皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告

'皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告1综合说明1.1前言皮湖水库地处**市曲江镇皮湖村委会，距**市城区18公里，属赣江水系罗湖水。水库流域中心位置为经度115°45′46〃，纬度28°13′50〃，坝址以上控制流域面积10.66km2，主河长为6.3公里，主河纵比降2.12‰，是一座以灌溉为主兼顾防洪、养殖等综合利用的重点小㈠型水库，该水库总库容为605万m3，其中滞洪库容为266万m3，兴利库容为319万m3，死库容为20万m3；原设计灌溉面积10000亩，现有实际灌溉面积为6000亩。该工程始建于1958年11月，1959年4月基本建成并开始受益，投入运行后已为当地农业生产发挥了较大的经济效益和社会效益，但因历史原因和投资限制，工程质量较差，运行中暴露出不少影响水库安全的严重隐患。虽经多次加固处理，但至今仍控制在低水位运行，成为江西省的重点病险小（一）型水库之一，主要表现在：大坝坝顶高程不能满足规范要求，大坝上游块石护坡范围不够，块石粒径小，未设垫层，风化、风浪淘刷严重；下游坝坡凹凸不平，坝面无护坡和排水沟；坝脚无反滤排水设施。坝体新填筑坝段多处裂缝，局部塌坡。大坝坝体填筑质量差，压实度和渗透系数均不满足规范要求，存在坝体渗漏问题；实际运行中下游坝脚出现多处集中渗漏。下游皮湖长期浸泡坝脚，渗漏无法观测。渗流计算表明，在各种特征水位下，坝体浸润线位置偏高，出逸坡降大于允许值，渗流出口无保护，易产生渗透破坏，大坝渗流性态不安全。经复核大坝坝坡整体抗滑稳定满足规范要求。坝体白蚁危害严重。溢洪道未完建。堰体、桥墩和进出口边墙浆砌石破损、局部倒塌；出口桥涵进出口边墙高度不够，无消能设施，洪水下泄直冲皮湖村。洪水通过进村公路17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告桥涵时，严重冲刷大坝坝脚，影响大坝安全运行。机耕桥涵底板较高，抬高皮湖水位，长期浸泡坝脚。经复核，进出口边墙、桥墩高度不够；出口桥涵过流能力不够，严重阻水。输水涵管砼质量差，老化、剥落，接头漏水严重；进口边墙断裂、塌陷，启闭框架和工作桥破损，工作桥长度不够；出口边墙局部倒塌，消能工冲毁，出口无启闭房和工作桥。经复核，输水涵管配筋、抗裂不满足要求。两座已封堵的老涵管漏水严重。输水涵管进出口钢筋砼闸门老化、破损，止水橡皮脱落，闸门漏水严重，启闭设备严重锈蚀、老化，机座断裂，螺杆弯曲，运行困难。库水对混凝土具中等溶出型腐蚀，对砼具弱硫酸盐型腐蚀。水库无雨情、水情观测设施和大坝安全监测设施，进库公路及溢洪道公路标准低、路况差，水库无管理站房、通讯设施。上述险情的存在，使得水库运行存在极大隐患，工程效益不能充分发挥。为确保工程安全，保证水库正常运行，**市水利局于2004年12月委托宜春市水电勘测设计院对皮湖水库进行了地形测量、地质勘察及水库大坝安全鉴定，编写了《**市皮湖水库大坝安全评价报告》，2005年5月，宜春市水利局组织有关专家在**市对皮湖水库进行安全鉴定，鉴定皮湖水库的三大主要建筑物均存在严重的质量问题，属于三类病险水库，需尽快对该水库大坝进行全面的除险加固。为此，我院根据《**市皮湖水库大坝安全评价报告》、《**市皮湖水库大坝鉴定报告书》的结论和建议，组织设计人员对该水库进行加固设计等工作，编制完成了《**市皮湖水库除险加固工程初步设计报告》，《**市皮湖水库地质勘察报告》及有关图纸，现一并上报，敬请审批。1.2工程概况该工程始建于1958年11月，1959年4月基本建成并开始受益。水库枢纽工程等别为Ⅳ等，主要永久性建筑物等级为4级,设计洪水标准为20年一遇，校校洪水标准为100年一遇。水库正常高水位为27.53m（黄海高程、下同），相应库容339万m3,死水位为23.00m，死库容为20万m3,设计洪水位(P=5%)为28.88m，相应库容475.4万m3,校核洪水位(P=1%)为29.95m，相应库容605万m3。17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告水库枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、输水涵管等组成。1.2.1大坝水库大坝为均质土坝，总长687m，坝顶宽20m左右，最大坝高9.6m，原有坝段（0+000～0+505）坝顶高程为30.2～30.7m，上游坡比1：1.5～1：4.0，下游坡比1：1.5～1：2.3；新建坝段（0+505～0+687）坝顶高程为30.7～35.4m，上下游坡比均为1：1.5～1：2.3；下游坝脚无排水设施。1.2.2溢洪道溢洪道位于大坝左坝端，控制段为4孔泄流，每孔净宽3.0m，底板高程27.53m。出口桥涵为钢筋混凝土箱涵，净宽4m，长14.6m，底高程为26.55m。下泄洪水通过进村公路桥涵(5孔×2.0m，底板高程25.32m)流入皮湖，而后通过机耕桥涵(3孔、净宽8.5m、底板高程24.28m)汇入赣江。1.2.3大坝输水涵管输水涵管位于大坝右端（桩号0+505），为钢筋砼箱涵，管长55.5m，过水断面(宽×高)0.7m×1.2m，壁厚0.2m，涵管进口底板高程为23.0m，出口底板高程22.9m。进口为框架式，采用钢筋砼平板闸门控制。涵管出口设竖井及节制闸。该水库从1959年运行至今已四十六年，为曲江镇的农业生产发展和经济建设作出了较大贡献，但由于水库大坝等主要建筑物存在各种安全隐患，水库一直限制蓄水，使水库综合效益难以充分发挥。水库地理位置重要，下游为赣江航道、曲江镇及皮湖、红门等5个村1.5万人口及2万亩耕地。水库一旦失事，将对下游人民生命财产和国家重要公共设施造成重大损失。1.3水库存在的主要问题及除险加固的必要性据参与该水库施工的有关人员回忆、工程管理单位多年运行观察、我院2004年12月所做工程地质勘察及室内土工试验结果、工程复核计算以及该水库枢纽建筑物的安全鉴定综合评价结论，皮湖水库目前存在以下一些主要问题：17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑴、当库水位到达26.0m时，大坝坝脚开始出现渗漏；2003年6月库水位为28.1m时，在桩号0+490、高程为25.2m处有一集中渗漏水点，渗水量达0.8L/s；当库水位达29.03m（历史最高水位）时，大坝下游坡脚沿线严重渗漏；现场安全检查水位为26.5m时，桩号0+199、桩号0+493原已封堵的二座老涵管出口渗水严重。⑵、原有坝段下游侧新培土方和新建坝段填土压实不够，边坡陡，坝体新填土区有较多裂缝，局部塌坡；坝后为水塘,下游坝脚渗漏无法观测，大坝下游坝脚无反滤排水体；大坝坝基清基不彻底,截水槽开挖不到位，坝体填土多为粘土，但土层松散，渗透系数及压实度均不能满足规范要求，坝体存在渗漏问题；高水位时坝体浸润线偏高，坝坡出逸坡降大于相应的允许渗透坡降；坝后无排水反滤体。⑶、大坝上游护坡块石风化严重，块石粒径小，未设置垫层,护坡范围不够,下游坝面无护坡。⑷、在桩号0+053～0+101坝段和左岸山体发现5处白蚁群，面积为560m2。⑸、溢洪道未完建。溢洪道堰体、桥墩和进出口边墙浆砌石破损、局部倒塌；出口桥涵进出口边墙高度不够，出口桥涵过流能力不够，严重阻水，无消能设施，洪水下泄直冲皮湖村。洪水通过进村公路桥涵时，严重冲刷大坝坝脚，影响大坝安全运行。机耕桥涵底板较高，抬高皮湖水位，长期浸泡坝脚。洪水直接汇入赣江，受赣江洪水顶托。当赣江**水位站水位达八年一遇为28.13m（吴松高程为30.5m）时，因溢洪道无闸控制，赣江水经溢洪道倒灌流入皮湖水库，影响水库安全运行。⑹、大坝原有两座涵管1982年用砼进行了封堵,但封堵质量差,在原出水口仍有较大的渗漏。现有涵管进口闸门漏水严重，启闭机锈蚀、老化，机座断裂，螺杆弯曲，框架闸房和工作桥破损。工作桥长度不够，栏杆损毁，进水口边墙断裂、塌陷；涵管施工质量差，未修建截水环，涵管节头严重漏水，砼老化剥落严重；17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告涵管出口无启闭房和工作桥，启闭机老化严重，闸门启闭和检修困难，漏水严重，出口消能工冲毁，边墙局部倒塌。经复核，涵管满足过流能力、结构满足强度要求，但配筋、抗裂不满足要求。⑺、水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施，进库公路及至溢洪道公路标准低、路况差。水库无管理站房、交通、通讯设施。综上所述，皮湖水库枢纽工程主要三大建筑物存在严重的质量问题，在未来高水位的情况下很难安全运行，属三类病险水库，为了确保工程的安全运行，充分发挥工程效益，对该工程进行加固处理是非常必要的，且迫在眉睫。1.4工程规模和任务1.4.1工程等级及建筑物级别皮湖水库正常蓄水位为27.53m，水库总库容为605万立米，最大坝高10.5米，根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程等别为Ⅳ级，主要建筑物级别为4级，由于最大坝高低于15米，且上下游最大水头差小于10m，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定，由于水库库容大，故设计洪水采用20年一遇,校核洪水采用100年一遇。1.4.2工程加固设计内容(1)、工程地质勘测为了全面准确了解皮湖水库地质、测量资料，我院共完成地质钻孔11个，总进尺155米，注水试验32段，原状土样15个，扰动土样1组，水质分析2组，标准贯入试验33次，探坑3个。(2)、水文水利复核计算本次加固设计的设计洪水及调洪演算以《**市皮湖水库大坝安全评价报告》中的结果为基础进行了重新复核论证，同时对水库的集雨面积、库容等进行了复核，对水库降雨资料进行了收集和计算，溢洪道按宽顶堰公式计算下泄流量，进行调洪演算。17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告(3)、枢纽建筑物加固设计内容①、大坝加固设计内容针对大坝存在的问题，综合本次加固设计所进行的地质勘探、复核计算结果，确定大坝加固设计的内容为：上游护坡设计、坝身和坝基（覆盖层）防渗处理设计、下游反滤排水设计、下游护坡及整坡设计、白蚁防治处理、坝顶钢筋砼防浪板墙和泥结碎石路面设计、坝面排水系统与踏步设计等。②、坝下输水涵管加固设计内容由于现有输水涵管砼质量差，老化、剥落，接头漏水严重；进口闸门漏水严重，启闭机锈蚀、老化，机座断裂，螺杆弯曲，本次除险加固设计将坝下输水涵管拆除,在涵管原址重建一座钢筋砼箱涵,考虑今后运行检修方便,过水断面尺寸选为(宽×高)0.8×1.2m，考虑库水水质对砼有侵蚀性，设计涵管壁厚取0.3m，进口底板高程为仍23.0m，新建进口塔式启闭框架和工作桥。③、溢洪道加固设计内容针对溢洪道存在的问题，本次溢洪道加固的主要项目有：进水渠衬砌设计、堰体、箱涵、节制闸、陡槽、消力池及交通桥、出水渠衬砌设计等，本次加固设计对溢洪道泄流形式采用对溢洪道拆除重建。拆除原有堰体，新建开敞式平底宽顶堰，宽顶堰位于原段堰体位置，堰宽12.0m，长10.0m，堰顶高程27.53m，堰前进水渠底板高程27.53m，堰体采用C25砼砌筑；砌筑堰后接箱涵及节制闸，底板高程27.53m；节制闸后接陡槽，底板高程27.53m，底宽12.0m，轴线长30.0m。底坡i=0.144，进口底板高27.53m，出口底板高程23.2m，直线段后接消力池，池宽12.0m，消力池后接池塘，塘后为出水渠，渠宽8.0m，长200.0m，底坡i=0.0033，为满足交通要求，需在出水渠进、出上各设一交通桥，交通桥桥面采用C25钢筋砼结构，净跨10.0m，宽4.5.0m，桥面板厚0.15m。进水渠采用C20砼衬砌，边墙采用现浇C20砼；箱涵采用钢筋C25砼结构；在外河高水位时，为避免外河水倒灌入水库，在箱涵后设置节制闸，采用QPQ-1517 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告T螺杆式启闭机启闭；节制闸后接陡槽，陡槽底板采用C25钢筋砼结构，边墙采用C25砼；消力池底板采用C25砼结构；出水渠标准断面采用C20砼护坡的衬护结构；机耕桥采用C25钢筋砼结构。④、其它工程对进库防汛公路进行拓宽改造；新建管理站房；配备通讯设备、交通车辆、办公设备、水情预报系统及观测设施（雨量、水位）；库区水土保持工程。⑤、主要工程量及主要材料用量主要工程量：土石方工程68594m3，砌石工程11487m3，砼工程4631m3，钢筋制安89.1t。主要材料用量：水泥1380t，钢筋93t，砂2250m3，卵石4333m3，块石12200m3，板枋材200m3，总工日8.6万个。1.5工程概算及经济评价本工程加固设计概算费用构成及计算标准执行江西省水利厅赣水计字（1999）032号文；定额土建部分执行水利部（88）定额；安装部分执行水利部（93）定额；机械台班部分执行水利部（91）定额；科研勘测设计费（含大坝安全鉴定费）控制在建安工作量之和的6%。工程加固初步设计概算总投资为1131.01万元，其中：建筑工程920.81万元，机电设备及安装工程13.36万元，金属结构设备及安装工程18.15万元，临时工程40.05万元，其他费用84.78万元，基本预备费53.86万元。国民经济评价指标分别为：经济内部收益率17%，经济净现值376.2万元，经济效益费用比1.24，国民经济评价指标较好，效益明显，项目经济可行。1.6水库工程特性表水库特性表见表1-117 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告水库枢纽工程特性表表1-1序号项目单位原设计安全鉴定本次加固设计一水文1坝址以上控制流域面积km28.010.6610.662多年平均降雨量mm1530.81530.83多年平均径流量万m3101.1101.14多年平均径流深mm757.7757.75多年平均径流系数0.490.496多年平均流量m3/s0.030.037设计洪峰流量m3/s41.951.951.98校核洪峰流量m3/s66.480.080.09设计洪水总量万m3170.6240.9240.910校核洪水总量万m3279.7346.5346.511多年平均蒸发量mm1045.71045.712坝址以上主河长km4.66.36.313河道加权平均比降1.9‰2.12‰2.12‰二水库特性1设计洪水频率P(%)5552设计洪水位m29.0129.128.883校核洪水位频率P(%)0.5114校核洪水位m29.5529.829.955正常蓄水位m27.5327.5327.536死水位m23.023.023.07汛期限制水位m26.5326.5326.538总库容万m3567.0587.060517 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告9调洪库容万m3237.0248.026610兴利库容万m3310.0319.0319.011正常蓄水位库容万m3330.0339.0339.012死库容万m320.020.020.0水库枢纽工程特性表续表1-1序号项目单位原设计安全鉴定本次加固设计三主要建筑物特性1大坝坝型均质坝均质坝均质坝坝顶高程m31.2330.2～35.431.33～35.62大坝最大坝高m9.69.610.5坝顶长度m600687687坝顶宽度m122015上游坡比1:31:1.5～1:4.01:3下游坡比1:2.51:1.5～1:2.31:2.52（1）、溢洪道型式宽顶堰宽顶堰宽顶堰最大泄流量m3/s26.567.472.53进口高程m27.5327.5327.53底宽m121212（2）出口桥涵型式明渠最大泄流量m3/s8.87进口高程m26.55底宽m4.0⑶出水渠1#机耕桥型式最大泄流量m3/s21．6进口高程m23．2底宽m10⑷出水渠2#机耕桥17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告型式最大泄流量m3/s21．6进口高程m22．5底宽m10水库枢纽工程特性表续表1-1序号项目单位原设计安全鉴定本次加固设计3输水涵管型式钢筋砼钢筋砼钢筋砼箱涵进口高程m23.023.023.0断面形式长方形长方形长方形尺寸m0.7×1.20.7×1.20.8×1.2涵管长度m55.555.553四工程效益1设计灌溉面积亩1000010000100002实际灌溉面积亩600060003养鱼面积亩16951695169517 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告2水文2.1流域概况2.1.1自然地理皮湖水库地处**市西面的曲江镇皮湖村委会，距**市城区18公里，属赣江水系罗湖水。水库流域中心地理位置为东经115°45′46〃，北纬28°13′50〃，坝址以上控制流域面积10.66km2，主河长为6.3公里，主河纵比降2.12‰。水库流域属低山岗埠地貌，山峦叠翠，植被良好，森林覆盖率为75%左右。坝址下游为丘陵平原及赣江航道。本工程开发的主要任务是以解决下游丘陵平原地区灌溉用水为主，适当减轻水旱灾害，发展水产等综合利用为目的。2.1.2气象本流域属暖温带季风湿润气候区，气候温和、雨量充沛。据**气象站资料分析，多年平均气温15.6℃，最高气温42℃。最低气温-5℃，最大风力8级，最大风速19m/s，多年平均降水量为1530.8mm，实测最大年降水量2681.6mm（1977年），最小年水量1017.8mm（1971年）。降水量年际变化较大，年内分配也极不均匀，3～6月降水量占全年的59.25%。流域内多年平均蒸发量E601＝1045.7mm，各年变化不大，7～9月三个月蒸发旺盛，占全年蒸发总量的43.19%。全年无霜期为250天左右，初霜在11月中旬，终霜要延至3月底；积雪甚微，河流无冰冻现象。2.2径流2.2.1参证站选择17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告罗湖水流域内未设水文测站，而流域附近的**雨量站经度115°47′，纬度28°11′，距皮湖水库流域中心4km，地理位置接近，雨量资料系列长，资料精度也较好，故本次加固设计采用流域附近**雨量站1957年—2003年47年实测暴雨值作为皮湖水库水文分析计算的代表站。2.2.2典型年月降雨量资料系列2.2.2.1皮湖水库降雨资料系列参证站**雨量站为国家站网雨量站，该站1957年设立，并于同年元月一日开始观测雨量资料，至2003年共有47年年月降雨量资料系列，该系列为皮湖水库加固设计水文分析计算的依据，其历年年月降雨量资料见表2-2-1。17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库历年年月降雨量统计表表2-2-1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　单位：mm年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年1957136.997.2122.4249.2211.430.414.6130.664.1180.523.547.41308.2195835.868.6199.0241.7461.587.650.137.714.694.414.133.31338.4195938.9303.6119.0142.7294.0201.364.3129.716.952.373.861.01497.51960106.362.120.4196.0303.5269.370.966.982.39.682.113.71283.1196158.2224.3201.9215.7287.5134.791.694.0196.226.376.348.11654.8196226.827.3167.4261.2457.4397.7110.457.723.558.291.126.91705.619630.627.072.8184.3385.8139.173.619.714.117.3111.445.21090.91964159.585.5103.2178.8162.0387.977.732.232.265.12.27.41293.7196510.791.1121.9330.5164.2191.628.793.770.349.4127.6111.31391.0196676.795.1195.7260.4113.6214.8249.431.817.469.650.366.61441.4196749.397.6196.4143.2347.3408.447.054.521.97.785.027.11485.4196834.743.8194.9205.3184.9186.0329.653.456.821.235.469.61415.61969105.1102.1157.5183.9350.3233.583.7133.258.958.150.716.11533.1197056.665.9278.7279.1433.5275.5210.0142.7135.547.290.885.42100.9197136.568.8105.9100.4303.8148.11.6129.026.942.425.454.31043.1197221.5195.593.4128.9279.9196.5140.7236.7133.188.7203.491.21809.51973107.892.3139.1386.4426.5783.4355.8117.8183.965.329.31.22688.81974101.099.957.3142.7158.2217.7308.0133.18.222.723.7112.81385.3197546.8107.2233.0353.4329.4357.056.2170.059.554.867.8133.91969.0197624.9128.2152.5230.0209.1215.9198.920.369.9120.048.429.31447.4197773.943.789.6349.1452.1515.8153.1158.436.823.723.7117.62037.5197858.455.2207.1233.6125.3204.925.85.117.464.221.524.11042.6197985.472.2187.0221.7195.8205.857.277.180.60.06.412.41201.6198084.8122.2297.4280.1209.7281.6120.1365.545.870.86.111.91896.0198196.6111.9216.6323.7210.5163.9194.282.452.492.7144.911.71701.5198234.3230.8198.3116.7133.3365.938.986.393.388.5118.724.11529.117 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告198369.1181.090.4435.3175.6218.0237.524.333.768.915.843.21592.8皮湖水库历年年月降雨量统计表续表2-2-1单位：mm年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年198465.136.1155.9336.9361.4148.284.0103.1131.052.948.555.01578.1198547.3180.0236.090.5113.4213.0105.257.5187.120.883.430.21364.4198623.662.6193.2263.268.4223.6142.043.629.776.938.112.71177.6198768.382.3158.9184.0275.8179.8118.452.6154.0100.991.50.01466.5198874.8138.6186.3106.6443.4316.616.590.9144.212.29.33.51542.91989235.3151.5131.9255.1290.1302.8220.198.346.752.830.128.51843.21990101.4178.382.9171.7140.3249.473.484.1123.283.2152.463.41503.71991119.367.9296.8215.3149.197.724.480.266.582.368.236.91304.6199259.2135.3421.9230.5174.3305.2224.864.866.05.332.475.11794.8199358.2109.8130.2198.3357.7375.7363.8123.611.360.698.354.61942.1199470.6107.9133.6264.2240.6378.485.378.685.949.48.8151.41654.7199590.4108.8161.7315.9438.2625.762.0137.881.354.511.215.22102.71996123.825.8283.3165.9285.2236.4169.2208.912.99.422.531.51574.8199756.471.4138.1160.5215.5212.2292.1149.752.118.0320.7120.31807.01998287.2152.9284.194.9274.5840.4296.963.089.849.064.022.62519.3199976.89.5185.9242.1263.2301.2305.6436.152.937.930.12.91944.22000101.787.8198.1277.0159.0403.8145.6174.376.5151.3125.216.61916.92001116.0106.1162.2271.391.3232.484.1116.41.045.3108.4102.21436.7200264.435.3173.1304.5319.7281.7221.5107.882.5143.5103.599.21936.7200379.9120.3101.8239.2246.4278.736.432.555.636.573.423.31324.02.2.2.2年降雨量频率计算皮湖水库历年年降雨量经频率计算，按P-Ⅲ型曲线适线，当x=1608.9mm、Cv=0.21、Cs=2.0Cv时，经验点据与理论频率曲线配合较好，从而求得皮湖水库不同频率的设计年降雨量，结果见表2-2-2。17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库不同频率设计年降雨量表表2-2-2P(%)项目0.10.212510202550758090Kp1.781.711.551.481.371.281.171.130.980.850.820.74Xp(mm)2863.82751.22493.82381.22204.22059.41882.41818.11576.71367.61319.31190.62.2.2.3设计代表年选择2.2.2.3设计代表年选择根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99)，现选择P=20%、P=50%、P=80%分别代表丰水、中水、枯水三个设计典型年，经分析比较，从年降雨量频率计算成果表2-2-2中，选取相应接近的年份1980年、1984年为设计丰水、中水代表年。对于设计枯水代表年选取，主要依据水库历年7～10月降雨量，并兼顾年降雨进行选择。皮湖水库历年7～10月降雨量见表2-2-3。皮湖水库历年7～10月降雨量频率计算见表2-2-4。