阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程设计报告

'第一章综合说明第一节工程概况一、工程位置沙坝水库位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东2km处，属乌力吉沐沦河支流、黑哈河上游，南距旗政府所在地天山118km，其地理坐标为东经119°44′47″,北纬44°36′38″。该水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾向白音花水库调水的小（1）型水库。坝址以上流域面积2077km2，主河道长80km，比降为1/240。水库上游为大兴安岭南麓的罕山次生林区和湿润草原，植被良好，是黑哈尔河主要产流区。多年平均径流总量为4930万m3，占黑哈尔河全流域的49%、站全旗的38%。多年平均降雨量为403mm，多年平均蒸发量为2067mm。二、工程主要效益沙坝水库主要效益为防洪、灌溉和跨流域调水。水库下游保护着沿黑哈尔河分布的罕庙、赛罕他拉、坤都、宝力召等4个苏木（镇）、95个嘎查、9356口人，15万头只牲畜，13.5万亩草场，4.5万亩农田以及所属的机关、学校、公路、水电设施等。黑哈尔灌区设计灌溉面积10万亩，其中农田、饲草料基地6万亩、草场3万亩、林地1万亩，因水库未达到建设标准，灌溉面积只达到2～4.5万亩，使巨大的灌溉效益得不到充分发挥。另外，沙坝水库还承担着向白音花水库跨流域调水的任务，长达84km的输水渠道同期贯通，已连续向白音花水库输水8000万m3，大大缓解了白音花水库的供需矛盾，取得了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，带动了两个流域的经济发展。——38- 三、工程简要建设过程及主要建筑物特性参数沙坝水库始建于1976年，是当时旗革委会组织群众大会战的产物，属于典型的三边工程，加之管理上的疏漏，查不到原设计资料。现有的阿旗水利局提供的有关图纸均是后来申报水库除险加固项目时设计的图纸，与建筑物实际建设情况相差较大。沙坝水库主要建筑为：1、主坝：无原设计资料，建设单位提供的数据为：坝长2400m、最大坝高为7.5m、迎水坡边坡系数为1：3.5，背水坡边坡系数为1：2.5。2003年7月5日对大坝状况进行了复测，其结果：坝长2400m、顶宽5.25m、最大坝高为6.96m，迎水坡边坡系数为1：1.8，背水坡边坡系数为1：2.44。本次除险加固，根据坝体土料性质，确定顶宽为5m、最大坝高为8m、迎水坡边坡系数为1：3.0、背水坡边坡系数为1：2.75，坝顶设防浪墙。2、输水洞：两孔，孔口尺寸为1.6×1.8m，设计输水流量为20m3/s，本次除险加固将维修输水洞进口，新建启闭室、更换起闭机与闸门。3、副坝：副坝为98年大洪水以后重建。长200m、顶宽4.8m、迎水坡1：2.5、背水坡1：2.0，平均坝高5.5m，结构尺寸与设计值相符。坝后设排水体，其尺寸为：顶宽2.6m，底宽9.6m，高2m。此次除险加固，将原坝高调整与主坝相同高度，边坡系数与主坝相同，坝顶设防浪墙。4、溢洪道：——38- 溢洪道底高程为556.50m。比坝顶高程低2.0m，堰顶顺水流宽8m，消力池长7m，堰顶与消力池间由8m长、1：4陡坡相连，后设消力坎，坎高0.8m，经5m过度段后至下游河道。溢洪道宽度为15m。大坝安全鉴定时，设计单位采用白音他拉水文站41年洪水资料，验算溢洪道过流能力仅为10年一遇，满足不了泄洪要求。本次除险加固确定溢洪道宽度为28.5m，分3孔，每孔宽度为9.5m。据估算：沙坝水库的修建共动用土石方26万m3，动用人工近30万人，出动车辆约5万辆次，未用国家一分钱投资，全部由群众投工、投劳、投料解决，只是98年大水以后恢复冲毁的副坝及建设溢洪道。国家投资了66万元，其余仍由地方和群众投工、投劳、出资建设。水库建成后虽因建设质量差影响了效益的充分发挥，但仍能每年向白音花水库输水400万m3，并使得下游近2～4.5万亩饲草料基地得以灌溉。所以其效益还是明显的。按《规范规定》，小（1）型水库，坝高在15m以下的应按平原海滨区考虑，设计洪水标准应为20年一遇，校核洪水标准应为100年一遇，工程等级为Ⅳ级，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。设计安全超高为0.5m，校核洪水位安全加高应为0.3m。四、除险加固的缘由：由于沙那水库存在较严重的工程质量问题，且已带病运行多年，现已显现出明显的病险状态。为此，阿旗水利局委托设计单位对沙坝水库进行了安全鉴定，并按规定提交了各项报告。经赤峰市水利局、内蒙古自治区水利厅和水利部大坝安全管理中心的三级审核，确定沙坝水库为三类坝，需进行除险加固，以缓解该地区的防洪压力，减轻洪灾造成的损失。经初步计算评估，水库一旦垮坝，将造成965万元的直接经济损失，使原有的近4万亩农田失去灌溉能力，直接影响该地区的经济发展。所以，对沙坝水库进行除险加固是十分必要的。——38- 受阿鲁科尔沁旗水利局委托，我公司承担了沙坝水库除险加固设计工作。该设计自2003年8月20日开始，9月20日结束。历时一个月，完成工程勘测、设计、概算及初步设计报告编制等诸项工作。五、初步设计修正与补充2003年12月19～20日水利部松辽水利委员会对沙坝水库除险的边坡、放浪墙结构型式、溢洪道消能方式等进行了修改，补充了洪水调度原则，详细的进行了渗流计算，论证了防渗设计的可行性，提出了修改后的初步设计报告。六、设计依据1、《关于沙坝水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》2、《松辽委关于赤峰市阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程初步设计复核意见》3、《防洪标准》（GB50201-94）4、《水利水电工程泥沙设计规范》（DL/T5089-1999）5、《碾压式土石坝设计规范》（SL247-2001）6、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）7、《溢洪道设计规范》（SL253-2000）8、《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-95）9、《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL-74-95）10、《水利水电工程环境影响评价规范》（SDJ302-88）11、《水库工程管理设计规范》（SL106-1996）12、《碾压式土坝施工规范》（DL/T5129-2001）13、水利部水总[2002]116号发布的《水利水电工程概（估）算编制规定》、《水利建筑工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》。14、《水利建设项目经济评价规范》（SL72-92）——38- 15、《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）16、《阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程地质勘察报告》第二节水文沙坝水库地处黑哈尔河上游，库区内无水文站，其下游5km处设有白音他拉水文站，该站的洪水、径流、暴雨资料齐全。本设计对该站资料进行了还原计算，采用面积比拟法修正到坝址处，其计算成果见下表：设计洪水计算成果表表1-1设计洪水洪水系列采用参数频率P（%）大洪水N大洪水次数实测年限均值CVCS/CV地址12510洪峰流量（m3/s）102141481.73.5白音他拉站430.1313.4178.698.5坝址235.7171.797.95424小时洪量（万m3）1021413201.653.5白音他拉站278420451184640坝址1419.71042.9603.8326.4三日洪量（万m3）1021418301.653.5白音他拉站7221530430711702坝址3520.72454.41497.3829.8黑哈尔河属多泥沙河流，多年平均悬移质输沙量为4.91万吨。第三节地质——38- 工程所在地区位于大兴安岭南麓山地草原，地形为连绵起伏的中高山及河川谷地，海拔在550～1150m之间。地层岩性为新生界第四系地质，地下水类型为第四系砂砾卵石中的空隙水和岩基裂隙水，水位埋深2～25m，含水层厚为2～28m。根据坝址附近的水文地质工程地质资料分析得出的结论如下：1、水库为一般性地址条件，不存在塌滑体和潜在不稳定岩土体的特殊情况。2、坝基、坝体渗漏严重，应做防渗处理。3、工程所在地在Ⅵ度以下地震裂度区，按规范规定不需要进行抗震分析计算。但2003年8月16日水库附近发生了5.9级地震,致使坝体和相应建筑物遭到不同程度的破坏。因此，本次设计地震烈度为Ⅶ度，在计算坝高时,考虑地震壅高的影响、后坝脚设压重。4、工程所需天然建筑材料中,大部分当地储量丰富,质量满足设计要求,可就近取用。5、工程技施设计阶段应进一步详细勘察坝址水文地质、工程地质情况，根据其结果进行必要的修改和补充说明。第四节工程任务和规模沙坝水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖、跨流域调水以及生态保护、发展旅游等综合利用的水利工程。根据水库洪水调节和兴利调节的计算结果，本次除险加固设计的水库特征水位及库容为：1、死水位557.00m，死库容为150万m3。2、正常高水位559.0m，兴利库容400万m3。3、设计洪水位559.10m，相应库容为585万m3。4、校核洪水位559.97m，总库容860万m3。5、汛限水位558.67m，相应库容为450万m3。本次除险加固初步设计坝顶高程=校核水位+非常运用条件下的坝顶超高+波浪爬高，经计算为561.16m，取坝顶高程为560.0m，坝顶设防浪墙，墙顶高程为561.20m，墙高1.20m。——38- 第五节工程布置及主要建筑物沙坝水库本次除险加固初步设计总库容为860万m3，工程规模为小（1）型，工程级别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级。根据水利部大坝安全管理中心《关于沙坝水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》，本次初步设计的主要建筑项目为：坝体加高培厚；维修输水洞；改建溢洪道；坝体、坝基防渗；主、副坝迎水坡干砌石护修；背水坡碎石盖重；增设防浪墙、排水体；增设、完善大坝安全监测设施；维修管理房；重建输水洞启闭室、更换闸门和启闭机。经计算，此次除险加固设计共动用土方量242758m3，石方量11040m3，砼3317m3。第六节施工沙坝水库本次除险加固初步设计施工项目包括土方、石方、砼、无纺布、土工膜、房建等，以上各项目的施工严格按《碾压式土坝施工规范》（DL/T5129-2001）及其它有关现行规范执行。根据施工条件，本次除险加固建设工期确定为18个月，即2004年5月开工，2005年11月竣工。第七节环保设计沙坝水库除险加固工程的实施，将进一步改善库区及流域的生态环境，减缓草场沙化的速度，增加草原植被覆盖度，改善人和其他动植物的生存条件，其环保作用非常明显。其负面影响仅发生在施工期，对于料厂、建设现场等对自然环境的破坏，随着施工期结束以及保护措施的跟进实施，其负面影响随即消失。第八节工程管理——38- 沙坝水库管理单位为水库管理所，隶属于阿旗水务局，事业单位，编制13人，缺编2人。本次除险加固初步设计确定人员编制仍为13人，相应增设通信、交通、计量、观测设备及其它生产生活设施。沙坝水库为中型水库，参照《水库工程管理设计规范》（106-1996）中型水库的规定划定工厂管理和保护范围。第九节设计概算沙坝水库除险加固初步设计概算依据水利部水总[2002]116号发布的《水利工程概（估）算编制规定》、《水利建筑工程概算定额》、《水利工程机械台时费定额》进行编制。工程总投资2499.65万元,在投资中，建筑工程投资1864.42万元，占总投资的78.32%；机电设备及安装工程投资64.13万元，占总投资的2.69%；金属结构设备及安装工程投资42.41万元，占总投资的1.78%；临时工程投资110.59万元，占总投资的4.65%；独立费用投资299.07万元，占总投资的12.56%；基本预备费119.03万元，按工程一至五部分投资合计的5%计算。第十节经济评价根据《水利建设项目经济评价规范》（SL72-92）进行本工程的国民经济评价。经分析计算，经济净效益现值为4817.18万元，大于零，经济效益费用比为2.22，说明该工程项目经济上是合理的。附：沙坝水库除险加固特性表——38- 沙坝水库除险加固工程特性表序号及名称单位数量原设计安全鉴定本次初设一、水文1、流域面积全流域Km27840.937840.937840.93坝址以上Km22077207720772、多年平均年径流量万m34930493049303、代表性流量多年平均流量m3/S3.843.843.84调查历史最大流量m3/S10701070正常运用（设计）洪水标准P（%）55及流量m3/S97.997.9非常运用（校核）洪水标准P（%）11及流量m3/S235.7235.74、洪量设计24小时洪量万m3603.8603.8设计三日洪量万m31497.31497.3校核24小时洪量万m31419.71419.7校核三日洪量万m33520.73520.75、泥沙多年平均悬移质年输沙量万t4.914.91多年平均含沙量Kg/m30.55多年平均推移质年输沙量万t0.980.98二、水库1、水库水位校核洪水位m558.20559.97设计洪水位m557.50559.10正常蓄水位m556.50559.0汛期限制水位m556.50558.67死水位m556.50557.02、正常蓄水位时水库面积万m236252.03、水库容积总库容（校核洪水位以下库容）万m3355860正常库容（正常蓄水位以下库容）万m380585防洪库容（校核洪水位至汛限水位）万m3275410兴利库容（正常蓄水位至死水位）万m380400死库容（死水位以下库容）万m380150——38- 序号及名称单位数量原设计原设计三、工程效益指标1、防洪效益防洪标准P（%）11保护镇、乡、苏木个444保护耕地万亩4.54.54.5保护草场万亩13.513.513.5保护人口万人0.93460.93460.93462、灌溉效益灌溉耕地面积万亩4.54.56灌溉草场面积万亩5.55.54灌溉保证率P（%）505050最大引用流量m3/S101010年用水万m3140034793、养殖效益万元/年25.034、旅游效益万元/年5.0四、主要建筑物1、挡水建筑物（大坝）坝型均质土坝均质土坝土工膜斜墙坝地震基本烈度度Ⅵ以下Ⅵ以下Ⅶ坝顶高程m559.5558.5560.0最大坝高m7.56.968.0坝顶长度m240024002600坝顶宽度m4.05.255.0迎水面坡度1：1.81：3.0背水面坡度1：2.441：2.752、泄水建筑物（溢洪道）堰顶高程m556.5557.0堰宽m1528.5最大泄量m3/S51.5213消能方式底流底流底流闸门型式平面钢闸门闸门尺寸及数量9.76×2.1,3启闭机型式卷扬式启闭机启闭机规格及数量T，台5，13、输水建筑物（输水洞）设计流量m3/S202020最大流量m3/S38.438.439.14——38- 序号及名称单位数量原设计安全鉴定本次初设洞深结构型式双孔浆砌石方涵双孔浆砌石方涵双孔浆砌石方涵洞深断面尺寸m2×1.6×1.82×1.6×1.82×1.6×1.8闸门型式平面钢闸门平面钢闸门平面钢闸门闸门尺寸、数量m，扇1.8×1.94,21.8×1.94,21.8×1.94,4启闭机型式螺杆式螺杆式螺杆式启闭机规格、数量t，台5,25,25,4五、施工1、主体工程量土方填筑m3242758干砌石m32400.0浆砌石m35093.8钢筋砼m33317.25土工膜m2140115.0无纺布m245815复合土工格栅石笼m3809.8模板m25890.832、主要材料用量水泥t3207.9钢筋t99.34钢材t16.00木材m3块石m311040汽油t柴油t3、所用劳力总工时万工时66.17高峰期人数人18004、施工占地亩300六、经济指标1、总投资万元2499.652、建筑工程投资万元1864.423、机电设备及安装工程投资万元64.134、金属设备及安装工程投资万元42.415、临时工程投资万元110.596、独立费用万元299.077、基本预备费万元119.03——38- 第二章水文第一节流域概况一、自然地理概况阿鲁科尔沁旗地处赤峰市东北大兴安岭南侧，地势西北高，东南低。黑哈尔河发源于阿鲁科尔沁旗北部罕山的马拉根大坝沙布冷山，流经阿旗巴彦温都苏木、罕苏木（在罕苏木的珠日和嘎查附近有达拉林河汇入，称为黑木伦河）、巴彦包勒苏木、赛罕塔拉苏木四个苏木，在阿旗宝力召苏木汇入乌力吉木伦河后出境流入通辽市。二、流域特征黑哈尔河地处阿旗北部的低中山区，山势陡峭，沟谷发育，海拔550m至1150m，该河河流全长255.2km，流域面积7840.93km2，平均比降1/240。黑哈尔河水源极其丰富，多年平均径流总量占全旗径流总量的77%，特点是径流常年不断，峰值不高，主峰持续时间较长，是阿旗较大的河流。所以有效合理的利用该河水资源将对阿旗的发展起着重要的作用。三、工程上游水利概况沙坝水库位于阿旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东南2公里处。水库主坝全长2400米，副坝长200米，沙坝以上河道全长80公里。河流所经之地多为山林和自然草场，植被覆盖率较高。集水面积2077平方公里，土壤微度侵蚀。第二节气象一、气象站分布及观测概况阿旗气象站中，实测气象资料历时较长的有三个站，分别为花都什站、天山站、罕庙站，黑哈尔河流域内主要气象站是罕庙站，距沙坝水库18km，罕庙气象站于1973年建站以来，已有30年的实测气象数据，能够比较完整地反映该流域的气象情况，资料可靠。二、主要气象特征——38- 通过对黑哈尔河流域内主要气象站气象资料分析：工程所在地属于春秋多风，夏季酷热，冬季寒冷的干旱、半干旱气候，冬季漫长而寒冷，夏季短促而温热，春季升温快，秋季气温剧降，积温有效性高。根据“罕庙气象站”多年的气象资料统计，沙坝水库地区主要气象特征见表2—1。沙坝水库地区主要气象特征表表2—1气象站年平均气温（℃）历史最高气温（℃）历史最低气温（℃）多年平均降雨量（mm）多年平均水面蒸发量（mm）最大冻土深（m）多年平均风速（m/s）历史最大风速（m/s）罕庙站3.934.6-34.6403.02067.42.2616.533.01、气温：本地区多年平均气温3.9℃，其分布特点是自南向北随着海拔高度的上升而降低。日最低气温在0～2℃之间时将出现白霜，该地区无霜期一般在117天左右。2、日照：农作物生长一般在4－9月份，在此期间日照时数一般为8－10小时，夏季长达15.2小时，日照率为48%。3、风：本地区历史最大瞬时风速为33m/s，八级以上大风长达23天，六级以上大风长达47天，多年平均风速16.5m/s，主要是西风和北风。4、积温：日平均气温稳定通过0℃的初日，标志着开始解冻，而气温稳定通过0℃的终日开始冻冰。气温≥10℃的积温是衡量农业生产布局的标准。黑哈尔河流域气温稳定通过0℃的初日一般在每年的4月3日，终日10月23日，间隔205天，积温3024℃，气温稳定通过10℃的初日一般在每年的5月4日，终日是9月22日，间隔141天，积温2586℃。5、降雨：本地区多年平均降雨量为403mm，由于受大气环流控制，由南向北递增，且多以暴雨的形式发生在每年的6～8月份。详见表2－2本地区多年平均各月降雨量表。本地区多年平均降雨量表表2－2单位：mm月份123456789101112全年降雨量(mm)0.52.04.615.628.487.0129.897.817.611.54.81.3403——38- 6、蒸发量：本地区多年平均库面蒸发损失量为2067.4mm，其中以5月份最大，5月份最大蒸发量为388.5mm，占全年总量的18.8%。详见表2－3本地区多年平均各月水面蒸发量表本地区多年平均各月水面蒸发量表表2－3单位：mm月份123456789101112全年蒸发量(mm)330.5447.21118.32260.93388.53316.42263.92216.51190.41145.1559.5330.222067.4第三节水文基本资料及测站情况一、水文资料黑哈尔河沙坝水库地处黑哈尔河上游，库区内无水文站，其下游35km处设有白音他拉水文站，该水文站洪水资料，径流资料，暴雨资料比较齐全，而且距黑哈尔沙坝水库较近，只有35km，所用资料都是白音他拉水文站实测资料，通过还原计算后，采用面积比拟法修正到坝址处。二、白音他拉水文站简介吉林庙水文站于1956年由内蒙古自治区水利厅建站，1963年7月1日改由水利水电部内蒙古自治区水文总站领导。1968年6月因耕种稻田断面破坏，故吉林庙水文站上迁5公里，改名为朝毛都水文站，1969年12月改由辽宁省水文总站领导。1976年1月1日朝毛都水文站上迁约10km至白音他拉公社白音巨里沙，更名为白音他拉水文站。1979年7月1日改由内蒙古自治区水文总站领导。该站上游主河长115公里，流域面积5098平方公里。该站具有从1957年到1998年长系列的详细水文资料。——38- 三、面积比拟法换算公式为式中：QS、QB—分别为沙坝水库和白音他拉站洪峰流量；FS、FB—分别为沙坝水库和白音他拉站流域面积，FS=2077Km2FB=5098Km2h—指数，洪峰流量取h=0.67，径流取h=1.0，一日洪量取h=0.75，三日洪量取h=0.80。第四节径流本次初设采用白音他拉站1957年～1997年40年（1968年无资料）实测径流资料，通过计算得出白音他拉站多年平均径流量为1.21×108m3，经过水文比拟法进行计算得出水库上游多年平均来水为4929.7万m3，多年平均径流深为23.7mm。