江安县九台水库大坝初步设计报告.docx
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江安县九台水库大坝初步设计报告
四川省江安县九台水库枢纽除险加固工程
初步设计报告
江安县水利电力勘测设计队
二〇〇九年五月
四川省江安县九台水库枢纽除险加固工程
初步设计报告
批准：
黄晓明
审查：
宛永红
校核：
王朝军
编写：
李洪
其他参与设计人员：
张帮红、熊钰、蒋运贵、石思龙
肖兴琴、李琴、黄河
图纸目录
附：
设计图纸
附：
设计概算
前言
九台水库位于江安县四面山镇境内，距江安县城25km，属长江水系南井河支流，地理坐标为东经105°8′5″，北纬28°47′40″。
九台水库大坝以上控制流域面积0.30km2。
总库容12.9万m3，正常库容9.18万m3,有效库容9.0万m3,死库容0.18万m3,是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖的小
（二）型水利工程。
交通较为方便。
设计灌溉面积400亩，目前实际灌溉面积200亩。
九台水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施组成。
大坝为均质土坝。
大坝坝顶高程304m，最大坝高5.3m，坝顶长为65.0m，坝顶宽3.5m。
大坝内坡坡比为1:
2.0，外坡坡比为1:
1.5，无排水棱体。
溢洪道位于大坝右侧，为开敞式明渠溢洪道。
堰顶高程为302.8m,现有溢洪道进口宽为5米,未衬砌,最大下泄流量为35.5m/s,能满足20年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核要求。
放水设施位于大坝左侧，为涵卧管放水，最低放水高程为299.6m，涵管尺寸为0.4m×0.5m，最大放水流量为0.1m3/s。
九台水库于1977年动工兴建，1978年主体工程完工。
经30多年的运行，由于坝体单薄，边坡较陡，坝体边坡不稳定，在外坡中部302米高程处有长达25米滑坡体发生；放水设施堵塞严重，大坝白蚁危害严重，大坝无观测设施等原因导致该库不能正常运行。
2009年5月，江安县水库大坝安全鉴定专家组对该库进行现场检查，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》，江安县九台水库大坝安全性评定为三类坝，属于病险水库。
为确保下游1000多人、1000余亩耕地安全，应尽快对九台水库大坝病险进行整治。
本次初步设计针对九台水库存在的病险情况，进行了整治设计，工程预计2009年9月开工，12月完工，总工期4个月。
工程总投资441.04万元。
九台水库工程特性表
编号
工程名称
单位
数量（整治前）
数量（整治后）
一
水文
1
流域面积
工程坝址以上
km2
0.30
0.30
2
多年平均年径流量
万m3
13.5
63.1
3
代表性流量
正常运用（设计）洪水标准
P（%）
5
5
及流量
m3/s
16.3
16.3
非常运用（校核）洪水标准
P（%）
0.5
0.5
及流量
m3/s
24.9
24.9
施工导流标准
P（%）
20
20
及流量
m3/s
9.48
9.48
4
洪量
设计洪水总量
万m3
17.8
17.8
校核洪水总量
万m3
26.1
26.1
二
水库
1
水库水位
校核洪水位
m
303.5
289.25
设计洪水位
m
303.2
289.0
正常蓄水位
m
302.8
288.7
死水位
m
299.6
282.4
2
水库容积
总库容（校核洪水位以下库容）
万m3
12.9
25.08
正常蓄水位以下库容
万m3
9.18
21.6
调节库容（正常蓄水位至死水位）
万m3
9
21.24
死库容
万m3
0.18
0.36
3
库容系数
%
71.16
86.12
4
调节特性
年调节
年调节
5
水量利用系数
%
70.3
84.69
三
下泄流量及相应下游水位
1
设计洪水时最大泄量
m3/s
4.52
4.52
2
校核洪水位时最大泄量
m3/s
7.51
7.51
四
工程效益指标
1
灌溉效益
保证灌溉面积（P=75.0%）
亩
400
600
其中：
田
亩
400
600
土
亩
0
0
新增灌面
亩
200
0
五
主要建筑物及设备
1
挡水建筑物及设备
均质土坝
均质土坝
地基特性
砂壤土
冲积层
地震基本烈度/设防烈度
度
Ⅵ
Ⅵ
坝顶高程
m
