龙王玉水库应急防汛工程初步设计报告.docx
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龙王玉水库应急防汛工程初步设计报告
1.综合说明
1.1绪言
1.1.1地理位置
龙王峪水库位于永济市城东街道办事处皇甫营村境内中条山龙王峪，由于峪口有一座龙王庙，故此地名为龙王峪。
该河属黄河流域涑水河水系，流经黄甫营、永济发电厂、下榆林至伍姓湖，通过涑水河流入黄河。
1.1.2水库基本情况
龙王峪水库始建于70年代，属于小
（二）型水库，总库容10.03万m3，死库容0.4万m3，其中：
防洪库容3.23万m3，兴利库容8.00万m3，是一座兼顾防洪、灌溉、人畜供水的工程。
主要担负峪口周边村庄和永济发电厂等工农业供水任务，年供水量30万m3。
水库经多年运行，目前淤积库容0.95万m3，兴利库容为7.45万m3。
水库由大坝、溢洪道、泄洪洞三部分组成。
大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程452.20m，坝高25m，坝顶长55m，坝顶宽2.50m，坝底宽18.75m，外边坡1：
0.6。
溢洪道位于大坝左岸，断面为矩形，宽2m，高1m，堰顶高程451.20m。
最大泄量3m3/s。
泄洪洞位于大坝底部，为砌石结构，进口高程432.00m，断面尺寸1.2×1.5m。
输水管道为φ75mm钢管，总长3km。
1.1.3存在问题
一、水库始建于上世纪七十年代，属于群众性工程，施工技术落后，施工质量差。
二、水库淤积严重，排沙洞堵塞，起不到应有作用，遇较大洪水漫坝溢流。
三、坝体及坝肩漏水严重。
溢洪道断面小，泄洪能力低，仅能达到5年一遇的洪水标准。
四、上坝道路为山间人行小道，路面比较狭窄且坑凹不平、弯弯曲曲，车辆无法通行，下雨天更是无法行走，遇到较大暴雨洪水，严重影响防汛抢险。
五、水库下游部分河道高出两侧地面形成悬河，且河道内随意倾倒垃圾、违障建筑、致使河道行洪不畅。
1.1.4设计过程
受永济市水利局委托，我公司于2009年11月组织勘察、测量、设计等有关专业技术人员，编制了《龙王峪水库应急处理工程初步设计》。
1.2水文
1.2.1自然概况
龙王峪水库属黄河流域涑水河水系，水库控制流域面积15.50km2，坝址以上流域长度17.50km，流域平均宽度0.89km，流域纵坡5%。
流域形状呈扇形，为土石山区。
流域内植被覆盖一般，河道清水基流较小，多年平均径流量134.00万m3，多年平均输沙量500t。
1.2.2气象
区域气候属暖温带大陆性季风气候，受季风影响强烈，四季分明。
冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋两季干旱少雨；流域多年平均最高气温41.7℃，最低气温-15℃，全年无霜期220天。
多年平均降雨量575mm，多年平均蒸发量2105.4mm（20cm蒸发皿），降雨量年季分配变差较大，年内分配也不均匀，大部分集中在6～9月份，约占全年的60～70﹪,冬春两季干旱少雨，1～5月份降水量占全年的20%，10～12月份降水量占全年的20%，多年平均风速2.4m/s，秋冬两季风向多为西北风，春季多为东南风。
1.3地质
1.3.1工程地质
该工程处于中条山前缘，区域内主要分布有太古界涑水杂岩，为变质程度较深的岩层，岩性复杂、变质程度较深，岩石以黑云斜长片麻岩为主。
其他为二长花岗片麻岩、长石石英岩、黑云片岩、磁铁石英岩等，分布范围较小。
岩石属坚硬岩类，风化裂隙和构造裂隙发育，单轴饱和抗压强度大于80Mpa，坚硬系数大于9，软化系数大于0.8，工程地质条件较好。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震设防烈度为Ⅶ度。
1.3.1水文地质
该区地下水为松散岩类孔隙水，接受大气降水和侧向入渗补给。
在河谷内地下水位埋深较浅。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程目的
该工程的建设，对于应急防汛抢险，提高水库汛期的安全，保护下游人民群众的生命财产安全起到巨大的作用，同时为周边工农业解决供水水源，改善生活、生产条件，促进当地经济发展奠定了良好基础。
1.4.2工程任务
由于本次设计为度汛应急工程，本着先重后轻、先急后缓的原则，确定该水库初步设计主要任务为防汛抢险道路和下游河道整治。
