白石洞防洪评价.docx
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白石洞防洪评价
1概述
1.1项目背景
白石洞水库位于长沙县金井镇观佳桥社区观佳村老屋场，地理坐标为东经113°23′，北纬28°35′。
白石洞水库距长平公路1.5km，距金井镇5km，距长沙县星沙镇55km。
白石洞水库工程拟建于金井河支流丁家洞溪上，金井河是捞刀河的一级支流，位于捞刀河的右岸，丁家洞溪是金井河的一级支流，位于金井河右岸。
（见附图一）。
根据《长沙市城市总体规划（2003～2020）》，长沙市将沿湘江、319国道两条生长轴线拓展城市发展空间，构筑“一主、两次、四组团”的空间结构。
星马新城作为“两次”之一，位于主城区以东。
星沙分区是星马新城的一部分，规划范围包括星沙镇、榔梨镇和黄花镇三个乡镇，长沙县县城全部包括在规划范围内。
星沙分区为国家级经济技术开发区，长沙大都市发展地域内的副中心城市；长沙县的政治、经济、文教、科研、信息中心，是以外向型高科技工业和高效农业为特色的现代化城市。
其中，长永高速公路以南为长沙经济技术开发区；长永高速公路以北为长沙县县城。
星沙分区规划发展规模：
2020年人口规模为50万人，城市用地规模为60km2。
其中长沙县城30万人，用地规模30km2；长沙经济技术开发区20万人，用地规模30km2。
由于长沙县工业和城镇化发展较快，生产生活用水需求增大，近几年降雨偏少，县内骨干水利工程蓄水不足，工程性缺水问题更显突出。
农田用水高峰时期，全县水库、山塘、河坝蓄水将尽，主要河流除湘江、浏阳河外其余几乎断流，特别是捞刀河及其主要支流金井河，沿线设有大量的固定机台常年提水灌溉两岸二十余万亩农田。
县城星沙日供水能力16万t和黄花集镇及黄花国际机场日供水能力3万t的两个水厂，取水头部皆位于捞刀河下游，水源来自其上游捞刀河和金井河，由于捞刀河、金井河几乎断流，又无骨干水源工程补给水源，使全县重要城镇供水和农业用水形势严峻。
随着长株潭两型社会建设的推进，星沙区作为长沙重要的经济增长点，对水资源保障的要求也越来越高，修建第二水源，提高星沙区的用水保证率的重要性日益显现。
综合考虑水库所处流域社会经济发展对水资源的需求，结合工程的实际情况，拟定白石洞水库的开发任务是：
①为长沙县北部乡镇抗旱提供水源；②当星沙区第一水源发生故障时，为星沙区生活用水提供紧急备用水源；③水利生态旅游。
根据《中华人民共和国防洪法》第二十七条之规定：
“建设跨河、穿河、穿堤、临河的桥梁、码头、道路、渡口、管道、缆线、取水、排水等工程设施，应当符合防洪标准、岸线规划、航运要求和其他技术要求，不得危害堤防安全，影响河势稳定、妨碍行洪畅通；其可行性研究报告按照国家规定的基本建设程序报请批准前，其中的工程建设方案应当经有关水行政主管部门根据前述防洪要求审查同意。
前款工程设施需要占用河道、湖泊管理范围内土地，跨越河道、湖泊空间或者穿越河床的，建设单位应当经有关水行政主管部门对该工程设施建设的位置和界限审查批准后，方可依法办理开工手续；安排施工时，应当按照水行政主管部门审查批准的位置和界限进行。
”受长沙县星沙水利建设投资有限公司委托，本报告就长沙县白石洞水库工程的建设进行防洪影响分析，为河道管理单位和水利行政主管部门提供科学、可靠的审批依据。
1.2评价依据
1.2.1国家法律、法规及有关规定
（1）《中华人民共和国水法》（2002）；
（2）《中华人民共和国防洪法》（1997）；
（3）《中华人民共和国河道管理条例》（2007）；
（4）《中华人民共和国防汛条例》（2005）；
（5）水利部、国家计委水政[1992]7号《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》；