一年径流的计算年径流频率及参数计算表2—4年份测站径流量(×108m3)修正后年径流量(×108m3)排序序号频率（p=%）KiKi-1(Ki-1)21959吉林庙3.7203.610312.42.981.983.9201960吉林庙2.9132.830424.92.341.341.7961993白音他拉2.5302.5303737.32.091.091.1181986白音他拉1.8101.8103049.81.500.500.2501994白音他拉1.7201.72038512.21.420.420.1761990白音他拉1.6201.62034614.61.340.340.1161969朝毛都1.6271.57913717.11.300.300.0901957吉林庙1.6081.5601819.51.290.290.0841991白音他拉1.5301.53035922.01.260.260.068——38- 1961吉林庙1.5721.52551024.41.260.260.0681992白音他拉1.5101.510361126.81.250.250.0631970朝毛都1.4541.411141229.31.170.170.0291988白音他拉1.3901.390321331.71.150.150.0231958吉林庙1.4721.38521434.11.140.140.0201987白音他拉1.3801.380311536.61.130.130.0171996白音他拉1.3001.300401639.01.070.070.0051971朝毛都1.3331.293151741.51.070.070.0051985白音他拉1.2801.280291843.91.060.060.0041962吉林庙1.1201.08761946.30.9-0.10.0101984白音他拉1.0401.04282048.80.85-0.150.0231995白音他拉1.0101.01392151.20.83-0.170.0291964吉林林庙1.0070.97782253.70.81-0.190.0361963吉林庙0.97280.94472356.10.78-0.220.0481979白音他拉0.92760.9276232458.50.77-0.230.0531989白音他拉0.87960.8796332561.00.73-0.270.0731966吉林庙0.87620.850102663.40.70-0.300.0901967吉林庙0.85010.825112765.90.68-0.320.1021997白音他拉0.82140.8214412868.30.67-0.330.1091965吉林庙0.83500.81092970.70.67-0.330.1091973朝毛都0.80710.783173073.20.65-0.350.1231974朝毛都0.79280.769183175.60.64-0.360.1301983白音他拉0.75700.7570273278.00.63-0.370.1371972朝毛都0.73130.710163380.50.59-0.410.1681975白音他拉0.69150.671193482.90.55-0.450.2031980白音他拉0.61200.612243585.40.51-0.490.2401977白音他拉0.58700.587213687.80.49-0.510.2601982白音他拉0.55200.552263790.20.46-0.540.2921976白音他拉0.56460.548203892.70.45-0.550.3031978白音他拉0.50400.504223995.10.42-0.580.3361981白音他拉0.48500.4850254097.60.40-0.600.3601968吉林庙1241合计49.19348.412640011.156——38- 各种频率年径流计算表表2—5P%12510205075909599KP2.592.321.961.671.360.900.630.470.390.29XP（×108m3）3.132.812.372.021.651.090.760.560.470.35水库以旱灌为主，故灌溉保证率采用p=50%，根据年径流变差系数CV=0.49，CS=2.5CV，再查表得p=50%时，KP=0.9，所以W50%=KP=0.9×4929.7=4436.7万m3。二、径流年内分配根据年径流频率曲线，查得p=50%年径流与1984年径流非常相近，所以将1984年的平均各月分配百分数（%）作为保证率p=50%的分配比较符合当地实际，求出年径流各月分配量W月=W50%×各月分配百分数（%），见表2－6，p=50%径流年内分配计算表P=50%径流年内分配计算表表2－6单位：万m3月份123456789101112合计分配百分数（%）0.101.014.95.617.024.812.110.77.84.71.3100节径流量(万m3)0.02100.2143.1831.1963.6315.2982.5852.2861.6661.0040.27721.361从以上可以看出，多年平均来水量年内分配极不均匀，汛期6～7月份来水量占全年的41.8%，枯水期1～3月份和11～12月份只占全年的7.1%。——38- 第五节洪水一、历史洪水沙坝以上集水面积2077Km2，主河道长80Km，河道两侧多为山林和天然草场，植被良好，自有水文记载以来，1998年以前没有发生较大洪水。根据沙坝水库下游的白音他拉站40多年的观测成果，期间超过50m3/s的最大洪水三次：1979年8月20日最大洪峰流量51.8m3/s；1990年7月26日最大洪峰流量83.5m3/s；1993年8月7日最大洪峰流量55.6m3/s。这说明，黑哈尔河沙坝水库上游段洪峰流量在503/s左右机率较大，平均每十年左右发生一次，且呈现逐渐变频的趋势。二、特大洪水分析1、降水过程一九九八年入汛以来，黑哈尔河流域发生了历史以来最为严重的洪涝灾害，从6月14日到8月10日两个月内，降雨量达510mm，比历史同期平均值多256mm。期间有四次较强的降雨过程：7月13日至14日，整个黑哈尔河流域普降暴雨，历时持续16小时，降雨强度达150mm/d；7月18日至19日。在上游涵养水源基本饱和之时，沙坝水库上游的部分地区骤降暴雨，致使沙坝水库上游来水量远远超过溢洪道和泄洪洞的泄洪能力。7月22日，副坝和溢洪道水毁；8月8日，黑哈尔流域又降暴雨，日降雨量达164mm，致使山洪爆发，洪水泛滥，山洪大量涌入黑哈尔河分洪干渠，渠首部分设备及一号泄水闸、一号洪涵彻底水毁，分洪干渠决口47处。根据白音他拉站提供的资料，98年8月8日最大洪峰流量1070m3/s，是有水文记载以来最大洪峰流量，其24小时和三日洪量分别是W24p=6454.1万m3，W三p=15724.8万m3。——38- 2、分析依据及结论根据“松辽水文（1999）428号文《关于发送辽河流域防洪规划设计成果协调会纪要函》”和白音他拉水文站设计洪水协调结果确定1998年的特大洪水为102年一遇。三、设计洪水沙坝水库洪水资料系列表表2—7年份测站洪峰流量(m3/s)一日洪量（万m3）三日洪量（万m3）实测修正实测修正实测修正1957吉林庙33.933.2278.2272.0742.2724.51958吉林庙49.548.5338.7331.1818.2798.71959吉林庙69.568.1572.8560.01540.51503.81960吉林庙65.464.1521.9510.21327.11295.51961吉林庙25.024.5212.5207.8597.9583.71962吉林庙36.535.8261.8255.9676.5660.41963吉林庙29.729.1208.2203.5527.9515.31964吉林庙28.828.2245.4239.9667.9652.01965吉林庙22.622.1154.7151.2362.9354.31966吉林庙25.024.5200.4195.9548.6535.51967吉林庙21.721.3125.3122.5326.6318.81969朝毛都28.327.7230.7225.5592.7578.61970朝毛都25.224.7197.9193.5525.3512.81971朝毛都42.841.9258.3252.5667.9652.01972朝毛都22.021.6183.2179.1511.5499.31973朝毛都15.715.4122.7120.0307.6300.31974朝毛都19.919.5158.1154.6375.0366.1——38- 续表1975朝毛都22.321.9163.3159.6449.3438.61976白音他拉22.922.9151.2151.2355.1355.11977白音他拉17.117.1116.6116.6271.0271.01978白音他拉11.011.072.472.4178.9178.91979白音他拉58.158.1443.2443.2981.5981.51980白音他拉22.422.4169.3169.3436.3436.31981白音他拉12.312.3105.4105.4296.4296.41982白音他拉17.017.0130.5130.5293.0293.01983白音他拉17.117.1124.4124.4305.9305.91984白音他拉19.319.3158.1158.1419.9419.91985白音他拉29.729.7209.1209.1608.3608.31986白音他拉26.926.9224.6224.6588.4588.41987白音他拉28.828.8232.4232.4658.4658.41988白音他拉32.232.2269.6269.6759.5759.51989白音他拉17.017.096.896.8238.5238.51990白音他拉83.583.5509.8509.81391.01391.01991白音他拉32.032.0259.2259.2649.7649.71992白音他拉44.644.6357.7357.7985.0985.01993白音他拉55.655.6438.0438.01270.11270.11994白音他拉37.737.7302.4302.4838.9838.91995白音他拉16.416.4135.6135.6331.8331.81996白音他拉45.145.1376.7376.7872.6872.61997白音他拉35.535.5248.0248.0501.1501.11998白音他拉107010706454.16454.115724.815724.8一、最大洪峰流量频率及参数计算现搜集到的41——38- 年最大洪峰流量资料中，1998年洪峰流量为1070m3/s，是30年平均流量的17倍，属特大洪水。根据松辽委有关专家演算论证,将98年洪水重现值定为102年一遇，对其他各年洪峰流量频率按连续系列计算，其计算公式如下：1、验频率计算公式⑴、特大洪水的经验频率计算公式为式中：—特大洪水经验频率；—年系列中按大小排列的次序；—特大洪水重现期。⑵、实测洪水系列所余各项经验频率计算公式为式中：Pm—实测系列所余各项经验频率；—连续特大洪水的个数或末位特大洪水的序号；n—实测洪水项数；—实测洪水中抽出来作为特大洪水处理的项数；m—实测洪水序号。2、均值计算公式式中：—实测洪水变量（j=1，…，a）；—特大洪水变量（i=l+1，…，n）；i、j—分别为实测洪水、特大洪水项数。计算成果见表2－1至表2－620年设计洪水为178.6m3/s，100年设计洪水为430.1m3/s。——38- 白音他拉站洪水频率计算表表2－8年份洪峰流量Q(m3/s)排序序号频率备注199810704210.97199083.53423.39195968.1335.81196064.1448.23197958.123510.65199355.637613.07195848.52715.49199645.140817.91199244.636920.33197141.9151022.75199437.7381125.17196235.861227.59199735.5411330.01195733.211432.43198832.2321534.85199132.0351637.27198529.7291739.69196329.171842.11198728.8311944.53196428.282046.95196927.7132149.37198626.9302251.79197024.7142354.21196124.552456.63196624.5102559.05197622.9202661.47198022.4242763.89196522.192866.31197521.9192968.73197221.6163071.15196721.3113173.57197419.5183275.99198419.3283378.41197717.1213480.83198317.1273583.25198217.0263685.67198917.0333788.09199516.4393890.51197315.4173992.93198112.3254095.35197811.0224197.77196812422324.3——38- 白音他拉站一日洪量计算表表2－9年份一日洪量X(万m3)排序序号频率备注19986454.14210.971959560.0323.391960510.2435.811990509.83448.231979443.223510.651993438.037613.071996376.740715.491992357.736817.911958331.12920.331994302.4381022.751957272.011125.171988269.6321227.591991259.2351330.011962255.961432.431971252.5151534.851997248.0411637.271964239.981739.691987232.4311842.111969225.5131944.531986224.6302046.951985209.1292149.371961207.852251.791963203.572354.211966195.9102456.631970193.5142559.051972179.1162661.471980169.3242763.891975159.6192866.311984158.1282968.731974154.6183071.151965151.293173.571976151.2203275.991995135.6393378.411982130.5263480.831983124.4273583.251967122.5113685.671973120.0173788.091977116.6213890.511981105.4253992.93198996.8334095.35197872.4224197.77196812——38- 白音他拉站三日洪量计算表表2－10年份三日洪量(万m3)排序序号频率备注199815724.84210.9719591503.8323.3919901391.0435.8119601295.53448.2319931270.123510.651992985.037613.071979981.540715.491996872.636817.911994838.92920.331958798.7381022.751988759.511125.171957724.5321227.591962660.4351330.011987658.461432.431964652.0151534.851971652.0411637.271991649.781739.691985608.3311842.111986588.4131944.531961583.7302046.951969578.6292149.371966535.552251.791963515.372354.211970512.8102456.631997501.1142559.051972499.3162661.471975438.6242763.891980436.3192866.311984419.9282968.731974366.1183071.151976355.193173.571965354.3203275.991995331.8393378.411967318.8263480.831983305.9273583.251973300.3113685.671981296.4173788.091982293.0213890.511977271.0253992.931989238.5334095.351978178.9224197.77196812——38- 设计洪水计算成果表表2－11设计洪水洪水系列采用参数频率P（%）大洪水N大洪水次数实测年限均值CVCs/Cv地址12510洪峰流量（m3/s）10214148.01.703.5白音他拉站430.1313.4178.698.5坝址235.7171.797.954.024小时洪量（万m3）1021413201.653.5白音他拉站278420451184640坝址1419.71042.9603.8326.4三日洪量（万m3）1021418301.653.5白音他拉站7221530430711702坝址3520.72454.41497.3829.82、设计洪水过程线计算本次复核选择1979年7月19日～7月21日洪水作为典型年，典型年洪峰流量Q典=48m3/s，24小时洪量W24=457.7万m3，三日洪量W三=1003.7万m3。设计洪水过程线采用对典型年洪水过程线同倍比放大的方法求得，其放大系数计算公式为：⑴、按峰放大⑵、按量放大式中：—设计洪峰的放大倍比；—时段T洪量的放大倍比；、—分别为设计洪峰流量和典型洪水过程线的洪峰流量；—分别为设计时段T的洪量和典型时段T的洪量；——38- 同倍比放大系数计算表表2－12频率P（%）典型年洪峰流量（m3/s）设计年洪峰流量（m3/s）典型年三日洪量W三（万m3）设计年三日洪量W三p（万m3）148430.18.961003.77221.07.19248313.46.231003.75303.75.28548178.63.721003.73071.03.60104898.52.051003.71027.21.07设计洪水过程线计算成果表2—13至2－14白音他拉水文站设计洪水过程线计算表表2—13时段(△t)Q典（m3/s）P=1%P=2%P=5%KPQPKPQPKPQP017.07.194122.35.28489.83.06052.0117.57.194125.95.28492.53.06053.6218.07.194129.55.28495.13.06055.1320.57.194147.55.284108.33.06062.7422.57.194161.95.284118.93.06068.9525.07.194179.95.284132.13.06076.5627.17.194195.05.284143.23.06082.9729.57.194212.25.284155.93.06090.3831.57.194226.65.284166.43.06096.4933.87.194243.25.284178.63.060103.41036.17.194259.75.284190.83.060110.51138.47.194276.25.284202.93.060117.51240.87.194293.55.284215.63.060124.81343.07.194309.35.284227.23.060131.61443.07.194309.35.284227.23.060131.61543.07.194309.35.284227.23.060131.61643.07.194309.35.284227.23.060131.61744.57.194320.15.284235.13.060136.21846.07.194330.95.284243.13.060140.81947.37.194340.35.284249.93.060144.72048.57.194348.95.284256.33.060148.42150.07.194359.75.284264.23.060153.02251.37.194369.15.284271.13.060157.02352.57.194377.75.284277.43.060160.72453.57.194384.95.284282.73.060163.72554.77.194393.55.284289.03.060167.42656.07.194402.95.284295.93.060171.42757.07.194410.15.284301.23.060174.42857.57.194413.75.284303.83.060176.02958.07.194417.35.284306.53.060177.5——38- 