1.5工程设计
1.5.1工程设计等别及标准
该水库总库容10.03万m3，为小
（二）型水库，，根据《防洪标准》（GB50201-94）及《堤防工程设计规范》（GB50286-98），采用20年一遇洪水标准设计，200年一遇标准校核，工程等别为Ⅴ等。
1.5.2工程内容
一、防汛抢险道路：
防汛抢险道路位于水库左边的山坡上，总长555m，原为山间人行小路，路面狭窄且坑凹不平，弯弯曲曲，车辆无法通行，下雨天更是无法行走，难以担任防汛抢险任务。
本次设计将其改造为混凝土道路，路面宽4.85m，总长度不变。
二、下游河道：
下游河道内违障建筑，倾倒垃圾等现象比较严重，致使下游河道行洪不畅。
本次设计拟对下游河道320m进行疏浚、拓宽、修建堤防，河道断面设计为M7.5水泥砂浆砌石矩形断面，使下游河道行洪标畅通。
三、龙王峪水库原供水管道已严重锈蚀，漏水现象比较严重，即将报废，本次设计将其更换为ф125mm钢管，总长3km。
1.6施工组织设计
1.6.1建筑材料
工程需要的块石可就近的石料场采购，运距2km；砂子从下游河道沿岸砂料场采购，运距5km；水泥从永济市内采购，运距5km。
1.6.2对外交通及供水、供电
从永济市向南到龙王峪水库下游峪口，乡间道路纵横交错，对外交通较为方便。
工程用水可从水库或当地水井取水，用电可从皇甫营村接线，另外自备柴油发电机以备停电。
1.6.3施工进度
工程施工总工期3个月零10天，2010年2月19日开工，当年5月31日竣工。
1.7工程管理
该工程的建设由永济市水利局负责管理，组建龙王峪水库应急处理工程项目部，担负工程建设任务。
1.8投资概算
龙王峪水库应急处理工程总投资206.65万元，其中建安工程费154.20万元，设备购置费29.05万元，独立费15.68万元，基本预备费7.71万元。
工程共需土石方开挖8339m3，土方回填1063万m3,砌石2173m3,共需水泥528t，汽油0.749t，柴油18.465t，砂1625m2，碎石778m2，块石2930m2，总用工19.8698万工时。
1.9结论及建议
该工程为应急处理工程，防汛抢险道路改造，为防汛抢险提供了交通便利。
下游河道的整治可使下游险段河道行洪畅通，有效保护下游人民群众的生命财产安全，同时为供水解决水源问题，对于周边村庄改善生活、生产条件，促进当地经济发展奠定了良好基础。
建议有关部门尽快审批，使项目早日实施。
表1-1龙王峪水库应急度汛工程特性表
序号
名称
单位
设计指标
备注
一
水文
1
流域面积
km2
15.5
2
水库库容
万m3
10.03
3
多年平均降水量
mm
575
4
5%设计洪水流量
m3/s
34.88
5
0.5%设计洪水流量
m3/s
52.74
二
治理工程内容
1
防汛抢险道路
m
555
2
下游河道整治
m
320
3
供水管道（ф125mm）
km
3
三
主要工程量
1
土石方开挖
m3
8339
2
土方回填
m3
1063
3
砌石
m3
2173
4
混凝土路面
m2
1494.2
四
主要建筑材料
1
水泥
t
528
2
汽油
t
0.749
3
柴油
t
18.465
4
水
m3
903
5
电
kw·h
55873
五
总工期
天
100
六
经济指标
1
工程投资
万元
206.65
2
总用工
万工时
19.8698
七
工程效益
1
年供水
万m3
30
2
保护村庄
个
4
3
保护耕地
万亩
0.6
2水文
2.1流域概况
龙王峪水库位于永济市城东街道办事处皇甫营村境内的龙王峪，属黄河流域涑水河水系，水库坝址以上控制流域面积15.50km2，流域长度13.0km，流域平均宽度0.89km，流域纵坡5%。
流域形状呈扇形，为土石山区。
流域内植被覆盖一般，河道清水基流较小，多年平均径流量134.00万m3，多年平均输沙量500t。
2.2水库基本情况
龙王峪水库始建于70年代，属于小
（二）型水库，总库容10.03万m3，其中：
防洪库容3.23万m3，兴利库容8.00万m3，死库容0.4万m3，是一座兼顾防洪、灌溉供水工程。
主要担负峪口周边村庄和永济发电厂供水任务，年供水量30万m3。
水库经多年运行，目前淤积库容0.95万m3，兴利库容为7.45万m3。
水库由大坝、溢洪道、泄洪洞三部分组成。