（6）湖南省实施《中华人民共和国河道管理条例》办法；
1.2.2防洪评价技术规范和技术标准
（1）《中华人民共和国国家标准防洪标准》—GB50201-94；
（2）《中华人民共和国国家标准水位观测标准》；
（3）《中华人民共和国国家标准河流流量测验规范》—SL58-93；
（4）《水利工程水利计算规范》--SL104-95；
（5）《水利水电工程设计洪水计算规范》—SL44-2006；
（6）《水利水电工程等级划分及洪水标准》—SL252-2000
（7）《水闸设计规范》—SL265-2001
（8）《水电工程水库淹没处理规划设计规范》—DL/T5064-1996
（9）《灌溉与排水工程设计规范》—GB50288—99
（10）《溢洪道设计规范》—SL253-2000P56
（11）水利部办公厅《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（办建管〔2004〕109号）；
（12）省水利厅《湖南省河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制大纲》（湘水洞管[2001]18号）
1.3技术路线及工作内容
本报告以《白石洞水库工程可行性研究报告》为依据，收集了工程所在河段地形图、纵横断面测量资料、洪水调查资料，以及该流域水文站水位、流量等实测资料，采用《水利水电工程设计洪水计算规范》、《水利工程水利计算规范》等有关规程规范中的计算方法，根据有关法律法规，对本枢纽坝址上、下游可能影响的范围进行防洪评价工作。
主要工作内容：
1、概述：
介绍项目的背景、评价的依据及工作内容。
2、基本情况：
主要介绍项目的基本情况、河道基本情况等。
3、河道演变：
分析河道历史演变、河道近期演变以及将来的河道演变趋势。
4、防洪评价计算：
包括水文分析计算、壅水分析计算、冲刷与淤积分析计算。
5、防洪综合评价：
主要评价工程与有关规划的关系及影响分析；工程与现有防洪标准、有关技术和管理要求的适应分析；拟建工程对行洪安全的影响；对河势的影响；对现有水利工程设施的影响及对防汛抢险的影响；工程施工布置对河段行洪的影响分析；工程对第三人合法水事权益的影响分析等。
6、防治补救措施：
对主体工程已有的措施是否到位进行评价，并对未考虑到的提出相应补救措施。
7、结论和建议：
就拟建工程对防洪各方面的影响作出结论性意见，并提出主要建议。
1.4高程系统
除特别注明外，本报告所有高程基面全部采用85国家高程系统。
2基本情况
2.1建设项目概况
2.1.1工程规模
白石洞水库位于长沙县金井镇观佳桥社区观佳村老屋场，是一个以灌溉、供水为主，兼有旅游开发等综合利用的中型水利工程。
该工程由水库、大坝、泄洪（供水）隧洞、引水隧洞等组成。
坝址控制流域面积为12.0km2，水库正常蓄水位127.0m，相应库容1485万m3；校核洪水位128.34m，总库容1627万m3，工程总投资32819.10万元。
本工程将邻近的青山水库的弃水（120.6万m3）引入白石洞水库，白石洞水库来水量则由白石洞水库本身集雨面积12.0km2的产水量、青山水库弃水量两部分组成，坝址多年平均来水量为974万m3。
规划白石洞水库的灌溉范围为金井、高桥二镇位于金井河两岸从金井河提水灌溉的约3.51万亩水田，设计灌溉引水流量3.07m3/s，设计总引水流量为4.2m3/s。
白石洞水库工程特性表见表2.1.1。
白石洞水库工程坝址
表2.1.1工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
一、水文
1.流域面积
全流域
km2
工程地址（坝址）以上
km2
12.0
2.利用的水文系列年限
