，交通极方便。引水枢纽水闸工程主要建筑物从左至右由溢流坝、泄冲闸和进水闸等组成。其中溢流坝长50m，高2.5m，是一座砂砾卵石填腹，60㎝厚浆砌石护面壳坝结构；泄冲闸4孔，闸孔净宽2.5m，引水闸3孔，闸孔净宽2.5m；护坦长15m。依据《民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸安全鉴定报告》（民乐县水务局2008年12月）、《民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸安全评价报告》（甘兰设计院2008年12月）及省水利厅核准的《扁堵口渠首引水枢纽水闸安全鉴定核查意见》，目前，该工程存在的主要问题是：⑴抗震能力达不到现行规范要求。本次建筑物设防烈度为7度，而原设计抗震设防烈度不详。⑵消能防冲不符合《水闸设计规范》规定，下游护坦及护坡部分被冲毁、淘蚀。⑶混凝土结构强度不能满足现行规范要求。泄洪闸左边墩及下游左边墙有水平贯通裂缝；闸墩冲刷磨损及冻胀破坏较严重，启闭梁柱混凝土结构发生冻胀裂缝，钢筋锈蚀；闸前护坡基础淘空，部分冲毁；溢流坝砌石脱落，坝面不完整。⑷启闭设施老化，无电气设备，螺杆弯曲变形，闸门锈蚀严重，止水橡皮老化、断裂。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑸无电气设备，无通讯设备等。为此，受民乐县水务局委托，我院承担了民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计及地质勘察工作。本次工程地质勘察工作在充分收集工程各期设计、施工、观测资料的基础上，结合枢纽安全评价工作期间所作的坑探和试验成果，又补充了满足枢纽除险加固初步设计要求的地质勘察工作，完成的地质勘察实物工作量见表3－1。　地质勘察工作量汇总表　　　　　表3-1专业名称单位工作量比　例备注地质测绘工程地质平面测绘Km20.21：1000闸、坝址工程地质纵、横剖面图m/条210/21：200防洪堤和护岸工程地质纵剖面图m/条455/21：200勘探坑　探m/个16/8试验闸、坝基砂砾石取样与试验组3天然建筑材料取样与试验组6水质化学分析取样与试验组13.2地质概况3.2.1地层岩性枢纽区出露地层岩性主要为奥陶系上统(O3)灰绿色安山玄武岩，其次为第四系松散复盖层。现由老至新分述如下：⑴奥陶系上统(O3)安山玄武岩：灰绿色，岩性坚硬致密，多呈块状结构，网状裂隙较为发育；基岩表层强风化深度1.5～2.0m，弱风化深度6.0m。坝址区基岩厚度较大，无新构造活动迹象，地层较稳定。分布于闸坝两岸基岩裸露区及河床复盖层8～16m厚度以下。⑵第四系上更新统冲洪积砂砾卵石层（Q3）：分布于工程区河谷两岸的Ⅱ、Ⅲ级阶地上，岩性为砂砾卵石，厚3-5m，结构密实，微胶结，岸坡陡立，上部为厚2.0～5.0m的粉质壤土。⑶第四系全新统冲洪积砂砾卵石层（Q4）：分布于河床、漫滩及Ⅰ级阶地，厚度8-16m-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计左右，是建筑物的主要地基持力层。经上下游布置5个地质探坑勘探并取样试验：卵砾石多以扁圆状以为，磨圆度较好，卵石含量占60.3%、砾石含量占21.8%、砂占17.9%，颗分定名为卵石。主要岩性成份为青灰色砂岩、砂砾岩，干燥，结构稍密～中密。松散干密度2.0g/cm3，紧密干密度2.32g/cm3，干燥～稍湿，结构中密。3.2.2地质构造工程区位于民乐盆地凹陷带东南部边缘的新生带隆起地区，上游处在木头沟区域大断裂的北侧，区内构造特征主要为新构造运动所致，新构造活动形迹较为明显。童子坝河隐伏断裂时有活动，因此，区域构造稳定性较差。近年来民乐盆地地震活动较为频繁，2003年10月25日发生6.1、5.8级两次地震。根据《中国地震动参数区划图》（BG18306－2001），工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期0.4ｓ,相应地震基本烈度7度。3.2.3地貌及物理地质现象工程区位于祁连山扁堵口出山口以外河道内，地形较为平坦，河床纵坡较大，坡度为1/40～1/50；两岸对称发育着Ⅰ～Ⅲ级阶地，阶地二元结构明显，上部冲洪积壤土或碎石土，厚2～8m，下部砂砾卵石厚3.0～5.0m，河床两岸陡立，河床深切，松散堆积物有发生崩塌的可能。工程区地下最大冻土深度为1.8m。3.2.4水文地质条件工程区水文地质条件较为简单，地下水主要为河床砂砾卵石孔隙性潜水，含水层厚度3～5m，底板为基岩，地下水埋深5～8m，对工程无影响，两岸基岩裂隙水贫乏。经对地表河水取样做水质化学分析试验：水化学类型为HCO3-－SO42-－Ca2+－Mg2+型，矿化度0.5g/L，SO42-离子含量182.86g/L,水质良好。依据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487－2008)附录L“环境水腐蚀性评价”判别标准：SO42-＜250为无硫酸盐腐蚀性。因此，地表河水对普通砼无硫酸盐腐蚀性。详见表3－2。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计3.3引水枢纽工程地质条件及评价3.3.1闸坝工程地质条件及评价拦河闸坝坝址位于童子坝河出山口处，河道宽80m左右，左侧布置溢流堰，右侧布置泄冲闸、引水闸。闸坝基础均座落在河床第四系冲洪积砂砾卵石层上，厚度8～16m，结构稍密～中密。卵砾石主要岩性成份为青灰色砂岩、砂砾岩、花岗岩等，经取样试验：卵石含量占60.3%、砾石含量占21.8%、砂占17.9%，颗分定名为卵石，磨圆度较好，砾卵石多呈扁圆状，砂为中粗砂，松散干密度2.0g/cm3，紧密干密度2.32g/cm3；孔隙率24.0%，粉粘粒含量0.6%，非饱和内摩擦角32°07′，饱和内摩擦角30°32′；不均匀系数114.5，曲率系数2.7；（详见表3—3、续表3—3）。经类比，混凝土与砂砾卵石摩擦系数为0.5，渗透系数3×10-1cm/s，计算临界水力坡降为0.36，取安全系数2，则允许水力坡降为0.18。冲刷深度计算中，局部冲刷时的平均粒径d50＝29.33mm，斜冲时的粒径D15＝120.0mm，平冲时的允许冲刷流速V允＝1.37m/s（按堤基河床物质的颗粒组成加权平均各粒径组的不冲刷流速计算而得。各粒径组的不冲刷流速：漂石为2.0m/s、卵石为1.7m/s、砾石为1.0m/s、砂为0.55m/s、粉粘粒为0.5m/s）；依据上述试验资料，结合类比资料和经验，综合确定地基允许承载力值为：砂砾卵石300～350Kpa。因此，闸坝地基工程地质条件良好。建议开挖边坡系数：砂卵砾石1:1～1：1.5。基础埋深应经河床最大冲刷深度计算后确定，并应大于当地最大冻土层深度1.8m。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计3.3.2防洪堤和护岸工程地质条件及评价闸坝前后两侧及下游护坦护坡为浆砌石砌筑，均坐落在河床及阶地砂砾卵石层之上，其工程地质条件与闸坝段基本相同，砂砾卵石层厚度8～10m，结构稍密，卵石含量60.3%、砾石含量21.8%、砂17.9%，颗分定名为卵石，磨圆度较好，砾卵石多呈扁圆状，砂为中粗砂，松散干密度2.0g/cm3，紧密干密度2.30g/cm3；非饱和内摩擦角32°07′，饱和内摩擦角30°32′，渗透系数7×10-2cm/s，计算临界水力坡降为0.34，取安全系数2，则允许水力坡降为0.17。冲刷深度计算中，局部冲刷时的平均粒径d50＝29.33mm，斜冲时的粒径D15＝120.0mm，平冲时的允许冲刷流速V允＝1.37m/s，基础埋深应经河床最大冲刷深度计算后确定，并应大于当地最大冻土层深度1.8m；地基允许承载力值为300Kpa；回填砂砾石干密度应大于2.23g/cm3。因此，地基工程地质条件良好。建议开挖边坡系数：砂卵砾石1:1～1：1.5。3.4天然建筑材料3.4.1堤坝填筑砂砾石料砂砾石料场位于引水枢纽下游0.5km的河床，就地取材，平均运距0.5km，地形较平坦，河床内岩性为冲洪积砂卵砾石，无覆盖，开采条件良好。料场面积4万m2，按2.0m开采深度计算，砂卵砾石总储量8万m3，砾石质地坚硬，成分以变质砂岩、石英砂岩为主，磨圆度中等，呈次圆～次棱角状；砂为中粗砂，成分以石英、长石和岩屑为主。经取样试验（3组平均值）：紧密密度2.32g/cm3，松散密度2.0g/cm3，含泥量4.7%，比重2.72，孔隙率：紧密15.1%，松散27.0%，；空隙比：紧密0.178，松散0.370，相对密度0.75时的干密度为2.22g/cm3，渗透系数为3.10×10－1cm/s，临界水力坡降0.36，允许水力坡降0.18；非饱和内摩擦角32020′，饱和内摩擦角30032′-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计，凝聚力建议为0。详见表3－4。各项物理力学指标均符合“土石坝砂砾料质量指标”要求。3.4.2混凝土粗、细骨料选定在童子坝河床砂砾石料场中筛选，储量满足工程需求，平均运距0.5km。经取样试验（3组平均值）：粗骨料(砾石)表观密度2.70g/cm3，堆积密1.61g/cm3，孔隙率40.6%，含泥量0.3%，针片状含量3.2%，吸水率0.8%，粒度模数6.46，有机质含量浅于标准色；细骨料(砂)表观密度2.71g/cm3，堆积密度1.74g/cm3，孔隙率35.6%，含泥量1.7%，细度模数3.4，平均粒径0.53mm，有机质含量浅于标准色。试验结果表明，各项试验指标均满足《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》砼粗、细骨料质量技术要求。详见表3-5、表3-6。3.4.3块石料块石料可直接在童子坝河滩内捡集，岩性成分为变质砂岩、砾岩等，呈次圆～次棱角状，石质坚硬，饱和抗压强度大于80Mpa，抗风化能力强。河滩可捡量每20m2可捡1m3，库坝址下游按河道长2km，平均宽度40m计算，面积为8万m2，储量0.4万m3，开采和运输均较方便，储量和质量均能满足工程要求，平均运距2.5km。3.5结论与建议⑴工程区内无断裂构造及褶皱，但第四系以来的童子坝隐伏断裂时有活动，新构造运动形迹较为明显，区域构造稳定性较差。根据《中国地震动参数区划图》（BG18306－2001），该区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期0.4s，相应地震基本烈度7度。⑵闸、坝基础均坐落于河床第四系冲洪积砂卵砾石层上，地层岩性单一，地基稳定可靠，工程地质条件良好。建议基础埋设深度应经河床最大冲刷深度计算后确定，并应大于当地最大冻土层深度1.8m；混凝土与砂砾卵石摩擦系数为0.5，地基允许承载力值为300～350kpa；-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计渗透系数3×10-1cm/s，临界水力坡降0.34，允许水力坡降0.17；基坑开挖边坡系数1:1～1:1.5。⑶枢纽上、下游防洪堤和护岸基础坐落于河床及阶地上，岩性为砂砾卵石，结构稍密，工程地质条件良好。建议：基础设置深度应经河床最大冲刷深度计算后确定，地基允许承载力值为300～350Kpa。建议开挖边坡系数为1:1～1.5。防洪堤堤身回填砂砾卵石时应碾压夯实，干密度应大于2.23g/cm3。⑷天然建筑材料：堤坝填筑砂砾卵石料及砼粗、细骨料均可就近开采，筛分并冲洗后使用，平均运距0.5km；块石料可在上游河床捡集使用，平均运距2.5km。其储量与质量均满足工程建设需要。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计4安全鉴定及安全复核结论4.1工程现状4.1.1现状布置形式民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸工程位于民乐县南丰乡境内的童子坝河的出山口—扁堵口，工程建成于1969年6月，是一座以灌溉为主的引水工程，现状灌溉面积18.91万亩，年引水量6231万m³/s，引水流量2.08m³/s。该枢纽工程布置为有坝引水式，从左至右由溢流坝、泄冲闸和进水闸组成。溢流坝：坝长50m，坝高2.5m，为砂砾卵石填腹的浆砌石坝体结构，坝后无消能工。泄冲闸：闸孔4孔，单孔净宽2.5m，总净宽10m，闸墩高4.5m，闸室长9.0m。边墩、中墩及底板厚均为1.0m，采用素砼浇筑。闸墩上部设启闭台，为钢筋砼整体式结构。闸后设短护坦消能，底板厚0.6m，为浆砌石砌筑。安装4扇平板钢闸门和4台15t手推式螺杆式启闭机。进水闸：闸孔3孔，单孔净宽2.5m，总净宽7.5m，闸墩高4.5m，闸室长为9.0m，闸前无拦沙坎，闸后设长15m的渐变段与下游渠道衔接。边墩、中墩及底板厚均为1.0m，采用素砼浇筑。闸墩上部设启闭台，为钢筋砼整体式结构。安装3扇平板钢闸门和3台15t手推式螺杆式启闭机。4.1.2现状存在的主要问题扁堵口渠首引水枢纽水闸工程自1969年建成以来，已运行42年。由于受当时的社会经济条件和技术力量的限制，其配备的设备落后，工程施工质量低，加之建设标准不高，导致关键部位长年带病运行，问题突显，效益逐年下降，主要存在以下问题：⑴-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计土石工程建筑物：上下游浆砌石护坡被水毁、填埋，溢流坝面浆砌石勾缝砂浆全部脱离，坝面砌石脱落、滔刷，坝面不完整，下游护坦及护坡被水毁、滔蚀。⑵混凝土工程建筑物：砼结构强度不满足现行规范要求，泄洪闸边墩及下游边墙均有水平贯通性裂缝；闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重，启闭梁、柱砼出现裂缝、钢筋锈蚀；闸前护坡基础淘空，部分冲毁；溢流坝砌石大部分冲毁脱落，坝面不完整。⑶金属结构：启闭设施老化失修，启闭力不足，螺杆弯曲变形，闸门锈蚀严重，止水老化、断裂。⑷电气观测：无电气设备；无自动化监控设施；无观测设施。无外来电源，无备用电源。⑸其他：无管理设施，无通讯设备。场内交通路面凹凸不平，正常交通要求难以满足，若遇险情，抢险物资难以迅速到达现场。左右岸连接缺少交通工作桥；缺少右岸交通道路；厂区的安全措施和环境的美化均较弱。上游淤积严重。4.2安全鉴定结论2008年12月由张掖市水务局主持，对本工程进行了安全鉴定，其鉴定结论为：⑴在各种工况下闸室抗滑安全系数满足规范要求，基底应力小于地基允许承载力。⑵闸室上部启闭机平台梁、板、柱及工作桥等结构原设计年代较早，抗震设防烈度不详，不满足现行规范及相关规定。⑶原设计在泄冲闸后只设置了15m长、50cm厚的浆砌石护坦，消能工设计不全。现状护坦冲刷严重，末端冲坑深度达到0.8m，下游河床冲刷严重。消能防冲不符合《水闸设计规范》（SL265-2001）规定。⑷泄冲闸-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计过水能力满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定的防洪标准。⑸泄洪闸左边墩有水平贯通性裂缝；闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重；启闭梁柱砼结构发生锈胀裂缝、钢筋锈蚀；闸前护坡基础淘空，部分冲毁；溢流坝砌石脱落，坝面不完整。主要受力结构混凝土强度达不到《水工混凝土设计规范》（DL/T5057-1996）的有关规定。⑹启闭设施老化，无电气设备，启闭力不足，螺杆弯曲变形，闸门锈蚀严重，止水橡皮老化、断裂，以上均不满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL_T5018-94）、《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）和《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL101-94）的有关规定。依据《水闸安全鉴定规定》SL214-98、《水闸安全鉴定管理办法》的有关规定，该引水枢纽水闸工程的检测指标无法达到规范标准，存在严重的安全问题，安全鉴定为“三类闸”。4.3安全鉴定核查结论2011年6月15日，由省水利厅委托省水利水电勘测设计研究院组成的专家组，根据甘肃省水利厅《关于开展我省中型病险水闸安全鉴定核查工作的通知》精神，对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行了安全鉴定核查。专家组通过现场勘察、听取汇报、查阅资料、分析论证、审查报告，形成了书面核查意见和现场核查意见。