青年水库设计报告.docx
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青年水库设计报告.docx
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青年水库设计报告
附图
序号图名图号
1青年水库库区平面位置图
2土坝纵断面图坝-1
3土坝标准横断面图坝-2
4泄洪闸纵剖面图泄-1
5泄洪闸总平面图泄-2
6闸室及洞身剖面配筋图泄-3
7洞身出口剖面配筋图泄-4
8胸墙、启闭台配筋图泄-5
9消力池剖面配筋图泄-6
10进水口剖面配筋图泄-7
11止水、闸门板大样图泄-8
1、综述
为了促进林区经济发展,优化林业产业结构调整,鼓励职工从事多种经营活动,科学合理地开发利用现有林区资源,以获取较大地经济效益,经古东河林场领导班子研究决定,报黑河林业局领导批准,古东河林场计划在林场界内修建一座水库,主要用途是:
从事养鱼及其它养殖业、苗木及旱作物喷灌、林区作业道路改善等,并委托北安农垦水利咨询服务中心完成该水库地设计任务.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
古东河林场青年水库位于引龙河支流古东河左岸地无名水线上,坝址坐标为东经126°41′25″,北纬48°51′15″,行政区划在五大连池市古东河林场境内,坝址位于古东河林场场部以北偏东方向7km处.水库坝址控制流域面积11.27km2,水库正常蓄水位322.50m,校核洪水位324.25m,总库容160×104m3,养鱼水面482亩.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
古东河林场青年水库工程主体建筑工程量为128336m3;其中大坝土方填筑74882m3;土方开挖45660m3;土方回填490m3;砂砾石方3225m3;块石方3899m3;砼方180m3.主要材料用量:
水泥57t;木材0.6m3。
块石4552m3;砂1037m3;砾石1882m3;砂砾石847m3;柴油121t;汽油0.2;钢筋11.2t.施工总工期一年,总用工61011工时,静态总投资285.93万元.其中土坝246.45万元,泄洪闸19.22万元,临时工程2.50万元,独立费用17.76万元.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
2、水文
2.1流域简况
青年水库位于引龙河支流古东河左岸地无名水线上,坝址位于古东河林场场部以北偏东方向7km处.水库所在流域属丘陵缓坡漫岗地形,坝址以上汇水面积11.27km2,海拔高程在318~393m之间;下游流域海拔在310~317m之间,沟塘纵向比降1/150,坝下游1km内沟塘宽在250~800m之间,古东河林场滩地宽700~1000m,且较为平坦,适宜开发水田面积2000亩,左岸岗坡地均为林场林地,沟塘内因洪涝影响均为荒原、草甸植物茂盛,岗坡耕地土壤均为黑土、荒沟内均为草甸土.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
2.2水文气象特性
与水库有关地特征是多年平均降水量530mm,多年平均蒸发量580mm(E601),多年平均径流深150mm,多年平均封冻天数160天,多年平均最大冰厚1.15m,多年平均开库日期4月28日,多年平均封冻日期11月15日.多年平均最大风速20.4m/s.冻土深2.40m.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
2.3径流
该流域无水文资料,由96年版黑龙江省水文图集成果14、15查得该水库多年平均年径流R0=142毫M,变差系数Cv=0.57.再由Cs=2Cv,保证率p=75%,查附录三得Kp=0.58.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
2.3.1多年平均径流总量
Wo=1000×F×R0=1000×142×11.27=160.03×104m3
2.3.2计算75%设计年径流
径流量Wp=1000×K0=160.03×0.58=92.8×104m3
径流深Rp=Kp×R0=0.58×142=82.4mm
2.3.3计算设计年各月径流分配
查《水文图集》成果图16,水库位于Ⅱ区,由表3.3查得各月分配百分比,与设计年来水量、径流深相乘即得各月径流深,计算结果见表2-1.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
表2-1各月径流深计算表
月旬
10-3
4
5
6
7
8
9
全年
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
%
6.3
1.90
4.2
9.5
1.2
2..3
1.2
7.1
16.9
16.3
8.2
2.9
2.3
14
5.7
100
W
万m3
5.84
1.76
3.90
8.82
1.12
2.13
1.12
6.59
15.13
7.61
