安徽某水库除险加固工程初步设计报告.docx

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安徽某水库除险加固工程初步设计报告

安徽省宿松县

茅山水库除险加固工程

初步设计报告

蚌埠市水利勘测设计院

二○一五年六月

批准

审查

校核

设计

汪徐英石兵何芳云

“未加盖院设计文件专用章者对外无效”

1综合说明

1.1　绪言

1.2　水文

1.3　工程地质

1.4　工程任务与规模

1.5　工程布置及主要建筑物加固

1.6　电气及消防

1.7　施工组织设计

1.8　工程占地

1.9　水土保持与环境保护设计

1.10　工程管理设计

1.11　设计概算

1.12　工程特性表

2水文

2.1流域概况

2.2水文气象

2.3流域暴雨洪水特征

2.4水文基本资料

2.5设计洪水

2.6施工期洪水

3工程地质

3.1　概述

3.2　水库区工程地质条件

3.3　大坝工程地质条件及评价

3.4　溢洪道工程地质条件及评价

3.5放水涵洞工程地质条件及评价

3.6　天然建筑材料

4工程任务与规模

4.1工程概况

4.2工程等级及洪水标准

4.3工程加固的必要性

4.4水库洪水调节计算

4.5工程措施与建设内容

5建筑物除险加固设计

5.1　设计依据

5.2　工程布置及主要建筑物

5.3　大坝加固设计

5.4　溢洪道加固设计

5.5　放水涵加固设计

5.6　防汛道路设计

5.7　大坝观测

5.8　除险加固主要工程量

6　电气与消防设计

6.1　电气工程设计

6.2　消防设计

6.3　电气及消防设备材料表

7施工组织设计

7.1　施工条件

7.2　编制依据

7.3　施工导流

7.4　主体工程施工

7.5　施工总体布置

7.6　施工进度计划

7.7　主要技术供应计划

8工程占地

8.1　工程永久占地

8.2　工程临时占地

8.3　征用地面附着物实物指标

8.4　补偿费用

9水土保持设计

9.1　设计依据

9.2　项目概况

9.3　水土流失预测

9.4　防治措施设计

9.5　投资概算与效益分析

10环境保护设计

10.1设计总则

10.2工程对环境的影响

10.3环境保护设计

10.4环保投资

11工程管理设计

11.1管理机构

11.2工程管理范围和保护范围

11.3配备主要管理设施

11.4工程管理运用

12设计概算

12.1工程概况

12.2编制依据及基础资料

12.3费用构成及计算标准

12.4概算编制

12.5独立费用

12.6设计概算

附件：

1.《安徽省宿松县茅山水库除险加固工程初步设计概算附件》

2.《安徽省宿松县茅山水库除险加固工程初步设计附图》

1综合说明

1.1绪言

茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，位于华阳河水系二郎和河支流上游，大坝以上控制面积0.1km2,坝址距宿松县城约17km，至坝址有2km无交通公路。

水库于年月兴建，年月完工，是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小

（2）型水库。

水库运行以来未进行过除险加固。

水库总库容15.06万m3，其中:

兴利库容11.84万m3，调洪库容1.66万m3，死库容1.56万m3，正常蓄水位57.66m（吴淞，下同），死水位50.04m，汛限水位57.66m。

水库灌溉面积亩，养殖水面亩，防洪保护宿松县城、界岭村等村庄，涉及人口人、耕地亩，和等重要交通干线安全，社会效益巨大。

由于大坝建设年代远久，当时施工时技术落后，质量控制不严，水库运行以来一直存在安全隐患。

我院在分析已有资料的基础上，对水库的安全性进行了评估，编制了《安徽省宿松县茅山水库工程安全性评估报告》。

该水库大坝、溢洪道和放水涵，均存在不同程度的险情和问题。

现根据水利部、财政部《关于印发小

（2）型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知》（办规计[2011]206号）精神，在充分比选加固处理方案的基础上。