续表3058.17.403430.15.284313.43.074178.63158.07.194417.35.394306.53.060177.53257.57.194413.75.284303.83.060176.03357.17.194410.85.284301.83.060174.73457.07.194410.15.284301.23.060174.43556.47.194405.75.284298.03.060172.63656.07.194402.95.284295.93.060171.43753.07.194381.35.284280.13.060162.23850.07.194359.75.284264.23.060153.03947.57.194341.75.284251.03.060145.54045.07.194323.75.284237.83.060137.74142.57.194305.75.284224.53.060130.14240.67.194292.15.284214.53.060124.24340.07.194287.85.284211.43.060122.44439.57.194284.25.284208.73.060120.94538.77.194278.45.284204.53.060118.44638.07.194273.45.284200.83.060116.34737.47.194269.15.284197.63.060114.44836.87.194264.75.284194.53.060112.64936.17.194259.75.284190.83.060110.55035.57.194255.45.284187.63.060108.65134.97.194251.15.284184.43.060106.85234.27.194246.05.284180.73.060104.75333.67.194241.75.284177.53.060102.25433.07.194237.45.284174.43.060101.05532.37.194232.45.284170.73.06098.85631.77.194228.05.284167.53.06097.05731.17.194223.75.284164.33.06095.25830.47.194218.75.284160.63.06093.05929.87.194214.45.284157.53.06091.26029.17.194209.35.284153.83.06089.06128.57.194205.05.284150.63.06087.26227.97.194200.75.284147.43.06085.46327.27.194195.75.284143.73.06083.26426.67.194191.45.284140.63.06081.46526.07.194187.05.284137.43.06079.66625.37.194182.05.284133.73.06077.46724.77.194177.75.284130.53.06075.66824.07.194172.75.284126.83.06073.46923.47.194168.35.284123.63.06071.67022.87.194164.05.284120.53.06069.87122.17.194159.05.284116.83.06067.67221.57.194154.75.284113.63.06065.8总计7225.15305.93071.6设计7221.05303.73073.2差值4.12.21.6误差0.06%0.04%0.05%——38- 设计洪水过程线换算表表2—14时段(△t)Q典（m3/s）P=1%P=2%P=5%P=10%白音他拉站流量QP坝址流量QP白音他拉站流量Q坝址流量QP白音他拉站流量Q坝址流量QP白音他拉站流量Q坝址流量QP017.0122.367.089.849.252.028.528.015.8117.5125.969.092.550.753.629.429.716.3218.0129.571.095.152.155.130.230.516.7320.5147.580.8108.359.362.734.434.819.1422.5161.988.7118.965.168.937.838.120.9525.0179.998.6132.172.476.541.942.423.2627.1195.0106.8143.278.582.945.445.925.2729.5212.2116.3155.985.490.349.550.027.4831.5226.6124.2166.491.296.452.853.429.3933.8243.2133.3178.697.9103.456.757.331.41036.1259.7142.3190.8104.5110.560.561.233.51138.4276.2151.2202.9111.2117.564.465.135.71240.8293.5160.8215.6118.1124.868.469.237.91343.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91443.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91543.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91643.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91744.5320.1175.4235.1128.8136.274.675.441.31846.0330.9181.3243.1133.2140.877.178.042.71947.3340.3186.5249.9136.9144.779.380.243.92048.5348.9191.2256.3140.4148.481.382.245.02150.0359.7197.1264.2144.8153.083.884.846.52251.3369.1202.2271.1148.5157.086.087.047.72352.5377.7207.0277.4152.0160.788.189.048.82453.5384.9210.9282.7154.9163.789.790.749.72554.7393.5215.6289.0158.4167.491.792.750.82656.0402.9220.8295.9162.1171.493.994.952.02757.0410.1224.7301.2165.0174.495.696.652.92857.5413.7226.7303.8166.5176.096.497.553.42958.0417.3228.7306.5167.9177.597.398.353.43058.1430.1235.7313.4171.7178.697.998.554.03158.0417.3228.7306.5167.9177.597.398.353.93257.5413.7226.7303.8166.5176.096.497.553.4——38- 续表3357.1410.8225.1301.8165.4174.795.796.853.03457.0410.1224.7301.2165.0174.495.696.652.93556.4405.7222.3298.0163.3172.694.695.652.43656.0402.9220.8295.9162.1171.493.994.952.03753.0381.3208.9280.1153.5162.288.989.849.23850.0359.7197.1264.2144.8153.083.884.846.53947.5341.7187.2251.0137.5145.579.780.544.14045.0323.7177.4237.8130.3137.775.476.341.84142.5305.7167.5224.5123.0130.1741.372.039.64240.6292.1160.1214.5117.5124.268.168.837.74340.0287.8157.7211.4115.8122.467.167.837.24439.5284.2155.7208.7114.4120.966.267.036.74538.7278.4152.5204.5112.1118.464.965.635.94638.0273.4149.8200.8110.0116.363.764.435.34737.4269.1147.4197.6108.3114.462.763.434.74836.8264.7145.0194.5106.6112.661.762.434.24936.1259.7142.3190.8104.5110.560.561.233.55035.5255.4139.9187.6102.8108.659.560.233.05134.9251.1137.6184.4101.0106.858.559.232.45234.2246.0134.8180.799.0104.757.458.031.85333.6241.7132.4177.597.3102.256.057.031.25433.0237.4130.1174.495.6101.055.355.930.65532.3232.4127.3170.793.598.854.154.830.05631.7228.0124.9167.591.897.053.153.729.45731.1223.7122.6164.390.095.252.252.728.95830.4218.7119.8160.688.093.051.051.528.25929.8214.4117.5157.586.391.250.050.527.76029.1209.3114.7153.884.389.048.849.327.06128.5205.0112.3150.682.587.247.848.326.56227.9200.7110.0147.480.885.446.8847.325.96327.2195.7107.2143.778.783.245.646.125.36426.6191.4104.9140.677.081.444.645.124.76526.0187.0102.5137.475.379.643.644.124.26625.3182.099.7133.773.377.442.442.923.56724.7177.797.4130.571.575.641.441.923.06824.0172.794.6126.869.573.440.240.722.36923.4168.392.2123.667.771.639.237.721.87022.8164.089.9120.566.069.838.238.721.27122.1159.087.1116.864.067.637.037.520.67221.5154.784.8113.662.265.836.136.419.9——38- 第六节泥沙沙坝水库除险加固工程采用水库附近白音他拉水文站35年实测资料进行分析计算，符合《水利水电工程泥沙设计规范》规定。白音他拉水文站含沙量统计表表2-15序号年份含沙量悬移质输沙量序号年份含沙量悬移质输沙量1195867.59.942019802731.682195950718.92119813381.653196068219.92219824912.714196175711.92319836294.76519634354.212419844714.90619644154.172519853053.90719654193.502619864438.04819664243.732719874686.45919694226.872819884656.451019705778.382919893312.911119715987.993019905488.891219722271.833119914366.681319733382.4832199267910.21419743352.6533199372318.31519756164.25341994153026.31619763131.77351995114011.6根据白音他拉水文站35年的资料，计算出多年平均含沙量（S）为547.1g/m3,应按此值计算淤积库容,但从表中数值可以看出,自1990年以后,河道含沙量逐年增加,且增加幅度较大,分析原因,是水库上游生态环境恶化、土壤沙化而引起的,这种状况短时间内难以恢复,所以用多年平均含沙量来计算该水库的淤积库容和进行水库泥沙设计,不能反映未来30年内的泥沙情况。鉴于此,本设计采用1990年以后的平均含沙量进行了淤积库的计算和技施设计阶段的水库泥沙设计。经还原计算,沙坝水库多年平均径流量为4929.7万m3,多年平均含沙量（1990年以后）为999.5g/m3,多年平均悬移质输沙量为万t,多年平均推移质和岸崩输沙量按悬质输沙量的20%计算。则沙坝水库的淤积库容为式中：Ws─多年平均输沙量（万吨）T─淤积年限T=30年r淤─淤积物容重r淤=1.3T/m3E—推移质及岸崩占悬移质输沙量的百分数。——38- 第三章工程地质第一节工程地质概况沙坝水库位于大兴安岭南麓山地草原，地形为连绵起伏的中高山及河谷川地，海拔高程在550～1150m之间，地层岩性为新生界第四系地质，地下水类型为第四系砂砾卵石中的空隙水和岩基裂隙水，水位埋深2～25m，含水层厚度为2～28m。第二节工程地质条件一、坝基由于水库建设时未进行水文地质及工程地质勘测，所以本次初设除委托赤峰市水利勘测设计院进行坝体及坝基表层工程地质勘察外，采用中国人民解放军713部队编《1：20万水文地质工程地质报告》中提出的数据进行设计参考，坝址附近有一勘探井X18，还有一地质剖面，其资料显示，坝基表层为亚砂土，渗透数据为6～14m/d，下为砂砾石，渗透系数为5～40m/d，这与赤峰市水利勘测设计院所做坝体土料渗透系数成果相符（见第三节），平均渗透系数为k=5.53m/d。因坝体土料是在坝址附近就地取土填筑的，所以坝体与坝基渗透系数相同，说明该坝基为强渗透土层.。坝基及坝体防渗工程量巨大，经分析论证，决定采用土工膜斜墙加水平铺盖的方式对坝体进行防渗处理，保证大坝的安全。二、库岸——38- 水库主坝左侧，副坝右侧为岩石，节理裂隙发育，故可形成绕渗，本次初设采取土工膜水平防渗措施处理。主坝右侧、副坝左侧为土质岸坡，并产生坝肩绕渗现象，同样采取土工膜水平防渗予以解决，以保证岸坡稳定。三、地震根据《中国地震动参区划图》（GB18306－2001），该水库处在Ⅵ度以下地震裂度区，但根2003年8月16日地震对地震动峰值加速度的调整，水库区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.35s,地震烈度为Ⅶ度,故本设计在后坝脚采取压重措施，确定坝高时，考虑地震壅高的影响。第三节天然材料工程所需天然材料为筑坝土料、护坡碎石及混凝土骨料等。一、筑坝材料沙坝水库原设计为均质坝，筑坝土料为原河床砂土及亚砂土，本设计亦采用原筑坝土料进行大坝的加高陪厚，用土工膜斜墙和铺盖进行坝体防渗处理。土料在坝后左岸600-800m范围内取用,平均运距1.5km。等厚浅层取土，减少对大坝周围环境产生不利影响。筑坝土料的物理力学性质见下表3－1二、护坡材料迎水坡采用砼预制块，背水坡压重碎石采用前坡拆除原干砌石护坡石料，砼骨料取自90km处的石料厂，按规定经筛分后使用。——38- 第四节结论根据上述情况可得出如下结论：一、水库为一般性地地质条件，不存在塌滑和潜在不稳定岩土体的特殊情况。二、坝体及坝基渗漏严重，主、副坝均存在坝肩绕渗问题，应进行防渗处理。三、工程所在地为Ⅶ度地震裂度区，需要进行抗震分析计算。根据附近地区2003年8月16日发生的地震造成的影响，对坝后坡脚进行压重处理，确定坝高时计入地震壅高的影响。四、工程所需天然材料就近取用，附近没有的，在充分考虑质量的前提下，力求运距最短。五、工程技施阶段进行水文地质及工程地质勘察，用勘察试验结果对初设数据进行修正和补充。第四章工程任务和规模第一节地区经济概况一、地区社会经济概况——38- 水库所在地区赤峰市阿鲁科尔沁旗，设有8个镇5个乡7个苏木，人口29.6万，耕地147.2万亩，草场1456万亩，牲畜110万头只，工农业年总产值8.76亿元。区域内党政机关、事业单位200多个，石油、冶金、建材、农畜产品加工、高新材料、酿造、制药、食品、等企业300多家，其中，开鲁油田、酿造及建材、农产品加工等是该旗县的利税大户，为地方经济发展起非常重要的作用。近年来，阿旗的旅游观光产业有所发展，大兴安岭南麓的罕山原始森林和广阔无垠的科尔沁草原吸引来不少观光者，促进了地方经济的发展。该地区交通发达，303国道、集通铁路、建设中的高标准省际大通道等横贯全旗，各乡镇、苏木均有公路相连，90%以上的村、嘎查通班车，人流、物流速度加快。随着改革开放的深入和国家西部大开发战略的实施，地区经济建设迅速发展，城市建设日新月异，旗政府所在地天山镇内楼房林立，街路宽阔整齐，建设布局合理，镇容清洁美观，连续几年被评为市级文明镇。二、工程建设的必要性黑哈尔河是乌力吉沐沦河主要支流，沿岸分布着4个乡镇、苏木的95个嘎查，9346口人，15万头只牲畜，13.5万亩草场，4.5万亩农田。由于水库达不到相应的标准，起不到调洪作用，致使小水小灾，大水大灾，每年灾害不断。特别是98年一场大水，造成了4亿多元的直接经济损失，使当地经济遭到重创。本来标准不高的副坝和溢洪道被大水冲毁。因此，对沙坝水库的除险加固，可较大程度地缓解地区防洪压力，减轻灾害造成的损失。据武汉水利水电学院编《水力计算手册》提供的溃坝计算公式对沙坝水库一旦溃坝的溃坝流量验算如下：溃坝宽度：式中：b－溃坝宽度——38- k－与坝体土质有关的系数，沙质土壤k=1.3w－溃坝时蓄水量，取w=355m3B－溃坝时沿坝前水面宽度或坝顶长度（m）取B=2400mH－坝前水头，取H=5.97m故可能发生的溃坝流量按下式计算：此流量相当于98大水的4倍，98大水即给下游造成4亿多元的经济损失，水库一旦垮坝，造成的损失会更大，还会使下游广阔的草场沙化，造成巨大的生态灾难。另外，水库虽然一直未达到设计能力且病险严重，影响工程效益的充分发挥。但多年运行仍确保了设计灌溉效益的40%，使得下游2～4.5万亩耕地得以灌溉，还每年向白音花水库调水400万m3，对地方经济建设与发展起到了不可替代的作用。综上所述，对沙坝水库进行除险加固是十分必要的，是一项迫在眉睫的任务。第二节综合利用要求如前所述，沙坝水库是一个以防洪灌溉为主、兼顾生态保护、跨流域调水以及旅游等综合利用的水利工程。随着沿岸各乡镇、苏木人民生活水平的提高和物流配送速度的加快，水库养殖效益也将提高，养殖业的发展也必将促进该地区经济发展。综合各方面因素，沙坝水库应满足以下各方面的要求。一、防洪要求因水库下游控制范围较大，而沿岸无永久性防洪工程，河道关键险段洪水标准较低（10年一遇），所以对水库的防洪要求较高，通过一定库容的洪水调解，减轻下游的洪水压力，减少洪水造成的损失。——38- 二、灌溉要求水库下游设计灌溉面积10万亩，设计灌溉保证率为50%，相应的年需水量为3430万m3，渠道最大引水流量为10m3/s，通过除险加固后水库调节可满足要求。三、环境要求水库除险加固后，通过洪水调节可免除保护范围内的洪水泛滥，减少或减缓草场沙化速度，使现有草原植被得到保护。另外，水库正常蓄水可使周边地域地下水位提高，使干旱化的草场变成绿茵湿地，从根本是遏制草原生态环境的恶化。四、渔业要求地区鱼类一般以草鱼、鲤鱼为主，根据其生长习性，要求水深在3m以上，水库除险加固后，汛限水位以下的平均水深接近3m，基本上可保证鱼种正常生长需求。五、旅游发展要求知名的科尔沁草原的源头在本流域内，大兴安岭南麓原始森林在该水库上游占有很大面积，随着地区的经济发展和人民生活水平的提高，地区知名度也将迅速提高，观光旅游业必将迅速发展。作为观光旅游的必经之路，碧波粼粼的水面和宁静的库边环境必将使诸多旅游者驻足，当地的旅游业将因此发展起来。第三节兴利调节一、基本资料兴利调节的基本资料即本次初设的水文计算成果以及水库水位～库容曲线～面积曲线二、水位、死库容的确定沙坝水库原设计死库容80万m3，相应死水位为556.5米，水库经27年运用，现库底淤积面高程为554.0米。本次除险加固设计以2003年为起始年，设计新淤积年限为30年，按泥沙计算选定的结果，死库容定为150万m3，相应死水位557.0米，——38- 三、兴利库容计算1、水库设计来水过程根据41年实测径流资料进行计算，沙坝水库坝址P=50%来水量为4436.7万m3，来水过程见表2-62、灌溉制度根据当地的气候条件，该地区种植青贮玉米、饲料玉米、牧草、苗木和杂豆较符合当地实际，根据内蒙古自治区水科院和赤峰市水利灌溉研究所的有关试验成果确定，该地区青贮玉米和饲料玉米的灌水定额为230m3/亩，牧草灌水定额为180m3/亩，，苗木灌水定额为140m3/亩，杂豆的灌水定额为210m3/亩，各种作物的灌溉制度如下：沙坝水库灌溉制度表日期项目作物种类表4-1单位：mm四月五月六月七月八月九月全生育期青贮玉米需水量144.1185.9191.7132.450.7344.8降雨量28.487129.297.817.6缺水量115.798.962.534.633.1饲料玉米需水量3587243.1230.7109344.8降雨量28.487129.297.817.6缺水量6.60113.9132.991.4牧草需水量95.273.8163.4129.2142.241.7269.9降雨量15.628.487129.297.817.6缺水量79.645.476.4044.424.1苗木需水量72.184.9126.4152.9126.547.3209.9降雨量40.328.487129.297.817.6缺水量31.856.539.423.728.729.7杂豆需水量118.256.9121.2231.9144.6314.8降雨量15.628.487129.297.8缺水量102.628.534.2102.746.8注：四月份的降雨量和缺水量均指未列月份合计的降雨量和缺水量该地区灌溉水利用系数为0.6，青贮玉米的毛灌水定额为383m3/亩，种植面积2.7万亩，饲料玉米的毛灌水定额为383m3/亩，种植面积为3.3万亩，牧草的毛灌水定额为300m3/亩，种植面积为2万亩，苗木的毛灌水定额为233m3/亩，种植面积为1万亩，杂豆的毛灌水定额为350m3/亩，种植面积为1万亩。