17 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库历年7～10月降雨量表表2-2-3月年78910　月年78910195714.6130.664.1180.51981194.282.452.492.7195850.137.714.694.4198238.986.393.388.5195964.3129.716.952.31983237.524.333.768.9196070.966.982.39.6198484.0103.1131.052.9196191.694.0196.226.31985105.257.5187.120.81962110.457.723.558.21986142.043.629.776.9196373.619.714.117.31987118.452.6154.0100.9196477.732.232.265.1198816.590.9144.212.2196528.793.770.349.41989220.198.346.752.81966249.431.817.469.6199073.484.1123.283.2196747.054.521.97.7199124.480.266.582.31968329.653.456.821.21992224.864.866.05.3196983.7133.258.958.11993363.8123.611.360.61970210.0142.7135.547.2199485.378.685.949.419711.6129.026.942.4199562.0137.881.354.51972140.7236.7133.188.71996169.2208.912.99.41973355.8117.8183.965.31997292.1149.752.118.01974308.0133.18.222.71998296.963.089.849.0197556.2170.059.554.81999305.6436.152.937.91976198.920.369.9120.02000145.6174.376.5151.31977153.1158.436.823.7200184.1116.41.045.3197825.85.117.464.22002221.5107.882.5143.5197957.277.180.60.0200336.432.555.636.51980120.1365.545.870.817 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库历年7～10月降雨量频率计算表表2-2-4年份序号7～10月降雨量(mm)频率P(%)说明年份序号7～10月降雨量(mm)频率P(%)说明19991832.52.1199025363.952.119732722.84.2199226360.954.219803602.26.3197527340.556.319724599.28.3199528335.658.319935559.310.4196929333.960.420026555.312.519823030762.520007547.714.6199431299.264.619708535.416.7198632292.266.719979511.918.8198833263.868.8199810498.720.8195934263.270.819741147222.9199135253.472.919681246125.0196236249.875.0年雨量1705.6mm，年雨量P=34.0%198713425.927.1200137246.877.1年雨量1436.7mm，年雨量P=68.1%198114421.729.2196538242.179.2年雨量1436.7mm，年雨量P=72.3%198915417.931.3196039229.781.3年雨量1283.1mm，年雨量P=89.6%197616409.133.3197940214.983.3年雨量1201.6mm，年雨量P=91.5%196117408.135.4196441207.285.4199618400.437.5197142199.987.5195719389.839.6195843196.889.619772037241.720034416191.719842137143.8196745131.193.8198522370.645.8196346124.795.8196623368.247.9197847112.597.9198324364.450.0123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告由表2-2-4看出，1960年的7～10月雨量接近80%，而且年降雨量在枯水年范围内，因此本次设计选1960年为枯水代表年。2.2.2.4设计典型年、月降雨量由于所选代表年的降雨量并不等于设计年的降雨量，故应进行修正，设计丰水年，中水年修正系数K值如下：K20%=1882.4/1896.0=0.992827004K50%=1576.7/1578.1=0.999112857对P=80%枯水年雨量的修正，是以P=80%的年雨量为控制，按水库7月～10月、11月～6月雨量分段进行修正。其计算为：P=80%时7月～10月雨量229.7mm，年雨量1319.3mm，则11月～6月份月雨量为1089.6mm。1960年年雨量1283.1mm，7月～10月雨量229.7mm，而11月～6月份雨为1053.4mm。则P=80%枯水年11月～6月份雨量修正系数K=1089.6/1053.4=1.034364914将修正系数分别乘以所选择的设计代表年的各月降雨量，即得三个典型年的年、月降雨量，成果见表2-2-5。皮湖水库设计典型年、月降雨量表表2-2-5月份典型年一二三四五六七八九十十一十二全年P=20%84.2121.3295.3278.1208.2279.6119.2362.945.570.36.011.81882.4P=50%65.036.1155.8336.6361.1148.183.9103.0130.952.948.454.91576.7P=80%110.064.221.1202.7313.9278.670.966.982.39.684.914.21319.32.2.3设计典型年迳流深推求由江西省《水资源》等值线图3-1查得本流域多年平均迳流深为850mm，迳流深变差系数Cv=0.35，Cs=2Cv，由P-Ⅲ型曲线表中查得不同保证率的KP值，计算出迳流深为：123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告丰水年P=20%，h丰=1.28×850=1088mm。中水年P=50%，h中=0.96×850=816mm。枯水年P=80%，h枯=0.70×850=595mm。根据各设计典型年的降雨量、迳流深，求得各设计典型年迳流系数α为：α20%=1088/1882.4=0.578α50%=816/1576.7=0.518α80%=595/1319.3=0.451多年平均迳流系数α=(0.578+0.518+0.451)÷3=0.515由《水资源》迳流系数等值线图查得迳流系数α查=0.50。计算值与查图值基本吻合。根据各设计典型年迳流系数，分别乘以相应年月的降雨量，即得各设计典型年年月迳流深，计算成果见表2-2-6。皮湖水库设计典型年、月迳流深表表2-2-6　　　　月份迳流深(mm)典型年一二三四五六七八九十十一十二全年P=20%48.770.1170.7160.7120.3161.668.9209.826.340.63.56.81088P=50%33.718.780.6174.2186.976.643.453.367.827.425.028.4816P=80%49.629.09.591.4141.6125.632.030.237.14.338.36.45952.2.4皮湖水库坝址迳流计算皮湖水库坝址以上集水面积10.66km2。将迳流深换算成迳流量，其换算公式如下：迳流量W=0.1hF(万m3)式中：h—迳流深(mm)F—集水面积(km2)T—时间(s)(T：月大为31天，月平均30天，月小29天)计算成果见表2-2-7。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库坝址迳流量表表2-2-7频率名称单位一二三四五六七八九十十一十二全年20%迳流量万立米51.974.7182.0171.3128.2172.373.4223.628.043.33.77.21159.6年平均秒立米·月0.190.300.680.660.480.660.270.830.110.160.010.030.3750%迳流量万立米35.919.985.9185.7199.281.746.356.872.329.226.630.3869.8年平均秒立米·月0.130.080.320.720.740.320.170.210.280.110.100.110.2780%迳流量万立米52.930.910.197.4150.9133.934.132.239.54.640.86.8634.1年平均秒立米·月0.200.120.040.380.560.520.130.120.150.020.160.060.20多年平均迳流量万立米46.941.892.7151.5159.4129.351.3104.246.625.723.714.8887.9多年平均秒立米·月0.170.170.340.590.590.500.190.390.180.100.090.060.28分配率5.284.7110.4417.0617.9514.565.7811.745.252.892.671.671002.3设计洪水2.3.1暴雨成因、洪水特征本流域每年从3月份开始进入雨季，4～8月为汛期，其中4～6月为主汛期。4～6月大气环流活跃，冷暖气流在流域上空交锋频繁，形成锋面雨，其特点为：暴雨历时长，范围大，遇到暴雨集中时，往往酿成大洪水。7～9月暴雨主要受台风入侵影响，形成暴雨、秋汛。台风雨特点是历时短，强度大，有局部性。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告水库洪水主要由暴雨形成，洪水期一般从4月份开始，至7、8月份结束，较大洪峰多出现在5、6月，期间洪水极为频繁，年最大洪水以6月份端午节前后出现机率最多。本流域山高坡陡，汇流迅速，洪水暴涨暴落，具有明显山溪性河流特性，一般洪水历时最多三天，退水历时约为涨水历时的4～5倍。罗湖水流域内没有水文测站，邻近流域相近的水文测站也没有，因此无法根据流量资料来推求设计洪水，而只能根据暴雨资料来推求设计洪水。2.3.2本次设计洪水推求由于皮湖水库流域内未设水文测站,无雨量观测资料,而水库附近设有**雨量站,位置为东经115°47′，北纬28°11′，距皮湖水库流域中心4km,地理位置接近,雨量资料系列较长,资料精度也较高,因此,本次设计洪水采用**雨量资料和《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）进行复核。⑴用**雨量资料计算利用**雨量站1957年—2002年46年实测历年最大一日暴雨值，组成暴雨系列进行频率分析，按P—Ⅲ型曲线进行适线，得设计暴雨参数和设计最大一日暴雨值，设计最大24小时暴雨值由设计最大一日暴雨值乘以1.14求得，具体详见：表2-3-1**雨量站历年最大一日暴雨值表2-3-2**雨量站历年最大一日暴雨值频率计算表表2-3-3**雨量站频率曲线计算表表2-3-4设计暴雨参数和设计暴雨值图2-1**雨量站历年最大一日暴雨值频率曲线适线图123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-1**雨量站历年最大一日暴雨值年月日降雨量（mm）年月日降雨量（mm）19571016111.2198061093.619585989.2198121672.6195951463.0198261567.6196062277.2198362094.1196191485.91984531101.7196261971.319856491.0196342072.719867159.41964618142.9198772377.2196542897.01988521153.9196678151.419897190.01967620182.1199061282.7196897186.6199110348.41969519108.019927492.119706896.1199356101.5197153094.31994616137.21972111495.01995626148.01973622287.5199683077.9197481280.619977882.11975628110.91998613254.8197671194.61999816156.2197769139.32000425135.6197842063.5200111258.4197962895.6200262590.3　　　∑=4962.2123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-2**雨量站历年最大一日暴雨值频率计算表序号最大一日暴雨值（mm）频率（%）序号最大一日暴雨值（mm）频率（%）1287.52.12593.653.22254.84.32692.155.33186.66.42791.057.44182.18.52890.359.65156.210.62990.061.76153.912.83089.263.97151.414.93185.966.08148.017.03282.768.19142.919.13382.170.210139.321.33480.672.311137.223.43577.974.512135.625.53677.276.613111.227.73777.278.714110.929.83872.780.915108.031.93972.683.016101.734.04071.385.117101.536.24167.687.21897.038.34263.589.41996.140.44363.091.52095.642.64459.493.62195.044.74558.495.72294.646.94648.497.92394.349.0∑=4962.22494.151.1123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-3**雨量站频率曲线计算表均值107.9mmCv=0.44CS=3.5CVP(%)0.20.33123.3351020507590KP3.082.932.482.212.021.861.591.30.890.680.56P（mm）332.3316.1267.6238.5217.9200.7171.6140.396.073.460.4表2-3-4设计年最大一日、年最大24小时暴雨量表设计暴雨参数均值107.9mmCv=0.44CS=3.5CV设计暴雨值设计频率最大一日暴雨值（mm）最大24小时暴雨值（mm）0.2%332.3378.80.33%316.1360.41%267.6305.12%238.5271.93.33%217.9248.45%200.7228.810%171.6195.6⑵、用《手册》查算根据皮湖水库流域中心地理位置：经度115°45′46〃，纬度28°13′50〃，查《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》），得流域中心最大24小时点暴雨值H24=120mm，Cv=0.55，按Cs=3.5Cv推求设计暴雨值，结果见表2-3-5、表2-3-6。流域中心最大24小时点暴雨值H24=120mm，Cv=0.55，Cs=3.5Cv流域中心最大6小时点暴雨值H6=86mm，Cv=0.47流域中心最大1小时点暴雨值H1=46mm，Cv=0.40H3=H1×31-n21-n2=1.285lg（H6/H1）点面系数α1=0.9952，α3=0.9956，α6=0.9960，α24=0.9986表2-3-5设计年最大24小时暴雨量比较表123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告设计暴雨值设计频率最大24小时暴雨值（mm）《手册》法查算结果实测资料计算结果0.2%459.6378.81%355.2305.12%309.6271.93.33%284.1248.45%252228.810%206.4195.6表2-3-6设计1、3、6、24小时点面暴雨值设计频率1小时点暴雨值（mm）1小时面暴雨值（mm）3小时点暴雨值（mm）3小时面暴雨值（mm）6小时点暴雨值（mm）6小时面暴雨值（mm）24小时点暴雨值（mm）24小时面暴雨值（mm）0.2%129.72129.1208.85207.9282.08281.0459.6459.01%106.26105.7167.67166.9223.6222.7355.2354.72%95.6895.2150.14149.5199.52198.7309.6309.23.33%89.5689.1139.56138.9184.65183.9284.1283.75%81.8881.5126.28125.7165.98165.3252.0251.610%70.3870.0107.03106.6139.32138.8206.4206.1⑶、设计暴雨成果分析通过对**雨量资料计算的设计暴雨和用《手册》查算的设计暴雨进行分析，得知**雨量资料推求的设计暴雨明显偏小,其原因主要是用《手册》查算的设计暴雨综合考虑了区域内可能出现的最大暴雨，故本次防洪标准复核采用《手册》查算的设计暴雨值成果。皮湖水库设计洪水过程线按《手册》中推理公式法计算洪水过程线的方法与要求进行推求。由《手册》附图3—1产流分区知，皮湖水库在产流第Ⅳ区，Pa=70mm，Im=100.0mm，由《手册》附图4-2知，皮湖水库在推理公式分图的节Ⅶ区，应用节Ⅶ区经验公式计算,求得各设计频率洪水的地面洪峰、洪量、洪水历时，将地面洪水的洪峰、洪量、洪水历时，按五点法概化出地面洪水过程线。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告将各设计频率暴雨所产生的地下径流深R下以及地面洪水过程历时，计算地下径流峰值Qm地下=R下·F/3.6T。地面洪水结束时间，即为地下径流峰出现时间。然后自Qm地下开始向前后每增加一个Δt时段，其流量随之减少一个ΔQ地下=ΔT/T·Qm地下，从而求得地下径流过程。将地面、地下径流过程对应时段流量相加，即为所求的设计洪水过程线，计算结果详见表2-3-7、表2-3-8、表2-3-9、表2-3-10、表2-3-11、表2-3-12。表2-3-7设计频率0.2%洪水过程线序号时间Q地面（米3/秒）Q地下（米3/秒）Qt（米3/秒）t（小时）△t（小时）10000023.713.7110.450.4210.8739.285.57104.51.05105.55418.559.2720.92.1023.00537.118.5504.204.20638.114.094.09739.113.973.97840.113.863.86941.113.753.751042.113.643.641143.113.523.521244.113.413.411345.113.303.301446.113.183.181547.113.073.071648.112.962.961749.112.842.841850.112.732.731951.112.622.62……………4274.110.020.024374.20.100Qm=105.5m3/sW=457.3万m3123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-8设计频率1%洪水过程线序号时间Q地面（米3/秒）Q地下（米3/秒）Qt（米3/秒）t（小时）△t（小时）10000023.593.597.90.418.3138.985.39791.0380.03417.958.9715.82.0517.85535.917.9504.104.10636.913.993.99737.913.873.87838.913.763.76939.913.643.641040.913.533.531141.913.413.411242.913.303.301343.913.193.191444.913.073.071545.912.962.961646.912.842.841747.912.732.731848.912.622.62……………4070.910.100.104171.80.900Qm=80.0m3/sW=346.5万m3123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-9设计频率2%洪水过程线序号时间Q地面（米3/秒）Q地下（米3/秒）Qt（米3/秒）t（小时）△t（小时）10000023.613.616.60.396.9939.025.41660.9866.98418.059.0313.21.9615.16536.118.0503.933.93637.113.823.82738.113.713.71839.113.603.60940.113.493.491041.113.383.381142.113.273.271243.113.173.171344.113.063.061445.112.952.951546.112.842.841647.112.732.731748.112.622.621849.112.512.511950.112.402.40……………4172.110.010.014272.20.100Qm=67.0m3/sW=297.6万m3123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-10设计频率5%洪水过程线序号时间Q地面（米3/秒）Q地下（米3/秒）Qt（米3/秒）t（小时）△t（小时）10000023.593.595.10.45.538.985.39510.951.9417.958.9710.21.812.0535.917.9503.63.6636.913.53.5737.913.43.4838.913.33.3939.913.23.21040.913.13.11141.913.03.01242.912.92.91343.912.82.81444.912.72.71545.912.62.61646.912.52.51747.912.42.41848.912.32.3……………4070.910.10.14171.80.900Qm=51.9m3/sW=240.9万m3123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-11设计频率10%洪水过程线序号时间Q地面（米3/秒）Q地下（米3/秒）Qt（米3/秒）t（小时）△t（小时）10000023.83.83.80.314.1139.55.7380.7638.764199.57.61.539.135381903.053.0563912.972.9774012.892.8984112.812.8194212.732.73104312.652.65114412.572.57124512.492.49134612.412.41144712.332.33154812.252.25164912.172.17175012.092.09185112.012.01……………427510.080.084376100Qm=38.8m3/sW=191.2万m3123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-3-12皮湖水库各频率洪水过程线表单位：m3/s频率P（%）时段（△t=1小时）0.21251000000012.92.31.91.51.125.94.63.93.12.238.86.95.84.63.2415.813.811.39.05.3532.827.122.417.611.4649.840.433.526.217.5766.853.744.634.923.6883.870.055.743.529.69105.580.067.051.935.71099.173.061.447.438.81190.266.055.642.934.11281.359.149.938.530.11372.452.244.134.027.81463.445.238.429.624.71554.638.332.725.121.61645.731.426.920.718.51736.824.421.216.215.41827.917.815.412.012.21922.517.814.611.59.12021.516.313.911.08.82120.515.513.310.68.52219.514.712.710.18.22318.514.012.19.67.92417.515.211.59.27.52516.512.410.88.77.22615.411.710.28.26.92714.310.99.67.86.62813.410.29.07.36.3………………700.50.20.20.20.5710.40.10.10.10.4720.20000.3730.10.27400.2750.1760皮湖水库设计洪水过程线分别见图2—2、图2—3、图2—4、图2—123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告5、图2—6。2.4施工洪水2.4.1施工期选择皮湖水库是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养殖等综合利用工程，从整个灌溉过程看，9月份灌溉需水量较大，水库放水任务重，因而水库的枢纽工程及干渠建筑物不宜破土动工。而三月份已进入雨季，水库本身不仅要进入汛期防洪准备，也要按计划蓄水。因此其兴建期必须避开雨季并尽可能不影响灌溉，同时结合农村劳动力的调集等因素，本工程施工期采用10月至次年2月，施工洪水为5年一遇(P=20%)。2.4.2施工期设计暴雨推求皮湖水库施工期最大一日暴雨资料，系采用**雨量站1955～2003年10月至次年2月的最大一日暴雨资料，经频率计算，由P-Ⅲ型曲线适线，求得施工期设计暴雨结果见表2-4-1。施工期设计最大一日、最大24小时暴雨量表表2-4-1X=43.5mmCv=0.56Cs=3.5Cv频率P(%)项目102033.3X日P(mm)75.960.848.7X24P(mm)86.569.355.5雨力Sp(mm)28.422.718.22.4.3施工期设计洪水计算皮湖水库施工期的设计洪水计算，系采用暴雨洪水推理公式Qm=0.278(SP/tn－u)·F和W总=0.1(Xt－ut)·F进行计算的，施工期设计洪水的洪峰流量、洪水总量、洪水历时，结果见表2-4-2。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表2-4-2皮湖水库(10月～次年2月)施工洪水成果表项目频率P(%)洪峰Qm(m3/s)洪量W(万m3)洪水历时T(小时)10%15.3253.9233.920%10.4535.3932.733.3%6.7020.7729.82.4.4施工期设计洪水位查算根据表2-4-2计算结果，皮湖水库5年一遇的洪量为53.92万m3，死水位为23.0m，死库容为20.0万m3，施工洪水总量为73.92万m3，查库容曲线，得施工期设计洪水位为24.18m。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告3工程地质与工程质量为了查明建筑物的工程地质条件以及产生上述工程问题的原因，**市水电局委托我院对皮湖水库进行地质勘察工作，接受任务后，我院钻机队伍2004年12月14日～2004年12月22日对其进行了地质勘察工作，完成的工作量主要有：⑴、钻孔11个，进尺155m；⑵、注（压）水试验32段；⑶、原状土样15个，扰动土样1组；⑷、水质分析2组；⑸、标准贯入试验33次；⑹、探坑3个。本次勘察工作内、外业均参照《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)、江西省水利厅赣水建管字［2004］26号文及相关规范要求进行，土工试验由本院试验室完成，水质分析由宜春市水文分局完成。3.1区域地质概况3.1.1地形地貌区内为构造剥蚀丘陵地形，地势低矮，山坡平缓，山坡呈波状起伏，丘顶高程为50～55m，相对高差为20m，剥蚀严重。丘顶及坡脚主要为第四系残坡积层及冲洪积层。3.1.2地层岩性本区出露地层除第四系覆盖层外，基岩主要为第三系新余群清江组，现由新到老分述如下：123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑴、第四系(Q4)岩性主要为残坡积层及冲洪积层，其中残坡积层为灰黄色粘土，土层较紧，粘性较强，可塑～硬塑，土质较纯，在本区内大面积分布，厚度较大。冲洪积层主要为棕黄色砂壤土夹少量砾石，粘性较差，砾石为次园状，结构较零乱。主要分布于沿河两岸台地及河床中。⑵、第三系新余群清江组(Exn1)岩性为粉砂岩、砂岩及砾岩等，新鲜时呈紫红色，泥质胶结，岩层稍软，厚层状，节理裂隙不发育。岩石较易风化，风化后岩石呈灰黄及灰黑色。3.1.3地质构造及地震烈度区内位于萍乐凹陷带中段南侧边缘部位，华力西至印支运动区内处于相对沉降时期，并产生了大规模的断层及褶皱，并接受中生代早期及第三系的沉积，且厚度较大，形成新余、**红色盆地，从区域地质图中未发现有大的断裂构造。