年
48
3.代表性流量
多年平均流量
m3/s
0.309
含外引水量
多年平均径流总量
万m3
974
含外引水量120.6万m3
正常运用（设计）洪水标准及流量（p=2%）
m3/s
128
非正常运用（校核）洪水标准及流量（p=0.1%）
m3/s
229
4.泥沙
多年平均悬移质年输沙量
t
1546
多年平均含沙量
kg/m3
0.166
二、水库
1.水库水位
校核洪水位
m
128.34
设计洪水位
m
127.44
正常蓄水位
m
127
极限死水位
m
100
灌溉死水位
m
103.4
3.水库容积
总库容（校核洪水位以下库容）
万m3
1627
正常蓄水位以下库容
万m3
1475
调节库容（正常蓄水位至死水位）
万m3
1420
其中备用库容70万m3
极限死库容
万m3
55
表2.1.1工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
三、下泄流量及相应下游水位
1.设计洪水位时最大泄量
m3/s
34
相应下游水位
m
91.26
2.校核洪水位时最大泄量
m3/s
35
相应下游水位
m
91.28
四、工程效益指标
改善灌溉面积
万亩
2.09
新增灌溉面积
万亩
1.42
为星沙区生活用水备用天数
天
7
五、淹没损失及工程永久占地
1.淹没影响耕地
亩
1588
其中淹没线以上631亩
2.搬迁人口
人
1867
其中淹没线以上830人
3.淹没影响房屋
万m2
10.19
其中淹没线以上4.69万m2
5.坝区永久占地
亩
74.27
6.坝区临时占地
亩
111.72
六、主要建筑物及设备
1.挡水建筑物（坝、闸）
形式
粘土心墙土石坝
地基特性
砂质板岩/变质砂岩
地震基本烈度/设防烈度
Ⅵ度
大坝坝顶高程
m
130.5
防浪墙高1.2m
大坝最大坝高
m
45.5
大坝顶部长度
m
210
坝顶宽度
m
8
表2.1.1工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
2.泄水建筑物
泄洪方式
泄洪洞
地基特性
砂质板岩/变质砂岩
进口底板高程
m
112.0
出口底板高程
m
92.0
隧洞洞径
m
2.0
消能方式
挑流消能
七、施工
1.主体工程数量
土方开挖
万m3
4.97
石方开挖
万m3
2.02
混凝土
万m3
1.06
钢筋
t
浆砌石
万m3
0.2
固结灌浆
万m
0.43
帷幕灌浆
万m
0.62
2.主要建筑材料
砂/卵石
万m3
5.6
块石
万m3
54
水泥
万t
1.28
3.所需劳动力
表2.1.1工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
总工日
万工日
18.14
高峰工人数
人/d
380
4.施工临时房屋建筑面积
m2
5050
5.施工导流（方式、形式）
隧洞导流
6.施工期限
准备工期
月
7
主体工程施工工期
月
14
总工期
月
22
八、经济指标
1.静态总投资
万元
32216.28
2.总投资
万元
32819.10
建筑工程
万元
5735.37
机电设备及安装工程
万元
89.45
金属结构设备及安装工程
万元
78.19
临时工程
万元
729.51
水库淹没处理补偿费
万元
21192.19
独立费用
万元
2821.88
基本预备费
万元
908.15
建设期利息
万元
602.82
3.综合利用经济指标
水库单位库容投资
元/m3
19.8
静态投资
灌溉面积
万亩
3.51
预留生活备用库容
万m3
70
2.1.2设计标准
2.1.2.1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）的规定，本枢纽工程等别为三等中型工程。