4.3.1核查结论专家组认为，扁堵口渠首引水枢纽水闸工程安全鉴定程序、鉴定单位资质、安全鉴定专家组成员资格符合《水闸安全鉴定管理办法》的要求，安全鉴定书面成果反映了水闸存在的问题。核查认为三类闸的鉴定结论是准确的。4.3.2核查组建议-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计专家组建议，对扁堵口渠首引水枢纽水闸工程在初步设计阶段补充完善闸体砼检测内容及结构复核；复核洪水资料，重新计算洪水成果；完善闸门机构及启闭力复核；对防洪堤及坝坡的抗滑稳定、渗流稳定、堤基抗冲刷做进一步复核。补充完善电气设备设计，自动化监控设施设计、必要的观测设施；外来电源，备用电源；场内左右岸交通道路的修整；左右岸连接交通工作桥；厂区安全措施和环境的美化设计；库区淤积的清理等。4.4工程安全复核4.4.1闸体混凝土检测内容及结构复核⑴检测内容根据专家组建议，主要对闸体混凝土的材质、碳化深度、强度进行了进一步的检测。⑵闸体结构复合①材质复合：通过现场仔细查看，闸体混凝土普遍材质老化，外观缺陷比较严重，混凝土表面沙化、露石、开裂、剥落，钢筋混凝土锈胀裂缝等现象普遍存在，特别是启闭梁混凝土开裂、剥落，钢筋外露最为严重。②碳化深度复合：采用1%酚酞酒精试剂测定，从启闭梁、闸墩、排架柱、闸底板检测结果看，其碳化深度平均值分别为15mm、11mm、15mm、10mm，均高于或与现有钢筋保护层相等。③强度复合：采用无损检测法，即回弹法进行混凝土强度推定。从检测结果看，启闭梁推定强度13.4MPa，排架柱推定强度19.1MPa，闸室底板推定强度20.3MPa，闸墩推定强度15.9MPa。根据《水工混凝土设计规范》（DL/T5057-1996）强度等级不低于C20的规定，除闸室底板外，其余结构强度等级均不满足规范要求。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计4.4.2洪水资料及洪水成果复核⑴洪水资料复核由于童子坝河无水文站，仅流域所属翟寨子水库有（1989～2009年）21年实测资料，资料系列短缺。本次设计采用下垫面相似的邻近流域洪水河双树寺水文站（1958～2009年）径流系列建立相关，相关关系很好。因此将翟寨子水库径流系列延长至1958～2009年共52年径流系列，用矩法初估参数，采用P－Ⅲ型曲线适线，得翟寨子水库坝址径流。扁堵口渠首引水枢纽水闸位于翟寨子水库上游25km处，区间有石灰窑径流汇入，石灰窑流域面积54km²，多年平均径流0.17m³/s，因此扁堵口渠首引水枢纽水闸设计年径流成果采用翟寨子水库径流扣除石灰窑沟径流。⑵洪水成果复核扁堵口渠首引水枢纽水闸以上流域面积334km2，双树寺水文站以上流域面积584km2，采用水文比拟法推算得出，扁堵口渠首引水枢纽水闸20年一遇设计洪峰流量148m³/s，50年一遇校核洪峰流量228m³/s。4.4.3水闸过水能力复核本枢纽是利用泄冲闸与溢流坝联合泄洪的，因此需对泄冲闸与溢流坝过水能力进行复核。①泄冲闸泄流计算泄冲闸为平底闸,泄流能力按堰流公式计算：式中Q——过闸流量（m3/s）；m——流量系数；n——闸孔孔数；σ——淹没系数；-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计B——闸孔净宽度（m）；Ho——计入行进流速水头的堰上水深（m）。②溢流坝按开敞式WES型实用堰流公式计算式中：Q——过闸流量（m³/s）m——流量系数；c——上游堰坡影响系数，取1；ε——侧收缩系数；B——溢流堰总净宽度（m）；Ho——计入行进流速水头的堰上水深（m）。溢流坝与泄冲闸联合泄流能力泄流计算成果见下表4-1。表4-1溢流坝与泄冲闸联合泄流能力成果表上游最大水位（m）下泄流量（m3/s）备注泄冲闸溢流坝总泄量　最大下泄流量2834.9298131229根据上表计算结果,河道上游最大水位为2834.92m时，泄冲闸过水流量为98m3/s，溢流坝过水能力为131m3/s，总泄流量为229m3/s。4.4.4水闸防洪标准复核扁堵口渠首引水枢纽水闸属中型Ⅲ等工程，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，枢纽水闸防洪标准需达到20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核标准。经计算枢纽水闸实际最大过水能力为229m³/s，大于50年一遇洪水(P=2%)洪峰流量228m³/s，故水闸防洪标准满足规范要求。4.4.5闸门机构及启闭力复核-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计经现场观测，闸门变形、锈蚀严重，闸门面板已经严重变形、不平整，表面防锈漆已脱落，启闭困难，上游堆积物已将闸门2/3掩埋，闸门完全不能启闭；闸门止水橡皮老化、断裂，已不具备止水功能，管理人员采用麦草、塑料编织袋等填塞物封堵止水。启闭机为手动螺杆式启闭机，无配套电气设备，启闭机基座底部螺孔处出现开裂，螺杆弯曲变形，启闭困难。4.4.6抗滑稳定及抗震安全复核（1）抗滑稳定复核溢流坝与冲沙闸为砂卵砾石地基，不存在可能导致基础岩石内部滑动的结构面。溢流坝、冲沙闸和进水闸均按下式计算抗滑稳定安全系数。K＝fΣG/ΣH式中：K－抗滑稳定安全系数f－建筑物砼与地基接触面的摩擦系数，地基为砂卵砾石，采用0.5。ΣG－作用于建筑物上的全部竖向荷载ΣH－作用于建筑物上的全部水平荷载经计算，溢流坝、泄冲闸和进水闸在正常运行情况下抗滑稳定安全系数2.57，满足规范抗滑安全系数允许值1.2；校核洪水情况下抗滑稳定安全系数1.77，满足规范抗滑安全系数允许值1.05；正常水位加地震情况下抗滑稳定安全系数1.12，满足规范抗滑安全系数允许值1.00。（2）抗震结构安全复核进泄水闸为素混凝土结构，经检测闸墩砼立方体抗压强度为15.9MPa，本次按C15砼用拟静力法进行抗震结构安全复核。在7度地震工况下，闸墩砼应力计算成果见表4－2。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计表4-2地震工况闸墩应力计算成果表方向位置计算墩底最大应力C15砼强度设计值压应力(Mpa)拉应力(Mpa)轴心抗压fc(MPA)轴心抗拉ft(MPA)顺河流方向中墩0.84-0.367.50.90边墩0.50-0.227.50.90垂直河流方向中墩2.51.37.50.90边墩2.00.967.50.90从上表可看出,在7度地震工况下，闸墩砼顺河流方向在地震工况下应力小于砼强度设计值，垂直河流方向在地震工况下压应力小于砼强度设计值，拉应力大于砼强度设计值，原闸墩砼强度不满足抗震要求。4.4.7渗流稳定复合溢流坝、冲沙闸和进水闸为砂卵砾石地基，需计算在正常蓄水位时的渗流坡降复核渗透稳定性。用莱茵法计算渗流坡降，计算成果见下表4-3。从计算成果可看出，引水枢纽溢流坝渗流稳定，进水闸与泄冲闸渗流不稳定。表4-3渗流坡降成果表序号建筑物名称计算渗流坡降允许渗流坡降备注1泄冲闸0.210.17不稳定2溢流坝0.150.17稳定3进水闸0.190.17不稳定4.4.8枢纽水闸排沙效果分析童子坝河推移质泥砂含量高，时段分布较集中，对建筑物冲刷，磨损严重。溢流坝前泥沙大量淤积，淤积面与坝顶齐平，进水闸前无拦沙坎，致使大量推移质泥沙进入进水闸，造成下游渠道严重磨损和淤积，每年需耗费大量人力、物力、财力对渠道进行清淤及维修。4.4.9工程安全复核结论-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计综上所述，扁堵口渠首引水枢纽水闸实际过洪能力满足20年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核的规范要求。溢流坝、泄冲闸和进水闸在正常运行情况下和地震情况下抗滑安全系数满足规范要求，但进水闸和泄冲闸在地震工况下拉应力大于砼强度设计值，砼结构不满足要求。溢流坝渗流稳定，进水闸、泄冲闸渗流不稳定。溢流坝与冲沙闸后消能设施不满足工程要求，消能防冲效果差，消能护坦被冲毁。水闸砼表面多处裂缝、磨损、剥蚀破坏严重，局部地方形成冲刷抗。进水闸前无拦沙坎，大量推移质泥沙进入引水渠道。闸门变形明显，止水不严，滚轮不能正常运行。螺杆弯曲，启闭困难。本次工程安全复核结论与安全鉴定报告书和核查意见基本一致，不同之处的原因是安全鉴定报告书和核查时进水闸和泄冲闸未进行地震工况下结构应力分析和渗流稳定复核，本次进行了补充分析。4.5工程任务和规模扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程的主要任务是将泄冲闸拆除重建，对进水闸和溢流坝进行加固维修。改建后的枢纽水闸要满足灌区农田的引水灌溉要求，并能有效的解决推移质冲排问题。扁堵口渠首引水枢纽水闸不但承担着灌区18.91万亩耕地的灌溉任务，还承担着向下游翟寨子水库的输水任务。进水闸后童子坝东干渠设计引水流量25m3/s，本次进水闸设计流量与童子坝东干渠设计引水流量相同，也为25m3/s。工程防洪标准达到二十年一遇洪水设计(洪峰流量148m3/s)，五十年一遇洪水校核(洪峰流量228m3/s)，抗震能力达到7度设防要求。4.6除险加固建设内容根据工程存在的问题，确定引水枢纽水闸除险加固建设的内容如下：⑴拆除重建泄冲闸，除险加固溢流坝及进水闸。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑵拆除引水枢纽上下游残留防洪堤，建设防洪堤和护岸507m，并清除闸前淤积。⑶更换所有钢闸门及启闭设施。⑷新建管理房屋336m2，新建管理道路0.52km，维修管理道路3.08km。⑸架设输电线路，配备备用电源，补充完善自动化监控设施和必要的观测设施。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计5除险加固工程设计5.1工程等别及设计标准扁堵口渠首引水枢纽水闸灌溉面积18.91万亩，设计引水流量25m³/s,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252--2000)和《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)规定，水闸属中型Ⅲ等工程，主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物按5级设计。水闸按二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为148m3/s和228m3/s。工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.4s，相应地震基本烈度为Ⅶ度，工程抗震能力按7度设防要求设计。5.2设计依据⑴参照的主要设计标准规范①《防洪标准》(GB50201－94)②《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)③《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99)④《水闸设计规范》(SL265－2001)⑤《水闸工程管理设计规范》(SLl70－96)⑥《水工混凝土结构设计规范》(SL191－2008)⑦《水工建筑物抗冻设计规范》(SL211－2006)⑧《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073－2000)⑨《水利水电工程施工组织设计规范》(SJ303－2004)⑩《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74－95)⑵参照的报告①《扁堵口渠首引水枢纽水闸安全鉴定报告书》②《扁堵口渠首引水枢纽-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计水闸中型病险水闸安全鉴定成果核查意见》5.3工程布置5.3.1布置方案根据安全鉴定,扁堵口渠首引水枢纽水闸属于三类闸，故除险加固工程位置不变，设计提出拦河闸方案和原闸坝结合方案进行比较,两种方案正常蓄水位相同，校核洪水位相近。方案一：拦河闸方案该方案将原泄冲闸和和靠近泄冲闸的25m溢流坝拆除，进水闸除险加固。垂直溢流坝轴线布置泄冲闸，右侧布置进水闸。枢纽建筑物由泄冲闸、进水闸和上下游防洪堤及护岸组成。⑴泄冲闸设计为开敞式水闸，C25钢筋砼结构。为了避免过分束窄水流造成阻水现象，根据泄洪流量和造床流量下的河道宽确定闸孔总净宽25.0m，共计10孔，单孔尺寸2.5×4.5m(宽×高)。泄冲闸底板高程与原河床同高，闸室长8m，中墩厚0.8m,边墩厚1.0m，闸底板厚0.8m。闸前设20m长的C25钢筋砼铺盖，闸后设26m长C25钢筋砼消力池，后接25m长护坦消能防冲，护坦后设梯形防冲槽，槽内回填砼四面体。为了减轻推移质对闸墩的磨损，闸墩下部用10mm厚钢板进行防护,防护高度1.5m。泄冲闸上部布置启闭机工作平台及启闭机房，分别为C25钢筋砼结构和砖混结构。⑵进水闸进水闸3孔，引水角46°设计为开敞式水闸，C25钢筋砼结构。闸底板比泄冲闸抬高1.2m，墩顶与泄冲闸齐平。闸前设置倒“L”型挡沙坎，坎高1.2m。闸孔尺寸2.5×3.3m(宽×高)。闸室长8m，中墩厚0.8m,边墩厚1.0m，闸底板厚1.2m，座落在原进水闸底板上。闸前设-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计20m长的C25钢筋砼铺盖，闸后设29.5m的渐变段与下游渠道连接。进水闸上部布置启闭机工作平台及启闭机房，分别为C25钢筋砼结构和砖混结构。方案二：闸坝结合方案该方案保持原枢纽位置和布局不变，将原泄冲闸拆除重建，对溢流坝和进水闸进行加固维修。枢纽水闸主要建筑物从左至右依次由50m长溢流坝、3孔泄冲闸及3孔进水闸组成。①溢流坝溢流坝保持现有位置和50m坝长不变，采用“金包银”型式除险加固，即在原溢流坝面上现浇0.4m厚C25砼和0.2m厚C40抗冲耐磨砼，坝高由原来的2.5m加高到3.1m，坝前增设22m长0.4m厚C25钢筋砼防渗铺盖，坝后增设15m长0.8m厚C25砼护坦防冲，护坦后设防冲槽，回填砼四面体防冲。为便于运行管理,在坝顶增设交通工作桥。②泄冲闸泄冲闸拆除重建，为C25钢筋砼结构。闸孔由原4孔变为3孔，总净宽10.5m不变，孔口尺寸为3.5×5.0m(宽×高),底板高程维持现状2831.22m不变。闸底板厚0.8m（其中底层为0.6m厚C25钢筋砼、顶层为0.2mC40抗冲耐磨砼）,中墩厚1.0m,边墩厚1.0m,长8.0m。闸前设20m长0.4m厚C25钢筋砼防渗铺盖，闸后设26m长C25钢筋砼消力池，池后接25m长0.8m厚C20细粒砼砌石护坦消能防冲，护坦后设置防冲槽，回填砼四面体防冲。同时为了减轻推移质对闸底板、消能护坦及闸墩的磨损，闸底板及消能护坦表层浇注0.2m厚C40抗冲耐磨砼，闸墩下部用10mm厚钢板进行防护,防护高度1.5m。上部启闭机工作平为C25钢筋砼结构，增设砖混结构启闭机室。③进水闸-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计进水闸闸墩和上部结构拆除，闸底板利用，在原底板上现浇1.2m厚的钢筋砼作为新进水闸的地板。改建后的进水闸为C25钢筋砼结构，保持原孔数3孔和总净宽尺寸7.5m不变，孔口尺寸2.5×3.8m(宽×高)。中墩厚1.0m,边墩厚1.0m，长8.0m，墩顶与泄冲闸齐平。为了减少泥沙入渠，闸前设1.2m高倒“L”型挡沙坎。闸后设29.5m渐变段与下游渠道连接；启闭台、柱均为C25钢筋砼结构，高3.5m，工作平台上布置启闭机房，采用砖混结构。5.3.2方案比较⑴冲沙效果比较从引水冲沙效果看，方案一的优点是利用拦河闸的部分开启或全部开启泄洪排沙，可以有效地控制河道主槽，汛期能够保持一个相对稳定的闸前调节库容和沉沙、冲沙库容，便于引水；方案二的优点是泄冲闸布置在主河槽一侧排沙较集中，溢流坝前於平后宜于在泄冲闸前形成稳定的沉沙、排沙河槽，引水冲沙效果较好。⑵运行管理比较从运行管理上看，方案一闸孔数太多，在汛期大洪水时若不能及时开启泄洪，宜造成运行事故；方案二闸门开启频率低，管理方便。⑶工程投资比较两种方案投资比较见下表方案投资比较表名称投资（万元）建筑物组成建筑工程费机电设备及安装工程费金属结构设备及安装费投资合计第Ⅰ方案894.03173.57189.811257.41布置拦河泄冲闸10孔,进水闸3孔第Ⅱ方案644.39163.49141.49949.37布置泄冲闸3孔,进水闸3孔,溢流坝50m长从工程施工来看，方案一建筑工程量较大，金属结构较多；方案二溢流坝施工简单，金属结构较少。