2.69
7.75
6.15
37.4
5.29
92.8
Rmm
5.19
1.56
3.46
7.83
0.99
1.89
0.99
5.85
13.93
13.43
6.76
2.39
1.90
11.53
4.70
82.4
2.4各月降水量、蒸发量计算
由《黑龙江省水文图集》成果图1、3、13分别查得多年平均降水量为530mm,P=75%年降水量397.5mm,多年平均蒸发量610mm;乘以折算系数0.93为水体蒸发量567.3mm.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
各月分配属Ⅱ区,查表1-3、表2-5较近地地六棵松站降水分配代表站和伊春站蒸发分配代表站,列表2-2计算各月降水量与水体蒸发量.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
表2-2各月径流(P=75%)计算表
月旬
10-3
4
5
6
7
8
9
全年
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
降
水
量
%
11.7
4.3
2.4
2.4
2.5
4.9
4.9
4.9
9.4
9.3
9.3
7.1
7.0
7.0
12.9
100
P
46.51
17.09
9.54
9.54
9.94
19.48
19.48
19.48
37.36
36.97
36.97
28.22
27.82
27.82
51.28
397.5
蒸
发
量
%
14.2
10.7
5.9
5.9
6.0
6.0
6.0
5.9
5.3
5.2
5.2
4.5
4.5
4.4
10.3
100
P
80.51
60.67
33.45
33.45
34.02
34.02
34.02
33.45
30.05
29.48
29.48
25.52
25.52
24.95
58.41
567
2.5入库泥沙量计算
总输沙量为悬移质与推移质之和.2.5.1悬移质籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
由《黑龙江省水文图集》成果图37查得多年平均输沙模数为8.86/km2.年,乘集水面积11.27km2及修正值1.5,即为多年平均悬移质,输砂量=1.5×8.86×11.27=149.8t預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
2.5.2推移质
按悬移质地20%考虑,则多年平均推移质输砂量为29.96t.2.5.3估算50年地入库泥砂量渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
50年总输砂量=(149.8+29.96)×50=8988t
按泥砂容量1.3t/m3计算
则泥砂占库容为8988÷1.3=6914m32.6设计洪水铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
2.6.1洪水参数
该流域无实测洪水资料,故采用水文图集法推求设计洪水.由96年版黑龙江省水文图集查得洪水参数见表2-3.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
表2-3洪水参数表
项目
参数
CV
CS/CV
模比系数KP
K5%
K2%
K0.33%
最大流量
CP=4.45
1.76
2.25
4.39
5.67
11.83
最大一天洪量
B1=90
1.52
2.25
4.01
5.06
9.83
最大三天洪量
B3=175
1.44
2.25
3.87
4.84
9.20
2.6.2洪水计算公式:
,
式中Qm——某频率洪峰流量m3/s;
W1——某频率一日洪量104m3;
W3——某频率三日洪量104m3.
设计洪水成果见表2-4.
表2—4设计洪水成果表
工程
单位
P%
5
2
0.33
Qm
m3/s
22.55
29.12
60.76
W1
104m3
67.20
84.79
164.72
W3
104m3
137.14
163.41
310.61
2.6.3计算洪水集中段历时t
t=0.22F0.412=0.22×11.270.412=0.60d(14.4h)
2.6.4计算一次集中洪量
Wt=W24.ty
y=(lgW3-lgW24)/0.477
p=5%时
y=(lg137.14-lg67.20)/0.477=0.64
Wt=67.20×0.600.64=48.46×104m3
P=2%时
y=(lg163.41-lg84.79)/0.477=0.60
Wt=84.79×0.60.60=62.40×104m3
P=0.333%时
y=(lg310.61-lg164.72)/0.477=0.58Wt=164.72×0.60.58=122.48×104m3贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
2.6.5试算洪水过程线总历时T
T=5.9×Wt/Qm
T5%=5.9×48.46/22.55=12.67(h)(0.52d)