——38- 3、计入损失的灌溉用水过程线P=50%灌溉用水过程线表月份四五六七八九全年青贮玉米百分数33.528.718.110.09.7100用水量（万m3）347.2296.8187.710499.51035.2饲料玉米百分数1.903338.526.6100用水量（万m3）24.20417.8487.5335.31264.8苗木百分数15.226.918.811.313.714.2100用水量（万m3）35.462.843.826.331.933.0233.2牧草百分数29.516.928.3016.58.8100用水量（万m3）177.0101169.8098.753.6600.1杂豆百分数32.98.21132.915100用水量（万m3）114.128.338114.252.0346.6合计百分数9.417.216.720.921.314.5100用水量（万m3）326.5563.5548.4746774.1521.43479.94、水库全年各月损失计算水库的总损失深度=库面蒸发损失+渗漏损失=库面蒸发+径流深度+渗流-降雨全年各月损失计算表月份123456789101112全年降雨百分数0.10.51.13.96.221.732.324.44.42.91.20.3100降雨量（mm）0.524.615.624.887129.297.817.611.54.81.3400.3径流百分数0.101.014.95.617.024.812.110.77.84.71.3100径流深（mm）0.02100.2143.1831.1963.6315.2982.5852.2861.6661.0040.27721.361库面蒸发百分数1.52.35.712.618.815.312.810.59.27.02.91.4100蒸发深（mm）30.547.2118.3260.9388.5316.4263.9216.5190.4145.159.530.22067.4渗流损失8484848282828284848484841000总损失114.021129.2197.914330.483443.296315.031221.988205.285259.086219.266139.704113.1772688.365、兴利库容计算(见下表)——38- 年调节库容计算表月(旬）来水量（万m3）不计损失计入损失用水量（万m3）来水－用水∑（来－用）（万m3）月末库容（万m3）月末库面积（万m3）月内平均面积（万m3）损失总用水量（3）+（11）来水－用水月末库容（万m3）弃水量（万m3）＋－深度（mm）水量（万m3）（2）－（12）+－（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）6754.239548.4205.839355.839222176315.03155.4603.8150.439300.43971100.302746.0354.302465.045252237221.98852.6798.6301.702550.052.1418536.841774.1237.259227.786178215205.28544.1818.2281.359268.6419474.727521.446.673181.113150164259.08642.5563.989.173179.46810346.063346.063465.045252201219.26644.144.1301.963481.43111208.525208.525465.045252252139.70435.235.2173.325550.0104.7561257.67657.676465.045252252113.17728.528.529.176550.029.17614.4374.437465.045252252114.02128.728.724.263525.737200465.045252252129.232.632.632.6493.137344.36744.367465.045252252197.91449.949.95.533487.6044661.068326.5334.568465.045252252330.48383.3409.8251.268550.0188.8725248.455563.5315.045150.000130191443.29684.7648.2399.745150.00.255合计4436.73479.91555.777598.977956.82688.361581.6153.84375.2V兴=315.045万m3V兴=400万m3注：V死=150万m3经计算得出兴利库容为399.745万m3取400万m3,相应的库水位为559.0米校核：（6）－（11）－（16）=956.8－581.6-375.2=0—124— 6、正常高水位和库容的确定V正常=V死+V兴=150+400=550(万m3)由水位～库容曲线查得正常高水位H正常=559.0m。第四节、水库调洪计算调洪演算按半图解法单辅助线计算，其计算公式为式中：—时段初和时段末的入库流量（m3/s）；—时段初和时段末的出库流量（m3/s）；—时段初和时段末的水库蓄水量（万m3）；—时段（万s）。1、绘制调洪辅助线溢洪道泄流量计算公式为式中：q溢—溢洪道泄洪能力(m3/s)M—溢流系数取1.45B—溢洪道底净宽B=28.5mH—堰顶水深（m）水位—流量—库容计算表关系曲线计算见下表水位—泄量—库容计算表　　　　水位泄量(m3/s)库容(万m3)防洪库容V防（万m3）558.6789.184500044.5944.59558.7595.674853597.247.83145.03559.00116.88550100277.858.44336.24559.25139.47625175486.169.74555.84559.50163.35710260722.281.68803.88—124— 559.75188.46785335930.694.231024.83560.00214.738604101138.9107.371246.272、水库调洪计算,见表2—11、2—12沙坝水库调洪计算表p=5%时段t（h）流量Q（m3/s）（m3/s）水位（m）下泄流量q（m3/s）库容（万m3）备注（1）44556（2）（3）（4）（5）（6）（7）028.529.029.0450限泄流量为73.3m3/s,设计洪水位为559.08米，取559.1米，相应库容为585万立方米。129.429.8558.6729.8450230.232.3558.6732.3450334.436.1558.6736.1450437.839.9558.6739.9450541.943.7558.6743.7450645.447.5558.6747.5450749.551.2558.6751.2450852.854.8558.6754.8450956.758.6558.6758.64501060.562.5558.6762.54501164.466.4558.6766.44501268.470.3558.6770.34501372.172.1558.6772.14501472.172.1558.6772.14501572.172.1558.6772.14501672.173.4558.6773.3450.0361774.675.9558.6773.3450.9721877.4178.2558.6773.3452.7361979.380.3558.6973.3455.2562081.382.6558.7073.3458.6042183.884.9558.7173.3462.7802286.087.1558.7273.3467.7482388.188.9558.7373.3473.3642489.790.7558.7573.3479.6282591.792.8558.7773.3486.6482693.994.8558.8073.3494.388—124— 2795.696.0558.8173.3502.5602896.496.9558.9173.3511.0562997.397.6558.9373.3519.8043097.997.6558.9373.3528.5523197.396.9558.9473.3537.0483296.496.1558.9573.3545.2563395.795.7559.0073.3553.3203495.695.1559.0173.3561.1683594.694.3559.02559.04559.06559.0573.3568.7283693.991.4559.0473.3575.2443788.986.4559.0573.3579.9603883.881.8559.06559.07559.0773.3583.0203979.777.6559.07559.08559.0873.3584.5684075.473.4559.08559.0873.3584.6044171.369.7559.0673.3583.3084268.167.64367.166.74466.265.64564.964.34663.763.24762.761.762.24860.561.14959.560.05058.559.05158.558.05257.456.75356.055.75455.354.75554.153.65653.152.75752.251.65851.050.05950.049.46048.848.3—124— 6147.847.36246.846.26345.645.16444.644.16543.643.06642.441.96741.440.86840.239.76939.238.77038.237.67137.036.77236.1沙坝水库调洪计算表p=1%时段t（h）流量Q（m3/s）（m3/s）（m3/s）水位H（m）下泄流量q（m3/s）库容V（万m3）备注（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）067.068.044.59558.6768.0450汛限水位为558.67米，限泄流量为73.3m3/s169.070.044.59558.6770.0450271.075.944.59558.6873.3450.936380.884.844.59558.6873.3455.076488.793.744.59558.6873.3462.420598.6102.744.59558.7073.3473.0046106.8111.644.59558.7173.3486.7927116.3120.344.59558.7573.3487.048124.3128.844.59558.8373.3503.7129133.3137.844.59558.9073.3523.69210142.3146.844.59559.0173.3573.37211151.3156.144.59559.1573.3603.18—124— 在此时段三孔闸门全部打开12160.8165.2136.49558.769648013169.5169.5209.99558.8510451014169.5169.5275.49558.9211053015169.5169.5334.99559.0117550实行敞泄16169.5172.5390.49559.0412056517175.4178.4448.59559.1112758518181.3183.9505.79559.1813461019186.5188.9560.69559.2413963520191.2194.2615.89559.3214666021197.1199.7669.59559.3514966522202.2204.6725.19559.4215668523207.0208.9778.09559.4816170024210.9213.3830.39559.5416772525215.6218.2881.59559.5817273526220.8222.8932.39559.617875027224.7225.7980.09559.7018377528226.7227.71024.79559.7418878029228.7232.21068.99559.8019380030235.7232.21108.19559.8319780231228.7227.71138.89559.8820281532226.7225.91162.79559.9020483033225.1224.91183.69559.9220784034224.7223.51200.19559.9420984335222.3221.61212.79559.9621085036220.8214.91217.69559.9721386037208.9203.01207.69559.9420784538197.1192.239187.2182.340177.4172.541167.5163.842160.1—124— 158.943157.7156.744155.7154.145152.5151.246149.8148.647147.4146.048145.0143.749142.3141.150139.9138.851137.6136.252134.8133.653132.4131.354130.1128.755127.3126.156124.9123.857122.6121.258119.8118.759117.5116.160114.7113.561112.3111.262110.0108.663107.2106.164104.9106.165102.5101.06699.798.66797.496.06894.693.46992.291.17089.988.57187.186.07284.8—124— 调洪成果：设计洪水时限泄量为q=73.3,库水位为H=559.1米,相应库容为585万立方米。校核洪水时最大泄量为q=213m3/s,库水位为H=559.97米,相应库容为860万立方米。水库洪水调度原则:1水库泄洪方式：采用溢洪道泄洪，溢洪道为三孔，由闸门控制下泄流量，输水洞不参与泄洪。2防洪起调水位：主汛期汛限水位为558.67m，以此水位作为溢洪道起调水位，在主汛期内通过溢洪道闸门控制，下泄流量一般情况下保持水库水位在558.67m。3水库限泄流量：水库下游河道安全泄量为75m3/s，为了确保下游安全，在水库水位不超过559.1m时（20年一遇设计洪水位）控制溢洪道最大泄量为73.3m3/s，依次满足下游防洪要求。4当来水量大于20年一遇洪水时，水库水位已上升到559.1m且继续涨水时，为了确保大坝安全，溢洪道三孔闸门全部打开，实行敞泄，不受限洪流量控制。—124— 第五节坝顶高程的确定一、计算方法：1、坝顶超高的计算公式为：式中：Y—坝顶在静水位以上的超高m；R—风浪沿着坝坡的最大爬高m，由计算确定；A—全加高，正常运行情况取A=0.5m，非常运行情况取A=0.3m。e—风壅水面高度，m;2、风浪爬高的计算公式为：波浪的波高和平均波周期采用莆田试验站公式：3、平均波长按下式计算：式中：hm—平均波高m；Tm—平均波周期s；Lm—平均波长m；—124— W—计算风速m/s；D—风区长度m；Hm—水域平均水深m；H—坝迎水面水深m；g—重力加速度m/s2,取9.81m/s2。平均波浪爬高计算公式：式中：Rm—平均波浪爬高m；m—单坡的坡度系数；K△—斜坡的糙率渗透性系数；KW—经验系数，查表取得；4、风壅高度按下式计算k—综合摩阻系数，取3.6×10-6β—计算风向与坝轴的夹角二、风浪爬高计算：1、发生设计洪水时⑴、风浪爬高计算：Hm=3mH=4.95mD=1440mK△=0.75KW=1.25—124— 经计算得:hm=0.40Lm=12.18mRm=0.606m查表得：⑵、风壅水面高度计算β=7.5°e=0.05m⑶、发生设计洪水时波浪爬高为R5%=1.12m坝顶超高为y正=0.5+1.12+0.05=1.672、发生校核洪水时⑴、波浪爬高计算：Hm=3.8mH=5.97mD=1730mK△=0.8KW=1.11经计算：hm=0.29Lm=8.92mRm=0.392m查表得：⑵、风壅水面高度计算：β=7.5°e=0.02发生校核洪水时波浪爬高为R1%=0.87m⑶、发生校核洪水时坝顶超高为y非=0.87+0.3+0.02=1.19m3、坝顶高程的确定：⑴、正常蓄水位时坝顶高程为558.95+1.19+0.5=560.64m（地震涌浪高取0.5米）—124— ⑵、设计洪水位时水位时坝顶高程为558.89+1.67=560.64m⑶、校核洪水时坝顶高程为559.97+1.19=561.16m⑷、设计坝顶高程取校核洪水位时的坝顶高程561.16m。第五章工程设计及建筑物第一节设计依据一、沙坝水库本次除险加固初步设定核定总库容为860万m3，根据《水利水电等级划分及洪水标准》（SL－252－2000）的规定，工程规模为中型，工程等级Ⅳ等，主要建筑物级别4级，次要建筑物级别为5级。按照该《标准》3.1.2要求，“当山丘区、丘陵区的水利工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m，时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。”沙坝水库为山丘区水库，最大坝高为8m，上下游水头差为7.36m，因此按平原、滨海区确定防洪标准。即设计采用20年一遇洪水标准，校核为100年一遇洪水标准。相应流量分别为Q设=97.9m3/S，Q校=235m3/S。二、设计基本资料—124— 根据水利部大坝安全管理中心《关于沙坝水库三类坝安全鉴定成果核查意见》，沙坝水库现状防洪能力仅为10年一遇，低于国标《防洪标准》（GB50201－94）规定的洪水标准50～100一遇，最小抗滑稳定安全系数不满足规范要求；水库大坝坝体、坝基渗流较大；溢洪道不能通过设计洪水和校核洪水；消力坎沙浆破坏；大坝结构不稳定、断面不够，没达到现行规范规定；原坝体、坝基无防渗处理，渗漏严重，影响蓄水；输水洞闸门橡胶止水破坏，洞身两侧浆砌石勾缝脱落，尾水渠部分坍塌；泄水闸闸墩变形较大，影响正常运行；无大坝安全监测设施，管理设施陈旧老化，不能满足管理工作要求等意见，作为设计基本内容，进行除险加固初步设计。初步设计分大坝（主、副坝）、溢洪道、输水洞、泄水闸等几部分。大坝加高培厚；溢洪道拓宽；输水洞启闭室重建；泄水闸重建；更换闸门与启闭机。本初步设计以大坝安全鉴定材料、三级审查部门审核意见及水库的特征水位、流量、水文气象数据、地基特性、建筑材料特性以及《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL－189－96）、《碾压式土石坝设计规范》（SL247－2001）规定的因素条件、安全系数、允许应力、沉降量、变形量等作为设计基本资料。第二节设计方案选择沙坝水库除险加固初步设计，不做单一的建筑物的方案比较，只根据工程防洪、兴利现状提出以下几种方案，从中选优。一、原坝高不变、溢洪道底高程不变，溢洪道拓宽至53.9m（输水洞参予泄洪），保证校核洪水渲泄要求，最大库容为355万m3，坝址地质条件不允许与主坝间间隔缩短，对主坝安全不利，向左为土基，基础处理工程量大，安全难以保证。次方案不能保证水库兴利要求，兴利库容为400万m3，溢洪道底高程以下库容仅为80万m3，尚且满足不了136万m3—124— 的淤积库容要求，更满足不了兴利库容的需要。另外为了大坝稳定，前后坝坡需调整；为了蓄水，坝体、坝坡、坝肩需做防渗处理。二、溢洪道底高程及宽度不变，增加坝高度。经计算坝顶高程应为562.27m，增加坝高3.87m，不但增加大量的土石方工程量，而且造成玛尼吐、芒哈吐两个嘎查搬迁，经济上不合理。三、将副坝改建成过水坝，坝顶高程满足兴利要求，主坝坝顶保证泄洪要求。经计算：当过水坝坝顶高程为559.00m时（淤积库容+兴利库容），水库最高洪水位为559.77m，坝顶高程减小0.2m，但因副坝坝基及左坝肩为砂土或砂壤土，处理困难，安全难以保证。四、在不影响主坝安全的前提下，拓宽溢洪道，适当抬高溢洪道底高程，按防洪、兴利要求确定坝顶高程。经计算：溢洪道净宽28.5m，总宽30.66m，相应的主坝顶高程为560.0m，上设1.20m的防浪墙，副坝坝顶高程与主坝同。该方案即保证了主坝上游库岸的稳定，又考虑了水库淤积、养殖、兴利、调洪等各方面因素。在主体工程量增加不大的前提下，保证大坝安全、稳定、达到除险加固的目的。经上述四个方案的比较，本初步设取第四方案作为最优方案，进行除险加固设计。第三节工程设计根据第二节选定的除险加固方案进行工程总体布置，即按拓宽溢洪道、增设控制闸门、大坝加高培厚、铺设土工膜水平防渗体、建设防浪墙、增建坝后排水体、重建输水洞启闭室、改建泄水闸。一、土坝设计—124— (一)、修整坝坡沙坝水库土坝为均质坝，原上下游坝坡是1：1.8和1：2.44，为了满足坝体的稳定要求，本次在维修加固中上下游坝坡设计为1：3.0和1：2.75，坝顶宽度由原来的4米改为5米，对整个土坝进行加宽培厚和调整边坡。本次土坝修整边坡的筑坝土料，仍选用与原土坝相同的土料，土质为砂土。其物理力学性质指标如下：土壤的平均干容重——r干=1.52g/cm3㎝土壤的平均湿容重——r湿=1.64g/cm3㎝土壤的平均比重——Δ=2.64土壤的凝聚力——c=0土壤的内摩擦角——土壤的孔隙比——ε=0.737土壤的孔隙率——n=0.424土壤的浮容重——r浮=0.944土壤的饱和容重——r饱=1.944不均匀系数——η=2.7渗透系数——k=2.59m/d根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96）规定，砂料压实标准宜以相对密度（Dr）控制，要求Dr≥0.7，要求砂料的干密度rd控制1.6—1.7g/cm3㎝。(二)、增设防渗层—124— 沙坝水库为均质砂土坝，土壤的渗透系数较大，现状不能满足防渗要求，本次除险加固进行了防渗设计。经方案比较认为，因当地无粘土等廉价防渗材料，决定采用土工膜防渗措施。又因该水库为细沙，且地下水位较高、覆盖层厚达20余米，若采用垂直防渗措施，不但护壁困难，技术上很难实现，而且造价较高，每平米高达60余元，故本设计不予采用，增加防渗斜墙和防渗铺盖。防渗材料的选择，根据辽宁水利科学研究院提供的并已取得成功的防渗技术，设计增加的防渗斜墙和防渗铺盖采用“两布一膜”型（200/0.3/200）复合土工膜。1、土工膜的厚度根据“部标”规定采用最小厚度0.3mm。2、铺盖长度根据理论公式和经验公式计算长度为33m，上覆1m厚的砂土盖重，并设置排气阀。3、保护层设计（上游护坡），采用混凝土板衬砌，厚度为0.1m。4、支持层，即坝面与土工膜之间不设支持层，采用土工合成材料代替。5、垫层，上下垫层均采用10cm厚砂土。(三)、下游护坡下游采用碎石护坡，护坡厚度为20cm，粒径为3—8cm。(四)、防浪墙按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》确定防浪墙的高度。维修加固后正常高水位为559.0，加波浪爬高0.87m，加风壅高度0.02m、安全加高0.3m，地震涌高0.5m，坝顶高程为560.69m。设计洪水位为559.10m，加波浪爬高1.12m，加风壅高度0.05m，安全超高0.5m。坝顶高称为560.77m。校核洪水位为559.7m,加波浪爬高0.87m,加风壅高度0.02m、安全超高0.3m。坝顶高程为561.16m。经比较，取校核洪水位时坝顶高程作本设计坝顶高程。取坝顶高程为560.00m,上设防浪墙为1.2m.防浪墙上部采用钢筋混凝土,下部采用浆砌石,断面形式为倒T型.