垉塘水库除险加固工程初步设计报告

'国设证A143004968工勘乙181105-ky湖南省汨罗市泡塘水库除险加固工程初步设计报告(审定稿)湖南省岳阳市水利水电勘测设计院二〇一〇年十二月 国设证A143004968工勘乙181105-ky岳阳市水利水电勘测设计院审定：曹载宏审查：曾志模校核：狄玉奇项目负责人：聂东曙编写人员：霍跃军何文伟罗志林 目录工程特性表11综合说明11.1工程概况11.2除险加固改造缘由21.3水文51.4工程地质61.4.1地形地貌61.4.2地层岩性61.4.3水文地质条件61.4.4区域地震71.4.5主要地质问题71.5大坝安全论证及鉴定结论81.6除险加固工程设计91.6.1工程等级及防洪标准91.6.2除险加固主要内容91.7施工组织设计181.7.1交通条件181.7.2主要建筑材料191.7.3施工导流及渡汛措施201.7.4主体工程施工211.7.5施工总工期241.8环境影响评价与水土保持241.8.1环境影响分析241.8.2环境保护措施251.8.3水土保持措施251.8.4环境保护与水土保持投资概算261.9工程管理261.9.1管理范围261.9.2管理机构261.9.3工程检查及观测261.10概算261.10.1编制依据261.10.2工程概算271.11经济评价272水文及调洪演算282.1流域概况282.2气象282.3水文基本资料292.4径流29 2.5洪水302.5.1设计暴雨302.5.2洪峰流量、洪水总量及洪水过程322.5.3洪水复核结果的合理性检查322.6调洪演算372.6.1调洪演算的基本原则372.6.2调洪演算的基本资料382.6.3调洪演算的基本方程392.6.4调洪演算结果462.7防洪标准复核462.7.1大坝坝顶高程复核472.7.2复核结论482.8施工期洪水493工程地质503.1概述503.1.1工程概况503.1.2地勘工作概况503.2坝区工程地质及水文地质条件523.2.1地形地貌523.2.2地层岩性523.2.3地质构造与地震523.2.4水文地质条件533.3坝体填筑土与坝基岩土工程地质质量评价543.3.1坝区岩（土）工程地质特性剖面分区543.3.2坝体填筑土质量评价543.3.3坝基岩土工程地质质量评价563.3.4坝区主要工程地质问题评价563.3.4.1坝体散浸563.3.4.2坝体与坝基接触界面渗漏563.3.4.3绕坝渗漏问题573.4其它建筑物区工程地质条件573.4.1溢洪道573.4.2放水涵管583.5岩土物理力学参数建议值583.6天然建筑材料623.6.1土料623.6.2砂砾石料623.6.3块石料62 3.7结论与建议624除险加固工程设计644.1设计依据644.1.1工程等级及防洪标准644.1.2基本资料644.1.3依据的主要规程规范及文件654.1.4大坝安全鉴定结论性意见664.2大坝现状渗流和坝坡稳定复核664.2.1大坝渗流计算分析成果664.2.2大坝坝坡抗滑稳定计算成果704.3水库除险加固设计764.3.1存在的主要问题764.3.2除险加固主要内容784.3.3大坝防渗处理794.3.4除险加固处理后渗流、抗滑稳定复核824.3.5大坝上、下游护坡924.3.6大坝下游坡脚新建堆石排水体944.3.7输水低涵、卧管除险加固设计954.3.8溢洪道除险加固984.3.9新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库1134.3.9防汛公路1144.3.10工程观测设计1145施工组织设计1185.1施工条件1185.1.1工程条件1185.1.2自然条件1195.2对外交通1205.2.1对外交通1205.2.2场内交通1205.3施工导流及渡汛措施1215.3.1施工期洪水计算1215.3.2施工导流及施工围堰1215.4主体工程施工1235.4.1大坝坝体冲抓回填1235.4.2大坝上游坡面护坡1245.4.3大坝下游坝坡草皮护坡、排水、堆石排水体1245.4.4灌溉低涵加固1255.4.5溢洪道加固工程1255.4.6新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库1265.4.7防汛公路1265.5施工工厂设施1275.6施工总体布置1275.6.1布置原则1275.6.2总体布置1285.7施工总进度1285.8主要材料、劳动工日及主要施工机械设备129 5.9施工组织机构1316环境影响评价与水土保持1376.1环境影响评价1376.2环境保护设计1396.2.1工程环境保护任务1396.2.2设计依据1396.2.3环境保护措施1396.3水土保持现状1416.4水土保持措施1416.5环境保护与水土保持投资概算1427工程管理1437.1管理范围1437.2管理机构1447.3管理原则和目标1457.4工程管理设施1477.5工程检查及观测1487.5.1工程检查1487.5.2工程观测1497.6工程管理运用1507.6.1水库调度运用1507.6.2建筑物管理1507.6.3工程监测1517.7施工期工程管理1518概算1528.1工程概况1528.2编制依据1538.2.1编制原则和依据1538.2.2基础单价的计算依据1538.2.3主要材料基价1558.2.4有关取费说明1558.3工程投资1569经济评价1579.1概况1579.2计算依据1589.3增量影子投资分析1589.4新增经济效益分析1599.4.1新增经济效益描述1599.4.2新增经济效益计算1599.5费用分析1619.5.1年运行费161 9.5.2流动资金1629.5.3折旧费1629.5.4固定资产余值回收1629.6国民经济评价指标及结论1629.7不确定性分析1659.8财务分析1659.9综合评价1659.10结论166附件大坝安全鉴定报告书(湖南省岳阳市水务局，2009年12月) 工程特性表序号及名称单位原设计加固前加固后备注一、水文　　　　　1、集雨面积km21.9　1.9　1.9　　2、多年平均降雨量mm1367.2　1367.2　1367.2　　3、设计洪水标准及流量P(%)m/s3　3.3317.58　3.3317.58　　4、校核洪水标准及流量P(%)m/s3　0.33327.51　0.33327.51　　二、水库　　　　　校核洪水位m46.50　46.50　46.50　　设计洪水位m　46.19　46.19　46.19　正常蓄水位m　45.50　45.50　45.50　死水位m　38.0　38.0　38.0　总库容（校核洪水位以下库容）万m3　110　110　110　正常库容万m3　83　83　83　死库容（死水位以下）万m35　5　5　　调节性能多年调节多年调节多年调节三、工程效益　　　　　保护人口万人400040004000　灌溉面积亩　2300　23002300　供水m3/d　/　//　装机容量Kw　/　/　/　多年平均发电量万kw.h　/　/　/　四、主要建筑物及设备　　　　　63 1、大坝　　　坝型　均质土坝　均质土坝　均质土坝　　坝顶高程m48.20　48.20　48.20　　最大坝高m12　12　12　　坝顶长度m282　282　282　　坝顶宽度m7.07.07.0　2、溢洪道　　　　　型式　开敞式　开敞式　开敞式　　堰顶高程m45.5　45.545.5　　溢流段长度m5　　55　　设计泄洪流量m3/s　4.05　4.05　　校核泄洪流量m3/s　7.05　7.05　　闸门型式　　无　无　　3、输水建筑物　　　涵管涵管　　设计流量m3/s　0.3　　0.3　长度m　　70.070.0　断面尺寸m　　0.6*0.51.0*1.5　　进口高程m　38.0　38.0　　出口高程m　　37.6537.65　　63 1综合说明1.1工程概况泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内，地理位置为东经113°09′07″，北纬28°49′59″，属于汨罗江支流罗江中下游。坝址下游距武广铁路约1.5km，距汨罗市区约7km。工程于1957年冬开始并动工兴建，至1958年3月建成蓄水。水库的防洪保安工作十分重要。水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上河道干流长度2.5km，干流平均坡降12‰。校核洪水位46.50m，总库容110万m3，正常蓄水位45.50m，正常库容83.0万m3，死水位38.00m，相应库容5万m3。本工程等别为Ⅳ等、小(1)型，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。设计洪水标准重现期为30年，校核洪水标准重现期为300年。工程设计灌溉面积0.25万亩，有效灌溉面积0.23万亩，养殖年最高总产12t。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(1)型水库。泡塘水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、防汛公路、输水低涵等建筑物组成。(1)大坝：泡塘水库大坝为均质土坝，于1957年冬开始动工，1958年3月建成蓄水。大坝顶高程为48.20m，坝顶宽7.0m，最大坝高12.0m，坝轴线长282m。大坝上游坝坡为一级坡，坝坡坡比为1：2.8，上游坝坡在高程47.00m以下为砼护坡，坝坡在高程47.00m以上为草皮护坡。下游坝坡分二级，平台宽3.0m，坝坡坡比自上而下分别为1：2、1：2，下游坝坡为草皮护坡。(2)溢洪道：原设计有溢洪道，位于大坝左侧坝肩，但至今仍63 只完成溢洪道的土方开挖。(3)输水涵管：输水低涵位大坝右侧坝基通过，埋藏在填筑土与坝基接触带,对应大坝桩号为0+030。输水低涵由卧管和底涵组成。卧管傍主坝右侧山体而建，卧管为宽0.5m，高0.5m现浇砼矩形涵，底部高程38.0m，顶部高程47.0m，斜长25m。共有放水孔塞15个，底部与砌石矩形涵进口连接。底涵为宽0.6m,高0.5m砌石矩形涵，该坝下涵于1997年加下游平台时延长，进口高程为38.0m，长度70.0m，出口高程为37.65m,纵坡坡比1∶500。1.2除险加固改造缘由泡塘水库始建于1957年冬，受当时资金及技术条件的限制，工程设计标准低，施工质量差。大坝筑坝土料不均、杂质含量高，土料含水量未严格控制，造成碾压不实，给大坝运行带来了严重安全隐患。运行后工程相继出现不同程度的险情，虽经加固或修补处理，出于经费困难，处理不彻底，效果不佳。工程险情的经常发生已严重威胁到大坝的运行安全。不仅使工程的正常效益得不到充分发挥，而且也严重威胁着下游人民的生命财产的安全。目前工程存在的问题和安全隐患主要有以下几个方面：1)坝体散浸自1957年运行至今，在大坝外坡在不同高程一直存在零星分布小面积散浸问题，散浸面积约100m2，2006年坝体外坡加压浸平台等措施，渗漏有所减轻，但近年来汛期散浸量又有增大趋势。近年来仍存在散浸问题。散浸的主要原因：坝体填土含水量偏高、施工质量差63 ;椐当时参加施工人员讲述，由于分任务抢进度，不管质量，有的土堆高低不一，土堆成分散状态未进行找平，碾压与夯压均难已压实、碾压后土的渗透系数达不到土坝的防渗质量要求。散浸引起坝坡面湿润，虽经对坝体培厚，挖导渗沟等方法处理，水位高时仍有大面积散浸。对坝体正常运行有较大影响。2)坝体与坝基接触界面渗漏据地勘现场调查：坝脚出现散渗水，中部有多股状涌水。。引起散浸与渗漏的主要原因：根据当地参与施工人员回忆，施工时在基底预埋不少瓦管，并在瓦管上钻孔做导渗水使用，导致库水沿坝体与坝基接触界面产生涌水。对坝体稳定构成潜在危害。3)绕坝渗漏现象严重根据调查与现场勘察；坝体左岸接触带在中部与底部各有一处涌水点，在高洪水位时涌水呈大股状，携带泥砂为浑浊水流，左岸坝脚终年有渗流水汇入水塘内，虽然挖导渗沟处理，但流水不断；其原因；由于岸坡中部有约1.0m厚砾石层，风化后粗大砾石脱落，形成空洞，造成填土与坝基土结合差，未作防渗处理，结合面成渗透水通道，形成库水向外渗透。5)大坝下游坝趾未设排水体大坝下游坝趾均未设堆石排水体，这对控制和引导渗流、降低浸润线、增强坝体稳定、下游坝坡防冻及防止坝体和坝基发生渗透变形很不利。6)大坝坝顶及上、下游坝坡凹凸不平，局部有冲沟大坝坝顶未硬化，大坝上游为砼护63 坡，经四十多年运行后，受雨水冲刷及人为因素，已凹凸不平，局部有冲沟，既影响坝身安全，也很不美观,大坝下游坡面现为草皮护坡，但由于下游未设置排水体，坝体浸润线过高，坝体土料软化，经雨水冲刷和多年沉陷，坡面坑坑洼洼,凹凸不平，坡比极不标准(在1：2.0-1：2.5之间)。7)本工程溢洪道位于大坝左侧人工开挖而成，开敞式溢流堰，堰顶宽5m，堰顶高程45.5m，溢洪道与泄洪渠均处在砾质粉质粘土内，无任何护砌措施，特别是泄洪渠低矮，土层受雨水、地表水冲刷，坡面土流失淤积在槽内，溢洪道进口反坡段无护砌，控制段及缓坡段杂草丛生，溢洪道泄槽陡坡段无护砌，垮塌严重，局部有冲坑；溢洪道末端无消力池；下游泄水渠淤积十分严重，不能满足正常泄洪要求。8)卧管伸缩缝老化、破烂，出现严重穿腮漏水现象。底涵位于主坝内，涵管顶、侧墙开裂，漏水严重。9)水库防汛公路从新范路至大坝坝脚，全长0.5km，已形成简易公路,路面宽3.0m左右，为泥石路面，路基出现沉陷，已变得坑坑洼洼。不能满足水库防汛抢险的需要。10)大坝无观测设施11)泡塘水库管理无办公、生活用房，通讯设备不完善。泡塘水库是一座具有灌溉、防洪、养殖等综合效益的小(1)型水库，工程运行至今已产生了巨大的经济和社会效益，但长期以来，由于大坝险情不断，且日趋恶化，严重威胁到大坝的运行安全。为使工程能正常运行，充分发挥其效益，确保当地人民生命财产的安全，故尽快对泡塘水库63 大坝工程进行除险加固是十分必要的，也是刻不容缓的。1.3水文1)流域概况泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内，属于汨罗江支流罗江二级支流。水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上河道干流长度2.5km，干流加权平均坡降12‰。该水库流域小，汇流速度快，峰形尖瘦，洪水陡涨陡落。2)水文气象汨罗江流域属于亚热带季风湿润气候区，春湿秋燥，夏热冬冷。5～9月的月平均气温一般在22℃以上，5、6月份为梅雨季节，湿度较大，天气沉闷。7、8月份常在西太平洋副热带高压控制下，各地出现极端最高气温。秋季极地势力增强，天气晴朗少雨。冬季受蒙古高压控制，多出现东北风，有雨雪。根据汨罗气象站资料统计：多年平均降水量1367.2mm；多年平均蒸发量1361mm；多年平均气温为17.0℃，极端最高气温39.7℃(1961年7月23日)，极端最低气温-13.4℃(1958年1月30日);多年平均相对湿度81%；多年平均风速1.2m/s，最大风速15.7m/s(1979年4月12日)，风向NNW。3)洪水复核泡塘水库所在河流无水文站，临近流域水文站点离坝址处相隔较远，流域内亦无实测降雨资料，因此本次洪水计算采用无资料暴雨推求洪水，计算方法按湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》进行计算。63 泡塘水库30年一遇(P=3.33%)的设计洪水位为46.19m，300年一遇(P=0.333%)的校核洪水位为46.50m，相应洪峰流量分别为17.58m3/s、27.51m3/s，溢洪道相应的下泄流量分别为4.05m3/s、7.05m3/s。1.4工程地质1.4.1地形地貌泡塘水库原始地貌为构造剥蚀堆积丘岗、丘岗与冲沟，地形为低山丘岗，岗顶高程50m~70m。丘岗平缓低矮连绵不断，地势起伏变化较小，地形坡度10°~20°。坝体位于宽阔“U”字型谷地，筑坝前谷底平坦，地面高程38m~42m，两岸坡角10~15°，植被良好，下游为人民生活与耕作地。1.4.2地层岩性现根据野外地质调查与钻孔揭示情况，大坝地质的地层与岩性分述如下：1）白垩系上更新统戴家坪组（K2d）：红褐色砂砾岩，巨厚层状，为工程区域之基底,库区及坝区强风化厚度1~5m。2）第四系下更新统汩罗组（Q1al）：粉质粘土，灰白色，网纹状结构，含粉细砂，呈硬～坚硬状，底部夹0.50m砂砾石泥质胶结层,厚度2.4～4.5m.3)全新统人工堆积（Qs）:灰黄色砾质粉质粘土、粉质粘土，最大厚度12.0m，分布于坝体。1.4.3水文地质条件坝区地下水类型为松散土体的孔隙潜水63 ,孔隙潜水赋存在松散土孔隙中，由大气降水及库水补给，向冲沟下游低洼处排泄，地下水贫乏。根据野外钻孔注水试验：坝体填筑土渗透系数：K=（7.4～4.8）×10-4cm/s，属中等透水带；坝体与坝基接触界面渗透系数：K=5.2×10-4cm/s，属中等透水带。坝基粉质粘土渗透系数：K=（5.8～4.6）×10-5cm/s，属弱透水带。砂砾岩透水率：q=4.7～3.9Lu属微透水带。1.4.4区域地震本区位于新华系巨型第二隆起带的次一级隆起带，晚近期构造运动以振荡运动为特色。据记载，区内自1930年至今发生有感地震近10次，震级2～4级，最近一次为1954年的4.7级。根据GBI8036-2001版1：400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震反应谱特征周期区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.05s，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地地震基本烈度为Ⅵ度。1.4.5主要地质问题泡塘水库于1957年动工，1958年建成，由汨罗县革委会设计，由红花人民公社施工。施工前对坝基未作任何地质勘察工作，坝区地质结构与坝基岩体工程、水文地质特性不清。施工时对坝基仅在坝轴线附近进行部分清理，两侧坝体与坝基接触界面内残留了原河谷堆积1～2.5m63 厚的含泥砂砾石冲积层。施工前未进行清除和碾压，碎块石含量多在30%左右，块径多在2～5cm之间，大者达20cm。施工中采用大兵团作战，只求进度，忽视质量，清基不彻底，坝体全部由人工填筑，设备简陋，夯实不均不实。由于采用分段包干施工，土料分布不均，钻探中在坝体内查明有20cm碎块石层，空洞、孔隙密集，钻进漏水严重。同时分段间进度不一致，相邻段结合部位出现少压或漏压现象。蓄水运行后就发生坝体浸润线过高，大坝坝体渗漏，坝基、坝肩渗漏，绕坝渗漏，及下游坡面出现大面积滑坡等地质问题。坝体施工工期长，连续性差，层面处理不规范，对新老土的土层面处理差。分片包干施工，追求进度而忽视质量。进度不一，造成水平、垂直施工缝纵横交错，结合差等隐患，因此，历年来一直带病运行，控制水位运行。针对有关险情水库管理单位采取过护坡与开导渗排水沟等多种除险措施，效果不佳。大坝仍存在下游坡大面积散浸及坝脚、坝肩渗漏等问题，达不到正常蓄水位运行，影响工程经济与社会经济的正常发挥，除险形势较严峻，溢洪道位于强风化基岩上，局部已产生崩塌，边坡稳定性差。1.5大坝安全论证及鉴定结论泡塘水库大坝安全论证按照水利部《水库大坝安全鉴定办法》(水管[1995]86号)及《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)的标准和要求，根据工程现状对大坝安全进行全面复核论证工作，通过对洪水复核、大坝抗震稳定、坝体坝坡稳定、渗流、运行情况等复核和分析论证，全面评价大坝安全状态，为大坝安全鉴定提供了可靠的依据。63 2009年12月，由岳阳市水务局主持泡塘水库大坝安全鉴定会议，安全鉴定结论如下：1)防洪标准为B级。2)结构安全性为B级。3)渗流性态不安全，为C级。4)抗震安全性为A级。5)大坝安全类别评定：Ⅲ类坝。1.6除险加固工程设计1.6.1工程等级及防洪标准本工程位于低山丘陵区，库区植被一般，水土保持较好，水土流失较轻，库水水质良好。大坝为均质土坝，坝址距武广铁路约1.5km，距汨罗市城区约7km，地理位置非常重要。总库容为110万m3。工程担负着下游4000人口、4000亩耕地、乡镇企业12家的保安任务，一旦大坝失事灾害严重，依据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，确定该工程等别为Ⅳ等，其主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。水库大坝防洪标准洪水重现期：设计洪水30年，校核洪水300年。1.6.2除险加固主要内容根据现状险情及调洪演算过程和结果(按溢洪道泄洪情况计算)。除险加固主要内容有：坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏作防渗处理，并作好坝后排水体；大坝上游坝坡砼预制块护坡拆除重建；大坝下游坡面进行整形和草皮护坡，下游坝趾增设排水体;改造加固溢洪道,对输水涵管、卧管拆除重建；63 新建管理所，增设防汛仓库；加固改造防汛公路、坝顶公路；完善大坝观测设施，改造通讯线路。1)坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏防渗处理根据大坝目前存在的实际问题和大坝安全鉴定专家对大坝维修加固的意见和建议，针对大坝坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏等现状，本次初步设计采用如下二种方案进行技术、经济比较，并择优选取较佳方案作为本次大坝防渗的除险加固设计方案。方案一：沿大坝坝顶中心线上游水平距离2.5m处作坝体冲抓套井回填，构筑防渗墙，冲抓墙底墙底接坝基粉质粘土弱透水层(底缘伸入坝基相对不透水层1-2m)，冲抓套井开孔直径为1.1m，间距0.78m；。方案二：沿大坝坝顶中心线上游水平距离2.5m处作坝体高压摆喷灌浆，构筑防渗墙，高喷开孔直径为1.1m，间距0.78m；高压旋喷灌浆墙底接坝基粉质粘土弱透水层(底缘伸入坝基相对不透水层1-2m)。方案三：大坝上游坡面在39m高程以上铺设土工膜防渗层，39m高程以下坝体至坝基间采用高压摆喷灌浆，高压摆喷灌浆底抵相对不透水层以下1-2米，土工膜横向铺设亦应与左右两岸高压摆喷灌浆相联。布孔时，根据大坝渗透剖面图将高压摆喷灌浆线往坝左右岩延伸至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处。使大坝上游土工膜防渗层、高压摆喷灌浆、坝基相对不透水层连接成封闭的、连续的防渗体系。(2)方案比较结论三个方案相比较，方案三防渗墙接头多，土工膜与高压摆喷63 灌浆结合部位存在薄弱带，存在局部的隐患，除对坝体上游面进行全面铺设外，还应对周边结合部位进行处理，影响进度，高喷灌浆投资太大；土工膜铺设只能人工施工，较麻烦，需放空水库，施工期长；方案二工序简单，机械施工，功效高，工期短，防渗体系质量可靠，但是高喷灌浆方案投资太大，不经济;方案一投资少，坝址区附近有合格的粘土供应，取土方便，机械施工，功效高，工期短,可能存在冲抓套井回填粘土防渗效果稍差。推荐方案一作为大坝防渗加固处理措施。2)除险加固处理后渗流、抗滑稳定复核(1)渗流复核a)计算工况大坝坝体渗流分析计算时，选择计算断面为大坝设计标准断面，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中第8.1.2条规定，渗流分析计算时应考虑水库运行出现的各种不利条件。渗流分析计算按以下工况进行：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的最高水位；③上游校核洪水位与下游相应的最高水位；④库水位(正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位)降落期，对上游坝坡稳定最不利的情况；b)计算方法本次大坝除险加固处理后的坝体渗流分析计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《渗流分析软件》，软件是采用有限元法计算。c)计算参数63 渗流分析计算中库水位降落速度在正常蓄水位以上降落时，按溢洪道泄流时的自然降落速度。在正常蓄水位以下降落时，按输水涵闸门开启输水涵管出口自由出流时的降落速度。各渗透区材料的水平垂直渗透系数采用地质报告中的推荐值，见表1-6-1。大坝计算断面渗透分区指标表1-6-1分区渗透系数Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区坝体填土粉质粘土砂砾石岩冲抓回填排水体KH（cm/s）5.4×10-44×10-56.8×10-61×10-61×10-1KV（cm/s）7.8×10-46×10-56.5×10-61×10-61×10-1d)计算成果大坝稳定渗流分析计算成果见图4-3-2～4-3-5。库水位分别在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位、1/3坝高水位时，下游坝脚渗流逸出处最大渗流坡降Jmax分别为：0.33、0.34、0.40、0.23。大坝非稳定渗流分析计算成果见图4-3-6～4-3-8。库水位从正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位降落时，最不利的情况下的上游坡面渗流逸出处最大渗流坡降Jmax。分别为：0.13、0.15、0.19。经计算大坝坝壳料在稳定渗流与非稳定渗流条件下的最大渗流坡降Jmax均小于允许渗流坡降[J允许]=0.64。大坝下游坝脚渗流逸出处设有反滤层和排水体，较现状情况浸润线下游出逸点明显降低，且上游坝坡护坡下设有砂石垫层，因此大坝除险加固后渗流性态是安全的。63 (2)抗滑稳定复核a)计算工况大坝坝坡抗滑稳定计算工况按《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)选定。下游坝坡：①上游正常蓄水位，下游无水；②上游设计洪水位，下游相应最低水位；③上游校核洪水位，下游相应最低水位。上游坝坡：①库水位从正常蓄水位降落至死水位；②库水位从设计洪水位降落至死水位；③库水位从校核洪水位降落至死水位；在稳定渗流期，不利水位(库水位为1/3坝高)。b)计算方法本次大坝加固处理后的坝坡抗滑稳定计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《边坡稳定设计软件4.5版》。对大坝在稳定渗流期按有效应力法，库水位降落期按总应力法进行稳定计算，软件用简化毕肖普法算出圆弧滑裂面的抗滑安全系数。断面采用大坝典型断面，见图4-3-1。C)计算参数计算断面材料的物理力学指标由土工试验成果确定，排水堆石排水体、基岩物理力学指标参照同类工程经验确定，见表1-6-2。d)计算成果63 大坝坝坡抗滑稳定计算结果见表1-6-3。大坝计算断面各分区物理力学指标表1-6-2指标分区重度（KN/m3）饱和重度（KN/m3）内摩擦角（o）凝聚力（KPa）备注快剪慢剪快剪慢剪Ⅰ区坝体填土14.818.6213.915.621.619.6Ⅱ区粉质粘土区16.1719.7514.916.920.819Ⅲ区砂砾石岩区18.519.2816.114.9318.618.6Ⅴ区贴坡排水体24.7253030大坝坝坡抗滑稳定计算安全系数表表1-6-3计算工况上游坝坡安全系数下游坝坡安全系数①②③④①②③安全系数1.2751.2631.2511.2711.2581.2551.190经计算，大坝正常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于《碾压式土石坝设计规范》(S1274--2001)中表8.3.10规定的数值1.25。