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)的界定，本区地震动峰值加速度小于0.05g，区域较稳定。3.1.4水文地质条件区内地下水类型较简单，主要为第四系松散岩层孔隙潜水及基岩裂隙水。松散岩层孔隙潜水主要分布于第四系冲洪积层及残坡层中，主要含水层为冲洪积层，水量较丰富，透水性较强，主要分布于河床及其两岸的台地中。残坡积层透水性较小，一般为相对不透水层，水量贫乏，主要分布于丘陵顶部及坡脚。基岩裂隙水主要分布于粉砂岩的强风化裂隙中，一般透水性较小，水量较贫乏，基本为相对不透水层。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告地下水的补给来源主要为大气降水，并排泄于河床中，地下水水位随季节变化较明显，枯水期地下水位较低，丰水期地下水位较高。3.2坝址区工程地质条件3.2.1坝址区工程地质条件3.2.1.1地形地貌及物理地质现象坝址两岸为丘陵地形。左右岸地势较平缓。左右岸山顶高程为35m左右，地势开阔。3.2.1.2地层岩性坝址处主要分布地层为第四系松散堆积物及第三系新余群清江组(Exn1)粉砂岩。现分别叙述如下：（1）、第四系覆盖层残坡积层(Q4edl)，粘土，该层主要分布于低丘岗阜地带，厚度为2.0～9.1m，结构紧密，粘性较好，可～硬塑状，一般为灰黄色。分布于山顶谷坡部位。（2）、第三系新余群清江组(Exn1)岩性为粉砂岩，新鲜时为紫红色，泥质胶结，厚层状，强度较低，较易风化，风化后岩石呈灰黄及灰黑色。坝址区岩石风化较强，多为强风化状。3.2.1.3地质构造坝址区岩层为第三系地层，地质时代较新，近期未发生大的构造运动，地质构造较简单，近期未发生大的地质构造运动，岩层产状近于水平，大地构造单元为萍乐坳陷带中段南侧边缘部位。3.2.1.4水文地质条件及环境水对混凝土的腐蚀性评价⑴水文地质条件坝址区水文地质条件同区域部分，在此不再重复。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑵环境水对混凝土的腐蚀性评价本次勘探时取了两组水样做水质分析，其水质情况见表3-2-1。表3-2-1水质分析表取样地点库水地下水总硬度mmol/l0.5554.130总碱度mmol/l0.5643.724侵蚀性CO2（mg/l）mg/l4.8510.8PH值6.78.0主要阳离子Ca2+mg/l17.0128mmol/l0.4253.186Mg2+mg/l3.1622.9mmol/l0.1300.944K+＋Na+mg/l0.75195mmol/l0.0307.792主要阴离子Cl-mg/l7.1678.1mmol/l0.2022.202SO42-mg/l18.0288mmol/l0.1872.998HCO3-mg/l34.4227mmol/l0.5643.724水的类型CCaⅠCNa+KⅡ根据规范GB50287-99附录G环境水对混凝土的腐蚀性评价如下：①、地下水对混凝土无溶出型腐蚀、一般酸性型腐蚀、碳酸型腐蚀、硫酸盐型及硫酸镁型腐蚀；②、库水对混凝土具中等溶出型腐蚀，无一般酸性型腐蚀、碳酸型、硫酸镁型腐蚀。对普通水泥具弱硫酸盐型腐蚀。3.2.1.5坝基覆盖层的组成及其透水性123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告根据勘探成果，大坝坝基覆盖层主要为粘土，土质较密实，粘性中等，可～硬塑状态。粘土层分布于整个坝基范围内，厚度为2.0～9.1m。本次勘探于该层中共取7组土样进行室内试验，根据试验成果，其粘粉粒含量为90%左右，室内定名低液限粘土，其物理力学指标见下表3-2-2。表3-2-2粘土物理力学指标指标样本数范围值标准差变异系数平均值建议值物理性质指标含水率w%722.5～32.64.10.227.027.0湿密度ρg/cm371.77～1.950.070.041.881.88干密度ρdg/cm371.33～1.590.100.061.481.48比重Gs72.66～2.770.000.002.702.70孔隙比e70.72～0.990.120.140.840.84饱和度Sr%777.9～94.96.720.0886.986.9抗剪指标凝聚力Ckpa719～241.630.0722.020.0内摩擦角φ度717.0～22.72.040.1119.318.2压缩指标压缩系数γvMpa-170.25～0.360.040.110.320.32压缩模量EsMPa75.36～6.950.220.045.625.62为了解土体的透水性，在该层土中共做了7组渗透试验，9段野外注水试验。剔除异常值，其统计结果见表3-2-3。表3-2-3粘土透水性室内渗透试验(cm/s)钻孔注水试验(cm/s)组数(组)79范围值2.83×10-5~4.46×10-84.38×10-5~7.93×10-5平均值1.17×10--56.04×10-5综合室内、外试验，建议粘土的渗透系数为3.61×10-5cm/s。从以上分析可以看出，粘土为弱透水层。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告3.2.1.6坝基岩体的风化情况及其透水性根据钻探揭露，坝基岩体为粉砂岩，岩体风化较深，在坝址区钻孔中揭露的均为强风化岩体，岩体多为灰黄色，岩质较软弱。由于岩石软软弱破碎，无法进行压水试验，均改做注水试验。从钻孔柱状图及渗透剖面图上可以看出，岩体的渗透系数为1.0~6.75×10-5cm/s，基岩为弱透水层。3.3坝址工程地质评价3.3.1大坝清基情况据施工回忆，大坝始建时坝基清基清除表面杂草及松土，与钻探结果基本相符。但原河床段淤泥末彻底清除。总体看大坝坝基清理不彻底。3.3.2坝基(坝肩)稳定问题由于坝身、坝肩持力层为第四系残坡积粘土层，下伏基岩为粉砂岩，无软弱夹层，其抗剪指标均较高。因此不存在坝基、坝肩抗滑稳定性问题。坝基土体承载力较大，能满足承受坝体荷载要求，不存在坝基变形问题。3.3.3近坝库岸及建筑物边坡稳定问题水库近坝库岸左右岸地势较平缓，土质为第四系残坡积粘土层，土质密实。因此大坝左右岸稳定。另外库周为20～30°的缓坡，岩性为第四系残坡积层，土质密实。因此库周边坡稳定，无严重的塌岸问题。3.3.4坝基渗漏、绕坝渗漏问题及坝基渗透稳定分析坝基覆盖层粘土钻孔注水试验渗透系数平均值k=6.04×10-5，室内试验渗透系数平均值k=1.17×10-5。从以上试验结果可以看出粘土层为弱透水性土层。坝基岩体渗透系数为1.0~6.75×10-5cm/s，也为弱透水带。因此坝基不存在渗漏问题。大坝左右岸土质为第四系残坡积粘土层123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告，为弱透水性地层，且左右两坝端地下水位均高于水库正常高水位。因此大坝左右两岸均不存在绕坝渗漏问题。根据粘土颗分成果，判断该层渗透破坏类型为流土破坏。临界水力坡降按公式J临=(Gs-1)(1-n)，求得J临=0.96，建议J允=J临/2=0.48。3.4大坝坝体质量评价为查明大坝填土土质，填筑质量，透水性，分析大坝产生险情的原因，本次勘探于布置了11个钻孔，3个探坑，位置详见大坝工程地质平面图。3.4.1坝体概况皮湖水库大坝为一均质土坝，坝顶长687m，宽20m左右，据钻探资料最大坝高9.4m，大坝上游坡为块石护坡，但护坡范围不够。目前整个坝面较为平整，上游坡1：1.5～1：4.0，下游坡1：1.5～1：2.3。2003～2004年公路扩建又将原有坝顶向下游侧扩宽14米，大坝右端延长182m，从而达到现有规模。原有坝段（0+000～0+505）坝顶高程一般在30.2～30.7m，最大坝高9.6m；新建坝段（0+505～0+687）坝顶高程在30.7～35.4m。皮湖水库由原**县水利局设计，工程由曲江公社组织施工。水库大坝于1958年11月动工兴建，1959年4月建成。1968年因过量超蓄，导致大坝严重渗漏，为保大坝安全当时在桩号0+105处破坝泄洪，当年水利冬修期间对大坝进行了修复及加固。据施工回忆，坝轴线挖截水槽底宽为1.0m、深约0.5m，在老河床段按设计要求应挖深2.0m-2.5m，但施工时挖深1.0m-1.2m不等。大坝分层填筑辗压填土厚50-60cm，采用碾压、夯实两种方法进行。人工平整后，一是用φ1000砼磙子由几十人来回拉动辗压；另一种是用大树做成木段由四个人同起同落一点一点进行夯实，当时施工条件比较困难。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告辗压过程中各村组间分区作业，施工纵、横沟界较多。上坝土料杂，夯实不密，漏夯情况严重。大坝曾几次加高培厚加固，对坝面清理都不够仔细，有的坝段根本未清就直接上土，至使坝体出现不少薄弱层面。2003至2004年由于新修公路通过大坝坝顶，在大坝外坡侧进行了大量培土，坝顶及下游坡填土末经压实，在新近填土坝体区有较多裂缝。3.4.2坝体填土的构成情况据施工回忆，大坝填土多来源于库区及大坝左右两岸。据本次勘探，大坝填土多为灰黄色粘土，土质较好，但较松散。大坝填土室内定名为低液限粘土。3.4.3坝体填土压实情况及物理力学指标为了解坝体填土物理力学性质，在填土中取原状土样8个进行室内土工试验，其成果详见土工试验成果总表。从表中可以看出，坝体填土质量较好，坝体填土室内定名为低液限粘土。坝体填土经过人工压实，但压实不紧，土体呈中~高压缩性。各物理力学指标统计结果见表3-4-1。表3-4-1坝体填土的物理力学指标指标样本数范围值标准差变异系数平均值建议值物理性质指标含水率w%824.7～35.14．400.1030.030.0湿密度ρg/cm381.64～1.910.100.061.821.82干密度ρdg/cm381.23～1.570.120.081.401.40比重Gs82.71～2.770.000.002.742.74孔隙比e80.75～1.130.160.160.970.97饱和度Sr%875.4～94.06.430.0885.485.4抗剪指标凝聚力Ckpa818～211.130.0618.918.0内摩擦角φ度817.5～23.31.080.0618.618.0压指标缩压缩系数γvMpa-180.33～0.730.130.250.540.54压缩模量EsMPa82.47～5.720.940.253.813.81为了解坝体填土的密实程度，在钻孔中共进行了标贯试验共16次，范围值为5~8击/30cm，平均值为6.6击/30cm123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告，标准差为1.07，变异系数为0.16。本次勘探时于大坝坝顶取有一组扰动样，其最大干密度为1.56g/cm3，坝体填土的压实度为1.40/1.56=89.7%，小于均质土坝压实度不小于96%的规定。为了解填土的透水性，在坝体填土中共做了8组渗透试验，11段注水试验。其统计结果见表3-4-2。表3-4-2坝体填土的透水性室内渗透试验(cm/s)钻孔注水试验(cm/s)组数(组)611范围值4.71×10-4~3.57×10-51.35×10-4~7.73×10-4平均值2.37×10-44.24×10-4综合室内、外试验，建议坝体填土的渗透系数为3.31×10-4cm/s。从以上分析可以看出，坝体填土的压实度及渗透系数均不满足均质土坝的规范要求。坝体填土为中等透水性土层。3.4.4排水棱体及上下游护坡检查大坝上游坡为块石护坡，块石多为强风化砂岩，块石间间距较大，且与坝体土接合部位未设置垫层。大坝下游无护坡。下游坝脚无反滤排水体。3.4.5坝体存在的主要问题及评价⑴、坝体渗漏该坝体为均质土坝，据本次勘探，坝体填土多为粘土，其填筑较为松散，钻孔注水试验渗透系数平均值k=4.241×10-4cm/s，渗透试验渗透系数平均值k=2.37×10-4cm/s，为中等透水性土层，防渗性能不满足现行规范要求。实际运行过程中，每年汛期高水位时大坝坝体产生渗漏，大坝下游坡脚存在渗漏现象，正是由于坝体土渗透系数较大，透水性较强所致。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告另外，2003至2004年由于新修公路通过大坝坝顶，在大坝外坡侧进行了大量培土，坝顶及下游坡填土末经压实，在新近填土坝体区有较多裂缝。⑵、渗透稳定分析根据填土颗分成果，判断该层渗透破坏类型为流土破坏。临界水力坡降按公式J临=(Gs-1)(1-n)，求得J临=0.88，建议J允=J临/2=0.44。3.5泄水建筑物工程地质条件及评价3.6.1输水涵管工程地质条件及评价大坝输水涵管位于大坝右岸。涵管进口底板高程为23.00m，为钢筋砼箱涵，尺寸为0.7×1.2m。进口闸门为钢筋混凝土闸门，由20吨螺杆启闭机开关闸门。整个涵管走向与坝体基本垂直，出口接灌溉渠道。根据平面地质调查及钻孔资料，管基座落于粘土上，其土质密实，承载力较高，可以满足建筑物要求。大坝原有两座涵管，一座位于左坝段桩号0+199处，另一座位于右坝段桩号0+493处，均为φ500预制素砼涵管，两座涵管由于严重漏水危及大坝安全，1982年进行了封堵，但封堵质量差，在原出口仍有较大的渗漏。3.6.2溢洪道工程地质条件及评价溢洪道位于大坝左端，为开敞式，底宽5m左右，进口底高程为27.53m。溢洪道为明挖而成，末建消能设施。本次勘探于溢洪道布置有TK2、TK3（位置详见平面图）。据探坑揭露，溢洪道基底土质均为粘土，土质密实，承载力较高，可满足建筑物要求。左右两岸边坡稳定条件较好。但抗冲能力较差。建议边坡允许坡度1：1.0～1：1.25。粘土承载力[K]=180～200kpa;粘土与砼的摩擦系数f=0.30~0.35;土质渠道（宽浅式）不冲刷流速取V不冲刷=0.8～1.0m/s;123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告3.6天然建筑材料3.7.1土料坝址区土料较为丰富，土质为粘土，土料场位于大坝右岸，至坝址运距1.0-2.0km，该料场无效层薄，储量约4-5万方。其物理力学指标见下表：土料比重液限（%）塑限（%）塑性指数（%）渗透系数（cm/s）压缩模量（Mpa）压缩系数（Mpa-1）凝聚力（kpa）内摩擦角（度）最大干容重（g/cm3）最优含水量（%）2.7543.426.217.24.11×10-76.620.2723.018.01.4925.3土料颗分结果如下：粒径范围(mm)20～1010～22～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.005＜0.005005.11.81.169.622.4从以上试验成果结合颗分试验资料（Cu=31.38，Cc=2.98）可知该料场级配良好土，土质较好。满足SL251-2000中规定的防渗料塑性指数为10-20，粘粒含量15-40%的要求。料场储量能满足设计要求。3.7.2砂料所需砂料可到**曲江赣江中购买，据颗分结果砂质为中细砂。砂料颗分结果如下：粒径范围(mm)20～1010～22～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.005＜0.00502.315.342.140.300经计算其Cu=3.51，Cc=1.26，其细度模数为3.11。该料场储量丰富，质量较好。交通较方便，运距8km左右。料场储量能满足设计要求。3.7.3块石料123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告工程区块石缺乏，需到**市梅林镇购买，岩性为砂岩，岩质较好，无效层薄，储量较丰富，交通较方便，运距25km左右。料场储量满足设计要求。3.7结论及建议⑴、根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)的界定，坝址区地震动峰值加速度小于0.05g，区域稳定。⑵、大坝坝基清基不彻底。大坝坝基上覆为第四系残坡积层，为弱透水性，下伏基岩为强风化粉砂岩，为弱透水层。坝基不存在渗漏问题。绕坝渗漏问题不大。⑶、坝体填土多为粘土，土质较好，但土层松散，渗透系数及压实度均不能满足规范要求。坝体存在渗漏问题。⑷、大坝下游坝脚无反滤排水体。⑸、坝下涵管基础位于粘土上，承载力可以满足建筑物要求。⑹、溢洪道基底为粘土，承载力可以满足建筑物要求。左右两岸边坡稳定条件较好。但抗冲能力较差。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑺、坝址区土料较为丰富，土质为粘土，土料场位于大坝右岸，土质较好。料场储量能满足设计要求。所需砂料可到**曲江赣江中购买，该料场储量丰富，质量较好。交通较方便，运距8km左右。料场储量能满足设计要求。工程区块石缺乏，需到**市梅林镇购买，岩性为砂岩，岩质较好，交通较方便，运距25km左右。料场储量满足设计要求。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告4工程任务和工程规模4.1　工程建设的必要性4.1.1　项目区社会经济概况皮湖水库地处**市西面，属赣江水系罗湖水，以解决下游丘陵平原地区灌溉用水为主。水库灌区下游有皮湖、红门、陈岗、曲江、莲花等五个村委会，人口1.5万多人，工农业总产值2500万元，农民年人均收入2874元。4.1.2　工程建设与运行情况⑴、大坝工程建设与运行情况　皮湖水库由原**县水利局承担勘测、设计，原曲江公社组织施工。水库于1958年11月动工兴建，1959年4月建成。1968年因超蓄导致大坝严重渗漏，为保大坝安全破坝泄洪，当年水利冬修期间复堤堵口并对大坝进行了加固。水库兴建时受当时历史条件的限制，工程留下质量隐患。如坝基表土、杂草未彻底清除，原河床段淤泥没有彻底铲除。坝轴线挖截水槽底宽为1.0m、深约0.5m，在老河床段按设计要求应挖深2.0m～2.5m，但施工时只挖深1.0m～1.2m不等。坝体填土层厚50～60cm，碾压时采用φ1.0m、长1.0m的砼滚动碾人拉或者牛拉进行碾压，碾压过程中各村组间分区作业，施工纵、横沟界较多，上坝土料杂，碾压不实，造成大坝严重漏水。新建坝段（0+505～0+687）于2004年3月动工兴建，2004年7月基本建成，坝基表土、杂草未彻底清除，上坝土料杂，碾压不实。⑵、溢洪道建设与运行情况溢洪道位于大坝左坝端（桩号0+025），建于1958年，为开敞式溢洪道，四孔，每孔净宽3m，底板高程27.53米,底板、墩墙为浆砌石结构。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告出口桥涵（桩号0+021）位于溢洪道下游，始建于2004年，为钢筋混凝土结构，单孔，净宽4m，底板高程为26.55米，严重阻水、须加宽扩建，进、出口边墙高度不够，无消能设施，洪水下泄对冲皮湖村，危及人民生命财产安全。2002年因闸门、启闭机出现故障无法开闸放水，导致水库严重超过汛期限制水位，为了确保大坝安全，市防汛指挥部决定在第一座溢洪道左边增设一座临时溢洪道，于当年汛期后采用粘土回填封堵。⑶、大坝输水涵管建设与运行情况大坝原有两座直径均为φ500的涵管分别位于桩号0+199和桩号0+493处，由于严重漏水危及大坝安全，1982年用砼进行了封堵。目前运行中的涵管（桩号0+505）兴建于1982年，为钢筋混凝土箱涵，过水断面尺寸0.7m×1.2m，进口底板高程为23.0m,出口底板高程为22.9m，进口为钢筋混凝土闸门，启闭设备为20吨螺杆启闭机，框架闸房和工作桥破损，并且工作桥长度不够。4.1.3　工程除险加固的必要性由于皮湖水库枢纽工程主要三大建筑物存在影响水库安全的严重隐患，主要表现在：⑴、当库水位到达26.0m时，大坝坝脚开始出现渗漏；2003年6月库水位为28.1m时，在桩号0+490、高程为25.2m处有一集中渗漏水点，渗水量达0.8L/s；当库水位达29.03m（历史最高水位）时，大坝下游坡脚沿线严重渗漏；现场安全检查水位为26.5m时，桩号0+199、桩号0+493原已封堵的二座老涵管出口渗水严重。⑵、原有坝段下游侧新培土方和新建坝段填土压实不够，边坡陡，坝体新填土区有较多裂缝，局部塌坡；坝后为水塘,下游坝脚渗漏无法观测，大坝下游坝脚无反滤排水体；大坝坝基清基不彻底,截水槽开挖不到位，123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告坝体填土多为粘土，但土层松散，渗透系数及压实度均不能满足规范要求，坝体存在渗漏问题；高水位时坝体浸润线偏高，坝坡出逸坡降大于相应的允许渗透坡降；坝后无排水反滤体。⑶、大坝上游护坡块石风化严重，块石粒径小，未设置垫层,护坡范围不够,下游坝面无护坡。⑷、在桩号0+053～0+101坝段和左岸山体发现5处白蚁群，面积为560m2。⑸、溢洪道未完建。溢洪道堰体、桥墩和进出口边墙浆砌石破损、局部倒塌；出口桥涵进出口边墙高度不够，出口桥涵过流能力不够，严重阻水，无消能设施，洪水下泄直冲皮湖村。洪水通过进村公路桥涵时，严重冲刷大坝坝脚，影响大坝安全运行。机耕桥涵底板较高，抬高皮湖水位，长期浸泡坝脚。洪水直接汇入赣江，受赣江洪水顶托。当**水位站赣江水位为28.13m（吴松高程为30.5m）时，因溢洪道无闸控制，赣江水经溢洪道倒灌流入皮湖水库，影响水库安全运行。⑹、大坝原有两座涵管1982年用砼进行了封堵,但封堵质量差,在原出水口仍有较大的渗漏。现有涵管进口闸门漏水严重，启闭机锈蚀、老化，机座断裂，螺杆弯曲，框架闸房和工作桥破损。工作桥长度不够，栏杆损毁，进水口边墙断裂、塌陷；涵管施工质量差，未修建截水环，涵管节头严重漏水，砼老化剥落严重；涵管出口无启闭房和工作桥，启闭机老化严重，闸门启闭和检修困难，漏水严重，出口消能工冲毁，边墙局部倒塌。经复核，涵管满足过流能力、结构满足强度要求，但配筋、抗裂不满足要求。⑺、水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施，进库公路及至溢洪道公路标准低、路况差。水库无管理站房、交通、通讯设施。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告上述险情的存在，使得水库运行危险极大，一直限制蓄水，目前实际灌溉面积6000亩，工程效益不能充分发挥。为了确保该工程的安全和正常运行，充分发挥工程应有的效益，对该工程进行加固处理是非常必要的，且迫在眉睫。4.2　工程任务4.2.1工程加固设计依据皮湖水库工程加固设计的主要依据有：⑴、我院2004年12月测绘的大坝、正常溢洪道地形图；⑵、我院地勘分院2005年4月初步设计时编写的《**市皮湖水库工程地质勘察报告》及地质图纸；⑶、《**市皮湖水库大坝安全评价报告》；⑷、《**市皮湖水库大坝安全鉴定报告书》。4.2.2　工程加固设计内容⑴、工程勘测资料的完善为了全面准确了解皮湖水库地质、测量资料，我院共完成地质钻孔11个，总进尺155米，注水试验32段，原状土样15个，扰动土样1组，水质分析2组，标准贯入试验33次，探坑3个。⑵、水文水利复核计算本次加固设计的设计洪水及调洪演算以《**市皮湖水库大坝安全评价报告》中的结果为基础进行了重新复核论证，同时对水库的集雨面积、库容等进行了复核，对水库降雨资料进行了收集和计算，溢洪道按开敝式平底宽顶堰公式计算下泄流量，进行调洪演算。⑶、枢纽建筑物加固设计内容①　大坝123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告针对大坝存在的问题，综合本次加固设计所进行的地质勘探、复核计算结果，确定大坝加固设计的内容为：上游护坡设计、坝身和坝基（覆盖层）防渗处理设计、下游反滤排水设计、下游护坡及整坡设计、白蚁防治处理、坝顶钢筋砼防浪板墙和泥结碎石路面设计、坝面排水系统与踏步设计等。②　坝下输水涵管由于现有大坝输水涵管严重漏水，启闭设备也已老化，将现有涵管全部拆除,新建一座涵管,断面尺寸为0.8m×1.2m。③　溢洪道由于溢洪道整个过水断面极不规则，周边无衬砌，无消能设施,针对溢洪道存在的问题，对溢洪道陡槽和消能设施进行计算和结构布置，选取开敞式实用堰方案。对进水渠及陡槽底板和边墙进行衬砌，陡槽底板采用C25砼，进水渠和边墙采用浆石；开挖出水渠。④　其它工程进库防汛公路拓宽改造；通讯设备配套；新建管理站房；配备交通车辆、办公设备；新建水情预报系统及观测设施（雨量、水位）；搞好库区水土保持。4.3迳流调节4.3.1灌溉定额分析及综合用水推求由于皮湖水库和观桥水库属同一地域，同一气候条件，种植的农作物种类也相同，因此皮湖水库灌溉定额可直接引用观桥水库综合灌溉定额，详见下表。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库灌区P=80%综合灌溉定额表单位：m3/亩作物名称月份面积年(%)一二三四五六七八九十十一十二全年早稻50.51.511.721.340.527.4102.4晚稻53.81.748.441.945.047.2184.2一晚8.450.43.48.99.28.430.3豆类10.261.03.02.41.88.2棉花13.2210.111.114.51.937.6油菜72.888.417.146.6绿肥9.2116.44.70.71.44.2蔬菜(其它)13.121.50.61.21.95.66.62.90.819.0净用水定额17.95.31.511.722.948.5103.471.272.649.99.118.5432.5分配率(%)4.141.230.352.705.2911.2123.9116.4616.7911.542.104.28100毛用定额27.18.02.317.734.773.5156.7107.9110.075.613.828.0655.3注：灌溉水利用系数η采用0.66。本次设计渠系水利用系数ηs采用0.695，田间水利用系数ηf采用0.95，灌溉水利用系数η采用0.66。4.3.2迳流调节4.3.2.1基本资料（-）流域特征参数复核皮湖水库1985年“三查三定”资料总库容567万方，控制流域面积8km2，河长4.6km，河道比降1.9‰，本次复核在1/万航测图上对坝址控制的流域面积、主河道长、河床加权平均坡降进行量算。其量算结果为控制流域面积10.66km2，主河道长6.3km，主河道比降2.12‰。从量算结果看，坝址控制流域面积与原设计的流域面积8km2相比多2.66km2（误差为33.25%）；主河道长与原设计的4.6km长1.7km123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告（误差为36.96%）；主河比降和原设计河道比降相比增加0.22‰。由于原设计资料不全，在此情况下，水库防洪标准安全复核水库坝址断面的特征参数采用本次由1/万航测图上量算结果，其水库流域特征参数采用如下：水库流域面积：F=10.66km2；主河道长：L=6.3km；河道加权平均坡降：J=2.12‰。（二）水库高程库容曲线复核原设计采用的是五万分之一航测图量算的水库高程、容积曲线。本次大坝防洪标准安全复核，经对库区地形抽测复核，并在万分之一航测图上重新量算，本次经对库区图重新圈量复核的水库水位～库容关系详见表4-3-1、及图4—1。表4-3-1水库水位～库容关系表库水位（m）水库面积（km2）库容(万m3)原设计本次鉴定原设计本次鉴定210000220.050.052.52.5230.300.302020.0240.550.5562.562.5250.710.71125.2125.2260.850.85203.1203.1271.001.01295.6296.5281.151.16375.5376.6291.301.31488.3489.5301.451.46609.7610.9（三）高程系统皮湖水库原采用的是假设高程系统，二00四年十二月我院对皮湖水库流域重新进行了1：500地形测量，高程采用黄海高程系统，因此，本次加固设计皮湖水库的所有枢纽工程的高程，一律采用黄海高程系统。（四）水库死水位确定123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告罗湖水上游水土保持尚好，但流域内缺乏泥沙实测资料，参照本流域地理地藐情况，采用锦河下游贾村水文站1968～1987年实测的悬移质资料，对伏塘水库的泥沙淤积状况进行分析。经统计，贾村站多年平均侵蚀模数为92.9T/km2。皮湖水库流域面积10.66km2，经计算悬移质输沙量为990.3T，推移质按悬移质的10%计，则推移质每年沙量为99.03T。悬移质和推移质容重，参照罗湾(悬=1.10)，高湖(悬=1.20)情况，本水库采用r悬=1.15T/m3，r推=1.65T/m3，则年总输沙量V=990.3/1.15+99.03/1.65=921.15m3，洪水期按80%的泥沙淤积在库内，则伏塘水库年淤积量V=921.15×0.8=736.92m3。