在宿松县水利局的配合下，编制完成了《宿松县茅山水库除险加固工程初步设计》报告。

本工程主要特征参数见吴垅水库除险加固工程特性表见表1.12-1

表1.12-1茅山水库工程特性表

序号及名称

单位

数量

加固前

加固后

一、水文

1、坝址以上流域面积

km2

0.1

0.1

2、多年平均降雨量

mm

1375

1375

3、正常运用（设计）洪水标准

P%

5%

5%

正常运用（设计）洪峰流量

m3/s

/

2.68

4、非正常运用（校核）洪水标准

P%

0.05%

0.0333%

非正常运用（校核）洪峰流量

m3/s

/

5.42

二、水库

1、校核洪水位（吴淞零点）

m

58.21

56.79

设计洪水位

m

57.97

56.58

正常蓄水位

m

57.66

56.3

死水位

m

50.04

50.04

2、水库容积

总库容　　　（校核水位下）

万m3

15.07

11.02

兴利库容

万m3

11.84

8.25

死库容

万m3

1.56

3、调节特性

年调节

年调节

三、下泄流量

1、设计最大泄洪流量

m3/s

/

1.02

2、校核最大泄洪流量

m3/s

/

2.66

四、工程效益

1、灌溉面积

万亩

0.10

0.10

2、设计灌溉保证率

%

65%

75%

五、主要建筑物及设备

1、挡水建筑物型式

碾压式土石坝

碾压式土石坝

地基特征

片麻岩

片麻岩

地震烈度/设计烈度

度

6/6

6/6

坝顶高程

57.35～58.61

58.00

最大坝高

m

9.2

9.2

堤顶长度

m

110

110

2、泄水建筑物型式

溢洪道

溢洪道

地基特性

片麻岩

片麻岩

渠底高程

m

57.66

56.3

溢洪道长度

m

/

27.8

设计单宽流量（校核水位）

m3/s

/

/

消能方式

自由消能

消力池消能

3、输水建筑物

设计流量

m3/s

0.1

1

最大流量

m3/s

0.1

＞2

输水道型式

砌石圬工方涵

钢筋砼箱涵

地基特性

片麻岩

片麻岩

长度

m

/

26.5

断面尺寸

mm

400×500

800×1200

衬砌型式

砌石

钢筋砼

闸门型式/尺寸/数量

m

闸门/0.5×0.5/1台

闸门/0.5×1.2/1台

启闭机型式台数/容量

T

5t

5t

1.2水文

1.2.1流域概况

茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，属华阳河水系二郎河支流上游（工程位置图见2.1-1）。