大坝非常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于《碾压式土石坝设计规范》(S1274-2001)中表8.3.10规定的数值1.15。大坝上、下游坝坡稳定满足要求。按选定方案对大坝进行除险加固后，大坝结构安全满足规范要求。3)大坝上、下游护坡大坝上游原已砼护坡，护坡范围从39.00m(死水位38.00m)至47.00m，本次从39.00m(死水位38.00m)至坝顶重新护坡。下游从坝顶部(高程48.20m)至排水体顶(高程39.80m63 )为草皮护坡，并重砌下游马道(人行阶梯)、排水沟等。大坝下游坡面现为草皮护坡，但由于下游未设置排水体，坝体浸润线过高，坝体土料软化，经雨水冲刷和多年沉陷，坡面坑坑洼洼,凹凸不平，坡比极不标准(在1：2.0-1：2.5之间)，须对下游坝面进行坡面整形，下游平台(39.80m)以上坡比统一按1：2.5整坡。平台(39.80m)以下做新贴坡排水体。为防止下游坝坡雨水集中冲刷而形成雨淋沟，需设置纵、竖向排水沟，汇集径流，排到坝脚。由于大坝下游坝坡原有灌渠(接低涵)位于坝坡二级马道上，可以作为坝坡排水之用。所以大坝下游坝坡只需另开设竖向排水沟排除坝坡雨水。新增竖向排水沟与原有灌渠均需采用砼护砌，连接下游排水渠，避免坝坡排水流入集渗沟，干扰大坝渗流量观测。竖向排水沟位于坝坡与两岸山坡接触处，宽为0.2m，深为0.3m。排水沟用100mm厚C15砼护砌。修建行人阶梯，使之平顺整齐，人行阶梯用砼C15护砌厚150mm。4)大坝下游坡脚新建贴坡排水体泡塘水库大坝为均质土坝，下游未设排水体，导致坝体下游出逸点高，坝体饱水。为确保大坝渗流稳定，必须新建贴坡排水体。根据《碾压式土石坝设计规范》(S1274-2001)排水体设计如下：排水体顶高程定为39.80m，排水体顶宽为1.5m，内坡1：1.0，外坡1：1.5。排水体选用质地坚硬耐风化的块石砌筑而成。63 排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂石、砾石和卵石构成，每层粒径随渗流方向变大，层厚顺渗流方向取为0.2cm、0.2cm和0.25cm。排水体下设纵向集渗沟，使坝坡排水形成完整系统。集渗沟紧靠排水体坡脚布置，沟深1m，底宽0.5m，边坡1：1.5，采用10cm厚的C15砼衬砌。5)输水低涵加固针对输水低涵现状险情，本次设计为(1)将灌溉涵拆除重建钢筋砼箱涵。(2)设计将卧管拆除，新建钢筋砼放水卧管。6）加固改造溢洪道。根据溢洪道现状及存在的险情，本次设计将原溢洪道进行完善，并增设消能防冲设施，采用钢筋砼和浆砌石进行衬砌，完善后的溢洪道由进口导流段、进口控制段、泄槽、消力池与出水渠组成，结构布置如下：（1）溢洪道进口导流、控制段溢洪道进口为山坳口，两侧均靠山体。进口为10m导流段，后接5m宽的控制段。为了使进入控制段的水流平稳，须对导流渠两侧边坡进行整理并采用C20砼挡土墙。进口导流段从桩号0+000～0+010，长10m，底宽10-5m,为砼挡土墙。控制段长5.0m，侧墙墙高为1.5-2.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.4m，C20砼结构。（2）泄槽控制段后接泄槽，比桩号0+015～0+175，长160m，底宽从63 控制段出口按6°角收縮（由5m收縮至3.0m宽），坡降i=1:0.0468。横断面为矩形，底板厚为0.3m，C20钢筋砼结构。侧墙墙高1.5～2.0m，墙顶宽0.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.3m，砼结构。（3）永久缝、止水与排水设施泄槽设横向永久缝17条；纵向缝2条（在边墙与底板交接处），缝宽均为20mm，纵、横向永久缝均设橡胶止水，纵、横向永久缝处均设无砂管排水设施。（4）消能泡塘水库溢洪道消能防冲设施采用20年一遇的洪水标准。因地形限制，设计采用底流消能形式，消力池桩号0+175～0+180，消力池池深0.5m，池长5m，底板C20钢筋砼厚0.5m，侧墙C20重力式挡土墙，墙高2.0m。侧墙、底板设排水孔，排水孔孔距3m，孔径φ100。7)新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库泡塘水库管理所未设办公、生活用房。为维护管理单位干部职工正常的工作生活，根据《水库工程管理设计规范》(S1106-96)，水库管理单位办公用房按管理人员人数计，需新建管理所办公、生活用房一幢，面积为100m2。同时水库需新建防汛物资仓库60m2。管理所与防汛仓库布置在大坝左岸紧挨防汛公路的山头上，并排布置，为单层砖混建筑物，地面高程为48.00m。63 8)防汛公路本次设计防汛公路全长0.5km，不包括坝顶公路硬化282m。。根据多年运行情况和现场勘测，该路线基本满足运行要求，本次对路线基本不作变动，只对几处急弯处进行拉平，对视线不良处进行扫障。为节约投资，不考虑对现有防汛公路进行较高标准的改造，仅考虑在现有基础上进行适当的改善和扩建，改扩建项目主要有：路面新铺设泥结石路面、改善公路排水问题。9)工程观测设计泡塘水库大坝建成后安全监测项目尚未实施，未进行过观测，因而无法为大坝的安全运行提供科学的依据，不利于水库大坝的安全监测，基于工程观测设施现状，为了更好地了解坝体运行状态，保证大坝安全运行，根据《水库大坝安全管理条例》和大坝观测有关规范，对工程观测设施进行设计。水库属Ⅳ等工程，大坝属4级建筑物，根据《土石坝安全监测技术规范》S160-94要求，其观测项目为：巡视检查，大坝表面变形观测，大坝渗流量观测，水文、气象观测(上、下游水位、降水量、气温)等项目。1.7施工组织设计1.7.1交通条件水库枢纽对外交通主要依赖新范公路分叉口至大坝的乡村简易公路，宽仅3～4m，目前不能通行较大吨位的车辆，须经改造后，方可满足施工交通的要求。63 1.7.2主要建筑材料1)土料：料场位于大坝约2.5km的红花乡泡塘村，分布高程65～70m，地形坡度小于10°，地表为山地，少量经济林。剥离层平均厚度为0.5m，有用层厚度平均2～3m。为黄褐色粘土，呈硬塑状。取样试验结果，含砂量5%，粉粒含量43%，粘粒含量53%，塑性指数18.5，依据土料质量指标，土料除粘粒含量略偏高外，其它指标基本符合。垄家当村土料场分布范围较广，周边300×200m区域，有用层储量5×104m3。有乡级公路可达大坝，开采运输条件较好。2)块石料：坝区附近缺乏块石料，所选料场位于工程区30Km处的黄柏镇采石场，该采石场为商业性购石料点，该处石料致密坚硬，抗风化能力强。成型成块率高，岩块抗压强度大于60Mpa。质量好，储量丰富，是汨罗市建筑工程的主要块石供应地，有乡级公路可达大坝。3)砂、石料泡塘水库本次除险加固所需砂、石料量不大，库区内没有砂石料源，需外购。坝区附近缺乏砂砾石料，所选料场位于工程区南约10Km汨罗江砂砾石场，该砂砾石场为商业性购沙点，砂砾石料的主要成分以石英为主，砾石与砂质量好，储量丰富，为汨罗市建筑工程混凝土细骨料的主要供应地，有乡级公路可达大坝。4)水泥、钢材、木材、油料等泡塘水库本次除险加固所需的水泥、钢材、油料等材料均可就近在汨罗城区购买，运距10km。木材就近采取。5)施工用风、水、电及对外通讯63 泡塘水库本次除险加固施工用风主要为灌浆用风，采用自备移动式空压机供应；工地用水主要为生产、生活及消防用水，采用水泵直接从水库抽取使用，无需采取净化措施；施工期用电采用泡塘水库管理所的农网电，并自备电源；施工期间通讯利用枢纽现有通讯设备。6)主要建筑材料用量：水泥：780t钢筋、钢材：28.7t砂：2523m3砾（卵）石：2943m3块石:2558m3本工程所需总劳动工日：1.8万个。。1.7.3施工导流及渡汛措施根据汨罗江水系的洪枯情况，汛期一般为4～8月，枯水期一般为9月～次年3月。施工时段为10月—次年3月。根据施工组织设计要求，本次设计施工期洪水选择12月至12月和1月两个时间段。由于泡塘水库流域内及附近无实测水文资料，施工期无施工导流设施，因此，本次设计采用汨罗市气象站降雨资料推求施工期洪水。计算结果见表1-7-1：施工期洪水计算成果表表1-7-1单位：万m3频率时段5%10%20%12月3.952.952.1012月-1月8.377.075.7363 泡塘水库除险加固工程大坝坝体、坝基、坝肩渗防渗处理，基本不受洪水影响，大坝上游坡面预制砼块护坡，利用灌溉低涵导流库水位降至死水位。大坝下游坡面草皮护坡，及坝面排水等项目的施工均不受洪水影响。灌溉低涵除险加固选择在枯水期施工。灌溉低涵、卧管拆除重建施工需在死水位以下进行，本次施工组织设计拟在灌溉低涵进口位置一定范围内修筑土石围堰挡水。根据《水利水电工程施工组织设计规范》sDJ338-89(试行)的规定，导流建筑物级别为Ⅴ级，土石围堰洪水标准定为5年一遇。灌溉低涵加固施工工期安排在12月期间内。根据枯水期分期洪水分析结果5年一遇的12月份入库水量为2.1万m3，查水库库容－水位曲线，得施工期水库水面上升至高程38.5m，加安全超高1m即可拟定围堰顶高程为39.5m。临时施工围堰布置在基岩上，设计断面形式为：底部高程为36.2m，顶宽2m，全长60m，迎水面、背水面坡比分别为1：2.0、1：1.0。围堰填筑土料采用本工程开挖料，迎水面采用袋装黄土挡水。1.7.4主体工程施工1)大坝坝体冲抓回填大坝冲抓回填分两序交错进行施工。施工程序为：定位→钻机就位→冲抓→运废土→回填粘土并夯实→回填坝体料并夯实→孔位转移。冲抓套井回填采用专门的冲抓式打井机具造孔，造孔孔径110cm63 ，打井造孔严格按先主井后套井的顺序施工，即先造奇数孔，后造偶数孔，造孔应连续作业，不得停歇，以免塌孔，严格控制井孔垂直度，以免产生井孔偏斜。打井完工后，应立即连续分层回填粘土夯实，回填粘土设计指标：渗透系数小于7×10-5m/s，含水量控制及干密度应通过土料取样试验后确定，要求填筑后的土料干容重≥1.55g/cm3。回填土厚度及夯击次数根据现场夯击功能试验确定。夯击过程中，一定要保持夯锤稳定，不左右摇摆，不碰撞井壁，以提高夯压效果，当出现严重塌孔时，可用土回填击实后再进行冲抓。冲抓回填土质量可通过现场取样测定回填土的含水量，并检查夯实后土的干密度是否符合要求。2)大坝上游坡面护坡大坝上游护坡范围从39.00m处至坝顶，采用预制砼块护坡。预制砼块为C15砼六方块，砼六方块厚度为10cm，边长40cm。3)大坝下游坝坡培土整坡、草皮护坡、排水、堆石排水体(1)大坝下游坝坡草皮护坡应该在坝坡培土修整平整之后进行。下游草皮护坡是自上向下人工铺设进行。坝坡表面应有较高含土量，石料集中的部位应将表层100mm换为适合栽种草皮的腐植土料。草皮铺设要求平整，铺设后应浇水养护。(2)排水体堆石排水体施工可自下而上，人工进行。先人工开挖土方，后堆石；为了安全和节省劳力，施工可分段进行。排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向变大，层厚顺渗流方向取为20cm、20cm和25cm。63 (3)坡面排水为防止下游坝坡雨水集中冲刷而形成雨淋沟，需设置纵、竖向排水沟，汇集径流，排到坝脚。新增向排水沟需采用砼护砌，连接下游排水渠，避免坝坡排水流入集渗沟，干扰大坝渗流量观测。竖向排水沟位于坝坡与两岸山坡接触处，宽为0.2m，深为0.3m。排水沟用100mm厚C15砼护砌。砼采用0.4m3拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式振捣器捣实，露天养护。4)灌溉低涵加固(1)低涵、卧管拆除重建。灌溉低涵加固施工之前先进行施工土石围堰修建。围堰填筑土料采用本工程开挖料，迎水面采用袋装黄土挡水。5）溢洪道加固设计溢洪道由进口段、控制段、泄槽、底流消能设施、泄水渠等部分组织。（1）溢洪道进口段长10m,须对两侧边坡整理衬护。（2）控制段：为宽顶堰。长5m，宽5m。堰顶高程45.50m，侧墙的顶部高程为47.0-47.90m，墙高1.5-2.4m，墙型为重力式挡土墙。（3）泄槽：控制段后接泄槽，泄槽桩号0+015～0+175坡降i=1:0.0468，总长160m，在桩号0+015～0+025，长10m，底宽从控制段出口按6°角收縮（底宽由5m收縮至3.0m宽）。横断面为矩形，底板厚为0.3m，C20砼结构。侧墙墙高1.5～2.0m，墙顶宽0.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.3m，砼结构。63 （4）消能防冲:采用20年一遇的洪水标准设计，为底流消能。（5）永久缝、止水与排水设施:纵、横向永久缝均设橡胶止水。纵、横向永久缝处均设无砂管排水设施。6)新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库根据《水库工程管理设计规范》(S1106-96)，水库管理单位办公用房按管理人员人数计，需新建管理所办公、生活用房一幢，面积为100m2。同时水库需新建防汛物资仓库60m2。管理所与防汛仓库布置在大坝左岸紧挨防汛公路的山头上，并排布置，为单层砖混建筑物，地面高程为48.00m。7)防汛公路本次设计防汛公路全长0.5km。水库防汛公路路面施工顺序为：路基施工(开挖、填筑)→泥结石施工1.7.5施工总工期施工总工期为14个月，施工准备期为1个月，主体工程工期11个月，工程扫尾期1个月。1.8环境影响评价与水土保持1.8.1环境影响分析从目前现状分析，影响工程区域范围内的环境问题，主要是洪涝问题，其次是水土流失问题。本工程是对现有工程进行除险加固，不是新建工程。本工程实施后，能解决枢纽工程的病险情，可避免工程失事结下游人民生命、财产造成严重危害，能为大坝下游人民创造一个安全的生产、生活环境，对促进社会稳定、人民生活水平提高、社会经济的稳步持续发展、汨罗市红花乡63 环境的改善具有重大意义。此工程本身就是一项集社会、经济、环境效益于一体的利国利民的社会公益性工程，其有利影响是明显的、主要的。1.8.2环境保护措施施工区要加强环境管理，对废水先采用明沟集中将废水收集入初级处理池，然后经沉淀泥砂处理，沉淀泥砂由人工定期处理。对废油应集中回收或就地烧毁。施工时，运输车辆必须安装尾气净化器，车辆尾气达标排放。粉尘噪声要控制在最低限度，尽量采用少粉尘，低噪声的施工方法。并定期对施工区和运输路面进行清扫、洒水。由卫生防疫部门定期对临时生活区进行防疫消毒，保持工程临时生活区环境卫生，发现疫情及时通报、隔离、及时处理。保证施工人群及周围居民身体健康。在施工中，会出现岩土裸露的部分，设计采用下列防护措施：对边坡进行护坡处理，并种植草皮。工程完成后，要拆除临时建筑物辅助设施，将所有的废弃物品集中堆放，统一处理，要因地制宜，加强植物绿化工作，恢复植被和自然景观，保护植被防止水土流失。1.8.3水土保持措施本工程水土流失的防治应以工程措施为先导，通过预防监督，草、林措施与工程措施相结合，防止产生新的水土流失。在主体工程施工区和料场及渣场建立防洪拦渣工程、修建排水渠，使工程施工和料场及渣场弃渣得以集中控制。在新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上的林草植被建设和土地复垦利用措施，保护新生地表，改善生态环境，发挥植物措施的观赏性和后效性，美化库区环境，将保护和利用水土资源有机结合，促进经济发展。63 1.8.4环境保护与水土保持投资概算本工程环境保护与水土保持投资的项目为减免本工程不利影响所需采取的环境保护和水土保持措施，水土保持投资8.34万元，环境保护投资2.04万元，两项共计10.08万元。1.9工程管理1.9.1管理范围枢纽管理范围：泡塘水库正常蓄水位以上30m的山地为水库管理所管理范围，以上30m～200m为其保护范围。建筑物边以外2.5～8m为其管理范围，以外5～10m为保护范围。大坝、溢洪道、输水涵洞、引水渠、渔场、监测设施、生活区及其它文化、福利设施和配套渠系工程及专用道路、通讯设备等均为其管理范围。1.9.2管理机构该工程建成后，已设置管理机构为汨罗市泡塘水库管理所。除险加固处理后，水库管理单位的机构维持现有机构不变，仍为泡塘水库管理所。1.9.3工程检查及观测枢纽工程检查与观测的任务是：监视工程处理后的状态变化和工作情况，掌握工程变化规律，为正确管理运用提供科学依据，及时发现不正常迹象，分析原因，采取措施，防止事故发生。1.10概算1.10.1编制依据63 本工程概算编制规程和组成执行《湖南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（湘水建管[2008]16号文）。根据该编规的有关规定，定额采用：《水利建筑工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》（水利部水总[2002]116号）；《水利工程概预算补充定额》（水利部水总[2005]389号）；《水利工程概算预案补充定额（水文设施工程专项）》（水利部水总[2006]140号）；《水利水电设备安装工程概算定额》（水利部水建管[1999]523号）；《中小型水利水电设备安装工程概算定额》（水利部水建[1993]63号）号等定额。1.10.2工程概算工程静态总投资463.10万元，主体工程投资396.17万元，其中第一部分建筑工程347.41元，第二部分机电设备及安装工程6.77万元，第四部分施工临时工程22.19万元，第五部分独立费用54.79万元，基本预备费21.56万元，环境保护工程2.04万元，水土保持工程8.34万元。1.11经济评价经济评价主要成果如下：经济内部收益率EIRR为17.01%>社会折现率8%；经济净现值ENPⅤ为245.7万元>0；经济效益费用比EBCR为1.48>1。各项指标均满足工程经济合理性要求。从不确定性分析的情况看，工程具有较强的抗风险能力。本项目实施后，可以提高下游的防洪标准，本工程实施不但有良好的经济效益，而且有广泛的社会效益，是一项造福于人类的基础设施，建议尽快实施，早日受益。63 63 2水文及调洪演算2.1流域概况泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内，属于汨罗江支流罗江二级支流。坝址下游距武广铁路约1.5km，距汨罗市区约7km。汨罗江发源于江西省修水县的黄龙山脉，从龙门厂进入湖南，经平江、汨罗、于磊石注入洞庭湖，全长253.2km，平均坡降0.4‰，控制流域面积5543km2。泡塘水库地区属于低山丘陵区，地面高程在38～56m之间，植被一般，水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上河道干流长度2.5km，干流加权平均坡降12‰。该水库流域小，汇流速度快，峰形尖瘦，洪水陡涨陡落。2.2气象汨罗江流域属于亚热带季风湿润气候区，春湿秋燥，夏热冬冷。5～9月的月平均气温一般在22℃以上，5、6月份为梅雨季节，湿度较大，天气沉闷。7、8月份常在西太平洋副热带高压控制下，各地出现极端最高气温。秋季极地势力增强，天气晴朗少雨。冬季受蒙古高压控制，多出现东北风，有雨雪。根据汨罗气象站资料统计：多年平均降水量1367.2mm；多年平均蒸发量1361mm；多年平均气温为17.0℃，极端最高气温39.7℃(1961年7月23日)，极端最低气温-13.4℃(1958年1月30日)；多年平均相对湿度81%；多年平均风速1.2m/s，最大风速15.7m/s(1979年4月12日)，风向NNW。气象特征如下表。63 项目降水量(mm)蒸发量(mm)风速(m/s)气温(℃)备注多年平均1367.213612.317.0历年最大1803.61550.419.039.7年最小1011.81152.313.42.3水文基本资料泡塘水库所在河流无水文站，临近流域水文站点离坝址处相隔较远，流域内亦无实测降雨资料，因此本次洪水计算采用无资料暴雨推求洪水，计算方法按湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》进行计算。2.4径流泡塘水库库区径流(水库入库流量)主要由降雨形成，根据汨罗气象站资料统计和汨罗市泡塘水库的资料分析，得该水库多年平均降雨量1367.2mm，多年平均径流系数0.47，多年平均径流深716.7mm，多年平均年入库水量136.17万m。，详见表2-4-1。该水库兴利库容为78万m3，库容系数=78/136.17=0.57＞0.5，该水库属多年调节。水库多年平均入库流量2-4-1月份123456789101112全年降雨量（mm）58.190.4143.8210.8254.2203121126.763.878.662.248.11367.2径流0.350.450.480.510.520.530.480.490.510.480.470.410.47系数0径流深(mm)20.3440.6869.02107.51132.18107.5958.0862.0832.5437.7329.2319.72716.705入库3.867.7313.1120.4325.1120.4411.0411.806.187.175.553.75136.17水量(104m3)63 2.5洪水2.5.1设计暴雨根据泡塘水库的地理位置和集雨面积、河流长度、干流平均坡降等资料，从《湖南省暴雨洪水查算手册》图一中查得该流域属暴雨一致区第一区，从图三“年最大24h点雨量均值等值线图”查得该流域中心最大24h点雨量均值为109mm，查图四得变差系数Cv=0.47，求得泡塘水库流域内的频率暴雨如下：①300年一遇点暴雨和面暴雨H24点=333.5mm，H24面=330.2mm；②30年一遇点暴雨和面暴雨H24点=228.9mm，H24面=226.6mm；③20年一遇点暴雨和面暴雨H24点=204.9mm，H24面=202.9mm。采用《湖南省暴雨洪水查算手册》推算的图解分析法求频率暴雨净流量，各参数和成果见表2-5-1。63 设计暴雨参数及成果表表2-5-1P（%）53.3320.333备注KP(mm)1.882.12.323.06　　　H24点(mm)204.92228.9252.88333.54　　H24面(mm)202.87226.61250.35330.201、统计参数　n20.6160.60.590.57H24点=109(mm)n30.7920.7890.7870.781Cv=0.47　H1(mm)76.4282.6089.39112.80CS/Cv=3.5　H3(mm)116.52128.18140.25180.922、点面关系系数H6(mm)152.05169.14186.34243.74a=0.99　H12(mm)175.63195.78215.99283.703、初损H3-H1(mm)40.1045.5850.8668.12I0=30(mm)H6-H3(mm)35.5340.9646.1062.82　　H12-H6(mm)23.5826.6429.6539.96　　H24-H12(mm)27.2430.8334.3646.51　　Ht(mm)202.87226.61250.35330.20　　R总(mm)172.87196.61220.35300.20　　φ0.70.70.720.75　　R上(mm)121.01137.63158.65225.15　　　63 2.5.2洪峰流量、洪水总量及洪水过程利用《湖南省暴雨洪水查算手册》推求设计洪水。设计洪水过程包括地面径流过程和地下径流过程，地面径流过程采用径流分配系数法推求，地下径流过程采用三角形法推求，最后计算出各种频率的洪水过程。有关参数见表2-5-2，入库洪水过程线见表2-5-3，图2-5-1。设计洪水参数表表2-5-2P(%)530.3备注T(h)2.82.62.4F=1.9km2L=2.5kmJ=12‰θ=5.58m=0.336∑Qi(m3/s)65.2772.70118.83Qm/∑Qi0.23460.23440.2285Qm(m3/s)15.6717.4527.33△Q下(m3/s)0.040.030.03W(104m3)33.5737.3957.042.5.3洪水复核结果的合理性检查《湖南省暴雨洪水查算手册》编制于八十年代初期，近20年，特别是九十年代，不少地域发生的暴雨资料没有参编，因此，有必要根据近期相关统计资料对本次计算成果进行合理性检查。(1)洪峰模数计算得该水库重现期为30年的洪峰模数为9.25m3/s.km2，与水库所在区域同频率统计资料（8～13）比较，属合理。(2)近区同频率24小时点暴雨值对比检查63 泡塘水库与附近的黄旗塅水文站大约相距12km，根据湖南省水文局1998年编制《湖南省暴雨洪水特征重现期查算手册》查算，重现期为30年的黄旗段塅的24小时点暴雨值分别为174.2mm。本次计算泡塘水库30年一遇点暴雨H24点＝228.9mm与黄旗塅同频率24点暴雨比较差异较大，考虑安全因素，采用较大值进行计算。63 校核洪水（重现期300年）过程线　　　　　　　　　　　　　　表4—2—2△t（1h）01234567891011121314Qi/∑Qi0.0000.0200.1320.2300.1240.0900.0690.0570.0480.0410.0350.0310.0270.0230.020Qi(m3/s)0.0002.37715.68627.33114.73510.6958.1996.7735.7044.8724.1593.6843.2082.7332.377Q0(m3/s)0.0440.0890.1330.1780.2220.2670.3110.3560.4000.4450.4890.5330.5780.6220.667Qi+Q0(m3/s)0.0442.46615.81927.50914.95710.9628.5117.1296.1045.3174.6484.2173.7863.3553.043△t（1h）151617181920212223242526272829Qi/∑Qi0.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0030.0020.0010.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)2.1391.9011.6641.4261.1880.9510.7130.4750.3560.2380.1190.