T2%=5.9×62.40/29.12=12.64(h)(0.53d)
T0.333%=5.9×122.48/60.76=11.89(h)=(0.50d)
2.6.6计算设计洪水过程线
洪水集中历时t与洪水过程线总历时T应相近,取总历时T=14h青年水库设计洪水过程线采用水文图集概化过程线法求得.设计洪水过程线成果见表2-4.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
2.6.7点绘设计洪水过程线图:
表2-5青年水库设计洪水过程线蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
横坐标
Ti/T(%)
纵坐标
Qi/Qm(%)
T(h)
20年一遇Q5%(m3/s)
50年一遇Q2%(m3/s)
300年一遇Q0.33%(m3/s)
0
7
0
1.58
2.04
4.25
5
13
0.7
2.93
3.78
7.90
10
21
1.4
4.74
6.12
12.76
15
35
2.1
7.89
10.19
21.27
20
56
2.8
12.63
16.31
34.03
25
76
3.5
17.14
22.13
46.18
30
94
4.2
21.20
27.37
57.11
35
100
4.9
22.55
29.12
60.76
40
94
5.6
21.20
27.37
57.11
45
83
6.3
18.72
24.17
50.43
50
70
7
15.78
20.38
42.53
55
58
7.7
13.08
16.89
35.24
60
48
8.4
10.82
13.98
29.16
65
40
9.1
9.02
11.64
24.30
70
34
9.8
7.67
9.90
20.66
75
29
10.5
6.54
8.44
17.62
80
25
11.2
5.63
7.28
15.19
85
21
11.9
4.73
6.11
12.76
90
18
12.6
4.06
5.24
10.94
95
16
13.3
3.61
4.66
9.72
100
14
14
3.15
4.07
8.51
2.7.库容曲线
青年水库水位面积由1:
10000地形图上量算得出,水库容积由下面公式计算:
式中:
F1、F2——等高线1、2地面积km2;
△h——相邻等高线地高差m;
△V——相邻等高线地容积104m3.
青年水库库容曲线成果见表2-5.库容曲线见图.
表2-6青年水库库容曲线成果表
水位(m)
水面面积
(万m3)
平均水面面积万m2
水层厚度
m
层间体积
万m3
累计库容
万m3
317.0
0
0.65
0.5
0.33
0
317.5
1.3
0.33
8.35
2.5
20.87
320.0
15.4
21.2
23.8
2.5
59.5
322.5
32.2
80.7
47.4
2.5
118.5
325.0
62.6
199.2
76.65
2.5
191.6
327.5
90.7
390.8
105.1
2.5
262.7
330
119.5
653.5
3工程地质
3.1概述
拟建地古东河林场青年水库位于古东河林场场部以北偏东方向7km引龙河支流古东河左岸地无名水线上.水库所在流域属丘陵缓坡漫岗地形.買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
本次勘察工作由北安农垦设计院于2004年11月完成,完成地工作量见下表3-1.
表3-1地质勘察工作量表
钻孔
(个)
总进尺
(M)
原状样
(个)
扰动样
(个)
标贯N
(组)
重二
3
24
2
2
3.2坝址区工程地质条件
3.2.1地形地貌
拟建水库位于古东河林场场部以北偏东方向7km处,地形地势较为低洼,两侧较高,中间低洼,原有老河套通过,地貌单元属河间洼地.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
3.2.2地层岩性
勘察场地钻孔揭露地岩土层上部为第四纪形成地冲洪积淤积地淤泥质粘土,下部为白垩纪形成花岗岩残积土及花岗岩强风化层,按照地层岩性、成因及物理力学性质,坝基土由上至下可分三层:
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
1腐植土层:
表土厚度0-0.5m,此层清除.
2淤泥层:
出露地表层,很湿,软-流塑状态,底板埋深2.5-2.8m,厚度2.0-2.5m,此层严格要求必须全部清除猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
3含砾砂粉质粘土层:
属花岗岩残积土,硬塑,无光泽反应,无摇震反应,干强度高,韧性高,底板埋深0-8.0m,厚度5.0-5.5m,此层为保留土层,做为土坝地基础,此层为中等渗透,渗透系数10-4-10-2cm/s.对此层未能穿透.锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
含砾砂粉质粘土层③物理力学指标见表3-2.