防浪墙总高度为2.4m,—124— 其中坝顶以上高1.2m,坝下埋深1.2m,墙体厚0.3m,基础长1.6m,前厚趾墙分别为0.5m和0.8m。按规范要求每延长10m伸缝止水，防浪墙的混凝土强度应满足《水工混凝土结构设计规范》。(五)、排水体排水体设计在此次维修加固中暂时不予考虑，可在今后的维修过程中实施。（六）、土坝渗流计算1、采取防渗措施前的渗流计算（1）、坝体渗流量计算假设坝基为不透水，计算坝体的渗流量采用水利电力部东北勘测设计院编《土坝设计上册》及《水工建筑物》书中提供的相应公式计算当H2=0时，基本参数表mnK（最大）平均假设a0H1H2LL12.7532.592.592.357.2030.553.085714经计算q=2.213273m3/day相应出逸点高度a0=2.35m—124— q=2.207364m3/day（2）、坝基渗流量计算：公式来源同上假设坝体为不透水层，计算坝基的单宽渗流量采用公式：KT(m/d)H1(m)L0(m)nT(m)K平均q(m3/d)2.597.252.151.37202.60752.595.2202032.597.252.151.28152.594.1904362.597.252.151.17102.593.0562KT—坝基透水层的渗透系数H1—上游水深L0—坝底宽n—修正系数，根据L0/T查表计算T—坝基透水层（3）、年总渗流量计算年总渗流量计算表单宽渗流量m3/d堤基深度m长度m渗流量m3/d年渗流量m3/y7．43204002972108．56．401510006400233．65．27108004216153．9496．0—124— 2、采用土工膜斜墙和铺盖后的渗流计算根据《土坝设计上册》p204页有斜墙和铺盖的土坝计算整体渗流量采用公式：令：联立上面的方程组归成方程：用以求解h1式中：k0—坝体渗透系数k1—土工膜渗透系数k2—坝基渗透系数H1—上游水深—124— h1—侵润线高度L—坝基宽度L，—假想铺盖长度Xr—铺盖计算长度T—坝基透水层深度—土工膜厚度m—边坡系数已知参数表TXrmk0k1k2LL，0.0003202832.591E-122.5952.1560.95经计算：A=26.07547B=1.042424C=5.167447试算得q=4.578741m3/day用同样的方法计算得：T=15m时q=3.55T=10m时q=2.50年渗流总量计算表单宽渗流量m3/d堤基深度m长度m渗流量m3/d年渗流量m3/y4.5620400182466.63.551510003550129.62.510800200073.0269.2—124— 通过上表数字可以看出，采取防渗措施后的年渗流量为269.2万m3,可每年减少渗流量为226万米3,土工膜水平防渗的效果是明显的。正常高水位时相应的水面面积为:252×104m2,折算渗漏深度为:h渗=269.2×104/252.0×104=1.068m以此进行水库渗漏量计算。3.大坝渗流稳定分析因筑坝土料为砂土，根据《小型水利水电工程碾压土石坝设计导则》，粘性土和η＜10的无粘性土，主要破坏形式为流土。破坏坡降和允许坡降计算如下：式中：rs—土粒密度，采用rs=2.65g/㎝3rw—水密度，取rw=1.0g/㎝3n—土的孔隙率，n=0.424Ј—渗透比降kB—流土安全系数，取kB=2.0经计算Ј破坏=0.95，Ј允许=0.47,根据浸润线计算结果，坝体内部渗透坡降Ј=0.06＜Ј允许—124— ，所以坝体渗透稳定是安全的。（七）、坝坡稳定计算计算方法：此大坝的稳定计算分析采用理正边坡稳定分析系统，选用复杂土层土坡稳定计算，采用碾压式土石坝设计规范，分别考虑了稳定渗流期，施工期，水位降落期三种情况。采用直线滑动法或者圆弧滑动法计算。计算整体滑动稳定安全系数时，破裂面形状可以选择圆弧或者直线两种，一般情况下，粘性土中破裂面近似圆弧，砂性土中为直线。根据实际情况可以考虑地震烈度，计算方法采用瑞典条分法或简化毕肖普法，自动搜索最危险滑裂面，求得最小安全系数。在计算过程中，根据大坝的实际情况输入土坝的重度和饱和重度，岩土参数指标：粘聚力和内摩擦角，采用近似方法计算，认为孔隙水压力等于静水压力，不考虑渗透力的作用，计算成果表如下：.以下为计算过程中采用的公式：瑞典条分法：（1）施工期的安全因数：（有效应力法）（总应力法）（2）水库降落期的总应力法：—124— （3）稳定渗流期或水库水位降落期有效应力法沙坝坝坡稳定安全系数计算成果表位置工况上游下游正常水位2.2431.636施工期1.4282.307水库水位降落期2.196校核水位1.877经计算最小安全系数k＞1.15,满足抗滑稳定要求。二、沙坝水库溢洪道设计(一)、基本资料及数据根据水库工程的总体规划及水利计算，确定主副坝设计坝顶高程560.0m，校核洪水位为559.97m，堰顶高程为557.0m，正常高水位为559m，校核洪水时堰顶水位为2.97m，泄洪流量为213m3/s。采用宽顶溢流堰，由水力计算求得，堰净宽为28.5m，分为3孔，每孔净宽9.5m，选用平板钢闸门及双吊点移动卷扬启闭机。根据地址资料得知，溢流堰下为破碎岩石地基，摩擦系数f=0.55。上部结构采用C20—124— 砼及3号钢钢筋。堰体及闸墩的稳定计算的荷载组合按上游为正常高水位下游无水考虑，此控制条件最不利。(二)断面尺寸的拟定1、堰体根据宽顶堰的要求，堰体顺水流方向尺寸取8m，溢流前缘为半圆形。堰体上下游设置齿墙，深入地基中。上下游齿墙底部高程为555.7m，初步拟定溢流堰底厚度为0.8m，根据水力计算及结构布置，溢流堰总宽度（垂直水流方向）为30.66m。其中溢流宽度为28.5m，二个中墩为2×1.08=2.16m，两个边墩厚为2×1=2.0m，上下两侧翼墙为圆弧形与边墩相接，半径为18m，底坎为圆角型。铺盖水平长度18m，为干砌石石笼铺盖，下设土工膜防渗层，下游陡坡段29.4m，采用底流消能型式。溢洪道全部为钢筋砼结构，溢洪道垂直水流方向闸墩和底板间设伸缩缝，伸缩缝内设止水。闸墩底板底部设齿墙，齿墙深为0.5m，闸墩顶高程561.0m，中墩边墩厚分别为1.08m和1.0m，高4.0m。2、小底板底板分墩底的小底板和闸墩中间的底板两部分。中间底板受力较小，底板结构安全与稳定主要取决于小底板，小底板布置在岩石基础上。在小底板下面距上游齿墙4m处，设横向排水槽以消除和减少底板杨压力，结构尺寸确定主要取决于闸墩的稳定计算所确定的闸墩长度，并与整个闸室结构相协调。综上述因素小底板尺寸确定为长8.0m、宽4.08m、厚0.8m，在上游和下游均布设齿墙，并有锚筋与岩基相连。3、闸墩—124— ⑴、闸墩顶高程的确定:墩顶高程须经过最大泄洪量为213m3/S的水位和闸门能在闸墩上悬挂而确定，计算如下：H墩=H1+h0+e=561m式中：H1=最大泄量为213m3/S时的闸上洪水位H1=559.97m；h0－闸门位于闸墩顶以下的悬挂高度h0=1.8m；e－安全加高，e=0.1m；故确定闸墩顶高程为561.0m。⑵、闸墩厚度的确定：根据闸室的总宽度以及建筑材料和构造要求确定闸墩厚度为1.08m⑶、闸墩长度的确定:闸墩的长度根据其基础的岩性，墩体建筑材料，过闸水流形态以及上部结构布置要求等因素由计算确定。墩体变截面设置，顶部长5.0m下部长8.0m，前墩头为流线型，后墩头为半圆形。⑷、闸墩底板宽度的确定：根据建在岩基上闸墩的横向稳定计算确定，经计算其宽度为4.08m。⑸、闸墩底板厚度的确定：根据岩石基础确定为0.8m。⑹、为减少闸墩长度，在底板下设横向排水槽，排水槽中心距上游齿墙前缘4.0m。⑺、底板下设置锚筋。4、闸门槽闸门槽上游边距前齿墙为220.0cm，是根据上部结构设计布置及闸室稳定确定的，槽宽52.1cm，槽深35cm，是由闸门尺寸确定的。根据闸门的轮压力计算结果，在闸门槽内须预埋GB182－63型钢轨，在闸门槽外角布置有护角钢。主闸门槽前设检修槽，槽深20cm，宽30cm，槽内设叠梁闸门。5、立柱—124— 两立柱的位置是根据闸门的中心决定的，使闸门在吊运过程中，闸门的中心线与两立柱的中心线重合。该中心线距上游齿墙的距离为260cm，立柱高200cm，顶面预埋1cm厚钢板。6、天车梁与启闭机⑴、天车梁闸室部分的天车梁采用两等跨连续梁型式，中间为固定支座，两端可以滑动。梁与立柱间布设有连接构件，两条天车梁中线间的距离为200cm，在梁上布置有GB182－63型钢轨。闸门库的天车梁采用简支梁。天车梁取T型截面，梁高90cm，翼板宽60cm，板厚20cm，腹板厚30cm，钢筋砼结构。⑵、天车与启闭机天车采用钢结构，轮距为200cm，轴距为480cm，天车的平面尺寸为670cm×220cm，底部安装4个直径为30cm的小轮，在梁端处设置有阻进器和自动刹车装置，天车内装有一套QPQ2×5双吊点启闭机，配有全套电动控制系统，只需2人操作（操纵控制系统、挂钩、启闭及吊运闸门），即可完成全部工作。7、交通桥：主坝与副坝间已设计有防洪抢险路，故在主坝与副坝间的消力池闸墩上建设交通桥一座，结构型式为空心板梁，设计标准为汽15，桥面净宽4m,桥面采用C20砼铺装层，内设Ф4钢丝网，铺装层表面设1.5%坡（顺水流方向），以利排水。主梁间充填C25细砂混凝土，并加入Ф4螺旋筋，以使主梁间能够很好的衔接，桥墩上面设四毡三油垫层。边梁外侧预埋桥栏杆连接钢筋，上设Ф75钢管栏杆。详见栏杆大样及预埋件大样图。(三)、设计计算—124— 本设计采用“溢洪道设计规范”（SL—253—200）分别进行水力、抗滑及荷载计算。1、水力计算⑴、设计流量计算公式：（公式采用现行水利水电工程新规范A2.2—3）式中：－总净宽m。－计入行进流速水头的堰上水头，m－流量系数－不计入行进流速的堰上水头ε－侧收缩系数⑵、侧收缩系数计算ε=1-0.2[ξK+（n-1）ξ0]H0/nb（公式采用水利计算手册3-2-9式）式中：ξK—边墩形状系数查得0.7ξ0—闸墩形状系数查得0.25n—闸孔数b—每孔净宽，m计算得：ε=0.981⑶、计算得Q=213与设计值相符。⑷、判断堰型：设计=8.0m，H=2.97m2.5H=7.4m10H=29.7m依据水力计算手册判断2.5H＜＜10H，该堰型为宽顶堰。2、闸室的稳定分析取两分缝之间带有中墩的脱离体进行计算，分三种情况见下表。荷载组合表—124— 荷载组合计算情况荷载其它自重水重静水压力扬压力基本组合完建情况√正常蓄水位情况√√√√特殊组合校核洪水位情况√√√√抗滑稳定中，计入底板齿墙间0.5米厚岩体的抗剪作用，岩石底板间的摩擦系数f=0.55。按下式计算基底压力：式中：e－偏心距（m）B—底板顺水流方向长度（m）A—计算底面积（m2）—力矩总和（t/m）—垂直力总和（t）计算结果如下：闸室稳定计算结果表计算情况项目建成期正常运用期非常期↓（t）213.37263.51309.19↓（t）57.23129.66+（t/m）893.581179.651369.5-（t/m）154.52518.64抗滑安全系数7.632.64抗滑安全系数1.974.75偏心距e(米)-0.19-0.939-0.74tm2/kn/m27.4610.78.58—124— tm2/kn/m25.61.872.42基础应力不均匀系数1.335.723.553、闸室结构计算不平衡剪力计算以闸门面板为界，闸室分为上下游两部分，各自承担其段内的上部结构重量和其他荷载，列表如下：闸室结构名称完建期正常运用期泄洪期上游段下游段上游段下游段上游段下游段闸墩19.7045.0119.7045.0119.7045.01底板22.9250.0122.9250.0122.9250.01工作桥46.080.080.0闸门4.04.0天车启闭机3.03.03.03.0水重14.120.8550.43乳托力-16.28-28.26渗透压力-44.6-12.50-66.40-18.7上部结构10.110.110.110.110.110.1地基反力-68.96-144.88-89.8-115.04-73.28-106.20不平衡剪力-13.2413.24-64.5864.58-82.3982.394．溢洪道陡槽计算：已知Q=213m3/s,n=0.017,b=30.66m,，α=1.0ω=bh=30.66×1.7=52.127b=30.66—124— 用试算法计算当h=2.0时，当h=1.5时，当h=1.7时，即临界水深hk=hi=1.7m时，则ω1=ω2=30.66×1.7=52.12计算断面3—3水深断面1—1以下陡槽断面尺寸均无变化，因此，先不固定断面3—3的位置，而是先假定水深，反求距离Δs，以省略计算工作量，计算结果如下—124— —124— 溢洪道陡槽水深计算成果断面h（m）（㎡）（m/s）（m）（m）（m）R（m）C（m1/2/s）（m）（m）（m）1.752.124.090.852.5534.061.5363.150.00271.545.994.631.092.5933.661.3762.000.00410.00340.040.24660.160.161.030.666.952.463.4632.660.9458.220.01520.00970.870.24033.623.780.8526.068.173.414.2632.360.8156.7902560.02040.80.22963.487.260.721.469.935.035.7332.060.6755.020.04860.03192.270.218110.4114.190.515.3313.899.8410.3431.660.4852.040.14800.09834.610.151730.3944.580.618.411.586.847.4431.860.5853.710.08000.06431.710.18579.2123.400.5516.8612.638.148.6931.760.5352.880.10760.09381.250.15628.0031.40—124— —124— 从表中计算结果可以看出2，—2，断面的∑Δs=31.40m≥30.3m，但已接近末端，可不必在算。陡槽末端水深可按∑Δs=30.3m，由2′—2′断面及2″—2″断面的水深直接按内插求得，其值为0.56m。由上述计算结果，可得陡槽水面曲线如下表：陡槽水面曲线计算表距离s（m）03.814.223.431.444.67.26水深h（m）1.701.00.70.60.550.50.855、消力池计算⑴、计算是否需要修建消力池采用溢洪道设计规范附录A.5和武汉水利水电学院编《水利计算手册》进行计算。闸前平均水深H=3.55m库区平均宽度B取2700m闸前平均流速闸前水头闸后与陡坡相接临界水深计算取—124— 查《水利计算手册》图4-1-1得采用《水利计算手册》式4-2-3计算跃后断面水深：下游河道宽度为250m，经计算，下游河道水深为见下游水深ht—Q关系曲线。因>故需要修建消力池。⑵、消力池深度d计算假定消力池的深度为3.5m则查图4-2-3得出池后水面降落值计算采用《规范》A.5.3－2公式计算采用《规范》式（A.5.3-1）计算池深d—124— 计算值与假定值相符,说明假定池深得是正确的。⑶、消力池长度计算收缩断面费劳德数，按《规范》式A.5.3-2计算，故可按《规范》式A.5.1-3计算自由水跃长度采用《规范》式A.5.3-3计算消力池长度取消力池长度为20m三输水洞设计(一)、启闭室稳定计算启闭室的稳定计算分三种情况进行，即：完建期（未放水）正常运用期、非常运用期。荷载组合荷载组合计算情况荷载备注自重水重静水压力扬压力土压力浪压力自重包括土重基本组合完建情况√正常蓄水位情况√√√√√特殊组合校核洪水位情况√√√√√√(二)、基底的抗滑稳定计算—124— 式中：－水平方向作用力总和（吨）－垂直方向作用力总和（吨）－摩擦系数，取0.44－安全系数由于该水闸为4级建筑物，根据中华人民共和国行业标准《水闸设计规范》土基上沿闸室底面抗滑稳定安全系数[k]的允许值表7-3-13查得：基本组合[k]=1.20特殊组合[k]=1.05抗滑稳定计算成果表表一工况荷载（吨）K垂直方向水平方向正常蓄水情况431.426.977.04校核洪水位366.4181.261.98计算结果：K＞[K]满足规范要求。(三)、结构计算1、地基应力计算设计工况选择：刚建成时，上下游无水，闸底板也无渗透压力，闸底板对地基的压力很大；在正常运用期虽然闸底产生了渗透压力，但由于上—124— 游铺盖较长，增大了渗径。使在闸底板产生的渗透压力较小，但因闸室进水，反而加大了闸底板对地基的压力；校核洪水期渗透压力最大，偏心距最大。以上三种情况，产生基底应力分布的最不均匀状态，可能引起闸基的较大的沉陷，从而导致水闸破坏。故将上述三种情况分别计算如下：地基应力的计算公式：式中：e—偏心距（米）B—底板顺水流方向的长度（m）A—计算底面积（m2）—垂直力总和（T）—力距总和（T·m）（对底板上游端下边缘取距）计算结果分别见表完建情况下地基应力计算表表二序号力名称方向计算式力（吨）力臂（米）力矩（吨·米）1闸底板↓6.0×5.5×0.8×2.566.02.75181.52前后边墙↓5.6×7.5×2-（1.6×1.8×4）×0.4×2.560.962.75167.643左右边墙中间边墙↓4.7×0.7×7.5×2×2.54.7×1.0×7.5×2.5123.3888.132.752.75339.3242.364一层立柱↓0.5×0.5×2×4×2.552.7513.755一层圈梁↓0.5×0.5×（5.6×2＋4.5×2）×2.512.632.7534.736二层立柱↓0.4×0.4×1.6×4×2.52.562.757.047二层圈梁↓0.4×0.4×（5.6×2＋4.7×2）×2.58.242.7522.668启闭机梁↓5.6×0.3×0.5×3×2.56.32.07513.079启闭机、闸门↓122.07524.9010两侧土压力↓0.5×（6.9+5.3）×5.5×0.2×1.52×220.42.7556.10—124— 11一、二层填充料↓5.6×5.5×2×0.212.322.7533.8812合计417.921136.93备注：e=0.03满足要求。正常运行情况下地基应力计算表表三力的名称垂直力（吨）水平力（吨）力臂（米）力矩（吨·米）↓↑→←↙↘水闸自重417.921136.93上游水压力及浪压力120.1214.901.37353.325.220.32下游水压力浮托力44.551.8381.68渗透压力水重55.732.31.750.297.530.46土压力109.423.1339.2合计475.9544.55136.39109.421593.78420.88431.426.971172.9备注：e=0.03满足要求。非常运行情况下地基应力计算表表四力的名称垂直力（吨）水平力（吨）力臂（米）力矩（吨·米）↓↑→←↙↘水闸自重417.921136.93上游水压力及浪压力160.4518.071.371.760.350.23442.316.330.32—124— 19.860.6212.31下游水压力9.071.4012.70浮托力85.82.75235.95渗透压力46.3785.01水重64.542.313.821.750.24.3112.950.4659.43土压力109.423.1339.2合计498.58132.17199.75118.491771.02672.86366.4181.261098.16备注：e=-0.2满足要求。结果表明：在各种计算情况下，基底的最大应力均小于地基允许承载力（13.98t/m2），基础应力的不均匀系数在基本荷载组合情况下小于1.50，在特殊荷载组合情况下小于2.00，符合规范要求。2、不平衡剪力计算以工作闸门面板为界，闸室分上下游两段，各自承担其段内的上部结构重量和其它荷载。计算结果见表：不平衡剪力计算表表五闸室结构名称完建期正常运行期泄洪期上游段下游段上游段下游段上游段下游段闸底板37.228.837.228.837.228.8闸前后墙30.4830.4830.4830.4830.4830.48闸室左右墙70.8852.570.8852.570.8852.5闸室中墙50.6337.550.6337.550.6337.5检修室立柱2.52.52.52.52.52.5检修室圈梁7.125.517.125.517.125.51启闭室立柱1.281.281.281.281.281.28启闭室圈梁4.643.604.643.604.643.60启闭机梁4.202.104.202.104.202.10—124— 启闭机4.04.04.0闸门4.04.04.04.04.04.0一、二层填充料6.945.386.945.386.945.38土压力11.488.9211.488.9211.488.92水重58.0366.8413.82渗透压力-36.04-8.50-37.54-8.83浮托力-48.36-37.44地基反力-238.82-179.10-246.84-184.57-186.84-179.57不平衡剪力-3.473.4710.5-10.529.45-29.453、输水洞进口处挡土边墙稳定计算由于该挡土墙在完建期属于最不利的情况，这是因为在该时期挡土墙的受力最大，在侧向主动土压力的作用下，会产生较大的偏心距和抗倾抗滑的不稳定性以及地基反力的不均匀性，从而导致整体结构被损坏。计算公式：1、主动土压力计算公式：Pa=1/2rH2KaKa=式中：r—填土容重1.52吨/m2—内摩擦角300ε—墙背与铅直线的夹角32°49′48″δ—墙摩擦角23°β—填土表面与水平方向所成坡角57°10′12″Ka—主动土压力系数2.土压力的铅直分力与水平分力系数计算公式Kav=Kasin(ε+)—124— Kah=Kacos(ε+)式中：Kav—铅直分力系数Kah—水平分力系数—外摩擦角=3/43．抗滑稳定计算公式式中：K—抗滑稳定系数—所有铅直力之和（吨）—所有水平力之和（吨）f—摩擦系数取0.44计算过程详见表输水洞进口处边墙强度计算表表六名称符号计算式作用力力臂力矩（吨·米）备注盖顶以下垂直方向部分G10.6×4.1×1×2.25.40.31.62墙身三角形部分G21/2×3.1×2×1×2.26.81.278.64底板G32.6×0.6×1×2.23.41.34.42土重E1/2×0.48×12×1×1.523.041.64.86土压力盖顶部分E垂直1/2×3.12×1×1.52×1.20.361.60.58身三角形部分E水平1/2×3.12×1×1.52×0.705.191.635.35E垂直1/2.