大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程452.20m，坝高25m，坝顶长55m，坝顶宽2.50m，坝底宽18.75m，外边坡1：
0.6。
溢洪道位于大坝左岸，断面为矩形，宽2m，高1m，堰顶高程451.20m。
最大泄量3m3/s。
泄洪洞位于大坝底部，为砌石结构，进口高程432.00m，断面尺寸1.2×1.5m。
输水管道为φ75mm钢管，总长3km。
2.3水文气象
区域气候属暖温带大陆性季风气候，受季风影响强烈，四季分明。
冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋两季干旱少雨；流域多年平均最高气温41.7℃，最低气温-15℃，全年无霜期220天。
多年平均降雨量575mm，多年平均蒸发量2105.4mm（20cm蒸发皿），降雨量年季分配变差较大，年内分配也不均匀，大部分集中在6～9月份，约占全年的60～70﹪,冬春两季干旱少雨，1～5月份降水量占全年的20%，10～12月份降水量占全年的20%，多年平均风速2.4m/s，秋冬两季风向多为西北风，春季多为东南风。
3地质
3.1工程地质
太古界涑水杂岩主要分布于永济市中条山北坡山前一带，为变质程度较深的岩层。
岩性复杂、变质程度较深，岩石以黑云斜长片麻岩为主，其他为二长花岗片麻岩、长石石英岩、黑云片岩、磁铁石英岩等，分布范围较小；岩石属坚硬岩类，风化裂隙和构造裂隙发育，单轴饱和抗压强度大于80Mpa，坚硬系数大于9，软化系数大于0.8，工程地质条件较好。
黑云斜长片麻岩，片麻理产状倾向为145°～175°，倾角变化较大一般为30°～40°。
岩石呈灰色、杂灰色，中粗粒粒状、鳞片状变晶结构，片麻状构造、局部呈条带状构造。
岩石的矿物组成主要为斜长石（含量45%～50%）、石英（30%～40%）、黑云母（15%～20）%。
中条山前大断裂：
其走向60°～70°，倾向北西，倾角65°。
该断层为一阶梯形的正断层，经多期活动，断层带宽十几米至几十米，断裂带内岩石强烈挤压破碎，形成断层角砾岩、断层糜棱岩及断层泥混合体，断层面附近的岩石也相当破碎，局部可见拖褶曲，并派生出了许多一级的断裂构造。
断层北侧是新生界沉积地层，断层南侧为基岩区，主要岩性为黑云斜长片麻岩。
为运城盆地和中条隆起的分界线。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震设防烈度为Ⅶ度。
3.2水文地质
该区地下水为松散岩类孔隙水，接受大气降水和侧向入渗补给。
在河谷内地下水位埋深较浅。
4防洪标准复核
4.1洪水计算
4.1.1水文分析
一、基本资料
1、流域特征
水库以上控制流域面积15.5km2，干流长度13.0km，属于变质岩山区。
2、观测资料
由于该水库流域面积较小，流域内无任何雨量、径流观测站点。
（1）降雨量资料：
采用《运城地区水文计算手册》进行计算。
中条山多年平均降雨量575mm，并查图“运城地区正常年降雨量等位线图”，该流域位于550—600mm之间，选用X=575mm。
（2）该沟道清水资料：
根据清水流量实测资料
1986年：
24L/S，1992年：
14L/S，
2004年：
12.6L/S，2005年：
12L/S，
2007年：
10L/S。
设计采用Q设=15.13L/S
二、多年径流量分析计算
年径流量计算采用清洪分家计算方法
1、多年平均清水流量：
W清=0.01513×24×3600×365=47.7万m3
2、年洪水径流量：
按《运城地区水文计算手册》多年平均降雨量为575mm
CV=0.23CS=3.5CV
P=50%K1=0.97H=557.8mm
该区降雨量在一年内分配不均匀，大部分集中在汛期占全年总雨量的60—70%，按照65%计算，查径流深图
H50%=557.8×65%=362.6mm
h=55.7mm
W50%=0.1×55.7×15.50=86.3万m3
3、多年平均径流量
W=47.7+86.3=134万m3
三、洪水分析
1、参数分析
根据《运城地区水文计算手册》查图5-1、5-2，24小时暴雨量：
H240.5%=2.79×65=181mm
H245%=1.88×65=120mm
查图5-1H24=65mm
查图5-2CV=0.45CS=3.5CV
因流域面积小于100km2，可采用12小时暴雨径流关系推求洪量，因此查得换算系数k12=0.81
12小时暴雨量：