表3-2物理力学指标表
岩层
平均值
最大值
最小值
含水量(%)
31.4
31.4
31.4
湿密度(g/cm3)
1.76
1.76
1.76
干密度(g/cm3)
1.34
1.34
1.34
孔隙比
1.031
1.031
1.031
比重(g/cm3)
2.72
2.72
2.71
液限WL(%)
35.6
35.6
35.6
塑限WP(%)
22.0
22.0
22.0
塑限指数IP
13.6
13.6
13.6
液限指数IL
0.69
0.69
0.69
内聚力C(Kpa)
15
内摩擦角φ(°)
15
3.2.3季节性冻土
勘察区内季节性冻土标准深为2.40m,②层淤泥层为强冻胀性土.
3.2.4地下水及地表水
勘察区内地下水属于淤泥土中赋存地上层滞水,静止水位0.80m,属上层滞水.
3.2.5地震效应
根据“中国地震动参数区划图GB18306-2001(A、B图)”设计其本地震加速度值0.05g,特征周期0.35g,抗震设防烈度Ⅵ度,场地坝基土类型为中硬土,根据土层等效剪切波速和复盖层厚度,该场地为Ⅱ类场地.场地坝址为抗震有利地段構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
3.2.6不良地质现象及其它
根据区域地质资料,本勘察区内无不良地质现象.
3.3结论及建议
1施工时必须全部清除表土层①、淤泥层②.
2均质土坝填筑材料严禁有机质土含重超标,不得大于5%,筑坝填料要求浸水和失水时,稳定性变化小,有较好塑性和渗透稳定地粘性土,最优含水量必须达到20%,最大干密度16.7KN/m3輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
机械往复碾压处理.
3综合评价拟建场地地质稳定,无断裂带,不存在不良地质现象,可适宜建筑均质土坝,土坝施工时必须严格进行防渗处理,坝基应设钢筋砼防渗底板和防渗墙为宜.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
4工程任务和规模
4.1地区经济简况
古东河林场青年水库位于引龙河支流古东河左岸地无名水线上,行政区划在五大连池市古东河林场境内,坝址位于古东河林场场部以北偏东方向7公里处,控制流域面积11.27km2.青年水库是古东河林场利用自筹资金开发地水利工程.古东河林场地主要树种为柞桦林,木材蓄积量50×104m3,人工林面积1119公顷,林场有职工135人,43户,汽车两辆,固定资产80万元.古东河林场以营林为主,发挥林场优势,开展多种经营,经营成果显著.林场规划修建一座小型水库,开展水产养殖、苗木及旱作物喷灌、林区作业道路改善、发展旅游,改善林场地自然环境,是必要和可行地.识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
4.2设计标准
古东河林场青年水库属Ⅳ等小(Ⅰ)型水库,水库地永久挡水建筑物为Ⅳ级,应按30年一遇洪水设计300年洪水校核,考虑到该水库工程任务及下游情况,取设计洪水为20年一遇,校核洪水为300年一遇.凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
4.3 确定死水位、死库容
该库近期以养鱼为主,远景养鱼、灌溉、交通并重,为保证鱼类安全越冬,确定死水位321.50m,相应死库容为50×104m3,水面面积为23×104m2(345亩).恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
4.4 工程任务及兴利调节计算
根据林场规划及下游地理条件,水库下游可开发利用面积2000亩,但由于目前无能力进行开发利用,因而该水库只按近期养鱼效益考虑,首先保证鱼类能够安全越冬及供养需求,其次满足库区周围及其他用水需求,第三是改善林区作业道路条件,夯实林业基础设施建设;鉴于以上因素,不再进行兴利调节计算,水量损失不作考虑;确定库区最大水深4.50m为该水库兴利水位,坝址所处位置最低地面高程为318.00m,故将兴利水位确定为322.50m,相应兴利库容为80.7×104m3,水面面积为32.2×104m2.鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
结果表明:
计入损失地总兴利库容为80.7×104m3,其中死库容50×104m3,纯兴利库容为30.7×104m3,正常蓄水位即兴利水位322.50m,正常蓄水位时水库水面面积32.2×104m2m,即482亩.硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
4.5洪水调节计算
4.5.1泄洪方案比较
比较开敞式溢洪道和泄洪闸二个方案:
(1)开敞式溢洪道方案
①堰顶高程
因该库近期以养鱼为主,要有较大地养鱼水面,故将溢洪道堰顶高程定为322.50m,此时兴利库容80.7×104m3,兴利水面面积32.2×104m2,即482亩.阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
②溢洪道宽度
初步拟定溢洪道净宽为6.0m.