304
289.8
最大坝高
m
5.3
10.0
坝顶长度
m
65.0
127.0
坝顶宽度
m
3.5
3.5
2
泄水建筑物型式
明渠式
明渠式
堰顶高程
m
302.8
288.7
溢流段长度
m
45.0
52.0
单宽流量
m3/s.m
0.626
0.626
消能方式
底流消能
底流消能
设计泄洪流量
m3/s
4.52
4.52
校核泄洪流量
m3/s
7.51
7.51
3
放水建筑物型式
涵卧管
涵卧管
设计引用流量
m3/s
0.1
0.1
最大引用流量
m3/s
0.1
0.1
进水口型式
地基特性
砂壤土
冲积层
槛底高程
m
299.6
282.0
闸门型式
闸门尺寸
m
闸门数量
套
启闭机型式
启闭机容量
kN
启闭机数量
台
放水底孔闸门型式、尺寸
m
底孔底板高程
m
启闭机型式、容量、数量
kN
输水管道型式、尺寸
m
浆砌条石涵管0.4×0.5
浆砌条石涵管0.4×0.5
设计水头
m
3.9
6.3
主管长
m
45
55
条数
条
最大水头
m
4
输水建筑物
设计流量
m3/s
加大流量
m3/s
输水道型式
输水渠道
输水渠道
地基特性
干渠长度
m
断面尺寸1矩形（宽×高）
m
2梯形（底×高）
m
衬砌型式
干渠主要建筑物
渡槽
座/长m
倒虹吸管
座/长m
隧洞
座/长m
干渠建筑物长度与干渠长度比例
8
其他建筑物
永久性房屋
m2
七
施工
1
主体工程
明挖土石方
m3
洞挖土石方
m3
填筑土石方
m3
浆砌石方
m3
混凝土和钢筋混凝土
m3
帷幕灌浆
m
加压加压式充填灌浆
m
2
主要建筑物材料
水泥
t
864
钢材
t
33
柴油
t
19
砂
m3
1882
碎（卵）石
m3
4443
块石
m3
2877
3
所需劳动力
总工日
工时
169718
高峰月工人数
人
120
4
施工临时房屋
m2
450
5
施工动力及来源
供电设备容量
kw
200
6
对外交通
公路
公路
距离
km
15
15
7
施工导流
放水涵卧管
8
施工占地
亩
8
9
施工期限
准备工期
月
1
投产工期
月
7
总工期
月
8
八
经济指标
1
静态总投资
万元
408.45
2
总投资
万元
408.45
建筑工程
万元
284.54
机电设备及安装工程
万元
2.84
金属结构设备及安装工程
万元
9.56
临时工程
万元
31.46
其他费用
万元
55.84
3
综合利用经济指标
水库单位库容投资
元/m3
灌区单位灌溉面积投资
元/亩
经济内部收益率
%
8.96
贷款偿还年限
a
30
经济净现值
万元
31.15
经济效益费用比
1.08
1综合说明
1.1绪言
四川省江安县九台水库位于江安县四面山镇境内，地理坐标为东经105°8′5″，北纬28°47′40″，属长江水系南井河支流。
距离江安县城25km，海拔高程在280～350m左右。
水库控制集水面积0.3km2，总库容12.9万m3，有效库容9万m3。
水库以灌溉为主，兼顾防洪、养殖业为辅的小
（二）型水库。
水库设计灌溉面积400亩，目前实际灌溉面积200亩。
根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252－2000）、《防洪标准》（GB50201－94）的规定，九台水库工程等别为Ⅳ等，小
（二）型水库，主要建筑物级别为4级。
设计洪水为20年一遇（P＝5%），校核洪水为200年一遇（P＝0.5%）。
根据《水利水电工程初步设计编制规程》（DL5020－93）的规定，我局组织相关技术人员对工程的水文、工程地质、工程枢纽除险加固任务、工程枢纽除险加固设计、金属结构、施工组织设计、工程管理、环境影响评价和水土保持、工程概算、经济评价和改革方案等项目，经过大量的室内外工作，完成了《四川省江安县九台水库枢纽除险加固工程初步设计报告》。
1.1.1社会经济简况
江安县是四川省较贫困县之一，幅员面积为911.7km2，人口51.66万人，其中农业人口46.15万人，耕地面积60.8万亩，2008年全县工农业总产值153094万元，其中农业产值70163万元，工业产值82931万元。
九台水库设计灌溉面积0.04万亩，目前实际灌溉面积为0.02万亩，粮食年平均亩产380kg。
1.1.2工程现状
九台水库枢纽由大坝、溢洪道、放水设施等组成。
1、大坝
大坝为均质土坝，最大坝高5.3m，坝顶长为65m，坝顶宽3.5m，坝顶高程为304m。