从投资比较表可以看出，方案一投资-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计比方案二投资高32.4%，两方案投资相差308.04万元。综上所述，二种方案各有优缺点，从引水冲沙效果看，方案二优于方案一；从运行管理上看，方案一管理要求较高，方案二管理较方便；从工程投资看，方案一工程投资比方案二大。综合考虑各方面因素，本次设计推荐方案二，即采用闸坝结合方案。5.4除险加固工程设计5.4.1枢纽建筑物设计根据选定的除险加固方案，引水枢纽水闸工程保持原位置和布置形式不变，即从左至右仍布置为50m长溢流坝，3孔泄冲闸和3孔进水闸组成。上下游布置防洪堤和护岸507m。㈠溢流坝设计溢流坝布置在河道左侧，为梯形实用堰，最大过坝流量85m3/s。设计坝长为原坝长50m不变；堰顶高程由原来的2833.72m抬高到2834.32m，即坝顶增高0.6m；坝前铺设22m长防渗铺盖，铺盖前端设置防冲齿墙；坝后设置防冲护坦，护坦末端设置防冲齿墙和防冲槽。⑴过流能力计算根据水文分析成果，枢纽水闸设计洪峰流量为Q=148m3/s（P=5％），校核洪峰流量为Q=228m3/s（P=2％）。根据选定的方案布置，泄洪任务由泄冲闸和溢流坝联合承担。按《水闸设计规范》(SL265－2001)公式计算。Q--过闸流量（m3/s）m--流量系数，取0.385σ--淹没系数，取1ε--侧收缩系数，取0.953-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计n--闸孔数，泄冲闸取3，溢流坝取1b0--闸单孔净宽度，泄冲闸10.5m,溢流坝50mH0--计入行进流速水头的堰上水头泄冲闸和溢流坝联合泄流计算结果见下表5-2。表5-2枢纽水闸泄流量～上游水位关系表枢纽上游水位(m)泄冲闸泄洪量（m³/s）溢流坝泄洪量（m³/s）枢纽泄洪总量（m³/s）备注2834.1285085正常蓄水位2834.3293.6093.6溢流坝顶高程2834.8311830148　设计洪水位2835.3414385228　校核洪水位由上表可知：当枢纽通过设计洪峰流量148m3/s时，溢流坝承担泄洪流量为30m3/s，相应设计洪水位为2834.83m；当枢纽通过校核洪峰流量228m3/s时，溢流坝承担泄洪流量为85m3/s，相应校核洪水位为2835.34m。⑵结构设计①坝体结构设计：坝体长50m，保持原浆砌石坝面不变，只将原坝面加高0.6m，底层为0.4m厚C25砼现浇结构，顶层采用0.2m厚C40抗冲耐磨砼结构。②坝前结构设计：坝前防渗铺盖长22m，厚度根据《病险水闸初步设计指南》规定，防渗铺盖最小厚度不应小于0.4m的规定，设计取值为0.4m，前端齿墙深1.5m，铺盖和齿墙均采用C25钢筋砼现浇结构。③坝后结构设计：坝后防冲护坦长15m，厚度0.8m，底层为0.6m厚C25砼现浇结构，顶层采用0.2m厚C40抗冲耐磨砼结构；护坦末端防冲齿墙深3.5m，采用C20抛石砼结构，防冲槽深度3.5m，宽7.5m，长50m，槽内采用C20砼四面体回填。④-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计交通工作桥：为了便于运行管理,在坝顶现浇C25钢筋砼交通工作桥连接左右岸。㈡泄冲闸设计泄冲闸位于溢流坝和进水闸之间，与溢流坝轴线的延长线垂直布置，最大过闸流量143m3/s。闸底高程2831.22m，闸孔数3孔，闸孔宽3.5m；闸前铺设20m长防渗铺盖，铺盖前端底部设置齿墙；闸后设置消能工。⑴过流能力计算由前述溢流坝泄流计算可知，泄洪任务由泄冲闸和溢流坝联合承担。泄冲闸为无坎宽顶堰型，按前述《水闸设计规范》(SL265－2001)规定的堰流公式进行计算。Q--过闸流量（m3/s）m--流量系数，取0.385σ--淹没系数，取1.0ε--侧收缩系数，取0.953n--闸孔数，3孔b0--闸单孔净宽度，3.5mH0--计入行进流速水头的堰上水头由表5-2可知，当枢纽通过设计洪峰流量148m3/s时，泄冲闸承担泄洪流量为118m3/s，相应设计洪水位为2834.83m；当枢纽通过校核洪峰流量228m3/s时，泄冲闸承担泄洪流量为143m3/s，相应校核洪水位为2835.34m。由闸底高程2831.22m算起，至校核洪水位2835.34m时，闸孔水深为4.12m，闸墩安全超高取0.88m，则闸墩高度为5.0m，其墩顶高程为2836.22m。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑵消能工计算消能工计算主要为泄冲闸后设置的消力池深度、长度、底板厚度计算，护坦长度计算和河床冲刷深度计算。计算以校核工况P=2%下进行，校核洪峰流量为228m³/s，泄冲闸最大泄流量为143m3/s。①消力池计算---消力池深度：按照《水闸设计规范》(SL265-2001)附录B公式（B.1.1—1～4）计算，即：--消力池深度（m）；--水跃淹没系数，采用1.05；--跃后水深（m）；--收缩水深（m）；--水流动能校正系数，采用1.0；--过闸单宽流量（m³/s）；--消力池首端宽度（m）；--消力池末端宽度（m）；--由消力池底板顶面算起的总势能；--出池落差（m）；--出池河床水深（m）。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计经计算：消力池深度d=0.92m，设计取值为1.0m。---消力池长度：按照《水闸设计规范》(SL265-2001)附录B公式（B.1.2—1～2）计算，即：Lsj--消力池长度（m）；Ls--消力池斜坡段水平投影长度（m）；--水跃长度校正系数，可采用0.7-0.8；--水跃长度（m）。经代入相关数据计算：消力池长度Lsj=23.6m，设计取值26m。---消力池底板厚度：底板基础为砂（卵）砾石，排水良好，不考虑抗浮要求，其厚度按照《水闸设计规范》（SL265-2001）附录B公式（B.1.3—1）计算，取其大值。即：--消力池底板始端厚度（m）；--闸孔泄水时的上、下游水位差（m）；--消力池底板计算系数，采用0.15。经代入相关数据计算：消力池底板厚度t=0.73m，设计取值首端1.0m，末端0.6m。②护坦长度计算按照《水闸设计规范》(SL265-2001)附录B公式（B.2.1）计算，即：Lp--护坦长度（m）；--消力池末端单宽流量（m²/s）；--护坦长度计算系数，可由附录B表B.2.1查得。经代入相关数据计算：护坦长度Lp=23.8m，设计取值25m。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计③防冲槽计算参照已建水闸工程的实践经验，防冲槽大多采用宽浅式，其深度按公式（B.3.1）计算。dm--末端河床冲刷深度（m）；--末端单宽流量（m³/s）；V0--河床土质允许不冲流速（m/s）；hm--末端河床水深（m）。经代入相关数据计算：护坦末端的河床冲刷深度dm=2.41m，设计取值2.5m。防冲槽选用梯形断面，槽底宽1.0m，槽深3.5m。⑶结构设计①闸室结构设计：泄冲闸为C25钢筋砼结构，3孔，孔口尺寸为3.5×5.0m(宽×高),闸底板厚度为0.8m，其中底层为0.6m厚C25钢筋砼现浇结构，顶层为0.2m厚C40抗冲耐磨砼防冲结构；闸墩厚度为中墩1.0m，边墩1.0m，高度5.0m,均为C25钢筋砼现浇结构,下部采用10mm厚1.5m高的钢板防护；启闭台梁柱均为C25钢筋砼现浇结构，启闭机室为砖砼结构。②闸前结构设计：闸前防渗铺盖长20m，厚度根据《病险水闸初步设计指南》规定，防渗铺盖最小厚度不应小于0.4m的规定，设计取值为0.4m，前端齿墙深1.5m，铺盖和齿墙均采用C25钢筋砼现浇结构。③闸后结构设计：根据前述消能工计算，设计消力池长度26m、池深1.0m、底板厚度首端1.0m、末端0.6m。池底上部采用0.2m厚C40抗冲耐磨砼结构，池底下部和池壁采用C25钢筋砼结构；池后防冲护坦设计长度25m，厚度0.8m，C20细粒砼砌石结构；护坦末端防冲齿墙深3.5m，采用C20抛石砼结构，防冲槽深度3.5m，宽7.5m，长13.1m-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计，槽内采用C20砼四面体回填。消能工左右导墙均为钢筋砼重力式结构，其底部厚度1.5m，顶部0.6m。㈢进水闸设计进水闸位于河道右侧，与泄冲闸呈46°夹角布置，最大引水流量25m3/s。闸底高程2832.42m，与泄冲闸底板高差1.2m；闸孔数3孔，闸孔宽2.5m；闸前设置导沙坎，铺设防渗铺盖，铺盖前端底部设置齿墙；闸后设置渐变段与下游渠道连接。⑴过流能力计算进水闸为无坎宽顶堰型式，按照前述《水闸设计规范》(SL265－2001)规定的堰流公式进行水力计算。Q--过闸流量（m3/s）m--流量系数，取0.385σ--淹没系数，取1.0ε--侧收缩系数，取0.953n--闸孔数，3孔b0--闸单孔净宽度，2.5mH0--计入行进流速水头的堰上水头经计算，进水闸过流能力满足要求，当Q=25m3/s时，闸前水深为1.7m，相应闸前水位2834.12m。闸墩高度为3.8m，其墩顶高程与泄冲闸墩顶高程相等。⑵结构设计①闸室结构设计：进水闸3孔，孔口尺寸2.5×3.8m；底板厚度为1.2m，闸墩厚度为中墩1.0m，边墩1.0m,均为C25钢筋砼现浇结构；启闭台梁柱均为C25钢筋砼现浇结构，启闭机室为砖砼结构。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计②闸前结构设计：闸前防渗铺盖长20m，厚度根据《病险水闸初步设计指南》规定，防渗铺盖最小厚度不应小于0.4m的规定，设计取值为0.4m，前端齿墙深1.5m，导沙坎为倒“L”型，高度1.2m。防渗铺盖齿墙、导沙坎均为C25钢筋砼现浇结构。③闸后结构设计：闸后渐变段长29.5m，采用C20砼现浇结构，底部厚0.20m，边坡厚度为0.20～0.15m。㈣防洪堤和护岸设计引水枢纽上下游布置坡式防洪堤和护岸507m，其中上游为护岸168m，下游是防洪堤339m，均为C20砼现浇结构，坡比1:1.5。基座高度0.5m，基础埋深上游为2.5m，下游为3.0m，浇筑厚度从下至上0.25～0.15m。⑴防洪堤基础埋深计算根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98），基础埋深按下式计算：H=hB+ΔH--防洪堤基础设计深度（m），从河底起算；hB--局部冲刷深度（m）；Δ--安全深度（m）。防洪堤基础局部冲刷深度按顺坝防洪堤计算时采用下式：—局部冲刷深度(m)，从河底起算；—冲刷处的水深(m),以近似设计水位最大深度代替；—平均流速(m/s)；—河床面上允许不冲流速(m/s)，根据地质提供的河床砂卵砾石粒径组成取V允=1.3m/s；-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计n--与防防洪堤坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。防洪堤基础设计埋深计算成果见表5-7。表5-7堤防工程防洪堤基础设计深度计算成果表位置hpV允VcphBΔ计算基础埋深（m）设计基础埋深（m）(m/s)(m/s)(m)（m）枢纽上游4.061.321.3612.362.5枢纽下游2.111.32.81.6512.653.0⑵结构设计设计防洪堤和护岸为C20砼现浇结构，坡比1:1.5。基座高度0.5m，基础埋深上游为2.5m，下游为3.0m，护坡浇筑厚度底部0.25m，顶部0.15m。5.4.2抗滑稳定计算㈠溢流坝及闸体抗滑稳定计算枢纽水闸按三级建筑物设计，抗滑稳定安全系数及基底应力比按《水闸设计规范》(SD133-84)的规定为：基本组合Kc≥1.25σmax／σmin<2.0特殊组合校核洪水位情况Kc≥1.10σmax／σmin<2.5特殊组合地震情况Kc≥1.05σmax／σmin<2.5地基允许承载力：[σ]=0.25～0.3MPa⑴荷载工况结合本工程实际，各建筑物分析的荷载工况组合为：①基本组合完建情况：自重+土压力正常蓄水位情况(上游水位2834.12m)：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋浪压力设计洪水位情况(泄冲闸及溢流坝上游水位2834.83m，下游水位-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计2832.33m；进水闸上游水位2834.83m，下游无水)：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋浪压力冰冻情况：自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋冰压力＋土的冻胀力②特殊组合施工情况：自重+土压力检修情况：自重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋浪压力校核洪水位情况(泄冲闸及溢流坝上游水位2835.34m，下游水位2832.64m；进水闸上游水位2835.34m，下游无水)自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋浪压力②地震情况(上游水位2834.12m)自重+水重+静水压力+扬压力+土压力+泥沙压力+风压力＋浪压力＋地震力⑵抗滑稳定计算按《水闸设计规范》(SD133-84)公式（5-3）计算泄冲闸、溢流坝及进水闸沿基础底面的抗滑稳定安全系数：式中：kc--抗滑稳定安全系数f--砼与砂砾石地基之间的摩擦系数，f＝0.45ΣH--作用在闸室上(溢流坝上)的全部水平向荷载ΣG--作用在闸室上(溢流坝上)的全部竖向力⑶地基应力计算按《水闸设计规范》(SD133-84)公式(5-4)计算泄冲闸、溢流坝及进水闸基地应力。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计式中：--闸室(溢流坝)基底压力的最大值或最小值（KN/m²）A--闸室(溢流坝)基础底面的面积（m²）ΣG--作用在闸室(溢流坝)上的全部竖向荷载（包括闸室基底面上的扬压力在内，kN）ΣM--作用在闸室(溢流坝)上的全部竖向和水平荷载对基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩（kN.m）W--闸室(溢流坝)基础底面对该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩（m³）⑷计算成果泄冲闸各种荷载组合下的计算成果见表5－3，溢流坝各种荷载组合下的计算成果见表5－4，进水闸各种荷载组合情况下的计算成果见表5－5。表5-3泄冲闸稳定安全系数及地基应力计算成果表荷载组合主要荷载情况抗滑稳定安全系数基底应力（Mpa）计算值容许值σmaxσminσmax/σmin容许值基本组合①完建情况＞1001.250.110.091.222②正常蓄水位情况1.461.250.100.091.112③设计洪水位情况1.641.250.120.101.22④冰冻情况＞1001.250.090.081.132特殊组合①施工情况＞1001.10.080.051.62.5②检修情况1.401.10.110.071.572.5③校核洪水位情况1.481.10.120.091.332.5④地震情况1.191.050.0610.0331.852.5-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计表5-4溢流坝稳定安全系数及地基应力计算成果表荷载组合主要荷载情况抗滑稳定安全系数基底应力（Mpa）计算值容许值σmaxσminσmax/σmin容许值基本组合①完建情况＞1001.250.110.11.112②正常蓄水位情况1.481.250.110.091.222③设计洪水位情况1.361.250.120.11.22④冰冻情况141.250.110.091.222特殊组合①施工情况＞1001.10.090.071.292.5②检修情况181.10.110.081.382.5③校核洪水位情况1.41.10.140.081.752.5④地震情况1.281.050.0660.0481.382.5表5-5进水闸稳定安全系数计算成果表荷载组合主要荷载情况抗滑稳定安全系数计算值容许值基本组合①完建情况＞1001.08②正常蓄水位情况10.31.08③设计洪水位情况1.881.08④冰冻情况＞1001.08特殊组合①施工情况＞1001.03②检修情况＞1001.03③校核洪水位情况1.271.03④地震情况1.181地质专业提供的砂砾石地基允许承载力为0.30～0.35Mpa，从表5－3、5－4、5－5可看出，泄冲闸、溢流坝及进水闸分别在两种荷载组合作用的情况下，其抗滑稳定安全系数计算值均大于其相应的容许值，抗滑稳定满足要求；基底应力计算值均小于容许值，满足规范要求。