若水库淤积年限按50年计，其淤积库容736.92×50=36846m3，查库容曲线，其相应淤积高程为22.07m。皮湖水库原定死水位23.0m(灌溉涵管进口底高程23.0m)，查得相应死库容20.0万m3，完全能满足淤积要求。皮湖水库死水位的确定，除满足泥沙淤积外，还必须兼顾灌溉等要求，由于现有田面高程较高,灌溉渠道底板高程己确定,因此本次加固设计水库死水位仍维持原设计高程，即水库死水位为23.0m，相应死库容为20.0万m3。4.3.2.2迳流调节计算⑴、调节计算原则①皮湖水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养鱼等综合性利用工程，在满足灌溉条件下，尽可能多蓄低频洪水，最大限度减轻下游防洪负担。②在本次加固设计中，尽可能不改变原有工程主要建筑物规模，尽最大限度扩大皮湖灌区的灌溉面积。③123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告尽量不改变原设计的开发目的，以灌溉为主，兼顾防洪、养鱼等综合效益。⑵、水库调节计算①皮湖水库采用数理统计法进行年调节计算②求水库年来水量根据水库多年平均来水量W=887.9万m3，CV=0.35，CS=2CV，由P=80%，在调节系数α=0.8时，计算得年来水量=α·W=710.3万m3。③水库蒸发渗漏损失水量计算水库水量损失包括蒸发渗漏两部分。由于该水库为小㈠型水库，水库库容、面积都很小，水库蒸发渗漏水量损失可忽略不计。④年调节库容计算根据水库多年平均来水量乘以调节系数α值，得水库毛调节水量，按P=80%典型年的迳流年内分配率分配于各月，求得水库年、月来水量过程，结果见表4-3-3。用毛调节水量减去损失水量后得水库净调节水量，按P=80%灌溉用水分配率分配于各月，得水库用水过程，结果见表4-3-3。年来水和用水进行平衡计算，求得水库年调节库容，年库容计算见表4-3-4。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库P=80%设计来水、用水过程表表4-3-3项目月来水份用水过程P=80%迳流分配率(%)P=80%来水过程(万m3)P=80%用水分配率(%)用水过程=0.8W－损失水量(万m3)18.3459.244.1429.4124.8734.591.238.7431.5911.290.352.49415.36109.102.7019.18523.80169.055.2937.57621.12150.0211.2179.6275.3838.2223.91169.8385.0836.0816.46116.9196.2344.2516.79119.26100.735.1911.5481.97116.4345.672.1014.92121.077.604.2830.40全年100710.3100710.3皮湖水库P=80%年库容计算表表4-3-4α=0.8H死=23.0mV死=20万m3月来水量(万m3)灌溉用水量(万m3)来水－用水Σ(来水－用水)(万m3)+－159.2429.4129.8329.83234.598.7425.8555.68311.292.498.8064.484109.1019.1889.92154.405169.0537.57131.48285.886150.0279.6270.40356.28738.22169.83131.61224.67836.08116.9180.83143.84944.25119.2675.0168.83105.1981.9776.78-7.951145.6714.9230.7522.80127.6030.4022.800全年710.3710.3387.03387.03123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告4.3.2.3水库正常高水位的确定由表4-3-4可知，皮湖水库经径流调节计算，得到年调节库容为356.28万m3，则水库正常高库容V正=V效+V死=356.28+20=376.28万m3，由此确定皮湖水库正常高水位27.53m不变，则水库灌溉面积A=(αw-损失水量)/灌溉定额=(0.8×887.9-20)/655.3=10534亩，说明水库来水量可以满足原设计10000亩耕地面积的灌溉用水量。4.4洪水调节4.4.1洪水标准根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），本水利枢纽工程等级为Ⅳ级，永久性主要建筑物为4级，由于最大坝高低于15米，且上下游最大水头差小于10m，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定，由于水库库容大，故设计洪水采用20年一遇,校核洪水采用100年一遇。4.4.2溢流建筑物⑴　溢洪道加固设计前情况溢洪道位于大坝左坝端，控制段为4孔泄流，每孔净宽3.0m，底板高程27.53m。出口桥涵位于溢洪道出口下游，为钢筋混凝土箱涵，净宽4m，长14.6m，底高程为26.55m。通过出口桥涵的下泄洪水通过进村公路桥涵(5孔×2.0m，底板高程25.32m)流入皮湖，而后通过机耕桥涵(3孔、净宽8.5m、底板高程24.28m)汇入赣江。①、溢洪道（桩号0+025）建于1958年，为开敞式溢洪道，四孔，每孔净宽3m，底板高程27.53米,下游出口为新桥涵，该溢洪道底板、墩墙为浆砌石结构、质量差，表面砼砂浆老化，进出口边墙高度不够，消能设施质量差、且长度不够，毁损严重。②、出口桥涵（桩号0+021）始建于2004年，位于溢洪道下游123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告，该桥涵为钢筋混凝土结构，单孔，净宽4m，底板高程为26.55米,其主要问题是严重阻水、须加宽扩建，进、出口边墙高度不够，无消能设施，洪水下泄对冲皮湖村，危及人民生命财产安全。③、泄洪桥涵位于大坝桩号0+136下游坝脚处，五孔，净宽10.0m，底板高程为25.32m,大坝左岸下游坝脚高程为23.74m，泄洪桥涵底板偏高，至使大坝左岸坝脚长期浸泡在水中，而且水库泄洪时，严重冲刷大坝坝脚，影响大坝安全运行。④、机耕桥位于水库下游皮湖出口处，三孔，净宽8.5m，底板高程24.28m，桩号0+136～0+490段大坝坝脚高程为22.38m，机耕桥底板较高，至使该段大坝坝脚长期浸泡在水中，水库泄洪时，严重阻水，洪水下泄不通畅。⑵　加固设计后情况根据溢洪道工程复核及安全鉴定结论，本次溢洪道加固的主要项目有：进水渠衬砌设计、堰体、箱涵、节制闸、陡槽、消力池及交通桥、出水渠衬砌设计等，本次加固设计对溢洪道泄流形式采用对溢洪道拆除重建。原有堰体拆除，新建开敞式平底宽顶堰，宽顶堰位于原段堰体位置，堰宽12.0m，堰顶高程27.53m，堰前进水渠底板高程27.53m，堰体采用C25砼，砌筑堰后接箱涵及节制闸，底板高程27.53m，节制闸后接陡槽，底板高程27.53m，底宽12.0m，轴线长30.0m。底坡i=0.144，进口底板高27.53m，出口底板高程23.2m，直线段后接消力池，池宽12.0m，消力池后接池塘，塘后为出水渠，渠宽8.0m，长200.0m，底坡i=0.0033，为满足交通要求，需在出水渠上设二交通桥，位于出水渠进出口位置，交通桥桥面采用C25钢筋砼结构，净跨10.0m，宽4.5.0m，桥面板厚0.15m。库水位与下泄流量计算(含进水渠影响)：溢流堰为开敞式平底宽顶堰，堰顶高程27.53m按下式进行计算：123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告Q=c·m·εδs·B·H03/2《溢洪道设计规范》(SL253-2000)式中：Q—流量，m3/s；c—c=1.0；B—净宽，B=12.0m；m—流量系数，m=0.385；H0—堰上水头；ε—侧收缩系数，ε=0.961；δ—淹没系数；以此计算得溢洪道库水位～泄流量关系曲线表，结果见表4-4-1。表4-4-1皮湖水库水位～泄流量关系表库水位（m）不遭遇赣江洪水情况下的泄流量（m3/s）库水位（m）遭遇赣江5%洪水情况下的泄流量（m3/s）库水位（m）遭遇赣江1%洪水情况下的泄流量（m3/s）27.53028.60029.87027.781.7628.8621.6530.1379.5327.974.9829.0534.6730.3381.9828.179.1329.2542.3930.5399.0428.3714.0729.4550.2930.72109.3228.5719.6729.6557.9928.7625.8629.8467.1928.9632.5830.0376.2629.1639.8929.3647.5029.5655.6429.7564.1929.9573.134.4.3水库洪水调节本次加固初步设计，水库起调水位采用正常高水位27.53m，坝内涵管不考虑泄洪，同时考虑遭遇赣江同频率洪水顶托进行洪水调节。当遭遇赣江同频率的洪水时，关闸防止洪水倒灌，水库同频率来水先蓄起来，达到赣江坝址洪水位时再开闸泄洪，后面来的洪水再进行调洪计算。赣江5%频率坝址洪水位为28.60m,1%频率洪水位为29.87m。水库的库容曲线、溢洪道泄流曲线分别见表4-3-1、4-4-1。洪水过程线见表2-2-12。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告4.4.4洪水调节成果调洪计算采用瞬态法，其计算公式为：（Q1+Q2）/2-（q1+q2）/2=（V2-V1）/Δt式中：Q1、Q2为Δt时段初、末的入库流量；q1、q2为Δt时段初、末的出库流量；V1、V2为Δt时段初、末的水库蓄水量。采用试算法，借助水库下泄流量与水库水位（或库容）的关系联立求解，调洪计算结果见表4-4-2。表4-4-2调洪计算成果设计频率（%）51水位Hmax（m）28.8829.95相应库容（×104m3）475.4605.0下泄流量qmax（m3/s）23.024.5按设计溢洪道的泄流曲线进行调洪演算，调洪结果为：设计洪水位(P=5%)28.88m，校核洪水位（P=1%）为29.95m。从表4-4-1中可得知现有溢洪道的溢流堰过流能力：设计洪水位28.88m，Q泄=32.6m3/s，校核洪水位29.95m，Q泄=24.5m3/s。4.5工程规模4.5.1工程等级及建筑物级别皮湖水库正常蓄水位27.53m，水库总库容605万m3，按照《防洪标准》GB50201—94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，本工程属Ⅳ等工程，水库为小(一)型水库，永久性主要建筑物为4级，永久性次要建筑物为5级，临时性水工建筑物为5级。4.5.2　建筑物设计洪水标准枢纽建筑物设计洪水标准见表4-5-1。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表4-5-1枢纽建筑物设计洪水标准表建筑物名称洪水标准大坝、溢洪道、输水涵管溢洪道消能防冲导流建筑物设计洪水标准20年一遇（P=5%）20年一遇（P=5%）5年一遇（P=20%）校核洪水标准100年一遇（P=1%）//123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告5建筑物除险加固设计5.1大坝工程复核及加固设计5.1.1大坝工程复核⑴、目的：找出不利于大坝安全运行的因素，为大坝加固提供可靠的理论依据，确保大坝安全运行，使工程充分发挥效益。⑵、依据：主要根据大坝施工、运行、现场勘探、现场检查等情况和大坝安全评价报告及核查意见。⑶、内容：坝顶高程复核、渗流复核、渗透稳定复核、坝坡静力稳定复核及上游护坡复核等。5.1.1.1复核依据⑴、地形测量资料：采用2004年本院测绘分院提供的坝址地形图。⑵、地质勘探资料：采用本院勘察分院提供的《**市皮湖水库工程地质勘察报告》（初步设计）、图纸及试验成果。⑶、水文、气象资料：水库为多年调节水库，设计正常高水位27.53m，设计洪水位28.88m（P=5%），校核洪水位29.95m（P=1%），死水位23.00m，总库容605万m3，多年平均最大风速15.3m/s，风区长度D=1.51km。⑷、大坝施工、运行、现场勘探、现场检查情况。⑸、《**市皮湖水库大坝安全评价报告》和《**市皮湖水库大坝安全鉴定报告书》。5.1.1.2坝顶高程复核根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）及《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）规定，大坝坝顶超高按下式计算:y=R+e+A式中:123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告y:坝顶超高(m)；R:最大波浪在坝坡上的爬高(m)；e:最大风壅水面高度(m)；A:安全加高(m)。⑴、最大波浪爬高R=1.84Rm（累积频率为5%的爬高值）Rm：平均波浪爬高。Rm=KΔ·Kw·(hm·Lm)1/2/(1+m2)1/2式中:KΔ：斜坡的糙率渗透性系数；Kw：经验系数，由W/(gH)1/2决定（W：风速，H：坝前水深）；m：斜坡边坡系数；hm：平均波高,gh1%/W2=0.00625W1/6(gD/W2)1/3；h1%：累积频率为1%的波高；hm由h1%/hm、累积频率P查表得出；Lm：平均波长，gLm/W2=0.0386(gD/W2)1/2。⑵、风壅水面高度e=KW2Dcosβ/2gHm式中:123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.1.1大坝坝顶高程计算表P项目P=5%（设计）P=1%（校核）静水位（m）28.8829.95D（m）14501510W（m/s）22.915.3β（°）88H（m）8.329.39m33hm(m)0.770.42Lm(m)10.937.3Rm(m)0.800.43R(m)1.931.03e(m)0.020.01A(m)0.50.3坝顶超高y(m)2.451.34坝顶设计高程(m)31.3331.29现有坝顶高程(m)30.2～35.4K：综合摩阻系数；W：计算风速；D：吹程；Hm：坝前平均水深；β：风向与坝轴线法线的夹角。⑶、坝顶超高和大坝坝顶高程计算坝顶超高和大坝坝顶高程计算结果详见表5.1.1。由表5.1.1可以看出，设计洪水位（P=5%）情况下，所需坝顶高程为31.33m，校核洪水位（P=1%）情况下，所需坝顶高程为31.29m，现有坝顶高程为30.2～35.4m，不满足规范要求。5.1.1.3大坝渗流复核（1）计算断面及参数选定123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库无任何渗流监测资料，大坝的渗流安全复核只能采用计算分析法，并结合安全现场检查和地质勘察结果进行安全分析评价。根据本次地勘资料，有0+196（2-2）、0+504（3-3）共2个断面地质剖面图。其中，0+196断面位于原老河床附近位置，在原有坝段中坝高最大，下游坝脚为水塘；0+504断面位于坝下涵管附近位置，该涵管漏水较严重，下游为水渠。故选择0+196和0+504两断面进行渗流计算。断面图详见附图5-1-1、5-1-3。大坝断面渗透分区和渗流参数以本次工程地勘报告为基础，结合大坝安全现场检查和工程质量评价而确定。详见表5.1.2。表5.1.2大坝渗透分区和渗流计算参数选用表计算断面部位分区土层名称分布高程（m）渗透系数（cm/s）0+196坝体A坝体填土20.80~30.203.31×10-4坝基B粘土16.40~22.403.61×10-5C强风化粉砂岩12.00~18.903.88×10-50+504坝体A坝体填土23.00~30.703.31×10-4坝基B粘土19.20~25.003.61×10-5C强风化粉砂岩12.00~21.103.88×10-5（2）计算工况本次大坝渗流分析只进行稳定渗流计算。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）的规定，稳定渗流分析计算考虑以下三种水位组合情况：①正常蓄水位（27.53m）与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位（28.88m）与下游相应的水位；③上游校核洪水位（29.95m）与下游相应的水位。其中，上游水位根据本次水文复核计算结果确定。0+196断面下游水位：工况1取坝坡脚附近的塘底高程22.40m，工况2和工况3取水塘泄洪闸底板（水面）高程24.30m；0+504断面的下游水位均取涵管出口附近的渠底高程22.90m。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告（3）允许坡降据本次土工试验成果和地勘报告，坝体填土的允许渗透坡降为0.44，坝基覆盖层（粘土）为0.48。大坝下游坝坡无护坡和排水反滤设施，坝体浸润线易在坝坡出逸，坝坡出逸坡降允许值按下式计算：Jc　=γ1＇/γ（tanφ-tanβ）cosβ+C/γ式中：Jc——坝坡出逸临界渗透坡降；γ1＇——土料浮容重；γ——水容重；φ——土料内摩擦角；β——下游坝坡坡角；C——土料凝聚力。由于渗流出口处土料的凝聚力和内摩擦角远小于试验值，根据经验，可取试验值的1/3～1/4。有关数据如下：γ1＇=12.1kN/m3，γ=10kN/m3，φ=6°，β=29°，C=6.0kPa。经计算得：Jc=0.125。（4）计算结果及分析本次渗流分析计算采用南京水利科学研究院编制的土石坝二维渗流计算程序《UNSST2》，得到各种计算工况下大坝0+196和0+504两断面的渗流等势线图（详见附图5-1-2、5-1-4）和坝坡、坝基渗透坡降值及计算渗流量值（详见表5.1.3）。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.1.3大坝稳定渗流计算特征值表计算断面上游水位(m)下游水位(m)坝坡出逸点坝体填土坝基覆盖层水平坡降单宽渗流量(m3/d.m)高程(m)剩余位势水平坡降出逸坡降0+19627.5322.4025.0050%0.360.550.450.1228.8824.3025.1718%0.390.580.170.2429.9524.3025.2219%0.410.590.190.310+50427.5322.9024.8833%0.380.420.460.0628.8822.9025.1135%0.390.430.470.1229.9522.9025.2842%0.400.440.480.15①从大坝渗流等势线图可以看出，两断面各工况的计算浸润线较高（坝坡出逸点高程0+196断面在25.00m以上，0+504断面在24.88m以上），坝坡出逸点剩余位势较大（0+196断面在18％以上，0+504断面在33％以上）。两断面下游均无反滤排水设施。②从表5.1.3可以看出：两断面坝坡出逸坡降值均超过允许出逸坡降值（0.125），且渗流出口无保护，易产生散浸乃至局部渗透破坏。③据渗流计算结果，大坝在正常蓄水位下，单宽渗流量平均为0.09m3/d.m。④分析认为：坝体填土施工质量差、透水性偏大，大坝没作防渗处理以及下游无反滤排水设施是造成坝体浸润线偏高、坝坡出逸坡降值超过允许出逸坡降值和渗漏严重的主要原因，应按照规范要求完善大坝防渗体系、排水设施和大坝安全监测设施。5.1.1.4坝体、坝基变形及库岸稳定分析（1）坝体变形分析大坝为均质土坝，经40多年的运行，整体沉降基本趋于稳定，但坝体新填筑坝段填土松散，多处裂缝，局部塌坡。坝体填土主要为低液限粘土，压实度为0.90，渗透系数为3.31×10-4cm/s,均不满足规范要求；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告渗流分析计算表明，高水位时坝体浸润线偏高，坝坡出逸坡降值超过允许值，下游无反滤排水设施，极易产生散浸乃至局部渗透破坏，对大坝渗透稳定和变形稳定产生不利影响。实际运行中下游坝脚出现多处集中渗漏，影响大坝的安全与稳定。（2）坝基变形及库岸稳定分析由于坝身、坝肩持力层为第四系残坡积粘土层，下伏基岩为粉砂岩，无软弱夹层，其抗剪指标均较高，因此不存在坝基、坝肩抗滑稳定性问题。坝基土体承载力较大，能满足承受坝体荷载要求，不存在坝基变形问题。水库近坝库岸左右岸地势较平缓，土质为第四系残坡积粘土层，土质密实，因此大坝左右岸稳定。另外库周为20～30°的缓坡，岩性为第四系残坡积层，土质密实，因此库周边坡稳定，无严重的塌岸问题。5.1.1.5大坝静力稳定复核（1）复核计算依椐大坝稳定分析的主要依椐有：a、《江西省小型水库大坝安全评价导则》（试行）；b、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；c、《**市皮湖水库工程地质勘察报告》（初步设计）；d、本水库大坝渗流复核结果。（2）计算断面的选取综合大坝工程地质勘察报告和渗流复核计算结果,选取可能最不利的0+196和0+504两断面进行复核计算。坝体计算断面形状及材料分区详见附图5-1-1、5-1-3。（3）计算参数的确定根椐《**123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告市皮湖水库工程地质勘察报告》，坝体、覆盖层和坝基土层特征如下：据施工回忆，大坝填土多来源于库区及大坝左右两岸。据本次勘探，大坝填土多为灰黄色粘土，土质较好，但较松散。大坝填土室内定名为低液限粘土。根据勘探成果，大坝坝基覆盖层主要为粘土，土质较密实，粘性中等，可～硬塑状态。粘土层分布于整个坝基范围内，厚度为2.0～9.1m。本次勘探于该层中共取7组土样进行室内试验，根据试验成果，其粘粉粒含量为90%左右，室内定名低液限粘土。根据钻探揭露，坝基岩体为粉砂岩，岩体风化较深，在坝址区钻孔中揭露的均为强风化岩体，岩体多为灰黄色，岩质较软弱。从钻孔柱状图及渗透剖面图上可以看出，岩体的渗透系数为1.0～6.75×10-5cm/s，基岩为弱透水层。本次计算参数是按照土工试验资料确定，由于受仪器设备条件的限制，大坝填土及坝基材料抗剪强度指标均为直剪试验结果。在稳定计算中，用直剪试验的饱和固结快剪指标作为总应力指标应直接取试验成果的小值平均值，相应的有效应力指标将凝聚力适当减小、摩擦角适当增大。坝体填土及坝基材料的物理力学指标见表5.1.4。表5.1.4坝体填土及坝基材料的物理力学指标表土层名称干密度（g/cm3）湿密度（g/cm3）渗透系数（cm-4/s）有效应力指标总应力指标水平垂直凝聚力（kpa）摩擦角（度）凝聚力（kpa）摩擦角（度）大坝填土1.401.823.313.3117.219.118.018.0粘土1.481.880.3610.36118.720.520.018.2基岩2.02.00.3880.38826.027.030.025.0（4）计算条件123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告皮湖水库防洪安全复核结果:设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水位标准采用100年一遇。水库设计洪水位为28.88m，校核洪水位为29.95m，正常高水位27.53m，死水位23.00m，水库总库容为605万m3。根椐《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本水库为Ⅳ等工程，主要永久性建筑物为四级，属小㈠型水库。（5）计算方法及内容本水库为均质土坝,据《碾压式土石坝设计规范》（SL252-2000）,大坝抗滑稳定计算采用毕肖普法，坝坡抗滑稳定安全系数正常运行为1.25，非正常运行为1.15。计算采用南京水利科学研究院编制的《UNSST2》程序，坝坡抗滑稳定复核计算在洪水复核和渗流复核计算的基础上进行，具体计算工况如下：①正常蓄水位27.53m时稳定渗流期的下游坝坡；②设计洪水位28.88m时稳定渗流期的下游坝坡；③校核洪水位29.95m时稳定渗流期的下游坝坡；④水库水位由校核洪水位29.95m降至死水位23.00m时的上游坝坡。稳定渗流期的下游坝坡采用有效应力法计算，水位降落时的上游坝坡采用有效应力法和总应力法计算。（6）稳定复核计算结果大坝上、下游坝坡抗滑稳定复核计算结果详见表5.1.5，滑裂弧位置见附图5-1-5、5-1-6。计算结果表明上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，大坝坝坡整体稳定性安全。（7）坝体稳定性评价从坝体在各种工况下的稳定复核计算结果可以看出，皮湖水库上、下游坝坡抗滑稳定均满足规范要求，但高水位时坝体浸润线偏高，坝坡出逸坡降值超过允许值，且下游无反滤排水设施，123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告极易产生散浸乃至局部渗透破坏，对大坝渗透稳定和变形稳定产生不利影响，应采取适当措施降低坝体浸润线，增强坝体的稳定性和安全性。表5.1.5坝坡抗滑稳定复核计算结果计算断面上游水位圆心坐标滑弧半径最小安全系数规范允许值备注CxCy0+19627.5381.5035.7013.01.521.2528.8881.5035.7013.01.511.2529.9581.5035.7013.01.481.1529.95-23.0039.1057.5035.12.731.150+50427.5375.5838.014.91.971.2528.8875.5838.014.91.921.2529.9575.5838.014.91.891.1529.95-23.003249.425.82.361.155.1.1.6大坝上游护坡复核大坝上游块石护坡范围不够，块石粒径小，未设垫层，风化、风浪淘刷严重，因此上游护坡需翻修并扩大护坡范围。5.1.1.7下游反滤排水复核大坝下游坝坡凹凸不平，坝面无护坡和排水沟；坝脚无反滤排水设施，下游水塘长期浸泡坝脚，渗漏无法观测。因此需增设下游护坡、坝面排水沟、反滤排水设施和塘堤。5.1.1.8大坝存在的主要问题根据以上大坝复核计算结果、大坝安全鉴定和本次加固设计地质勘察资料，经综合分析，大坝存在的主要问题如下：（1）据坝顶高程复核计算123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告结果，设计洪水位（P=5%）情况下，所需坝顶高程为31.33m，校核洪水位（P=1%）情况下，所需坝顶高程为31.29m，现有坝顶高程为30.2～35.4m，不满足规范要求。（2）大坝上游块石护坡范围不够，块石粒径小，未设垫层，风化、风浪淘刷严重；下游坝坡凹凸不平，坝面无护坡和排水沟。（3）大坝下游坝脚无反滤排水设施，下游水塘长期浸泡坝脚，渗漏无法观测。（4）大坝清基不彻底，局部存在坝体与坝基的接触渗漏问题；大坝填筑质量差，压实度为0.90，渗透系数大于1.0×10-4cm/s，均不满足规范要求；坝体新填筑坝段填土松散，多处裂缝，局部塌坡；经复核，高水位期大坝坝体浸润线位置偏高，坝坡出逸坡降值超过允许值，极易产生散浸乃至局部渗透破坏，实际运行中下游坝脚出现多处集中渗漏，大坝渗流性态不安全。（5）输水涵管存在渗漏，已封堵的两座老涵管出口漏水严重。（6）大坝白蚁危害严重。（7）大坝缺少必要的渗流观测、渗流量观测和水位观测等安全监测设施。5.1.2大坝加固设计5.1.2.1加固设计内容针对大坝存在的问题，综合本次加固设计所进行的地质勘探、复核计算结果，确定大坝加固设计的内容为：上游护坡设计、坝身和坝基（覆盖层）防渗处理设计、下游反滤排水设计、下游护坡及整坡设计、白蚁防治处理、坝顶钢筋砼防浪板墙和泥结碎石路面设计、坝面排水系统与踏步设计等。5.1.2.2大坝外形轮廓尺寸的确定（1）坝顶宽度的确定123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告根据《规范》（SL274-2001）规定，如无特殊要求，中低坝的坝顶宽度可选用5～10m。现有坝顶宽度为20m左右，考虑到大坝两端公路路基设计宽为15m，所以本次加固设计坝顶宽度取15m。（2）坝顶高程的确定据坝顶高程复核计算结果，大坝设计坝顶高程为31.33m，现有坝顶高程为30.2～35.4m，不满足规范要求。考虑坝顶现状，分段设计。①大坝中段：现有坝顶高程为30.2～30.4m，本次加固设计拟将坝顶按30.33m高程整平，然后修建泥结碎石路面，加固后坝顶高程为30.50m（包括0.15m厚泥结碎石路面和0.02m厚级配砂砾磨耗层）。在大坝坝顶上游侧修建C20钢筋砼防浪板墙，防浪墙顶高程为31.33m、底高程为30.00m，顶宽0.20m，底宽0.50m。