从《四川省江安县九台水库大坝安全鉴定评价报告》结构安全分析评价得出：
大坝上游坡各工况的抗滑稳定最小安全系数均能满足规范要求，上游坡不存在安全隐患；下游坡工况一、二、三的抗滑稳定最小安全系数均不能满足规范要求，下游坡存在安全隐患。
2、溢洪道
溢洪道位于大坝右侧，为开敞式明渠溢洪道。
堰顶高程为302.8m，进口净宽5.0m。
经本次洪水复核，现有溢洪道能满足重现期20年一遇设计洪水，200年一遇校核洪水标准，相应P=0.5%的下泄流量为7.51m3/s，但该溢洪道未进行衬砌，下游无消力池，急需整治。
3、放水设施
放水设施位于大坝左端，为涵卧管放水，涵管尺寸为0.4×0.5m，最低放水高程为299.6m，最大放水流量为0.1m3/s，因年久失修，堵塞严重。
现已不能正常运行。
1.1.3工程建设简况
九台水库于1977年动工修建，1978年3月竣工。
受条件限制，设计和施工前未进行工程地质勘察工作。
设计深度不够，施工条件较差，主要是人力施工，工程质量难保证。
由于大坝在施工期间，片面强调工程进度，致使工程质量差。
经过30多年的运行，现坝体单薄，外坡已发生长达25米滑坡,下游无排水棱体。
水库设计灌溉面积400亩，有效灌溉面积200亩。
1.1.4大坝安全鉴定结论
2009年5月，江安县水库大坝安全鉴定专家组根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》组织人员对该库进行大坝安全鉴定，江安县九台水库大坝安全性评定为三类坝，属于病险水库。
1.2水文
九台水库位于长江水系二级支流河上，坝址以上主河道2.1km，河道平均坡降38.1‰，控制流域面积0.30km2，总库容12.9万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖的小
（二）型水利工程。
九台水库所在流域属于四川盆地湿润气候，具有气候温和、降水丰富、四季分明、季风气候明显的特征。
多年平均气温18.1℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-1.5℃；多年平均降雨量为1130mm，多年平均径流深为455mm。
由于工程流域无实测的洪水资料，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》适宜采用小流域暴雨洪水推理公式推求设计洪水。
经计算该工程20年一遇设计洪水洪峰流量Q3.33%=16.3m3/s，洪水总量为17.7万m3，溢洪道下泄流量为4.45m3/s；300年一遇校核洪水洪峰流量Q0.33%=24.9m3/s，洪水总量为26.0万m3，溢洪道下泄流量为7.51m3/s。
1.3工程地质
2009年5月，江安县水务局组织有关专家对九台水库大坝安全做出了安全鉴定，江安县九台水库大坝安全检查组对水库进行了野外地质实地勘测，在坝址、库区调查了多处具有代表性的地质点。
九台水库工程区域地质单一，根据代表性地质点的实地勘测成果及相关区域地质资料，基本查明该水库的地质情况给工程枢纽除险加固设计提供了可靠的地质依据。
九台水库库区绝对高程大部份在280～350m之间（黄海高程），地属低丘，溪流堆积物少。
工程区地层属平缓状，岩体节理、裂隙不发育。
整个库区于岩层产状平缓，天然植被良好，崩塌、滑坡等情况很少发生。
现根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），查得本工程区地震动反应谱特征周期为0.4s；地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。
工程区砂、泥岩构造裂隙不发育，主要为风化裂隙。
岩石孔隙度小，泥岩裂隙连通性差，地下水天然露头少，主要为大气降雨入渗后向溪沟排泄。
1.4工程任务及规模
江安县九台水库在兴建过程中，由于设计和施工等多方面原因，存在严重的病险。
2009年5月，根据省水利厅、市水利局要求，江安县水库大坝安全鉴定小组组织有关技术人员对九台水库进行了全面的测量复核，分析和论证水库存在的病险，提交了《江安县九台水库大坝安全鉴定报告书》。
根据九台水库大坝安全鉴定报告上结论，该工程大坝主要存在如下几方面病险情况：
（1）下游坝坡较陡、坝体单薄，坝坡抗滑稳定最小安全系数小于规范允许值，坝体不稳定；
（2）大坝下游坝脚无排水棱体；（3）溢洪道未衬砌，下游无消力池；（4）放水设施堵塞严重,无法放水；（5）大坝白蚁危害较为严重；（6）无观测设施，管理设施不完善。