㈡防洪堤抗滑稳定计算根据地质资料，引水枢纽上下游防洪堤的堤身均为砂砾石，由于上下游防洪堤分布地层相近，堤身断面上游最大，故选择上游防洪堤进行稳定计算，其堤身高度5.0m，顶宽3.0m，防洪堤临水面边坡1:1.5，背水坡为1:1.5。砂卵石物理力学指标见表3-4。砂砾石属非粘性土，-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计土坡滑动面近似平面，运用滑楔法分析其稳定性。滑楔法计算公式为：式中：Pi—土条一侧的抗滑力；Pi-1—土条另一侧的下滑力；Wi—土条的重量；Ui—作用于土条底部的孔隙压力；Qi、Vi—分别为水平和垂直地震惯性力(向上为正，向下为负)；Ai—土条底面与水平面的夹角βi—土条一侧的Pi与水平面的夹角；βi-1—土条一侧的Pi-1与水平面的夹角；设计采用北京理正岩土软件边坡稳定计算程序计算防洪堤坡稳定安全系数。考虑以下几种工况：⑴正常运行情况设计洪水位下的稳定渗流期背水侧堤坡和设计洪水位骤降期的临水侧堤坡。⑵正常运行情况无水时的临水、背水侧堤坡。⑶非常运行情况多年平均水位遭遇地震的临水、背水侧堤坡。计算成果见表5－6表5-6防洪堤坡抗滑稳定计算成果表名称临水侧堤坡稳定安全系数背水侧堤坡稳定安全系数规范容许安全系数水位骤降无水地震设计洪水位无水地震正常运用非常运用上游防洪堤1.261.291.171.311.361.181.21.1-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计从上表可看出，防洪堤临水、背水堤坡在正常运用情况和非常运用情况下稳定安全系数均大于规范容许安全系数，防洪堤抗滑稳定满足规范要求。5.4.3渗流稳定计算㈠闸坝渗流稳定计算由于闸基及坝基透水性强，为了减小渗透压力，防止管涌现象发生，在闸前及溢流坝前均设置钢筋砼防渗铺盖，铺盖长度闸前为20m，溢流坝前为22m。用莱茵法计算枢纽水闸各建筑物在正常运行时的渗流坡降，计算成果见下表5－7。表5－7枢纽水闸各建筑物渗流坡降成果表序号建筑物名称计算渗流坡降允许渗流坡降备注1泄冲闸0.220.17稳定2溢流坝0.190.17稳定3进水闸0.270.17稳定从表5－7可看出，泄冲闸、溢流坝及进水闸在正常运行时，其水平段和出口段的计算渗流坡降值均小于相应的允许渗流坡降值，说明泄冲闸、溢流坝及进水闸均渗流稳定。㈡防洪堤渗流稳定计算引水枢纽上下游防洪堤迎水面护坡和基础均为砼浇筑，属刚性结构，护坡及护坡基础为弱透水性材料，具有较好的防渗效果，再加上工程区洪水具有季节性强、历时短的特点，防洪堤挡水时间短，在挡水时间内未能形成稳定渗流，渗流在背水坡坡脚出现以前洪水便已退去。通过以上分析确定防洪堤渗透稳定。5.5安全监测设计5.5.1安全监测设计原则和依据按照水闸设计规范的要求，结合本工程的实际情况，特提出如下设计原则：-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑴监测项目的选择应全面反映工程实际情况，力求少而精，突出重点。本工程以水平位移监测和沉陷监测为主。⑵所选择的监测设备应结构简单，精密可靠，长期稳定性好，易于安装埋设，维修方便，具有大量的工程实践考验。安全监测设计依据主要为《水闸设计规范》(SL265-2001)和《水利水电工程施工测量规范》(SL52-93)。5.5.2监测项目及测点布置根据上述设计原则，结合枢纽水闸的实际情况，监测项目主要是变形监测。进水闸边墩上下游侧分别布置一个位移标点，在泄冲闸边墩上下游侧分别布置一个位移标点，在溢流坝交通桥东西侧分别布置一个位移标点，共6个位移标点（水平位移和垂直位移共用）。位移工作基点应选择在相对不动的位置，其具体位置根据闸周围的实际地形情况现场确定。为便于枢纽水闸变形观测，配备经纬仪和水准仪各一台。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计6金属结构及电气6.1金属结构设计6.1.1概述扁堵口渠首引水枢纽水闸工程始建于1969年，是一座以灌溉为主的引水枢纽，工程主要建筑物从左至右由溢流坝、泄冲闸、进水闸组成。原进水闸共3孔，孔口尺寸2.5×4.5m，设置露顶式平板定轮钢闸门3扇，配设5吨手动螺杆式启闭机3台。原泄冲闸4孔，孔口尺寸2.5×4.5m，设置露顶式平板定轮钢闸门3扇，配设5吨手动螺杆式启闭机3台。6.1.2金属结构设备目前存在的主要问题进水闸、泄冲闸闸门存在的主要问题是变形明显、锈蚀严重、止水橡皮老化漏水严重。通过外观形态检测，闸门面板有明显变形，局部不平度大于5mm，门叶对角线不吻合距离大于5mm；闸门及埋件未进行金属喷涂防腐处理，锈蚀严重，局部锈蚀深度最大处达到2mm，锈蚀总面积已占整扇闸门面积的70%以上；部分焊缝脱离；止水橡皮老化、断裂，止水基本失效，漏水严重；闸门滚轮与轴套已经锈蚀，启闭时经常有卡阻现象。因泥沙淤积导致启闭机启闭力不足，启闭机螺杆弯曲变形、滑丝、启闭不灵活。启闭机配置不符合现行设计规范要求，靠手动运行，未设闸门开度仪、荷重仪等监控设备，运行中全靠人为估测，操控难度大，劳动强度大，运行中易压弯螺杆。金属结构现状附图如下：-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计闸门、启闭机现状图6.1.3金属结构设备本次除险加固改造内容鉴于以上原因，为彻底根除安全运行的隐患，避免造成突发事故，保证水闸安全、可靠的运行。本次除险加固金属结构部分针对上述存在的问题逐一进行改造或更换，具体内容如下：(1)进水闸金属结构除险改造内容进水闸共3孔，每孔净宽2.5m，每孔设露顶式工作闸门1扇，闸门底坎高程为2832.42m，闸墩顶高程为2836.22m，校核洪水位为2835.28m，设计洪水位为2834.68m，正常挡水位为2834.12m。渠道正常引水时闸门适当开启，以引进正常灌溉的水量，汛期发洪水时减小闸门开启度，以防止洪水进入灌区冲毁渠道，故闸门按挡校核洪水位设计，考虑安全超高闸门高度均取为3.2m。闸门型式为露顶式平板滑动钢闸门，单吊点，双主梁、两纵梁框架，SNH主滑块支承，面板、水封均在上游面，侧水封“L”型橡皮，底水封为平板橡皮。进水闸工作闸门启闭机均选用单吊点手电两用螺杆式启闭机，运行方式动水启闭，容量为1×100KN，数量3台，启闭机平台高程为2840.12m，设启闭机房。因进水闸底板高程比泄冲闸底板高程高1.2m，进水闸闸门及门槽每年有5个月时间具备检修条件，故不设检修闸门。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计为防止汛期大量漂浮物进入渠道，在每孔进水闸工作闸门前设拦污栅1扇。拦污栅为露顶式，采用粗栅格，栅条间距10cm，拦污栅孔口尺寸同工作闸门，拦污栅垂直放置，洪水过后人工清污。3扇进水闸拦污栅选用1台30KN的小车式电动葫芦，运行方式为动水启闭。(2)泄冲闸金属结构除险改造内容泄冲闸共3孔，每孔净宽3.5m，每孔设露顶式工作闸门1扇，闸门底坎高程为2831.22m，闸墩顶高程为2836.22m，校核洪水位为2835.28m，设计洪水位为2834.68m，正常挡水位为2834.12m。泄冲闸闸门按正常挡水位设计，考虑安全超高闸门高度均取为3.4m。泄冲闸工作闸门选用具有过闸水流平稳、易冲沙、启闭力小等优点的露顶式弧形钢闸门。弧形钢闸门面板曲率半径3.3m，支铰高度2.5m,双主梁式，双吊点，面板、水封均在上游面，侧止水选用“L”型，底止水选用板型止水。泄冲闸工作闸门启闭机均选用双吊点弧门卷扬式启闭机，运行方式动水启闭，容量为2×100KN，数量3台，启闭机平台高程为2840.12m，设启闭机房。为了方便工作闸门及门槽检修，工作门前设检修闸门。3孔闸配1扇检修闸门，设计水头2.90m，静水启闭，启门时先充水平压，待上、下游水位差小于0.5m时再开启，检修闸门选用露顶式平板滑动钢闸门，配1台2×50KN双吊点小车式电动葫芦启闭。为防止泄冲闸闸底板及底部侧墙受沙石冲刷磨损，本次设计对泄冲闸闸底板及底部侧墙做局部钢衬予以保护。6.1.4启闭机容量的确定-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计进水闸工作闸门及拦污栅、泄冲闸工作闸门均按动水启闭考虑，泄冲闸检修闸门按静水启闭考虑；进水闸工作闸门不考虑泥沙淤积，泄冲闸工作闸门计算启门力时闸前泥沙淤积高度按1.2m考虑。各闸门、拦污栅启闭力计算结果与启闭机吨位选择见下表6－1。表6－1闭力计算结果与启闭机吨位选择表序号名称孔口尺寸(m)闭门力（t)启门力（t)启闭机容量（t）1泄冲闸工作弧门3.5×3.4-2.413.52*102泄冲闸检修滑动平门3.5×3.4-3.67.82*53进水闸工作闸门2.5×3.2-0.45.6104进水闸拦污栅2.5×3.2-0.52.636.1.5金属结构设备工程量本次除险加固金属结构共设各类闸门、拦污栅10扇，配设各类启闭机9台（套）。金属结构总重量为67.2t，其中：钢闸门、拦污栅重27.6t，闸、栅槽预埋件重12.3t，启闭机及附件重27.3t。闸门及启闭机的型式、数量、重量及主要技术特性见下表6－2。表6-2闸门及启闭机型式、尺寸、容量、数量表名称孔口尺寸宽×高(m×m)设计水头(m)孔数闸门闸槽埋件启闭机工作性质型式数量(扇)单重(t)总重(t)配重(t)数量(套)单重(t)总重(t)型式容量(KN)扬程(m)数量(台)单台重(t)合计重(t)轨道重(t)泄冲闸工作门3.5×3.42.93动水启闭露顶弧门34.012.0　31.54.5弧门卷扬式2*100636.324.0　泄冲闸检修门3.5×3.42.93静水启闭露顶滑动平门13.63.6　31.13.3双吊点MD1型电动葫芦2＊50611.51.51.8进水闸工作门2.5×3.22.93动水启闭露顶滑动平门33.09.0　30.92.7平门螺杆式QL-1-150-SD10530.82.4　进水闸拦污栅2.5×3.22.93　露顶式31.03.0　30.61.8单吊点MD1型电动葫芦30610.40.41.1启闭机室检修设备　　　　　　　　　　　　单吊点MD1型电动葫芦20610.40.40.78合计　　12　　10　27.6　12　12.3　　　9　28.73.7备注泄冲闸检修门及进水闸拦污栅启吊用小车式MD1电动葫芦配套轨道为45b工字钢，启闭机室检修用小车式MD1电动葫芦配套轨道为25b工字钢。进水闸工作闸门配开度仪3套、荷重仪3套，PLC控制柜1台；泄冲闸工作闸门配开度仪6套、荷重仪6套，PLC控制柜1台。泄冲闸闸墩底部钢衬工程量已计入土建。6.1.6金属结构主材及设备防腐本工程地处寒冷地区,冬季气温很低,为保证工程安全，所有闸门及启闭机结构的主材采用抗低温冷脆性能较好的Q345B钢材。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计为防止金属结构设备的锈蚀，延长金属结构件的使用寿命，确保设备的完整和安全，本工程对所有闸门及埋件本阶段考虑喷锌防腐后再加封闭层的防腐措施进行设计。6.1.7冬季防冰冻问题本工程进水闸冬季无水，泄冲闸冬季全部开启运行，所有闸门冬季无防冰冻要求。6.1.8监测设备为方便金属结构控制设备的运行管理，提高运行安全度及自动化控制水平，使各主控设备的监测和运行调度能较为及时、准确、可靠的进行，拟在进水闸、泄冲闸工作闸门的所有启闭机上装设开度、荷重测控仪，保证启闭机在运行中起升位置、起重量不超限。启闭机上的开度、荷重测控仪信号传至现地控制柜上，现地控制柜上装有将信号远传至管理房的信号接口，在管理房可以操作各受控闸门。6.2水闸自动测控系统为了提高枢纽水闸的管理水平，实现枢纽水闸管理单位对闸门、流量、流速进行自动测控，并对数据加以处理与传输，实现现代化管理水平，本次除险加固工程需设计自动化测控系统，实现“无人值班、少人值守”的管理方式。6.2.1系统设计原则及应达到的功能本工程自动化测控系统既要充分考虑水务管理部门对系统建设提出的功能要求，又要结合张掖市节水型社会已建设的水资源调度管理信息系统，设计中应遵循“先进、实用、可靠、高效”的原则，力求符合结构化、模块化、标准化要求，做到标准统一，连接畅通，容易控制，便于扩展。因此，闸门自动测控系统应具有以下主要功能：⑴监测-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计监测就是采集处理水闸的引水数据以及其它相关数据，包括闸前水位、闸后水位、启闭状态、开启高度、电流、电压、温湿度、限位保护、荷重保护、相序故障等信息。自动量水系统应能实时采集这些重要信息，并在现场通过自动量测闸前、闸后水位进行水量计算。⑵视频监视对闸前、闸后及闸室的景象及建筑、设备状态进行视频采集，通过控制摄像机转动角度和焦距实现对水闸全天候、全方位的实时图象监视。视频监视不受闸门启闭设备电源状况的影响。⑶闸门监控监控就是控制闸门启闭，实现手动、自动、远程控制功能。闸门控制首先手动控制和自动控制。手动方式下，只有在闸房，通过每个启闭机的手动控制箱，进行闸门控制。自动方式下，是通过PLC进行闸门控制，又分为远方控制和现地控制，现地模式下，只能通过闸房PLC的触摸屏进行闸门控制；远方模式下，管理站可进行闸门控制，上级管理部门监督闸门启闭情况。远方模式是建立在自动化监控平台之上，利用各级管理部门配置的监控终端进行闸门控制和监督。⑷数据存储监控系统存储两类数据：实时监测和控制数据、时段和特征数据。实时数据供监控系统记录完整的实时过程和分析故障使用，存储周期为六个月；时段和特征数据存储时段闸门运行和水位数据、流量数据、闸门操作数据，以及特征变化数据，供监控系统与调度系统分析闸门运行情况、用水情况使用，时段数据的时段最小可为10分钟，存储周期为一年。⑸通信设施-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计通信设施应能完成传递引水、视频以及闸门监控等多种监测信息。通信设施能把现场采集到的数据信息发送到水闸管理站及上级管理部门，同时也能接收并执行上级管理部门下达的指令，自动完成闸门的开启和关闭。现地操作和远方操作通过设于现地控制屏上的转换开关切换。现地控制时能将运行信号送至上级管理部门，便于监督管理。6.2.2系统设计方案闸门自动监控系统主要包括信息采集、闸门控制和通信三部分。⑴信息采集信息采集包括水位、闸门开度、流量、视频、启闭荷载以及设备电源状态等的采集。水位采集通过设置水位计实现，再通过软件计算转换为流量信息；闸门开度信息采集通过在启闭设备设置位置传感器和限位开关实现，可动态反映闸门启闭过程中高度变化及闸门的开关状态；启闭荷载信息采集通过在启闭机上设置荷载传感器实现，可动态反映闸门启闭过程中荷载变化情况，一旦出现闸门被卡阻造成启闭机过载等意外情况，监控系统立即报警并发出故障提示信号。荷载传感器在每台双吊点启闭机上设置两套，以分别显示两个吊点的荷载值。启闭机荷载保护是目前国内外启闭机或起重机设计规范规定的必设安全保护装置，特别是对于远程监控的启闭设备更是不可或缺；视频监视通过视频接入终端将摄像机采集的视频及音频信号进行数字化和压缩处理，根据指令要求自动切换视频源或对云台和摄像机等设备进行控制。现场视频接入终端的图象传输端口配置成以太网口，可与以太网交换机相连，接入以太网。⑵闸门控制-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计闸门控制采用可编程序逻辑控制器（PLC），安装在现地控制柜上，既能接受上级管理部门的控制命令和采集的信息，又能在通信故障的情况下，在现地实现对闸门的操作控制，本身故障时也可通过备用的常规设备对闸门进行操作。带以太网接口的PLC及以太网交换机，安装在水闸现地控制柜上，通过相关的数据采集与数据处理可完成对闸门的信息采集、控制、操作和显示。现地操作及信号显示均通过液晶触摸屏来实现。⑶通信扁堵口渠首引水枢纽水闸距炒面庄村3.5km，采用光纤通信具有投资省，传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、电磁干扰小等优点。从枢纽水闸处架设光纤至炒面庄村，通过公用宽带网与上级水务部门通信。6.2.3主要设备性能⑴可编程序逻辑控制器（PLC）1)现地监控设备的控制核心可编程序逻辑控制器（PLC）以标准模块构成，包括过程输入输出、数据处理和通信功能。