H120.5%=0.81×181=147mm
H125%=122×0.81=99mm
2、洪峰流量计算
查附表6-3得:
C10.5%=0.21C15%=0.14
采用一般经验公式：
QP=C1H24P%F2/3
Q0.5=0.21×181×15.52/3=236m3/s
Q5%=0.14×122×15.52/3=106m3/s
3、洪量计算
根据不同频率24小时设计暴雨量，参照运城地区暴雨流量关系表计算，由于流域面积较小于100km2，故采用12小时设计暴雨量，查12小时“运城地区暴雨径流关系表”，（附表6-5）得：
H0.5%=75.8mmH5%=37.8mm
W0.5%=0.1HF=0.1×75.8×15.5=117.5万m3
W5%=0.1HF=0.1×37.8×15.5=58.9万m3
4、洪水过程线
因流域面积小于100km2，用简易概化过程线计算：
则洪水历时：
T0.5%=12
=12×
=5.97小时=358分钟
T5%=12
=12×
=6.67小时=400分钟
表4-1二十年一遇洪水过程线
Ti
0
20
40
60
80
100
120
160
200
240
280
320
360
400
Qi
0
1.1
8.5
28.6
72.1
106
82.7
39.2
19.1
9.5
4.2
2.1
1.1
0
表4-2二百年一遇洪水过程线
Ti
0
18
36
54
72
90
107
143
179
215
251
286
322
358
Qi
0
2.4
18.9
63.7
160.1
236
184.1
87.3
42.5
21.2
9.4
4.7
2.4
0
4.2水库水位库容面积关系
龙王峪水库的水位--库容--面积关系，采用原设计库容曲线及目前淤积泥沙库容等有限点据确定。
计算的水库水位--库容--面积关系曲线见图4-1。
附图：
水库水位--库容--面积关系曲线
4.3调洪演算
4.3.1水位泄量关系
泄洪建筑物泄量仅考虑溢洪道和坝顶溢流泄量，输水管泄量忽略不计。
溢洪道泄量根据宽顶堰泄流公式计算：
式中：
ε—侧收缩系数，取1；
m—流量系数，取0.385；
B—过流面计算宽度。
B=n×b；
b—单孔过水断面净宽，6—55m；
n—孔数，1孔；
H—堰顶水头。
4.3.2调洪计算
龙王峪水库采用20年一遇洪水标准设计，200年一遇标准校核。
但该水库带病运行多年来，库内淤积严重，排沙洞堵塞，排沙洞起不到应有作用，加之溢洪道设计断面过小，不能正常泄洪，影响到大坝度汛安全，遇较大洪水漫坝溢流。
现水库只能满足5年一遇的洪水设计标准。
计算过程结果见表4-3。
表4-3调洪计算结果
（P=5%）
（P=0.5%）
时段
来水（m3/s）
泄水（m3/s）
水位（m）
时段
来水（m3/s）
泄水（m3/s）
水位m
1
1.00
0.02
451.22
1
2.00
0.05
451.24
2
4.00
0.12
451.31
2
15.00
0.48
451.47
3
12.00
0.54
451.49
3
38.00
1.8
451.85
4
28.00
1.52
451.78
4
84.00
10.84
452.37
5
52.50
3.32
452.18
5
170.00
19.05
452.48
6
88.00
23.13
452.53
6
236.00
29.86
452.61
7
106.00
27.42
452.58
7
186.00
39.3
452.7
8
82.70
31.1
452.62
8
143.00
45.82
452.76
9
63.00
33.38
452.64
9
102.00
49.83
452.79
10
47.00
34.52
452.65
10
76.00
51.98
452.81
11
36.00
34.88
452.65
11
55.00
52.74
452.82
12
28.20
34.73
452.65
12
42.00
52.5
452.82
13
22.00
34.22
452.65
13
32.00
51.62
452.81
14
16.50
33.43
452.64
14
23.00
50.27
452.8
15
13.00
32.42
452.63
15
16.00
48.66
452.78
16
9.50
31.24
452.62
16
11.00
46.82
452.77
17