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)0.7110.7560.8000.8450.8890.9340.9781.0221.0671.1111.1561.2001.1561.1111.067Qi+Q0(m3/s)2.8502.6572.4642.2712.0771.8841.6911.4981.4231.3491.2751.2001.1561.1111.067△t（1h）303132333435363738394041424344Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)1.0220.9780.9340.8890.8450.8000.7560.7110.6670.6220.5780.5330.4890.4450.400Qi+Q0(m3/s)1.0220.9780.9340.8890.8450.8000.7560.7110.6670.6220.5780.5330.4890.4450.400△t（1h）4546474849505152　　　　　　　Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Q0(m3/s)0.3560.3110.2670.2220.1780.1330.0890.044　　　　　　　Qi+Q0(m3/s)0.3560.3110.2670.2220.1780.1330.0890.044　　　　　　　63 设计洪水（重现期30年）过程线　　　　　　　　　　　　　　表4—2—3△t（1h）01234567891011121314Qi/∑Qi0.0000.0270.1400.2400.1400.0900.0690.0570.0480.0410.0350.0310.0270.0230.020Qi(m3/s)0.0001.96310.17717.44710.1776.5435.0164.1443.4892.9812.5442.2541.9631.6721.454Q0(m3/s)0.0350.0700.1050.1400.1750.2100.2450.2800.3150.3500.3850.4200.4550.4900.524Qi+Q0(m3/s)0.0352.03310.28217.58710.3526.7525.2614.4233.8043.3302.9292.6732.4172.1621.978△t（1h）151617181920212223242526272829Qi/∑Qi0.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0030.0020.0010.0000.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)1.1631.0180.8720.7270.5820.4360.2910.2180.1450.0730.0000.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)0.5940.6290.6640.6990.7340.7690.8040.8390.8740.9090.9440.9090.8740.8390.804Qi+Q0(m3/s)1.7581.6471.5371.4261.3161.2051.0951.0571.0200.9820.9440.9090.8740.8390.804△t（1h）303132333435363738394041424344Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)0.8040.7690.7340.6990.6640.6290.5940.5590.5240.4900.4550.4200.3850.3500.315Qi+Q0(m3/s)0.8040.7690.7340.6990.6640.6290.5940.5590.5240.4900.4550.4200.3850.3500.315△t（1h）4546474849505152　　　　　　　Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Q0(m3/s)0.2800.2450.2100.1750.1400.1050.0700.035　　　　　　　Qi+Q0(m3/s)0.2800.2450.2100.1750.1400.1050.0700.035　　　　　　　63 设计洪水（重现期20年）过程线　　　　　　　　　　　　　　表4—2—4△t（1h）01234567891011121314Qi/∑Qi0.0000.0270.1400.2400.1400.0900.0690.0570.0480.0410.0350.0310.0270.0230.020Qi(m3/s)0.0001.7629.13815.6659.1385.8744.5043.7203.1332.6762.2842.0231.7621.5011.305Q0(m3/s)0.0260.0510.0770.1030.1280.1540.1800.2050.2310.2570.2830.3080.3340.3600.385Qi+Q0(m3/s)0.0261.8149.21515.7679.2666.0284.6833.9263.3642.9332.5672.3322.0961.8611.691△t（1h）151617181920212223242526272829Qi/∑Qi0.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.0040.0030.0020.0010.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)1.1751.0440.9140.7830.6530.5220.3920.2610.1960.1310.0650.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)0.4110.4370.4620.4880.5140.5390.5650.5910.6160.6420.6680.6940.7190.7450.771Qi+Q0(m3/s)1.5861.4811.3761.2711.1661.0620.9570.8520.8120.7730.7330.6940.7190.7450.771△t（1h）303132333435363738394041424344Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Q0(m3/s)0.7960.8220.8480.8220.7960.7710.7450.7190.6940.6680.6420.6160.5910.5650.539Qi+Q0(m3/s)0.7960.8220.8480.8220.7960.7710.7450.7190.6940.6680.6420.6160.5910.5650.539△t（1h）4546474849505152　　　　　　　Qi/∑Qi0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Qi(m3/s)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000　　　　　　　Q0(m3/s)0.5140.4880.4620.4370.4110.3850.3600.334　　　　　　　Qi+Q0(m3/s)0.5140.4880.4620.4370.4110.3850.3600.334　　　　　　　63 2.6调洪演算2.6.1调洪演算的基本原则调洪演算的基本原则是：从正常蓄水位45.50m开始起调，当入库洪水流量大于溢洪道的泄流能力时，库水位上涨，水库滞洪；至入库洪水流量等于溢洪道的泄流能力时，水库水位达到本次复核洪水的最高水位；随后，入库洪水流量小于溢洪道泄流能力，库水位下降。63 因原设计时，灌溉低涵都不是泄洪的输水建筑物，根据《水库大坝安全评价导则》的本次复核调洪演算时，水库出库流量只计算溢洪道的泄洪能力，灌溉低涵等其它输水设施均不参与泄洪。2.6.2调洪演算的基本资料1、水位与库容曲线泡塘水库的水位与库容关系曲线主要是根据泡塘水库“三查三定”提供的资料确定，水库的水位与库容关系见表2-6-1，库容曲线见图2-6-1。2、泡塘水库溢洪道溢流堰堰型为宽顶堰，其泄流量根据《水利水能计算软件包（C）》中的C-2（水库调洪演算的数值解程序）中公式为：式中：Q—流量，m3/s；M2—流量系数，M2=0.32；B2—堰顶宽度，B2=5.0m；Z—水位，m；C2—堰顶高程，45.50m。根据洪水流量过程线、水库的水位～水面容积关系曲线及溢洪道水力参数，由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，均由计算机完成。计算机输出各时段末的水位、库容及溢洪道下泄流量。63 泡塘水库水位与库容及水位与泄量关系表2-6-1库水位Z（m）38.0040.0044.0045.0046.0046.5047.00堰顶水头H（m）0.000.000.000.000.501.001.50泄流量q（m3/s）0.000.000.000.002.557.0514.70库容V（104m3）5165674951101203、入库洪水过程线入库洪水过程根据《查算手册》采用推理公式和径流分配系数法推算，详见表2-5-3。2.6.3调洪演算的基本方程调洪演算采用水利部水利水电规划设计院、水电部天津勘测设计院及新疆水利水电勘测设计院合编的《水利水能计算软件包（C）》中的水库调洪演算的数值解程序。根据水量平衡原理，调洪演算基本方程：式中：、——时段始末的入库流量（m3/s）；、——时段始末的出库流量（m3/s）；、——时段始末的水库库容（万m3）；——计算时段；i——时段编号。63 63 63 文件：E:c–2水库调洪演算的数值解程序usec-2X-垉300.out*****************************************************************************水库调洪演算数值解计算书C-2G*****************************************************************************工程名:垉塘水库频率:1/300一.原始数据:工程名:垉塘水库频率:1/300水位~水面面积关系曲线结点数K=8水位(米)水面面积(万平方米)水位(米)水面面积(万平方米)ZPFZPF38.005.0040.006.5043.009.0044.0012.0045.0015.5046.0019.5047.0024.0048.0029.00洪水过程时段数J=20时段间隔(秒)T=3600洪水过程(立方米/秒):0.042.4715.8227.5115.5511.689.227.606.345.444.764.223.793.363.042.852.662.462.272.081.88防洪下限水位(米)ZM=45.5调洪起始水位(米)Z0=45.5泄洪起始流量(立方米/秒)a1Q(0)=0电站常流量(立方米/秒)W=0下游安全限制泄量(立方米/秒)QA=100泄洪洞个数G0=0溢洪道数H0=1流量系数底宽(米)底高程(米)M2B2C20.325.0045.50变宽变高的泄流孔状况数KK1=0变宽的溢洪道状况数KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数KK2=0二.计算结果:63 时段水位河道泄洪洞溢洪道泄流孔变宽溢其它下泄来水量流量流量流量洪流量泄流量总流量145.532.470.000.030.000.000.000.03245.6815.820.000.470.000.000.000.47346.9827.510.002.350.000.000.002.35446.2715.550.004.770.000.000.004.77546.4111.680.006.120.000.000.006.12646.479.220.006.800.000.000.006.80746.507.600.007.050.000.000.007.05846.506.340.007.040.000.000.007.04946.485.440.006.850.000.000.006.851046.454.760.006.570.000.000.006.571146.424.220.006.240.000.000.006.241246.383.790.005.890.000.000.005.891346.353.360.005.530.000.000.005.531446.313.040.005.170.000.000.005.171546.282.850.004.840.000.000.004.841646.242.660.004.530.000.000.004.531746.212.460.004.240.000.000.004.241846.182.270.003.970.000.000.003.971946.152.080.003.710.000.000.003.712046.121.880.003.470.000.000.003.47文件：E:c–2水库调洪演算的数值解程序usec-2X-垉30.out*****************************************************************************水库调洪演算数值解计算书C-2G*****************************************************************************工程名:垉塘水库频率:1/30一.原始数据:工程名:垉塘水库频率:1/30水位~水面面积关系曲线结点数K=8水位(米)水面面积(万平方米)水位(米)水面面积(万平方米)ZPFZPF38.005.0040.006.5043.009.0044.0012.0045.0015.5046.0019.5047.0024.0048.0029.00洪水过程时段数J=20时段间隔(秒)T=3600洪水过程(立方米/秒):0.042.0310.0817.5910.557.195.704.723.953.403.002.682.422.161.981.761.651.541.431.321.2163 防洪下限水位(米)ZM=45.5调洪起始水位(米)Z0=45.5泄洪起始流量(立方米/秒)a1Q(0)=0电站常流量(立方米/秒)W=0下游安全限制泄量(立方米/秒)QA=100泄洪洞个数G0=0溢洪道数H0=1流量系数底宽(米)底高程(米)M2B2C20.325.0045.50变宽变高的泄流孔状况数KK1=0变宽的溢洪道状况数KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数KK2=0二.计算结果:时段水位河道泄洪洞溢洪道泄流孔变宽溢其它下泄来水量流量流量流量洪流量泄流量总流量145.522.030.000.020.000.000.000.02245.6410.080.000.230.000.000.000.23345.8917.590.001.240.000.000.001.24446.0110.550.002.600.000.000.002.60546.117.190.003.380.000.000.003.38646.165.700.003.810.000.000.003.81746.184.720.004.000.000.000.004.00846.193.950.004.050.000.000.004.05946.183.400.004.000.000.000.004.001046.173.000.003.880.000.000.003.881146.152.680.003.730.000.000.003.731246.132.420.003.560.000.000.003.561346.112.160.003.390.000.000.003.391446.091.980.003.200.000.000.003.201546.071.760.003.020.000.000.003.021646.041.650.002.840.000.000.002.841746.021.540.002.680.000.000.002.681846.001.430.002.520.000.000.002.521945.981.320.002.370.000.000.002.372045.961.210.002.230.000.000.002.23文件：E:c–2水库调洪演算的数值解程序usec-2X-垉20.out*****************************************************************************水库调洪演算数值解计算书C-2G*****************************************************************************63 工程名:垉塘水库频率:1/20一.原始数据:工程名:垉塘水库频率:1/20水位~水面面积关系曲线结点数K=8水位(米)水面面积(万平方米)水位(米)水面面积(万平方米)ZPFZPF38.005.0040.006.5043.009.0044.0012.0045.0015.5046.0019.5047.0024.0048.0029.00洪水过程时段数J=20时段间隔(秒)T=3600洪水过程(立方米/秒):0.031.819.2215.778.556.425.084.193.503.002.632.332.101.861.691.591.481.381.271.171.06防洪下限水位(米)ZM=45.5调洪起始水位(米)Z0=45.5泄洪起始流量(立方米/秒)a1Q(0)=0电站常流量(立方米/秒)W=0下游安全限制泄量(立方米/秒)QA=100泄洪洞个数G0=0溢洪道数H0=1流量系数底宽(米)底高程(米)M2B2C20.325.0045.50变宽变高的泄流孔状况数KK1=0变宽的溢洪道状况数KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数KK2=0二.计算结果:时段水位河道泄洪洞溢洪道泄流孔变宽溢其它下泄来水量流量流量流量洪流量泄流量总流量145.511.810.000.010.000.000.000.01245.639.220.000.320.000.000.000.3263 345.8615.770.001.500.000.000.001.50445.958.550.002.130.000.000.002.13546.046.420.002.820.000.000.002.82646.095.080.003.210.000.000.003.21746.114.190.003.410.000.000.003.41846.123.500.003.470.000.000.003.47946.123.000.003.440.000.000.003.441046.112.630.003.350.000.000.003.351146.092.330.003.230.000.000.003.231246.082.100.003.090.000.000.003.091346.061.860.002.940.000.000.002.941446.041.690.002.780.000.000.002.781546.021.590.002.630.000.000.002.631646.001.480.002.490.000.000.002.491745.981.380.002.350.000.000.002.351845.961.270.002.220.000.000.002.221945.941.170.002.100.000.000.002.102045.931.060.001.980.000.000.001.982.6.4调洪演算结果根据调洪演算的基本原则和泡塘水库库容曲线、泄流曲线以及入库流量过程线，利用调洪演算的基本方程，求得泡塘水库300年一遇、30年一遇调洪演算结果，见表2-6-2。泡塘水库调洪演算结果表表2-6-2频率(%)项目0.335最高水位Zm(m)46.5046.1946.12相应库容Ⅴm(104m3)11010099相应泄量qm(m3/s)7.054.053.47滞洪库容(104m3)2717162.7防洪标准复核泡塘水库大坝为均质土坝，总库容为110万m3。根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，确定该工程等别为Ⅳ63 等、小(1)型，其主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时性建筑物为5级。坝址下游距武广铁路约1.5km，距汨罗市城区约7km，水库的防洪保安工作十分重要，因此水库大坝防洪标准洪水重现期：30年一遇设计，300年一遇校核。2.7.1大坝坝顶高程复核1)基本资料(1)多年平均最大风速w=14m/s，设计风速的取值：在正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；在非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。(2)风区长度正常运行期D=0.9km，非常运行期D=0.95km；(3)水域的平均水深，正常情况H=7.8m，非常情况H=8.1m。2)大坝坝顶高程复核本次洪水复核，30年一遇设计洪水位为45.50m，300年一遇校核洪水位为46.50m。本工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中的第5.3条规定坝顶超高复核计算，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，并按以下运行条件计算取大值：(1)设计洪水位加正常运行条件的坝顶超高；(2)校核洪水位加非常运行条件的坝顶超高。坝顶在水库静水位以上的超高按下式计算：y=R+e+A式中：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：63 A—安全加高，m；大坝安全加高在正常运用时A=0.5m，在非常运用时A=0.3m。经计算，大坝坝顶高程不得低于47.807m，因此通过溢洪道泄洪能够满足要求。各计算要素及成果详见表2-7-1。坝顶超高复核计算成果表表2-7-1计算情况正常运用非常运用多年平均最大风速W（m/s）1414风区长度D（km）0.90.95水域的平均水深Hm（m）7.88.1计算风速W（m/s）2114水库静水位（m）46.1946.50最大风壅水面高度e（m）0.0020.001平均波高hm（m）0.3690.240平均波周期Tm（s）2.6952.172平均波长Lm（m）9.2016.184平均波浪爬高Rm（m）0.6060.400RP/Rm1.841.84累积概率1%的爬高R1%（m）1.1150.737安全加高A（m）0.50.3坝顶超高y（m）1.6171.038计算最低坝顶高程▽47.80747.5382.7.2复核结论泡塘水库坝顶高程为48.2063 m，根据规范设计要求，本次设计计算坝高正常运行情况下为47.807m，非常运行情况下为47.538m，均低于现有坝顶高程，因此，大坝坝顶高程满足设计要求。溢洪道运用情况只有泄洪情况。根据《溢洪道设计规范》（SL253—2000）中规定，宣泄洪水时溢洪道控制段导墙顶部高程不应低于校核洪水位加安全超高值。规范（SL253—2000）中没有4、5级建筑物的安全超高值，参考3级建筑物的安全超高值，取0.30m。溢洪道控制段导墙顶部高程=46.50+0.30=46.80m<现有溢洪道控制段导墙顶部高程47.0m，泄水建筑物安全。2.8施工期洪水根据施工组织设计要求，本次设计施工期洪水选择12月和12月至1月份两个时段，由于泡塘水库流域内及附近无实测水文资料，施工期无施工导流设施，因此，本次计算采用汨罗气象站降雨资料推求施工期洪水。由汨罗气象站44年降雨资料，根据降雨径流关系换算出44年逐月平均径流深，乘以泡塘水库集雨面积，求得44年逐月平均径流量，再将12月份径流量和11月至1月份径流量之和分别进行频率计算后，计算成果见下表：施工期洪水计算成果表单位：(万m3)频率时段5%10%20%12月3.952.952.1012月-1月8.377.075.73灌溉低涵加固施工工期安排在12月期间内。根据枯水期分期洪水分析结果5年一遇的12月份入库水量为2.1万m3，查水库库容－水位曲线，得施工期水库水面上升至高程38.5m，加安全超高1m63 即可拟定围堰顶高程为39.5m。63 3工程地质3.1概述3.1.1工程概况泡塘水库位于汩罗市红花乡泡塘村境内，属于汩罗江一级支流罗江水系。大坝距红花乡政府2.5Km，距汩罗城区7Km。距京广铁路1.5km,有简易公路通往坝区，对外交通较为方便。枢纽由大坝、溢洪道、输水设施组成，控制集雨面积1.9Km2，正常蓄水位45.5m，相应库容83万m3。灌溉面积2300亩，是一以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(一)型水利工程。大坝为均质土坝，。坝顶高程48.2m，轴线长282.0m，坝顶宽7.0m，最大坝高12.0m。放水涵管位于大坝右侧。内坡上部为砼长方块护坡，下部为砼现浇层，外坡为自然草皮。工程于1957年12月建成，当年竣工并投入运行。蓄水运行后存在的主要问题有：坝体散浸、坝体与坝基接触界面渗漏、绕坝渗漏，以及输水涵管渗漏与溢洪道设施不完善等问题。针对存在的问题曾进行导渗沟与压渗平台，处理，使险情有所缓和。由于缺乏资金未进行系统处理，大坝的现状仍是一直带病工作，近年来汛期与正常蓄水位附近运行时坝体散浸、坝体与坝基接触界面渗漏及浇坝渗漏问题仍有发生。，影响工程效益的正常发挥，工程运行状况差。3.1.2地勘工作概况本工程前期未作任何勘察工作，也未见有施工阶段地质记录。2010年10月受泡塘水库管理所的委托，我院承担了泡塘水库除险加固初设阶段的地勘任务，本阶段的主要任务是：63 （1）全面复查影响工程安全的工程地质和水文地质条件，检查工程运行后地质条件的变化情况。（2）对坝基、岸坡工程处理效果和土石坝坝体填筑质量作出地质评价。（3）初步查明工程区存在的地质病害及其危害程度，为初步设计提供地质资料。（4）提出工程区的地震动参数依据设计地勘任务书和按照《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）的有关规定要求开展地质勘测工作。本阶段主要采用地质测绘、野外地质调查、钻探、现场试验及室内试验等方法取得的成果进行综合分析，取得可靠的地质资料。地勘作业工作于2010年11月15日进场，2010年11月17日结束。完成主要野外勘察工作量见表3-1。表3.1完成主要地勘工作量表序号工作内容单位工作量11:500坝区平面地质测绘Km20.421:500坝区剖面地质测绘Km0.33机钻孔m/孔56.0/34钻孔取原状土样组65地下水位观测次16钻孔注水试验段77压水试验段38标准贯入试验次39室内土工试验组610收资与坝区险情地质调查组日263 3.2坝区工程地质及水文地质条件3.2.1地形地貌泡塘水库原始地貌为构造剥蚀堆积丘岗、丘岗与冲沟，地形为低山丘岗，岗顶高程50m~70m。丘岗平缓低矮连绵不断，地势起伏变化较小，地形坡度10°~20°。坝体位于宽阔“U”字型谷地，筑坝前谷底平坦，地面高程38m~42m，两岸坡角10~15°，植被良好，下游为人民生活与耕作地。3.2.2地层岩性坝区地层岩性由老至新分述如下：1）白垩系上更新统戴家坪组（K2d）：红褐色砂砾岩，巨厚层状，为工程区域之基底,库区及坝区强风化厚度1~5m。2）第四系下更新统汩罗组（Q1al）：粉质粘土，灰白色，网纹状结构，含粉细砂，呈硬～坚硬状，底部夹0.50m砂砾石泥质胶结层,厚度2.4～4.5m。3)全新统人工堆积（Qs）:灰黄色砾质粉质粘土、粉质粘土，最大厚度12.0m，分布于坝体。3.2.3地质构造与地震工程地处库区位于新华系第二级复式沉降带的新生代洞庭湖盆地东的次一级拗陷汩罗盆地内，场地未见断裂构造痕迹，属相对稳定地块。