2)PLC带工业以太网通信模块，在脱离上级管理部门或现地监控系统以太网后，仍能够对所控制的闸门进行正确无误的操作。同时具有自诊功能，检出的错误信息能在触摸屏上显示，PLC的故障不影响整个涵闸监控系统的正常工作。3)PLC具有高可靠性，能在无空调、无净化设备、无专门屏蔽措施的启闭机旁正常工作。⑵视频监视系统视频监视系统设备包括前端摄像部分和视频接入终端，配置3套摄像机，分别监视闸前和闸后的水情及环境状况、闸室的运行及环境状况。视频监视系统功能：1)闸前、闸后水情及环境状况、闸室的环境状况的视频采集。通过视频接入终端将摄像机采集的视频及音频信号数字化并压缩处理。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计2)将压缩数据传送到管理站及上级管理部门，接收远程控制指令，根据指令要求自动切换视频源或对云台和摄像机等设备进行控制。3)通过控制摄像机转动的角度和焦距的调整实现对涵闸全天候、全方位的实时图像监视。⑶启闭机自动化元件1)闸位传感器现国内水利行业闸门开度传感器普遍采用光电式绝对值旋转编码器，绝对值旋转编码器减轻了电子接收设备的计算任务，省去了复杂和昂贵的输入设备，而且还有断电记忆功能，对于电源条件较差的地区尤为适用。2)荷载传感器对于螺杆式启闭机，当启门过程中闸门受阻启闭机超载时，会导致传动设备破坏，或闸门坠落酿成事故。针对这种情况，在启闭机的适当部位安装荷载传感器，通过设定的荷载值来控制启闭电机的开停，从而保证设备正常工作。3)水位计由于水闸流量监测系统对水位的精度要求较高，水位测量采用压力投入式水位计。6.2.4主要设备技术指标⑴可编程序逻辑控制器PLC可编程控制器PLC是现地监控系统中上级控制系统同各控制、采集设备连接的枢纽，主要功能是负责汇集、处理各种采集设备监测到数据，接受启闭指令，控制闸门的运行。PLC是为工业控制应用而设计制造的，它具有通用性强、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，PLC为组合式（模块式），PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计根据现地实际情况兼顾系统今后的维护，本系统拟采用模块式PLC。主要技术要求是：1)PLC选用国内知名品牌PLC；2)PLC本机内存储容量大于等于2Mb，并可根据实际需要配置相应的外部扩展存储卡，配置输入/输出（I/O）容量和内存容量时，需保留30%的裕量（每孔各类I/O容量应有30%的裕量）；3)PLC应具有模块化结构，所有模块应是成熟应用的标准化模件（包括CPU、通讯模块及各类I/O模块等），可带电插拔。模块的平均无故障间隔时间（MTBF）≥10万小时，所有模板均通过权威机构的安全认证，包括：UL、CE等；4)PLC的外部供电电源为单相交流220V±15%，50Hz±2%电源；5)通讯协议符合工业以太网GB系列标准；6)PLC具有高可靠性，能在无空调、无净化设备、无专门屏蔽措施的启闭机旁正常工作；7)PLC的I/O模块应有光电隔离和滤波措施，有LED指示状态；8)PLC具有SD卡存储扩展及简易的SD卡维护功能；9)PLC支持先进的OPC通讯技术；10)PLC各模块应为同一品牌；11)PLC配置以太网接口，通过以太网交换机与远程监控站通信，接口类型支持双绞线RJ45。⑵视频监视系统闸前、闸后摄像机采用三可变摄像机，闸室内采用一体化变焦摄像机。前端摄像部分包括摄像机、镜头、云台、防护罩、控制解码器、视频传输电缆及安装支架。其中室外摄像机为全天候防护罩，含有自动加热器、恒温器、雨刮器和清洗装置。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计摄像机主要技术要求是：1)方式：CCD2)图像传感器尺寸：1/2英寸；3)图像品质：像素640*480，24位以上真彩色；4)灵敏度：彩色2LX；5)性噪比：≥50db;6)具有背光补偿、自动白平衡等功能；7)应能防高温、防低温、防尘、防雨、防镜头结露等功能；8)应有防雷、防高电压感应措施。镜头主要技术要求是：1)镜头接口方式：C或CS2)尺寸：1/2英寸；3)类型：电动变焦20倍或以上、自动光圈。⑶闸门开度传感器本系统拟采用光电式轴角编码器作为闸位传感器。主要技术要求是：1)输出信号：18位并行格雷码输出（1024*256）RS-485（18位以上高精度光电编码器）RS-485和4—20mA模拟量2)工作电压：DC12V3)使用环境温度：-40℃～+75℃（不结露）4)保存环境温度：-45℃～+80℃5)消耗电流：≤70mA6)响应频率：10KHz7)启动转矩：≤2.5×10-3Nm-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计8)允许最高机械转速：1000rpm9)轴允许负载：径向40N轴向30N10)防护等级：IP6411)安装方式：支持齿轮、轴联、伸缩缆、吊装式连接。⑷水位计本系统采用压力投入式水位传感器。压阻式水位计主要技术要求如下：1)电源为直流12－24V。2)信号输出方式：电流4～20mA，二线制。3)采集误差：≤±0.1%。4)水位计适用于下列环境条件：5)工作环境温度：-40℃～80℃（水不结冰）；6)工作环境湿度：95%RH，40℃。7)分辨率和量程：8)分辩率：10mm。9)量程：0.5m～10m。10)平均无故障工作时间（MTBF）≥8000h。11)防护等级：高于IP65。带保护套管安装，具有防高湿度、防冰冻、防阻塞能力。⑸荷重传感器由于在闸门启闭过程中可能存在着上部或下部被卡现象，为此为每台启闭机安装荷重传感器。并输出4～20mA信号，直接接入PLC，以控制启闭机可靠停机。为便于安装，对螺杆启闭机应采用轴销式荷重传感器，主要技术指标：-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计1)灵敏度：1.0~1.5mV/V2)非线性：≤±0.05%F·S3)滞后：≤±0.05%F·S4)重复性：≤±0.05%F·S5)蠕变：≤±0.03%F·S/30min6)零点输出：≤±1%F·S7)零点温度系数：≤±0.03%F·S/10℃8)灵敏度温度系数：≤±0.03%F·S/10℃9)工作温度范围：-20℃~+80℃10)输入电：阻380±2Ω11)输出电阻：350±2Ω12)安全过载150%F·S13)绝缘电阻：≥5000MΩ（50VDC）14)推荐激励电压：10V~15V⑹柜体1)室内安装的机柜柜体应有控制温度，所有装有电气控制和开关设备的盘、柜内应装有电加热和通风、散热装置。加热器的放置应确保空气循环流畅，加热器额定电压应为单相交流220V，并带有温度控制的温控开关，并在过热状态时不会损坏设备，温度控制应具有自动和手动控制二种方式。2)室外安装的机柜除上述要求外，要具有放水、防雨、防风沙等功能。防护等级不低于IP55。⑺UPS电源-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计UPS供电范围包括PLC主机柜、控制柜、各种传感器、工控机、视频设备、通信设备及以太网交换机。其供电电源取自闸站交流电源，容量按全部控制设备最大负荷总和考虑，约为3kVA。管理站监控室和启闭机室分别配置1台UPS。UPS电源具备以下要求：1)额定容量：硬件系统总功率不得大于UPS电源容量的60%；2)输入电压：AC115～300V，频率40～60Hz；3)输出电压：AC220V±2%，频率50Hz±0.5Hz；4)输出波形失真度：≤3%线性负载。UPS具有抑制波涌电压和电磁干扰的能力；5)电池容量：UPS为在线式，最大负载下供电4h以上；6)安全保护：UPS具有短路保护和冲击电流电压保护等必要的保护措施，具有恒频恒压特性。符合IEEE527B和FCC.A标准；7)每台UPS前端应配置交流避雷器，就近接入地网。6.2.5系统软件水闸监控系统软件要满足水闸安全操作要求，能根据上级管理部门的调度指令，按照指定流量和时间段进行自动控制放水，同时无论用户使用何种方式控制闸门，只要闸门被操作，运行参数均应发送到上级管理部门，以供查询。软件系统包括PLC编程软件和测控终端软件，PLC编程软件是监控系统的核心，对于实现闸门现地、远程监控至关重要，其他软件均由设备厂家提供专用软件。测控终端软件驻留在CPU模板的存储器上，可通过梯形图和C语言进行编程。6.2.6闸门自动测控系统主要设备表6-2表6-2闸门自动测控制系统主要设备配置表序号设备名称单位数量-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计(一)现地监测1PLC（1控6）套12控制柜套13GPRS台14闸位计套75荷重传感器个76限位开关套77水位计套48避雷器套19交直流供电系统套110接地网处111安装铺材套212工控机台113光电转换器对114监控软件套115PLC编程套116工作台椅套117光纤km3.5(二)现地视频监视系统1红外高清智能球机台32红外灯台23安装支架个34金属立杆个25接地网处16视频电缆百米37控制信号线百米38电源线百米59钢管百米2.210PVC管百米2.511机柜套112辐料批213金属立杆基础个2(三)电源系统13.2KVA稳压电源台16.3电气设备6.3.1供电电源枢纽水闸用电电源由距枢纽3.5km处的炒面庄村引来，架设3.5km的l0KVLGJ-35钢绞线，在终端安装一台30KVA变压器降压到380V后供给闸室配电。同时配备30kw柴油发电机1台，作为备用电源。6.3.2主要负荷-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计主要负荷包括：泄冲闸工作门启闭机（3×4.0KW），进水闸工作门启闭机（3×2.2KW），照明和检修负荷。6.3.3电气主结线电气主接线高压侧为10kv，低压侧为380V，低压侧采用单母线不分段方式，此结线方式简单，便于维护。6.3.4主要设备选择⑴变压器选用低损耗节能型S9-50/10⑵低压配电箱选用EDL型⑶避雷器选用氧化锌避雷器⑷动力电缆选用ZRVLV22阻燃型⑸防潮灯为DLG8型6.3.5防雷保护在枢纽水闸上装设避雷针，避雷针采用专用接地引下线接地。6.3.6消防在泄冲闸启闭机室和进水闸启闭机室内配置型号为MFA5的手提式灭火器2台。6.3.7通信扁堵口渠首引水枢纽水闸现有管理机构为扁堵口渠首引水枢纽水闸管理站，已安装程控电话，无线通信网络也已覆盖工程区，通信十分方便。6.3.8电气设备及材料汇总表表6－4电气设备汇总表10KV输电线路30KVA变压器（台）配电箱（台）30kw柴油发电机（台）防潮灯（套）防雷接地灭火器(台)长度(km)引出地点1112123.5炒面庄村-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计7工程管理7.1编制依据工程管理编制依据主要有《中华人民共和国招标投标法》、国务院《建设工程质量管理条例》、《国家重点建设项目管理办法》、《水利工程供水价格管理办法》、《水利工程管理单位定额标准(试点)》、《水利工程维修养护定额标准(试点)》、《甘肃省水利工程设施管理保护条例》、《甘肃省实施防汛条例细则》和《甘肃省实施河道管理条例办法》等。7.2工程建设期管理7.2.1组织管理为了切实建好工程，协调解决各种问题，关键要加强领导，健全组织机构，统一管理项目的实施，监督工程质量和工程投资的使用。依据水利部、国家发改委有关文件的要求，项目建设管理积极推行项目法人负责制、建设监理制、招投标制和合同制，并严格落实工程质量终身负责制。一是民乐县成立“扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程建管处”，具体负责工程建设。二是张掖市水务局和民乐县水务局对工程建设进行监督、检查、指导。三是委托张掖市水务局质量监督站检查项目的落实，具体监督指导项目的实施。7.2.2资金管理本项目建设由国家投资，为了管好用好项目建设资金，确保工程建设按时顺利完成，对项目所需资金必须实行专款专用，统一管理的办法，保证工程项目资金按时足额到位。中央拨付资金由民乐县“扁堵口渠首-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计引水枢纽水闸除险加固工程建设管理处”统一管理，设立专户，封闭运行。严格财物审批制度，做到专款专用，帐目清晰，即根据工程进度，由建管处将已经监理核准的月进度进行资金分批拨付。7.2.3质量进度管理根据该工程工期短，任务大的特点，计划对规划设计、工序质量、分项工程质量、分部工程质量、单位工程质量、竣工验收等全过程建立质量保证体系。⑴服务单位资质审查审查监理公司资质，选择责任心强，信誉好，具有节水工程监理经验，反腐倡廉工作扎实，能够全心全意为工程质量服务的监理公司担任监理工作，确保各分部、分项工程施工质量达到设计要求和规范标准；审查施工单位资质，选择具有节水工程施工经验，近几年承担节水工程均达到优良标准的施工单位承担施工任务，确保工程进度与施工质量。⑵施工质量、进度控制。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计首先组织技术力量，认真审核各类技术文件、报告或报表，包括：技术资质证明文件、开工报告、施工单位制定的施工方案、施工组织设计、技术措施、材料、半成品质量检验报告、新技术、新材料、新工艺技术鉴定，工序交接检查，质监报告等。通过审查上述文件来落实质量保证措施，确保工程按施工组织设计中确定的最优线路实施，保证工程进度要求。其次，采取目测法、实测法和试验法三种检查方法，随时对各分部分项工程进行检测，减少环节，发现问题及时处理，避免质检与施工脱节，严防扯皮、拖延造成进度失去控制的不良现象发生。第三，邀请各有关主管部门组织专家组进行竣工验收，审查工程是否按设计文件内容和合同规定内容完成施工任务，质量保证资料是否齐全，质量是否达到国家质量标准，工程是否能按设计标准正常投入运行，是否达到设计效益等，确保工程在验收前达到以上标准。7.2.4文明施工与安全生产管理本工程在施工前，建设单位按照文明施工与安全管理有关规定，结合本项目实际，制定切实可行的文明施工与安全管理制度，并在工程施工合同中明确约定其工作内容，在施工过程中，由施工单位编制文明施工与安全生产管理措施计划，并具体组织实施，建设单位和项目监理负责监督实施。⑴文明施工管理①责任到人，按照有关现场文明施工规定要求和管理制度，建设单位经常组织检查监督落实，根据各施工地段实行包干负责，责任到人。②合理规划布设各项临时设施，机具设备、材料堆放场地，有序地堆放和处理施工废弃物，保持施工现场清洁，道路畅通，场容整洁。③加强对噪声、粉尘、废气、废水和废油的控制，努力降低噪声，控制粉尘和废气浓度，做好废水和废油的治理和排放。④在施工现场内设置规范、醒目的工程公告牌，文明施工、质量安全等管理制度牌，岗位职责牌等，以确保对照实施。⑤对建设管理人员和施工人员经常进行遵纪守法教育，争取做到人人懂法，不违法，认真贯彻执行国家环境保护的法律、法规。本着既要搞好工程建设，又不污染环境的宗旨，进行守法施工，文明施工。⑵安全生产管理①对进入工地的施工人员首先进行安全生产教育，并发放安全工作手册和劳动保护用具，树立“预防为主、安全第一”的思想，使全体施工人员把安全生产放在第一位。②施工现场配备必要的安全生产和劳动保护设施，设置专职安全员，专门负责施工现场的安全管理工作，专职安全员必须持证上岗。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计③在施工现场设立安全生产标志牌，在危险地段设置安全警示牌。④加强施工作业安全管理，特别应加强易燃、易爆材料、火工器材、有毒与腐蚀性材料和其他危险品的管理，以及对爆破作业和地下工程施工等危险作业的管理。⑤制定应对灾害的紧急预案，按预案做好安全检查，配置必要的救助物资和器材，切实保护好有关人员的人身和财产安全。⑥定期对施工现场进行安全检查，发现有不安全隐患及时消除，整改，随时做好防护工作。7.3运行管理7.3.1组织管理扁堵口渠首引水枢纽水闸属童子坝河灌区，行政划归灌区水管处，隶属民乐县水务局。水闸除险加固工程完工后，不增设新的管理机构，将工程移交原管理单位进行管理。枢纽水闸原管理人员编制共10人，不再增加管理人员，但要求各管理单位要不断加强职工培训，提高职工的业务素质和管理水平，逐步建立一支素质高、业务精、作风严的管理队伍，以适应现代化管理的需要。根据枢纽规模、按照水利部颁发的《水利工程管理单位定员编制标准(试行)》估算，水参照有关标准和同类规模枢纽所需永久管理房屋面积，计划列建管理房336m2，布置在水闸西侧，该处地形较为开阔，国道G227线从旁经过，公路畅通交通方便，便于运行管理。