二浪河发源于宿松县三面尖，流经陈汉乡、隘口乡、二郎镇刘坡村、孚玉镇、五里乡、佐坝乡，注入龙湖。

坝址以上来水面积0.1km2，流域宽度0.188km，流域平均坡度22.4‰，流域综合特性k=0.35。

现状库区水面长约0.180km，宽0.090～0.140km，呈梨形。

水库地处低山丘陵区，山势起伏不大，两岸山体坡度一般3°～32.3°。

现状坝顶高程57.35～58.61m，坝后地面高程49～52m左右。

1.2.2气象

本流域属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，光照充足，雨量充沛，无霜期较长。

引用宿松气象与蒸发站资料，多年平均气温16.3℃。

最高温度为39.4℃，极端最低温度-10.3℃,气温年际变化不大，年内变化显著。

全年日照时数2023.7h，多年平均无霜期254天，多年平均蒸发量mm（大水体），多年平均风速3.2m/s，年最大风速15m/s。

汛期风向多为东南风。

流域内多年平均降雨量1361mm，年最大降雨2305mm（1999年），最小降雨891mm（1978年），最大降雨是最小降雨的2.6倍。

降雨量年内分配不均，春夏多雨，秋冬少雨，雨量集中在5～9月，约占全年雨量的65%，暴雨多出现在6月中下旬至7月中下旬。

1.2.3径流

坝址以上流域没有雨量站和水位站，无建库以来出入库水量的记录资料。

水库年径流的分布和年际变化大，径流的年内分配依赖于气候变化过程。

因流域内无水文站，水库没有径流资料，因此，茅山水库以上径流计算采用间接法。

1.2.4设计洪水

水库设计洪水按暴雨推求，暴雨参数根据1984年5月安徽省水利水电勘测设计院编制的《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（以下简称《办法》）中编制的暴雨等值线图查算。

计算20年一遇洪峰流量为1.7m3/s,300年一遇洪峰流量为3.5m3/s。

1.3工程地质

1.3.1水库区工程地质条件

茅山水库水库所处区域主要分布地层为黑云二长片麻岩（Arq）和近代人工填土层（rQ）。

工程区域内地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。

第四系孔隙水主要赋存于人工填土层中。

工程区地下水主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。

裂隙水分布于基岩裂隙中，主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。

茅山水库水库地处扬子准地台下扬子台坳安庆凹断褶束（Ⅲ22-2），主要受头坡深断裂控制。

水库所处区域未见大的断层分布，岩体中节理（裂隙）较发育。

根据国家地震局2001年出版的1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）（50年超越概率10%），茅山水库水库所处区域地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度。

1.3.2枢纽工程地质条件

大坝为均质土坝，坝顶长度110m左右，坝顶宽度1.8～3.0m，现有坝顶高程57.35～58.61m，最大坝高8.6m。

大坝迎水坡坡比1：

2.3～1：

2.8，无块石护坡；背水坡中段设有平台，平台高程一般55.05～55.47m，平台以上坡比1：

2.2～1：

2.6，平台以下坡比1：

2.1～1：

2.8，其余段坡比1：

2.1～1：

2.8，背水坡左侧坡脚设直立式干砌石固脚挡墙，墙顶高程51.11～51.94m。

大坝为均质土坝，在多次填筑施工时由当地群众土法施工，经过多次加高培厚而成，坝体填筑质量一般，填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。