根据GBI8036-2001版1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s63 ，工程区地震基本烈度为Ⅵ度。3.2.4水文地质条件坝区地下水类型为松散土体的孔隙潜水,孔隙潜水赋存在松散土孔隙中，由大气降水及库水补给，向冲沟下游低洼处排泄，地下水贫乏。根据野外钻孔注水试验；坝体填筑土渗透系数：K=（7.4～4.8）×10-4cm/s，属中等透水带；坝体与坝基接触界面渗透系数：K=5.2×10-4cm/s，属中等透水带。坝基粉质粘土渗透系数：K=（5.8～4.6）×10-5cm/s，属弱透水带。砂砾岩透水率：q=4.7～3.9Lu属微透水带表3.2钻孔压（注）水试验成果汇总表序号钻孔编号段序号注水试验深度（m）渗透系数（cm/s）压水试验孔深（m）透水率（Lu）试验位置渗透等级备注1ZK110~6.56.3×10-4主坝左侧中等透水注水试验226.5~11.04.6×10-5弱透水注水试验3311.0·～16.03.9微透水压水试验4ZK210~6.07.4×10-4主坝中中等透水注水试验526.0~12.15.2×10-4中等透水注水试验6312.1~14.55.8×10-5弱透水注水试验7414.5·20.04.4弱透水压水试验8ZK315.0~10.34.8×10-4主坝右侧中等透水注水试验9210.3~13.75.6×10-5弱透水注水试验10313.7·20.04.7微透水压水试验63 3.3坝体填筑土与坝基岩土工程地质质量评价3.3.1坝区岩（土）工程地质特性剖面分区根据坝区平面地质测绘、钻孔与取原状土样室内试验成果分析，按坝区岩（土）体结构、性状等特征在剖面上将坝区岩土分为3个区。I区：坝体人工填筑区。最大厚度12.0m。室内原状土样6组，根据颗粒组成，试验定名为砾质粉质粘土与粉质粘土。II区：粉质粘土区，网纹状结构，粘性、韧性强，呈硬塑状，弱透水，厚度2.4～4.5米，III区：砂砾石岩区，巨厚层状，硬度低，岩石完整，微透水。3.3.2坝体填筑土质量评价I区；坝体人工填筑区。最大厚度12.0m，试验定名为砾质粉质粘土与粉质粘土。本带具有以下特征：1）土料主要来源于坝区库内低洼的耕作层，为砂质粉质粘土，粉质粘土，成分为粉粒、粘粒、石英，土料均一性好，质量较好。2）大坝施工夯压设备简陋，夯压欠密实。坝体施工采用分片包干，片与片，层与层之间夯压密实度不一致，加之施工期晴、雨天气相间，填筑土含水量差异较大，标准贯入试验N63.5=8～12击，属稍～中密状态，施工不符合有关规范技术要求；施工时技术人员缺乏，施工质量较差。钻孔中多处见有含水量较高、未夯实的松软土层，渗透水增大现象，新老填土界面见有松土层并有腐植63 质与植物根系分布。3）根据室内与野外试验成果：＞0.05mm粗颗粒含量，砾石0~10%，均值2%；砂粒17.1~30.0%，均值20.4%；粉粒含量30.0~44.0%，均值36.7%；粘粒含量32~40.0%，均值35.2%，干密度1.71~1.65g/cm3。试验值与《岩土工程勘察规范》分类见表3-1。各试验值与《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》附录A天然建筑材料均质坝土料质量技术要求对比评价见表3-2。表3-3-1①区坝体填筑土试验成果与规范分类表项目标贯Ｎ63.5孔隙比含水量（%）液性指数压缩系数Mpa-1钻孔注水试验渗透系数K（cm/s）试验值8～12击0.616～0.72123.4～30.9-0.02～-0.290.218～0.3344.8~7.4×10-4分类中密中密湿硬塑~坚硬低~中等压缩性中等透水表3-3-2①区坝体填筑土试验成果与规范质量对比表项目粘粒含量（%）塑性指数碾压后渗透系数（cm/s）天然含水量（%）试验值32～4010.0～13.64.8~7.4×10-423.4～30.9（均值24.0）规范值10～307～17＜1×10-4最优含水量21.6质量评价偏大符合要求防渗不符合质量要求均一性差综上所述，根据野外勘察与取样试验结果可看出，结果差异不大，渗透系数K=（7.4～4.8）×10-4cm/s，达不到防渗要求，另根据坝区地质处于汩罗红色砂砾岩盆地内，周边为汩罗江组粉质粘土丘岗山地，筑坝土料储量大、质量好，根据当地群众参与施工人员反映；当时大坝填筑施工时，由于当时的指导人员，在基底埋设直径为0.2m63 的瓦管并钻孔，平行排列在坝基内，致使坝基一直渗漏水，导致土层崩塌。从表中可知土料粘粒含量符合要求、含水量差异较大，碾压后填筑土渗透系数达不到防渗质量要求，土料质量与施工质量较差。4）自1957年运行至今，在大坝外坡一直存在散浸问题，散浸面积约100m2，汛期散浸量有增大趋势。3.3.3坝基岩土工程地质质量评价II区：粉质粘土区，网纹状结构，呈硬～坚硬状，弱透水。III区；砂砾岩区，结构紧密，微透水。3.3.4坝区主要工程地质问题评价3.3.4.1坝体散浸自1957年运行至今，在大坝外坡在不同高程一直存在零星分布小面积散浸问题，散浸面积约100m2，2006年坝体外坡加压浸平台等措施，渗漏有所减轻，但近年来汛期散浸量又有增大趋势。近年来仍存在散浸问题。散浸的主要原因：坝体填土含水量偏高、施工质量差;椐当时参加施工人员讲述，由于分任务抢进度，不管质量，有的土堆高低不一，土堆成分散状态未进行找平，碾压与夯压均难已压实、碾压后土的渗透系数达不到土坝的防渗质量要求。散浸引起坝坡面湿润，虽经对坝体培厚，挖导渗沟等方法处理，水位高时仍有大面积散浸。对坝体正常运行有较大影响。建议进行防渗处理。3.3.4.2坝体与坝基接触界面渗漏据地勘现场调查：坝脚出现散渗水，中部有多股状涌水。63 下游坡面均存在大面积的散浸现象，坡脚已沼化，水深3～5cm。地勘期间库水位为43.00m时，下游坡有集中渗漏点左右两岸各1处。单处渗流量Q=0.01～0.25L/s。渗流高程在41.0m以下至坝脚。并随库水位升高渗漏量增大，库水位接近正常蓄水位时，渗水出现浑水，并带有细颗粒土随渗水带出。引起散浸与渗漏的主要原因：根据当地参与施工人员回忆，施工时在基底预埋不少瓦管，并在瓦管上钻孔做导渗水使用，导致库水沿坝体与坝基接触界面产生涌水。对坝体稳定构成潜在危害。建议进行防渗处理。3.3.4.3绕坝渗漏问题根据调查与现场勘察；坝体左岸接触带在中部与底部各有一处涌水点，在高洪水位时涌水呈大股状，携带泥砂为浑浊水流，左岸坝脚终年有渗流水汇入水塘内，虽然挖导渗沟处理，但流水不断；其原因；由于岸坡中部有约1.0m厚砾石层，风化后粗大砾石脱落，形成空洞，造成填土与坝基土结合差，未作防渗处理，结合面成渗透水通道，形成库水向外渗透，建议进行防渗处理。3.4其它建筑物区工程地质条件3.4.1溢洪道本工程溢洪道63 位于大坝左侧人工开挖而成，开敞式溢流堰，堰顶宽5m，堰顶高程45.5m，溢洪道与泄洪渠均处在砾质粉质粘土内，无任何护砌措施，特别是泄洪渠低矮，土层受雨水、地表水冲刷，坡面土流失淤积在槽内，例如今年汛期库水溢出渠道，淹没部分农田；建议对溢洪道、泄洪渠进行清淤，边坡与底板均做砼面层，将溢洪水顺利引入下部渠道。工程区为粉质粘土，呈硬～坚硬状，有利于施工，但土层抗冲刷能力低，建议做好护砌工程。3.4.2放水涵管输水低涵由卧管和底涵组成。卧管为宽0.5m，高0.5m现浇砼矩形涵，底部高程38.0m，顶部高程47.0m，斜长25m。共有放水孔塞15个，底部与砌石矩形涵进口连接。底涵为宽0.6m,高0.5m砌石矩形涵，该坝下涵于1997年加下游平台时延长，进口高程为38.0m，长度70.0m，出口高程为37.65m,纵坡坡比1∶500。输水涵位于大坝右岸山坡，粉质粘土（Q1al），土的工程性良好，但由于运行年久，卧管伸缩缝老化、破烂，出现严重穿腮漏水现象,底涵位于主坝内，为宽0.6m,高0.5m砖砌矩形涵,涵管顶、侧墙开裂，漏水严重。3.4.3防洪公路外部有0.5km防汛公路为泥石路面，由于土层松软，车输通行后形成深，高低起伏不平，多泥洼，雨天时无法行使，建议进行整修。3.5岩土物理力学参数建议值从野外地质鉴定、钻孔试验、现场调查及坝体原状土样室内试验成果分析，坝体为均质土坝。大坝土料分类试验统计成果见表5-1。63 坝区岩土物理力学地质参数建议值取值总体原则按照《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）的附录D，并结合工程类比确定。土体天然含水量、孔隙比等物理力学指标推荐值取平均值，渗透系数、压缩性系数推荐值取试验大值平均值；内摩擦角、凝聚力取试验小值平均值，抗剪强度指标，参考试验值并结合工程类比提出。岩土物理力学参数建议值见表3-5-2。63 泡塘水库坝体填筑土体物理力学性质试验成果统计表取样位置土体名称样品组数样本统计颗粒组成（%）含水量湿密度干密度孔隙比土粒比重塑性指数压缩系数压缩模量固结快剪（cq)固结慢剪(s)渗透系数K粗粒土细粒土摩擦角凝聚力摩擦角凝聚力砾石砂粒粉粒粘粒%g/cm3MPa-1MPa°Kpa°Kpa10-4cm/s坝体填筑土6最大值1042.494128.62.071.650.7782.7515.80.4127.314.920.815.919.07.1最小值014363023.21.941.540.6652.7113.20.2334.4213.422.815.420.93.7平均值6.716.138.234.625.41.981.580.782.7314.20.2875.24小值平均值大值平均值13.921.615.619.65.463 泡塘水库大坝土体物理力学指标推荐值表取样位置土类含水量湿密度干密度孔隙比孔隙率饱和度土粒比重液限塑限塑性指数液性指数土的压缩性渗透系数（k）固结快剪（cq)固结慢剪(s)压缩系数压缩模量KVKH摩擦角凝聚力摩擦角凝聚力大值均值小值均值小值均值%g/cm3g/cm3%%%%Mpa-1Mpa10-4cm/s度Kpa度Kpa坝体填筑土25.41.981.580.722.7314.20.2875.245.47.813.921.615.619.6坝基粉质粘土23.22.011.650.6739.290.22.7433.820.314.80.420.3595.480.40.614.920.816.919.063 3.6天然建筑材料3.6.1土料工程区地处汩罗江组内，上部粉质粘土分布广，山丘厚度较大，质量好、储量丰富，可就地取材。3.6.2砂砾石料工程区缺乏，根据当地基建用料，在汨罗江有各种符合规格的砂砾石，运距10km。3.6.3块石料所需块石需在汩罗川山坪采石场，为新鲜，坚硬的花岗岩采石场，运距30km。3.7结论与建议（1）工程地处库区位于新华系第二级复式沉降带的新生代洞庭湖盆地东的次一级拗陷汨罗盆地内，场地未见断裂构造痕迹，属相对稳定地块。根据GBI8036-2001版1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，工程区地震基本烈度为Ⅵ度。（2）坝区属低山丘地貌单元，地势起伏变化较小。岩性为第四系下更新统汨罗江组（Q1dL）灰白色、灰黄色粉质粘土，基底为棕红色砂砾岩;坝区地下水类型有松散层的孔隙潜水，地下水贫乏。（3）坝区地层为第四系下更新统汩罗江组灰白色、灰黄色粉质粘土网纹状结构，呈硬塑状，2.4-4.5m厚。下部为白垩系上更新统戴家组红褐色砂砾岩,巨厚层状。（4）大坝为均质土坝，坝体料为灰黄色砾质粉质粘土和质165 粉质粘土。砾石含量20-30%,砾石成分为石英，粒经0.5-0.8cm,软塑状K=6.17*10-4cm/s,中等透水;坝基分二层,自上而下第一层为粉质粘土,网纹状结构,呈坚硬状,含细粉砂,粘性强,可塑状,厚2.4-4.5m,K=5.33*10-5cm/s,弱透水。第二层为综红色砂砾岩，巨厚层状,硬度低,岩石完整,透水率q=4.33lu,弱透水。（5）坝体为均质土坝。土料含水量差异较大，碾压后填筑土渗透系数达不到防渗质量要求，土料质量与施工质量较差。自1957年运行至今，在大坝外坡一直存在坝体散浸、坝体与坝基接触带涌水、右岸接触带渗漏等工程地质问题。坝体填筑施工质量差。建议进行防渗处理。（6）溢洪道处在粉质粘土之中，无任何护砌，表土崩塌，泄洪不畅，建议规划处理；放水涵管、低涵设施老化与渗漏水，建议进行修复、更换及做防渗处理；（7）坝体岸坡老土与填筑土接触部位，施工时对建基面表层未进行彻底清除和采取防渗处理措施，存在坝体与接触界面绕坝渗漏问题。建议进行帷幕灌浆处理。（8）坝顶路不畅通。建议进行修筑畅通，有利于施工与防汛；（9）大坝上游坡砼块大都损坏，外坡为杂草灌木，且坡面不平整，坝脚无排水体，浸润线抬高，这些都对大坝稳定不利，建议修复与完善处理。（10）天然建筑材料；土料可就地取材，其他需从外地购进。165 4除险加固工程设计4.1设计依据4.1.1工程等级及防洪标准泡塘水库大坝为均质土坝，总库容为110万m3。根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，确定该工程等别为Ⅳ等、小(1)型，其主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时性建筑物为5级。坝址下游距武广铁路约1.5km，距京广铁路约7km，水库的防洪保安工作十分重要，因此水库大坝防洪标准洪水重现期：30年一遇设计，300年一遇校核。4.1.2基本资料1)水库特征水位及库容根据水文资料及调洪演算，水库特征水位及相应库容见表4-1-1。水库特征水位及相应库容表表4-1-1项目水库水位(m)相应库容(万m3)备注校核洪水位P=0.333%46.50110.0设计洪水位P=3.33%46.19100.0正常蓄水位45.5083.0死水位38.005.02)大坝坝坡抗滑稳定安全系数根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-165 2001)中的规定，采用计及条块间作用力的计算方法时，大坝坝坡抗滑稳定最小安全系数为：正常运用条件：1.25；非常运用条件Ⅰ：1.15；非常运用条件Ⅱ：1.10。采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法计算时，上述系数值减小8%。3)地震烈度根据《中国地震动参数区划图》(GBl8306-2001)，查得泡塘水库位于地震动峰值加速度小于0.05g的地区，地震动反映谱特征周期为0.35s，相应《中国地震烈度区划图》(1990版)划定的地震基本烈度为Ⅵ度地区。根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)规定，该大坝等建筑物不必进行抗震安全复核。4.1.3依据的主要规程规范及文件1)依据的主要规程规范(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)；(2)防洪标准》(GB50201-94)；(3)碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)；(4)《水利水电工程设计洪水计算规范》(DL5073-2000)；(5)《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)；(6)《溢洪道设计规范》(SL253-2000)；(7)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001)；(8)《水工混凝土结构设计规范》(DL/T191-96)；(9)《水工隧洞设计规范》(SL297-2002)；(10)《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)；(11)《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266-88)；(12)《水库工程管理设计规范》(SL106-960165 (13)小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96)2)依据文件和参考资料(1)《湖南省汨罗市泡塘水库大坝安全论证报告》；(2)《湖南省汨罗市泡塘水库大坝枢纽工程地质勘查报告》；4.1.4大坝安全鉴定结论性意见1)大坝安全类别评定为Ⅲ类坝；2)对大坝维修加固的意见和建议(1)对大坝坝体、坝基、两岸坝肩作防渗处理。(2)对大坝上游坝坡重新采用砼预制块护坡。(3)对大坝下游坡面培土整形，进行草皮护坡，下游坝趾增设导滤体。(4)按设计要求配套完成溢洪道的建设，溢洪道边墙和底板均需衬砌。(5)输水涵洞、卧管拆除重建。(6)加固改造防汛公路(坝顶公路)。(7)改建管理所危房。4.2大坝现状渗流和坝坡稳定复核大坝安全鉴定时，对大坝渗流和坝坡稳定的现状情况进行了分析计算，其结论如下：4.2.1大坝渗流计算分析成果泡塘水库165 大坝为均质土坝。对大坝的渗流计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《渗流分析软件》，软件是采用有限元法计算。根据地质勘探资料、土工试验，大坝建设和运行管理等有关资料，选取大坝地质地质勘探断面作有限元渗流分析。1)计算工况根据《碾压式土石坝设计规范》(SL-274-2001)的规定，渗流计算按以下工况进行：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校核洪水位与下游相应的水位；④库水位(正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位)降落时上游坝坡稳定最不利的情况。2)计算成果大坝稳定渗流计算成果：正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时，大坝下游坝坡逸出处的最大渗流坡降Jmax分别为0.69、0.76、0.95。大坝非稳定渗流计算成果：库水位从正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位降落时最不利情况下的上游坡面渗流逸出处最大渗流坡降Jmax分别为0.18、0.25、0.30。坝体渗流溢出处允许渗流坡降按下式(流土的临界坡降计算公式)计算：J=(rs/rw-1)(1-n)，J允许=J/KB式中：rs--土粒密度，g/cm3；rm--水密度，g/cm3；n--土体孔隙率；J--临界渗流坡降；165 KB--流土安全系数，取1.5。根据土的物理力学性质，计算得坝体外壳临界渗流坡降J=0.972,J允许=0.65。3)结论根据大坝坝体渗流计算结果，结合大坝原施工情况，地质勘探，土工试验资料，以及大坝运行过程中出现的异常情况，对大坝渗流分析可得出以下结论：1)大坝坝体填筑质量差，坝体不密实；2)巡查时发现大坝下游坡面出现大面积的散浸、坝脚漏水、坝体与坝基接触界面渗漏、绕坝渗漏问题；3)经分析计算大坝稳定渗流时，大坝下游坝坡逸出处的最大渗流坡降Jmax均大于允许渗流坡降，不满足规范要求；4)大坝浸润线出逸点较高，坝体浸润线出逸点最高处距坝脚高度为3.4m。5)大坝下游未设排水体；根据《水库大坝安全评价导则))(SL258-2000)，泡塘水库大坝渗流性态不安全，为C级。165 165 4.2.2大坝坝坡抗滑稳定计算成果1)计算工况大坝现状坝坡抗滑稳定计算断面采用大坝最高坝高断面及大坝发生过塌陷断面，计算所用软件是165 北京理正软件设计研究所的《边坡稳定设计软件3.0版》。对大坝在稳定渗流期按有效应力法，库水位降落期按总应力法进行稳定计算圆弧滑裂面的抗滑安全系数。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中第8.3.1条规定，稳定分析中应核算的控制大坝稳定的2个情况为：(1)稳定渗流期的下游坝坡的抗滑稳定性；(2)水库库水位降落期的非稳定渗流期上游坝坡的抗滑稳定性；计算按以下工况进行：下游坝坡：①上游正常蓄水位，下游无水：②上游设计洪水位，下游相应最低水位：③上游校核洪水位，下游相应最低水位；上游坝坡：①库水位从正常蓄水位降落至死水位；②库水位从设计洪水位降落至死水位；③库水位从校核洪水位降落至死水位；④在稳定渗流期，不利水位(库水位为1/3坝高)；2)计算成果大坝现状坝坡抗滑稳定计算结果见表4-2-l：大坝现状坝坡稳定计算安全系数表表4-2-1计算工况上游坝坡安全系数下游坝坡安全系数①②③④①②③最大断面1.1751.1631.111.1851.1611.1601.09规范要求最小安全系数1.151.151.051.151.151.151.05165 3)结论根据规范规定，采用不计条块间作用力的瑞典弧法计算计算坝坡抗滑稳定安全系数时，坝坡抗滑稳定最小安全系数应为本规范表8.3.10规定的数值，即正常运用条件时为1.15，非常运用条件I时为1.05。根据现场检查、观测资料分析及计算分析成果得出以下结论：泡塘水库在多年的运行中,坝坡未未出现明显变形、滑坡、塌陷等安全问题。主坝坝坡坑滑稳定安全系数上、下游坝坡大于规范要求的坝坡抗滑稳定最小安全系数，满足规范要求,但下游坝坡不规范，溢洪道无消能设施，且多处导墙冲坏。根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），该水库大坝结构安全性为B级。165 165 165 165 4.3水库除险加固设计4.3.1存在的主要问题根据现场检查，结合大坝原施工情况、地质勘探资料、大坝运行情况以及大坝安全鉴定，泡塘水库目前存在以下的主要问题：4.3.1.1大坝1)坝体散浸自1957年运行至今，在大坝外坡在不同高程一直存在零星分布小面积散浸问题，散浸面积约100m2，2006年坝体外坡加压浸平台等措施，渗漏有所减轻，但近年来汛期散浸量又有增大趋势。近年来仍存在散浸问题。散浸的主要原因：坝体填土含水量偏高、施工质量差;椐当时参加施工人员讲述，由于分任务抢进度，不管质量，有的土堆高低不一，土堆成分散状态未进行找平，碾压与夯压均难已压实、碾压后土的渗透系数达不到土坝的防渗质量要求。散浸引起坝坡面湿润，虽经对坝体培厚，挖导渗沟等方法处理，水位高时仍有大面积散浸。对坝体正常运行有较大影响。2)坝体与坝基接触界面渗漏据地勘现场调查：坝脚出现散渗水，中部有多股状涌水。。引起散浸与渗漏的主要原因：根据当地参与施工人员回忆，施工时在基底预埋不少瓦管，并在瓦管上钻孔做导渗水使用，导致库水沿坝体与坝基接触界面产生涌水165 。对坝体稳定构成潜在危害。3)绕坝渗漏现象严重根据调查与现场勘察；坝体左岸接触带在中部与底部各有一处涌水点，在高洪水位时涌水呈大股状，携带泥砂为浑浊水流，左岸坝脚终年有渗流水汇入水塘内，虽然挖导渗沟处理，但流水不断；其原因；由于岸坡中部有约1.0m厚砾石层，风化后粗大砾石脱落，形成空洞，造成填土与坝基土结合差，未作防渗处理，结合面成渗透水通道，形成库水向外渗透。4）主坝下游坝趾未设排水体主坝下游坝趾均未设堆石排水体，这对控制和引导渗流、降低浸润线、增强坝体稳定、下游坝坡防冻及防止坝体和坝基发生渗透变形很不利。5）大坝上下游坝坡凹凸不平，局部有冲沟大坝坝顶未硬化，大坝上游为砼护坡，经四十多年运行后，受雨水冲刷及人为因素，已凹凸不平，局部有冲沟，既影响坝身安全，也很不美观,大坝下游坡面现为草皮护坡，但由于下游未设置排水体，坝体浸润线过高，坝体土料软化，经雨水冲刷和多年沉陷，坡面坑坑洼洼,凹凸不平，坡比极不标准(在1：2.0-1：2.5之间)。4.3.1.2溢洪道本工程溢洪道位于大坝左侧人工开挖而成，165 开敞式溢流堰，堰顶宽5m，堰顶高程45.5m，溢洪道与泄洪渠均处在砾质粉质粘土内，无任何护砌措施，特别是泄洪渠低矮，土层受雨水、地表水冲刷，坡面土流失淤积在槽内。4.3.1.3输水涵管卧管穿腮渗漏。伸缩缝老化、破烂，出现严重穿腮漏水现象。底涵位于主坝内，涵管顶、侧墙开裂，漏水严重。4.3.1.4水库防汛公路水库防汛公路从新范公路至大坝坝脚，全长0.5km，坝顶公路为泥石路面，路基出现沉陷，已变得坑坑洼洼。不能满足水库防汛抢险的需要。4.3.1.5管理所泡塘水库管理无办公、生活用房。4.3.1.6大坝观测设施水库大坝尚未建立完整的大坝监测系统，大坝无观测设施。4.3.2除险加固主要内容除险加固主要内容有：1)对主坝坝体、坝体与坝基、两岸坝肩接触面作防渗处理。2)对主坝上游坝坡砼护坡。3)对主坝下游坡面整形、草皮护坡，下游坝趾增设导滤体；4)对溢洪道进口基础进行灌浆防渗处理，加固改造溢洪道，完善消能设施；5)卧管、涵管拆除重建。6）改造加固坝顶公路、防汛公路。7)新建管理所，增设防汛仓库；8)完善大坝观测设施，改造通讯线路。165 4.3.3大坝防渗处理泡塘水库始建于1957年冬，1958年3月建成蓄水。大坝为均质土坝，坝顶高程48.20m，坝顶宽7.0m，坝轴线长282m，最大坝高12.0m。受当时资金及技术条件的限制，工程设计标准低，施工质量差，大坝筑坝土料不均、杂质含量高，土料含水量未严格控制，造成碾压不实，给大坝运行带来了严重安全隐患。运行后工程相继出现不同程度的险情，虽经加固或修补处理，出于经费困难，处理不彻底，效果不佳，工程险情的经常发生已严重威胁到大坝的运行安全，不仅使工程的正常效益得不到充分发挥，而且也严重威胁着下游人民的生命财产的安全。4.3.3.1方案比较(1)方案拟定根据大坝目前存在的实际问题和大坝安全鉴定专家对大坝维修加固的意见和建议，针对大坝坝身渗漏、坝基及坝肩绕坝渗漏等现状，本次初步设计采用如下二种方案进行技术、经济比较，并择优选取较佳方案作为本次大坝防渗的除险加固设计方案。方案一：沿大坝坝顶中心线上游水平距离2.5m处作坝体冲抓套井回填，构筑防渗墙，冲抓墙底缘抵基岩。冲抓套井开孔直径为1.1m，间距0.78m；冲抓墙底延伸至相对不透水层相交处1-2m。方案二：沿大坝坝顶中心线上游水平距离2.5m处作坝体高压旋喷灌浆，构筑防渗墙，高喷下缘伸至基岩相对不透水层1-2m。方案三：大坝上游坡面在44.8m高程以上铺设土工膜防渗层，44.8m高程以下坝体至坝基间采用高压摆喷灌浆，高压摆喷灌浆165 底抵相对不透水层以下1-2米，土工膜横向铺设亦应与左右两岸高压摆喷灌浆相联。布孔时，根据大坝渗透剖面图将高压摆喷灌浆线往坝左右岩延伸至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处。使大坝上游土工膜防渗层、高压摆喷灌浆、坝基相对不透水层连接成封闭的、连续的防渗体系。(2)方案比较结论三个方案相比较，方案三防渗墙接头多，土工膜与高压摆喷灌浆结合部位存在薄弱带，存在局部的隐患，除对坝体上游面进行全面铺设外，还应对周边结合部位进行处理，影响进度，高喷灌浆投资太大；土工膜铺设只能人工施工，较麻烦，需放空水库，施工期长；方案二工序简单，机械施工，功效高，工期短，防渗体系质量可靠，但是高喷灌浆方案投资太大，不经济;方案一投资少，坝址区附近有合格的粘土供应，取土方便，机械施工，功效高，工期短,可能存在冲抓套井回填粘土防渗效果稍差。推荐方案一作为大坝防渗加固处理措施(详见表4-3-1)。165 大坝防渗加固处理设计方案比较表表4-3-1比较内容方案一方案二方案三加固处理要点在大坝坝顶中心线偏上游位置作坝身冲抓套井回填，与坝基、坝肩相对不透水层1-2m连接成封闭、连续的防渗墙。在大坝坝顶中心线偏上游位置作坝身高压旋喷灌浆，与坝基、坝肩相对不透水层1-2m连接成封闭、连续的防渗墙。大坝上游坡面在39m高程以上铺设土工膜防渗层，39m高程以下坝体至坝基间采用高压摆喷灌浆，高压摆喷灌浆底抵相对不透水层以下1-2米大坝上游土工膜防渗层、高压摆喷灌浆、坝基相对不透水层连接成封闭的、连续的防渗体系，主要工程量冲抓回填4158m。高喷灌浆2599m。高喷灌浆1120m，土工膜7020m2。