九台水库病险主要原因在于，该工程在设计和施工上，都存在一些缺陷，施工中安全质量控制不严，造成坝坡不稳定。
经专家组鉴定，该工程大坝安全鉴定为三类病险水库大坝。
为确保下游沿河两岸居住的1000多人、1000余亩耕地不受损害，尽快对九台水库大坝病险进行整治具有十分必要和迫切性。
1.5工程总布置及主要建筑物
1.5.1工程等别及设计标准
九台水库总库容12.9万m3，大坝高5.3m，设计灌溉面积400亩，属小
（二）型水库，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）规定，水库枢纽工程等别为Ⅳ等工程，其主要建筑物大坝、溢洪道、放水设施为4级建筑物。
根据《防洪标准》（GB50201-94）的规定，工程设计洪水重现期采用20年，相应洪峰流量为16.3m3/s；校核洪水重现期采用200年，相应洪峰流量为24.9m3/s。
工程区域内地震烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.4s；地震动峰值加速度为0.05g。
根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97），仅考虑抗震措施，可不进行抗震分析计算。
1.5.2工程枢纽除险加固设计
1、大坝
大坝枢纽除险加固是本次整治工程的主体部份，根据大坝病险及其原因分析，采取下列方案进行整治。
对滑坡体进行开挖回填，并碾压夯实；结合排水棱体新建，对大坝进行加固，对外坡进行培厚处理，降缓坝坡，由原来的1：
1.5降缓到1:
2.0,确保坝体稳定；同时对坝体进行白蚊整治。
2、溢洪道
该库溢洪道位于大坝右端,为开敞式明渠溢洪道。
堰顶高程为302.8m,现有溢洪道进口宽为5米,未衬砌,垮塌淤塞较为严重,下游无消力池。
本次计划采取以下整治措施：
清除溢洪道内淤塞物，对溢洪道进行衬砌，并在下游新建消力池一座。
3、放水设施
本次设计，降低库水位，对卧管进行翻安。
4、其它项目
增设、完善大坝观测设施。
1.6金属结构
该库无金属结构。
1.7工程管理
九台水库是一座以农业灌溉为主，兼防洪、养殖为一体，隶属于江安县水行政主管部门，实行事业单位企业管理的小
（二）型水利工程。
管理机构及人员：
经水利工程管理体制改革后，九台水库属青木洞水库联合管理所，该库在岗职工3人。
无管理设施。
该工程管理范围包括水库主要建筑物（大坝、溢洪道、放水设施）的运行和维护管理，灌溉渠道及渠系建筑物的运行和维护管理，水库管护范围以内的所有场地的管理，水库灌溉用水与供水的管理以及财务经营管理。
经本次枢纽除险加固后，落实事企分开，实行综合经营部门推行企业管理，改革其水费征收制度，计量收费，逐渐变福利性供水转变为经营性供水，实行“自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束”的经营模式。
并大力推行计划用水、节约用水、科学用水，提高灌溉效益。
本次设计按照工程管理原则，制定了水库控制运行管理制度，大坝管理制度、放水设备管理制度、灌区用水和供水管理制度以及水库经营管理和财务管理建议等。
1.8施工组织设计
九台水库总工期为4个月，其中准备期1个月（即2009年的9月），主体工程施工期3个月（即2009年的10月至2009年的12月）。
1.9环境保护和水土保持设计
九台水库属于四川省盆地亚热带季风性湿润气候，具有冬暖夏凉、干湿季分明的气候特征。
工程区海拔高程在280--350m之间（黄海高程），地属低中丘。
多年平均降雨量为1130mm，多年平均径流深为485mm，多年平均蒸发量1127.3mm；多年平均气温18.1℃，最高气温40.6℃，最低气温-1.5℃。
多年平均风速2.0m/s，最大风速16.0m/s。
工程区水土流失平均侵蚀模数2641t/km2.a，根据中华人民共和国《土壤侵蚀分类分级标准》SL190—96，属中度侵蚀区。
1、环境影响
九台水库枢纽除险加固工程主要项目有：
大坝整治、溢洪道及放水设施整治等。
根据工程特点，工程建设过程中永久占地的开挖破坏、弃碴堆放、施工临时占地扰动等是造成建设区新增水土流失的主要因素，水土流失的预测时段为工程建设期。
2、水土保持措施
弃碴场采取必要的植物措施和复耕措施，主体工程采取混凝土、浆砌石等工程措施予以保护，对其余零星坡面以及改建、新建公路两侧，分别采取种植草皮护坡和栽植行道树等植物措施予以保护。
结合本工程特点，对堆碴进行监测。