7.3.2工程管理⑴工程管理范围扁堵口渠首引水枢纽水闸的管理范围包括枢纽建筑物、用电设施、金属结构及管理房等所有与枢纽有关的设施。⑵枢纽水闸运行管理-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计建立枢纽运行管理水位自动测报系统，根据确定的泄洪冲沙调节方案：①非灌溉期闸门敞泄，以冲刷闸前淤沙；②灌溉期视泥沙淤积情况可暂时停灌，对闸前淤沙作间歇冲刷，以不影响灌溉引水为原则。③汛期遇到洪水时，及时敞开泄冲闸，保证充分的泄洪排沙。7.3.3流量观测为了准确计量灌区引水量，提高用水效率，确保做到“总量控制、定额管理”的节水型社会建设目标，枢纽水闸改建时设计流量观测设施。根据工程特点，流量观测设计包括以下内容：⑴在进水闸闸前和闸后分别设立水尺，以观测闸前闸后水位，计算引水流量。⑵流量观测设施设立后，管理单位要严格按照灌区管理有关规定，安排专人进行引水流量观测，并按规定整理存档，为灌区节水改造提供基础资料。7.4管理设施7.4.1生产生活区设施枢纽水闸管理人员共10人，扁堵口渠首引水枢纽水闸管理站计划改建管理房屋336m²，设计为砖混结构。布置在枢纽水闸西侧台地上，该处地形较为开阔，国道G227线从旁经过，公路畅通，交通方便，便于运行管理。按照《水闸工程管理设计规范》（SL170-96）的有关要求，在充分利用现有设施的基础上，改建水闸管理所办用房、专业性办公用房、生产和辅助生产建筑面积、生活文化福利设施、庭院环境，同时为方便工程区的安全管理与工程区的绿化美化，设置围栏954m，按每5m²栽植一棵松树计算，工程美化区共栽植松树1000株。生产生活区建设面积统计见表7-1。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计表7－1生产生活区建设面积统计表序号类型人数标准(m²/人)面积(m2)1房屋工程办公用房1010100专业性办公用房调度室　　20计算机站（包括闸门自动控制层）　　25通信室　　25资料档案室　　25生产和辅助生产建筑面积防迅材料仓库　　35车库　　26生活、文化福利设施10880房屋面积合计　　3362庭院环境工程围墙(116m)　　　铁艺大门(1副)　　　硬化地坪　　92.77.4.2交通设施虽然国道227线从枢纽水闸上游河道跨过，但无管理道路直接通往枢纽水闸。为方便枢纽水闸防洪抢险，设计在227线跨扁堵口河大桥南端开始，顺右岸小山坡沿着水闸上游右岸护坡到进水闸后，跨过童子坝东干渠和排沙渠新建工程区防汛道路0.52km，与童子坝东干渠左岸原有道路相接。由于左岸路面比较狭窄，无法通行机动车辆，且经过多年运行凸凹不平，须拓宽整平才能满足通行要求。经实地勘测其须拓宽整平长度3.08km，设计为砂砾石路面，路面宽度5.0m。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计8施工组织设计8.1施工条件8.1.1工程条件⑴设计概况扁堵口渠首引水枢纽水闸位于童子坝河出山口处，运行时间42年，现状带病运行，安全鉴定为“三类闸”。现状布置形式为“费尔干”式，主要建筑物从左至右依次由溢流坝、泄冲闸和进水闸等组成，其位置及建筑物布置合理，本次除险加固仍保持原枢纽位置和布局不变。主体建筑物工程总工程量为1.59万m³，其中：砂砾石开挖0.35万m³，砂砾石回填0.35万m³，浆砌石及砼拆除0.09万m³，砼及钢筋砼浇筑0.74万m³,浆砌石0.06万m³。工程耗用劳动工日约3.76万个，使用水泥2353t，钢筋钢材97.40t，木材66.5m³，砂子0.43万m³，石子0.63万m³。⑵交通条件扁堵口渠首引水枢纽水闸工程对外交通较为方便，其上游100m处有国道G227线跨童子坝河通过，公路标准2级，路况良好，有较强的运输能力。⑶技术供应条件建设本工程所需钢材拟从张掖采购供应，水泥采用民乐县水泥厂的产品，木材就近从民乐县采购供应，砼骨料产地选择枢纽区下游2km以内的童子坝河河床内的砂砾石混合料场，集中供给。本工程的永久输电线路可从炒面庄村提前架设至工程区，供施工使用。工程所需的生产及生活用水可采用经过沉淀或过滤后的童子坝河水。⑷工程施工特点本工程施工具有以下突出特点：-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计由于是改建工程，枢纽区建筑物施工不能影响进水闸正常的引水，从童子坝河灌区现有的灌溉制度可知，每年的5月1日～10月31日基本为不停歇的连续灌溉期，而渠首枢纽位于翟寨子水库上游，灌溉引水由水库调节，因此只考虑导流问题。工程枢纽区河床较窄(约70m左右)；而工程区所属的童子坝河流域汛期暴雨的特点是历时短、强度大、笼罩面积小，相应的洪水具有陡胀陡落的特点；同时，还要兼顾所布置的导流建筑物不能影响正常引水。因此，如何选定导流方案，拟定合理的导流程序以减少导流工程的费用将是本次设计重点考虑的问题之一。⑸工期从本工程的施工特点出发，结合选定的导流方案，经施工方案论证比较，确定本工程施工总工期为24个月，其中，净施工工期18个月。8.1.2自然条件(1)水文条件扁堵口渠首引水枢纽处多年平均流量2.08m3/s，水源补给主要靠降雨和部分融雪水，径流在年内分配极不均匀，绝大部分集中在主汛期7～9月份，其量占年水量的59.7％，这同降水在年内的分配是相应的；5～6月气温升高，上游山区冰雪融化补给河流，为汛前过渡期，其量占年水量的26.4％；10月份为退水期，径流减少，其量占年水量的5.4％；11月～翌年4月为枯水期，径流主要为地下水补给，其水量占年水量的8.5％，全年的最小流量多发生在这一时期的12～2月间。河道水量随季节变化明显，汛期多出现在6～9月份。(2)气象条件据民乐气象站（1971～2000年）气象要素统计，工程区多年平均气温3.4℃，极端最高气温34.2℃，极端最低气温-31.5℃，平均降水量342.6mm，年蒸发量1623-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计mm，年日照时数2959.1h，最多风向为西北风，平均风速3.1m/s，最大风速17m/s，最大积雪深度22cm，最大冻土深度县城区域162cm，工程区地处沿山区，其最大冻土深度可达到180cm。8.2施工导流8.2.1导流标准本工程属中型Ⅲ等工程，其永久性主要水工建筑物级别为3级，次要水工建筑物级别为4级。导流建筑物的级别划分、设计洪水标准按《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303－2004)规定，确定其导流建筑物均为5级临时建筑物，相应设计洪水（重现期）土石建筑物为10～5年。⑴施工时段划分枢纽建筑物主要为布置于主河床上的3孔泄冲闸、3孔进水闸和50m长溢流坝，占满轴线处整个河床。根据前述的导流工程特点，施工导流经多方案论证比较，最后确定为河床内分期导流，枢纽建筑物在两个枯水期内分段完成施工的导流方案，一期导流在第一年10月底完成施工导流，确保枢纽建筑物的拆除和基础的开挖工作，为主体工程顺利施工做好准备；而且也是能最大程度满足干渠引水灌溉要求的方案。二期导流在第二年10月底完成，在汛期还没有到来时主要进行溢流坝的施工。⑵导流频率和流量根据水工建筑物级别划分标准，本工程施工导流建筑物按五级设计，按照施工组织设计规范规定，结合本工程所处的地理环境和工程特点，一、二期工程的施工设计洪水重现期均取五年一遇，相应的枯水季节的最大洪峰值分别为：一期(枯水季节第一年10月～12月区间)Q=7.02m³/s；二期(枯水季节第二年1月～6月区间)Q=20.0m³/s。8.2.2导流方式-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计根据所选定的导流方案及工程施工特点，一期利用原有的溢流坝宣泄洪水，灌溉用水可由导流明渠引入东干渠，此时段内主要完成上下游围堰的施工，同时还可进行原有建筑物的拆除、基坑开挖及泄冲闸和进水闸的施工；二期利用已建成的左岸纵向围堰及一期上、下游横向围堰共同围护，进行溢流坝和防洪堤及防洪堤的施工，洪水完全可以由泄冲闸宣泄；到7月洪峰来时工程已全部竣工。一期围堰按P=20％、枯水期10月份最大流量Q=7.02m3/s设计，一期上游横向围堰堰顶高程为2835.12m，最大堰高3.4m，堰顶轴线长60m，一期下游横向围堰最大堰高1.8m，堰顶轴线长58m；二期上游横向围堰按P=20％、枯水期5月份最大流量Q=20.0m3/s设计，堰顶高程为2835.82m，最大堰高4.1m，堰顶轴线长56m，二期下游横向围堰最大堰高2.2m，堰顶轴线长37m。8.2.3导流建筑物设计考虑到主体工程规模较小，导流建筑物的设计本着经济合理、结构简单、施工方便，便于拆除的原则进行设计。结合枢纽处的河床地形条件、当地材料、导流方式等因素、枢纽处一、二期围堰型式均采用草袋土石围堰，草袋围堰顶宽2.5m，边坡1：0.3，上游横向土石围堰堰顶宽度2.0m，迎水面边坡取1：1.75，背水面1：1.5，堰体防渗采用塑料薄膜，并在围堰拐弯处及坡脚水流冲刷较严重地段抛铅丝笼块石护坡。堰基不做防渗处理；因下游水位较低，围堰高度较小，因此，下游横向围堰采取临时小围堰挡水。8.2.4导流工程施工⑴施工方法导流工程的施工主要包括土石围堰的填筑与拆除，由于工程较紧，选用以机械为主，人工为辅的施工方案。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计枢纽一期导流围堰填筑结合基坑开挖进行，利用基坑开挖料，部分由推土机直接推运填筑，部分由挖掘机开挖，自卸汽车运料填筑，堆土机碾压密实。枢纽二期围堰利用一期围堰拆除料及基坑开挖弃碴由装载机挖装，自卸汽车运输填筑。枢纽一、二期上游围堰的拆除采用推土机推运与装载机挖装、自卸汽车运料相结合的施工方案。其它如抛填壤土、反滤料填筑及铅丝笼块石防护渡汛等项目均采用场内人工施工的方法。主要施工机械为1台74KW推土机，1台lm³反铲挖掘机、1台2m³装载机及3辆8t自卸汽车。导流工程量见表8-1。表8-1导流工程量汇总表序号项目单位枢纽一期枢纽二期1草袋围堰填筑m³865.7577.52塑料薄膜铺设m²884.1582.23导流明渠m³3150⑵基坑排水①初期排水一期围堰填筑完后，基坑内的积水流量Q=141m³/h，拟采用3台4BA-18型离心水泵(Q=90m³/h，H=20m，N=10KW)在2.5天内全部排完。二期围堰填筑完后，基坑内积水流量为Q=220m³/h，拟采用2台4BA-18型离心水泵在2天内全部排完。②经常性排水由于一、二期围堰均直接修建在河床砂砾石覆盖层上，且围堰基础未采用专门的防渗措施，因而基坑内施工时，渗水量较大，需采用经常性抽水的方法排除基坑内渗水，以保证正常施工。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计经常性排水采用明式排水方式，基坑周围设排水沟和集水井，集水井深度为lm，用水泵将汇集到集水井内的水排到基坑外。经估算渗流量一、二期均采用3台4BA-18型水泵便可满足排水要求。8.3料场选择与开采本工程设计砼量为0.74万m³，共需砼粗骨料0.63万m³，细骨料0.43万m³。砂砾石料场位于童子坝河引水枢纽下游2～3km的河床，就地取材，平均运距2km，地形较平坦，河床内岩性为冲洪积砂卵砾石，无覆盖，开采条件良好，料场面积4万m²，按2.0m开采深度计算，砂卵砾石总储量8万m³，卵砾石含量占75.8%，砾石含量占22.9%净砾石储量，砂含量占20.2%，净砂储量1.6万m³。砾石质地坚硬，成分以变质砂岩、石英砂岩为主，磨圆度中等，呈次圆～次棱角状；砂为中粗砂，成分以石英、长石和岩屑为主。满足设计要求，且施工用水及开采运输均较方便，因此，本次设计选择此料场为本工程的主要砼骨料场。砼骨料场开采时先用推土机清除无用层后，推土机集料，1m3装载机装8t自卸汽车运输，简易滚筒式筛分机筛洗，自卸汽车拉运至枢纽施工区堆放。8.4主体工程施工8.4.1基础开挖开挖深度一般为1～3.2m，由于工期较紧，为加快施工进度，拟采用机械化施工为主，人工辅以配合的施工方案，由推土机集料或直接推运，lm³装载机配合8t自卸汽车装运，局部地段由人工开挖，拖拉机拉运，弃料部分用于围堰填筑，其余则弃于下游河床台地上。8.4.2砼浇筑枢纽根据进度计划安排，砼浇筑平均强度约75m³-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计/d，设计拟在枢纽左岸台地上及基坑内设临时砼拌和站，在浇筑闸底板、铺盖、护坦等底部结构砼时，由布设在基坑内的拌和站生产砼，熟料由人工手推车直接入仓；在浇筑闸墩、启闭工作台及闸房等上部结构砼时，砼由设在左岸台地上的拌和站拌和，熟料由农用三轮车运输，经人工架设的临时跑道及溜槽人仓，插入式振捣器振捣密实，人工洒水自然养护，拌和站内布置2～3台移动式拌和机。预制砼采用现场就近预制的方法施工。8.5施工交通运输8.5.1对外交通本工程对外交通以公路运输为主，由于本工程属改建项目，且对外货运总量不是很大，工程区现有的对外交通道路完全可以满足运输要求，因此，本工程无需再增加对外交通设施。8.5.2场内交通为满足料场开采、基础开挖出碴以及施工场地和营地的交通运输要求，计划新修部分场内临时道路，其工程量如下：⑴基坑开挖下游出碴道路0.8km；⑵施工场地、营地及其它道路0.7km；8.6施工总布置本工程施工总布置本着因地制宜，方便生活、便于生产、易于管理的原则进行安排。根据工程永久建筑物布置比较集中的特点，施工布置亦采取集中布置的方案，在枢纽附近集中布置施工营地，施工场地、弃碴场地及其它施工生产生活临时设施。施工营地集中布置于上游左岸原渠首管理站旁的台地上，该台地只需稍加平整便可，营地内主要布置临时生活设施及生产设施，其中包括宿舍、办公室等临时用房300m²，工棚及仓库-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计300m²。下游右岸干渠旁的台地主要布置施工场地、砂石料堆场、砼拌和站及其它生产、生活临时没施。本工程各段开挖土方大于回填方量，剩余弃料采用5t自卸汽车运输运到附近料场坑槽弃置或用于修建道路。8.7施工进度计划8.7.1安排原则一是在主汛期7-9月份不安排主体工程施工，协同管理单位进行安全度汛。二是在正常的施工时段内利用导流方案，保证干渠的正常引水灌溉。三是在第一个汛期后至第二个汛期前保证完成闸体工程施工，必须安排冬季施工。根据以上原则，依据《水利水电工程建设工期定额》，按照设计提供的专业工程量计算，确定本工程总工期24个月，每年扣除主汛期3个月进行防护渡汛，其净施工期为18个月。8.7.2施工分期⑴工程准备期第一年7月～当年9月，利用3个月的时间，主要完成招投标工作和三通一平，为主体工程开工创造条件。由于主体工程施工安排在第一年汛期后开始，因此，本工程施工准备时间较充裕，安排工期3个月，⑵主体工程施工期结合所拟定的施工导流方案，主体工程拟分两期施工，分别安排在两个枯水期内完建，施工安排18个月，因为工期紧安排冬季施工，采用搭设暖棚施工的方法进行施工。施工时段划分如下：①-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计第一年10月1日～当年12月底，此时段为枯水期，主要完成的工程项目为：围堰填筑和导流明渠开挖，同时进行原枢纽建筑物拆除、基坑开挖工作及闸基础和闸底板的浇筑。②第二年1月1日～6月30日，此时段为枯水期，主要完成泄冲闸、进水闸施工，同时穿插平行作业进行附属工程施工。③第二年10月1日～第三年的4月30日，主要完成溢流坝和防洪堤及护岸施工，同时平行进行附属工程施工。⑶竣工验收准备期第三年5月～6月进行工程扫尾，整理工程资料，做好竣工验收和交工运行的各项准备工作。具体安排详见施工进度计划表。根据施工进度计划安排，本工程主要施工特性指标如下：①总工期：24个月②总工日：3.17万个③平均生产人数：80人④高峰生产人数：126人⑤砼浇筑高峰强度：75m3/d。附施工进度计划表-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计9工程招标9.1招标依据根据国务院“中华人民共和国招标投标法”、“中华人民共和国建筑法"、“中华人民共和国产品质量法”及国家发展计划委员会第3号令《工程建设项目招标范围和规模标准规定》和水利部第l4号令《水利工程建设项目招标投标管理规定》的有关规定，本工程应实行招投标。9.2招标范围本次招标范围根据工程建设的主要内容和工程建设的具体情况，并遵照《甘肃省水利工程建设管理办法》，扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程确定的招标范围如下：⑴项目的勘察、设计因业主已选择并委托具有相应资质和丰富经验的专业设计单位完成，不进行招标；主体工程的施工和监理进行招标。