②大坝左段：现有坝顶高程为30.4～31.4m，本次加固设计拟将坝顶按30.33～31.43m高程整平，然后修建泥结碎石路面，加固后坝顶高程为30.50～31.60m。坝顶高程低于31.33m的坝段，其上游侧修建C20钢筋砼防浪板墙。③大坝右段：现有坝顶高程为30.4～35.4m，本次加固设计拟将坝顶按30.33～35.43m高程整平，然后修建泥结碎石路面，加固后坝顶高程为30.50～35.60m。坝顶高程低于31.33m的坝段，其上游侧修建C20钢筋砼防浪板墙。（3）坝坡设计根据现状坝坡静力稳定复核，大坝上下游坝坡在各种工况下稳定满足要求，但坡度不一致、坡面不平整，本次加固设计拟定上游坝坡为1:3.0、下游坝坡为1:2.5。大坝上下游各设置两条踏步，踏步布置于大坝中段两侧。踏步每步高15cm，与坝坡对应设置踏步宽度，并设置M7.5浆砌石踏步边墙，每20步设一平台以调节坡度。踏步用C15砼现浇，下设15cm厚的砂卵石垫层。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告（4）坝顶布置拟定坝顶中部路面为泥结碎石路面，路面宽5.0m，厚0.15m，上铺0.02m厚的级配砂砾磨耗层；为满足路面排水要求，将路面铺筑成向下游倾斜，倾斜坡度为1.5%；坝顶上游侧设置C20钢筋砼防浪板墙；坝顶下游侧（砼预制块护坡顶部）设置M7.5浆砌块石齿墙压顶。5.1.2.3大坝上游护坡设计（1）护坡方案选择原大坝上游块石护坡范围不够，块石粒径小，未设垫层，风化、风浪淘刷严重，因此上游护坡需翻修并扩大护坡范围。考虑到原上游护坡为块石护坡，本次加固设计大坝上游护坡仍选择干砌块石护坡方案（高于大坝设计坝顶高程31.33m的坝坡采用草皮护坡），护坡前拆除原块石护坡，并按设计坡比将坝坡整平夯实。据地质报告提供资料，距大坝约25km的梅林镇有一块石料场，该石料场储量较丰富，无效层薄，岩性为砂岩，岩质较好，交通较方便。（2）护坡厚度计算根据规范（SL274-2001），计算公式如下：D=1.018Kt=式中：D——石块所需的粒径(m)；t——护坡厚度(m)；K——随坡率变化的系数，由规范（SL274-2001）查得；rk——石块的容重，rk=2.6T/m3；rw——水容重，rw=1.0T/m3；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告m——坡率，m=3.0；h——累积概率为5%的波高(m)。经计算得：D=0.282m，t=0.34m。根据干砌块石护坡的构造要求及施工技术要求，取干砌块石护坡厚度t=0.35m。（3）护坡范围确定根据规范（SL274-2001）要求，护坡上部至坝顶、下部至坝脚，两侧护至两岸坝肩与岸坡相接。（4）垫层和齿墙设计根据规范（SL274-2001）要求，干砌块石护坡下设置0.15m厚的碎石垫层和0.15m厚的中粗砂垫层；在护坡上部和下部以及左右岸坡交接处，均设置0.4m宽、0.7m高的M7.5浆砌块石齿墙（压顶或固脚）。5.1.2.4坝身和坝基防渗处理设计大坝填筑质量差，压实度为0.90，渗透系数为3.31×10-4cm/s大于1.0×10-4cm/s，为中等透水层，不满足规范要求。经复核，高水位期大坝坝体浸润线位置偏高，坝坡出逸坡降值超过允许出逸坡降值，且下游无反滤排水设施，极易产生散浸乃至局部渗透破坏。大坝运行已出现诸多渗流异常现象，大坝渗流性态不安全，故需进行坝身防渗处理。大坝清基不彻底，局部存在坝体与坝基的接触渗漏问题；实际运行中下游坝脚出现多处集中渗漏。因此，需结合坝身防渗对坝基覆盖层进行防渗处理。（1）方案选择根据我省小型水库坝身、坝基防渗处理的经验，秉着经济、实用、等效的原则，考虑到大坝同时承受其下游赣江洪水的水压力，拟定坝身和坝基覆盖层防渗处理设计方案采用冲抓套井回填粘土防渗墙防渗方案。（2）冲抓套井回填粘土防渗墙设计123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告①防渗原理冲抓钻套井回填粘土防渗墙处理坝体渗漏技术主要是在坝体和坝基覆盖层渗漏区利用冲抓钻打井和造孔，由主套井回填的粘土经机械夯实后形成一道连续的粘土防渗墙，使其渗透系数小于原坝体渗透系数的100倍，从而达到截水防渗的目的。该技术已广泛运用于宜春市土坝坝身防渗加固，积累了不少施工经验，实践证明，该技术防渗效果好，造价较低。②机具设备选取及其主要性能造孔采用SJz-95型自动挂卸冲抓式打井机，该机型适用于各种土层造孔，钻机开孔直径1.1m，最大钻孔深度40m，底架尺寸7m×1.09m（长×宽）。③料场选取及回填土的物理力学指标根据地质报告提供资料，防渗墙粘土料场位于大坝右岸，至坝址运距1.0～2.0km，该料场无效层薄，储量较丰富，土质为粘土，级配良好，土质较好，满足SL251-2000中规定的防渗土料塑性指数为10～20，粘粒含量15-40%的要求。其主要物理力学指标为：比重2.75g/cm3，最优含水量25.6%，最大干密度1.50g/cm3，塑性指数17.2，凝聚力C=20kPa，内摩擦角φ=18.5°，渗透系数k值为2.81×10-6cm/s。④套井回填粘土防渗墙设计指标根据大坝技术要求及料场土有关土工试验结果，套井回填粘土防渗墙设计指标如下：设计干容重：γd=1.455g/m3；设计最优含水量：ω=25.6%；设计防渗墙渗透系数：K≤1×10-5cm/s。⑤钻孔范围及深度的确定坝身和坝基覆盖层冲抓套井回填粘土防渗墙布置在大坝桩号123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告0+060～0+622的坝身纵断面，全长562m，孔距0.75m，布孔750个。粘土防渗墙顶部回填至坝顶（大坝设计坝顶高程为31.33m），底部伸入相对不透水层以下0.5m。⑥钻孔平面套接布置及排数确定根据防渗墙应满足渗透稳定要求，大坝冲抓粘土防渗墙采用单排，防渗墙有效厚度为0.805m，防渗墙中心线位于坝轴线上游3.50m，平面排列按主、套井相间成环链形套接布置，孔距0.75m，每排孔冲填分两序孔进行，主井为一序孔，套井为二序孔。⑦冲抓套井回填粘土防渗墙施工技术要求a、在套井回填粘土防渗墙施工前一个月把水库放空；b、全面施工前建议先做现场击实试验，用以确定回填土料在施工含水量范围内的击数和回填速度；c、套井回填粘土防渗墙施工应先施工单序号孔，后施工双序号孔，套打前进；d、套井造孔时机架要保持固定平稳，不得因振动而产生位移，且必须保持井孔必要的垂直度；e、井孔底部接触基岩时，应尽可能清除井底积水、泥浆和石碴等，必要时可人工挖除。若基岩面完整，且无泥浆、石碴及积水等，可直接回填粘土，若基岩面以上积水较多、且无法排干时，宜采用干的425#普通硅酸盐水泥拌粘土进行回填；若基岩面不完整，且无积水时，为保证粘土防渗墙与基岩面更好接触，应先在基岩面上回填0.1m厚1:2水泥砂浆，再正常回填粘土；f、回填粘土时要严格控制填土厚度，每层厚度为0.3～0.5m，不允许掺杂物，严禁使用大块冻土。向井内倒回填土时，要求夯锤提起1.5m以上高度，以便入土能均匀洒落井内。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告g、对回填土夯实时，落距宜控制在1.5～2.0m，施工按理论击实数据或现场击实数据适当增加2～5击，以消除夯锤碰撞井壁和侧压土体而产生的消能影响。h、套井回填粘土防渗墙应进行必要的质量检查，质检的主要指标有回填土的含水量、干密度和渗透系数。（3）大坝加固后渗流复核计算大坝加固后渗流复核计算采用有限单元二维稳定渗流计算方法（程序采用南京水利科学研究院编制的土石坝二维渗流计算程序《UNSST2》），粘土防渗墙设计渗透系数取1×10-5cm/s。计算断面选取典型断面0+196（断面图详见附图5-1-7）。大坝断面渗透分区和渗流计算参数详见表5.1.7。稳定渗流计算水位组合：①上游正常蓄水位（27.53m）与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位（28.88m）与下游相应的水位；③上游校核洪水位（29.95m）与下游相应的水位。表5.1.7大坝加固后渗透分区和渗流计算参数表计算断面部位分区土层名称分布高程（m）渗透系数（cm/s）0+196坝体A坝体填土20.70~30.503.31×10-4B粘土防渗墙16.90~30.501.00×10-5坝基C粘土16.90~22.403.61×10-5D强风化粉砂岩12.00~18.903.88×10-5经计算，得到各种计算工况下大坝加固后0+196断面的渗流等势线图（详见附图5-1-5），粘土防渗墙、坝坡、坝基渗透坡降值及计算渗流量值（详见表5.1.8）。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.1.8大坝加固后稳定渗流计算特征值表计算断面上游水位(m)下游水位(m)坝坡出逸点坝体填土坝基覆盖层水平坡降粘土防渗墙最大坡降单宽渗流量(m3/d.m)高程(m)剩余位势水平坡降出逸坡降0+19627.5322.4023.2715%0.200.210.201.680.0928.8822.4023.6018%0.220.220.212.090.1429.9522.4024.3023%0.240.230.222.520.19从表5.1.8和附图5-1-5可以看出：①大坝加固后，坝体浸润线高度和坝坡出逸点高程明显降低，坝坡出逸点剩余位势和大坝单宽渗流量明显变小，有利于坝体稳定；②粘土防渗墙墙体渗透坡降小于其允许渗透坡降[J]=5～10，满足要求；③经计算，坝坡出逸坡降允许值Jc=0.27。坝坡出逸坡降值小于允许值，渗透稳定满足要求。由于原坝体是稳定的，所以设置防渗体后的坝体上下游坝坡稳定无需复核计算。5.1.2.5下游反滤排水设计原大坝下游无反滤排水设施，下游水塘长期浸泡坝脚，渗漏无法观测。本次加固设计拟增设下游反滤排水设施（大坝左段和中段），并修建水塘塘堤（大坝中段）。（1）反滤排水形式和材料选择由于加固后大坝浸润线明显降低，下游坝坡的静力稳定和渗透稳定均满足要求，因此，大坝下游坝脚反滤排水拟采用贴坡反滤排水形式。该形式反滤排水体，可以防止坝坡土发生渗透破坏，保护下游坝脚，与坝体施工干扰较小，易于检修。反滤材料选择：采用一层10cm厚的中（粗）砂垫层，一层400g/m2123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告的土工布，一层20cm厚的卵石垫层。（2）贴坡反滤排水设计根据加固后渗流复核计算结果，各工况下游坝坡出逸点高程为23.27～24.30m，贴坡排水顶高程确定为25.50m；根据反滤材料选择，第一层采用10cm厚中粗砂垫层，第二层为400g/m2土工布，第三层为20cm厚卵石层，第四层为40cm厚块石层。贴坡排水底部设置一条坝趾集水沟，坝趾集水沟与坝下游排水沟相连。坝下游排水沟断面尺寸为0.5m×0.5m，采用M7.5浆砌块石砌筑、M10水泥砂浆抹面。坝下游排水沟进口设置三角形量水堰。具体布置详见图集“PH－SG－DB－01”～“PH－SG－DB－06”。（3）塘堤设计塘堤布置在贴坡反滤排水体下游侧，设计堤顶高程为26.00m，堤顶宽3m，上下游坡比为1:2.0。5.1.2.6下游护坡及坝面排水设计原大坝下游坝坡凹凸不平，坝面无护坡和排水沟，因此需增设下游护坡和坝面排水沟。考虑到大坝下游赣江洪水的影响，本次加固设计下游护坡方案为：大坝左段和中段采用砼预制块护坡，大坝右段采用草皮护坡。（1）砼预制块护坡设计a、护坡板厚计算采用正六边形砼预制块护坡，砼强度为C15，边长0.3m，根据规范（SL274-2001），预制砼护坡板厚为：t=0.07ηhρ3式中：η—系数，装配式取η=1.1；b—沿护坡板向长度，b=0.52m（分缝间距）；ρc—板的密度，取ρc=2.4t/m3；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告ρw—水的密度，取ρw=1.0t/m3；h—累积频率为1%的波高；Lm—平均波长；m—护坡坡率，m=2.5。经计算，正六边形砼预制块护坡板厚t=0.146m，取板厚为0.15m，板下设置0.15m厚砂卵石混合垫层。b、护坡结构设计①坝面整理护坡前清除坝面全部杂草，并按设计坡比将坝坡整平夯实。护坡上限至坝顶，下限至贴坡排水顶部，两侧护至两岸坝肩与岸坡排水沟相接。②垫层和齿墙设计下游坝面整好后，在护坡上限和下限处设置齿墙，齿墙尺寸为0.4m×0.7m（宽×高），采用M7.5浆砌块石砌筑，M10水泥砂浆抹面，待齿墙砌筑好后，整个护坡面铺筑0.15m厚砂卵石混合垫层，并夯实紧密。③护面和排水设计护面采用C15砼正六边形预制块，厚0.15m，边长0.3m，预制块拼接缝上部宽2cm，采用M10水泥砂浆勾平缝。为保证坝体内渗水能迅速排出，在坝坡设置排水孔，排水孔纵向间距1.8m、横向间距2.08m；排水孔设置在砼预制块的边角，其底部设置400g/m2土工反滤布一层，尺寸为0.35m×0.35m。（2）草皮护坡设计大坝右段草皮护坡范围为整个下游坝面，护坡前清除全部杂草，并按设计坡比将坝坡整平夯实。（3）排水沟设计123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告下游坝坡设置纵向排水沟和岸坡排水沟。根据规范（SL274-2001）要求，纵向排水沟一般宜布置在反滤排水体顶部内侧；下游坝坡与两岸岸坡和路堤交接处设置岸坡排水沟。排水沟采用M7.5浆砌块石砌筑，表面采用3cm厚M10水泥砂浆抹面。纵向排水沟断面尺寸为0.4m×0.4m；岸坡排水沟断面为梯形，上宽1.1m、下宽0.5m、高0.6m。具体布置详见图集“PH－SG－DB－01”～“PH－SG－DB－06”。5.1.2.7大坝白蚁防治处理大坝白蚁危害严重。对大坝蚁害的处理，设计拟从防与治两方面同时进行，找准白蚁经常出现位置诱杀白蚁，同时采取表层白蚁诱杀防治措施。5.1.3大坝安全监测系统设计皮湖水库现状无必要的大坝安全监测设施，不能满足水库大坝安全监测和管理的实际要求。为保证水库大坝安全运行，充分发挥水库的效益，需增加大坝渗流观测、渗流量观测和水位观测设施。（1）坝体渗流观测设计在大坝0+196断面埋设一排测压管，上游坝坡布置1孔、下游坝坡布置2孔，共埋设3个测压管。测压管布置详见图集“PH－SG－DB－01”。（2）大坝渗流总量观测设计在大坝下游贴坡反滤排水后设置坝趾集水沟，沟底宽0.5m，沟深0.5m，梯形断面；下游侧采用M7.5浆砌块石贴坡式挡土墙结构，顶宽0.3m，底宽0.5m，并用3cm厚M10水泥砂浆迎水侧抹面。坝趾集水沟与坝下游排水沟相连接。坝下游排水沟长约20m，进口沟底高程为23.00m，沟底宽0.5m，沟深0.5m，底坡降i=2‰，矩形断面，采用0.3m厚M7.5浆砌块石砌筑，表面3cm厚M10水泥砂浆抹面。在坝下游排水沟距进口1.5m处设置三角形量水堰进行大坝渗流总量观测。（3）水位观测设计在大坝右端上游踏步一侧设置水位观测尺，观测尺采用标尺。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告5.2溢洪道工程复核及加固设计5.2.1溢洪道工程复核结论溢洪道底板砼、浆砌块石老化，裂缝较多，局部掏空，未衬砌部分，冲刷严重。跌水下有一5m深的冲坑。溢洪道左岸山体局部边坡过陡，存在坍塌现象，对左岸边墙及底板冲击破坏严重。溢洪道出口跌水（消能设施）底板有一2m深的冲坑、边墙块石风化、掏空，毁损严重。出水渠断面过小。5.2.2溢洪道加固设计根据溢洪道工程复核及安全鉴定结论，本次溢洪道加固的主要项目有：进水渠衬砌设计、堰体、箱涵、节制闸、陡槽、消力池及交通桥、出水渠衬砌设计等；加固设计对原溢洪道拆除进行重建。原有堰体拆除，新建开敞式平底宽顶堰，宽顶堰位于原段堰体位置，堰宽12.0m，堰顶高程27.53m，堰前进水渠底板高程27.53m，堰体采用C25砼砌筑堰后接箱涵及节制闸底板高程27.53m，节制闸后接陡槽，底板高程27.53m，底宽12.0m，轴线长30.0m。底坡i=0.144，进口底板高27.53m，出口底板高程23.2m，直线段后接消力池，池宽12.0m，消力池后接池塘，塘后为出水渠，渠宽8.0m，长200.0m，底坡i=0.0033，为满足交通要求，需在出水渠上设二交通桥，位于出水渠起始位置，交通桥桥面采用C25钢筋砼结构，净跨10.0m，宽4.5.0m，桥面板厚0.15m。。5.2.2.1泄流曲线计算⑴库水位与下泄流量计算(含进水渠影响)溢流堰为开敞式平底宽顶堰，堰顶高程27.53m按下式进行计算Q=c·m·εδs·B·H03/2《溢洪道设计规范》(SL253-2000)式中：Q—流量，m3/s；c—c=1.0；B—净宽，B=12.0m；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告m—流量系数，m=0.385；H0—堰上水头；ε—侧收缩系数，ε=0.961；δ—淹没系数；⑵进水渠泄流量计算进水渠全长25m，底宽12m，底板高程27.53m，底坡i=0，边坡1:1，拟采用C20砼衬砌，渠道按明渠非均匀流公式进行计算，取进水渠出口断面为起始断面，在不同起流量下的起始断面的水深h1，流量v1，再采用能量守恒公式反推至库区已得出不同流量下对应的渠道进口断面的不同水深，即可得出进水渠水位与泄流量的关系，计算公式为：ΔL=式中：ΔL－ΔL=25m其余符合意义同前。经计算，库水位与溢洪道泄量的关系见下表5.2.2.1～3。表5.2.2.1无赣江水位顶托堰上水深(m)堰上水位(m)库水位(m)流量(m3/s)027.5327.5300.227.7327.781.760.427.9327.974.980.628.1328.179.130.828.3328.3714.071.028.5328.5719.671.228.7328.7625.861.428.9328.9632.58123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.2.2.2外河赣江皮湖坝址水位28.60m时(5%频率)堰上水深(m)堰上水位(m)库水位(m)流量(m3/s)1.0728.628.601.2728.828.8621.651.4729.029.0534.671.6729.229.2542.391.8729.429.4550.292.0729.629.6557.992.2729.829.8467.192.4730.030.0376.26表5.2.2.3外河赣江皮湖坝址水位29.87m时(1%频率)堰上水深(m)堰上水位(m)库水位(m)流量(m3/s)2.3429.8729.8702.5430.0730.1379.532.7430.2730.3381.982.9430.4730.5399.043.1430.6730.72109.323.3430.8730.82119.935.2.2.2进水渠设计进水渠全长25m,底宽12m，边坡1:1,底坡i=0，底板高程27.53m。边墙采用现浇C20砼，底高程27.53m，顶高程30.37m，边墙厚0.15m，下设0.1m砂砾石垫层，在28.03m高程以上设φ50PVC排水管，间距1.0m，排距2.0m，管后设250g/m2土工布(350mm×350mm)，土工布后设砂卵石反滤料层(200m×400mm)。5.2.2.3溢流堰设计123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告(1)结构设计宽顶堰位于大坝右岸处，堰净宽12.0m，长10.0m，堰顶高程27.53m，堰前进水渠底板高程27.53m，宽顶堰采用C25砼砌筑，其下游流量按校核洪水Q=72.53m3/s(P=1%)时，相应堰上水头为2.34m考虑0.5m超高则溢流堰头墙顶高程为30.37m。溢流堰为C25砼结构，总宽12.0m，长10.0m，底板厚0.6m，在堰体横向每6m设一道纵缝，缝宽2cm，采用沥青杉板填缝。(2)溢流堰体整体稳定及应力计算溢流堰体座落在粘土覆盖层上，土质坚硬密实，堰体与粘土摩擦系数f=0.30，地基承载力［f］=200Kpa。①抗滑稳定按下式计算Kc=式中：Kc—抗滑稳定安全系数［k］=1.05；f—摩擦系数f=0.30；ΣW—作用在堰体上竖向力之和；ΣP—作用在堰体上水平力之和；②堰体地基应力计算δ=式中：δ—地基面最大、小应力ΣM—作用在堰体上所有力对基底开纵轴的力矩之和；b—堰体长度，b=10.0m；L—堰体宽度，L=1.0m；其它符号意义同上。③计算结果见表5.2.2.4123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.2.2.4堰体稳定及应力结果表计算工况Kc［Kc］δmax(kpa)δmix(kpa)［δ］(kpa)正常蓄水位1.791.0548.612.3200校核水位1.161.038.315.9200由表5.2.2.4可知，在正常蓄水位和校核水位情况下，溢流堰体稳定及应力均满足要求。5.2.2.4箱涵设计箱涵直接溢流堰,其设计应按P=1%校核下泄洪Q=72.53m3/s进行设计。⑴结构设计箱涵采用钢筋C25砼结构，共三孔，内空尺寸4×3.2米(宽×高)，顶、底厚0.6米，边墙厚1.0米，长15.0米，进出口底板高程27.53m。⑵过流能力复核按下式进行计算Q=c·m·εδs·B·H03/2《溢洪道设计规范》(SL253-2000)式中：Q—流量，m3/s；c—c=1.0；B—净宽，B=12.0m；m—流量系数，m=0.385；H0—堰上水头；ε—侧收缩系数，ε=0.961；δ—淹没系数；经计算当H0=2.34m时，Q=72.53m3/s，过流能力満足要求。(3)整体稳定及应力计算箱涵座落在粘土覆盖层上，土质坚硬密实，堰体与粘土摩擦系数f=0.30，地基承载力［f］=200Kpa。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告计算公式同上；计算结果见表5.2.2.5表5.2.2.5稳定及应力结果表计算工况Kc［Kc］δmax(kpa)δmix(kpa)［δ］(kpa)校核水位3.21.0145.278.5200由表5.2.2.5可知，在校核水位情况下，稳定及应力均满足要求。5.2.2.5闸室设计⑴结构设计在外河高水位时，为避免外河水倒灌入水库，在箱涵后设置节制闸，闸室共三孔，孔口尺寸4×3.2米(宽×高)，闸室长2.5米，底板高程27.53m，闸墩顶高程36.89米，其上设置启闭房，采用我QPQ-15T螺杆式启闭机启闭。⑵过流能力复核节制闸孔口与箱涵同，姑不需进行过流能力复核。(3)整体稳定及应力计算节制闸座落在粘土覆盖层上，土质坚硬密实，堰体与粘土摩擦系数f=0.30，地基承载力［f］=200Kpa。计算公式同上；计算结果见表5.2.2.6表5.2.2.6稳定及应力结果表计算工况Kc［Kc］δmax(kpa)δmix(kpa)［δ］(kpa)校核水位2.31.0164.3126.4200由表5.2.2.6可知，在6校核水位情况下，6稳定及应力均满足要求。5.2.2.6陡槽设计陡槽直接溢流堰,其设计应按P=1%校核下泄洪Q=72.53m3/s进行设计。①陡槽结构设计123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告节制闸后接陡槽，底宽12.0m，轴线长30m。底坡i=0.144，进口底板高27.53m，出口底板高程23.2m。②陡槽水面线及墙高计算a.临界水深和临界坡降计算临界水深hk=3=0.7mWK=Bhk=12×0.7=9.4Xk=B+2hk=12+2×0.7=13.4mRk==0.63mCk=Rk1/6=54.45ik==0.00336＜i=0.144属陡坡，发生SⅡ型降水曲线，末端水深以正常水深h0为渐近线，计算水深h1=0.7m正常水深计算Q=WCW0=h0·B=12·h0X0=B+2h0=12+2h0C0=R01/6i=0.144经计算h0=0.23mb.陡槽水面线计算陡槽水面线计算根据ΔL=《溢洪道设计规范》(SL253-2000)式中符合意义同前。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告c.掺气水深hb计算hb=《溢洪道设计规范》(SL253-2000)式中：hb—掺气高度，m；V—计算断面流速，m/s；h—不考虑掺气时对水深；d.计算边墙高溢洪道边墙高采用计算水深，掺气水深与安全超高之和。H=h+hb+Δz式中：Δz—安全超高，Δz=1.0m；其余符号意义同前。经计算，陡槽水面线及计算墙高成果见表5.2.2.6-1。表5.2.2.6-1陡槽水面线及计算墙高桩号水深(m)流速(m/s)掺气水深(m)超高(m)边墙高(m)0+0000.703.110.021.001.720+0100.643.400.021.001.660+0200.484.530.021.001.500+0300.239.460.021.001.25(4)陡槽边墙设计①.陡槽边墙结构设计边墙采用C25砼和浆砌石结合钢筋砼防冲面板进行方案比较。方案Ⅰ：C25砼方案，顶宽0.4m内坡铅直，外坡1:0.35边墙高见表5.2.2.6-1，墙内设φ50PVC排水管，孔距2.0m，呈梅花型布置，排水管进口设250g/m2土工布(350mm×350mm)，土工布后设砂卵石反滤料(400m×200m)。方案Ⅱ：浆砌石砼结构钢筋砼防冲面板方案，顶宽0.5m，内坡铅直，迎水面设一层20cm厚C25钢筋砼防冲面板，板后为浆砌石墙与墙体采用Φ18@1000锚筋连接，其它结构形式同方案Ⅰ方案比较，采用相同部位，单位长度挡边墙进行比较，结果见表5.2.2.6-2123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表5.2.2.6-2边墙方案比较序号项目单位单价(元)方案Ⅰ方案Ⅱ工程量造价(元)工程量造价(元)1C25砼m3338.51.79605.922M7.5浆砌石m3214.431.85396.703C25钢筋砼防冲面板m3357.60.36128.744钢筋制安㎏5.9620.02120.395合计605.92645.83由表5.2.2.6-2可知，方案Ⅰ比方案Ⅱ单位m可节省投资39.91元，且施工较方便，质量容易控制，从技术经济择优选取方案Ⅰ为推荐方案。②.陡槽边墙稳定及应力计算陡槽边墙稳定及应力计处算最不利工况为溢洪道内无水，荷载组合为：自重+最大填土高度，计算公式：Kc=δ=式中符合意义同前。经计算边墙在最不利工况下Kc=1.23＞［Kc］=1.05σ＜δ=＜［σ］=200Kpa满足要求。③陡槽底板设计a.陡槽底板厚度计算陡槽底板抵抗高速水流冲刷，其所需最水厚度用下式计算t=0.03αv式中：t—底板宽度，m；v—流速，m/s；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告h—水深，m；α—粘性系数，α=0.8；经计算，最大t=0.11m，取t=0.3m。b.陡槽底板采用C25钢筋砼结构，厚0.3m，下设0.15m厚碎石垫层。进口底板高程27.53m，出口底板高程23.2m，宽度12.0m，全长30.0m，底坡i=0.144，底板纵向每10m设一横缝，缝宽均为2cm，缝内设652型止水橡皮止水，缝下设400m×400m砂砾石排水暗沟。c.底板稳定计算底板稳定按下式：KC=式中：KC—抗滑稳定安全系数，［KC］=1.05；f—底板与建基面摩擦系数，f=0.3；G1—自重法向分办，KN；G2—动水压力法向分力，KN；G3—扬压力法向分力，KN；P1—自重切向分力，KN；P2—动水压力切线分力，KN；P3—水灌拖动力，KN；P4—扬压力切向分力，KN；经计算，Kc=2.6＞［Kc］1.05满足要求。d.底板配筋设计为加强底板抗冲能力，表层按构造要求配筋，按纵横向Φ12@200配筋。5.2.2.7消力池设计消力池按下泄流量Q=21.6m3/s(P=5%)进行消能设计，采用底流消能，先根据前节所用方法计算出Q=21.6m3/s时，陡槽出口h1=0.23m，V1=7.83m/s。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑴出水渠水深计算出水渠底宽8m，长200.0m，底坡i=0.003，边坡m=1.0，出水渠过流公式按Q=W·C式中意义同前。经计算，当渠水深h=0.81时，Q=21.61m。⑵消力池池长池深计算取陡槽出口h1、V1为消力池进口计算水深。则共轭水深h2可用下式：h2=《溢洪道设计规范》(SL253-2000)Fr1=式中：Fr1—收缩断面弗氏数；h1—收缩断面水深，h1=0.23m；V1—收缩断面，V1=7.83m/s；经计算，h2=1.58m消力池长Lk=0.8×6.9×(h2-h1)=7.48m，取LK=10m。