坝体渗透系数一般在2×10-4cm/s左右，具有中等偏弱透水性。

水库修建时清基不彻底，水库背水坡脚即为水塘，未能发现渗漏。

1.3.3天然建筑材料

水泥购自怀宁海螺水泥厂。

石料（块石、碎石）可直接从凉亭采石场购买，岩石为变质岩，中层厚构造，弱～微风化状态，石质坚硬，满足砌石质量要求。

该料场开采、运输条件较好，运距约40km。

砂料从太湖县花园镇砂料场购买，该料场储量丰富，以黄色中粗砂为主，砂的指标基本满足混凝土用细骨料质量技术要求，该料场开采、运输条件较好，运距约60km。

所需木材来自凉亭镇。

1.4工程任务与规模

1.4.1工程任务

茅山水库灌溉面积亩，养殖水面亩，防洪保护宿松县城、清河村等村庄，涉及人口人、耕地亩，和等重要交通干线安全，社会效益巨大。

1.4.2工程规模

茅山水库属重点小

（2）型水库工程，等别为Ⅴ等，永久建筑物级别为5级。

1.4.3调洪计算成果

根据水库泄流建筑物条件和调洪演算原则，按本次设计洪水成果和泄流设施的综合泄流曲线，采用静库容法进行调节计算。

通过调洪演算得20年一遇设计洪水位为57.97m，300年一遇校核洪水位为58.21m，成果见表1.4-1。

表1.4-1调洪计算成果表

洪水标准

Qmax

Vmax

Zmax

qmax

（m3/s）

（万m3）

（m）

（m3/s）

10年一遇

1.81

14.02

57.87

0.25

20年一遇

2.68

14.33

57.97

0.58

300年一遇

5.42

15.07

58.21

2.01

1.4.4工程存在主要问题

根据《茅山水库工程安全评估报告》，目前存在的主要问题如下：

1、大坝为均质土坝，现状坝顶高程57.35～58.61米，现状坝顶宽1.8～3.0米，太窄，小于规范要求。

坝体渗透系数一般在2×10-4cm/s左右，大坝下游坡渗流出逸比降大于0.5，抗渗安全性不足，总体渗量较大，对水库库容有所影响。

上游坡无防浪设施，下游坡无排水设施。

2、溢洪道位于大坝左侧山体，现状溢洪道两侧及底部为全风化片麻岩，无护砌，底高程58.3m，比大坝坝顶高程高0.8m，属于未完工工程。

需在原址优化改建。

3、放水涵建设年代远久，系圬工结构，进水口为老式斜拉杆控制，目前损毁。

因此水库处于长流水常态，但一旦蓄水，圬工结构的放水涵将成为大坝的安全隐患。

4、下游出逸比降超标，坝体和坝基结合部渗流量偏大。

1.5.1工程等别、建筑物等级和洪水标准

1.枢纽工程设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）本工程复核防洪标准为：

20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。

大坝、溢洪道、放水涵洞为5级建筑物，消能防冲设计洪水标准为10年一遇。

除险加固后水库特征水位：

设计洪水位56.58m，校核洪水位56.79m，正常蓄水56.3m，死水位55.94，总库容11.002万m3。

2.抗震设计烈度

根据《中国地震动参数区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，对应地震基本烈度为6度。

1.5.2主要加固措施

1、大坝整修达标，坝顶新建泥结石路面，迎水坡铺设干砌石护坡，背水坡草皮护坡。

2、原址新建溢洪道进出口护砌工程和浆砌石梯形泄洪槽；新建消力池；新建跨溢洪道交通桥。

3、放水涵原址拆建成钢筋混凝土箱涵。

1.6电气及消防

电气设备主要包括大坝放水涵洞启闭机房照明及管理区照明等。

管理区架设0.23kv低压线路0.8km相应的配电设备及照明设施。

1.7施工组织设计

主要施工项目：

大坝加固、放水涵拆除重建、新建溢洪道泄水U型槽及进出口衔接护砌防冲工程，主要工程量如下表：

主体工程主要工程量汇总表

编号

工程项目

拆除（m3）

土石方开挖（m3）

土方

填筑（m3）

堆砌石（m3）

砼及钢筋砼（m3）

钢筋（t）

道路

（m2）

一

主体建筑工程

30

12140

11480

282

296

27.34

1245

（一）

大坝加固工程

7250

6840

247

18

1245

（二）

放水涵加固工程

30

4210

4070

15

170

16.54

（三）

溢洪道加固工程

680

570

20

108

10.8

二

交通工程

800

合计

30

12140

11480

282

296

27.34

2045

施工总工期：