⑵工程监理。⑶所有土建工程施工。⑷主要材料，设备等。⑸金属结构制安及自动化控制系统。9.3招标方式招标方式采用公开招标。9.4招标组织形式由业主自行组织招标。9.5标段划分根据扁堵口渠首引水枢纽水闸规模、位置和施工条件，本着独立施工和互不干扰的原则，本次项目施工监理设为1个标段，工程施工招标共划分为3个标段，即：-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计所有土建工程设为1个标段；金属结构制作及机电设备购安设为1个标段；监控系统及信息自动化设为1个标段。招标情况明细表项目招标范围招标组织形式招标方式不采用招标方式招标估算金额（万元）备注全部招标部分招标自行招标委托招标公开招标邀请招标勘察　　　　　　　　　设计　　　　　　　　　监理√　√　√　　　　建筑工程√　√　√　　　　金结机电√　√　√　　　　主要材料√　√　√　　　　自动化控制系统√　√　√　　　　情况说明：监理、建筑工程、金属结构制安工程、工程中使用的主要材料全部进行招标。除勘察、设计外，其余均采用公开招标，招标采用业主自行招标的组织形式。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计10工程占压处理10.1工程占压范围工程占地分为工程永久占地和施工临时占地。工程永久占地为原枢纽位置，不新增占地，所以不考虑永久占地。临时占地包括施工踏压区、生产生活区和施工道路占地，临时占地不计征地费。10.2实物指标据实地调查，临时占用荒地5亩，工程区内没有影响电力、通讯和供水等专项设施。10.3工程占压补偿根据《甘肃省实施〈中华人民共和国土地管理法〉办法》的规定，临时使用荒地，由批准项目用地的人民政府土地行政主管部门批准即可。荒地不计算占压补偿费，但主体工程完工后应对临时占压荒地的植被进行恢复，其费用在水土流失补偿费中支付。-95- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计ll水土保持与环境影响评价11.1环境现状11.1.1自然环境⑴河道概况童子坝河发源于祁连山俄博岭北麓，属黑河水系，在民乐县城东南33km的扁堵口出山。河流自南向北流经南丰、永固、民联三个乡（镇），至北部滩穿越戈壁砂砾地带，在山丹县的东乐乡附近汇入山丹河。流域全长112km，分四个自然地带：扁堵口以上深山区，河道长26.5km，流域坡降1/30～1/40，高程3000～5027m；扁堵口～翟寨子前山区，河道长25.5km，流域坡降1/40～1/50，高程2350～3000m；翟寨子以下～北部滩灌区，河道长35km，流域坡降1/50～1/60，高程1725～2350m；其下游北部滩至东乐汇入山丹河，河道长约26km，高程1500～1725m，河床不稳定，呈多流并流状。⑵水文气象童子坝河流域气象条件，随地形高程变化显著。扁堵口以上祁连山区气温低，年降雨量大，蒸发量小，植被条件好，自南向北随地形高程降雨量逐渐减小。童子坝河水源补给主要靠降雨和部分融雪水，径流在年内分配极不均匀，绝大部分集中在主汛期7～9月份，其量占年水量的59.7％，这同降水在年内的分配是相应的；5～6月气温升高，上游山区冰雪融化补给河流，为汛前过渡期，其量占年水量的26.4％；10月份为退水期，径流减少，其量占年水量的5.4％；11月～翌年4月为枯水期，径流主要为地下水补给，其水量占年水量的8.5％，全年的最小流量多发生在这一时期的12～2月间，这个时期的部分径流结成冰凌储存在河槽，从而减少了河流的径流。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计据民乐气象站（1971～2000年）气象要素统计，累年最冷月平均气温-9.5℃，多年平均气温3.4℃，极端最高气温34.2℃，极端最低气温-31.5℃，平均降水量342.6mm，年蒸发量1623mm，年日照时数2959.1h，最多风向为西北风，平均风速3.1m/s，最大风速17m/s，最大积雪深度22cm，最大冻土深度180cm。⑶水文地质本区位于祁吕弧形褶皱带西与河西系构造体系复合部位中的童子坝河口倾伏背斜南西翼，水文地质条件比较简单，地下水含水层为河流低阶地上的砂砾石层及河床砂砾石层，属孔隙性潜水，受河水补给制约，顺河流流向出山口。埋深随地形而异，一般2～7m不等，未见泉水出露，由于白垩系地层多泥质，就透水性而言，属弱-不透水层，断层裂隙不发育，即使有基岩裂隙水，也是局部性质的，且水量很少。⑷植被工程区内均为荒地，植被较差，郁闭度较低。11.1.2社会环境民乐县童子坝河灌区，是民乐县农业生产的黄金地带。童子坝河灌区内渠道纵横，条田连片，林茂粮丰，瓜果飘香，是民乐县农业生产条件最好和经济发展较好的地区。11.2工程分析扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程的主要任务是将泄冲闸拆除重建，对进水闸和溢流坝进行加固维修。工程对环境的影响包括施工期和运行期两个方面。工程施工过程中，将产生一定量的生产、生活废水，产生一定量的弃碴，对周围环境产生一定的不利影响。工程建成后，通过相应的措施将工程运行对环境的影响降到最低。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计11.3环境影响评价11.3.1施工活动对周围环境的影响工程施工期的环境影响主要表现在以下几个方面：⑴工程施工对水质的影响：施工期主要包括生产废水和生活污水两大部分。根据水利工程施工经验，一般生产废水都偏碱性，废水中的ss含量较高，普遍超标，悬浮物的主要成份为土粒和水泥颗粒等无机物，基本不含有毒有害物质，经过一段流程后易沉降。生活污水排放量较少，主要来源于生活区的生活污水和粪便的排放,在工程施工期高峰施工工人数为126人，按生活供水每人35L／d计算，污水排放系数0.65，则施工区日最大生活污水排放量为2.7m³。污水量小，对水质影响不大。⑵工程施工对大气的影响施工区大气污染物质主要成分是粉尘、CO、SO2、氮氧化物和碳氢化合物等。粉尘主要来自开挖、粉碎、筛分、转运及拌和等施工过程中，属间歇性、暂时性的无组织非点源排放。长期在施工区内作业工人的身体健康将会受到影响，但由于施工区机械台班数少而分散，对施工区周围的大气质量影响不大。⑶施工期噪声对环境的影响噪声源污染主要来源于砂石骨料加工系统噪声、混凝土拌和系统、钻孔、爆破、施工机械运行、机动车运输等，除砂石骨料加工系统噪声为连续噪声源外，其它为间歇性噪声源。施工区在工程施工前，是个寂静区域，噪声背景值较低。工程施工后，噪声源可归纳为两大类，即施工机械噪声和交通噪声。施工机械噪声主要来源于混凝土拌和等，为点源噪声，交通噪声主要是车辆运行时产生的，为线源噪声。枢纽水闸位于河滩上，离居民点较远，对居民基本不造成影响，施工时受噪声影响的主要是施工人员，但这些影响都是暂时性的。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑷施工期固体废弃物对环境的影响施工期固体废弃物主要包括生产废渣和生活垃圾。工程施工中的产生的废渣主要来自土方及砂砾石的开挖，施工开挖土石方可直接用于场地平整或回填。由于工程施工弃渣量不大，处理方式简单可靠。施工弃渣不会对周围的生态环境产生危害影响。生活垃圾主要来自施工人员的日常固体废物，定期处理不会产生危害。⑸人群健康方面的影响施工期间，由于人员相对集中且流动性较强，如果卫生防疫不健全，易产生流行性疾病和传染疾病方面的影响。注意环境卫生，加大防疫力度将不会造成影响。⑹对生态环境的影响枢纽水闸除险加固工程施工区位于童子坝河左右岸边，据实地调查，枢纽水闸除险加固工程在原枢纽位置改建，不新增占地，所以不考虑永久占地。不会造成该区域生态环境的恶化。11.3.2运行期环境影响扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程在原枢纽位置进行改建，改建后布局合理，通过自动化设施的配套，调水闭口容易，减少了大量人力财力的浪费，且减少了水事纠纷的发生，为科学用水、统一调度、统一管理创造了有利条件，为灌区农业生产和农村生活创造了良好的社会环境。11.3.3水土流失预测及保护措施(1)防治责任范围根据“谁开发、谁保护、谁造成水土流失、谁负责治理”的原则，凡在工程建设过程中可能造成水土流失的区域，确定为水土流失防治责任范围，并采取措施对新增水土流失进行治理。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计从本工程用地情况分析，本工程水土保持防治责任范围主要包括主体工程及管理区、料场和施工工厂及生活区等。(2)水土流失预测工程建设产生水土流失的因素主要是基础开挖、料场、以及机械碾压等造成的地表扰动，植被破坏，引起的水土流失。这些水土流失主要发生在建设期，工程运行期，随着工程各项措施的落实，水土流失将减少，趋近施工前自然状态。(3)水土流失防治该工程的水土流失防治区分为：永久占地防治区、料场防治区、临时占地防治区。本工程各段开挖土方大于回填方量，剩余弃料采用8t自卸汽车运输运到附近料场坑槽弃置或用于修建道路。施工前剥离表土集中堆放，表面遮护，完工后用于绿化；避免大风天或大雨天施工。永久占地主要是主体工程占地、管理生活区占地和永久管理道路占地，主体工程主要是砼及砌石结构，不需采取其它水保措施。管理生活区硬化场地不会产止水土流失。管理道路采用泥结碎石路面，且该地区降水量较小，不需采取其它水保工程措施，仅采取土地治理措施。童子坝河河滩天然建筑材料采集完后及时将废料推入采集坑，并进行场地平整。施工临时占地包括施工踏压区、施工生活区和施工道路占地。施工完成后需要对设施进行拆除，对场地进行清理、平整。表11-1水土保持措施工程量表编号工程名称单位数量第一部分：工程措施　　　1表土剥离m316682土地整治工程m2　　主体工程区土地整治m21000　临时施工区土地整治m23300　料场土地整治m23200第二部分：施工临时工程　　　　临时遮护m2300　其他临时措施　　-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计11.4环境保护措施11.4.1水环境保护措施施工废水可以采用投加絮凝剂的方法让其静止沉淀后抽出进行利用。可以作为工程回用水也可作为绿化用水。生活污水应该设置旱厕，粪便沤肥用于水闸周围绿化用肥；混凝土拌和冲洗废水悬浮物高外，pH值也较高，经沉淀池沉淀处理后排放到河滩上的低洼处。11.4.2大气污染防治措施施工生活区尽量布置在上风向，进场设备尾气排放必须符合环保标准。进行露天爆破时，尽量用草袋覆盖爆破面，以减少爆破产生的粉尘。非雨日的早、中、晚在各工区、施工公路及便道等地来回洒水，减少扬尘，缩短粉尘污染的影响时段，缩小污染范围。11.4.3环境噪声控制措施合理进行场地布置，使生活区尽量远离筛分场等高噪声场区；进场设备噪声必须符合环保标准；在临近生活区的工厂区，应合理安排工作时间尽量减少夜间作业；在高噪音环境施工人员实行轮班制，控制作业时间。尽量选用低噪声的施工机械或工艺，从根本上降低噪声源强；加强设备的维护和保养；避免夜间爆破；为防止交通混乱造成人为噪声污染，夜间应减少施工车流量，在工程坝址以及生活区出口等车流量较高的交叉路口设立标志牌；高噪声环境的施工人员应佩戴防声耳塞、耳罩或防噪声头盔。11.4.4生活垃圾处理措施施工期施工人员产生的生活垃圾，在生活区便利地点设置专门的垃圾桶，集中收集后运至有关部门指定的生活垃圾填埋场。粪便处理由建设单位、施工单位与当地村民签定协议，定期清理，用作农家肥。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计加强施工管理，提高施工人员的环保意识，禁止随意丢弃和倾倒生活垃圾、生产弃渣，特别严禁向河道内倾倒垃圾。在生活区和施工场区等处设置足够的垃圾箱，对垃圾进行定期收集，施工区生活垃圾采用掩埋处理方式。11.4.5人群健康保护措施施工单位应为施工人员提供良好的居住和生活条件，并应与当地卫生医疗部门取得联系，由其负责施工人员的医疗保健和急救及意外事故的现场急救与治疗工作。为保证工程的顺利进行，应加强卫生管理，施工人员进场前进行体检，加强传染病的预防与监测工作。施工区流行性疾病防治具体措施一是要选择水质良好的水源，并加强水源地的卫生防护。对饮用水进行消毒；二是应重视疫情监测，及时发现病人，以便及时采取措施，防止疫情蔓延。了解和掌握周围疾病流行状况，对进场人员进行体检。防疫重点是乙肝、菌痢。施工人员在进驻工地之前，必须进行体检，并建立个人健康档案，定期对施工人员进行体检；对传染病病人要做到早诊断、早隔离、早治疗。11.4.6生态环境保护措施⑴工程施工对植物的影响由于库区没有林地和牧草地，原生植被以灌木和低覆盖度草地为主，该植被类型在工程附近区域广有分布，在加强植物保护意识及措施的前提下，所造成的生物生产力变化程度很小，故工程的实施对区域植被基本无影响。⑵工程施工对动物的影响-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计工程施工期间，施工开挖、爆破、运输、弃渣等工程活动，对栖息于谷坡及河岸的一些小型动物将造成一定伤害，将迫使其迁往别处。受施工干扰，这些动物将迁往附近的同类生境，故物种种群与数量不会受到明显影响。施工活动对陆生动物的影响多具暂时性，随着工程的完建、施工活动的停止以及施工迹地植被恢复后，这方面的影响将逐渐消失。因此只要加强对施工人员的相关教育，严格施工管理，即可减少相应的影响。11.5环境管理规划11.5.1环境管理目标根据有关环保、水保法规及工程特点，环境管理总目标为：确保本工程符合环境保护法规要求；以适当的环境保护投资充分发挥本工程潜在的效益；环评报告所确认的不利影响要得到缓解或消除；水土保持方案能得到具体落实；实现工程建设的环境效益、社会效益与经济效益的统一。11.5.2环境管理机构及其职责⑴环境管理机构的设置在工程建设管理单位设置专职的环境管理人员，安排专业环保、水保人员负责施工中的环境管理与水土保持工作。为保证各项措施有效实施，环境管理员应在工程筹建期设置。⑵环境管理人员职责①贯彻国家及有关部门的环保方针、政策、法规、条例，落实污染防治规划和对工程施工过程中各项环保措施执行情况进行监督检查。结合本工程特点，制定施工区环境管理办法，并指导、监督实施。②代表业主选择有资质的单位签定合同，进行环境监测、环境监理和卫生防疫工作。③做好施工期各种突发性污染事故预防工作，备好应急处理措施。④加强对施工人员的环保宣传教育，增强环保意识。⑤定期编制环境简报，及时公布环境保护最新动态，搞好宣传。11.5.3环境监理-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计为防治施工活动造成的环境污染，保障施工人员的身体健康，保证工程顺利进行，应开展施工区环境监理工作。环境监理工程师职责如下：⑴按国家有关环保法规和工程环保规定，统一管理施工区环境保护工作。⑵监督承包商环保合同条款的执行情况，并负责解释环保条款。对重大环境问题、水土流失问题提出处理意见和报告，通过工程，总监理工程师责成有关单位限期纠正。⑶发现并掌握工程施工中的环境问题。对某些环境指标下达监测指令。对监测结果进行分析研究，并提出环境保护改善方案。⑷协调业主和承包商之间的关系，处理合同中有关环保部分的违约事件。根据合同规定，按索赔程序公正的处理好环保方面的双向索赔。⑸每日对现场出现的环境问题及处理结果作出记录，每月向环境管理办公室提交月报表，并根据积累的有关资料整理环境监理档案。⑹参加单元工程竣工验收工作，对已完工程责令清理和恢复现场。11.5.4环境监测环境监测结果是环境监理工程师处理环境问题的依据，环境监理工程师只有依据可靠的现场监测资料才能进行科学的决策。因此在开展环境监理工作的同时，必须开展环境监测工作。施工区环境监测主要包括水、噪声、粉尘、水土流失监测等。⑴水质监测监测断面布设在营地生活污水排放口、混凝土冲洗废水沉淀池排水口、机械车辆检修废水排水口。监测内容包括生产废水监测悬浮物、COD、石油类、pH值4项；生活污水监测悬浮物、BOD5、COD3。每季度监测1次，并根据需要进行不定期抽检。⑵噪声监测-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计噪声监测点设置在与施工区、工厂区临近的生活区，由监理工程师根据具体情况选定。⑶粉尘监测粉尘监测测点和频率可与噪声相同夕或由监理工程师根据具体情况选定。⑷水土流失监测水土流失监测时段分为施工期和运行期两个时段，运行期监测时段为工程施工结束后1年～2年。施工期主要对开挖场地进行监测，运行期对各治理措施周围地带。