估算投资80万元120万元100万元方案优点l、投资少；2、坝址区附近有合格的粘土供应，取土方便，机械施工，功效高，工期短。1、工序简单，机械施工，功效高，工期短，防渗体系质量可靠；1、造价适中；方案缺点1、大坝为均质土坝，且冲抓回填处理深度较大，可能存在冲抓套井回填粘土防渗效果稍差。1、高喷灌浆方案投资最大，不经济。1、防渗墙接头多，除对坝体上游面进行全面铺设外，还应对周边结合部位进行处理，影响进度。2、人工施工强度较高。3、施工不方便，需放空水库。4、土工膜与高压摆喷灌浆结合部位存在薄弱环节，存在局部的隐患。结论推荐方案比较方案Ⅰ比较方案Ⅱ4.3.3.2大坝坝体冲抓套井回填(1)井位布置165 在大坝坝顶沿坝轴线偏上游2.5m处作冲抓回填，布置轴线与大坝轴线平行，布置一排，井距0.78m，冲抓孔直径为1.1m，冲抓回填处理范围为桩号0+000至0+282。(2)打井造孔采用冲抓式打井机具造孔，打井造孔严格按先主井后套井的顺序分两序施工，即先造奇数孔，后造偶数孔；造孔应连续作业，不得停歇，以免塌孔；要求严格控制井孔垂直度，以免产生井孔偏斜。(3)回填夯实打井完毕后，应立即连续分层回填粘土夯实。冲抓回填土料设计指标：粘粒含量为35%～50%，小粒径石子含量不超过10%，渗透系数K≤0.7×10-5cm/s，含水量控制在19%～25%，填筑后的土料干容重≥1.55g/cm3。回填土分层回填厚度为0.3～0.5m，夯击次数20～25次，最佳回填厚度及夯击次数根据现场夯击功能试验确定。夯击过程中，一定要保持夯锤稳定，不左右摇摆，不碰撞井壁，以提高夯压效果，当出现严重塌孔时，可用土回填击实后再进行冲抓；回填时应保持井底无水，当井底有渗水时，可倾倒干土，反复抓尽，直至把水吸干。冲抓回填土质量可通过现场取样测定回填土的含水量，并检查夯实后土的干密度是否符合要求确定。4.3.4除险加固处理后渗流、抗滑稳定复核165 本次设计按照《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)对大坝除险加固处理后的坝体渗流和坝坡抗滑稳定进行复核。4.3.4.1大坝除险加固处理后渗流复核(1)计算工况大坝坝体渗流分析计算时，选择计算断面为大坝设计标准断面，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中第8.1.2条规定，渗流分析计算时应考虑水库运行出现的各种不利条件。渗流分析计算按以下工况进行：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的最高水位；③上游校核洪水位与下游相应的最高水位；④库水位(正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位)降落期，对上游坝坡稳定最不利的情况；(2)计算方法本次大坝除险加固处理后的坝体渗流分析计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《渗流分析软件》，软件是采用有限元法计算。(3)计算参数渗流分析计算中库水位降落速度在正常蓄水位以上降落时，按溢洪道泄流时的自然降落速度。在正常蓄水位以下降落时，按输水涵闸门开启输水涵管出口自由出流时的降落速度。各渗透区材料的水平垂直渗透系数采用地质报告中的推荐值，见表4-3-4。计算断面及土层分区见图4-3-1。165 分区渗透系数Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区坝体填土粉质粘土砂砾石岩冲抓回填排水体KH（cm/s）5.4×10-44×10-56.8×10-61×10-61×10-1KV（cm/s）7.8×10-46×10-56.5×10-61×10-61×10-1(4)计算成果大坝稳定渗流分析计算成果见图4-3-2～4-3-5。库水位分别在正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位、1/3坝高水位时，下游坝脚渗流逸出处最大渗流坡降Jmax分别为：0.33、0.34、0.40、0.23。大坝非稳定渗流分析计算成果见图4-3-6～4-3-8。库水位从正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位降落时，最不利的情况下的上游坡面渗流逸出处最大渗流坡降Jmax。分别为：0.13、0.15、0.19。坝体渗流逸出处允许渗流坡降按下式(流土的临界坡降计算公式)计算：J=(rs/rw-1)(1-n)，J允许=J/KB式中：rs-土粒密度，g/cm3；rw--水密度，g/cm3；n～土体孔隙率；J～临界渗流坡降；KB--流土安全系数，取1.5。根据土的物理力学性质，rs=2.73，n=43.8%。J=0.972,J允许=0.65。165 经计算大坝坝壳料在稳定渗流与非稳定渗流条件下的最大渗流坡降Jmax均小于允许渗流坡降[J允许]=0.65。大坝下游坝脚渗流逸出处设有反滤层和排水体，较现状情况浸润线下游出逸点明显降低，且上游坝坡护坡下设有砂石垫层，因此大坝除险加固后渗流性态是安全的。4.3.4.2大坝除险加固处理后抗滑稳定复核(1)计算工况大坝坝坡抗滑稳定计算工况按《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)选定。下游坝坡：①上游正常蓄水位，下游无水；②上游设计洪水位，下游相应最低水位；③上游校核洪水位，下游相应最低水位。上游坝坡：①库水位从正常蓄水位降落至死水位；②库水位从设计洪水位降落至死水位；③库水位从校核洪水位降落至死水位；④在稳定渗流期，不利水位(库水位为1/3坝高)。(2)计算方法165 本次大坝加固处理后的坝坡抗滑稳定计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《边坡稳定设计软件4.5版》。对大坝在稳定渗流期按有效应力法，库水位降落期按总应力法进行稳定计算，软件用简化毕肖普法算出圆弧滑裂面的抗滑安全系数。断面采用大坝典型断面，见图4-3-1。(3)计算参数计算断面材料的物理力学指标由土工试验成果确定，堆石排水体、基岩物理力学指标参照同类工程经验确定，见表4-3-5。(4)计算成果大坝坝坡抗滑稳定计算结果见图4-3-9～4-3-l5及表4-3-6。大坝计算断面各分区物理力学指标表4-3-5指标分区重度（KN/m3）饱和重度（KN/m3）内摩擦角（o）凝聚力（KPa）备注快剪慢剪快剪慢剪Ⅰ区坝体填土14.818.6213.915.621.619.6Ⅱ区粉质粘土区16.1719.7514.916.920.819Ⅲ区砂砾石岩区18.519.2816.114.9318.618.6Ⅴ区贴坡排水体24.7253030大坝坝坡抗滑稳定计算安全系数表表4-3-6计算工况上游坝坡安全系数下游坝坡安全系数①②③④①②③安全系数1.2751.2631.2511.2711.2581.2551.190由表4-3-6可知，大坝正常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中表8.3.10规定的数值1.25。大坝非常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于《碾压式土石坝设计规范》(SL274--2001)中表8.3.10规定的数值1.15。大坝上、下游坝坡稳定满足要求。按选定方案对大坝进行除险加固后，大坝结构安全满足规范要求。165 165 165 165 165 165 165 4.3.5大坝上、下游护坡4.3.5.1护坡范围及形式(1)大坝上游护坡上游护坡范围从39.00m(死水位38.00m)至坝顶重新采用预制六方砼块护坡。(2)大坝下游护坡从坝顶部(高程48.20m)至排水体顶(高程39.80m)为草皮护坡，并重砌下游马道(人行阶梯)、排水沟等。4.3.5.2上游护坡(1)预制砼厚度计算砼块护坡的计算，是根据板厚在波压力和浮力作用下，不致浮起和破裂的条件而定的，通常只计算厚度，平面尺寸预先选定。护坡砼块采用正六边形，边长取0.3m，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)“护坡计算”砼块厚度按下式计算：式中：η--系数，对预制装配式护面板取，η=1.1；hp—累积频率为1%的波高，m；Lm—平均波长，按莆田公式计算，m；b—沿坝坡向板长，b=0.5196m；ρc—预制砼板的密度，ρc=2.4t/m3；m—大坝上游坡边坡系数，m=2.8；165 ρw—水的密度，ρw=1t/m3；Hp—累积频率为1%的波高，m；根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274--2001)波浪的平均波高和平均波周期采用莆田实验站公式，计算公式如下：式中：hm—平均波高，m；Tm—平均波周期，s；W—计算风速，取21m/s，采用多年平均年最大风速的1.5倍；D—风区长度，D=900m；Hm—水域平均水深，Hm=7.8m；g—重力加速度，取9.81m/s2；计算结果：hm=0.267m，Tm=2.295s，Lm=8.227m。由hm/Hm的比值，按《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)表A.1.8中规定的系数求得Hp(累积频率为1%的波高)为0.647m；以上数值代入砼板厚度计算公式，得t=0.097m。4.3.5.3下游护坡及排水大坝下游坡面现为草皮护坡，但由于下游未设置排水体165 ，坝体浸润线过高，坝体土料软化，经雨水冲刷和多年沉陷，坡面坑洼极不平整，坡比极不标准，须对下游坝面进行除高填低整修。(1)对大坝下游坡面进行除高填低整修。为防止下游坝坡雨水集中冲刷而形成雨淋沟，需设置纵、竖向排水沟，汇集径流，排到坝脚。由于大坝下游坝坡原有灌渠(分别接灌溉高、低涵)位于坝坡一、二级马道上，可以作为坝坡排水之用。所以大坝下游坝坡只需另开设竖向排水沟排除坝坡雨水。新增竖向排水沟与原有灌渠均需采用砼护砌，连接下游排水渠，避免坝坡排水流入集渗沟，干扰大坝渗流量观测。竖向排水沟位于坝坡与两岸山坡接触处，宽为0.2m，深为0.3m。排水沟用100mm厚C15砼护砌。(2)翻修行人阶梯，使之平顺整齐，人行阶梯用砼C15护砌厚150mm。(3)大坝下游坡面采用草皮护坡，护坡范围从排水体顶部至坡顶范围，左右两端均与山体搭接，草皮选用台湾青草种。由于坝体附近缺乏砂砾石料，砂砾石所选料场位于工程区南侧25km处汨罗江砂砾石场，商业性购砂点，价格过高。故采用位于大坝西侧2.5km的红花乡泡塘村土料场开采的无粘性土、石料和风化料、砾石土作为大坝下游换土修复的回填坝壳料。4.3.6大坝下游坡脚新建堆石排水体泡塘水库大坝为均质土坝，下游未设排水体，导致坝体下游出逸点高，坝体饱水。为确保大坝渗流稳定，必须新建堆石排水体。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)排水体设计如下：165 排水体顶部高程应超出下游最高水位，超过高度4级坝应不小于0.5m，并应超过波浪沿坡面的爬高；顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度；顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定，但不宜小于1.0m；应避免在排水体上游坡脚处出现锐角。按此要求，结合大坝下游坝坡低涵过坝明渠地形，新建排水堆石体，排水体顶高程定为39.80m，排水体顶宽为1.5m，内坡1：1.0，外坡1：1.5。排水体选用质地坚硬耐风化的块石砌筑而成。排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂石、砾石和卵石构成，每层粒径随渗流方向变大，层厚顺渗流方向取为0.2cm、0.2cm和0.25cm。根据规范，被保护土为粘性土时，第一层反滤层的级配应按下列方法确定。被保护粘土小于0.075mm的颗粒含量为93%>85%，要求第一层反滤层D15≤9d85(式中d为被保护土粒径，D为保护土粒径，下同)。被保护粘土d85≈0.04mm，D15≤0.36mm，第一层反滤料粒径D取0.25～1mm，厚度为200mm；第二层反滤料D=1～5mm，厚度为200mm，第三层反滤料D=5～20mm，厚度为250mm。排水体下设纵向集渗沟，使坝坡排水形成完整系统。集渗沟紧靠排水体坡脚布置，沟深1m，底宽0.5m，边坡1：1.5，采用10cm厚的C15砼衬砌。4.3.7输水低涵、卧管除险加固设计输水低涵位大坝中部坝基通过，埋藏在填筑土与坝基接触带,对应大坝桩号为0+030。输水低涵由卧管和底涵组成。165 卧管傍主坝右侧山体而建，卧管为宽0.5m，高0.5m现浇砼矩形涵，底部高程38.0m，顶部高程47.0m，斜长25m。共有放水孔塞15个，底部与浇砼矩形涵进口连接。底涵位于主坝左侧坝内，。为宽0.6m,高0.5m砌石矩形涵，进口高程为38.0m，长度70.0m，出口高程为37.65m,纵坡坡比1∶500。卧管穿腮渗漏。伸缩缝老化、破烂，出现严重穿腮漏水现象。底涵位于主坝左侧内，涵管顶、侧墙开裂，漏水严重。针对灌溉涵进水口卧管存在的问题，拟将低涵，卧管拆除重建，新建钢筋砼放水卧、涵管。4.3.7.1涵管除险加固设计鉴于灌溉涵涵管现状，本次设计拟定四种涵管加固方案，比较如下：方案一：新开隧洞方案。将原灌溉涵封堵，在大坝左侧山体内新开输水隧洞。该方案施工时需放空水库，修筑围堰，施工期长，造价高，该地成洞条件差。方案二：新建倒虹吸方案。将原灌溉涵涵管封堵，在大坝坝顶上新建虹吸管进行取水。经水力学分析计算，虹吸管顶端中心线距上游水面的安装高度不能过高，否者取水不到，另外大坝坝顶有灌溉渠道将与倒虹吸正交，不好处理，且虹吸管的管内真空度一般限制在6～8m。如果降低虹吸管顶端中心线高程，将其埋入正常蓄水位以下某一高度的话，虽然基本上能满足虹吸管取水原理，但同时又将给大坝坝体人为地制造了一条渗流通道，将给水库留下安全隐患，该方案不可行。方案三：内套钢管方案。内套直径为4165 00mm的钢管，钢管周围充填砼方式。该方案使高涵变小，今后钢管如出现，人很难进入高涵，处理不方便。方案四：将灌溉涵拆除重建钢筋砼箱涵。对以上四种方案进行技术、经济、可行性和处理效果进行比较，最终选用方案四即拆除重建箱涵方案。即将灌溉涵处开挖拆除，重建钢筋砼箱涵、进口卧管、卧管与箱涵连接的消力池等项目。涵管采用C25钢筋砼方形箱涵，箱涵尺寸按结构要求取1.0×1.5m（宽×高），壁厚取0.3m，箱涵分10m一节，节与节之间设止水。坝身采用机械开挖，挖至下部时采用人工挖至建基面，开挖坡比为1：1。4.3.7.2卧管除险加固设计1、卧管进水口尺寸确定采用公式：Q＝μω式中:Q－流量，为0.3m3/s；μ－流量系数，为0.62；ω－过水断面积，为；H1－水头，为0.4m；H2－水头，为0.8m。经计算，得进水口放水孔孔径为0.30m。2、卧管断面尺寸确定假设放水卧管宽0.5m，利用均匀流公式Q＝计算正常水深式中:Q－流量，为0.3m3/s；ω－过水断面积，b×h；i－底坡，为0.33；n－糙率，为0.017；165 C－谢才系数。经计算，放水卧管宽0.5m时，正常水深为0.2m，取卧管高度为0.5m。3、卧管消力池尺寸确定根据已知条件，Q＝1.2m3/s，h′＝0.2m（即卧管中的h0），b＝0.5m，h″＝（-1）＝0.84m消力池长度Lk=5(h″-h′)=3.2m消力池深度：S＝1.25（h″-h0）＝0.525m经计算，取消力池长3.5m，深2.0m。4、结构设计卧管管身尺寸0.5×0.5m（宽×高），为砼箱形结构，采用C20砼衬砌，壁厚20cm，消力池长3.5m，宽0.5m，高2.0m，采用C20砼衬砌，底板、侧墙厚0.3m。4.3.8溢洪道除险加固4.3.8.1溢洪道工程现状及存在主要问题溢洪道位于左坝肩，为正槽开敞式溢洪道。由进口控制段、溢流堰、泄槽、泄洪渠等部分组成，进口控制段为宽顶堰，堰宽5m，堰顶高程45.50m。采用底流消能方式消能，溢洪道至今只完成了土方工程量，进出口均未护砌。水库溢洪时，下泄洪水对下游河泡塘165 刷严重，威胁下游河道安全，目前溢洪道存在的问题：泄槽垮塌严重，底板及边墙均未衬砌，出口无消能防冲设施，泄洪时水流对下游农田形成直接冲刷，冲刷地带已多处产生小体积的坍岸现象。溢洪道存在严重的安全问题。4.3.8.2溢洪道结构布置根据溢洪道现状及存在的险情，本次设计将原溢洪道进行完善，并增设消能防冲设施，采用钢筋砼和浆砌石进行衬砌，完善后的溢洪道由进口导流段、进口控制段、泄槽、消力池与出水渠组成，结构布置如下：（1）溢洪道进口导流、控制段溢洪道进口为山坳口，两侧均靠山体。进口为10m导流段，后接5m宽的控制段。为了使进入控制段的水流平稳，须对导流渠两侧边坡进行整理并采用C20砼挡土墙。进口导流段从桩号0+000～0+010，长10m，底宽5-10m。下为砼挡土墙控制段，控制段长5.0m，侧墙墙高为1.5-2.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.4m，C15砼结构。（2）泄槽控制段后接泄槽，泄槽桩号0+015～0+175坡降i=1:0.0468，总长160m，在桩号0+015～0+025，长10m，底宽从控制段出口按6°角收縮（底宽由5m收縮至3.0m宽）。横断面为矩形，底板厚为0.3m，C20砼结构。侧墙墙高1.5～2.0m，墙顶宽0.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.3m，砼结构。（3）永久缝、止水与排水设施泄槽设横向永久缝17条；纵向缝2条（在边墙与底板交接处），缝宽均为20mm165 ，纵、横向永久缝均设橡胶止水，纵、横向永久缝处均设无砂管排水设施。（4）消能泡塘水库溢洪道消能防冲设施采用20年一遇的洪水标准。因地形限制，设计采用底流消能形式，消力池桩号0+175～0+180，消力池池深0.5m，池长5m，底板C20钢筋砼厚0.5m，侧墙C20重力式挡土墙，墙高2.0m。侧墙、底板设排水孔，排水孔孔距3m，孔径φ100。（5）出口渐变段及泄水渠出口渐变段桩号0+180.5～0+185.5，长5m。，泄水渠泥沙淤积严重。4.3.8.3溢洪道水力计算（1）下泄流量计算泡塘水库的泄流按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）的有关规定进行计算：正常水位45.50m以上水库水位与溢洪道泄量关系如表4-3-7泡塘水库水位与库容及溢洪道下泄流量关系表4-3-7库水位Z（m）38.0040.0044.0045.0046.0046.5047.00堰顶水头H（m）0.000.000.000.000.501.001.50泄流量q（m3/s）0.000.000.000.002.557.0514.70库容V（104m3）516567495110120(2)溢洪道控制段导墙顶部高程复核计算泡塘水库没有闸门控制，根据165 《溢洪道设计规范》（SL253-2000）的规定，控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位+超高0.3m，即堰顶部位：H=46.50+0.3=46.80m。设计溢洪道控制段为开敞式，控制段侧墙顶高程为47.0m，满足规范要求。（3）泄槽水面线推算溢洪道除险加固改造后，溢流堰宽度为5m，控制段长为5.0m。调洪演算以正常蓄水位45.50m为起调水位，泡塘水库非常运用（P=0.333%）下泄流量为7.05m3/s，相应校核水位为46.50m；20年一遇下泄流量为3.47m3/s，相应校核水位为46.12m。①计算公式本溢洪道泄槽纵坡为大于临界坡降的陡槽，其泄槽水面线根据能量方程，采用分段求和法计算，其计算公式如下：式中：—分段长度，m；i—泄槽底坡，i=tgθ；J—分段内平均摩阻坡降；h1、h2—分段始、末断面水深，m；v1、v2—分段始、末断面平均流速，m/s；α1、α2—流速分布不均匀系数，取1.05；θ—泄槽底坡角度，（°）；n—泄槽槽身糙率系数，浆砌石。取n=0.017；v—分段平均流速，v=（v1+v2）/2，m/s；165 R—分段平均水力半径，R=（R1+R2）/2，m；②起始计算断面位置及水深水面线计算的起始计算断面定在宽顶堰顶下游边缘，即泄槽的进口断面，也即控制段与泄槽的连接断面，故起始断面计算水深hc为收缩水深hc，收缩水深按公式hc=（aq2/g）1/3计算（其中g=9.81m3/s，q=Q/b，a=1）。③水力计算成果由起始计算断面及水深，按能量方程分段计算各断面设计水深、流速，计算过程用计算机完成，计算的顺序是由上游向下游逐段推算，洪水频率P为0.333%、3%、5.0%的水面线计算成果分别见表4.3.8～4.3.10。泄槽水面线计算成果表（P=0.333%）表4.3.8断面桩号间距（m）下泄流量（m3/s）泄槽底宽（m）泄槽底坡糙率泄槽水深（m）流速（m/s）0+01507.0550.0470.0170.5872.400+025107.0530.0470.0170.7053.340+045207.0530.0470.0170.4535.190+065207.0530.0470.0170.4185.620+085207.0530.0470.0170.4065.780+105207.0530.0470.0170.4025.850+125207.0530.0470.0170.4005.880+145207.0530.0470.0170.3995.890+165207.0530.0470.0170.3995.890+175107.0530.0470.0170.4005.88泄槽水面线计算成果表（P=3.33%）表4.3.9断面桩号间距（m）下泄流量（m3/s）泄槽底坡糙率流速（m/s）165 泄槽底宽（m）泄槽水深（m）0+01501.9250.0470.0170.4062.000+025101.9230.0470.0170.4063.330+045201.9230.0470.0170.2924.630+065201.9230.0470.0170.2814.800+085201.9230.0470.0170.2794.840+105201.9230.0470.0170.2794.840+125201.9230.0470.0170.2794.840+145201.9230.0470.0170.2794.850+165201.9230.0470.0170.2794.850+175101.9230.0470.0170.2794.85泄槽水面线计算成果表（P=5%）表4.3.10断面桩号间距（m）下泄流量（m3/s）泄槽底宽（m）泄槽底坡糙率泄槽水深（m）流速（m/s）0+01503.4750.0470.0170.3661.900+025103.4730.0470.0170.3523.290+045203.4730.0470.0170.2594.460+065203.4730.0470.0170.2534.570+085203.4730.0470.0170.2534.580+105203.4730.0470.0170.2534.580+125203.4730.0470.0170.2534.580+145203.4730.0470.0170.2534.580+165203.4730.0470.0170.2534.580+175103.4730.0470.0170.2534.58(4)溢洪道泄槽段水流掺气后水深溢洪道泄槽段水流掺气水深按下式计算：式中：h、hb—泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；v—不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；ξ—修正系数，首端取ξ=1.0s/m，末端取ξ=1.4s/m。溢洪道泄槽通过频率P为0.333%、3.33%165 、5%的洪水时起始断面临界水深、首、末端掺气的水深见表4.3.11。溢洪道起始断面临界水深计算表表4.3.11频率P下泄流量临界水深首端掺气水深末端掺气水深（%）（m3/s）（m）（m）（m）0.37.050.5870.6170.43334.050.4060.4260.29753.470.3660.3840.269(5)泄槽冲击波验算控制段后没有采用收缩段，按规范SL253-2000的要求不需进行急流冲击波验算。（6）泄槽侧墙高度计算根据《溢洪道设计规范》泄槽侧墙超高取0.5～1.5m，泄槽侧墙高度为计入冲击波水位增高值及掺气后的水面线水深，再加超高。经计算，300年一遇的洪水时，泄槽首段水深为0.617m，未端水深为0.433m；30年一遇的洪水时，泄槽首段水深为0.426m，未端水深为0.297m；20年一遇的洪水时，泄槽首段水深为0.384m，未端水深为0.269m。泄槽侧墙首部高度取为1.5m，尾部高度取为2.0m，与消力池边墙平顺连接。(7)消力池水力计算消力池水力计算是计算第二共轭水深、消力池长度与深度。①第二共轭水深计算根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），等宽矩形断面消力池自由水跃的计算公式采用：第二共轭水深按下式计算165 h2=式中：h1—第一共轭水深，取重现期20年泄槽末端水深0.195m；Fr1=式中：V1—泄槽末端流速4.58m/s；g—重力加速度，9.81m/s2。将以上数值代入第二共轭水深计算式，可得：h2=0.890m。②消力池长度Lk消力池长度根据水跃长度确定。水跃长度Lj=6.9（h2-h1）=4.8m消力池长度Lk=0.8Lj=3.83m，取Lk=5.0m。③消力池深度消力池深度按以下公式计算d=σh2-ht-△z式中：d—池深，m；ht—消力池出口下游水深，ht=0.40m（设计方案只有一级消力池，下游紧接梯形断面出水渠，该水深按P=5%洪水进行断面计算确定）；σ—水跃淹没度。当σ=1时，消力池内发生临界水跃；当σ＜1时，发生远离水跃，对消力池的护坦造成冲刷，这是不容许的；当σ＞1时，消力池内发生淹没水跃；当σ=1.05时，收缩断面刚好淹没，此为最利状态。本次设计取σ=1.05；△z—消力池尾部出口水面跌落，m。根据规范中A4.3-2式计算，△z为0.12m。将以上数值代入d计算式，d=0.392165 m，取d=0.5m。4.3.8.4溢洪道结构计算（1）泄槽底板抗滑稳定计算取单位长度底板进行分析。1）板上水压力PP=γhL式中：P——板上水压力，kN;γ——水容重，γ=10kN/m3；h——垂直板面的水深；L——板块宽，L=3m。2）板自重GG=γc·b·L·δ式中：G——板自重；γc——砼容重，取为2.4kN/m3；b——计算板块单位长，b=1m。3）脉动水压力Pfr按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录C（C.5.7-1）公式计算：Pfr=±βm·Pfr·A式中：βm——面积均化系数，取为0.1；Pfr——脉动压强，N/m2；A——作用面积，m2；Pfr——脉动压力，N。165 式中“±”号应按不利设计条件选定，本次取为正号（力向上为正），脉动压强Pfr按下式计算：Pfr=3KpρwV2/2式中：Kp——脉动压强系数，按规范取为0.02；ρw——水的密度，kg/m3；V——相应设计工况下水流计算断面的平均流速m/s；4）扬压力U按泄槽底板下排水失效的情况考虑：U=γ·b·L·δ+b·L·ΔH式中：ΔH——计算处渗压水头（m）.