消力池深d=δh2－ht－Δz《溢洪道设计规范》(SL253-2000)Δz=式中：d—池深；δ—水跃淹没度，δ=1.05；h2—跃后水深，h2=1.58m；ht—下游水深，ht=0.81m；Δz—出池落差，m；Q—流量，Q=21.6m3/s；b—池宽，b=12.0m；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告φ—流速系数，φ=0.95；经计算d=0.63m，取d=1.0m。⑶消力池结构设计消力池底板采用C25砼结构，消力池池深1.0m，宽12.0m，长10.0m，底板高程22.2m，厚0.6m，底板纵横向每2m设φ100排水孔，孔下设250g/m2土工布，下设碎石和砂砾垫层，进口段按I=0.25的坡度与陡槽衔接。边墙采用C25砼结构顶宽0.3m，高程24.78m，内坡铅直，外坡为1:0.4，墙内布置排水孔，结构型式与陡槽边墙同。⑷消力池边墙稳定及应力计算计算工况及计算公式方法同陡槽边墙，计算结果kc=1.25＞［kc］=1.05σ＜δ=＜［σ］=200Kpa满足要求。5.2.4机耕桥结构设计溢洪道下泄洪水通过坝脚进皮湖村的公路桥，泄洪影响大坝安全，此次加固设计，拆除原进村公路桥，在村宅基地边重建进村公路桥，避免泄洪时洪水冲刷大坝。此桥附属建筑物机耕桥，其设计洪水标准为二十年一遇(P=5%)，Q=21.6m3/s。机耕桥采用C25钢筋砼结构，净跨长10m，宽4.5m，桥面板厚0.3m，纵梁设置二根，每根高0.6m，宽0.4m。梁中心距为3m，桥面板与纵梁采取整体浇筑，纵梁两头搁置在“L”C20砼支座上，支座高0.60m，宽0.625m，厚0.30m，长5.4m，搁置宽度为0.70m，纵梁与支座之间2cm的横缝用沥青杉板充填，桥面板边缘每隔1.3m设置1m高、断面0.2m×0.2m砼栏杆柱，两栏杆柱之间等距布置砼横档。1#机耕桥桥底板高程23.2m，桥面高程25.3m；2#机耕桥桥底板高程22.5m，桥面高程25.0m。5.3输水涵管加固设计5.3.1大坝输水涵管存在问题123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告目前运行中的涵管（桩号0+505）兴建于1982年，为钢筋混凝土箱涵，过水断面尺寸0.7m×1.2m，进口底板高程为23.0m,出口底板高程为22.9m，进口为钢筋混凝土闸门，启闭设备为20吨螺杆启闭机，框架闸房和工作桥破损，并且工作桥长度不够，涵管施工质量差，未修建截水环，涵管节头严重漏水，砼老化剥落严重；涵管出口由竖井分高线渠和低线渠进行灌溉放水，由钢筋混凝土闸门控制，启闭设备为10吨螺杆启闭机，无启闭房和工作桥，涵管漏水严重。出口没有消能设施，边墙部分倒塌。针对大坝现场检查存在的问题,本次除险加固设计将坝下输水涵管拆除,在涵管原址重建一座箱涵,考虑今后运行检修方便,过水断面尺寸选为(宽×高)0.8×1.2m，考虑库水水质对砼有侵蚀性，设计涵管壁厚取0.3m，进口底板高程为仍23.0m，采用塔式启闭框架和工作桥。5.3.2大坝灌溉输水涵管加固设计⑴、基本资料根据近期检测试验和水库洪水调节计算分析等，涵管设计计算需用资料如下：①、涵管进口底板高程：23.00m；②、断面尺寸：断面（宽×高）0.8×1.2m，管壁厚0.3m,③、涵管长：53.0m（单节长10.0m），④、涵管底坡：i=0.002⑤、砼强度等级：管身砼采用C20，启闭框架砼采用C25⑥、砼容重：γ砼=25KN/m3，⑦、回填土湿容重：γ湿=18.80KN/m3，⑧、回填土浮容重：γ浮=9.24KN/m3，⑨、回填土内磨擦角：φ=18.2°⑩、设计状态系数：持久状态ψ=1.0，短暂状态ψ=0.95，偶然状态ψ123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告=0.85。⑵、过流能力复核计算大坝输水涵管承担灌溉放水任务，不参与泄洪，出口有闸门控制，底坡i=0.002。当库水位≤23.00+1.2×1.2=24.44m时为无压流，反之为有压流。过流能力按下式计算：当闸门全开时，有压流：Q=μω(2gH)1/2无压流：Q=mεb(2g)1/2H03/2式中：Q—涵管泄流量（m3/s）；μ—流量系数，由式μ=，其中ξ孔板等于7.56，则μ=0.342；ω-涵管出口断面面积（m2）。H-库水位与涵管出口高程差（m）。进口水头（m取Ho=H为上游水深）。b-过水宽度0.8m。m-流量系数（取为0.385）。ε-侧收缩系数取1.0，经计算大坝下输水涵闸门全开时的过流能力与水库水位关系见表5-3-1。大坝坝下输水涵管闸门全开时泄流量表表5-3-1库水位（m）23.023.524.024.525.025.500.481.361.552.32.87123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告过流能力（m3/s）库水位（m）26.026.527.027.528.028.5过流能力（m3/s）3.343.754.224.464.785.07由上表可以看出,自库水位24米以上过流量均大于设计灌溉流量1.2m3/s,即其满足设计灌溉要求。⑶、大坝输水涵管强度复核①荷载计算选取最大坝高处的上游侧断面为计算断面，荷载分析取单位管轴向长（1m）计算，作用在涵管上的荷载有自重、水压力、土压力等。Ⅰ、涵管自重涵管顶板自重：g板自=γ砼·C（kN/m）涵管侧墙集荷：P=γ砼·h·C（kN/m）单位管长自重：g管自=γ砼·ω·C（kN/m）管底地基反力：q底=q土＋g管自（kN/m）式中：γ砼——砼容重，取γ砼=24kN/m3；C——管壁厚度，为0.2m；h——涵管高（m）；ω——管壁轴线长周长（m）；q土——管顶垂直土压力强度（kN/m）；g管自——管体单位长度自重（kN/m）。Ⅱ、土压力a、按填土高计算：垂直土压力：q土=γ湿H2+γ浮H1《中小型水库设计（中）》侧向土压力：p土=[γ湿H2+γ浮H1]·tg2(45°-φ/2)《中小型水库设计（中）》123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告式中：H2——浸润线以上填土高度（m）；H1——涵管顶至浸润线的高度（m）；Hx——计算部位至浸润线的填土高度（m）；φ——回填土内摩擦角；b、按土拱计算垂直土压力：q土=γ浮·h0·b《中小型水库设计（中）》侧向土压力：p土=γ浮·b（hn+Z）·tg2(45°-φ/2)《中小型水库设计（中）》式中：b——管轴向单位长度（b=1m）；h0——土拱高度，按式h0=LcB/2fkp=[B+2tg2(45°-φ/2)]/2fkp计算；其中：fkp为土体坚固系数，取fkp=0.8；B为涵管宽度；h为涵管高度。hn——单位宽度上的超载，按式hn=2[B+h·tg2(45°-φ/2)]/3fkp计；Z——计算点距涵管顶处的距离；Ⅲ、水压力a、外水压力：p外水=γw·Hx《中小型水库设计（中）》b、内水压力：p外水=γw（H+hi）《中小型水库设计（中）》式中：γw——水容重，取为10kN/m3；Hx——计算部位至浸润线高度（m）；hi——计算部位至涵洞顶的距离（m）。涵管各种荷载计算成果见下图。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告②　涵管内力计算考虑三种不同的荷载组合：⑴、检修期（闸门关闭管内无水时）：管身所受荷载为：自重+土压力（按填土全高计算）+外水压力，设计状态系数ψ=1.0。⑵、正常运用期（正常水位时涵管放水）：管身所受荷载为：自重+土压力（按土拱计算）+外水压力+内水压力，设计状态系数ψ=1.0。⑶、非常运用期（校核洪水位时涵管泄水）：123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告管身所受荷载为：自重+土压力（按土拱计算）+外水压力+内水压力，设计状态系数ψ=0.95。按上述分析，荷载组合设计值的分项系数：永久荷载（自重、土压力）γG=1.05，可变荷载（内、外水压力）γQ=1.20。各种荷载组合作用下涵管管壁内力计算成果见表5-3-2大坝涵管管壁内力计算结表果表5-3-2内力运行工况弯短M（KN·m）轴力N（KN）顶板底板侧墙顶板底板侧墙检修期-16.11-19.18-19.1872.9982.8179.79正常运行期-4.94-6.88-6.8811.5636.8212.07非常运行期-6.61-8.71-8.7111.5649.5012.07③　结构计算及结构强度复核矩形截面小偏心受拉构件正截面受压承载力按下列公式计算：Ne’≤《水工混凝土结构设计规范》Ne≤《水工混凝土结构设计规范》矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力按下列公式计算：Ne≤《水工混凝土结构设计规范》6.3.2-1e=ηe0+－《水工混凝土结构设计规范》6.3.2-2η=1+《水工混凝土结构设计规范》6.3.8-1ξ1=，ξ2=1.15－0.016.3.8-2和6.3.8-3对小偏心受压构件，尚应按下列公式进行验算：123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告N()≤[]/6.3.2-5式中：γd—钢筋混凝土结构的结构系数fc—混凝土的轴心抗压强度设计值fy’—纵向钢筋的抗压强度设计值e0—轴向力对截面重心的偏心距，e0=M/N，在公式（6.3.8-1）中，当e0h时，取x=hAs、As’—配置在远离或靠近轴向压力一侧的钢筋截面面积e—轴向力作用点至受拉边或受压较小边钢筋合力点之间的距离as—受拉区钢筋合力点至受拉区边缘的距离as’—受压区钢筋合力点至受压区边缘的距离η—考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数，当构件长细比（或）≤8时，可不考虑挠曲对偏心距的影响l0—构件的计算长度，按《水工混凝土结构设计规范》表5-2-2—2计算A—构件的截面积ξ1—考虑截面应变对截面曲率的影响系数，当ξ1>1时，取ξ1=1ξ2—考虑构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0/h<15时，取ξ2=1h0’—受压钢筋合力点至受拉边或受压较小边的距离，h0’=h－as’管壁强度复核计算结果见表5-3-3表5-3-3新建大坝涵管管壁强度计算结果表荷载组合弯短M（KN·m）轴力N（KN）结构构件抗力Nμ（KN）顶板底板侧墙顶板底板侧墙顶板底板侧墙检修期-16.11-19.18-19.1872.9982.8179.7976.4785.7584.78正常运行期-4.94-6.88-6.8811.5636.8212.0712.4439.7913.37123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告非常运行期-6.61-8.71-8.7111.5649.5012.0712.4453.4713.37从表5-3-3可看出，坝下灌溉涵管在以上荷载组合作用下，结构构件管顶、管侧及管底部位强度满足要求。④　正截面抗裂验算涵管正截面抗裂验算只考虑正常运用及检修两种工况，因涵管在这两种荷载组合作用下为偏心受压构件，采用《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191—96）中相关公式计算：NS≤（7.1.1-5）NL≤（7.1.1-6）式中：NS—由荷载标准值按荷载效应短期组合计算的轴向力值；NL—由荷载标准值按荷载效应长期组合计算的轴向力值；αct—混凝土抗应力限制系数，对荷载效应的短期组合，αct取为0.85，长期组合αct取为0.70；γm—截面抵抗矩塑性系数，此处取1.55；ftk—混凝土轴心抵抗强度标准值；A0—换算截面积；W0—换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；经计算涵管正截面抗裂验算成果见表5-3-4表5-3-4新建大坝涵管正截面抗裂计算成果表荷载组合弯短M（KN·m）轴力N（KN）结构构件抗力Nμ（KN）顶板底板侧墙顶板底板侧墙顶板底板侧墙检修期-16.11-19.18-19.1872.9982.8179.7980.2991.2987.78正常运行期-4.94-6.88-6.8811.5636.8212.0712.7640.5013.28非常运行期-6.61-8.71-8.7111.5649.5012.0712.7654.0513.28从表5-3-4123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告中的计算成果可知，该涵管在以上荷载组合下，坝体最大断面处涵管在检修期和正常运行期及非常运行期三种工况下，管顶、管底、管侧三部位均满足抗裂要求。⑷、新建启闭框架设计①、启闭框架结构设计启闭框架为井字形布置，总高6.7m，立柱截面b1×h1=0.40×0.40m，顶横梁截面b2×h2=0.30×0.50m，中横梁截面b3×h3=0.30×0.40m，框架砼为C25。启闭机房高3.0m，机房墙体为1B青机砖眠砌，屋面C20砼现浇板，板厚0.1m。具体详见“PH-SG-HG-01～02”。②、荷载分析计算启闭框架属四级建筑物，结构安全级别为3级。荷载分项系数γG＝1.05(恒荷载)，γQ＝1.20(不可控制的可变荷载)，γQ＝1.10(可控制的可变荷载)。启闭框架荷载分析按正常蓄水位期和检修期两种工况进行计算：a、库水位为正常蓄水位时的启门状态。此时，启闭框架所受的荷载有：启闭机启门力、框架自重（包括横梁、柱自重）、启闭平台上的机房重、启闭机及螺杆重（75kN）、风压力（0.5kN/m2）等。经计算，最不利截面的弯矩和轴力分别为：主梁11’跨中最大弯距M1=55.33KN·m，轴力N=－16.21KN；立柱最大弯距M2=－34.88KN·m，最大轴力N2=127.53KN。b、库水位为死水位时工作闸门吊起状态。此时，启闭框架所受的荷载有：框架自重（包括横梁、柱自重）、启闭平台上的机房重、闸门重（88kN）、启闭机及螺杆重（75kN）、风压力（0.5kN/m2）等。经计算，最不利截面的弯矩和轴力分别为：主梁11’跨中最大弯矩M1=17.0KN·m，轴力N=－5.30KN；立柱最大弯距M2=－10.93KN·m，最大轴力N2=65.46KN。③、配筋计算123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告按正常蓄水位时的荷载进行配筋：框架横梁配筋计算：按矩形截面正截面受弯构件计算，顶横梁弯矩设计值M=Mmax=55.33kN·m，计算得截面配筋为As=754mm2，框架中横梁弯矩设计值M=12KN，计算得截面配筋为As=437mm2，砼保护层厚度为30mm。立柱截面配筋计算：立柱截面配筋计算按矩形截面对称配筋偏心受压构件计算，弯矩设计值M=－34.88KN·m，轴力设计值N=127.53KN。经计算，立柱截面需配筋As=As’=596mm2⑸、涵管进口加固设计涵管进口设闸室段，净宽0.8m，长7.0m，闸底高程23.0m，闸墩顶高程25.0m，顶厚0.70m，设有工作闸门槽、检修闸门槽和拦污栅槽。闸室前设渐变段，长3.5m，净宽由1.5m渐变为0.8m，墙顶高程为24.8m，顶宽0.3m，边墙采用M7.5浆砌石砌筑，迎水面铅直，背水面坡度为1：0.4；底板高程23.0m，采用0.15m厚C15砼护底；进水渠净宽1.5m，墙顶高程为24.8m，边墙采用M7.5浆砌石砌筑，迎水面铅直，背坡为1：0.4；底板采用0.15mm厚C15砼。具体详见皮湖水库坝下输水涵管设计图。⑹、出口加固设计①、水力计算水库水位按正常蓄水位27.53m，涵管相应过流能力4.65m3/s，进行消能计算，涵管出口处接一条宽为2.0m的出水渠，出水渠水深按堰流公式进行计算：得出水渠过流量为4.65m3/s，下游水深为1.49m。下游渠底高程为22.9m，涵管出口断面总水头（以下游渠底为基准面）T0：T0=涵洞出口顶高程-下游渠底高程+涵管出口流速水头=1.75（m）消力池单宽流量q=2.33m3/(s·m)对于矩形断面渠槽，跃前水深hc′可按下式通过试算法求得:123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告q2T0=hc′+─────2gφ2hc2经计算:hc′=0.75(m)跃后水深可按下式计算:hc″=hc′(1+8Frc2-1)/2经计算：hc″=1.91(m)>ht=1.49m，故需设消力池。经计算得池长9m，池深1.32m。涵管出水渠衬砌长20m，净宽2m，渠道边墙采用M7.5浆砌石护坡，墙顶高程为24.5m，顶宽0.3m，迎水面铅直，背水面坡度为1：0.4；底板高程为22.9m，采用0.15m厚C15砼现浇,下设0.1m砂砾石垫层。渐变段长15m,进口宽0.8m，出口宽2m,底板采用0.20m厚C20现浇砼,下设0.1m砂砾石垫层。5.3.3工作桥设计⑴、工作桥采用现浇钢筋混凝土，砼标号为C25，桥面宽2.2m，桥梁高0.5m，最大单跨长8m，总长15.35m。支承排架立柱截面b3×h3=0.30m×0.50m，顶横梁截面b1×h1=0.30×0.50m，中横梁截面b2×h2=0.30×0.40m。栏杆采用C20细石砼预制，截面b2×h2=0.10m×0.10m，栏杆柱高0.9m，截面b1×h1=0.20×0.20m。具体详见皮湖水库坝下输水涵管设计图（PH-SG-HG-01~02）。⑵、荷载分析计算工作桥属四级建筑物，结构安全级别为3级。荷载分项系数γG＝1.05(恒荷载)，γQ＝1.20(不可控制的可变荷载)，γQ＝1.10(可控制的可变荷载)。按正常运行情况下进行计算。荷载有框架自重（包括桥面板、横梁、立柱等自重），人群荷载等。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告经计算，最不利截面的弯矩和轴力分别为：横梁11’跨中最大弯矩M1=16.53KN·m，轴力N=－5.24KN；立柱最大弯距M2=－9.87KN·m，最大轴力N2=63.58KN。⑶、配筋计算横梁配筋计算：按矩形截面正截面受弯构件计算，顶横梁弯矩设计值Mmax=54.52kN·m，计算得截面配筋为As=743mm2，横梁弯矩设计值M=11.2KN，计算得截面配筋为As=430mm2，砼保护层厚度为35mm。立柱截面配筋计算：立柱截面配筋计算按矩形截面对称配筋偏心受压构件计算，弯矩设计值M=－32.5KN·m，轴力设计值N=126.3KN。经计算，立柱截面需配筋As=As’=589mm2。5.3.4原大坝输水涵管拆除与回填大坝原有两座已封堵涵管，一座位于桩号0+199处，另一座位于桩号0+493处，均为φ500预制素砼涵管，两座涵管由于严重漏水危及大坝安全，1982年用砼进行了封堵，封堵质量差，在原出水口仍有较大的渗漏。故重新对大坝原Ф500mm两处涵管进行封堵。封堵方法：将涵管进出口明挖，长度各为15m，将暴露出来的涵管全部拆除，剩余部分为预留封堵灌浆，先用C15砼前后口封堵，再用1：2水泥浆进行回填灌浆，然后将进出口大坝填筑复原。现输水涵管位于大坝0+505桩号处，为0.7×1.2m的箱涵。由于涵管施工质量差,框架闸房和工作桥破损且砼老化剥落，未修建截水环，节口渗漏，涵管出现较大漏水，且结构强度不满足要求。为根除隐患，考虑将坝下输水涵全部拆除重建一座0.8×1.2m的箱涵。涵管拆除清理时，开挖底宽为2m，边坡为1:2.5，涵管回填时，两侧边坡沿坝轴位置开挖一条宽2m，深1m结合槽，回填土采用分层填筑辗压，分层厚0.2～0.3m，回填土料压实度不小于0.96。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告5.4防汛公路设计根据防汛要求，按四级公路设计，对现有进库公路拓宽改造。本次设计拟定泥结石路面，宽3.5m，两边路肩宽各0.75m，路面结构自上至下为10mm厚粗砂保护层、15mm厚粘土绿豆砂磨耗层、100～153mm厚5%稳定天然砂砾石基层，150mm厚天然砂砾石垫层，道路两边设M7.5浆石排水沟，排水沟裸露部分用M10水泥砂浆抹面。上堤公路与进库公路相同。防汛公路结构布置详见“PH-SG-GL-01”。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告6金属结构闸门及启闭设备皮湖水库金属结构项目主要有大坝坝下涵管进出口闸门、拦污栅及启闭设备。大坝坝下涵管进口闸门要求能挡水库最高水位（即校核洪水位），在库水位不高于正常蓄水位时，该闸门局部开启以泄放灌溉用水，而当不需要灌溉用水时，该闸门得关闭，此种情况用于确定启闭机容量。由于闸门孔口尺寸较小，且设计水头也不大，同时考虑到使用寿命，故本次设计采用铸铁闸门。进出口闸门特性详见表6-1-1。表6-1-1闸门特性表项目孔口型式设计水头(m)孔口尺寸(宽×高)(m)闸门型式启闭机型号及容量坝下涵管进口闸门潜孔式5.880.8m×1.2m高压PGZ0.8×1.2矩形铸铁闸门LQ-15T手电两用螺杆式启闭机坝下涵管出口闸门潜孔式2.50.8m×1.2m低压PGZ0.8×1.2矩形铸铁闸门LQ-5T螺杆式启闭机拦污栅及启闭设备为防止杂物阻塞管道，在涵管进口设置拦污栅一道，栅体倾斜布置，与平面夹角为75。，四周框架用Ⅰ16工字钢组成，栅条采用60mm×8mm（高×厚）的扁钢。拦污栅特性详见表6-2-1。表6-2-1拦污栅特性表项目拦污栅重量(kg)埋件重量(kg)启闭机型号及容量123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告涵管进口拦污栅3203603T手动葫芦7施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程概况皮湖水库地处**市曲江镇皮湖村委会，距**市18公里，属赣江水系罗湖水。坝址以上控制流域面积10.66km2，主河长为6.3公里，主河纵比降2.12‰，是一座以灌溉为主兼顾防洪、养殖等综合利用的重点小㈠型水库，该水库总库容为605万m3，其中滞洪库容为266万m3，兴利库容为319万m3，死库容为20万m3；原设计灌溉面积10000亩，现有实际灌溉面积为6000亩。该工程始建于1958年11月，1959年4月基本建成并开始受益。水库枢纽工程等别为Ⅳ等，主要永久性建筑物等级为4级,设计洪水标准为20年一遇，校校洪水标准为100年一遇。水库正常高水位为27.53m（黄海高程、下同），相应库容339万m3,死水位为23.00m，死库容为20万m3,设计洪水位(P=5%)为28.88m，相应库容475.4万m3,校核洪水位(P=1%)为29.95m，相应库容605万m3。水库自投入运行以来，多次出现险情，严重影响水库正常运行，因此水库急需进行除险加固。除险加固后该枢纽工程的主要建筑物有：大坝1座、溢洪道1座、大坝输水涵管1座等。本加固工程共分三个部分：（1）大坝加固；（2）大坝输水涵管加固；（3）溢洪道加固等。7.1.2施工场地及对外交通条件本工程为已建工程，各施工项目分散，施工场地开阔，便于施工布置。本工程对外交通依靠皮湖水库现有公路，通往水库大坝道路标准低，路况差，路面坑坑洼洼，交通状况很差,需要修整拓宽。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告7.1.3施工特点(1)、皮湖水库是下游农田灌溉水源，施工势必定会对灌溉供水造成一定影响，为减轻供水影响，工程需安排在灌溉供水较少月份施工并且在第二年雨季来临时水库可蓄水。(2)、本工程施工项目较多，但施工场地开阔，施工时各项目之间存在较小干扰，安排施工顺序较为方便。(3)、本工程是加固工程，施工布置时尽可能利用现有路网、场地和设施，以减少临时工程费用。主要土建工程量详见表7-1-1。表7-1-1主要工程量表序号项目单位数量备注1土方开挖m3175362土方回填m3523493砌石拆除m348074砼拆除m39835砼浇筑m346316干砌块石护坡m393178砂砾石垫层m379209碎石垫层m3399310贴坡排水体砌石m3217011紫铜片m4312钢筋制安T89.113土工布m2585014粘土防渗墙m1568615草皮护坡m26200123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告16房屋建筑工程m21507.1.4施工期供水、供电条件及建筑材料来源⑴、施工期可直接到水库中抽水使用，生活用水可在坝下水井取水；皮湖水库施工时需架设高压线路0.5km。为了确保施工工期，同时考虑自备120kw电源。⑵、本工程所需主要建筑材料包括天然建筑材料和水泥、钢材(筋)等建筑材料。水泥、钢材(筋)等建筑材料由当地有关物质部门供应；天然建筑材料；土料在大坝附近两岸上山头及库区土料场开采；石料在梅林南神岭石料场开采和加工；砂卵石料从曲江镇采购。7.1.5水文气象条件皮湖水库所在流域，属暖温带季风气候区，一年四季分明，气候温湿，阳光充足，降水量充沛，四周群山环抱，冷暖气流在流域上空交绥频繁，加上地形影响，常形成暴雨和雷暴雨。水库洪水主要由暴雨形成，洪水出现时间与暴雨相应。洪水期一般从4月份开始，至7、8月份结束。较大洪峰多出现在5、6两月，这期间洪水极为频繁。年最大洪水以6月份端午节前后出现机率最多。7.1.6工程地质条件坝址区地下水的类型简单，主要为第四系松散岩层孔隙潜水、基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于冲积层中，水量不甚丰富且地下水埋藏较浅；而残积层中仅少量孔隙潜水，水量也不丰富；基岩裂隙水主要赋存于基岩风化裂隙中，地下水的补给来源为大气降水，并排泄于沟谷中。环境水水质对混凝土的腐蚀性评价：地下水及库水对混凝土具溶出型弱腐蚀，无碳酸型及一般酸性型腐蚀，地下水和库水均无硫酸盐型及硫酸镁型腐蚀。7.2料场规划及土石方平衡123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告7.2.1料场规划7.2.1.1料场规划原则采取相对集中、由近及远、少占耕地为选择原则。同时考虑施工工期等具体条件，并按照施工方便、投资经济、保证质量以及满足填筑部位、高程要求等原则进行选定。7.2.1.2天然建材分布⑴、块石料场分布南神岭石料场：该石料场位于梅林南神岭，距坝址25km，现已开发。岩性为灰白色厚层状～巨厚层状砂岩，岩体节理裂隙发育，一般成料率较高，整个料场储量约10万m3，有简易公路相通。⑵、砂料场分布曲江集镇有一个完整的砂卵石料场，因此砂料及卵石料可以从该处购买。其砂及砂砾料质量满足工程粗、细骨料质量要求，运距8km，运输条件较好。⑶、土料场分布水库大坝两岸附近土料和库区内的土料质量均满足施工土料的各项技术指标，且运距较短，因此土料场选定于此。7.2.1.3料场开采1、开采前的准备工作①、划定料场范围根据料场使用规划提出分期分批用地计划，解决征地占地问题，划定料场的边界线并埋设界标。②、分区分期清理覆盖层首先应清除断面表层的树根、乱石及妨碍施工的一切障碍物。对于石料场的表层风化石，经浅孔爆破后与表土一起清除。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告③、修建施工交通线路料场开采前根据其使用要求，制定线路分期修建的进度计划。先修建场内干线，与场外交通干线连通，然后再分期延伸干线、分期修建支线及场内临时线。④、修建辅助设施为了顺利进行材料开采，前期应修建辅助设施，即风、水、电系统，机械修配站，仓库和材料加工、堆（弃）场地、装料站台等。⑵、石料开采本工程块石料开采一般采用手风钻配合100型潜孔钻进行钻孔，梯段爆破，为了提高块石获得率，要求在正式大爆破前在施工现场先进行爆破试验，确定具体爆破参数。在爆破技术上可采用小抵抗线、宽孔距，间隔和不偶合装药，孔间微间，斜线或“V”型起爆网络等综合技术。最大限度地提高块石获得率，减少大块率。⑶、土料开采土料开采前，用推土机清除地表腐植土，利用1.0m3挖掘机进行土料开采，74kw推土机集料，配5T自卸汽车运输。开采过程中，应视地形、道路布置等情况，在料场四周布置截水坑及排水沟，修筑场内临时运料干线，料场内的排水系统应在施工期确保畅通，以防开采区内积水，影响土料的含水量及开采条件。土料场开采完后，用剥离层弃土重新覆盖，维持天然状况。7.2.2土石方平衡本工程加固土坝干砌块石护坡9317m3，块石全由南神岭石材场采购；土方开挖总量32435m3，土方填筑总量65617m3。根据开挖的土料及填筑填料的要求，拟利用开挖土料24727m3，另需从料场开采55789m3，弃碴量7708m3。