3、投资概算
本工程为水库病险加固工程，水库主要建筑物已建成，仅需对病险进行整治修复。
施工中破坏扰动原生地貌少，弃碴量、新增水土流失量也小，根据有关文件规定及当地水土保持措施概算收费标准，参照类似工程，九台水库环境保护和水土保持概算总投资为1.0万元。
4、方案实施保证
根据《中华人民共和国水土保持法》、《中华人民共和国水土保持法实施条例》等有关法律法规的要求，按“谁开发、谁保护、谁造成水土流失、谁负责治理”的原则，本工程水土保持防治费应纳入工程基建费中统筹安排，列入工程总投资。
并建立完善的监督实施机制，保证资金及时到位，专户储存，专项管理，专款专用，严禁挪用和占用。
1.10工程投资概算
本次九台水库枢纽除险加固工程静态总投资441.04万元，其中：
建筑工程投资302.66万元，机电设备投资7.10万元，金属结构投资11.58万元，临时工程36.70万元，独立费用46.54万元，基本予备费20.23万元，水土保持及环境保护5万元。
1.11经济评价
本工程属病险水库除险加固项目，除险加固后，将在灌溉，水产养殖等多方面发挥较大的社会效益和经济效益。
经计算各项国民经济评价指标：
经济净现值ENPV＝25.25万元（＞0），经济内部收益率EIRR=8.72%＞Is（=8%），经济效益费用比EBCR＝1.06＞1.0，说明此项目在经济评价上是合理可行的。
1.12结论
江安县九台水库大坝经安全鉴定为三类病险坝。
工程病险主要表现为：
大坝单薄，坝坡较陡，坝体不稳定，外坡中部302米处出现长25米滑坡，无排水棱体；溢洪道垮塌淤塞严重，下游无消力池，且未进行衬砌；放水设施渗漏严重；坝体白蚊危害严重；无观测设施。
该大坝的稳定直接关系着下游1000多人，1000多亩农田，因此，该大坝急需进行除险加固。
经过本阶段的分析论证，工程主要建筑物的设计和施工在技术上是可行的，从环境影响的角度评价整治该工程也是可行的，通过对本工程经济评价表明兴建该工程是经济合理的，不存在制约工程实施的不利因素。
综上所述，为保证工程正常运行，有效发挥水库效益，同时保障下游工农业生产及人民群众生命财产安全，建议将本项目作为近期建设项目，尽快审批开展下阶段工作。
2水文
1.13流域概况
1.13.1自然地理概况
九台水库位于江安县四面山镇境内，属长江水系南井河支流。
九台水库控制集水面积0.30km2，主河道长1.02km，河床平均坡度23.13‰。
1.13.2气象特征
九台水库地处亚热带四川盆地湿润气候区，具有气候暖和、降水丰富、四季分明、季风气候明显等特点。
据江安县气象局多年实测气象资料统计：
多年平均气温18.1℃，极端最高气温40.6℃（1972.8.27），极端最低气温-1.5℃（1977.2.9），多年平均相对湿度83%，多年平均风速2.0m/s，最大风速16.0m/s。
多年平均日照时数1224.8小时，多年平均蒸发量1127.3mm。
多年平均降水量1130mm。
降雨量年内分配不均，5－9月为雨季，占全年降水70%，又以7、8月为最多，7月平均降水198mm，占全年17.6%，8月182mm，占16.1%。
最大雨和暴雨发生的主要时期；最少月为1月，24.6mm；次为12月，25mm。
从头年11月至下年3月降水都在50mm以下，形成冬春偏旱、夏季偏涝的特点。
降水最多年达1529.3mm，最少年为784.1mm，最多年是最少年的1.95倍。
1.14洪水分析计算
1.14.1洪水特性
九台水库流域洪水主要由暴雨形成，水库控制流域面积较小，一般暴雨都能笼罩整个控制流域。
大洪水多发生在6～9月，多为单峰洪水，由于流域面积小，河道流程短，坡降较大，具有明显的陡涨陡落特征，年最大洪水过程一般持续0.5～1.0天，洪水的大小及过程与暴雨的大小及过程密切相关。
1.14.2防洪标准
根据水利行业《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），九台水库为小
（二）型水库，大坝为均质土坝，永久性水工建筑物级别为四级，其设计洪水标准采用20年一遇（P＝5%），校核洪水标准采用200年一遇（P＝0.5%）。
因此本次设计分析计算洪水标准采用：
设计洪水：
20年一遇；校核洪水：
200年一遇。
1.14.3洪水计算
由于水库所在流域属无资料地区，流域面积小，河道流程短，坡降较大，形成汇流的时间短，单位面积上形成的流
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