经计算，泄槽底板抗滑稳定安全系数K=1.55＞1.3，满足抗滑稳定要求。（2）控制段抗滑稳定及应力分析控制段位于左坝肩，处在大坝下，故不须进行抗滑稳定分析。（3）消力池抗浮计算根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）消力池的抗浮稳定可按下式计算：式中：—抗浮稳定安全，可取1.0～1.2；P1—底板自重，按砼重度计算，KN；P2—底板顶面上的时均压力，按规范（SL253-2000）中附录C.5的公式计算；165 P3—锚固地基的有效重量，P3=0；Q1—底板顶面上的脉动压力，按规范（SL253-2000）中附录C.5的公式计算；Q2—底板顶面上的扬压力，按规范（SL253-2000）中附录C.3的公式计算，按底板下排水失效的情况考虑。经计算=1.45＞[1.0～1.2]，满足抗浮稳定要求。（4）溢洪道边墙抗滑稳定及应力分析溢洪道泄槽段侧墙为重力式挡土墙，墙高1.5m～2.0m，顶宽为0.5m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.3m。消力池边墙高2.0m，顶宽为0.4m，内侧面铅直，外侧坡比1:0.4，下设基座深0.4m。边墙稳定分析计算选取墙高2.5m的墙型为计算断面，采用北京理正软件设计研究院岩土系列软件4.54版的重工业力挡土墙验算程序，边墙稳定及应力计算结果如下：165 ------------------------------------------------------------------------原始条件:墙身尺寸:墙身高:2.500(m)墙顶宽:0.500(m)面坡倾斜坡度:1:0.000背坡倾斜坡度:1:0.400采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.200(m)墙趾台阶h1:0.400(m)墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙底倾斜坡率:0.000:1物理参数:圬工砌体容重:17.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400地基土摩擦系数:0.500墙身砌体容许压应力:2100.000(kPa)墙身砌体容许剪应力:110.000(kPa)墙身砌体容许拉应力:150.000(kPa)墙身砌体容许弯曲拉应力:283.000(kPa)挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:35.000(度)墙后填土粘聚力:0.000(kPa)墙后填土容重:19.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:17.500(度)地基土容重:18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:500.000(kPa)地基土容许承载力提高系数:墙趾值提高系数:1.200墙踵值提高系数:1.300平均值提高系数:1.000墙底摩擦系数:0.500地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:30.000(度)土压力计算方法:库仑坡线土柱:165 坡面线段数:1折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数10.0000.0000坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:60.000(度)墙顶标高:0.000(m)=====================================================================第1种情况:一般情况[土压力计算]计算高度为2.500(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：0.000(度)Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000(kN)作用点高度Zy=0.000(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=0.000(度)第1破裂角=0.000(度)Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000(kN)作用点高度Zy=0.000(m)墙身截面积=2.580(m2)重量=38.060kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500滑移力=0.000(kN)抗滑力=21.930(kN)滑移验算满足:Kc=2193000.000>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=0.722(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.700(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=0.000(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=0.000(kN-m)抗倾覆力矩=31.657(kN-m)倾覆验算满足:K0=3165683.750>1.500(三)地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力=38.060(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=31.657(kN-m)基础底面宽度B=1.700(m)偏心距e=0.128(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.722(m)基底压应力:趾部=37.476踵部=14.124(kPa)最大应力与最小应力之比=37.476/14.124=2.653作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.128<=0.250*1.700=0.425(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=37.476<=600.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=14.124<=650.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=25.800<=500.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算165 (五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=2.580(m2)重量=38.060kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=0.722(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.700(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=0.000(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=38.060(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=31.657(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.722(m)截面宽度B=1.700(m)偏心距e1=0.128(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.128<=0.300*1.700=0.510(m)截面上压应力:面坡=37.476背坡=14.124(kPa)压应力验算满足:计算值=37.476<=2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-10.320<=110.000(kPa)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为2.100(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：0.000(度)Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000(kN)作用点高度Zy=0.000(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=0.000(度)第1破裂角=0.000(度)Ea=0.000Ex=0.000Ey=0.000(kN)作用点高度Zy=0.000(m)墙身截面积=1.932(m2)重量=32.844kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=1.932(m2)重量=32.844kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=0.492(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.340(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=0.000(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=32.844(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=16.158(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.492(m)截面宽度B=1.340(m)偏心距e1=0.178(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.178<=0.300*1.340=0.402(m)截面上压应力:面坡=44.050背坡=4.970(kPa)压应力验算满足:计算值=44.050<=2100.000(kPa)切向应力检算:165 剪应力验算满足:计算值=-9.804<=110.000(kPa)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗滑力=21.930(kN),滑移力=0.000(kN)。滑移验算满足:Kc=100001.297>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗倾覆力矩=31.657(kN-M),倾覆力矩=0.000(kN-m)。倾覆验算满足:K0=100001.500>1.500(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.128<=0.250*1.700=0.425(m)墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=37.476<=600.000(kPa)墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=14.124<=650.000(kPa)地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况)地基平均承载力验算满足:压应力=25.800<=500.000(kPa)(四)基础验算不做强度计算。(五)墙底截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)截面上偏心距验算满足:e1=0.128<=0.300*1.700=0.510(m)165 压应力验算最不利为：组合1(一般情况)压应力验算满足:计算值=37.477<=2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)拉应力验算满足:计算值=0.000<=150.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(一般情况)剪应力验算满足:计算值=-10.320<=110.000(kPa)(六)台顶截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)截面上偏心距验算满足:e1=0.178<=0.300*1.340=0.402(m)压应力验算最不利为：组合1(一般情况)压应力验算满足:计算值=44.050<=2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)拉应力验算满足:计算值=0.000<=150.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(一般情况)剪应力验算满足:计算值=-9.804<=110.000(kPa)经计算，溢洪道边墙设计断面稳定、应力满足要求。4.3.9新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库泡塘水库管理所未设办公、生活用房。为维护管理单位干部职工正常的工作生活，根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)，水库管理单位办公用房按管理人员人数计，需新建管理所办公、生活用房一幢，面积为100m2165 。同时水库需新建防汛物资仓库60m2。管理所与防汛仓库布置在大坝左岸紧挨防汛公路的山头上，并排布置，为单层砖混建筑物，地面高程为48.00m。4.3.9防汛公路1)现状水库现有防汛公路自新范路分又处到大坝约0.5km，是水库进出的唯一通道，并主要为水库服务的，道路为简易公路，土质路面起伏不平，坑洼密布，路面宽3m左右，行车与人行都十分困难。不能满足防汛抢险车辆的通行。目前不能通行较大吨位的车辆，无法满足本次水库大坝除险加固施工和防汛抢险的要求，须经改造后方可满足防汛和本次施工的要求。2)防汛公路设计本次设计防汛公路全长0.5km拓宽修整，不包括坝顶公路硬化282m。根据多年运行情况和现场勘测，该路线基本满足运行要求，本次对路线基本不作变动，只对几处急弯处进行拉平，对视线不良处进行扫障。为节约投资，不考虑对现有防汛公路进行较高标准的改造，仅考虑在现有基础上进行适当的改善和扩建，改扩建项目主要有：路面总宽度扩宽、重新铺设泥结石路面、改善公路排水问题。4.3.10工程观测设计泡塘水库165 大坝建成后安全监测项目尚未实施，未进行过观测，因而无法为大坝的安全运行提供科学的依据，不利于水库大坝的安全监测，基于工程观测设施现状，为了更好地了解坝体运行状态，保证大坝安全运行，根据《水库大坝安全管理条例》和大坝观测有关规范，对工程观测设施进行设计。水库属Ⅳ等工程，大坝属4级建筑物，根据《土石坝安全监测技术规范》SL60-94要求，其观测项目为：巡视检查，大坝表面变形观测，大坝渗流量观测，水文、气象观测(上、下游水位、降水量、气温)等项目。1)大坝表面变形观测大坝表面变形观测包括竖向位移和水平位移。因该大坝已运行四十余年，大坝沉降基本稳定，故不设置竖向位移观测，只进行水平位移的观测。水平位移包括垂直坝轴线的横向水平位移和平行坝轴线的纵向水平位移。大坝水平位移观测采用常规观测法即视准线法。该大坝水平位移观测视准线共布置3排，上游正常水位以上45.50m处、坝顶靠下游处、下游坝坡马道外侧各设一排，共布置测点10个。每排测点延长线两端山坡各设一个工作基点，同时在各工作基点的延长线上各埋设一个校核基点。观测房布置在水库管理所办公室。由人工观测大坝水平位移，对观测数据进行处理。2)大坝渗流观测大坝渗流观测包括坝体渗透压力观测和渗流量观测。(1)坝体渗透压力观测坝体渗透观测主要为浸润线位置的确定。浸润线位置的确定根据测压管水位的观测结果。165 观测断面布置根据本工程大坝现状，观测横断面在坝顶上下游侧及坝体外坡平台处设4个横断面，并与变形观测断面相结合。每横断面上分别布置1根(或2根)测压管。(2)坝体渗流量观测渗流量观测包括渗漏水的流量及其水质观测，水质观测中包括渗漏水的温度、透明度观测和化学成分分析。渗流量观测采用量水堰法。在观测渗流量的同时，必须测记相应渗漏水的温度、透明度和气温。渗漏水化学成分分析的取样及有关要求，可按水质分析要求进行，并同时取库水水样做相同项目的分析，以资对比。在大坝下游坝趾处设置集渗沟及量水堰，对大坝坝体渗流量的大小及渗流水质变化情况进行监测。所有集水和量水设施均应避免客水干扰。集渗沟设置在下游堆石排水体处，采用梯形断面，尺寸底宽0.5m，深1.0m，底面高程35.20m，边坡为1：1.5。集渗沟两端应与坝坡排水沟断开，以避开坝坡客水干扰。在集渗沟上设置量水堰，量水堰全长3.5m，宽0.5m，堰板顶高程36.2m，出口接排水沟。3)水文、气象观测根据工程实际情况，水文、气象观测包括库水位观测、下游水位观测、降雨量和气温观测。库水位观测：在大坝上游坡面安装水尺，以死水位为安装高程，观测大坝上游水位。降雨量观测：在坝区设置自计雨量计，观测坝区降雨量。165 气温观测：通过设在坝区的专用百叶箱内的自计温度计进行坝址气温的自动记录。4)大坝观测主要设备为完成上述观测项目，大坝观测需配置主要设备见设计图册中大坝观测设施平面布置图(大坝观测主要设备用量表)。5)观测成果通过以上观测项目的建立，可以及时、准确地获得以下成果：通过变形观测，可以了解大坝水平位移变化情况；通过渗流监测可以了解大坝的渗流量及坝体的渗流压力。通过对所观测的数据进行计算整编，建立数据库，对必要的数据进行成盘，并输出各种必要的图表。通过建立大坝安全监测系统，可以监测大坝运行期间的工作状态，充分发挥工程效益。应加强巡视检查，并及时处理和分析观测资料，以确保大坝安全运行。各观测项目观测测次见表4-3-7。6)通讯设施更新水库与县、市、省防汛指挥部联系的通讯设施，同时需改造通讯线路1.5km。各观测项目测次表表4-3-7序号观测项目加固后第一次蓄水期正常运行期1大坝位移观测1次/天～1次/旬1次/旬～1次/月2渗流压力观测1次/天1次/旬～1次/月3渗流量观测1次/天1次/旬～1次/月4水位观测2次/天2次/天5降雨量观测连续自计连续自计6气温观测连续自计连续自计165 5施工组织设计5.1施工条件5.1.1工程条件1)地理位置泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(1)型水库。水库下游坝址距武广铁路约1.5km，距汨罗市城区约7km。2)工程内容泡塘水库枢纽工程由大坝、溢洪道(未按原设计修建)、输水涵管、防汛公路等建筑物组成。本次除险加固设计项目主要包括：①坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏作防渗处理，并作好坝后排水体；②大坝上游坝坡砼预制块护坡；③大坝下游坡面进行整修和草皮护坡，下游坝趾增设排水体。④输水涵管，卧管拆除重建，改造加固溢洪道；⑤新建管理所，增设防汛仓库；⑥加固改造防汛公路；⑦完善大坝观测设施，改造通讯线路；⑧本水库除险加固工程修建所涉及的环境及水土保持工程。3)工程主要施工特性①工程除险加固项目地点分散，单个工程量较小，工程管理范围大；165 ②输水涵管加固改造工程施工受库水位和施工场地条件的限制，施工工期紧，施工难度大；③大坝坝体、坝基、坝肩防渗处理等除险加固项目施工工艺要求高，有一定的施工技术难度。4)主要建筑材料①砂、石料泡塘水库本次除险加固所需砂、石料量不大，库区内没有砂石料源，需外购。较近的料源位于工程区南约10Km汨罗江砂砾石场，该砂砾石场为商业性购沙点，砂砾石料的主要成分以石英为主，砾石与砂质量好，储量丰富，为汨罗市建筑工程混凝土细骨料的主要供应地，有乡级公路可达大坝。②水泥、钢材、木材、油料等泡塘水库本次除险加固所需的水泥、钢材、油料等材料均须在汨罗城区购买，运距10km。木材就近采取。③施工用风、水、电及对外通讯泡塘水库本次除险加固施工用风主要为灌浆用风，采用自备移动式空压机供应；工地用水主要为生产、生活及消防用水，采用水泵直接从水库抽取使用，无需采取净化措施；施工期用电采用泡塘水库大坝旁较近的农网电，并自备电源；施工期间通讯施工单位人员自备。5.1.2自然条件1)水文气象泡塘水库165 所在的水系属汨罗江水系的罗江水系，水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上干流长度2.5km，干流平均坡降为12‰。泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村，本地区枯水期一般出现在10～3月份，流域多年平均降水量在1500mm左右，多集中在4～6月，约占全年总量的50-60%。根据汨罗气象站资料统计：多年平均降水量1367.2mm；多年平均蒸发量1361mm；多年平均气温为17.0℃，极端最高气温39.7℃(1961年7月23日)，极端最低气温-13.4℃(1958年1月30日)；多年平均相对湿度81%；多年平均风速1.2m/s，最大风速15.7m/s(1979年4月12日)，风向NNW。2)地形地貌泡塘水库位于汨罗黄石乡的关山地带，属汨罗江支流罗江中下游。泡塘水库原始地貌为构造剥蚀堆积丘岗、丘岗与冲沟，地形为低山丘岗，岗顶高程50m~70m。丘岗平缓低矮连绵不断，地势起伏变化较小，地形坡度10°~20°。坝体位于宽阔“U”字型谷地，筑坝前谷底平坦，地面高程38m~42m，两岸坡角10~15°，植被良好，下游为人民生活与耕作地。5.2对外交通5.2.1对外交通水库枢纽与汨罗市城区之间的公路长约0.5km，距武广铁路约1.5km。库区对外交通主要依赖新范路分叉口至大坝的乡村简易公路，宽仅3～4m，目前不能通行较大吨位的车辆，须经改造后，方可满足施工交通的要求。5.2.2场内交通水库坝顶165 公路亦为简易公路，无法满足本次水库大坝除险加固施工和防汛抢险的要求，须经改造后，方可满足施工交通的要求。5.3施工导流及渡汛措施5.3.1施工期洪水计算根据汨罗江水系的洪枯情况，汛期一般为4～8月，枯水期一般为9月～次年3月。施工时段为10月～次年3月。根据施工组织设计要求，本次设计施工期洪水选择12月至12月和1月两个时间段。由于泡塘水库流域内及附近无实测水文资料，施工期无施工导流设施，因此，本次设计采用汨罗市气象站降雨资料推求施工期洪水。计算结果见表5-3-1施工期洪水计算成果表表5-3-1单位：万m3频率时段5%10%20%12月3.952.952.1012月-1月8.377.075.735.3.2施工导流及施工围堰泡塘水库除险加固工程坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏防渗处理，基本不受洪水影响，大坝上游坡面预制砼块护坡利用灌溉低涵导流库水位降至死水位。大坝下游坡面草皮护坡，及坝面排水等项目的施工均不受洪水影响。灌溉低涵除险加固选择在枯水期施工。灌溉低涵进口修缮与卧管改造165 的施工需在死水位以下进行，本次施工组织设计拟在灌溉低涵进口位置一定范围内修筑土石围堰挡水。根据《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89(试行)的规定，导流建筑物级别为Ⅴ级，土石围堰洪水标准定为5年一遇。灌溉低涵加固施工工期安排在12月期间内。根据枯水期分期洪水分析结果5年一遇的2月份入库水量为2.1万m3，查水库库容－水位曲线，得施工期水库水面上升至高程38.5m，加安全超高1m即可拟定围堰顶高程为39.5m。临时施工围堰布置在基岩上，设计断面形式为：底部高程为36.2m，顶宽2m，全长60m，迎水面、背水面坡比分别为1：2.0、1：1.0。围堰填筑土料采用本工程开挖料，迎水面采用袋装黄土挡水。5.3.3水库安全渡汛该工程工期为第一年10月至第二年11月，总工期14个月，主体工程大坝的灌浆、上游护坡和灌溉涵的加固处理必须在第二年3月底完工，工程跨了一个汛期，该水库除险加固项目法人对在工程安全度汛负总责，必须制定度汛预案，明确第一责任人、分管责任人。项目法人要和参建单位签订安全度汛目标责任状，项目法人、监理与施工单位有关工程度汛责任人汛期要坚守工地。切实履行职责，靠前指挥，确保在建水库施工安全度汛工作。防止加固工程工程未达到设计强度就挡水、过流而遭破坏或损害；有重大隐患未消除的水库，要提前采取措施，空库迎洪，确保水库安全度汛。要严格按照施工组织设计和度汛方案的要求安排施工，科学调度管理，正确处理除险加固施工进度、质量保证与水库运行、安全度汛的关系，坚决防止质量安全事故。165 5.4主体工程施工5.4.1大坝坝体冲抓回填1)冲抓套井回填大坝冲抓回填共布置一排，布置轴线距大坝轴线偏上游1.0m，冲抓孔直径为1100mm，孔距0.78m，冲抓回填从坝顶深至坝基。冲抓回填分两序交错进行施工。施工程序为：定位→钻机就位→冲抓→运废土→回填粘土并夯实→回填坝体料并夯实→孔位转移。冲抓套井回填采用专门的冲抓式打井机具造孔，造孔孔径110cm，打井造孔严格按先主井后套井的顺序施工，即先造奇数孔，后造偶数孔，造孔应连续作业，不得停歇，以免塌孔，严格控制井孔垂直度，以免产生井孔偏斜。打井完工后，应立即连续分层回填粘土夯实，回填粘土设计指标：渗透系数小于7×10-4cm/s，含水量控制及干密度应通过土料取样试验后确定，要求填筑后的土料干容重≥1.55g/cm3。回填土厚度及夯击次数根据现场夯击功能试验确定。夯击过程中，一定要保持夯锤稳定，不左右摇摆，不碰撞井壁，以提高夯压效果，当出现严重塌孔时，可用土回填击实后再进行冲抓。冲抓回填土质量可通过现场取样测定回填土的含水量，并检查夯实后土的干密度是否符合要求。165 5.4.2大坝上游坡面护坡1）整坡、土方填筑清除坝坡上的杂草、物，拆除原护坡块，对坝坡面进行整平夯实。土方填筑：机械填筑、夯实，人工整坡，土场运距2.5km。2）砼块护坡上游坝坡整平压实后，从高程39.00m(死水位38.00m)至坝顶范围先铺砂石垫层，后用砼板护砌。此过程自下而上进行，坡脚处设防滑墙。采用0.4m3移动式拌和机拌制砼，平板振捣器密实，露天养护。要求平稳、错缝、美观、缝中用水泥砂浆填塞。护坡垫层砂料，由人工挑运至铺筑面，人工摊铺并拍实。5.4.3大坝下游坝坡草皮护坡、排水、堆石排水体1)大坝下游草皮护坡大坝下游坝坡草皮护坡应该在坝坡修整平整之后进行。下游草皮护坡是自上向下人工铺设进行。坝坡表面应有较高含土量，石料集中的部位应将表层100mm换为适合栽种草皮的腐植土料。草皮铺设要求平整，铺设后应浇水养护。2)堆石排水体堆石排水体施工可自下而上，人工进行。先人工开挖土方，后堆石；为了安全和节省劳力，施工可分段进行。排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向变大，层厚顺渗流方向取为20cm、20cm和25cm。