2015年11月到2016年2月，总共121天。

施工导流：

依据（SDJ38-39）《水利水电施工组织设计规范》规定，本工程临时建筑物为5级，导流标准为5年一遇洪水。

选定导流时段是2015年11月到2016年2月，导流方式为基坑围堰挡水，施工期先将洪水屯蓄库内，放水涵建好后，可从放水涵导流。

施工顺序：

放空库水，建基坑围堰-放水涵拆建工程-大坝加固工程-溢洪道工程。

有条件时可交叉施工。

1.8工程占地

茅山水库除险加固工程永久占地主要是建管理设施占地，占地面积约

亩。

茅山水库除险加固工程临时占地主要包括：

施工过程中生产、生活占地，位置主要在大坝右岸，茅山水库临时占地总面积约为亩。

永久与临时占地均为集体所有。

工程占地补偿费用主要包括工程永久占地、临时占地补偿费用和地面附着物补偿费用，两项费用合计为万元。

1.9水土保持与环境保护设计

1.9.1环境现状和环境保护目标

库坝区内经济以农业为主，无工矿企业及开采价值的矿藏，无重大浸淹没损失。

水库库岸稳定，环境地质良好，物理作用不强烈，植被覆盖率较高，水土保持较好，固体径流来源不丰，水库淤积量少，水质清澈，区内无人为污染和盐渍化现象。

空气质量和声环境质量背景值良好。

环境保护目标为：

工程施工期间，确保水库总体水质达到期1类水标准；工程施工过程中保护该区域的野生动物不受到伤害，尽可能减少对地表原生植被的破坏，施工结束后，施工地应恢复植被到施工前水平；保护施工人群不受各种传染疾病的侵害；尽量减少施工范围的水土流失，施工完工后不加重该地区的水土流失。

1.9.2环境保护设计

（1）水质

施工营地机械设备维修和机械停放保养场内设置排水沟，排水沟出口处设集水池、废水收集系统和油水分离装置，废水经沉淀后达标排放。

（2）人群健康

对进入施工区的施工人员进行卫生检疫，对传染病患者进行隔离治疗或送往就近医院治疗。

（3）施工区卫生设施

根据施工范围分布特点，在各施工区、土料场等地建临时厕所及生活垃圾处理设施，并定期进行消毒处理、清运和无害化处理。

（4）生态

施工过程中，尽可能减少施工开挖对地表植被的破坏，并结合水土保持措施，及时恢复施工迹地植被。

1.9.3环境管理与监测

建设单位应配置环境管理专业人员，负责施工中的环境管理和监督，并委托有资质的环境监理单位进行环境监理；施工承包单位亦应配置环境管理专业人员。

环境监测项目主要有：

水质、空气、噪声、水土流失等。

1.9.4水土保持设计

水土保持责任范围主要包括土料场、施工临时占地、弃渣场等。

（1）土料场

开采前沿边界线布设排水沟和沉砂池，排除雨水后降低土体含水量，开采时表层腐植土开挖堆放于料场四周，取土完毕后，将腐植土回填平整还田。

（2）弃渣场

在堆填时选用弃料块石于坡脚处砌筑挡墙，并随时堆填随时平整，施工完成停止堆填后，将弃料场进行平整，种植树木。

（3）施工临时占地

施工结束后，采取平整地和绿化处理。

（4）防汛公路

防汛公路施工完成后，对道路两旁进行绿化。

1.10工程管理设计

根据水利部、财政部2004年5月颁布的《水利工程管理单位定岗标准》（试点）的规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，正式成立宿松县茅山水库管理所。

根据安徽省水利厅规划办2007年5月印发的《小型水库除险加固概算审核内部标准》的有关规定，管理单位定员：

小

（2）型水库按1～2人/座,根据实际需要，本水库定员设定为1人。

1.11设计概算

设计概算依据水利部及现行有关规定、标准进行编制，其主要依据水利部水总[2002]116号文颁发的《水利工程设计概（估）算编制规定》，建筑工程主要采用《116号文》颁发的《水利建筑工程概算定额》；安装工程主要采用水利部水建管[1999]523号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》，缺项子目以水建[1993]63号文颁发的《（中小型）水利水电设备安装工程概算定额》为补充，并按水利部水利建设经济定额站水定[2003]1号文予以调整；施工机械台时费采用《116号文》颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。

按2012年第一季度价格水平编制本工程概算，总投资为85.92万元（含基本预备费12.31万元），其中：

水土保持工程投资3.0万元，环保工程投资1.0万元。

2水文

2.1流域概况

茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，位于华阳河水系二郎和河支流上游（工程位置图见2.1-1）。