永久性主要建筑物大坝、泄洪洞等主要水工建筑物为3级建筑物。
设计洪水标准为50年一遇，入库最大洪峰流量126m3/s，最大下泄流量34m3/s，相应大坝上游设计洪水位127.44m；校核洪水标准为1000年一遇，入库最大洪峰流量为227m3/s，最大下泄流量35m3/s，相应大坝上游校核洪水位128.34m。
相应设计洪水标准：
砼重力坝：
正常运用洪水重现期50年；
非常运用洪水重现期500年。
土石坝：
正常运用洪水重现期50年；
非常运用洪水重现期1000年。
消能防冲设计洪水重现期30年。
2.1.2.2淹没处理设计标准及范围
A：
淹没处理设计标准
根椐《水利水电工程建设征地移民设计规范》（SL290—2003），水库淹没处理设计洪水标准为：
农村居民点、专项设施采用20年一遇洪水标准，耕、园地采用2年一遇洪水标准，林地草地按正常蓄水位平水。
B：
淹没影响范围
水库位于金井河的支流丁家洞溪上，水库库容系数为1.46，具有多年调节能力，为高坝大库，大部分库段回水壅高不显著，且农村居民点、耕园地基本位于120m以下的阶地上，水库正常蓄水位以上无集中居民点及成片耕园地等控制对象，本阶段暂未进行回水计算，考虑风浪爬高影响，耕园地征收线按正常蓄水位加0.5m平推至库尾，农村居民点及专项设施迁移线按正常蓄水位加1m平推至库尾，林地、草地征收线按正常蓄水位平水。
2.1.2.3导流标准及时段
本工程主要永久建筑物为Ⅲ级建筑物，次要永久建筑物为Ⅳ级建筑物。
按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，本工程导流建筑物属5级建筑物，土石类导流建筑物设计洪水重现期为10～5年，混凝土类导流建筑物设计洪水重现期为5～3年。
本工程大坝高45.5m，参考类似工程经验，一个枯期内可将坝体全断面填筑至渡汛高程以上，第二年汛期利用坝体临时挡水渡汛，因此围堰导流时段选择枯期即可。
考虑金井河流量较小，P=10%、P=20%不同频率、枯期不同时段，水位变幅差值仅0.3m左右，导流工程量相差不大。
因此，本阶段施工导流洪水标准初选枯期9月～次年3月10年一遇洪水，相应导流流量17.5m3/s。
施工导流水力特性见表2.1.2。
施工导流水力特性表
表2.1.2
项目
初期导流
坝体度汛
围堰类型
土石围堰
导流标准
10％
2％
导流时段
9月～次年3月
全年
导流流量（m3/s）
17.50
126.00
上游水位（m）
96.8
100.0
下游水位（m）
91.00
91.2
下泄流量（m3/s）
8.08
15.11
洞内最大流速（m/s）
2.58
4.82
泄水建筑物
导流隧洞
2.1.3设计方案
白石洞水库工程总布置方案主要由大坝、泄洪（供水）隧洞、引水隧洞等主要建筑物组成。
⑴大坝
大坝为粘土心墙土石坝，坝顶高程130.5m，防浪墙顶高程131.7m，坝高45.5m，顶宽8.0m，坝轴线长210m。
上游坝坡分两级，由上而下坡比分别为1：
2.25和1：
2.5，下游坝坡分三级，从上至下坡比依次为1：
2.0，1：
2.5，1：
2.0。
马道高程分别为115.5m和95.0m，马道宽均为2m，下游坝脚设排水棱体，排水棱体顶高程为95.0,内坡坡比1：
1.5.外坡坡比1：
2.0m。
坝体防渗采用粘土心墙，粘土心墙顶宽3m，上、下游坡比均为1：
0.35，心墙上游与坝壳料之间采用3m宽的中细砂过渡层，与下游坝壳料之间为3m厚反滤料。
⑵泄洪（供水）隧洞
泄洪洞为四洞合一的隧洞，兼有下游供水、泄洪、水库放空、施工导流的作用，该隧洞进水口分两级：