3)坡面排水165 为防止下游坝坡雨水集中冲刷而形成雨淋沟，需设置纵、竖向排水沟，汇集径流，排到坝脚。由于大坝下游坝坡原有灌渠(分别接灌溉高、低涵)位于坝坡一、二级马道上，可以作为坝坡排水之用。所以大坝下游坝坡只需另开设竖向排水沟并修正原有灌渠排除坝坡雨水。新增竖向排水沟与原有灌渠均需采用砼护砌，连接下游排水渠，避免坝坡排水流入集渗沟，干扰大坝渗流量观测。竖向排水沟位于坝坡与两岸山坡接触处，宽为0.2m，深为0.3m。排水沟用100mm厚c15砼护砌。砼采用0.4m3拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式振捣器捣实，露天养护。5.4.4灌溉涵管加固5.4.4.1卧管加固原浆砌石拆除采用人工拆除。砼及钢筋砼采用0.4m3拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式震捣器捣实。钢筋及模板工程采用人工绑扎、安装及拆模。5.4.4.2灌溉涵管加固施工先进行开挖，采用机械和人工开挖，开挖边坡采用1:1.0，防止土体垮塌，后拆除原涵洞。经验收合格后方能进入下一序施工,将开挖完的工作面，碾压进行钢筋砼涵洞浇筑，砼及钢筋砼采用0.4m3拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式震捣器捣实。钢筋及模板工程采用人工绑扎、安装及拆模。上述工作完成后土方回填；土方回填采用专门机械并结合人工严格分层碾压，回填土干容量应大于1.45g/cm3。灌溉低涵加固施工之前先进行施工土石围堰修建。围堰填筑土料采用本工程开挖料，迎水面采用袋装黄土挡水。165 5.4.5溢洪道加固工程溢洪道改建工程的工程主要有过水断面开挖、钢筋砼工程及地基处理等。过水断面开挖一定要严格按设计进行，经验收合格后方能进入下一序施工。底板应按设计高程采用水准仪进行施工放样。底板砼表面必需平整光滑。土方开挖：采用1m3反铲开挖，用于自身回填填筑料就地堆存，剩余部分用拖拉机运至弃料场。土方回填：利用自身开挖料，人工挑运至填筑面，人工摊铺并夯实。砼及钢筋砼采用0.4m3拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式震捣器捣实。钢筋及模板工程采用人工绑扎、安装及拆模。浆砌石用人工选石，座浆法砌筑。砂浆用砂浆拌和机拌和。5.4.6新建水库管理所办公、生活用房及防汛仓库根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)，水库管理单位办公用房按管理人员人数计，需新建管理所办公、生活用房一幢，面积为100m2。同时水库需新建防汛物资仓库60m2。管理所与防汛仓库布置在大坝左岸紧挨防汛公路的山头上，并排布置，为单层砖混建筑物，地面高程为48.00m。5.4.7防汛公路本次设计防汛公路全长0.5km，不包括坝顶公路硬化282m。。根据多年运行情况和现场勘测，该路线基本满足运行要求，本次对路线基本不作变动，只对几处急弯处进行拉平，对视线不良处进行扫障。165 为节约投资，不考虑对现有防汛公路进行较高标准的改造，仅考虑在现有基础上进行适当的改善和扩建，改扩建项目主要有：路面新铺设泥结石路面、改善公路排水问题。5.5施工工厂设施根据工程施工需要，必须设置施工工厂以满足工程施工需要。根据工程区狭窄的地形条件，施工工厂分区布置。本工程主要施工项目有：土石方开挖、回填、冲抓回填、帷幕灌浆、钢筋砼现浇、预制砼构件等，需采用相应的施工机械以及起重和运输机械。为此设置砼拌和站、机械(汽车)修理站、钢筋(钢材)加工厂、木材加工厂等施工工厂设施。砼拌和站采用0.4m3或0.8m3移动式拌和机，砂石全部购买成品料，工地设成品料堆场。5.6施工总体布置5.6.1布置原则施工总布置遵循因地制宜、有利生产、方便生活、便于管理、安全经济的原则进行。主要考虑以下几个方面：1)相对独立的项目单独布置，同时尽量傍路布置，减少建筑材料的人力搬运距离，为材料的就近开采提供方便。2)根据本工程地形条件较为狭小，项目多且较为分散，施工时间较为集中(枯水期)的特点，机修、油库集中布置，水泥仓库、加工厂分区布置，尽可能集中，以便施工管理。3)后勤生活设施分阶段布置在工程大、技术要求高、原材料消耗多的工地，尽量利用原电站管理设施，减少临建投资。4)场地布置应满足国家有关安全、放火、卫生和环保等要求。165 5.6.2总体布置整个除险加固工程根据上述原则与施工特点分区布置，基本上利用坝顶、坝肩台地等较为宽敞地域布置。由于项目地点分散，单个项目工程量比较小，施工工厂、仓库及生活办公设施宜分区布置。砼拌和站采用0.4m3或0.8m3移动式拌和机，根据施工进度分别布置在溢洪道附近和大坝右坝头。砼预制场布置在大坝顶右坝头(管理所的平地)。块石、碎石、砂料场全部采用成品料，在施工砼拌和站工地附近就近布置堆放料场砼。水泥仓库应布置在砼拌和站附近机械修理站集中布置在管理所的附近较为平坦、开阔傍路处。生产、生活设施应分阶段布置在工作量大、技术要求高、原材料消耗多、交通便利的地方。在管理所的附近建临时工棚.供电、供水，泡塘水库管理所现变电设施容量为150KⅤA/1台，为施工提供可靠的电源，通过架设临时输电线路，将电能输送至各个施工现场。施工用水从水库中提取。5.7施工总进度本工程施工项目较多，结构情况简复不一，施工难易差异较大。加上工程规模较小，相对分散，独立性强，彼此干扰较小，均可自成体系施工，不太可能选择大型施工企业，因此施工进度安排应结合中小型施工队伍的施工水平，施工安排应均衡、连续。第一年10月开工，要求施工前将水库库水位放至输水涵管进口底板高程。受洪水影响的项目，安排在枯水期内施工。在第二年汛期前应完成大坝及灌溉涵管加固改造。165 工程筹建期不计入总工期，本次除险加固项目施工应先主体后分部，控制施工工期，施工总工期为14个月。1)施工准备期施工准备期为一个月即第一年10月，施工准备期应完成场内交通道路修建、场地平整、砼拌和站修建、风水电通讯等设备以及其它施工临建设施的修建。2)主体工程进度主体工程工期11个月即第一年11月至第二年9月底。在输水涵下闸蓄水前即第二年3月底，应完成大坝冲抓回填、上游坝坡护坡、排水设施及观测设施、溢洪道加固改造等，第二年10月为工程扫尾期。本项目施工总进度详见表5-7-1。5.8主要材料、劳动工日及主要施工机械设备1)土料：料场位于大坝西侧约2.5km的红花乡泡塘村，分布高程65～70m，地形坡度小于10°，地表为山地，少量经济林。剥离层平均厚度为0.5m，有用层厚度平均2～3m。为黄褐色粘土，呈硬塑状。取样试验结果，含砂量5%，粉粒含量43%，粘粒含量53%，塑性指数18.5，依据土料质量指标，土料除粘粒含量略偏高外，其它指标基本符合。垄家当村土料场分布范围较广，周边300×200m区域，有用层储量5×104m3。有乡级公路可达大坝，开采运输条件较好。2)块石料：坝区附近缺乏块石料，所选料场位于工程区30Km165 处的黄柏镇采石场，该采石场为商业性购石料点，该处石料致密坚硬，抗风化能力强。成型成块率高，岩块抗压强度大于60Mpa。质量好，储量丰富，是汨罗市建筑工程的主要块石供应地，有乡级公路可达大坝。3)砂、石料泡塘水库本次除险加固所需砂、石料量不大，库区内没有砂石料源，需外购。坝区附近缺乏砂砾石料，所选料场位于工程区南约10Km汨罗江砂砾石场，该砂砾石场为商业性购沙点，砂砾石料的主要成分以石英为主，砾石与砂质量好，储量丰富，为汨罗市建筑工程混凝土细骨料的主要供应地，有乡级公路可达大坝。4)水泥、钢材、木材、油料等泡塘水库本次除险加固所需的水泥、钢材、油料等材料均可就近在汨罗城区购买，运距10km。木材就近采取。5)施工用风、水、电及对外通讯泡塘水库本次除险加固施工用风主要为灌浆用风，采用自备移动式空压机供应；工地用水主要为生产、生活及消防用水，采用水泵直接从水库抽取使用，无需采取净化措施；施工期用电采用泡塘水库管理所的农网电，并自备电源；施工期间通讯利用枢纽现有通讯设备。6)主要建筑材料用量：水泥：780t钢筋、钢材：28.7t砂：2523m3砾（卵）石：2943m3块石:2558m3本工程所需总劳动工日：1.8万个。主要工程量见概算单行本，施工所需主要机械设备见表5-8-1。165 5.9施工组织机构泡塘水库除险加固工程的建设实行“三制”式管理，即项目法人责任制、招投标制、监理制。项目法人为汨罗市水利局为主组建，负责泡塘水库除险加固工程建设，实行建设与管理一体化，由项目法人通过招投标，选择适合的施工、监理单位。工程严格按水利工程建设程序进行，实行全过程的管理、监督、服务。积极贯彻“百年大计，质量第一”的方针，建立全面质量管理体系，在施工过程中对工程质量、投资、工期进行严格控制，确保工程顺利完成。5.10安全生产为保证本项目施工安全，从以下各环节、各个方面落实安全保证措施。5.10.1施工人员：教育现场施工人员树立“安全第一”和“安全为了生产，生产必须安全”的思想。施工单位应组织职工学习国家有关“安全操作规程”，并督促各工种严格遵守执行，坚持做到文明施工，安全生产。按“施工组织设计”合理组织施工。全面落实技术安全措施。建立安全责任制，安全责任明确到人。设立安全检查组，抓好施工安全，保证施工顺利地进行。进入现场施工人员应持证上岗，并进行上岗安全教育培训。施工中定期开展安全教育和安全活动。施工人员的安全防护用品（安全帽、安全带、防滑靴、手套等）配备齐全，保证完好有效，并按要求正确佩带或使用。5.10.2施工机械：165 进入现场各类施工机械化确保完好。机械设备上的各种保险、限位器必须齐全、灵敏、可靠。使用电力的设备必须有可靠接地和漏电保护装置。机械操作和起重指挥必须由持证人员上岗操作。施工机械、车辆在运行中除应注意自身和机械的安全外，也应注意到其它车辆和人、畜的安全。施工机械设备要经常进行检修保养，严禁带病施工。5.10.3施工机具：进入现场各类施工机具确保完好，机具上的护罩应齐全、完好，用电的机具罩壳和橡皮接电线应完好不得破损，具有有效地接地和接零保护，需要由持证人员操作的机具，其他人员不得随意动用。5.10.4施工用电：按照建设部《施工现场临时用电安全技术规范》JG46--88，采用TN-S系统（三相五线制）做到二级漏电保护。严禁用同一个开关电器直接控制二台及二台以上用电设备（含插座），必须实行一机一闸。所有穿越施工道路的电缆，均采用埋设的方式。电工必须持有特殊工种操作证。根据施工用电要求，支线架设必须离地2.5米以上,根据本工程的特点,将采用绝缘架空的方法规范架设电线。施工现场用电由专业电工管理，开关、电器、配电箱等装置必须完好无损。带电导线与导线之间接头必须绝缘包扎；带电导线严禁搭、挂、压其它物体。各种修理、车床用电必须接零接地，保证良好的绝缘，安全可靠，并有漏电保护器。5.10.5登高、临边165 凡施工中涉及登高、临边、通道口等场所，均按其各自规定的要求，搭设安全登高扶梯，安全防护栏、安全网等安全防护设施安全防护设施由专业持证人员搭设，由专门人员验收合格方可投入使用。使用中要按要求定期检查，发现问题及时停用整改后方可重新投入使用。现场施工人员必须佩带安全帽，土石方作业不准上下同时施工。高边坡作业要修好通行便道，系好安全绳、带。在道路交叉路口设立安全指示牌、围栏等。夜间施工有足够的照明，危险地带设警告信号，以保证人员和车辆安全。开展安全生产宣传活动，组织职工学习与本人有关的安全操作技术，安全规则和操作规程。一切特殊工种（爆破工、机械操作手、驾驶员）定岗、定位，不准无证操作。自觉遵守安全生产规章制度。严禁违章指挥，违章作业，制止盲目蛮干，发现问题及时解决。必要时应停工整顿，限期改进。5.10.6防火：施工现场的机械设备、油库、炸药房及生活区，要注意防火、防毒、防风、防雨、防污染。针对本工程地处山区，植被丰富的特点，要切实落实防火安全措施。严格执行审批制度，不得无事动用明火。焊接作业必须严格遵守“十不烧”规定，作业场所配备现场防火监护员。施工现场配备足够的消防器材，并定期检查、维护、更换、确保其有效性。重点防火部位，如木工间、危险品库等，必须要有防火制度牌和明显的禁烟标志。定期进行消防安全活动和防火检查，并做好记录，查出问题，落实专人及时限期整改。5.10.7标牌标识在作业区的显著位置挂设“五牌一图”165 （即工程概况牌、管理人员名单牌、监督电话牌、消防保卫牌、安全生产牌、文明施工现场平面图）。主要施工部位、作业点、危险区主要通道都必须挂有相应的安全禁令标志或告示牌。5.10.8场容场貌施工现场要按施工平面图规定进行场容场貌管理。施工便道畅通、平坦、整洁，不乱堆乱放，无散落物。场地平整无堆积物，并设有排水系统，保证排水畅通。各类材料、器材按规定分类堆放，并有产品标识挂牌。每段施工作业完工后要做好清洁工作。洞中排出的碴料需按指定地点堆放，施工中产生的建筑垃圾或其它废弃物集中堆放，并及时处理，场容场貌有专门人员进行管理、检查，并督促有关施工作业人员进行整改。生活卫生纳入工地总体规划和安全工作中，确保施工人员健康，从而确保安全生产。生活区和现场定点设置生活垃圾桶（箱），定期及时清理，妥善处置，保持场容整洁。现场人员必须遵纪守法，遵守当地村规民约和民俗，搞好周边关系，做到便民不扰民，施工为人民。施工现场文明整洁，材料、机具、设备停放有序，文明施工，安全生产。165 施工总进度表表5-7-1序号工程项目第一年第二年10111212345678910111施工准备1.1施工道路1.2场内平整1.3施工临建设施2主体工程2.1灌溉底涵加固2.2冲抓回填2.4坝体上游护坡2.5大坝下游护坡、排水体2.6公路改造2.7大坝观测设施2.8新建管理所3扫尾4竣工验收165 主要施工机械设备表表5-8-1序号设备名称规模与型号单位数量备注1自卸汽车5t辆82振动碾13～14t台13蛙式打夯机2．8kw台24内燃压路机12～15t台15砼搅拌机0.4台46手持式风钻20kw台47单级离心泵7kw台28潜水泵Wjg-80型台29搅灌机台410旋喷提升装置168×5套411螺旋输送机75kw台412高压水泵5t台413卷扬机5t台114汽车起重机油动1m3台115单斗挖掘机74kw台216推土机74kw台217拖拉机台218胶架轮子车辆1019灰浆拌机150型台420地质钻机台421钢筋、钢材加工设备套222木材加工设备套223风机台224空气压缩机31-10／8台1165 6环境影响评价与水土保持6.1环境影响评价6.1.1工程周边区域环境概况泡塘水库大坝枢纽位于汨罗市红花乡泡塘村境内，水库在武广铁路上游侧，坝址距武广铁路约1.5km，距汨罗市城区约7km。工程区域范围内交通设施有武广铁路，厂矿有乡镇企业12家，城镇有汨罗市红花乡，保护人口4000人，保护耕地4000亩。根据汨罗气象站资料统计：多年平均降水量1367.2mm；多年平均蒸发量1361mm；多年平均气温为17.0℃，极端最高气温39.7℃(1961年7月23日)，极端最低气温-13.4℃(1958年1月30日)；多年平均相对湿度81%；多年平均风速1.2m/s，最大风速15.7m/s(1979年4月12日)，风向NNW。6.1.2环境影响分析从目前现状分析，影响工程区域范围内的环境问题，主要是洪涝问题，其次是水土流失问题。泡塘水库除险加固工程是对现有工程进行除险加固，不是新建工程。本工程实施后，能解决枢纽工程的病险情，可避免工程失事给下游人民生命、财产造成严重危害，能为大坝下游人民创造一个安全的生产、生活环境，对促进社会稳定、人民生活水平提高、社会经济的稳步持续发展、汨罗市红花乡环境的改善具有重大意义。此工程本身就是一项集社会、经济、环境效益于一体的利国利民的社会公益性工程，其有利影响是明显的、主要的。165 1)工程对环境的主要有利影响(1)本工程实施后，可除去大坝险情，大大减轻洪涝灾害的损失，保障坝址下游人民的财产生命安全，促进社会稳定和城乡经济发展：(2)本工程实施后，可有效地控制因洪涝带来的灾难性传染病的发生，可使洪涝带来环境污染事件的机率大大降低，从而提高人民的生活质量；(3)本工程实施后，水库可安全蓄水运行，为灌区提供可靠的水源，有效地解决下游的农田灌溉问题，为汨罗市地区的工农业经济发展奠定可靠的基础；(4)本工程实施后，对完善城镇交通设施极为有利。总之水库工程除险加固实施后，有利影响是显著的、主要的，不会抬高上游水位，不影响灌溉涵管下泄流量，不会对库区和下游增加不利影响。从生态环境保护的角度评价，本工程本身不产生“三废”，属无污染型工程，没有制约本工程的环境影响问题。2)工程对环境的主要不利影响本工程施工对区域的自然环境、生态环境将产生一定的不利影响，主要表现在以下几个方面：(1)工程施工期，施工区局部地段由于开挖导致部分地表植被破坏，造成短时期地表新岩土裸露，将产生新的水土流失；(2)对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染；(3)工程施工期间，由于施工人员集聚，易导致传染病的流行。165 6.2环境保护设计6.2.1工程环境保护任务该水库除险加固工程环境保护的主要任务：施工区环境保护设计，工程占地保护设计，施工安全设计，库区景观建设，提出环境保护管理监测计划以及环境保护投资概算。6.2.2设计依据1)《中华人民共和国环境保护法》；2)《建设项目环境保护管理条例》；3)《建设项目环境保护设计规定》；4)《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)：5)《环境空气质量标准》(GB3095-96)；6)《建筑施工场地噪声限值》(GB12523-90)。6.2.3环境保护措施1)施工区水质保护措施工程施工时，砼浇筑养护和水泥灌浆及施工机械检修、冲洗等过程不可避免将产生施工废水。其中砼浇筑养护和水泥灌浆工程产生的废水中污染物主要为悬浮物；施工机械检修、冲洗等产生的废水中污染物主要为含油废水。坝体冲抓回填和灌溉涵加固改造，二处工程量较大，考虑环境保护的经济性和可操作性，设计重点对砼废水排放较集中、废水量较大的上述三处工程砼施工产生的废水进行处理。先采用明沟集中将废水收集入初级处理池，然后经沉淀泥砂处理。初级处理池长为10m，宽2m，池深2.5m165 ，初级处理池位于三处施工池附近，池顶高程低于施工池的底板高程，沉淀泥砂由人工定期处理。施工机械检修、冲洗等产生的油污废水如直接排入水体，因油污不易降解，易对附近区域水体产生污染。因此，对于机械检修产生的废油应集中回收或就地烧毁。在大坝左、右段各设置一个机械集中检修点，冲洗废水由明沟集中收入油水分离池后，集中回收或就地燃烧。油水分离池设为三格，单元格长为7.0m，宽1m，池深1.5m。2)施工区空气、噪声保护措施施工时运输车辆必须安装尾气净化器，严禁超负荷运行，确保车辆尾气达标排放。施工时粉尘噪声要控制在最低限度，尽量采用少粉尘，低噪声的施工方法。并定期对施工区和运输路面进行清扫、洒水。3)人群健康保护施工期大量施工人员聚集，集中餐饮及住宿条件一般较差，如不注意餐饮及住宿卫生，将有可能引发传染病流行。在施工期间，必须对施工人员进行定期体检，有传染病的施工人员不能进场施工。由专人负责施工人员公共饮用水、饮食卫生管理，对生活垃圾必须采用卫生填埋法进行处理运用生石灰等杀灭蚊虫。由卫生防疫部门定期对临时生活区进行防疫消毒，保持工程临时生活区环境卫生，发现疫情及时通报、隔离、及时处理保证施工人群及周围居民身体健康。4)新的水土流失防护措施165 在施工中，会出现岩土裸露，易产生新的水土流失的部分，设计采用下列措施进行防护：对边坡进行护坡处理，并种植草皮，绿化工程结合库区景观建设统一布置，达到美化环境的要求。工程完成后，要拆除临时建筑物辅助设施，将所有的废弃物品集中堆放，统一处理，要因地制宜，加强植物绿化工作，恢复植被和自然景观，保护植被防止水土流失。6.3水土保持现状工程涉及区域属丘陵区，根据《湖南省水土保持区划》，本项目范围内属中度水土流失区，水土流失较轻微。目前，汨罗市成立了水土保持机构，各乡镇也成立了水土保持领导小组，从上至下建立了水土保持工作管理体系，有效地控制了开发建设项目的水土流失，形成了一个良性循环的根治环境，为治理水土流失奠定了一定的基础。6.4水土保持措施根据《中华人民共和国水土保持法》、《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453-1996)及“谁开发、谁保持、谁造成水土流失、谁负责治理”的原则，贯彻“预防为主，全面规划，综合治理，因地制宜，加强管理，注重效益”的水土保持方针，力争做到水土保持与国民经济和社会发展同步。本工程水土流失的防治应以工程措施为先导，通过预防监督，草、林措施与工程措施相结合，防止产生新的水土流失。在主体工程施工区和料场及渣场建立防洪拦渣工程、修建排水渠，使工程施工和料场及渣场弃渣得以集中控制。在新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上的林草植被建设和土地复垦利用措施，保护新生地表，改善生态环境，发挥植物措施的观赏性和后效性，美化库区环境，将保护和利用水土资源有机结合，促进经济发展。165 6.5环境保护与水土保持投资概算本工程环境保护与水土保持投资的项目为减免本工程不利影响所需采取的环境保护和水土保持措施，水土保持投资8.34万元，环境保护投资2.04万元，两项共计10.08万元。各分项投资详见表6-5-1和表6-5-2。水土保持投资概算表表6-5-1序号主要工作内容单位数量单价投资投资来源(元)(万元)1排水沟、沉沙地m3125320.154.00水保专项费2植树株10050.053植草m320007.551.514施工场地恢复平整m212004.840.585浆砌石m31501201.806基本预备费(5%)0.40　7合计8.34　环境保护投资概算表表6-5-2序号项目主要工作内容单位数量单价(元)投资(万元)投资来源1人群健康20%施工人员检疫费人201200.24环保专项费施工区医务诊疗费人·月100*7151.05施工人员预防免疫人100600.6定期杀鼠、蝇、蚊费用人·年100*150.052基本预备费0.103环保专项合计2.04165 7工程管理7.1管理范围根据水利部、湖南省水利厅、湖南省土地管理局有关文件精神，依据《中华人民共和国水法》、《湖南省水利水电工程管理办法》，枢纽管理范围以1981年水利工程定权发证所认定的范围为其管理、保护范围。1981年泡塘水库管理所与红花公社党委及水库涉及村共同协商，签订了定权发证协议，协议规定：泡塘水库正常蓄水位以上30m的山地为泡塘水库管理所管理范围，管理权和所有权归水库管理所。泡塘水库正常蓄水位以上30m～50m为其保护范围，所有权归生产队。建筑物边以外2.5～8m为其管理范围，以外5～10m为保护范围。大坝、灌溉涵管、引水渠、渔场、监测设施、生活区及其它文化、福利设施和配套渠系工程及专用道路、通讯设备等均为其管理范围。水利工程管理范围由汨165 罗市人民政府颁发了土地使用证书，其土地使用权属水利工程管理单位受法律保护。水利工程管理单位在法定管理范围内，实施管理职权，以法律为武器，维护其自身的合法权益，保护其工程管理范围内的用地不受侵占，加强水利法规宣传力度，对破坏工程设施的非法行为和违法活动作坚决斗争。在管理范围内严禁外单位进行放炮、开山等生产性活动。在管理范围边界应设置明显的标志，生活区、枢纽区的各种机修、启重、交通运行、供电、用电设备等均为管理单位所拥有。同时，需加强生态环境建设，植树种草，搞好库区的水土保持和绿化。7.2管理机构泡塘水库是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合效益的小(1)型水利工程。该工程建成于1957年，工程建成运行后，已设置管理机构，管理机构现名为汨罗市泡塘水库管理所。管理所的现有编制为汨罗市水利局管辖的独立核算正股级事业单位。管理所成立时有干部、职工共3人，管理所目前有干部、职工共8人，其中在岗5人，离退休3人。管理所有正所长1名，副所长2名，技术员1名(兼副所长)，会计、出纳各1名。该水库除险加固处理后，新增管理设施项目有：管理所、防汛公路、防汛仓库等。按水库管理等级规定，水库管理单位的机构维持现有机构，仍为泡塘水库管理所，管理所定编人员为5人。泡塘水库管理所人员定编计划表序号名称数量(人)备注1所长1所长1人2办公室、财务室2(会计、出纳各1人、会计兼办公室主任)3工程技术股2(其中一人兼任副所长)4合计5水库运行近4165 0年，在灌溉、防洪、养殖等方面取得了一定的效益。但水库建库后，涉及的具体问题多，管理所资金负担重，运行费用高，水库的管理设施不完善，职工工资没有保障，不能充分发挥其应有效能，存在着诸多弊端，水库一旦汛期出险，将束手无策，严重影响大坝的防汛保安和人民财产的安全。因此，为稳定职工队伍，为了保证水库除险加固工程完成后获得最大的社会、经济效益，实现水资源的优化配置和高效利用，使工程建设成果走上良性循环和运行的持续发展轨道。根据工程规模，以《水法》、《水利产业政策》、《湖南省水利水电工程管理办法》等法律、法规为依据，业主应参照水利工程管理有关规定设置一套完整的运行管理机制，理顺管理体制，建立健全科学的管理体系，使其符合社会主义市场经济体制的要求，以确保工程安全、经济运行。7.3管理原则和目标管理单位的任务：确保工程安全运行，充分发挥工程效益，不断提高管理水平，搞好水费征收工作及调解各类水事纠纷，协调上下级关系。管理原则和目标如下：1)贯彻执行有关方针、政策和上级部门的指示；2)熟悉本工程的规划、设计、施工和管理运用等资料，水库运行等情况，保证工程安全运行和项目区正常用水；3)进行检查观察，养护修路，随时了解工程动态，处理工程隐患；4)做好水文(特别是洪水)预测，掌握雨情水情，了解气象预报，做好工程的调度运行和工程的防汛工作，统一调配管理范围内的水量；165 5)搞好对灌区用水的配水调度工作，依据水库的任务、防洪兴利调度运用原则和工程建筑物的运用条件，制订水库调度运用规程要求，以及主要建筑物和附属设施运用的维修技术要点，并做好水质观测；6)制定库区绿化、水土保持和发展生产规划。明确工程管理范围和保护范围，设立明显标志，合法征用工程用地；7)全面推行经济责任制，实行分级管理、各负其责、层层落实责任，强化目标管理，建立一个完善的先进的管理模式；8)以人员结构优化，生活经营第一线要加强，并引入竞争机制和激励机制的原则，定岗定员，优化岗位责任制，打破干部职务任命制和终身制，打破常规招工制，实行干部聘用制，招工合同制，真正营造出一个“能者上、庸者下”的良好竞争环境，使干部职工的工作积极性得到充分发挥；9)采取基础工资、岗位津贴、效益津贴和浮动工资相结合分配的方法，视劳动强度大小，工作环境优劣，实行按劳分配，多劳多得；10)全面推广企业经济管理，全面推行经济责任制，扩大管理单位的自主权，逐步形成一个独立核算，自负盈亏的经济实体；11)利用水库有利条件，积极开展多种经营，发挥水库综合效益，在搞好生产供水的同时，积极搞好养鱼、养猪项目和开展水库旅游事业，管好水利经费的收支上缴工作；12)经常向群众进行爱护工程、保护水源和防汛保安的宣传教育，结合群众利益，发动群众共管水利工程；165 13)定期对全部观测设施进行检查、校正、维护、更新和完善。定期整编和分析观测成果，建立观测技术档案；14)设立常年工程维修队伍，每年从总收入中提取10%的经费作为工程维护费，做到专款专用，确保工程及时维修，延长工程使用寿命；15)制定本工程的管理办法及有关规定，并贯彻执行。7.4工程管理设施水库工程管理设施设计的原则是：在充分利用原有管理设施的基础上，按规范、规定增设和完善管理设施。管理设施包括水文气象观测设施、水库工程内外观测设施及库内、外通讯设施、交通道路、工程维修养护设备及防汛设施、大坝监测设施、水库管理单位办公生产用房、职工住宅和文化、福利设施等。