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告土方平衡表详见表7-2-1表7-2-1土方平衡表单位：m3部位填筑部位填筑量开挖量利用量外借量料场名称弃碴量大坝坝体4021029461473387371473排水沟500500上游齿墙54316275431084粘土防渗墙14899148991489914899大坝涵管67106836455721532279溢洪道32555627325523727.3施工洪水及施工导流7.3.1施工洪水皮湖水库属Ⅳ等小（一）型水利工程，其主要建筑物为4级建筑物，依据（SDJ303-2004）《水利水电工程施工组织设计规范》规定：临时性建筑物为5级，导流标准为10～5年一遇洪水（土石围堰）。考虑本工程为除险加固工程，水下施工项目少，施工周期不长，且水库下游无重要保护建筑物，故选定导流标准为5年一遇洪水（P=20%）。导流施工期选择应本着施工尽可能兼顾灌溉的原则，因此选在水库灌溉供水较少并且在第二年雨季来临时水库可蓄水的月份，即10月～次年2月。由施工洪水计算成果可知，水库施工洪水位为24.18m。7.3.2导流方式及导流建筑物皮湖水库仅大坝输水涵管加固时需要施工围堰。7.3.1施工围堰及基坑排水1、施工围堰加固大坝输水涵管时，需要拆除老涵管再重建1座新涵管。新建涵管需要进行施工导流。先拆除老涵管，在新建涵管基础底板侧边临时铺设φ123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告300导流涵管，待新涵管建成后拆除导流涵管，再进行土料回填。同时大坝原两座老涵封堵和上游块石护坡施工时需要加做土石围堰。根据施工洪水成果，设计施工洪水位为24.18m，因此拟定围堰高程为24.68m，即高于进口底板1.68m。施工围堰用用土石围堰，围堰顶宽度1.5米，内、外边坡1:1.5，围堰于10月填筑，3月初拆除，用1m3抓斗挖掘机拆除，用自卸汽车运输弃碴。2、基坑排水当大坝输水涵管进口草土全段围堰筑成，利用大坝输水涵管基本上可将基坑初期的水排完。经常性排水由围堰、基坑渗水，日降雨及施工弃水等组成。经计算，经常性排水量很少，选择2BA-9A型水泵（流量25m3/h，功率1.66千瓦，扬程16m）一台，一台工作，一台备用。7.4施工项目及要求本加固工程包括土坝加固、溢洪道加固、大坝内输水涵管加固等。7.4.1土坝加固主要施工项目有土方开挖、土方回填、原草皮护坡清除、干砌块石护坡、干砌石、冲抓套井回填粘土防渗墙、砼预制块护坡等。⑴、土方开挖坝身土方削坡采用人工配合反铲进行，对削坡较薄层坝段由人工完成，较厚层坝段由反铲分层开挖，人工修整。削坡料部分在附近堆放，作后期利用料，用于坝体填筑，其余削坡料由5T自卸汽车运于弃碴场弃碴。料场填筑土方开挖采用59kw推土，配1m3反铲挖土，5T自卸汽车及0.5m3机动翻斗车运至工作面。⑵、土方回填123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告本工程土方回填主要是坝坡平整及棱体重建后土方回填。填筑时，先按设计断面放样，将原表层残存石碴、杂草、树根等杂物清除干净，并刨毛、洒水，便于新老土料结合紧密，然后才铺填新土，铺土应自下而上进行，铺土厚度以不大于30cm为宜，对大面积填土采用人工配合推土机摊平，小面积填土则主要采用人工平土。8t凸块振动碾压实，边脚用蛙式打夯机夯实。坝身压实度不小于0.96，土方填筑含水率与最优含水率的偏差为±3%。⑶、块石护坡迎水坡进行干砌块石护坡。在坡脚先作浆石齿墙，护坡从底部开始，沿坝轴线每20米分为一块，由下而上进行护坡。块石粒径、坡比、高程均应满足设计要求。⑷、干砌石砌筑块石采自南神岭石料场，5T自卸汽车运输至工地，人工挑运至工作面，人工分散砌筑。施工顺序：先依据铺设砂垫层、土工布、砾石层。在砌筑堆石体，块石要求采用新鲜坚硬的岩石，且大面朝下，砌筑密实，空隙间嵌填小块石，采用自下而上逐层砌筑，块石表面要求顺直，不得有凹凸现象。⑸、冲抓套井回填粘土防渗墙①、在套井回填粘土防渗墙施工前一个月把水库放空；②、全面施工前建议先做现场击实试验，用以确定回填土料在施工含水量范围内的击数和回填速度；③、套井回填粘土防渗墙施工应先施工单序号孔，后施工双序号孔，套打前进；④、套井造孔时机架要保持固定平稳，不得因振动而产生位移，且必须保持井孔必要的垂直度；⑤123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告、井孔底部接触基岩时，应尽可能清除井底积水、泥浆和石碴等，必要时可人工挖除。若基岩面完整，且无泥浆、石碴及积水等，可直接回填粘土，若基岩面以上积水较多、且无法排干时，宜采用干的425#普通硅酸盐水泥拌粘土进行回填；若基岩面不完整，且无积水时，为保证粘土防渗墙与基岩面更好接触，应先在基岩面上回填0.1m厚1:2水泥砂浆，再正常回填粘土；⑥、回填粘土时要严格控制填土厚度，每层厚度为0.3～0.5m，不允许掺杂物，严禁使用大块冻土。向井内倒回填土时，要求夯锤提起1.5m以上高度，以便入土能均匀洒落井内。⑦、对回填土夯实时，落距宜控制在1.5～2.0m，施工按理论击实数据或现场击实数据适当增加2～5击，以消除夯锤碰撞井壁和侧压土体而产生的消能影响。⑧、套井回填粘土防渗墙应进行必要的质量检查，质检的主要指标有回填土的含水量、干密度和渗透系数。⑹、砼预制块护坡下游坡整平后，先铺设砂卵石混合料,再铺设砼预制块。7.4.2大坝输水涵管加固主要施工项目有土方开挖、砼涵管拆除、砼浇筑、土方回填闸门启闭机安装等。⑴、土方开挖人工配合反铲挖装，部分在附近堆放，作围堰填筑利用料，其余自卸汽车运输至弃碴场弃碴。⑵、砼涵管拆除采用手风钻配潜孔钻钻孔、人工装药爆破结合人工敲碎，推土机集碴，装载机装车，自卸汽车运至弃碴场弃碴。⑶、砼浇筑123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告砼骨料砂卵石自卸汽车运输至施工现场，砼由移动式拌和机现场拌制，人力双胶轮车运输，机械振捣，并对砼结构表面采用沥青防水层。土方开挖完成验槽后，先现浇砼垫层，后浇筑涵管管身砼。⑷、土方回填土料利用土方开挖料，人工配合推土机摊平，铺料厚度20～30cm，振动碾压实，边角用蛙式打夯机夯实。7.4.3溢洪道加固主要施工项目有土方开挖、土方回填、浆砌石边墙砌筑、砼浇筑等。⑴、土方开挖土方开挖采用人工配合反铲进行，开挖料于附近堆放，作后期土方回填料。⑵、土方回填土料充分利用土方开挖料，不足部分利用大坝土方开挖料或土料场开挖量，人工配合蛙式打夯机夯实。⑶、浆砌石砌筑反铲开挖基础，从下往上直接砌筑，并按设计要求装好排水孔。⑷、砼浇筑砼骨料砂卵石自卸汽车运输至施工现场，砼由拌和站提供人力双胶轮车运输，底板、护坦、埋石等砼直接入仓，其他砼转汽车吊吊砼罐入仓，人工平仓、机械振实。并在砼结构表面采用沥青防水层。7.5施工总布置施工总布置是根据本工程特点和地形条件，解决施工中的交通运输、开挖土石方弃碴堆放，碎石料场、拌和系统及所需辅助企业、仓库、房屋等工程设施的布置。7.5.1施工布置原则施工布置时尽可能利用现有路网、场地和设施，以减少临时工程费用。123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告本工程施工作业区有大坝加固、大坝内输水涵管加固、溢洪道加固等。施工区内布置主要有交通运输、施工生活用房、辅助企业、施工仓库、砼拌和系统、弃碴场等。⑴、交通运输本工程对外交通依靠现有公路，路面坑坑洼洼，交通状况差,需要修整。施工时需修建一条来往堆料场、弃料场的临时公路长2.0km，形成交通网。⑵、施工生活管理用房、辅助企业和施工仓库工程项目部办公室、职工生活区，钢筋加工厂、木工加工厂均设在大坝右岸端山头平地上。施工临时用房500平米。其中办公用房、生活用房、仓库、木工、钢筋工棚各100平米。⑶、供水系统因施工项目较为分散，为解决施工期用水，可在大坝、溢洪道施工区之间设置一蓄水池，利用高压水泵从水库中取水。考虑取水方便，供水管路短和满足水压要求，大坝区的蓄水池位于左岸坝端平地。生活用水取用坝脚水井水。⑷、供电系统皮湖水库施工时需架设高压线路2.5km。为了确保施工工期，同时考虑自备120kw电源。⑸、砼拌和系统为满足各项工程浇筑砼的需要，在大坝左岸山上推平一场地设置简易砼拌和站，以满足灌溉涵洞、溢洪道等砼浇筑的需要。⑹、块石加工系统本工程的块石其加工系统设在南神岭石料场内。⑺、弃碴场123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告大坝施工弃碴场位于大坝左岸端下游山脚下。⑻、堆料场大坝材料堆料场位于大坝左岸端山体上，溢洪道材料堆放场也位于大坝左岸端山体上。施工布置详见《皮湖水库加固施工总体布置图》。7.6施工总进度安排7.6.1编制依据及原则⑴、本阶段主要设计工程量。⑵、水利水电建筑有关定额、规程规范。⑶、根据先保安后效益，先枢纽后渠系分期加固配套原则。⑸、施工强度尽量均衡，施工程序合理、有序、安全等。7.6.2施工总进度及控制性工期本工程施工总工期为14个月，即第一年的10月初至第二年的11月底。工程筹建期；第一年的7月～8月内，由业主负责征地及招标、评标、签订合同等工作，为承包单位进场开工创造条件。施工准备期：第一年的9月～10月，平整场地，修建临时设施。主体工程施工期：从第一年10月初～第二年11月底，进行大坝粘土斜墙、大坝输水涵管、溢洪道、等设施施工。7.6.3主体工程施工期⑴、大坝输水涵管拆除重建从第一年10月初～12月底。⑵、土坝加固从第一年10月初～第二年8月底。⑶、溢洪道加固从第一年10月初～第二年12月底。具体安排见施工进度安排表7-6-1。7.6.4主要施工项目月平均高峰强度指标⑴、土方开挖：8109m3/月；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告⑵、土方回填：13123m3/月；⑶、砼浇筑：1158m3/月；⑷、贴坡排水体干砌块石：723m3/月；⑸、干砌块石护坡：1552m3/月；⑹、冲抓套井回填粘土防渗墙：5229m/月；123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告123 皮湖水库枢纽整险加固工程初步设计报告表7-6-1皮湖水库除险加固工程施工总进度安排表项目第一年第二年第三年9101112123456789101112123一、施工准备期1、施工临时道路2、施工临地房屋3、输电线路架设二、土坝1、坝顶改造2、上游干砌快石护坡3、下游砼护坡4、冲抓套井回填粘土防渗墙5、下游贴坡排水体6、白蚁防治7、安全监测三、溢洪道四、大坝输水涵管重建五、防汛公路六、房屋建筑七、其他工程八、竣工验收123 8水土保持与环境保护8.1水土保持8.1.1水土流失与水土保持现状皮湖水库位于**市曲江镇，属赣江水系药湖支流。坝址以上控制流域面积10.66km2，，总库容605万m3，设计灌溉面积10000亩，是一座以灌溉为主兼养殖的小（一）型水库。坝址区域为低山地形，出露地层主要为第四系和第三系地层。区域内植被良好，大部分地区被林地和灌草地所覆盖，林种主要为人工森和次生林。由于水库已运行多年，早期建设对原有植被的破坏均已得到恢复，并且早已发挥其水土保持功能。因此，区域内除部分地区水土流失较为严重属轻度侵蚀外，大部分地区水土流失程度较轻，属于无明显侵蚀。8.1.2水土流失防治责任范围根据“谁开发，谁保护，谁造成的水土流失，谁负责治理”的原则，本工程的防治责任范围主要包括主体工程建设区、料场区、弃碴场区、施工场区、施工道路、专项改建区和周边影响区等，总面积10.2hm2。8.1.3水土流失及危害预测⑴、扰动原地貌、损坏土地和植被情况的预测工程建设对原有的地貌、土地及植被造成扰动和损坏东西的总面积为4.5hm2，主要为林地和荒草地。⑵、弃土、弃石、弃碴量的预测主体工程开挖所产生的弃土（碴）量为7748m3，料场开采和专项改建区所产生的弃碴量约为600m3，本项目弃土（碴）总量为8308m3。⑶、损坏水土保持设施面积和数量工程施工过程中损坏的水土保持的面积约1.4hm2，主要是地面植被，包括建设征用或租用的林地、荒地等。136 ⑷、新增水土保持设施面积和数量采用类比预测，结合实地调查，对本工程项目建设可能造成的水土流失量进行了预测。施工造成裸露地面的土壤侵蚀模数一般在11000t/km2·a–18000t/km2·a之间，裸露的弃土弃碴流失系数在10–30%之间。按工程施工扰动和损坏地表面积10.2hm2，土壤侵蚀模数取14000t/km2·a计算，施工期14个月内将产生水土流失量约1075m3，弃碴流失系数按15%计，施工期也将产生水土流失量约1246m3。因此在有不采取任何水土保持措施的情况下，工程在施工期新增水土流失量约2321m3。⑸、水土流失危害本工程建设过程中，如不采取合理有效的水土保持措施，有可能造成局部地区发生坍塌、滑坡等重力侵蚀，影响工程施工安全；加速区域内的水土流失程度，对当地的水土资源造成破坏，影响当地的生态环境。8.1.4水土流失防治方案⑴、水土流失综全治理面积及防治分区根据本工程的水土流失防治预测结果和防治责任范围，初步确定水土流失治综合治理面积约3.9hm2，主要治理区为主体工程区、料场区、弃碴场区、施工场地、施工道路区和周边影响区等。⑵、防治措施与布局根据本工程的水土流失特点和工程建设特点，本项目水土保持措施以植物措施为主，工程措施为辅，合理布局各项水土保持措施。①、主体工程区主体工程区主要是指大坝两侧坝肩，大周两侧山体植被稀疏部分及溢洪道的开挖地段。采取的主要措施主要是恢复地面植被，选择的林草种类主要有：湿地松、爬山虎、百喜草、马尼拉草等。②、料场区136 本工程的料场区包括土料场和采石场，对于料场区采取的主要措施：a.开采边坡控制在1:2.0以内，并且在距开挖线以上5m处修建一条排水沟。b.对开挖平台进行表土回填，再进行植被恢复。③、弃碴场弃碴场选择在一些平缓的荒坡地带或低洼处集中堆放。弃碴边坡控制区在1:2.5以内，弃碴高度不超过3m。弃碴完毕后，对弃碴平台进行平整，在碴面覆盖30cm厚的种植土，然后造林种草。对于弃碴坡面进行植草皮护坡。④、施工临时用地施工临时用地主要是指施工临时用房、加工厂、施工场地等，占地面积0.12hm2。施工结束后及时拆除施工临时设施，清理场地，恢复植被。⑤、专项改建区专项改建区主要是指防汛公路的改建，本次改建防汛公里4km。对于本区主要采取工程措施和生物措施对开挖、回填边坡进行防护，对其弃碴集中处理。具体方式与主体工程相似。⑥、周边影响区周边影响区主要是批在施工过程中，因为机械碾压、人为践踏、施工材料、器具的随意堆放以及施工管理的松懈等原因造成的管线征地范围外土地区域。对这部分地区主要是采取造林种草恢复其原有植被。8.2环境保护8.2.1环境质量现状皮湖水库为小（一）型水库，水库尚未进行环境质量监测，但通过现场踏勘和调查，水库远离城区，周围居民多以种植业为主，没有大的工矿企业，没有大的水质、空气、噪声污染源，区域内总体环境质量良好。8.2.2施工对环境的影响⑴、施工对水质的影响分析136 施工期的水体污染源主要包括生产废水和生活污水两大部分，其中生产废水主要来源于砂石料的加工废水、混凝土拌和系统冲洗废水、混凝土养护水和机车修理系统含油污水；生活污水主要来源于生活区的排水和粪便。主要污染物是：SS、碱性废水、石油类、CODcr、BOD5等。如果在不采取任何措施的情况下，肆意排放，可能会对库区水质造成一定时间内，一定程度的影响。⑵、施工对空气质量的影响分析工程施工中产生的空气污染物主要来自：运输车辆、料场取土、拌和楼以及砂石料加工所产生的粉尘、扬尘以及燃油机械设备排放的废气等。本工程和施工方法以机械化为主，人工为辅，主要机械设备有机动翻斗车、挖掘机、推土机、自缷汽车等。燃油机械和运输车辆产生的尾气，对局部地区空气质量有一定的影响。施工所产生的废气、粉尘和扬尘，会导致空气中的二氧化硫、含铅量、飘尘等物质增加，但由于本工程建设在农村，建设区内多为山地、农田，空气自净率良好，如果采取有效的防护措施，不会造成大的空气污染。⑶、施工对声环境的影响分析噪声源主要为各种施工机械和运输车辆。它们具有声源强、声级大、连续性等特点，不仅对现场的施工人员产生较大的影响，还会对周围居民区产生影响，工程建设期间会影响居民的正常休息。⑷、固体废弃物工程施工期固体废弃物除施工过程的弃碴外主要有施工人员的生活垃圾，施工过程中的弃碴在水土保持章节另有预测和处理，本章节主要考虑施工人员的生活垃圾。对这些生活垃圾若不及时处理，不但对周围环境造成影响，还易引起肠道传染病的流行。⑸、对人群健康的影响分析在施工期，施工人员的生活设施均为临时设施，居住条件简陋，卫生条件较差，劳动强度大，施工人员的机体抵抗力和免疫能力下降，导致感染肝炎、痢疾、伤寒等传染疾病的机会。因此，施工期必须加强卫生管理，积极宣传卫生防疫常识，控制种类疾病发生。136 8.2.3环境保护措施与对策⑴、水质保护措施①、土石方施工场地应修建排水沟和沉沙池，以减少土料、弃碴流失。②、施工机械、车辆定时集中清洗。冲洗后的废水经沉淀池沉淀处理后再外排。对含油污水，布置在集水沟进行收集，当水中含油达到排放标准以下方可排出。③、施工人员的生活污水集中收集，经化粪初级处理后再排入附近农田。④、施工过程中产生的碱性废水，应作中和处理后再排出。⑴、环境空气质量保护措施①、运输车辆、施工机械应安装尾气净化装置，使用优质燃料，如零号柴油和无铅汽油。加强车辆的维修和保养，防止汽柴油的泄露，保证进、排气系统畅通。②、运输车辆在装卸运输过程中，应保持良好的密封状态。委托当地环保部门定期洒水减少扬尘。⑶、噪声控制措施①、加强交通噪声的控制和管理。合理安排运输时间，避免车辆噪声污染对敏感区的影响。大噪声机械的安装位置，尽量避开居住区，必要时设置隔声屏和安装消声器。②、调整施工时段，控制加工厂和施工机械在晚间的动作。设备选型优先考虑低噪声的设备，加强机械设备的维修和保养，大噪声机械其操作员实行轮班制，控制工作时间和配发噪声防护工具。⑶、固体废物污染的防治措施①、对于弃碴处理，具体措施见水土保持章节。对泥沙的防治，所采取的措施主要加强弃碴场的水土保持工作，结合植树造林，扩大植被覆盖面积，减少水土流失，以达到降低推移质来量，减少对河道的淤积。136 ②、施工人员所产生的生活垃圾，集中堆放，并定时运送到城市垃圾处理场进行处理。⑸、对人群健康影响的防治措施采取的主要措施有：开展健康教育；加强饮食卫生管理；开展灭蚊灭鼠活动；搞好施工区卫生清理工作；做好疫情监控和预防工作。8.3水土保持与环境保护投资本项目水土保持生物措施：种植乔木按2.4元/株，灌木1.8元/株，种植草皮护坡4.21元/m2，草籽180元/kg；工程措施：表层覆土，浆砌石等。经计算水土保持投资13.84万元。环境保护投资主要为环境保护措施投资，经计算环境保护投资8万元。本次水土保持与环境保护总投资21.84万元。9工程管理136 9.1管理机构及编制皮湖山水库1959年4月基本建成并开始受益。水库建成后一直由曲江镇水管站管理，2002年全市对乡镇机构进行改革，水管站撤消后，主管单位为**市曲江镇农业服务站，镇农业服务站派出一名水管员进行水库管理，没有专业技术人员。水库管理单位性质为集体经济所有制。由于本工程为加固配套工程，不属于新建工程，无需改变和增设管理机构。各级管理部门体制及建制保留原有不变，仅考虑灌溉规模的恢复及扩大。根据2004年水利部、财政部联合发布的《水利工程管理单位定岗标准（试行）》规定，该水库定员级别为5级，共设4个类别岗位和一个辅助类岗位，取定员标准下限，核定该水库人员编制为5人。9.2工程管理范围和保护范围根据水库工程管理需要，结合当地自然地理条件和实际情况，划定工程管理范围和保护范围。9.3主要管理设施皮湖水库1959年4月基本建成并开始受益，到目前已运行多年，由于建设较早，加上运行时间较长，工程现有管理设施相对缺乏，并且陈旧落后，满足不了工程管理的需要。为加强工程管理，稳定职工队伍，有效发挥管理职能及提高管理水平，有必要对现有工程管理设施进行完善和配套。9.3.1备用电源为了确保工程安全运行，防止因停电而影响水库正常防洪调度，必须配置备用电源，为方便管理维修，备用电源机房设在大坝右岸坝端，建筑面积25m2，备用电源电机容量为22kw，配30kw柴油机作为动力，架设照明线路为0.5km。9.3.2防汛公路136 本工程对外交通依靠现有公路，**市曲江镇至皮湖水库有公路可通。但路面坑坑洼洼，交通状况差，需要对现在的防汛公路进行改造。根据有关公路规范规定，进库公路按四级公路标准设计，设计进库公路路面宽3.5m，路面为泥结石结构，修整扩宽公路长5.5公里。9.3.3永久性房屋建筑目前皮湖水库没有管理站房。为稳定水利职工队伍，必须逐步改善水库职工的工作条件、生活条件，参考《水库工程管理设计规范》（SL106-96），新建水库管理站办公楼150m2。9.3.4通讯设备皮湖水库为小（一）型水库，为确保水库防洪及工程管理通讯畅通及办公自动化，拟配置一台程控电话，配备一台计算机、一台打印机、一台传真机。9.3.5交通设备皮湖水库为小（一）型水库，目前无一辆交通车辆，为满足工程管理的需要，使水库加固后能投入正常的运行，拟配备防汛吉普车一辆。9.4水库运行管理9.4.1水库运行规程皮湖水库是一座以灌溉为主兼顾养殖等综合利用的小（一）型水利枢纽工程，水库调度的原则是：在确保灌溉的前提下，充分发挥水库的综合效益。⑴、水库水位在溢洪道底板高程以下时，按下游灌区用水要求进行水库调度；⑵、当库水位超过溢洪道底板高程时，启用溢洪道泄洪，按保坝要求进行调度，同时尽可能兼顾下游的防洪要求。并应加强对溢洪道的监视，保证行洪安全。9.4.2水库管理制度136 ⑴、严禁在坝身放牧，挖掘草皮和任意砍伐水库周边树木；⑵、严禁在坝身和保护范围内进行取土、挖洞、建窑、开沟、开渠、爆破、埋葬、堆放杂物或进行其他危害坝身完整、安全的活动；⑶、严禁向水库内倾倒垃圾，废碴及其他杂物；⑷、对违反各类管理制度的单位及个人应给予处分，对水库造成重大损失的，要依法追究刑事责任。⑸、应做好建筑物的防护工作，当发现建筑有缺陷时，需及时进行修理；⑹、为确保工程安全运行，一般每年冬修都必须对所有的建筑物进行一次全面检查、维修，在汛期，应加强巡视，确保安全，出现险情，立即报告，尽快抢护。9.4.3施工期工程管理⑴、成立**市小型水库除险加固项目部,为一级项目法人单位,管理全市小型水库除险加固工作;水库管理单位相应成立项目部,为二级项目法人单位,具体负责管理水库除险加固实施工作。施工期间，二级项目单位提前进场人员应不少于2人，并根据施工进度和交付使用的工程数量，逐步增加管理人员。竣工时应对全员职工进行培训，且管理人员应达到额定的定员人数。施工期间，二级项目法人单位直接对工程质量进行检查和监督，工程竣工后，一、二级项目法人单位按照工程基本建设验收规程共同对工程进行验收。⑵、认真执行“项目法人责任制、建设监理制和招投标制”，项目法人单位按照职能分工积极筹措自筹资金，协调工程建设过程中各种关系。9.5坝区美化、绿化及供排水工程9.5.1坝区美化、绿化工程136 为美化坝区环境，根据水库工程和自然地理特点，在水库工程管理范围内提出完善环境美化和绿化要求。因此，本次加固设计根据《水库工程管理设计规范》SL106-96的要求，拟待工程加固项目竣工后，在坝区范围和水库主要建筑物周围及生产、生活区周围，除交通道、工作场地和主体活动场地外的空闲地，进行种草、种树、养花的环境美化、绿化，具体环境美化、绿化范围及面积或估算工程造价为：⑴、大坝坝顶美化、绿化185m2；⑵、水库办公楼及职工生产、生活区周围美化、绿化300m2；⑶、上坝公路和进库公路两侧工程管理范围内美化、绿化1000m2；⑷、大坝下游坝面“皮湖水库”五个大字砌筑及美化装饰10000元；⑸、坝区照明线路0.5km。9.5.2坝区供排水工程因皮湖水库为五十年末代修建的小（一）型水库，兴建时未兴建任何管理设施。为了满足水库管理单位生产、生活用水的需要，根据《水库工程管理规范》SL106-96，本次加固设计，拟配套修建坝区供、排水等公用设施，估算工程造价50000元。9.6水费征收制度水费是水利工程管理单位正常运行，自我维护良性循环的基础，也是该水库管理所的主要经济来源。皮湖水库水费征收方式是参照**市水利局文件丰水电字[2002]42号文，由曲江镇农业报务站收取水费，后按不同比例统筹管理使用。10工程概算136 10.1编制说明10.1.1工程概况皮湖水库位于**市北部的曲江镇皮湖村，是赣江水系皮湖水上游的一座小(一)型水库。水库距**市区约20km(直线距离7公里),对外交通便利。坝址以上控制流域面积10.66km2，水库正常高水位27.53m，总库容万319m3，本次加固设计灌溉面积10000亩。工程建筑物主要有大坝、溢洪道、灌溉输水涵管工程等。本次加固主体工程主要工程量有：土方工程68594m3，砌石工程11487m3，砼工程4631m3，钢筋制安89.1t，工程施工总工期为一年，总工日为8.6万个，所需主要建筑材料为：钢筋93t，水泥1380t，板枋材100m3,河沙2250m3，卵石4333m3，块石12200m3。按2004年价格水平进行工程概算，工程总投资为1131.01万元，其中工程部分投资1109.17万元，环境投资及水土保持21.84万元。10.1.2编制原则和依据本工程概算根据设计提供的工程量及施工方法，以赣计基综字（1992）12号文颁发的《江西省水利水电工程初步设计概算编制办法（试行）》为基本依据，参照上级主管部门的有关规定，并结合本工程的实际情况进行编制。其费用构成及计算标准以赣水计字（1999）032号文颁发的《江西省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准（试行）》及其有关补充规定为依据，按Ⅲ类工程计取。10.1.3基础价格⑴人工预算单价按赣水计字（1999）032号文规定计算，本工程为Ⅲ类工程，其人工预算单价为20.83元/工日。⑵电、风、水价136 经调查分析计算，本工程施工用电价格为0.51元/kw·h，风价为0.11元/m3，水价为0.39元/m3。⑶主要材料预算价格主要材料预算价格为2005年第一季度价格水平，按在工程所在地调查的实际价格计取。具体价格详见材料预算价格汇总表。10.1.4主要设备价格的编制依据主要设备价格是根据设计选用的型号和规格，通过调查生产厂家或供货单位确定的，设备费中已包含运杂费。10.1.5建安工程定额采用依据⑴水利部（91）《水利水电工程施工机械台班费定额》，其一类费用乘以1.35的调整系数。⑵水利部（88）《水利水电建筑工程概算定额》，水利部（86）《水利水电建筑工程预算定额》，不足部分参照其它有关水利水电工程定额，定额中以金额表示的调整到1998年水平。⑶水利部（93）《中小型水利水电安装工程概算定额》。⑷其它有关专业定额。10.1.6建安工程单价综合系数计算根据工程规模，按江西省赣水计字（1999）032号文中的Ⅲ类工程计算。综合系数计算如表10.1.1。表10.1.1建安工程单价综合系数计算表136 序号项目计费基础土石方工程砌石工程砼工程钻孔灌浆工程其他工程设备安装工程一直接工程费1直接费2其他直接费直接费1.9%1.9%1.5%1.9%1.9%2.4%3现场经费直接费5%5.5%6%6%5%人工费×40%二间接费直接工程费6%5%5%7%6%人工费×60%三计划利润（一+二）7%7%7%7%7%7%四税金（一+二+三）3.22%3.22%3.22%3.22%3.22%3.22%综合系数基本直接费1.25151.24551.25131.27511.2515直接费×1.131+人工费×1.10410.1.7工程有关费用计算标准⑴临时房屋建筑工程按赣水计字（1999）032号文中的公式计算；⑵建设单位经常费按定员4人，计算期1年计取；⑶工程监理费按建安工作量的1.0%计取；⑷科学研究试验费按建安工作量的0.5%计取；⑸勘测设计费按建安工作量的4%计取；⑹大坝安全鉴定费按建安工作量的1.5%计取；⑺预算定额编制管理费按建安工作量的0.10%计取；⑻工程质量监督费按建安工作量的0.15%计取;⑼项目建设管理费按建安工作量的0.1%计取;⑽基本预备费按一至五部分合计的5%计取。10.2工程概算表⑴总概算表　　　　表10.2.1⑵建筑工程概算表　　　　表10.2.2⑶机电设备及安装工程概算表　　　　表10.2.3⑷金属结构设备及安装工程概算表　　　　表10.2.4⑸临时工程概算表　　　　表10.2.