二浪河发源于宿松县三面尖，流经陈汉乡、隘口乡、二郎镇刘坡村村、孚玉镇、五里乡、佐坝乡，注入龙湖。

坝址以上来水面积0.1km2，流域宽度0.188km，流域平均坡度22.4‰，流域综合特性k=0.35。

现状库区水面长约0.180km，宽0.090～0.140km，呈梨形。

水库地处低山丘陵区，山势起伏不大，两岸山体坡度一般3°～32.3°。

现状坝顶高程57.35～58.61m，坝后地面高程49～52m左右。

2.2水文气象

本流域属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，光照充足，雨量充沛，无霜期较长。

引用宿松气象与蒸发站资料，多年平均气温16.3℃。

最高温度为39.4℃，极端最低温度-10.3℃,气温年际变化不大，年内变化显著。

全年日照时数2023.7h，多年平均无霜期254天，多年平均蒸发量mm（大水体），多年平均风速3.2m/s，年最大风速15m/s。

汛期风向多为东南风。

流域内多年平均降雨量1361mm，年最大降雨2305mm（1999年），

最小降雨891mm（1978年），最大降雨是最小降雨的2.6倍。

降雨量年内分配不均，春夏多雨，秋冬少雨，雨量集中在5～9月，约占全年雨量的65%，暴雨多出现在6月中下旬至7月中下旬。

图2.1-1茅山水库工程位置图

2.3流域暴雨洪水特征

该流域属江淮地区大别山暴雨区，洪水多由暴雨形成，年际变化较大，多发生在夏季，与暴雨发生时期基本一致。

本区暴雨多由梅雨锋、台风以及冷风低槽、低涡切变等天气系统形成。

梅雨发生于每年的6月中旬～7月中旬，此类雨型降雨集中，笼罩面广，降水量大，极易引起洪涝灾害。

流域内洪水主要由暴雨形成，洪水发生时间与降雨基本一致，集中发生在6～8月份，个别年份也有由台风暴雨形成的洪水，多出现在9、10月份。

由于大别山属降水高值区，且山区河流坡降大，河槽调蓄能力小，降雨汇流迅速，所以洪水频繁，具有洪峰高、历时短的特点。

流域洪水年际变化大，也与降雨情况相似。

2.4水文基本资料

库区内无水位站和雨量站，坝址流域也没有雨量站和水文站，因此，只能利用间接方法计算设计洪水。

2.5设计洪水

水库库区及邻近地区无实测径流资料，无法由实测流量计算洪水，只能采用设计暴雨间接推求洪水，设计洪水计算依据经过审批的省水利水电勘测设计院1984年汇编的《安徽省暴雨等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》，以下简称《计算办法》。

暴雨参数根据《安徽省长短历时年最大点雨量频率计算、适线、查图成果表》及《安徽省长短历时年最大暴雨统计等值线图编制说明》以下简称《1995图集》进行查算。

2.5.1流域几何特征参数

本次设计收集到的水库原设计资料有86年编制的《小型水库资料汇编》和宿松县水利局统计的小型水库资料，但资料统计不完整，仅有集水面积，并不能满足设计洪水计算参数的需求。

而本次设计对流域特征参数重新做了复核，茅山水库流域集水面积0.1km2、流域平均宽度0.188km、河道平均坡度22.4‰（根据1：

1万地形图量测）、流域形状系数0.35。

与收集到的统计资料参数成果对比表见下表2.5-1

由下表可以看出流域面积与原资料值相等，本次设计是在1：

1万地形图量测，经多次复核确认无误，故采用本次量测成果。

由于收集到的原始资料有限，除流域面积外，其他参数无从考证，均采用本次量算成果。

表2.5-1茅山水库流域几何特征参数表

类别

86年《资料汇编》

县水利局资料

本次量测

采用数值

流域面积F（km2）

0.1

0.1

0.1

0.1

河道平均坡度J（‰）

22.4

22.4

流域平均宽度B（km）

0.188

0.188

流域形状系数f

0.35

0.35

2.5.2设计暴雨参数

根据《安徽省长短历时年最大点雨量频率计算、适线、查图成果表》及《安徽省长短历时