泡塘水库管理设施陈旧、落后，本次主要针对水库必需的观测设施进行完善。按照现代化工程管理需要，为加强水库管理，保证水库工程正常运行，充分发挥水库综合效益。加固设计依据水利部颁《水库工程管理设计规范》(SL106-96)，水利部颁《水利工程管理单位编制定员试行标准》(SL705-81)，水利部颁《关于水利工程设计、施工为管理创造必要的条件的若干规定》(SLJ706-165 81)和水利部颁水建[1998]15号文的规定，以及国家建委《关于厂矿企业职工住宅、宿舍建筑标准的几项意见》的通知和补充规定。恢复了大坝的表面变形监测、渗流监测，以及水库的水文气象监测项目，并配置了必需的设备。包括大坝监测设施、工程监测设施、管理标志牌、交通及通信设施、防洪抢险设施、生产办公及生活设施等。具体项目及数量详见表7-4-1。主要管理设施明细表表7-4-1项目单位数量备注工程监测设施大坝变形监测设备人工观测大坝渗流监测设备人工观测绕坝渗流监测人工观测库水位监测人工观测交通设施交通道路处/km1/1000通信设施通讯系统设备套1与库外联系生产及生活设施雨量、水文测报站处2配套安全设施办公楼m2100防汛仓库m260配套防潮、防湿、消防设施7.5工程检查及观测枢纽工程检查与观测的任务是：监视工程处理后的状态变化和工作情况，掌握工程变化规律，为正确管理运用提供科学依据，及时发现不正常迹象，分析原因，采取措施，防止事故发生。7.5.1工程检查枢纽工程检查应根据不同的运行情况，采用经常检查、定期检查与特别检查相结合。1)经常检查：水库管理单位对各建筑物的各个部位、闸门及启闭设备、动力设备、观测设备、通讯设备、水流形态、库区岩坡稳定等进行经常检查，由专职人员负责；165 2)定期检查：每年汛期、汛后抬高水位运行时应对挡水建筑物作定期检查。定期检查由管理单位负责人组织领导，并结合各建筑物所埋放的监测设备的监测数据进行分析，做出检查方案；3)特别检查：当发生特大洪水、暴风雨、地震等工程非常运行情况时(或发生重大事故)，管理单位应及时组织力量检查，必要时请上级主管部门共同检查。7.5.2工程观测本工程观测项目为：巡视检查、大坝表面变形、大坝渗流量、上下游水位、降雨量、气温等项目。通过建立大坝安全观测系统，可以观测大坝运行期间的工作状态，充分发挥工程效益。加强巡视检查，及时处理和分析观测资料，以确保大坝安全运行。必须全面对建筑物进行观测，根据观测数据对建筑物的工作状态进行详细分析，并与设计数据验证对比，作出全面分析报告，检查书面报告，必要时报上级主管部门。各观测项目观测频率表见表7-5-1。各观测项目观测频率表表7-5-1观测项目加固后第一次蓄水期正常运行期大坝位移观测1次／天～1次／旬1次／旬～1次／月渗流量观测1次／天1次／旬～1次／月水位观测2次／天2次／天降雨量观测连续自计连续自计气温观测连续自计连续自计注：1、蓄水前应进行基准值观测；2、遇大洪水和异常情况时应增加观测次数。165 7.6工程管理运用7.6.1水库调度运用泡塘水库的基本任务是：以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等多种经营。水库调度运用原则：在确保大坝及其它水工建筑物安全的前提下，合理处理防洪、兴利等方面的关系，充分发挥水库工程的效益。水库调度运用要求：1)工程安全第一，主汛期(4～6月)灌溉、防洪并重；秋汛期(7～9月)以蓄水灌溉为主，同时注意防洪。2)当安全与兴利发生矛盾时，兴利必须服从安全。7.6.2建筑物管理检查、维护及修理的建筑物有：大坝、灌溉涵管、管理所及各建筑物的附属设施及设备、防汛公路等。检查制度：每年汛前及汛后，对各个建筑物的运行状况，提出缺陷处理和改进项目，制定水工建筑物防汛及维修计划。水工建筑物维护每月应对大坝枢纽工程进行一次巡视检查，检查结果准确无误报告上级。水工建筑物的水下部分应由潜水员配合，每3～5年检查一次。每次泄洪后应对溢流面及两岸护坡进行检查，对处理后的部分进行观查。维护制度：对大坝的变形监测、渗流量监测要求按水电部《水工建筑物监测手册》进行。对建筑物中出现的缺陷，应查明原因，并设法消除。165 7.6.3工程监测工程监测目的：监视运用期间水工建筑物的状态变化和工作情况，在发现异常现象时，及时分析原因，采取措施，防止发生事故，并改善运用方式，以保证工程安全运用。通过对水工建筑物的状态变化和工作情况的分析研究、验证设计。为水工建筑物的设计、施工管理和科学研究工作提供资料。工程监测的原则：根据需要对水工建筑物进行全面而必须的监测，并把多种相互联系的现象和影响因素(如气温、水温、水位等)结合起来进行。对水工建筑物进行系统、连续的观测，全部观测工作应严格按规定的测次和时间进行，在特性情况下应适当增多测次。及时有系统地结合建筑物的工况对观测成果整理分析，保证观测成果的真实性和准确性。工程监测项目：水工建筑物一般监测；大坝表面变形监测；大坝渗流监测；水库流域水文气象测报；水库水温度测量。7.7施工期工程管理施工期间，依据水库管理机构和定员人数以及施工期间实际需要，确定管理人员的配备。水库管理单位要参与工程质量检查、监督，并按照工程基本建设验收规程参加工程验收。165 8概算8.1工程概况泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内，地理位置为东经113°09′07″，北纬28°49′59″，属于汨罗江支流罗江中下游。坝址下游距武广铁路约1.5km，距汨罗市区约7km。工程于1957年冬开始并动工兴建，至1958年3月建成蓄水。水库的防洪保安工作十分重要。水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上河道干流长度2.5km，干流平均坡降12‰。校核洪水位46.50m，总库容110万m3，正常蓄水位45.50m，正常库容83.0万m3，死水位38.00m，相应库容5万m3。本工程等别为Ⅳ等、小(1)型，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。设计洪水标准重现期为30年，校核洪水标准重现期为300年。工程设计灌溉面积0.25万亩，有效灌溉面积0.23万亩，最高总产12t。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(1)型水库。泡塘水库枢纽工程主要由大坝、输水涵管、溢洪道等建筑物组成。本工程除险加固设计项目包括：坝体渗漏、坝体与坝基、坝肩接触界面渗漏作防渗处理；大坝上游坝坡培土整形、砼预制块护坡拆除重建；大坝下游坡面进行整形和草皮护坡，下游坝趾增设排水体。加固改造输水涵管；新建管理所，增设防汛仓库；加固改造防汛公路；完善大坝观测设施，改造通讯线路。本工程主要工程量：本工程主要工程量：165 土石方开挖：14445m3土石方回填：14544m3砼及钢筋砼：2431m3砌石：2206m3草皮护坡：5224m2冲抓回填：4158m本工程所需材料用量：水泥：780t钢筋、钢材：28.7t砂：2523m3砾（卵）石：2943m3块石:2558m3本工程所需总劳动工日：1.8万个。8.2编制依据8.2.1编制原则和依据本工程概算编制规程和组成执行《湖南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（湘水建管[2008]16号文）。根据该编规的有关规定，定额采用：《水利建筑工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》（水利部水总[2002]116号）；《水利工程概预算补充定额》（水利部水总[2005]389号）；《水利工程概算预案补充定额（水文设施工程专项）》（水利部水总[2006]140号）；《水利水电设备安装工程概算定额》（水利部水建管[1999]523号）；《中小型水利水电设备安装工程概算定额》（水利部水建[1993]63号）号等定额。8.2.2基础单价的计算依据基础价格均按设计概算编制年的有关政策、规定及市场价格水平进行编制。1预算单价165 基础价格均按设计概算编制年的有关政策、规定及市场价格水平进行编制。1）人工预算单价工长：9.87元/工时；高级工：9.32元/工时；中级工：7.22元/工时；初级：5.6元/工时。（2）主要材料预算价格材料预算价格=（材料原价+包装费+运杂费）×（1+采购及保管费用）+运输保险费本工程所需水泥、钢材均从汨罗市区购买，有公路直达大坝坝顶、溢洪道、灌溉隧洞，工程设计首先须考虑修库内公路。主要公路运输费按0.60元/km·t计。木材就近采取。（3）当地材料当地材料采用就地取材的原则，但泡塘水库周围无天然砂石料，也没有可供开采的砂石料场。根据当地实际情况，确定工程所需砂石料来源如下：砂料选定在距工地10Km（汨罗江采砂场10Km工地）的汨罗市汨罗江采砂场购买，汽车运输直达大坝附近，经计算砂的预算价格为47元/m3。卵石料选定在距工地10Km（汨罗江采砂场10Km工地）的汨罗市汨罗江采砂场购买，汽车运输直达大坝附近，经计算卵石的预算价格为61.60元/m3。块石选定在距工地30Km（黄柏30Km165 工地）的汨罗市黄柏镇采石场购进，汽车运输直达大坝附近，经计算块石的预算价格为90.60元/m3。（4）次要材料预算价格采用岳阳市工程造价发布的2010年第三期（5-6月）建筑工程材料价格信息及调整办法的通知，不足部分参照其它工程价格。（5）风、水、电价格施工用电价：工程施工用电全部采用泡塘水库农电网供电，经计算得电价为0.79元/KW.h。施工用风价：工程施工用风采用YV-6/8型移动式空压机2台，供风量为12m3/min，经计算风价为0.15元/m3。施工用水价：工程施工用水采用泡塘水库的库水，按2台5.5kwISI-100-200A型离心水泵供水，经计算得水价为0.45元/m3。8.2.3主要材料基价建筑工程单价分析时，钢筋、水泥、砂石料（外购）、柴油、汽油等主要材料采用基价法，基价为：钢筋3700元/t，水泥280元/t，砂、卵石50元/m3,块石60元/m3,柴油3600元/t，汽油3800元/t。当编制期材料预算价格低于上述基价时，按材料预算价格直接进入建筑工程单价；当编制期材料预算价格高于上述基价时，按上述基价进入建筑工程单价，超过部分列入工程单价分析税金之前进行补差。安装工程单价中的材料不进行调差。8.2.4有关取费说明其他临时工程按建安工作量的3%165 计取。基本预备费按一至五部分合计的5%计算，本工程施工期二年，年物价上涨指数和价差预备费没有计算，也未计算建设期贷款利息。勘测设计费：按建安工作量的6.5%计。工程建设监理费：按建安工作量的2.0%计。8.3工程投资工程静态总投资463.10万元，主体工程投资396.17万元，其中第一部分建筑工程347.41元，第二部分机电设备及安装工程6.77万元，第四部分施工临时工程22.19万元，第五部分独立费用54.79万元，基本预备费21.56万元，环境保护工程2.04万元，水土保持工程8.34万元。9经济评价9.1概况泡塘水库位于汨罗市红花乡泡塘村境内，地理位置为东经113°09′07″，北纬28°49′59″165 ，属于汨罗江支流罗江中下游。工程于1957年冬开始并动工兴建，至1958年8月建成蓄水。水库控制集雨面积1.9km2，坝址以上河道干流长度1.5km，干流平均坡降12‰。总库容110万m3，工程设计灌溉面积0.25万亩，有效灌溉面积0.23万亩，养殖年最高总产12t。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(1)型水库。水库的防洪保安工作十分重要。泡塘水库工程位于低山丘陵区，库区植被一般，水土保持较好，水土流失较轻，库水水质良好。大坝为均质土坝，坝址距武广铁路约1.5km，距汨罗市城区约7km，地理位置非常重要。工程担负着下游4000人口、4000亩耕地、乡镇企业16家的保安任务，一旦大坝失事灾害严重，垮坝后受灾的范围和破坏大。固定资产约40亿元。为了全面分析该工程，本次设计经济评价以国家发展改革委与建设部组织建设部标准定额研究所等单位和专家编制的并于2006年颁发的《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)为主要依据。根据《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的要求对该项目进行国民经济评价和该项目未来的正常运行进行财务分析，以便项目在财务上具有生存能力，并在经济评价的基础上进行了综合评价。9.2计算依据1)社会折现率Is：8%；2)影子汇率换算系数：1.08；3)影子工资：影子工资=财务工资×影子工资换算系数；165 其中：技术劳动力的工资报酬一般可由市场供求决定，即影子工资一般可以财务实际支付工资计算；非技术劳动力，其影子工资换算系数一般取为0.25－0.8；具体可根据我国非技术劳动力就业状况确定，非技术劳动力较为富余的地区取较低值，不太富余的地区可取较高值，中间状况可取0.5。4)项目的计算期包括建设期和运行期。根据规划SL72-94取为32年，其中建设期为2年，运行期为30年；5)资金时间价值计算的基准点定在工程开工的第一年年初，工程效益和费用均按年未发生结算。9.3增量影子投资分析完成本次项目设计总投资463.10万元。国民经济评价时工程投资作如下调整：1)剔除国民经济评价内部转移支付的费用按《水利建设项目经济评价规范》，在国民经济评价中不包括计划利润、税金等在国民经济内部转移支付的部分。工程总投资中计划利润为24.32万元，税金为11.19万元，两项共计35.51万元。2)人工、材料及设备费的调整根据规范要求，人工、材料及设备费用需按影子价格进行调整，在本工程预算中，以上各项费用的价格比较接近影子价格，故不予调整。根据计算，本工程调整后总投资为427.59万元。3)分年度投资计划建设期：2011-2012年，本工程调整后分年度投资见表9.3-1。165 分年度投资计划表9.3-1年度2011年2012年合计投资(万元)171256.59427.599.4新增经济效益分析9.4.1新增经济效益描述根据项目实施计划，本除险加固工程实施后，将主要收到以下几个方面的社会效益：一是提高工程防洪标准；二是增加灌区供水量；三是养殖经济效益。9.4.2新增经济效益计算1)提高工程防洪能力，减少下游风险损失泡塘水库控制集雨面积1.9km2，总库容110.0万m3，该水库保护下游约4000多人及0.4万亩耕地，其效益按可减免的洪灾损失计算，以频率法计算多年平均值，取溃坝洪水频率P=1/500，通过除险加固工程措施实施后，取溃坝洪水频率P=1/1000。(1)提高防洪标准，保护农田效益泡塘水库工程保护着下游0.4万亩耕地，一般洪水发生在7—165 8月份，正值水稻收获季节，一次大的洪水可使一年的农作物绝收，这是洪涝灾害的直接经济损失；间接经济损失主要表现在恢复水毁农田建设、影响下一年农作物生产，间接经济损失按直接经济损失的40%计算。水稻的年亩产600kg，油菜的年亩产120kg，水稻影子价格取1.60元/kg，油菜影子价格取2.00元/kg，则年均保护农田效益为：B1=(1.60×600+2.00×120)×0.4×(0.002—0.001)×1.40=0.48万元(2)提高防洪标准，保护城镇效益泡塘水库大坝为均质土坝，坝址距武广铁路约1.5km，距京广铁路约7km，距汨罗市城区约7km，地理位置非常重要。工程担负着下游4000人口、4000亩耕地、乡镇企业16家的保安任务，一旦大坝失事灾害严重，垮坝后受灾的范围和破坏大。固定资产约50亿元。年均防洪效益按一次性淹没大洪水损失的15%(含间接经济损失)计，则年均防洪效益：B2=450000×0.15×(0.002-0.001)=67.5万元。以上二项效益合计为75.48万元。由于社会经济不断发展，工程防洪效益变随之加大，按每年3.0%递增。2)增加灌溉效益计算灌溉效益主要是指工程除险加固后扩大灌溉面积、增加灌区产量得到的农业灌溉增产收益。本次评价采用分摊系数法。计算灌溉效益时，只包括灌溉作物，本灌区内主要作物是水稻和油菜。水稻和油菜的分摊系数参考其它灌区的资料，取0.40。加固工程实施后，泡塘水库实际灌溉面积0.23万亩以上的农作物增产因素很多，农业灌溉只是其中的一个因素，其灌溉增产效益按原有灌溉面积上相应农作物灌溉增产效益的40%计算，则灌溉增产年效益：B1=[1.60×(600-400)+2.00×(120-90)]×0.4×0.40×0.23=24.32万元则年灌溉效益为24.32万元。165 3)增加养殖效益大坝枢纽除险加固后，相应增加了水库的蓄水量和水面面积，从而增加了水面的养殖产量，按增产的1.0%计，则每年可增加养殖收入0.81万元。以上三项合计则年增效益为93.11万元。9.5费用分析9.5.1年运行费该工程年运行费用为项目运行初期和正常运行期每年所需支出的全部费用，包括工资、福利、材料、燃料动力费、行政管理费、工程维修管理费及其他费用等。1)工程运行管理费年运行管理费按调整后投资的0.55%计算，为2.35万元。2)工程维修管理费包括大修理费及经常性修理费，分析计算时参考类似工程和该地区的调查统计资料取本项目调整后投资的2.0%计算，为8.55万元。3)工资和福利工资及福利包括管理单位人员标准工资、附加性工资津贴、职工福利及奖励工资，根据本工程管理所目前人员定编5人，人均年工资按20000元计，福利为工资的14%，即为11.4万元。4)材料、燃料、动力费及其它费用根据该地区的实际情况本工程的材料、燃料、动力费主要是动力费，按调整后投资的0.333%计算，为1.28万元。165 根据以上计算，该工程年运行费为23.58万元。9.5.2流动资金该工程的流动资金包括维持工程正常运行所需购买燃料、材料、备品备件和支付职工工资等的周转资金。由于本工程为除险加固工程，因而不考虑流动资金。9.5.3折旧费固定资产形成率取88.95%，折旧率为3%，则年折旧费为12.35万元。9.5.4固定资产余值回收固定资产余值按固定资产投资的10%考虑，固定资产余值为46.3万元，计算期末固定资产残值一次回收。9.6国民经济评价指标及结论根据以上所述的工程效益、费用和所采用的基本参数，将本工程的国民经济效益费用流量列入表9-6-1，经计算，得主要经济评价指标如下：经济内部收益率EIRR为17.01%，大于8%；经济净现值ENPV为245.7万元，大于零；经济效益费用比EBCR为1.48，大于1。说明该除险加固工程在经济上是可行的。165 国民经济效益费用流量表表9.6-1(增量投资:万元)序号项目年份建设期正常运行期2011201220132014201520162017201820192020202120222023202420252026一增量效益流量　　92.695.498.2101.1104.2107.3110.4113.7117.1120.6124.2127.9131.7135.71项目各项功能增量效益　　92.695.498.2101.1104.2107.3110.4113.7117.1120.6124.2127.9131.7135.7　防洪效益　　67.569.571.673.876.078.380.683.085.588.190.793.496.299.1　灌溉效益　　24.325.025.826.627.428.229.029.930.831.732.733.734.735.7　工程养殖效益　　0.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.82回收固定资产余值　　　　　　　　　　　　　　　　3回收流动资金　　　　　　　　　　　　　　　　二增量费用流量171.0256.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.61固定资产投资171.0256.6　　　　　　　　　　　　　　2流动资金　　　　　　　　　　　　　　　　3年运行费　　23.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.6三净效益流量-171-2576971.874.677.680.683.786.990.293.597.0100.6104.3108.1112.1四累计净效益流量-171-428-359-286.7-212.1-134.5-54.029.7116.6206.7300.3397.3498.0602.3710.4822.5五净效益流量现值-153-2054945.642.439.336.533.831.329.026.924.923.121.419.818.3六累计净现值-153-357-308-262.5-220.1-180.8-144.4-111-79.2-50-23.3224.746.065.884.0　各年增量效益现值0.00.065.960.655.751.247.143.339.836.633.731.028.526.224.122.1　各年增量效益累计现值0.00.065.9126.6182.3233.5280.6324.0363.8400.4434.1465.0493.5519.7543.7565.9　各年费用现值152.7204.616.815.013.412.010.79.58.57.66.86.15.44.84.33.9　各年费用累计现值152.7357.2374.0389.0402.4414.3425.0434.5443.0450.6457.4463.4468.8473.7478.0481.8五净效益流量现值13％-151-2014844.040.537.334.331.528.926.624.422.420.518.917.315.9六累计净现值13％-151-352-304-260.4-219.9-182.6-148.4-117-88.0-61-37.0-15624.842.157.9五净效益流量现值14％-150-1974742.538.835.332.22926.724.322.120.118.316.715.213.8六累计净现值14％-150-347-301-258.3-219.6-184.2-152.0-123-96.0-72-49.5-29-11620.834.5169 国民经济效益费用流量表续表9.6-1(增量投资:万元)序号项目年份正常运行期2027202820292030203120322033203420352036203720382039204020412042一增量效益流量139.7143.9148.1152.6157.1161.8166.6171.6176.7182.0187.5193.1198.8204.8210.9283.61项目各项功能增量效益139.7143.9148.1152.6157.1161.8166.6171.6176.7182.0187.5193.1198.8204.8210.9217.2　防洪效益102.1105.2108.3111.6114.9118.4121.9125.6129.3133.2137.2141.3145.6150.0154.5159.1　灌溉效益36.837.939.040.241.442.643.945.246.648.049.450.952.454.055.657.3　工程养殖效益0.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.80.82回收固定资产余值　　　　　　　　　　　　　　　66.43回收流动资金　　　　　　　　　　　　　　　0.0二增量费用流量23.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.61固定资产投资　　　　　　　　　　　　　　　　2流动资金　　　　　　　　　　　　　　　　3年运行费23.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.623.6三净效益流量116.1120.3124.6129.0133.5138.2143.1148.0153.2158.4163.9169.5175.3181.2187.3260.0四累计净效益流量939105911831312.41446.01584.21727.318752028.521872350.82520269628773064.13324.1五净效益流量现值16.915.614.513.412.411.410.69.89.08.37.77.16.66.15.66.9六累计净现值101.0116.6131.1144.4156.8168.2178.8188.5197.5205.9213.5220.6227.2233.2238.8245.7　各年增量效益现值20.418.717.215.814.513.412.311.310.49.68.88.17.46.85.66.7　各年增量效益累计现值586.2604.9622.1638.0652.5665.9678.2689.5699.9709.4718.2726.3733.7740.6746.2752.9　各年费用现值3.43.12.72.42.22.01.71.61.41.21.11.00.90.80.70.6　各年费用累计现值485.3488.3491.1493.5495.7497.6499.4500.9502.3503.6504.7505.7506.5507.3508.0508.7五净效益流量现值13％14.513.312.211.210.39.48.67.97.26.66.15.55.14.64.25.2六累计净现值13％72.585.898.0109.2119.5128.9137.5145.3152.5159.1165.2170.7175.8180.4184.7189.9五净效益流量现值14％12.511.410.39.48.57.77.06.45.85.34.84.33.93.63.23.9六累计净现值14％47.058.468.778.186.794.4101.4107.8113.6118.8123.6127.9131.9135.4138.6142.6169 9.7不确定性分析对投资、效益等不确定因素进行敏感性分析，结果见表9-7-1，从表可知，项目抗风险能力较强。不确定性分析表表9-7-1指标变化因数经济内部收益率(%)经济净现值(万元)经济效益费用比基本方案17.01245.71.48投资费用增加10%16.30210.01.38效益减少10%15.98170.51.33投资费用增加10%效益减少10%15.14134.81.259.8财务分析本除险加固工程新增财务收入较小，但其经济和社会效益显著，按规范仅作成本费用分析，本工程新增固定资产投资463.10万元，年运行费用为23.58元。从养殖和灌溉收入中列支。9.9综合评价泡塘水库是以灌溉和防洪为主的综合利用工程，除险加固工程实施后，可以提高下游的防洪标准，防洪效益较大，社会效益显著，特别是可避免水库溃坝后对下游农村、公路、城镇的毁灭性灾害。项目实施后，可增加灌溉效益、改善灌溉供水条件，对促进水利工程步入良性循环具有十分重要的意义。项目经济内部收益率17.01%，经济净现值245.7万元，经济效益费用比为1.48。且具有一定的抗风险能力，说明项目经济指标优越，建成尽早实施。169 9.10结论由于工程建设时期条件及技术水平限制，工程存在安全隐患，多年来带病控制运行，严重影响工程效益的发挥及威胁下游人民生产财产等的安全，工程除险加固势在必行。通过本次除险加固的实施，可充分发挥工程效益，确保工程的安全，保证下游人民生命财产及重要设施的安全。建议尽快对大坝进行除险加固。169'