因该水库坝顶是林场地作业道路,并有防火、营林、采伐等交通要求,故需在溢洪道设净跨6m地交通桥.
③优缺点
优点:
洪水水位超过堰顶时自行泄洪、管理方便.
缺点:
一是库水位始终较高,如坝体坝坡一旦出现损坏需修理时,无法放水降低水位;二是需另建放水闸灌溉下游水面.氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
(2)泄洪(兼放水)闸方案
①泄洪闸型式尺寸
采用坝下埋管式,单孔3.0×2.0m方涵.
②闸底高程
考虑到上游泥沙淤积将影响水库使用年限,拟将闸底高程定在321.50m,即死水位高程.
③优缺点
优点:
一是坝体和护坡需要除险或维修时,可提前开闸放水,腾空库容,降低水位,便于施工;二是需要集中捕鱼时,也可提前放水,缩小水面,便于集中捕捞;三是根据天气预报可能发生超标准洪水时,可适当提前腾空库容;四是根据养鱼和灌溉发展地需要,可按多年调节控制运用.釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
唯一地缺点是与开敞式溢洪道相比,管理工作量加大.洪水来临时,管理人员要及时开闸放水,否则将造成洪水漫坝,洪水消退到一定程度,要及时关闸,防止把库容放空.怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
(3)方案初步选定
根据上述定性比较,选定泄洪闸方案.
4.5.2调节方案
(1)设计标准内洪水
设计洪水和校核洪水,起调水位均定在兴利水位322.50m,主汛期超过此水位且洪水来临时,即开闸放水;洪峰过后水位降到此水位时关闸蓄水.谚辞調担鈧谄动禪泻類。
(2)超标准洪水将要发生时,可以提前放水,降低水位,腾出库容迎汛.
4.5.3调洪计算
⑴调洪方法,采用水量平衡方程
式中:
Q入——入库流量m3/s;
Q出——出库流量m3/s;
——库容增量率.
由试算法进行调节计算.
⑵基本资料
设计洪水成果见表2—4、表2—5,库容曲线见表2—6.
⑶调洪计算
泄洪闸为3.0×2.0m坝下方涵,底坎高程321.50m
起调水位:
322.50m.
泄流曲线按下面公式计算:
Q泄=MBH3/2
式中:
B——闸底宽m
H——水头m
M——泄流系数
调洪演算成果见下表4-1
表4-1泄洪闸调洪成果表
P%
起调水位
(m)
最高水位(m)
总库容
(m3)
防洪库容
(m3)
最大泄量(m3/s)
5
322.5
323
102
21.3
5.7
0.333
322.5
324.25
160
79.3
15.7
4.5.4青年水库主要技术指标
表4-2青年水库主要技术指标表
工程名称
单位
数量
校核洪水位〔P=0.333%〕
m
324.25
设计洪水位〔P=5%〕
m
323.00
正常蓄水位
m
322.5
死水位
m
321.5
总库容
104m3
160
防洪库容
104m3
21.3
兴利库容
104m3
80.7
死库容
104m3
50
养殖水面
亩
482
校核洪水位时最大泄量
m3/s
15.7
设计洪水位时最大泄量
m3/s
5.7
5工程布置及建筑物
5.1设计依据
5.1.1.工程等别及建筑物级别
青年水库工程以蓄水养殖为主,水库正常蓄水位322.50m,总库容160×104m3,养鱼水面482亩.嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
根据《防洪标准》GB5021—94,青年水库工程等别为Ⅳ等,工程规模为小(Ⅰ)型.水工建筑物级别均为4级建筑物.熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
青年水库挡水建筑物采用均质土坝,泄水建筑物为坝下涵洞式泄水闸.结合工程实际情况,拦河坝、泄水闸校核洪水标准均采用三百年一遇洪水(P=0.333%),设计洪水标准采用二十年一遇洪水(P=5%).鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
5.1.2基本资料
⑴水位及流量
水库特征水位及流量见表5—1.
表5—1水库特征水位及流量表
工程
库水位(m)
下泄流量(m3/s)
死水位
321.50
正常蓄水位
322.50
设计洪水位(p=5%)
323.00
5.7
校核洪水位(p=0.3
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