×3.12×1×1.52×1.037.451.9314.38合计24.745.5536.925.93—124— 备注K=经计算得出主动土压力系数为1.24；水平方向的分力系数为0.70；垂直方向的分力系数为1.03；抗滑稳定系数为1.96大于1.20；地基应力不均匀系数为1.26小于1.50；最大压应力为10.61吨/m2小于13.98吨/m2。均符合中华人民共和国行业标准《水闸设计规范》要求。(四)、其它情况说明输水洞洞身因变形不大，故此初设不包括输水洞洞身设计，启闭室与输水洞衔接处应做好防渗处理。四、渠首泄洪闸设计输水洞与泄洪闸在同一轴线上，泄水闸为潜孔式，进口宽2.8m，出口宽4.0m，闸门孔高1.3m，上游闸底高程和下游闸底高程均为550.4m，上游水位552.9m，下游水位551.9m。1、判断流态已知：e=1.3m，H=2.5m，e/H=0.52＜0.65，—124— 所以为闸下孔口出流。2、确定是否淹没上游水头H=2.5m，闸门开启高度1.3m，e/H=0.52，闸门底缘设计为锐缘平面钢闸门。则垂直收缩系数ε=0.647闸后收缩水深hc=ε·e=1.3×0.647=0.841拟定流量Q=16m3/s，则收缩断面末端流速：vc=Q/Bhc=6.79m/s，共扼水深：hc″=（hc/2）[（1+8v2/ghc）1/2-1]=2.24m，由于下游水深hs=1.5m＜hc″=2.24m，所以是自由孔口出流。3、计算闸下流量Q=μA=16.73（m3/s）,μ取0.9说明假设的流量较准确，即闸门全开时，在上述条件下，泄洪闸泄流量为16.7m3/s。根据实际泄水能力，拟定泄流量为10m3/s时闸门的开启高度，假设开启高度为0.7m，则e/H=0.28，则垂直收缩系数ε=0.624，hc=0.44vc=Q/Bhc=8.12m3/s，hc″=（hc/2）[（1+8v2/ghc）1/2-1]=2.22hc″＞hs=1.5m，所以是自由孔口出流。Q=μA=10.85（m3/s）当闸门开启高度为0.7m时，流量为10m3/s。4、确定泄水闸的消力池深度（1）、判断泄水闸是否需要消能—124— 根据计算v0/2g=0.13m，则上游水头H总=2.5+0.13=2.63m单宽流量q=Q/B=3.57（m2/s.m）hk==1.09，H总/hk=2.41，取φ=0.95，查图：hc/hk=0.548，hc=0.548×1.09=0.6，根据公式：hc″=1.8＞hs=1.5m，发生远驱式水跃，需要消能。（2）、计算消力池深度设消力池深度为0.4m，即s0=0.4mE01=E0+S1=3.03mE01/hk=2.78，φ=0.95，查图：hc/hk=0.489，hc″/hk=1.82，hc″=1.98根据公式计算ΔΖ：=0.17（m）根据公式计算S=σhc″-ht-ΔΖ=0.399，假设成立。设计中取消力池深度为0.5m。（3）安全检查初估取消力池深S0，取σ0=1.05S0=σ0hc″-hs=0.39m计算安全系数σ：E01=H总+S0=3.02m—124— E01/hk=2.77，φ=0.95，查图：hc″/hk=1.78，hc″=1.94由1.0＜1.05＜1.1，说明取S0=0.39m是合适的。5、消力池长度计算根据公式；当1.7＜Fr1＜9.0时Lj/h΄=9.5（Fr1-1）Lj=6.2mLk=0.8Lj=4.96m，取6m。设计中消力池长度取6m。二、校核泄洪渠、引水渠流量1、泄洪渠始端接泄洪闸消力池末端，泄洪渠底宽b=4m，内边坡系数m=1：1.5，渠底比降i=1/1500，假设水深h=1.5m，糙率n=0.0225，根据名渠均匀流公式：即当水深h=1.5m时，泄洪量为10.73m3/s，满足设计要求。2、引水渠轴线与泄洪渠轴线成13°交角，进水口高程551.54m，引水渠底宽b=6m，内边坡系数m=1：1.5，渠道比降i—124— =1/3000，糙率n=0.0225，假设水深h=1.5m，根据名渠均匀流公式：即当水深h=1.5m时，泄洪量为10.6m3/s，满足设计要求。三、闸门荷载计算1、闸室稳定计算见图：2，扬压力计算1－2点的距离I2=1.5m1－8点的距离I8=12+23+34+45+56+67+78=7m即I闸室渗径长7m上游水面距2点距离E2=2.5+1.5=4m上游水面距8点距离E2=2.5+0.5=3m则2点渗透压力：P2=r[Z2-（HI2/I）]=3.46T/m2P8=r[Z8-（HI8/I）]=0.5T/m2则扬压力W1=1/2（P2+P8）HB=13.86T扬压力W1的作用点位置与2点的距离就是其应力图面积形心距2点的距离d。3、闸前无水地基应力计算—124— 合力使用点与2点的距离偏心距I0=d-I/2=－0.03m底板上游地基应力底板下游地基应力应力分布较均匀。—124— 其它荷载及力矩计算表（对2点、7点取距）序号力名称力方向计算式力（T）力臂（m）力矩（T·m）1前部齿墙↓0.5×1×2.3×2.42.760.250.692后部齿墙↓0.5×1×2.3×2.42.762.256.213胸墙↓15×1.7×2.8×2.40.25×0.25×2.8×2.41.710.420.480.680.820.294底板↓2.4×2.5×0.5×2.47.201.259.005工作桥↓0.1×1.0－3.4×2.40.821.851.516闸门、启闭机↓1.50.951.437边墩↓2.3×1.5×2.5×2.3+（0.5+1.9）×2.4/2×2.5×2.3+0.5×0.6×2.5×2.338.11.2547.638水重↓2.5×0.2×2.8×11.40.10.149扬压力↑13.860.78－10.81垂直力总和ΣW↓44.2710上游水平水压力→1×2.52/23.130.832.60水平力合力3.13合计60.09—124— 第六章金属结构沙坝水库本次除险加固初步设计，金属结构包括：钢闸门9扇，启闭机5台，卷扬式启闭机（启闭小车）一套。一、溢洪道闸门设计溢洪道闸孔宽28.5米，孔数为3孔，每孔净宽9.5m。设计水位559.0m，相应水头差2.0m,确定闸门尺寸为9.76×2.1m,型式为露顶式平面钢闸门，计算跨度为9.76m，采用实复式组合梁，上悬臂70cm,下悬臂20cm，主梁间距离70cm，采用2根主梁，水平次梁为2根，纵向设隔板，四轮支承，槽内设止水，由侧轮定位。面板采用8mm厚钢板，使用钢材为：1、面板、梁采用A3[σ]=1600kg/cm2[τ]=950kg/cm22、轮轴、启吊轴用A5[σ]=1200kg/cm2[τ]=250kg/cm23、工作轮选用ZG354、工作轮轴采用铝铁青铜9—45、主梁挠度[f/L]=1/600钢闸门自重采用灌区水工建筑物《水闸》5—109式进行计算。计算公式如下：G=Kz·Kc·Kg·H1.43·B0.83式中：Kz—闸门行走支承系数：对于滚动式支承Kz=1.0Kc—材料系数：用普通碳素结构钢制成的闸门Kc=1.0Kg—孔口高度系数Kg=0.156—124— 计算结果G=3.27T取5T。选双吊点卷扬式移动启闭机，启闭力为5T。二、输水洞闸门设计输水洞采用深孔式平板钢闸门，闸孔净宽为1.6m，高1.8m。闸门孔数为2孔，属实腹式组合梁。因闸门上游水位较高，且水压力较大，故采用水平梁3根，纵向主梁3根，四轮支承，闸门四边设止水。闸门面板采用8mm厚钢板。闸门使用钢材为：1、面板，梁采用：A3[σ]=1600kg/cm2[τ]=950kg/cm22、轮轴、启吊轴用：A5[σ]=1200kg/cm2[τ]=250kg/cm23、工作轮选用ZG354、工作轮轴采用铝铁青铜9—45、主梁允许挠度[f/L]=1/600钢闸门自重采用灌区水工建筑物《水闸》5—109式计算。结果为G=0.54T,取1吨，考虑泥沙压力的影响，选配5T螺杆式启闭机。三、泄洪闸门设计1、设计资料泄洪闸门为潜孔式平面钢闸门，孔口净宽2.8m，高1.3m，孔数1孔。闸前最高水位2.63m。（1）、面板、梁均采用3号钢（A3）[σ]=1600kg/cm2[τ]=950kg/cm2（2）、滚轮、起吊轴用—124— A5[σ]=1200kg/cm2[τ]=250kg/cm2（3）、工作轮选用ZG35（4）、工作轮轴采用铝铁青铜9-4（5）、二期砼200#[σ]=70kg/cm2（6）、主梁允许挠度[f/L]≤1/6002、闸门结构尺寸及工程量（1）、闸门尺寸：1.45×3.16m计算跨度：L0=2.8+2×0.3=3.40m（2）、采用实腹式组合梁，工作闸门安装滚轮，滚轮轴套采用铜合金。（3）、该闸为上游挡水，胸墙设在上游，故需安装顶止水和单向侧止水，止水采用P型橡皮。（4）、面板厚取8mm（5）、横梁经计算选用20a型工字钢（I200×100×7）横跨中截面最大弯应力：横梁端部截面最大剪应力：闸门设主梁3根，边梁3根。闸重705.5kg，埋件重248.6kg㎏，总重954.1kg㎏3、启闭方式选用单吊点螺杆启闭机，考虑泥沙压力的影响，选用启闭机5T。—124— 第七章施工组织设计第一节施工条件沙坝水库本次除险加固设计主要建设项目：坝体加高培厚，坝基水平防渗，上下游护坡整修，维修输水洞，翻修启闭室，重建溢洪道，总土方量24.3万m3,石方量1.104万m3，混凝土0.332万m3。工程初步定于2004年5月1日开工，2005年11月完工，总工期18个月。一、工程位置沙坝水库位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东2Km处，南距旗政府所在地天山118Km，其地理坐标为东经119°44′47″，北纬44°36′38″。二、工程条件工程用水可直接利用库水。工程无可直接利用的电源，需进行发电。工程地区建筑市场劳力充足,可根据情况择优雇用。工程所需主要建筑材料即土料、块石、碎石、骨料、水泥、钢筋、土工膜、无纺布等。其中土料在距主坝1.5Km处取用，碎石使用坝前护坡石料，其它石料和骨料由90Km外的料厂供应。水泥选择旗内天山城东水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥，钢筋、土工膜、无纺布等材料需到外地采购。三、自然条件工程所在地区11～来年4月份为枯水期。历史最大洪水1070m3/s（1998年），11月下旬封冻，最大冻土深22.6m，各类气象数据见第二章第二节。根据气候特点，对工程施工有效工作日进行初步分析，见附表。—124— 有效工作日分析表表7-1月份一二三四五六七八九十十一十二总计公历日期312831303130313130313030365≥6级风天数7.76.08.79.310.14.42.41.62.74.25.87.470≥10mm降雨天数0000.30.71.63.52.510.30.1010法定假日43310有效工作日19.32222.320.417.22425.126.926.323.524.123.9275第二节施工导流沙坝水库除险加固工程施工导流形式：主坝施工利用输水洞排空库水，输水洞施工设围堰，围堰挡水标准按5年一遇洪水标准。第三节料场的选择与开采一、料场选择筑坝土料选择在主坝后左岸600—800m处，平均距离1.5Km，土壤为亚沙土，储量丰富，土质较好，比重2.6t/m3，设计干容重1.65g/cm3，最优含水量15.2%，内摩擦角φ=30°，渗透系数6.4×10-3cm/s。块石和碎石料场选择在距工地80Km的乌兰苏木，储量丰富,质地坚硬，石质为花岗岩，抗压、抗冻、抗防渗指标均达到设计要求，在技施设计时，应就近进行石料料场勘察，争取就近取用，以降低工程造价。混凝土骨料场选择距坝址90Km的八宝山，开采方便储量丰富度，质量符合设计要求，坝址附近无合格的砂石料。二、料场开采筑坝土料采用全机械开采，即装载机挖装，自卸车运输。块石和碎石采用人工装卸，载重汽车运输。混凝土砂石骨料在90Km处骨料厂购进，自卸车运输。—124— 第四节主体工程施工本工程主体施工项目有土方、石方、混凝土、无纺布、土工膜等，以上项目施工严格遵照《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129—2001）。一、筑坝土方土方工程施工以机械施工为主，采用2m3挖掘机挖土，20T自卸汽车运土。拖拉机碾压，蛙式打夯机补夯。人工修坡。底层土填筑时，要将基础面草皮等清除干净，坡面要做成阶梯形，以利坝体结合。每层填土厚度应根据现场碾压试验确定，压实指标按设计压实度P=0.96，含水量控制在10～16%。每层土检测合格后方可进行下一层的填筑。二、无纺布反滤层无纺布要符合土工织物规定中的各项指标，同时要求质量不小于400g/m2，抗拉强度纵70Kg/5cm，横60Kg/5cm。无纺布搭接长度不小于25cm，施工中不能损坏，无纺布铺设要平顺，坡面铺设应自下而上进行，坡面上接逢应上游片压下游片，要严格按照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225—98）和《土工合成材料应用技术规范》（GB50290—98）中有关条款执行。三、土工膜防渗体土工膜用于坝基和坝体的水平防渗，膜厚0.3mm。要求施工过程中不允许损坏，接缝必须双缝焊接，焊缝间距10cm，做充气测定可靠，不许有漏气现象。所用产品必须合格，并且要严格按照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225—98）和《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231—98）中有关条款执行。四、碎石护坡碎石粒径界于3～8cm之间，碎石护坡铺设时要求平整均匀。五、预制砼块护坡砼块现场预制，预制块规格及强度要求应符合有关规范规定和设计要求。—124— 六、复合土工格栅石笼石笼的砌石要密实，砌体缝口要砌紧，底部垫层稳固，严禁架空，不得使用口石和飞口石。石笼护底宜采用立砌法，不得叠砌和浮塞，石笼最小边长应大于20cm。七、钢筋砼砼标号C、W、F均以设计为准，砼采用拌合系统拌制，按试验确定配比作业，严格控制误差，必须按工序施工，振捣充分，不许有跑浆现象。要严格按照《水工砼施工规范》（SDJ207—82）有关规定施工。八、金属结构钢闸门的制造，严格按有关规范和设计要求进行。第五节施工交通运输一、对外交通运输施工对外交通运输主要是各种建筑材料的运输。砂石土等天然材料场至工地的运距在1～90Km之间，运输道路均为自然土路和沙石路，路面不平，切有局部沟槽和陡坡，需要整修。二、场内交通运输施工交通运输主要是坝上运土及混凝土的场内运输，应根据施工布置进行合理调度，确保工作效率。第六节工程总体布置及进度为了便于管理和施工，在距工地场区附近处布置施工人员居住场所、食堂、机械停放场、水泥库、油库、砂石料场、砼拌合浇筑系统和钢筋加工场。为了尽可能减少水库除险加固工程施工给水库的正常运行带来的不利影响，要求施工尽早完成。本次设计工期为2004年5月1日开工，2005年11月1日竣工，总工期18个月。计划用工57556工日，机械9436台班，高峰人数191人。2004年5月1日至11月1日完成输水洞和坝基水平土工膜防渗的项目施工。2005年5月1日至11月1日完成坝体加高、上游面护坡、下游坡面整修以及排水体、防浪墙、溢洪道工程的施工。具体工程进度及施工计划见表7-2—124— 主体工程用工数量供应计划表7-3编号项目工日数量备注一主、副坝大坝工程435161坝体土方工程65892混凝土预制板衬砌128203前坡土工膜铺设94204土工布铺设8865后坡碎石护坡27516防浪墙45787旧建筑物拆除63508坝顶路面21259石方工程843二输水洞5501混凝土工程2592土方工程573旧建筑物拆除2154石笼19三溢洪道70331混凝土工程18042石方工程45223旧建筑物拆除707四钢筋制安1317五模板安装与拆除1294六临建工程1000合计57556—124— 施工机械设备数量供应计划7-4编号名称及规格单位数量备注18.5KVA变频机台班22风（砂）水枪2-6m3/min台班753载重汽车5t台班394自卸汽车12t台班4495自卸汽车20t台班262m3装载机台班937塔机10t台班18汽车起重机5t台班839电焊机25kw台班14610钢筋弯曲机Φ06-40台班1411钢筋切断机20kw台班512钢筋调直机4-14kw台班813刨毛机台班16614液压挖掘机2.0m3台班115拖拉机74kw台班62316推土机74kw台班16617推土机88kw台班31218内燃压路机12-15t台班1719蛙式打夯机2.8kw台班33020手持式风钻台班197211.5kw震动器台班34220.4m3砂浆搅拌机台班623混凝土搅拌机0.4m3台班133242.2kw平板震动器台班158251.1kw震动器台班1452630m3/h混凝土泵台班3027电弧对焊机台班528胶轮车台班2696—124— 29其它机械台班3500合计9436材料供应计划表表7-5编号名称及规格单位数量备注1汽油t202柴油t953电kwh1462564风m319135845水m3134686碎石m330427块石m392268钢筋t1079螺旋钢筋t110水泥t320811组合钢模板kg807212铁件kg71013电焊条kg84814铁丝kg93315沥青t416油毛毡m257517合金钻头个35818雷管个842319导火索m1258420导火线m4105921粘土t76722模板m2157123钢管t124砂浆m3173625炸药kg912426砼m3294927橡胶止水带m12628土工布m24967229土工膜m214852230复合土工膜m2188631工程胶kg91632预埋钢板t0.133混凝土柱m31334木柴t235排气阀个80—124— 第八章环境保护设计第一节评价依据一、《水利水电工程环境影响评价规范》SDJ302－88（试行）；二《中华人民共和国环境保护行业标准—环境影响评价技术导则总纲》TJ/2.1—93；三、《环境影响评价技术导则—非污染生态影响》HJ/19—93。第二节评价标准一、《农田灌溉水质标准》GB5084—92；二、《环境空气质量标准》GB3095—1996；三、《土壤环境质量标准》GB15618—1995；四、《地面水环境质量标准》GB3838—88；五、《地下水环境质量标准》GB/T14848—93。第三节工程环境影响分析及减缓措施一、工程对环境的有利影响沙坝水库经过27年的运用，对其周边环境和生态环境存在多方面的有利影响，使库区周围的湿度增加，增加了植被覆盖率，改善了局部小气候，发展了下游灌区灌溉面积，促进了当地生态环境的良性发展，水库除险加固工程的实施，对环境的影响主要有以下几个方面。1、沙坝水库除险加固工程完成后，兴利库容达到400万m3，通过合理的调度运用，可以为下游控制范围内提供可靠的生态建设用水，加快了阿旗生态建设步伐。2、水库除险加固后，恢复灌溉面积10万亩，其中农田—124— 4.5万亩，人工草场和苗木基地5.5万亩，使农牧业生产有了保障。通过灌区的建设，使水库控制区内的植被得到恢复，使该地区生物环境进入良性发展。3、水库除险加固后，水库蓄水量稳定，水位提高，增加了侧向渗漏，可以提高水库周边地区的地下水位，使水库周边植物生长茂盛，为鸟类生存提供了良好栖息地，增加了鸟类种群数量和栖息量，同时也会改变水库周边的小气候，对生态环境的改变十分有利。4、水库除险加固后，其养鱼水面由原来的200亩，提高到2608亩，可进一步扩大养殖规模，增加经济效益。所以水库除险加固工程建设不仅对水库周边地区有良好作用，而且对阿旗整个生态环境的改善起到促进作用。5、沙坝水库除险加固工程完成后,将成为草原旅游的一大景点，使这里自然景色与人文景观熔为一体，成为人们旅游、渡假的胜地。二、工程对环境的不利影响沙坝水库除险加固后，正常水位为559.0m，较原设计抬高2.5m，淹没范围有增加。另外的不利影响表现在施工工期，土料场，修建临时道路、砂石土料的开采和一些加工场地等临时设施，将对周边环境产生破坏，造成水土流失，施工期产生的噪声、粉尘、生产废水、施工人员的生活污水等，均可对周边环境产生一定的污染，需采取一定的保护及治理措施。随着时间的推移，影响可逐渐消逝。三、工程对环境不利影响的减缓措施1、土料场及其临时道路的施工尽量避开大风季节和暴雨，对于施工产生的弃渣应综合利用，可以铺路、填沟作为建筑材料等。对于废弃的土石要选定堆放在不易产生土壤侵蚀的地方，施工结束后要对工程垃圾集中到废弃的取土场填埋处理，采取平整、覆盖表土和种植灌木，及时恢复植被（见水土保持规划设计）2、要加强施工管理，在施工作业区经常撒水，防止机动车辆运输产生的扬尘对大气造成的污染。—124— 3、在施工期对于施工机械要注意养护，合理操作，尽量使机械维护在最低噪声级水平下；材料运输过程中要避免在距居民区较近的地方夜间运输，并禁止鸣放高音喇叭。4、在施工期各种施工机械检修产生的少量油污及生活污水、废水要集中排放，定期消毒，避免流入库区。第四节环境保护投资经估算，环境投资为14万元（生物防治措施已列入水保治理概算）环境投资见表环保投资估算表项目金额（万元）大气监测及防治措施4噪声监测及防治措施5施工期卫生防疫措施3其它费用2合计14第五节、环境监测建议水库正常运行后，建议在库区周边地区增设监测或管护站点，用以直接掌握水库水质变化，及时提供环境变化基础数据，管理库区内生态及环境保护项目，使之发挥良好的建设效益。第六节、综合评价—124— 沙坝水库除险加固工程的实施，从环境角度分析，不论对自然环境、社会环境及生态环境都将会产生很大的正面影响，而负面影响只发生在施工期，随着施工结束，环境措施实施，其负面影响即消逝，利远远大于弊，因此该工程从环境保护角度评价，是可行的。第九章水土保持设计第一节指导思想、原则和设计目标1、指导思想全面贯彻国家有关法律、法规、符合国家和地区的水土保持、环境保护的总体要求，科学分析预测，合理规划布局，使水环境保护设计成为建设项目总体设计的组成部分，并为工程项目服务。2、原则坚持预防为主、全面规划、综合治理、因地制宜、加强管理、注重效益的水土保持方针；坚持谁开发，谁保护；谁造成水土流失，谁负责治理的原则；坚持三同时原则。即环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。3、设计目标合理治理水库建设过程中形成的取土场和大坝、输水洞、溢洪道等开挖产生的弃渣，使新增人为水土流失和工程建设中造成的潜在的问题得到有效控制，工程施工形成的边坡，采取有效措施，保障主体工程的安全、稳定和对周边环境不致产生危害，管理所周边进行绿化美化相结合，达到净化空气、美化环境的目的。