第一级进水口底板高程为112.0m，具备高水位取水和泄洪功能，进口渐变段之后以“龙抬头”型式与主洞相接，隧洞进口至主洞长60.34m；第二级进口底板高程95.5m，具备低水位取水及放空功能，在施工期间，用于施工导流，洞径为2.0m，隧洞进口至主洞长73.795m。
主洞洞径为2.0m,主洞长为301.205m，主洞尾部接挑流鼻坎，消能方式采用挑流消能。
⑶引水隧洞
由于该水库集雨面积仅约12km2，水库蓄满时间较长，水库上游青山水库常年弃水较多，其灌溉渠道尾部正好可接至白石洞水库库区，仅有部分渠道及隧洞未完全修好，现在原有渠道基础上完善并新修渠道等渠系建筑物，将青山水库弃水及渠道沿程山坡积水引至白石洞水库库尾左侧大冲沟，需新建一引水隧洞，该隧洞洞长138m，断面为城门洞型，净宽1.5m，直墙高度1.5m，总净高2.0m，为无闸门控制。
2.1.4施工方案
2.1.4.1导流方案
根据粘土心墙土石坝施工特性，同时考虑枢纽地形条件及布置特点，本工程不适宜亦不具备分期导流施工条件，初拟采用一次拦断河床的隧洞导流方式。
2.1.4.2施工方案
工程施工分为：
导流隧洞施工，上、下游围堰填筑施工，下游围堰拆除施工，大坝施工。
⑴导流隧洞施工
导流洞与供水泄洪隧洞结合布置，导流洞全部利用供水泄洪隧洞，隧洞进口底板高程95.5m，洞身与出口底板高程均为92.0m，进出口段轴线长度均为12m，隧洞轴线总长400m左右。
三结合隧洞设计为圆洞型断面，开挖洞径R=1.3m，采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚0.3m，坝体度汛工况下洞内最大流速约4.38m/s。
⑵上、下游围堰填筑施工
大坝上游围堰轴线布置在距大坝上游坡脚约200m处，因枯期9月～次年3月10年一遇设计流量17.5m3/s时的上游水位为96.8m，加安全超高后围堰堰顶高程为97.8m，上游围堰堰高为5.3m；大坝下游围堰布置在距大坝下游坡脚约100m处，查水位流量关系曲线可知，当下泄流量为8.08m3/s时，下游水位为91.00m，加安全超高后围堰堰顶高程为92.0m，下游围堰堰高为3.0m。
上游围堰采用粉质粘土斜心墙土石混合围堰，顶宽6.0m，背水面及迎水面坡比均为1：
1.5；下游围堰采用粉质粘土斜心墙土石混合围堰，顶宽8.0m，背水面与迎水面坡比均为1：
1.5。
上、下游围堰戗堤与堰壳均利用大坝岸坡开挖石碴料，粘土料利用岸坡开挖粉质土料。
先进行戗堤填筑，戗堤堤顶高程设计为96.0m，再在戗堤上采用反铲抽槽进行基础开挖，再粘土填筑。
围堰填筑均采用反铲装12t自卸汽车运输上堰，推土机平整，振动碾压实。
⑶下游围堰拆除施工
下游围堰拆除采用2.0m3反铲挖掘机倒退法施工，装12t自卸汽车运至上游弃碴场弃碴。
⑷大坝施工
A．土石方开挖
大坝土方开挖主要部位为河床及岸坡，石方开挖主要部位为左、右坝端及河床基础。
岸坡土方采用2m3挖掘机开挖，装15t自卸汽车运输，开挖土方少部分用于大坝上、下游围堰填筑，其余部分运至大坝上游弃碴场弃碴。
岸坡部位石方开挖均采用自上而下梯段爆破，采用潜孔钻钻孔爆破开挖。
岸坡开挖石碴一部分溜至河床内出碴，一部分由各层施工道路出碴。
出碴由74KW推土机集料，2m3挖掘机配15t自卸汽车运输，岸坡开挖石碴料部分利用填筑大坝及上、下游围堰，可直接运输上坝或上堰；其余部分按弃碴考虑，运至大坝上游弃碴场弃碴。
河床部位基础开挖在围堰保护下进行，覆盖层土方采用2m3挖掘机开挖，装15t自卸汽车运输；河床基础石方均采用手风钻钻孔浅孔爆破，底部预留保护层开挖，出碴采用74KW推土机集料，2m3挖掘机配15t自卸汽车运输。
河床基础开挖料全部按弃碴考虑，运至大坝上游弃碴场弃碴。
B．基础处理