11.6环境保护投资概算环境保护与水土保持总投资为66.81万元，其中：环境保护费36.52万元，水土保持投资30.29万元。详见表1l-2、11-3。表1l-2环境保护概算表序号工程费用和名称单位单价（元）数量投资（万元）第Ⅰ部分环境保护措施　　　2.00一景观保护及绿化　　　2.00第Ⅱ部分环境监测措施　　　2.00一环境监测　　　2.00第Ⅲ部分环境保护仪器设备及安装　　　　第Ⅳ部分环境保护临时措施　　　4.00一固体废弃物处理　　　2.00二环境空气质量控制　　　2.00一至四部分合计　　　8.00第Ⅴ部分环境保护独立费用　　　26.78一环境保护建设管理费　　　9.281管理人员经费　8.002%0.162环境保护竣工验收费　　　9.003宣传教育费及技术培训费　8.001.50%0.12二环境监理费　　　9.00三环保科研勘测设计咨询费　　　8.501环境影响评价费　　　5.002环境保护勘测设计费　　　3.003技术咨询费　　　0.50基本预备费　34.785%1.74环境保护总投资　　　36.52-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计表1l-3水土保持概算表项目投资（万元）一、工程措施2.00二、临时措施0.35三、独立费用26.40（1）水土保持管理费0.05（2）水土保持监理9.00（3）勘测设计费5.00（4）水土保持监测费7.00（5）水土保持设施竣工验收技术评估报告编制费5.00（6）水土保持技术文件技术咨询服务费0.35四、基本预备费0.86五、水土保持补偿费0.68六、总投资30.2911.7综合评价结论⑴工程建设对环境的不利影响主要集中在施工期，施工期对水、气、声环境的影响较小，且是暂时的。⑵施工完成后拆除临时设施，清理、平整临时占地，采取恢复植被等环保措施，可将施工对环境的不利影响减到最小。⑶枢纽水闸的建设可提各灌区的引水保证率，对改善生态环境也是十分有利的。综上所述，工程建设对环境有利影响是主要的，不利影响是次要的，工程建设是可行的，没有制约工程建设的环境要素。-106- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计12工程投资概算12.1工程概况扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程的主要任务是将原泄冲闸拆除重建，对溢流坝和进水闸进行加固维修。12.2投资主要指标工程总投资1398.34万元，其中：工程部分投资1331.53万元，环境部分投资66.81万元。12.3编制说明⑴编制原则：依据2009年6月颁发的《甘肃省水利水电工程设计概(估)算编制规定》，本工程属中型工程，工程投资概算和计费均按中型工程计取。⑵编制依据水工设计工程量和设计图纸，机电和金属结构设计提供的设备清单，2011年第三季度民乐县主要材料价格水平和施工组织设计确定的主体工程施工方案进行编制。⑶编制办法工程概算按照甘肃省水利厅、发改委、物价局颁发的《甘肃省水利水电工程设计概(估)算编制规定》[甘水发(2009)424号]计算。⑷采用定额建筑工程采用甘肃省水利厅甘水规发[1996]41号文颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》；机电设备和安装工程、金属结构安装工程均为生产厂家询价确定价格，施工机械台班费定额采用[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》。缺项依据原水利部、能源部能源水规[1991]1272号文颁发《施工机械台班费定额》。-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计12.4基础单价⑴人工工资工程地处三类地区，经计算：土方工程：32.45元／工日，石方工程：34.60元／工日，砼工程：36.59元／工日。⑵材料预算单价：材料价格按2011年第三季度民乐县市场价格计算。主要材料预算单价表序号名称单位原价（元）工地预算价（元）1水泥32.5t360393.042水泥42.5t460495.543钢筋t43004431.544型钢t45004636.545板枋材m322002277.13690＃汽油t92929321.0270＃柴油t84318457.23⑶施工机械台班费按照1996甘肃省水利厅水规发(1996)第41号文颁发的《甘肃省水利水电工程施工机械台班定额》和1992年部颁“设备安装工程概算定额”中的施工机械台班费定额计算，其第一类费用乘以1.25的调整系数，第二类费用根据本工程的工资标准和能源价格计算。⑷砂石料单价砂石料价格采用当地料场价格加吨公里运费，经计算运到工地价：砂子56元／m3，砾石51元／m3，块石61元／m3。⑸施工用风、水、电单价①风价：工程根据施工组织设计提供的空压机型号，选用6m3空压机供风，经计算风价0.3元／m3。②水价：根据施工组织设计提供的泵型及供水方式，选用30kw离心泵一级供水，经计算水价为1.04元／m3。-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计③电价：本工程按外购电占90％，自发电占10％计，经计算综合电价为1.1元/kwh。⑹纯砼及砂浆单价砼配合比及砂浆依据1996年甘肃省水利厅水规发(1996)第41号文颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》第四章(混凝土工程)中纯混凝土材料配合比及材料用量进行计算。12.5单价费率标准⑴其它直接费：按建筑工程直接费的百分率计算，建筑工程4．5％，安装工程5.5％。⑵间接费：建筑工程以人工费为基数乘间接费率，间接费率按中型工程计算。其标准为：土方工程20％，石方工程25％，砼工程65％，钻孔灌浆工程46％，其它工程52％。机械化施工的土石方工程以直接工程费为基数乘间接费率，间接费率土方工程为8％。⑶企业利润：按直接工程费和间接费之和的7％计算。⑷税金：按直接工程费、间接费和企业利润之和的3.22％计算。12.6永久工程设计估算编制⑴建筑工程投资概算：以设计工程量乘单价计算。⑵设备投资概算：按设计提供的设备清单乘以设备单价和安装单价计算。⑶金属结构投资概算：按设计提供的金属结构清单乘以设备单价和安装单价计算。⑷临时工程投资概算：临时道路、临时房屋按工程量乘单位指标计算，其中：临时道路8000元／km，临时房屋300元／m³，临时仓库200元／m²，其它临时工程按一至四部分建安工作量之和的5.0％计算。12.7其他费用-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑴建设管理费①建设单位经常费：施工期2年，建设单位定员21人，费用指标29864／人•年。②工程管理经常费：按建设单位人员经常费的20％计取。③建设监理费：按照国家发展改革委员发改价格【2007】670号文《建设工程监理与相关服务收费管理规定》计算。⑵勘测设计费：按一至四部分建安工作量之和的5.0％计取。⑶其它工程保险费：按工程一至四部分投资合计的0.45％计取。12.8预备费．基本预备费按第一～五部分投资合计的6％计列。12.9工程总投资及资金筹措工程总投资1398.34万元。工程部分投资1331.53万元，其中：建筑工程644.39万元，机电设备及安装工程163.49万元，金属结构设备及安装工程141.49万元，临时工程76.84万元，其他费用229.95万元，预备费75.37万元。环境部分投资66.81万元，其中：环境保护工程费36.52万元，水土保持防护工程费30.29万元。12.10概算附表⑴总概算表12-1⑵建筑工程概算表12-2-1、3⑶机电设备及安装工程概算表12-3⑷金属结构设备及安装工程概算表12-4⑸临时工程概算表12-5⑹其它费用概算表12-6⑺主要工程单价汇总表12-7-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计⑻主要材料预算价格汇总表12-8⑼其他材料预算价格汇总表12-9⑽施工机械台班费汇总表12-10-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计13经济评价13.1概况扁堵口渠首引水枢纽水闸控制灌溉面积18.91万亩，灌区农作物种植主要以小麦、玉米、油料、洋芋、药材等。由于灌区枢纽水闸遭到水毁，严重制约着渠道引水，致使灌区现有灌溉面积不能保灌，影响了灌区农业的生产和发展。本项目实施后，枢纽水闸取水保证率大大提高，可使灌区18.91万亩灌溉面积保灌，进而促进农、林、牧、副业的全面发展，为本区农、工商综合发展创造条件。本项目实施期2年，生产期按30年计算，则计算期为32年。现按国家计委和建设部颁发的《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》、《水利建设项目经济评价规范》，以国民经济内部收益率和净效益现值为指标，考察项目对国民经济所做的净贡献，评价项目的经济合理性。13.2国民经济评价13.2.1固定资产投资鉴于本工程投资估算是按现行市场价格计算的，且随着物价改革的进行，目前主要材料、设备及人工工资等均接近国家计委颁发的影子价格，故为简化计算，本项目国民经济评价固定资产投资采用概算工程静态总投资1331.53万元。其投资分年度使用计划见表13-1。表13-1投资分年度使用计划表单位：万元项目年度合计第1年第2年固定资产投资798.92532.611331.5313.2.2年运行费-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计本项目年运行费主要包括工程维修费、管理费、材料及燃料动力费、维护费、其它费用等。⑴工程维修费：工程维修费包括大修理费和日常维修费用。大修理费年费率根据《规范》附录及本地区调查资料，用固定资产原值的1％计算，固定资产形成率按85%计算，计算的大修理费为11.88万元。日常维修费用按大修理费的50％计算为5.94万元。⑵管理费枢纽水闸管理人员编制共10人，管理人员工资、福利及各种行政支出等费用每人每年29864元，管理费合计为29.86万元。⑶材料及燃料动力费主要包括生产运行过程中实际消耗的原材料、辅助材料、备品配件等。参照类似工程，暂按总投资的0.2％估算，材料及燃料动力费为2.80万元。⑷其它费用：取以上各项之和的10％，为5.05万元。则年均运行费为55.53万元。13.2.3效益计算本项目实施后，可使灌区18.91万亩灌溉面积保灌，以下按有无水利工程对其效益进行综合分析。计算过程见表13－2。本项目实施完成后，枢纽水闸取水保证率大大提高，可使灌区18.91万亩灌溉面积保灌。从表13－2可看出，有水利工程亩年均灌溉新增效益为409.7元，灌区年均灌溉新增总效益为7746.8万元。据统计，本次枢纽水闸除险加固工程投资约占整个童子坝灌区工程投资的2.5％，按此比例分摊得本项目年均灌溉新增效益为193.7万元。-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计表13-2改善灌溉面积多年平均灌溉效益亩计算表灌溉条件无水利工程有水利工程作物品种单价平均亩产亩产值种植比例综合产值平均亩产亩产值种植比例综合产值元/kgkg/亩元/亩％元/亩kg/亩元/亩％元/亩小麦2.22204842512145099025247.5玉米2.53007501075678169510169.5洋芋2.11803781764.26750157517267.75油料7.31007301394.9440321213417.56药材9.86966820.8151023.12625612515918.75林草400元/m³1.0m³/亩40020801.2m³/亩60020120合计　1458.28　2141.06亩均综合灌溉效益（2141.06-1458.28）×0.60＝409.7元/亩注：0.60为灌溉效益分摊系数。11.2.4国民经济评价指标计算社会折现率采用Is=8％。本项目国民经济评价指标见表13-3。表13-3国民经济评价指标表项目单位指标评价经济内部收益率％9.75＞8％经济净现值（Is=8％）万元230.55＞0经济效益费用比　1.08＞1静态回收期年7　13.2.5敏感性分析当投资单项浮动增减10％或年收益单项浮动增减10％时，对本项目国民经济评价指标的影响程度进行敏感性分析，其分析结果见下表13-4。表13-4敏感性分析表序号项目经济内部收益率（％）经济净现值经济效益费用比（万元）1基本方案9.75230.551.082投资增加10％8.689.451.033投资减少10％11.1419.71.194年收益增加10％11.9544.631.235年收益减少10％8.115.521.01-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计13.2.6国民经济综合评价本项目经济内部收益率9.75％，高于社会折现率Is=8％；经济净现值（Is=8％）为230.55万元，大于零；经济效益费用比为1.08，大于1。从敏感性分析计算结果看，各种不确定因素在一定范围内变化时，经济内部收益率都大于社会折现率。综上分析说明，本项目在经济上是合理可行的。13.2.7综合效益分析扁堵口渠首引水枢纽水闸是灌溉引水的控制建筑物，无枢纽则无法保证灌溉引水。本项目实施后，枢纽水闸取水保证率大大提高，可使灌区18.91万亩灌溉面积保灌。灌区范围内的林果业、畜牧业、乡镇企业、文化教育和公益事业都会相继得到大力发展，将成为农民致富的基础，为灌区农业的持续发展创造有利条件。-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计14节能评估为贯彻落实《国务院关于加强节能工作的决定》和国家发改委《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）精神，闸坝建筑物工程耗能主要集中在建设期，节能主要从水、电、燃料三方面分析。14.1项目区能源供应状况⑴施工用水工程所需的生产用水可直接采用童子坝河道来水，生活用水可将河道来水沉淀或过滤处理使用。⑵施工用电工程列建有永久输电线路3.5km，在施工准备期可提前从炒面庄村架设至工程区，供施工使用。⑶油料供应油料由民县石油公司供应，货源充足，交通运输方便。14.2工程能耗标准、法规及能耗指标主要依据《中国节能技术政策大纲》、《国务院关于加强节能工作的决定》国发[2006]28号文、《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）。国家发改委《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号），本工程耗能主要集中在建设期，节能主要从水、电、燃料三方面分析。能耗指标以《甘肃省水利水电建筑工程定额》为准。14.3优化设计、实现节能降耗⑴节水分析-117- 民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计引水枢纽水闸除险加固的建筑物工程主要以砼拆除、砂石料开挖、回填、砼浇筑、钢筋制安为主，工程施工用水取自所在的童子坝河道内，主要用在砼浇筑上，用水量较多，约耗水0.12万m3。生活用水是将河道来水沉淀或过滤处理后使用，不会对当地水资源产生破坏，该工程是节水的。⑵节电分析该工程主要施工采用机械施工为主，人工为辅的方法。工程用电主要在砼拌合、振捣、钢筋制安、夜间照明和生活用电等方面，无高耗能设备，耗电低，施工用电可直接与10kV线路“T”接即可使用，共耗电4.13万kw·h，该工程是节电的。⑶节燃料分析工程基坑的开挖、导流明渠及上下游防洪堤填筑、闸体砼拆除、砼浇筑、钢筋制安均以机械化施工为主，施工机械主要消耗汽油、柴油，油料由附近加油站汽车运至工地，共消耗油料309t。工程安排冬季施工，冬季取暖共消耗煤36t。从耗油和耗煤指标来看，属低耗能项目，因此该工程是节能的。综上所述，本工程共消耗油309t，耗煤36t，耗电4.13万kw·h，耗水0.12万m3。在水、电、燃料三方面用量较少是节能的，能耗指标均符合《甘肃省水利水电建筑工程定额》标准。9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^G89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz84!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9w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