第二节水土保持工程设计1、土料场植被建设水库土坝填筑完工后，将场地平整和整形，建设成牧业用地20hm2—124— 。播种经济效果好，适应性强、抗旱、生长快、根系发达、成活率高的牧草，可以起到防止水土流失的作用，达到一劳永逸的目的。每公顷草籽用量68Kg，2、弃料堆植被建设弃料堆放在低洼地，经整平和整形覆盖土层50cm，面积20hm2，确定为人工种草用地。选择播种柠条或播种抗旱耐盐碱的草种。3、库区上游植被建设沙坝水库淤积主要是受风沙侵害，因此在本次水库除险加固的同时，要对库区上游进行植被建设，主要措施是在上游周边地区植树造林15.5hm2，以防水库淤积，改善生态环境，达到防风固沙的目的。4、办公区绿化设计办公区周边以云杉、丁香为主，设计栽植云杉75株，丁香75株，间隔栽植。造林技术参看有关林业科技书。5、施工期环境保护设计施工期的生活污水、废水要集中排放，定期消毒，施工完成要进行掩埋，施工期结束后，要清除临建工程垃圾，破坏的植被要完全恢复。上述水土保持工程设计投资，依据《水土保持工程概（估）算定额与编制规定及规范实施手册》进行计算。沙坝水库除险加固水土保持工程投资概算表建设项目数量单价（元）金额（元）备注整地（hm2）40140556200取土场，弃料场恢复种草（hm2）40168267280条播每公顷草籽用量68Kg路旁林（株）40004.5618240公路长2Km，两侧各2排库区上游造林（株）261183.188305515.5hm2办公区绿化（株）7565.64920带土球云杉7554.64097带土球丁香围封（m）33505.217420合计251212—124— 第十章工程管理设计第一节设计依据为加强水库管理，保证水库工程正常运行，充分发挥水库综合效益，按照基本建设必须为工程管理创造条件的原则，参照《水库工程管理设计规范》（SL106－1996）以及《水利工程管理单位定员试行标准》（SL705－81），进行沙坝水库工程管理设计。第二节管理机构沙坝水库为中型水库，原工程管理单位为沙坝水库管理所，事业单位，隶属阿鲁科尔沁旗水务局，现有编制人员13人。参照有关标准，本次设计确定人员编制13人，其中正副所长各1人，财务人员2人，司机1人，保管1人，管理调度1人，工程养护3人，工程观测1人，综合经营2人。第三节工程管理范围和保护范围参照《水库工程管理设计规范》中型水库的规定划定工程管理范围的保护范围，见表九－3－（1）。沙坝水库工程管理范围和保护范围表表九－3－（1）项目管理范围保护范围工程区水库上游从坝轴线上50cm（不含工程占地、库区征地重复部分）。下游从坝脚处向下100m。上下游均与坝端范围衔接。由坝址以上，库区两岸土地征用线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地。坝端坎肩以外150m管理范围以外150m溢洪道轮廓线外50m管理范围以外100m输水洞轮廓线外20m管理范围以外50m—124— 生产、生活区6000m2第四节工程管理设施一、工程管理设施主要包括：通信设施、交通设施、计量设施、观测设施及以生产和生活设施等。二、经安全鉴定现场检查，沙坝水库以前无任何观测、管理设施，本次设计增加以下设备：1、电台1部，电话1部，对讲机2对；2、防汛越野车1辆，面包车1辆，载重抢险卡车1辆；3、J2经纬仪1台，水准仪1台，测流仪1台；4、网围栏12km；5、翻修和扩建办公、管理用房300m2。第五节工程运用管理1、工程调度水库的调度运用，应根据水库的工程任务及建筑物的标准和运用条件，进行防洪兴利调度。本次初设根据沙坝水库的实际情况，正常高水位以下需要一定的共用库容。经分析确定，溢洪道底高程557.5m。即为汛限水位，当汛期洪水入库并达到该水位后，溢洪道泄洪，输水洞即可按要求正常供水，也可按特殊要求泄洪。根据水库灌溉制度，下游灌溉用水期为4～9月份，应以各月用水期的用水总量通过输水洞闸门的开启高度控制出水流量。其中8月中旬用水量最大（741.3万m3），引用流量10m3/S。2、工程维修应对大坝、溢洪道和输水洞等主要建筑物以及金属结构进行定期检查和维修。3、工程监测—124— 在水库上游河道建流量观测站1处，监测河流水性。建雨量站1处，掌握区域雨情。建立大坝安全监测系统，观测坝体内不同水位下的浸润线位置，以判定各种稳定情况，为水库的安全管理提供技术数据。第十一章设计概算第一节工程概况沙坝水库位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东2km处,属乌力吉沐沦河支流、黑哈河上游，南距旗政府所在地天山118km，其地理位置为东经119°44′47″，北纬44°36′38″。沙坝水库防洪标准为20年一遇设计，100年一遇校核。水库设计总库容860万m3，为中型水库。沙坝水库始建于1976年，主要效益为防洪、灌溉和跨流域调水，保护着黑哈尔河下游的村庄、公路和水电设施，同时灌溉面积有2～4.5万亩；向白音花水库输水8000万m3，大大缓解了白音花水库的供需矛盾，取得了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，带动了两个流域的经济发展。但是大坝的现状已不能充分发挥它的效益，有关单位组织对大坝进行了安全鉴定,并提出了各项报告,经赤峰市水利局的审核,确定沙坝水库需要除险加固。沙坝水库本次除险加固初步设计的主要建设项目有：坝体加高,坝基水平防渗,上下游护坡整修,加设放浪墙,维修输水洞、翻修启闭室，重建溢洪道。第二节主要投资指标—124— 沙坝水库本次除险加固初步设计概算总投资为2499.65万元，其中建筑工程投资1864.42万元，占总投资的78.32%，机电设备及安装投资64.13万元，占总投资的2.64%，金属结构设备及安装投资42.41万元，占总投资的1.78%，临时工程投资为110.59万元，占总投资的4.65%，独立费用投资为299.07万元，占总投资的12.56%，基本预备费投资为119.03万元。第三节编制原则与依据一、编制原则与依据1、水利部水总[2002]116号发布《水利工程概（估）算编制规定》的通知。2、《水利建筑工程概算定额》3、《水利工程施工机械台时费定额》4、依据设计图纸及《水利工程设计工程量计算规则》进行工程量计算。5、概算编制采用的材料单价为2003年9月天山镇市场调查价，设备单价为厂家询价。二、费用构成按《水利工程设计概（估）算编制规定》（以下简称《编制规定》）第五章所规定的内容执行。水库的工程性质为枢纽工程。人工、材料等基础单价的编制方法及计算标准(一)人工预算单价依据《编制规定》中的计算方法和标准，确定次地区为六类区，人工单价计算结果如下：1、工长：7.105元/工时2、高级工：6.612元/工时—124— 3、中级工：5.624元/工时4、初级工：3.043元/工时（二）材料预算单价=（材料原价+运杂费）×（1+采购及保管费率）工程所需的三材、汽油、柴油、铅丝以及其他次要材料由天山镇购进，运距130公里。施工用碎石、砂子从乌兰苏木购进，运距90km，块石在八宝山购进，运距80km、土工膜在沈阳购进，采购及保管费率取3%。（三）电、风、水预算价格1、施工用电价格计算由于水库工地没有电网供电，故采用移动式柴油机组发电，根据《编制规定》的公式计算，工地用电价格为1.93元/度。2、施工用水价格施工用水靠在工地附近打井解决，根据《编制规定》的公式计算，施工用水价格为0.35元/m3。3、施工用风价格根据施工设计，采用油动移动式空压机，容量为9m3/min，根据《编制规定》的公式计算，施工用风价格为0.30元/m3。第四节费用构成及计算标准一、各种费用费率（一）其他直接费根据《编制规定》，建筑工程的其他直接费取直接费4%，安装工程取4.7%。（二）现场经费—124— 根据《编制规定》，确定水库为枢纽工程，所以土石方工程按直接费的9%计算，模板工程和混凝土浇筑工程按直接费的8%计取，其他工程按直接费的7%计取，机电、金属结构安装按人工费的45%计取。（三）间接费根据《编制规定》，土石方工程按直接工程费的9%计取，模板工程按直接工程费的6%计取，混凝土浇筑工程按直接工程费的8%计取，其他工程按直接工程费的7%计取，机电、金属结构设备安装按人工费的50%计取。（四）企业利润企业利润按直接工程费和间接费之和的7%计取。（五）税金税金按直接工程费和间接费、计划利润之和的3.22%计取。（六）机电设备工程所需的钢闸门、启闭机、水泵、发电机组等，运费根据《编制规定》按设备原价的6%计算。采购及保管费按设备原价、运杂费之和的0.7%计取。（七）房屋建筑工程为了沙坝水库除险加固后的生产和管理，需建管理房300平米。（八）供电线路工程为了水库生产和运行的需要，要架设高压线路3公里，低压线路1公里。（九）其他建筑工程1、水库建成后的观测工程共设5处。2、水土保持工程投资经计算需投资25.00万元3、环境保护工程投资为14万元。—124— 二、施工临时工程（一）施工导流与排水施工导流所需费用用设计发生的工程量乘以工程单价计算，施工排水按施工组织设计的台班数进行设计。（二）施工房屋建筑1、施工仓库，依据《编制规定》和工程附近近几年的房屋造价，施工仓库的单位造价指标为250元/平米。2、办公、生活及文化福利建筑，依据《编制规定》计算公式如下：式中：I—房屋建筑工程投资A—建安工程量，按工程一至四部分建安工程量（不包括办公、生活及文化福利建筑和其他施工临时工程）之和乘以（1+其他临时工程百分率）计算；U—人均建筑面积综合指标，按12平米/人标准计算；P—单位造价指标，参照工程所在地区永久房屋造价指标计算，此工程中取600元/平米。N—施工年限，按设计工期为1.5年；L—全员劳动生产率，一般不低于60000～100000元/（人，年），取100000元/（人，年）K1—施工高峰人数调整系数，取1.10K2—室外工程系数，取1.10K3—单位造价指标调整系数，取0.25（三）施工交通工程按设计工程量乘以工程单价进行计算。—124— （四）其他施工临时工程枢纽工程取一至四部分之和的百分率计算，取3.0%。三、独立费用（一）、项目建设管理费1、建设单位开办费取20万元2、建设单位经常费（1）建设单位人员经常费建设单位人员按10人计，设计总工期为18个月，经常费用指标为39390元/（人·年）（2）工程管理经常费按建设单位开办费和建设单位人员经常费之和的15%计取（二）工程建设监理费监理费根据关于发布《工程建设监理费有关规定》的通知即建设部（1992）价费字479号文件计取，采用监理工程概预算百分比法计取。（三）生产准备费1、管理用具购置费按建安工程量的0.025%计取。2、备品备件购置费按设备费的1.5%计取。3、工器具及生产家具购置费按设备费的0.08%计取（四）科研勘测设计费1、工程科学研究试验费按建安工程量的0.45%计取。2、工程勘测设计费工程勘测设计费根据10号文件计取。（五）其他1、定额编制管理费按建安工程量的1.5‰计取2、工程质量监督费按建安工程量的1‰计取3、工程保险费按建安工程量的4.5‰计取—124— （六）预备费只计算基本预备费，按工程一至五部分之和的5%计取沙坝水库除险加固工程投资概算总表万元编号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计占一至五部分投资（%）一水库工程第一部分：建筑工程1864.421864.4278.32第二部分：机电设备及安装工程64.1364.132.69第三部分：金属结构设备及安装工程8.6933.7242.411.78第四部分：临时工程110.59110.594.65第五部分：独立费用299.07299.0712.56一至五部分合计1864.4297.85299.072380.42100.00基本预备费一至五部分投资合计×5%119.03静态总投资2499.65总投资2499.65二移民环境投资1淹没及永久占地补偿2环境保护3水土保持基本预备费投资合计×5%静态总投资总投资—124— 三工程投资总计静态总投资总投资建筑工程投资概算表编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）备注第一部分1864.42一大坝工程1431.181坝体土方工程m3156015.019.10297.992钢筋制安T61.606900.042.503防浪墙混凝土m31232.00510.3062.874浆砌石基础m34480.0298.25133.625混凝土预制板衬砌m34165.0632.39263.396前坡土工膜铺设m245815.021.91100.387前坡土垫层m34165.029.7512.398土工布铺设m245815.09.1041.699前铺盖土工膜m294300.019.02179.3610清淤土方m385800.02.0817.8511土方回填m385800.05.0042.8912排气阀个80200.01.6013干砌石支座m32400.057.7413.8614伸缩缝(二毡三油)m3120.082.810.9915普通钢模板安装与拆除m24320.055.0423.7816拆除毛碎石m314820.023.2934.5217毛碎石运输m314820.021.6032.0118后坡碎石护坡m39976.834.3134.2319路肩石m3312.0606.0418.9120坝顶路面m213000.011.1314.4721主副坝连接路平整m350.020.000.7022大坝与乡间公路连接路km1.5155000.023.2523细部结构156015.00.8413.1124石方开挖m3263821.605.702526石方运输m3263823.296.1427土方开挖m34258.220.3528浆砌石m3215194.524.1829坝下植树亩651300.08.45二输水洞36.46—124— 1砼底板m367.80513.963.492砼墙m3120.45510.306.153浆砌石底板m322.70307.620.704浆砌石墙m3156.10309.244.835复合土工格栅m315.014.000.216石笼m329.8057.740.177墙体材料m361.60600.003.708钢筋制安T19.876900.0113.719模板安装与拆除m2210.6547.341.0010土方开挖m3943.0011.161.0511拆除混凝土m3174.3038.830.6812拆除外运m3174．3023.290.4113拆除干砌石m331.0011.300.0414拆除外运m331．0020.450.0615细部结构m3188．2514.000.26三溢洪道工程248.231浆砌石m3220298.256.562C20闸底板砼m31248513.9664.143C20墩砼m3140472.696.624C20交通桥预制砼板m345632.392.855C20交通桥砼m315513.960.77C20墙砼m3795510.3040.576石笼m378057.744.507复合土工格栅m3332014.004.658钢筋制安T17.906900.0112.359伸缩缝二毡三油m129.082.811.0710普通模板安装与拆除m21360.1847.346.4411石方开挖m317636.021.6038.0912石方运输m317636.023.2941.0713天车库m296.001000.09.6014橡胶止水m120.0123.091.4815拆浆砌石m3603.038.832.3416拆除外运m3603.020.451.2317土工织布m26509.100.5918Ф75钢管T0.756000.00.4519Ф20钢筋T0.203786.00.0820预埋钢板T0.066000.00.0421螺旋钢筋T0.0353786.00.0122C25细砂砼m33.0227.240.0723细部结构1897.014.02.66四管理用房屋57.551管理房m2300.0600.018.002生活文化福利建筑工程39.55—124— 五供电线路工程27.001高压线路km3.080000.024.002低压线路km1.030000.03.00六内外面观测工程25.001大坝观测工程处550000.025.00七水保25.00八环境保护14.00机电设备及安装工程编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）备注第二部分机电设备及安装64.13一电力设备12.951变压器（100KVA）台115000.001.502变压器（50KVA）台19500.000.953配电盘套15000.000.504柴油发电机(50KW)台250000.0010.00二交通、通讯设施51.971防汛越野车辆1250000.0025.002抢险自卸汽车辆1150000.0015.003防汛抢险船辆150000.005.004电话部25000.001.005对讲机对13800.000.386经纬仪（2″级）台215000.003.007水准仪台25000.001.008测流仪台24000.000.80金属结构及设备安装编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）备注第三部分金属结构与安装42.41（一）溢洪道32.151钢闸门T12.0010350.012.422预埋件及安装T3.299399.633.093启闭机（5T）台431318.0012.534启闭机安装台49131.303.655电机台11670.000.176电缆线米10029.000.29（二）输水洞10.26—124— 1钢闸门T410350.04.142预埋件T0.89399.630.753启闭机（2T）台44289.251.724启闭机安装台49131.303.65临时工程编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）备注第四部分临时工程110.59一施工导流5.041围堰土方m365003.282.132土工布铺设m221009.101.9138号铅丝T110000.001.0二临时工程14.311土方填筑m3330010.473.452砂石路面m3165006.5810.86三临时房屋建筑33.461临时仓库m2200250.005.002办公、生活文化建筑28.46四其他临时工程57.78独立费用编号工程或费用名称单位数量单价（元）合计（万元）备注第五部分独立费用299.07一建设管理费127.33(一)项目建设管理费90.901建设单位开办费20.002建设单位经常费70.90（1）建设单位人员经常费10×1.539390.059.09（2）工程管理经常费79.0915%11.82（二）工程建设监理费监理工程概算的1.75%36.43二生产准备费1.391管理用具购置费建安工程量的0.025%0.562备品备件购置费设备费的1.5%0.633工器具生产家具购置费设备费的0.08%0.20三科研勘测设计费151.001科学研究试验费9.922勘察设计费145.71四其他费用14.721定额编制管理费2.582工程质量监督费1.983招标代理服务费10.16—124— 预备费编号工程或费用名称单位数量单价合计（万元）备注第六部分预备费119.031基本预备费一至五部分合计×5%119.03—124— 建筑工程单价汇总表编号项目单位单价直接工程费其中间接费计划利润税金直接费其中其他直接费现场经费人工费材料费机械费1人工挖土方胶轮车运输m35.685.685.684.950.110.622土方回填m33.282.722.722.490.130.110.240.240.210.103推土机推土（20m）m32.041.691.690.050.141.320.060.140.150.130.064推土机推土（40m）m33.432.852.850.070.232.220.100.230.260.220.115推土机推土（60m）m34.894.063.600.10.333.170.140.320.370.310.156铲运机推土m37.736.425.680.190.524.980.230.510.580.490.247挖掘机挖土自卸汽车运输m38.228.068.060.130.317.638一般石方开挖m321.6017.9515.888.234.832.830.641.431.621.370.679自然碎石铺垫m345.7938.0333.6615.860.3317.461.353.033.422.901.4310人工铺筑河砂垫层工程m329.7524.7121.8715.860.220.881.972.221.890.9311人工抛石护后坡m334.3128.5025.226.890.0818.251.012.272.572.181.0712浆砌块石护坡工程m3194.52144.58127.9536.1987.504.255.1211.5213.0111.035.4313浆砌块石底板工程m3188.08139.23123.2231.4687.504.254.9311.0912.5310.625.2314浆砌块石基础工程m3178.71132.07116.8827.6685.104.124.6810.5211.8910.084.96—124— 建筑工程单价汇总表编号项目单位单价直接工程费其中间接费计划利润税金直接费其中其他直接费现场经费人工费材料费机械费15浆砌块石墙工程m3189.71141.06124.8434.8485.844.164.9911.2412.7010.765.3016浆砌石拆除m338.8332.2528.5428.400.141.152.572.902.461.2117干砌石拆除m311.309.388.308.260.040.330.750.840.720.3518土坝物料压实工程m319.1015.8714.040.660.342.860.561.261.431.210.6019G9砼底板工程m3513.96375.56335.32.27.40258.1049.8313.4126.8318.7827.6013.5920G9砼闸墩工程m3472.69344.21307.3319.18245.3942.7612.2924.5917.2125.3012.4521G9砼防浪墙m3510.30375.42335.2023.51250.4461.2613.4126.8218.7727.5913.5822G9砼栓工程m3507.80375.68335.4351.23243.2640.9413.4226.8318.7827.6113.5923预制混凝土板工程m3632.39471.86425.10122.14260.2542.7017.0029.2633.0335.3417.3924预制混凝土快工程m3606.04449.56405.01106.39256.3642.2716.2028.3531.4733.6716.5725钢筋制作与安装T6900.015949.945312.45574.684151.26583.51212.50425.00297.50437.32215.2526橡胶止水m3123.09106.1494.778.8785.903.797.585.317.803.8427二毡三油伸缩缝m282.8171.4163.769.7053.980.022.555.103.575.252.5828搅拌机搅拌工程m319．