大坝基础处理主要采用防渗帷幕灌浆，大坝帷幕灌浆孔沿粘土心墙底部中线布置，采用单排孔，孔距2.0m，平均孔深10m左右；大坝帷幕灌浆安排在灌浆平台砼盖重形成后进行，在盖重砼上预留灌浆孔，采用地质钻机钻孔，由灰浆搅拌机制浆，中压灌浆泵灌注，分序加密自上而下分段灌浆。
C．坝体填筑
大坝填筑施工道路左、右岸分别布置，左岸道路控制高程分别为130m、100m；右岸道路控制高程分别为138m、115m；左、右岸道路分别与坝坡道路并通过坝坡道路与左岸138m高程永久上坝道路沟通，大坝填筑区内设置的施工临时坡道宽10m，坡度控制在10%以内。
大坝坝体填筑时，粘土心墙、石碴混合料坝壳、过渡层、反滤层料同时平起，交替同步上升。
粘土心墙与坝壳料均采用15t自卸汽车运料上坝，后退法卸料，132kW推土机平料，16t振动碾碾压。
过渡层料填筑采用12t自卸汽车运料上坝，进占法卸料，132kW推土机推平，16t振动碾碾压，边缘部分采用手扶振动碾或滚筒式碾压设备薄层碾压。
坝面作业采用分高程、分块流水作业法施工，作业程序为：
卸料→铺料→洒水→压实→质检。
D．粘土心墙施工施工
粘土心墙填筑料由粘土料场开采，15t自卸汽车运至填筑作业面卸料，推土机平料，振动碾压实，边脚部位采用蛙式打夯机或人工夯实。
心墙粘土每层填筑厚度按25～30cm考虑。
E．砼施工
大坝坝顶防浪墙砼、灌浆平台等砼浇筑主要采用钢模板，局部结构变化段可采用木模板。
钢筋在加工厂制作，载重汽车运输，人工装模。
混凝土由左岸砼拌和站供料，河床部位灌浆平台砼浇筑采用12t自卸汽车运砼卸料入2m3卧罐，履带吊吊卧罐入仓，插入式振捣器振捣；坝顶防浪墙砼浇筑采用12t自卸汽车运砼卸料入料斗，经溜筒入仓，插入式振捣器振捣；坝顶路面砼采用12t自卸汽车运砼至浇筑仓面直接卸料，振捣器振捣密实，水泥稳定层铺装材料采用砂浆搅拌机现场拌制，人工转运入仓。
F．干砌块石护坡及浆砌石基座施工
大坝上游干砌块石护坡与护坡浆砌石基座所需块石均由石料场供应，采用15t自卸汽车运至工地，人工抬运块石，护坡块石由下至上分层砌筑，基座浆砌石采用砂浆拌和机现场拌制砂浆，人工运输砌筑。
基座与护坡块石砌筑均应牢固，缝间要求填塞密实，饱满。
G．草皮护坡施工
护坡用草皮由汽车运至工地，采用人工铺植。
护坡草皮铺植前应将坝坡面土层整修平整，拍打密实，铺设要均匀，厚度一般约3cm。
铺植后应及时进行浇水养护工作。
H．下游排水棱体施工
下游排水棱体所需块石从石料场供应，采用15t自卸汽车运至工地，排水棱体堆石与坝体同步填筑施工，采用推土机进料、压实，人工修坡、整平。
⑸供水及放空隧洞与供水及泄洪隧洞施工
供水及放空隧洞进口高程为95.5m，出口高程92.0m，洞长389m，隧洞为圆形断面，开挖洞径2.6m，衬砌厚0.3m；供水及泄洪隧洞进口高程112.0m，洞长60m，该泄洪洞在放空隧洞中部与其相交，隧洞为圆形断面，平直段与斜井段开挖洞径均为2.6m，衬砌厚0.3m。
进出口土方开挖采用2m3挖掘机开挖，装12t自卸汽车运至弃碴场弃碴；石方明挖采用手风钻或汽腿式风钻钻孔，人工装药浅孔爆破开挖，推土机集料，2m3挖掘机装12t自卸汽车运至弃碴场弃碴；平洞段石方洞挖采用手风钻钻孔，人工装药，全断面光面爆破开挖，斜井段石方开挖采用下山法施工，卷扬机牵引料罐至平洞段，因开挖洞径较小，采用人工装手推车运输出碴，运至洞外卸料后，再由2m3挖掘机装12t自卸汽车运至弃碴场弃碴。
临时支护采用局部喷锚支护，喷混凝土厚一般为8cm，采用0.25m3砼搅拌机洞外拌制混凝土，砼输送泵泵送进洞，5m3/h砼喷射机喷混凝土。
锚杆支护采用Φ20～22mm螺纹钢筋，锚杆长2.5m～3.0m，手风钻钻孔，人工插筋。
隧洞混凝土衬砌采用钢木
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