⑹工程单价汇总表表10.2.6136 ⑺材料预算价格汇总表表10.2.7⑻施工机械台班费汇总表表10.2136 皮湖总概算表表10.2.1单位:万元编号工程或费用名称建安工程费设备购置费其他费用合计　第一部分:建筑工程920.81　　920.81一主坝工程665.98　　665.98二溢洪道工程106.21　　106.21三输水涵管工程51.28　　51.28四交通工程55.00　　55.00五房屋建筑工程7.50　　7.50六水土保持工程及环境保护21.84　　21.84七其他工程13.00　　13.00　　　　　　　第二部分:机备设备及安装工程0.0613.30　13.36　　　　　　　第三部分:金属结构设备及安装工程1.8516.30　18.15　　　　　　　第四部分:临时工程40.05　　40.05一导流工程10.00　　10.00二交通工程5.00　　5.00三房屋建筑工程25.05　　25.05　　　　　　　第五部分：其他费用　　84.7884.78一建设管理费　　22.7622.76二科研勘测设计费　　59.5459.54三其他　　2.482.48　　　　　　　一至五部分合计962.7729.6084.781077.15　基本预备费　　　53.86　总投资　　　1131.01151 表10.2.2皮湖水库建筑工程概算表单位:元编号工程或费用名称单位数量单价合计　第一部分：建筑工程　　　9208108一大坝工程　　　6659845(一)坝顶改造工程　　　4318411坝顶土方平整夯实m215972.82.01321052坝顶M7.5浆石齿墙m3217.0218.09473263泥结碎石路面m3798.3132.341056404坝顶路肩填土m31860.011.22208695砂砾路面磨耗层m3107.074.4279596C20砼防浪墙m3288.3329.57950157钢筋制安m317.46347.461101928碎石垫层m338.8108.4542029防浪墙土方开挖m3775.011.018533(二)上游护坡工程　　　25429711上游坝坡整修及原有杂草清除m226621.32.01535092整坡土方m315972.811.221792143齿墙土方开挖m31381.111.01152054齿墙土方回填m3465.011.2252175护坡碎石垫层m33992.8108.454330196护坡中粗砂垫层m33978.974.422961067M7.5浆石齿墙m3863.4210.711819168干砌块石护坡拆除m34712.023.581111099干砌块石护坡m39317.1132.12123096910C20砼踏步m358.9312.831842611砂卵石混合垫层m358.988.49521212M10水泥砂浆抹面m2209.311.70244813水位尺及安装m27.9100.00279014草皮护坡m21860.04.217831(三)下游坝面处理及排水反滤工程　　　1944755151 皮湖水库建筑工程概算表续表10.2.2单位:元编号工程或费用名称单位数量单价合计1下游坝面整修及杂草清除m223959.92.01481592土方培厚夯实m321297.011.222389523草皮护坡m26200.04.21261024M10水泥砂浆砌C15砼块护坡m31568.6325.575106895排水沟及齿墙土方开挖m31627.511.01179196M7.5浆石排水沟及齿墙等m3976.5214.052090207M10砂浆抹面m23255.011.70380848C20砼踏步m346.5312.83145479齿墙排水沟土方回填m3542.511.22608710砂卵石垫层m33022.588.4926746111土方填圹m318448.18.9616529512贴坡排水体砌石m32170.0129.8928186113贴坡排水400G/m2土工布m25812.58.895167314贴坡排水体粗砂垫层m3542.588.494800615量水堰项1.04900.00490016测压管及安装组1.016000.0016000(四)大坝白蚁防治工程项1.0175000.00175000（五）坝身、坝基防渗　　　15652781冲抓钻套井回填粘土心墙m15686.089.2313997392冲抓弃土运输m314911.011.10165539二溢洪道及泄洪道机耕桥　　　1062058.9（一）溢洪道工程　　　794906.91土方开挖m3790.511.0187032土方回填m31491.111.22167303砼拆除m3131.0125.71164624钢筋砼拆除m3125.6187.10234905砂卵石反滤料m356.088.4949556进出口C20砼边墙m342.0338.5014217151 皮湖水库建筑工程概算表续表10.2.2单位:元编号工程或费用名称单位数量单价合计7C20砼闸室m3251.0337.49847108堰体C25砼边墙m3138.0344.90475969C20砼边墙m3290.0338.509816510C25砼底板m3247.0337.498336011C25砼箱涵m3351.0569.9320004512钢筋制安t25.76347.4616322513φ50不锈钢管拦杆m15.583.001286.514φ30不锈钢管拦杆m37.247.001748.415400G/m2土工布m237.28.8933116沥青杉板填缝m258.976.19448817φ50PVC排水管m279.05.00139518启闭机房m260.0400.0024000（二）泄洪道机耕桥　　　2671521土方开挖m3403.011.0144372土方回填m3232.511.2226093砼拆除m3170.5125.71214344钢筋砼拆除m329.0187.1054265C20砼垫层m340.0262.76105106C25砼桥梁及板m320.2530.25106857C25砼边墩、中墩m352.7344.90181768钢筋制安t22.76347.461441839M7.5浆石边墙m3227.9218.0949692三坝下输水涵管　　　5128311砼拆除m382.0125.71103082钢筋砼拆除m3181.0187.10338653浆石拆除m3120.053.9064684土方开挖m36835.511.01752595土方回填m36710.011.2275286151 皮湖水库建筑工程概算表续表10.2.2单位:元编号工程或费用名称单位数量单价合计6C20砼闸体及桥台m340.3337.49136017C20砼排架及工作桥m334.1381.72130178C20砼管身m390.0569.93512949C15砼进出渠护坡m375.0308.202311510C15砼进出底板m349.0299.041465311C10砼垫层m317.1251.87429412砂砾石垫层m38.588.4975213M7.5浆砌石护坡m3153.0218.093336814钢筋制安t18.06347.4611412715紫铜片止水m44.0318.281400416φ50PVC排水管m31.05.0015517启闭机房m220.0400.00800018φ200通气钢管m14.097135319C20砼竖井m359.0337.4919912四交通工程　　　55000013.5m宽防汛公路km5.5100000550000五房屋建筑工程　　　750001管理、防汛用房m215050075000七水土保持工程及环境保护　　　2183731植被恢复m2266331.30346232工程弃土弃碴场处理m2399042.601037502环境保护投资项420000.0080000八其他工程　　　1300001动力线路km2.512000300002生活区公用设施元　　500003坝区整理、美化工程元　　50000151 皮湖机电设备及安装工程概算表表10.2.3单位：元编号工程名称单位数量单价合价设备费安装费设备费安装费合计第二部分：机电设备及安装工程　117200　133000600133600一其他设备及安装工程　　37000　520000520001测压管水位测量仪台13000　3000　30002计算机台18000　8000　80003打印机台15000　5000　50004传真机台12000　2000　20005静电复印机台116000　16000　160006水准仪台13000　3000　30007径纬仪台115000　15000　15000二通讯设备及安装　　200　100060016001程控电话部1100060010006001600　　　　　　　　　三交通设备购置费　　80000　80000　800001防汛专用车辆180000　80000　80000金属结构设备及安装工程概算表表10.2.4单位：元编号工程名称单位数量单价合价合计设备费安装费设备费安装费　第三部分：金属结构设备及安装工程　　　　16297018482181452一坝下涵管工程　　　　465707124536941进口拦污栅t0.390002012297066436342拦污栅埋件t0.1700020127002019013高压PGZ0.8×1.2m铸铁闸门扇118800123918800123920039420t手电两用螺杆启闭机台1108002547108002547133475低压0.8×1.2m铸铁闸门扇16000111860001118711865t手电两用螺杆启闭机台1610013556100135574557手拉葫芦3t只11200　1200　1200二溢洪道泄洪闸工程　　　　116400113581277581低压4.0×2.5m铸铁闸门扇329000123987000371790717215t手电两用螺杆启闭机台39800254729400764137041151 皮湖临时工程及独立费用概算表表10.2.5单位：元编号名称及规格单位数量单价合计　第四部分:临时工程　　　400433一导流工程　　　999701草袋装土围堰m3356111.97398612围堰填土m3177033.9660109　　　　　　二交通工程　　　500001临时公路km15000050000　　　　　　三房屋建筑工程　　　2504631施工仓库m250012060000　办公、生活及文化福利建筑元　　190463　第五部分:其他费用　　　847785一建设管理费　　　2275601建设单位经常费　　　800002工程监理费　　　992363项目建设管理费　　　99244建设及施工场地征用费亩16240038400　　　　　　三科研勘测设计费　　　5954161科学研究试验费　　　496182勘测设计费　　　3969443大坝安全鉴定费　　　148854　　　　　　四其他　　　248091定额编制管理费　　　99242工程质量监督费　　　14885151 单价汇总表表10.2.6单位:元编号工程名称单位单价其中直接费人工费材料费机械使用费其他费用合计1土方开挖（人工挖运50m）m311.018.640.16　　8.802土方开挖（机械挖运1km）m38.960.210.316.64　7.163排水沟土方开挖m39.447.370.17　　7.544一般石方开挖m326.713.903.7613.68　21.345干砌块石拆除m323.5818.680.16　　18.846浆砌块石拆除m353.9042.910.16　　43.067砼拆除m3125.7137.7262.73　　100.458钢筋砼拆除m3187.1055.4194.09　　149.509土方回填（人工回填）m311.226.87　1.360.738.9610土方回填（机械回填）m37.090.850.544.27　5.6711坝面土方平整m21.681.290.05　　1.3412草皮护坡m24.211.441.93　　3.3613大坝土方填筑m314.661.080.709.93　11.7114粘土斜墙填筑m322.931.730.7015.89　18.3215砂卵石垫层m388.4915.1055.60　　70.7116粗砂垫层m374.4215.1044.36　　59.4717碎石垫层m3108.4515.1071.56　　86.6618干砌石护底m3129.8921.4582.33　　103.7819干砌石护坡m3132.1223.7582.33　　106.0720M7.5浆砌石齿槽m3198.7334.58124.98　　159.5621M7.5浆砌石护坡m3210.7142.49126.69　　169.1822M7.5浆砌石挡土墙(踏步)m3218.0943.12131.99　　175.1023M7.5浆砌块石排水沟m3214.0544.78127.08　　171.8624M7.5浆砌石护底m3208.6440.83126.69　　167.5125M7.5水泥砂浆勾缝m23.021.870.55　　2.4226M10水泥砂浆抹面m211.704.235.17　　9.4027浆砌预制砼块护坡m3325.5725.83225.029.050.29260.1928C10砼垫层m3251.8734.74145.9916.184.38201.29151 单价汇总表续表10.2.6单位:元编号工程名称单位单价其中直接费人工费材料费机械使用费其他费用合计30C20砼导墙m4338.5027.10　　　　31C25砼导墙m5344.9027.10　　　　32C15砼踏步m3312.8330.20194.0217.268.52250.0033C20砼启闭排架m3381.7241.04244.1311.558.35305.0634C20砼闸墩m3329.5727.29209.1918.398.52263.3935C20砼工作桥m3427.0234.99280.8817.048.35341.2636C20砼护坦m3262.7614.00182.189.444.38209.9937C20砼路面m3276.9428.12168.7624.44　221.3238C20砼闸室m3337.4926.45219.5313.2910.44269.7139C20砼涵管m3569.93123.23298.0327.976.25455.4740下游坝坡整修及清除杂草m22.011.500.10　　1.6041C25砼矩形槽身m3530.25125.04263.7026.588.43423.7642C20砼边墙及槽墩m3266.0029.16168.5710.684.18212.5843C15砼底板m3267.1723.12168.8817.144.38213.5144C20砼底板m3299.0423.12194.3517.144.38238.9945C25砼底板m3307.2923.12200.9417.144.38245.5846C15砼渠道衬砌m3363.0942.49228.4713.915.29290.1747C20砼公路桥m3435.6136.66165.90145.570.00348.1348机械拌砼m313.988.94　5.05　13.98151 单价汇总表续表10.2.6单位:元编号工程名称单位单价其中直接费人工费材料费机械使用费其他费用合计50沥青杉板填缝m276.197.2553.610.03　60.8951焦油塑料胶泥止水m15.303.608.39　0.2312.2252651橡胶止水带m81.895.2760.17　　65.4453紫铜片止水m318.2816.50235.991.87　254.3654400g/m2土工布铺设m28.890.586.42　0.117.1155500g/m2土工膜铺设m230.417.7116.122.890.4827.1956冲抓钻套井回填粘土心墙m89.2333.5415.3921.06　69.9857冲抓弃土运输m311.107.710.161.01　8.8758编织袋装土围堰m387.9838.0132.28　　70.3059草袋装土围堰m3111.9753.1836.29　　89.4760围堰填土m333.9617.799.34　　27.1361C30砼路面m3273.8735.33172.7210.82　218.8762水泥砂砾基层m3147.214.46102.7310.45　117.6363泥结碎石路面m3132.349.8394.111.80　105.74645t螺杆启闭机安装台1355349.88187.91181.23　719.026520t螺杆启闭机安装台2547937.35215.19183.91　1336.4566平板闸门安装：自重≤3tt1239437.4397.43133.13　667.9867拦污栅栅槽安装：自重≤2tt2012520.75385.65364.29　1270.6968平板闸门安装：自重≤10tt1118374.9488.76158.29　621.99151 材料预算价格汇总表表10.2.7单位：元编号工程项目单位预算价其中原价运杂费采购保管费1钢筋（综合）t4386.584200.0017.87168.712水泥425#t318.96290.0016.6912.273杉条木m3694.58650.0017.8726.714松圆木m3646.46600.0021.624.865板枋材m31108.57　　　6河沙m343.3423.0018.6751.677卵石m357.1235.0019.922.208块石m367.7840.0025.1772.619汽油kg4.70　　　10柴油kg4.20　　　11施工用电kwh0.51　　　12施工用风m30.11　　　13施工用水m30.39　　　14C10砼(三级配)m3128.24　　　15C15砼（三级配）m3137.19　　　16C15砼（二级配）m3146.05　　　17C20砼(三级配)m3148.13　　　18C20砼（二级配）m3159.74　　　19C25砼（二级配）m3165.57　　　20泵用C20砼(二级配)m3180.27　　　21M7.5水泥砂浆m3131.42　　　22M10水泥砂浆m3145.03　　　151 材料预算价格汇总表表10.2.7单位：元编号工程项目单位预算价其中原价运杂费采购保管费23钢模kg4.40　　　24铁件kg4.50　　　25电焊条kg5.00　　　26铁丝20#kg4.70　　　27沥青t2200.00　　　28紫铜片kg35.00　　　29橡胶止水带m56.00　　　30土工布（400g/m2）m28.00　　　31镶合金片钻头个47.00　　　32合金片kg150.00　　　33岩芯管m96.00　　　34钻杆m41.60　　　35编织袋个0.70　　　36钢板、型钢kg4.40　　　37氧气m33.86　　　38乙炔气m313.62　　　39油漆kg9.00　　　40C10砼(二级配)m3114.00　　　41C25砼掺8%抗渗剂m3132.18　　　42砼水平运输m33.98　　　43砼垂直运输m35.45　　　44C20砼掺8%抗渗剂m3192.62　　　45粘土备料100m38.53　　　46碎石m390.703552.213.49151 施工机械台班费汇总表表10.2.8单位:元编号名称及规格台班费其中一类费用二类费用1挖掘机液压1m3642.57284.11358.462装载机1m3322.3369.47252.863推土机55kw291.8274.16217.664推土机59kw319.7784.51235.265推土机74kw438.61154.95283.6662.8kw蛙式打夯机66.205.6460.567手持式风钻166.366.91159.458气腿式风钻239.217.95231.269胶轮架子车3.193.19　10地质钻机150型157.1267.6489.4813灰浆搅拌机72.0814.557.58140.4m3砼搅拌机132.1838.0294.16150.8m3砼搅拌机178.8742.71136.1616砼输送泵30m3/h374.66154.67219.99172.2kw插入式振捣器23.7911.1912.60182.2kw平板式振捣器20.938.3312.60194.5kw变频振捣器48.1824.0324.1520砼吊罐0.25～1.0m310.0710.07　21砼吊罐3m335.1935.19　22风水枪190.112.73187.3823载重汽车5t241.9380.1161.8324自卸汽车3.5t279.0182.11196.9025自卸汽车5t299.48100.18199.3026V型斗车0.6m31.671.67　151 施工机械台班费汇总表续表10.2.8单位:元编号名称及规格台班费其中一类费用二类费用27动力翻斗车62.8411.2151.6328门座式起重机高架10/30t1033.33494.14539.1929塔式起重机10t491.83313.67178.1630履带式起重机15t376.56158.9217.6631汽车起重机5t299.4593.29206.1632卷扬机5t81.4815.565.9833卷扬机10t117.9718.3999.583530KVA交流电焊机82.342.5479.803650KVA交流电焊机204.064.56199.503716KVA直流电焊机100.245.7494.5038钢筋弯曲机φ6～4064.797.2157.5839钢筋切断机20kw150.1512.16137.9940吊斗0.6m31.821.82　41塔式起重机6t245.37113.41131.9642载重汽车10t390.85177.59213.2643钢筋调直机14kw57.6318.9538.6844砼搅拌车3m3469.71230.05239.6645离心水泵7kw55.705.250.5046园盘锯90.847.1883.664710t桥式起重机126.6916.61110.08485t桅杆起重机192.3076.09116.214910t桅杆起重机255.7999.68156.11508t汽车起重机347.15129.49217.665110t汽车汽重机369.98143.52226.465210t龙门汽重机228.8496.88131.96151 续表10.2.8施工机械台班费汇总表单位:元编号名称及规格台班费其中一类费用二类费用534t载重汽车218.9371.2147.735410t载重汽车390.85177.59213.26556m3/min空压机258.3135.88222.43560.6m3/min空压机65.4119.1746.2457压力式滤油机98.7719.1479.63583m3/min空压机152.5223.54128.9859手动试压泵7.847.84　604.5kw真空泵27.7427.74　6130KVA直流电焊机183.186.78176.4062轮胎辗9～16t68.8968.89　63拖拉机74kw432.9696.5336.4664刨毛机359.9476.28283.6665掁动辗13-14t236.40104.4132.0066羊足辗12～18t24.4424.44　67搅灌机WJG-80型172.6360.79111.8468风镐67.473.4764.0069冲抓钻165.9729.44136.5370砂砾泵314.57129.6184.9771水泥砼真空吸水机组64.0223.2440.7872砼切缝机118.2077.4240.7873250L以内砼搅拌机114.2737.7976.4874120kw以内自行式平地机967.07551.41415.667575kw以内履带式拖拉机439.79160.53279.26766～8光轮压路机226.01117.18108.837712～15t光轮压路机331.90170.27161.63786000L以内洒水汽车441.37226.94214.43151 11经济评价本工程的经济评价主要依据SL72-94《水利建设项目经济评价规范》（以下简称规范）中的有关规定进行，根据本水库加固工程的实际情况，本次经济评价只进行国民经济评价及财务分析。根据《规范》6.0.3条规定，采用有、无该项目的增量费用和增量效益进行国民经济评价。基准点为建设期的第一年年初，正常运行期选定为40年，社会折现率采用12%。国民经济评价时，按《规范》规定，投入物和产出物都应使用影子价格，根据类似工程经验，本加固工程国民经济评价时的固定资产投资和年运行费按比率0.93调整。11.1经济评价11.1.1投资计算国民经济评价时的固定资产投资按设计概算静态总投资乘比率0.93计算，即1131.31×0.93=1052.11万元，11.1.2年运行费计算年运行费应包括工资及福利费、材料、燃料及动力费、维护费和其它费用等，参照本地区类似工程的年运行费，以固定资产投资的3.5%计算。则增量年运行费为1052.11×3.5%=36.82万元。11.1.3效益计算本次效益计算仅计算工程加固后增加的灌溉、防洪、养鱼效益。⑴灌溉效益156 工程加固以后，可以新坫灌溉面积0.25万亩，可以改善灌溉面积0.75万亩，根据类似工程的实际情况，除了其他因素外，因灌溉条件的改善，恢复灌溉面积每亩年增产稻谷289kg，改善灌溉面积每亩年增产稻谷168kg，按综合价格1.50元/kg计算，其他经济作物效益按其10%计算，则每年新增灌溉效益为197.3万元。⑵防洪效益本工程加固后，可提高水库下游防洪保护范围内的防洪标准，经估算，每年可新增防洪效益7.0万元。⑶养鱼效益工程加固后，由于扩大了养鱼水面，估计每年可增产鲜鱼2.0万公斤，以5.0元/kg计算，则每年新增养鱼效益10.0万元。合计每年增量效益为197.3+7+10.0=224.3万元。11.1.4国民经济评价指标计算及分析国民经济评价主要评价指标为经济内部收益率，辅助指标为经济净现值及经济效益费用比。根据加固项目国民经济效益费用流量表（表11.1.1）计算得：经济内部收益率为17.0%，经济净现值为376.2万元，经济效益费用比为1.24。从以上评价指标可以看出，该工程的经济内部收益率大于社会折现率12%，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，均满足《规范》要求，说明该工程在经济上是合理的，并具有一定的社会效益，有较好的加固价值。156 国民经济效益费用流量表表11.1.1单位：万元序号年份项目建设期运行期合计12…40411增量效益流量　214.3…214.3319.488677.181.1项目各项功能的增量效益　214.3…214.3214.38572.001.1.1灌溉效益　197.3…197.3197.37892.001.1.2防洪效益　7…77280.001.1.3养鱼效益　10…1010400.001.2回收固定资产余值　　　　105.18105.182增量费用流量1051.8036.82…36.8236.822524.602.1固定资产投资1051.80　　　　1051.802.2年运行费　36.82…36.8236.821472.803增量净效益流量-1051.8177.48…177.48282.666152.584累计增量净效益流量-1051.8-874.32…5879.926162.58　评价指标：经济内部收益率：17.0%；经济净现值（is=12%）：376.2万元；经济效益费用比（is=12%）：1.24。11.2财务分析财务评价是根据国家现行的财务税收政策，价格体系和建设机制，分析计算项目直接发生的财务效益和费用，从而考查项目的财务可行性。由于多种原因，皮湖水库枢纽工程的财务效益很难实现，因此，本次财务分析仅对皮湖水库枢纽工程的运行成本进行测算，并提出合理的实施措施与政策。11.2.1资产156 根据概算，本次皮湖水库枢纽工程整险加固工程初步设计的工程静态总投资为1131.01万元，取其固定资产形成率90%，则皮湖水库枢纽工程新增固定资产1018万元，根据资产评估，目前水库枢纽有固定资产246万元，则皮湖水库枢纽工程在整险加固工程实施以后，其固定资产为1263.9万元。11.2.2总成本费用估算皮湖水库枢纽工程的总成本费用包括工程折旧、大修理费、管理单位职工工资及福利费、维修费、其他费等。⑴工程折旧费按综合折旧费率3%计算为37.9万元。⑵大修理费按综合费率1%计算为12.6万元。⑶管理单位职工工资及福利费，其中福利费按每年人均工资的14%计算，两项合计，职工工资及福利费每年每人按12000元估算，皮湖水库枢纽工程编制定员4人，则此项费用为4.80万元。⑷维修费包括日常维护的材料费、灌区灌溉渠道的清理费、一般防汛费等，按工程固定资产的0.5%计算，为6.3万元。⑸其他费包括办公费、差旅费、通讯费、房屋修缮费以及工程观测、科研、试验费等费用，按工程固定资产的0.5%计算，为6.3万元。根据以上的测算，皮湖水库枢纽工程的年总成本费用合计为68.0万元，其中不计入工程折旧费的年经营成本为30.0万元。11.2.3结论与政策目前，皮湖水库枢纽工程的收入主要来源于灌溉和养鱼，按当前**市水费征收办法，灌溉用水每年每亩收取水费为15.5元，灌溉面积为1.0万亩，则每年的灌溉收入为15.5万元左右，另外，养鱼收入在10.0万元左右。则年总收入为25.5万元。对比皮湖水库枢纽工程的现有经营成本为每年30.0万元来看，25.5万元的年收入是不够的，可以说是枢纽工程经营困难的主要原因。156 目前，水库灌区的水价是按亩计收的，如按目前的价格进行水费的计收，则工程整险加固以后，还是不能维持工程的正常运行管理，将继续在负效益下运行，无法使灌区的管理进入市场经济，达到良性循环。因此，要使灌区的管理达到良性循环，必须改革水费制度，改按亩计收为以量计收，抬高水费，征收成本水价；改革现有的管理体制，精简机构减少成本支出，努力发展多种经营。156'