7119．7119．7112．190．397．14—124— 建筑工程单价汇总表编号项目单位单价直接工程费其中间接费计划利润税金直接费其中其他直接费现场经费人工费材料费机械费29自卸汽车运输砼m313．0213．0213．021．030．6211．3730汽车运输制砼板m337．0937．937．093．861．8231．4131钢模板安装与拆除（一般部分）m255．0447．0141．9813．8417．4410．701．683．362．823．491．7232钢模板安装与拆除(板、梁、柱部分)m247．3440．4336．1017．268．1410．701．442．892．433．001．4833自卸汽车运块石m320．4520．4520．454．610．2015．6434土工膜铺设工程m219．0216．0914．5014．500．581．021．131．210．5935土工膜铺设工程m221．9118．5416．7016．700．671．171．301．390．6836无纺土工布铺设m39．107．706．940．576．370．280．490．540．580．2837临时碎石路面m291．9876．4067．6119．9540．267．402．706．096．885．832．8738干砌块石基础m257．7447．9642．4517．1124．610．731．703．824．323．661．80主要材料预算价格汇总表—124— 单位:元编号名称及规格单位原价依据单位毛重(t)运费(元/tkm)运距(km)价格原价运杂费采购保管费预算价1325号水泥T天山10.55130320.0075.511.87407.372425号水泥T天山10.55130350.0075.512.57438.073钢筋T天山10.551303600.0075.5110.073785.574板枋材m3天山0.70.551301200.0052.8537.451290.305汽油T天山10.861304100.00115.8130.164345.966柴油T天山10.861303900.00115.8120.474136.27砂子m3乌兰苏木1.60.55903585.6120.608碎石m3乌兰苏木0.650.55903888.28126.289块石m3八宝山1.70.55803081.6111.6010铅丝T天山10.551303400.0075.5104.073579.5711无纺布100m2天山0.040.55130700.003.0221.08724.1012土工布100m20.5513土工膜100m20.55—124— 施工机械台班使用费计算表编号施工机械台班费合计(元/台时)一类费用二类费用名称型号小计人工(工时)电(度)汽油(kg)柴油(kg)风(m3)水(m3)单价:5.624元单价:1.93元单价:4.346元单价:4.136元单价:0.30元单价:0.35元数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额1胶轮车0.900.902推土机55kw66.2520.0846.172.413.507.932.673推土机59kw72.5524.3148.242.413.508.434.744推土机74kw100.0142.6757.342.413.5010.643.845推土机88kw122.4656.8565.612.413.5012.652.116挖掘机1m3140.0963.2776.822.715.1914.961.637拖拉机74kw76.0221.5754.452.413.509.940.958蛙式打夯机2.8kw17.261.1816.082.011.252.54.839刨毛机63.7319.6244.112.413.507.430.6110钢筋弯曲机Φ6-4021.112.2218.891.37.316.011.5811钢筋切断机20kw43.683.1740.511.37.3117.233.2012载重汽车5t57.2318.6338.601.37.317.231.2913电焊机25KVA28.710.7227.9914.527.9914风水枪62.970.6662.31202.560.75411.56—124— 15汽车起重机5t65.7425.3440.402.715.195.825.21—124— 施工机械台班使用费计算表编号施工机械台班费合计(元/台时)一类费用二类费用名称型号小计人工(工时)电(度)汽油(kg)柴油(kg)风(m3)水(m3)单价:5.624元单价:1.93元单价:4.346元单价:4.136元单价:0.30元单价:0.35元数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额16型钢剪断机13kw41.6714.8726.801.37.3110.119.4917型钢弯曲机26.954.5922.361.37.317.815.0518汽车起重机8T82.6035.5647.042.715.197.731.8519载重汽车10T85.8941.7744.121.37.318.936.8120搅拌机0.4m333.619.7023.911.37.318.616.6021卷扬机3T18.502.4616.041.05.625.410.4222汽车起重机40T341.17256.0885.192.715.1916.969.9023平板振动器2.2kw4.951.673.281.73.2824插入振动器1.5kw4.432.312.121.12.1225插入振动器1.1kw3.081.541.540.81.5426变频机组8.5kva23.7911.4412.356.412.3527砼输送泵30m3/h118.2453.2165.032.413.5026.751.5328钢筋调直机14kw25.944.7321.211.37.317.213.9029塔式起重机10T147.3861.3686.022.715.1936.770.83—124— 施工机械台班使用费计算表编号施工机械台班费合计(元/台时)一类费用二类费用名称型号小计人工(工时)电(度)汽油(kg)柴油(kg)风(m3)水(m3)单价:5.624元单价:1.93元单价:4.346元单价:4.136元单价:0.30元单价:0.35元数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额数量金额30卷扬机5T26.714.1822561.37.317.915.2531电弧电焊机150型166.915.01161.901.37.3180.1145.598.12.435.51.9332泥浆泵3PN14.751.8412.911.37.312.95.6033泥浆搅拌机42.5110.332.211.37.3112.924.9034手持式风钻57.512.43180.154.030.31.0535载重汽车8T74.6234.2240.401.37.318.033.9036吊桶2.0m32.202.2037绞车30kw59.079.8849.191.37.3121.741.8838铲运机6-8m316.6916.6939装载机2m3145.1456.3588.791.37.3119.781.4840挖挖掘机2m3245.21147.3097.912.715.1920.282.7241自卸汽车20T157.6883.3774.311.37.3116.267.0042自卸汽车12T116.6258.0258.601.37.3112.451.2943自卸汽车15T134.3072.5461.491.37.3113.154.1844自卸汽车8T85.6436.1449.501.37.3145U门座式起重机540/30型291．5494．37197．173．921．9390．8175．24—124— 次要材料预算价格汇总表单位:元编号名称及规格单位原价运杂费合计1沥青T2200.0075.52275.52油毡m22.000.502.503橡胶止水Kg60.0010.0070.004LDJ胶Kg6.002.008.005PVC胶Kg6.002.008.006型钢Kg5.001.006.007锯材m3450.0075.5525.58组合钢模板Kg6.002.008.009专用钢模板6.002.008.0010铁件Kg5.001.006.0011预埋铁件Kg5.001.006.0012电焊条Kg6.001.007.0013铁钉Kg5.001.006.0014合金钻头个32.003.0035.0015炸药T6000.00100.006100.0016雷管个1.250.151.4017导火线米0.850.151.0018钢板Kg5.001.006.0019氧气m35.001.006.0020乙炔气m39.000.509.5021棉纱头Kg15.50.5016.0022油漆Kg11.000.8211.8223编织袋个0.950.051.0024粘土m32.0022.0024.0025自然碎石m310.0022.0032.0026铁丝kg5.001.006.00—126— 主要工程量汇总表序号项目土方填筑(m3)浆砌石(m3)干砌石(m3)钢筋砼(m3)土工膜(m2)土工布(m2)复合土工格栅(m3)模板(m2)1大坝工程241815469524001232.0140115458154320.02溢洪道工程2201897.0780.01360.183输水洞工程943.0178.8188.2529.8210.65合计24275885093.824003317.2514011545815809.85890.83主要材料用量汇总表序号项目水泥(t)钢筋(t)钢材(t)木材(m3)块石(m3)汽油(t)柴油(t)1大坝工程2405.1161.6010638.62溢洪道工程718.0417.901200237.603输水洞工程84.1519.844.0164.50合计3207.9099.3416.0011040.7工时数量汇总表序号项目工时数量备注1大坝工程593974.02溢洪道工程60807.213输水洞工程6952.68合计840970.88—126— 材料利用平衡表部位及名称前坡干砌石抢险路开挖溢洪道开挖数量（m3）14820263817636可利用比例%50505050可利用量m37410131910582实际利用量m3741013199365利用比例%10010088．5利用部位前坝脚干砌石支座m32400石笼m3810背水坡护坡及盖重m33985坝顶路面碎石m33042临时路面碎石m31319331道路开挖面护坡浆砌石m3215合计74101399365注：前坡铺盖拆除由于水库淤积的影响，一部分石料已埋入地下，一部分石料破碎石与泥土混杂在一起，难以回收利用，故可利用率只有50%左右。溢洪道开挖，由于岩石破碎，表层有部分石土混杂量。故可利用率不超过60%。道路开挖因总量太少，加之岩石破碎，利用量也不会更高。—126— 第十二章国民经济评价第一节国民经济评价的依据一、水利部1994年颁发的《水利建设项目评价规范》（SL72—94）。二、水利部（水财[1995]281号）文件。第二节基本参数的确定一、根据《水利建设项目经济评价规范》规定，在国民经济评价时社会折现率取12%。计算基准点选在2004年年初，投入物和产出物均按年末发生结算。二、水利建设项目的经济计算期包括建设期，试运行期，运行期和正常运行期。本工程正常运行期50年，建设期一年半，工程经济计算期为51.5年。三、计算价格采用2003年现行实际价格计算其费用和效益。第三节国民经济评价一、费用计算水利建设项目的费用包括项目的固定资产，流动资金和年运行费。1、固定资产投资固定资产投资包括水利建设项目达到设计规模所需由国家、企业和个人经各种方式投入的主体工程和相应配套工程的全部建设费用，固定资产残值忽略不计。本工程的固定资产投资2499.65万元。2、年运行费—126— 年运行费指项目正常运行期每年共需支出的全部运行费用，包括维修费、管理费、材料费、动力燃料费。根据水利部（水财[1995]281号）文件，本工程为水库工程。年运行费率为工程总投资的4%，即本项目的年运行费为94.00万元3、流动资金根据本工程的实际情况，按年运行费的10%计取，即流动资金9.4万元，流动资金在计算期末一次回收。4、水利工程折旧计算见表12—1水利工程折旧计算表表11-1工程名称使用年限（年）更新次数（次）更新费用（万元）更新年度溢洪道401248.232043输水洞30136.462033二、效益计算水利建设项目的效益应按有、无建设项目对比获得的直接效益和间接效益。本次国民经济评价只计算直接效益。1、防洪效益：沙坝水库除险加固后，可保护下游4个乡镇苏木、94个嘎查、人口9346人、15万（头）只牲畜，4.5万亩耕地、13.5万亩草场以及公路干线、乡镇政府机关、学校、医院的生命和财产安全。经预测和估算，年防洪直接效益965.37万元。该项目运行初期和正常运行期直接防洪效益可达48269万元，防洪效益不计入经济效益计算之内。2、灌溉效益：灌溉效益是指有灌溉和无灌溉相比较所增加的效益。—126— 水库除险加固前平均年灌溉面积3.77万亩，水库除险加固后设计灌溉面积可达10万亩，每年可增加灌溉面积6.23万亩，除险加固前、后农作物效益计算见表12—2，表12—3。无灌溉条件下农业产值效益计算表表11—2作物品种种植面积（万亩）亩均产量（Kg）单价（元/Kg）亩效益（元）总产值（万元）备注玉米3．003000.9270810青贮玉米2.0010000.3300600杂豆1.231002.00200246.00合计6.231656.00有灌溉条件下农业产值效益计算表表11—3作物品种种植面积（万亩）亩均产量（Kg）单价（元/Kg）亩效益（元）总产值（万元）备注玉米2.505000.94501125.0青贮玉米2.5046000.104601150牧草0.507512.00900450种子4000.3012060牧草牧草1.0010000.30300300苗木0.731000（元/亩）1000730合计6.233815灌溉效益：B=ε（B2－B1）式中：B—灌溉年效益（万元/年）。ε—灌溉效益分摊系数（ε=0.5）。B1—无灌溉条件下的农作物的总产B2—有灌溉条件下的农作物的总产值。—126— 经计算得：B=0.5×（3815－1656）=1079.5万元。3、养殖效益水库养鱼水面2608亩，按亩产鲜鱼30公斤计，年产鲜鱼7.824万公斤，年产值为31.29万元，扣除成本6.258万元（占总产值的20﹪），则年净效益为25.03万元。4、旅游效益水库除险加固后，可大力发展旅游业，因旅游而产生的年效益预计5万元。工程年经济效益为1109.53万元。三、国民经济评价指标：1、经济评价指标⑴、经济内部收益率（EIRR），是指项目计算期内各年净效益现值累计等于零时的折现率。式中：B—年效益值（万元）C—年费用值（万元）n—计算期t—计算期分年序号⑵、经济净现值（ENPV）：指以用社会折现率（is）将项目计算期内各年的净效益折算到计算期初的现值之和。式中:ENPV—经济净现值（万元）is—社会折现率(3)、经济效益费用比（EBCR）以项目效益现值与费用现值之比。—126— 式中：EBCR—经济效益费用比；Bt—第t年的效益（万元）；Ct—第t年的费用（万元）；(4)、经济效益评价根据国民经济效益费用流量表计算，该项目国民经济评价指标见表11—4，国民经济效益费用流量见表11—5。二、投资回报年限(一)、按静态法计算式中：T—投资回报年限K—工程总投资(万元)B—年效益(万元)C—年费用(万元)经计算得:T=3.0(年)(二)、按动态法计算式中：i—年利率其余符号同上。经计算的：T=3.6(年)—126— —126— 国民经济效益费用流量表序号项目计算期合计建设期运行期2004-200520062007-203220332034-204220432044-20522053一效益流量B1109.531109.53×261109.531109.53×91109.531109.53×91118.9353266.841工程效益1109.531109.53×261109.531109.53×91109.531109.53×91109.5353257.442回收流动资金9.49.4二费用流量C2499.65103.494×26130.4694×9342.2394×9947305.741固定资产2499.652499.652年运行费9494×269494×99494×99445123流动资金9.49.44工程折旧费三净效益流量(B-C)-2499.651006.1326403.78979.079139.77767.39139.771024.9345961.1四累计效益流量-2499.65-1493.5224910.2625889.3335029.135796.444936.1745961.1—126— 国民经济评价指标表表11—4指标项目经济内部收益率（%）经济净现值(万元)经济效益费用比项目区34.34817.182.22三、国民经济评价结论经济内部收益率为34.3大于12，国民经济净现值为4817.18万元大于零，经济效益费用比为2.22大于1，该工程的经济效益显著，因而国民经济评价是可行的。—126— 目录第一章综合说明……………………………………………1第一节工程概况………………………………………1第二节水文……………………………………………4第三节地质……………………………………………5第四节工程任务和规模………………………………6第五节工程布置及主要建筑物………………………6第六节施工……………………………………………7第七节环保设计………………………………………7第八节工程管理………………………………………7第九节设计方案………………………………………8第十节经济评价………………………………………8第二章水文…………………………………………………12第一节流域概况………………………………………12第二节气象……………………………………………12第三节水文基本资料及测站情况…………………14第四节径流……………………………………………15第五节洪水……………………………………………18第六节泥沙……………………………………………30第三章工程地质……………………………………………31第一节工程地质概况…………………………………31第二节工程地质条件…………………………………31第三节天然材料………………………………………32第四节结论……………………………………………33第四章工程任务和规模……………………………………34第一节地区经济概况…………………………………34第二节综合利用要求…………………………………35第三节兴利调节………………………………………36第四节水库调洪计算…………………………………40第五节坝顶高程的确定………………………………47第五章工程设计及建筑物…………………………………50第一节设计依据………………………………………50第二节设计方案选择…………………………………51—126— 第三节工程设计………………………………………52第六章金属结构……………………………………………80第七章施工组织设计………………………………………83第一节施工条件………………………………………83第二节施工导流………………………………………84第三节料场的选择与开采…………………………84第四节主体工程施工…………………………………85第五节施工交通运输…………………………………86第六节工程总体布置及进度………………………86第八章环境保护设计………………………………………87第一节设计依据……………………………………87第二节评价标准……………………………………87第三节工程对环境的主要影响……………………87第四节环境保护投资…………………………………89第五节环境监测建议…………………………………89第六节综合评价………………………………………89第九章水土保持设计…………………………………………90第一节指导思想、原则和设计目标………………90第二节水土保持工程设计…………………………90第十章工程管理设计………………………………………92第一节设计依据………………………………………92第二节管理机构………………………………………92第三节工程管理范围和保护范围…………………92第四节工程管理设施…………………………………93第五节工程运用管理…………………………………93第十一章设计概算…………………………………………94第一节工程概况………………………………………94第二节主要投资指标…………………………………94第三节编制原则与依据………………………………95第四节费用构成及计算标准………………………96第十二章国民经济评价…………………………………115第一节国民经济评价的依据………………………115第二节基本参数的确定……………………………115第三节国民经济评价………………………………115—126— 内部资料仅供参考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^G89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz84!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9Cp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