7.80
29.95
452.61
17
8.00
44.86
452.75
18
5.10
28.67
452.59
18
6.00
42.88
452.73
19
4.00
27.37
452.58
19
5.00
40.93
452.71
20
3.00
26.03
452.56
20
4.00
39.06
452.7
21
2.50
24.68
452.55
21
3.00
37.33
452.68
22
2.00
23.33
452.53
22
2.00
35.58
452.66
23
1.50
21.97
452.52
23
1.00
33.8
452.64
24
1.20
20.62
452.5
24
0.00
32
452.63
25
1.00
19.45
452.49
26
0.80
18.3
452.47
从表4-3的计算结可以看出，当水库遭遇20年一遇洪水和200年一遇洪水时，水位均超过顶坝。
20年一遇洪水时，水库最大泄流量为34.88m3/s，水库最高水位452.65m，超过坝顶0.45m，200年一遇洪水时，水库最大泄流量为52.74m3/s，水库最高水位452.82m，超过坝顶0.62m。
5工程任务和规模
5.1水库应急度汛存在问题
一、该水库始建于上世纪七十年代初期，属于群众性工程，当时施工技术落后，施工质量差，另外年久失修，存在隐患较多。
二、该水库带病运行多年来，库内淤积严重，排沙洞堵塞，排沙洞起不到应有作用，遇较大洪水漫坝溢流。
三、坝体及坝肩漏水严重。
溢洪道断面小，泄洪能力低，仅能达到5年一遇的洪水标准。
四、上坝道路为山间人行小道，路面比较狭窄且坑凹不平、弯弯曲曲，车辆无法通行，下雨天更是无法行走，遇到较大暴雨洪水，严重影响防汛抢险。
五、水库下游部分河道高出两侧地面形成悬河，且河道内随意倾倒垃圾、违障建筑、致使河道行洪不畅。
六、由于缺乏资金，坝体坝肩漏水得不到处理，而且坝体漏水呈逐年加剧态势，直接影响坝体稳定，成为典型危库、险库，一旦跨坝，危及龙湖湾居民区、蒲光发电厂、峪口三个村庄、太风公路、电机厂铁路、南同蒲铁路的安全。
5.2工程建设目的
该工程为应急度汛工程，防汛抢险道路的改造，为防汛抢险提供了交通便利。
下游河道的整治可使下游河道行洪畅通，有效保护下游人民群众的生命财产安全，同时为供水区解决水源问题，改善周边村庄生活、生产条件，促进当地经济发展奠定了良好基础。
5.3工程任务及规模
由于本次为应急处理工程，资金有限，不能对水库进行全面改造，本着先重后轻、先急后缓的原则，确定该水库初步设计主要任务为防汛抢险道路和下游河道整治。
水库上坝道路为山间小道，路面比较狭窄且坑凹不平、弯弯曲曲，车辆无法通行，下雨天更是无法行走，影响防汛抢险。
本次设计对其进行改造，为水库防汛抢险提供交通便利。
多年来，在水库下游河道内违障建筑，倾倒垃圾等现象比较严重，且下游小区居民房屋毗邻河道，部分河道被作为小区的花园、假山等公共游乐场所，河道两岸无堤防设施，致使下游河道行洪漫流，一旦发生洪水，将危及下游河道两岸人民群众的生命财产安全。
本次设计拟对下游险段悬河320m进行疏浚、拓宽、修建堤防，河道断面设计为M7.5水泥砂浆砌石矩形断面，使下游河道行洪畅通，保护下游河道两岸人民群众生命财产安全。
龙王峪水库原供水管道已严重锈蚀，漏水现象比较严重，即将报废，本次设计将其更换为ф125mm钢管，总长3km。
6工程设计
6.1工程设计等别及标准
该水库总库容10.03万m3，本次设计根据《防洪标准》（GB50201-94）及《堤防工程设计规范》（GB50286-98），设计标准采用20年一遇标准设计，200一遇标准校核，确定工程等别为Ⅴ等。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震设防烈度为Ⅶ度。
6.2设计依据
1、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-2006；
2、《防洪标准》（GB50201-94）；
3、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；
4、《水工设计手册（7）》；
5、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；
6、《山西省运城地区水文计算手册》；
7、《水利水电工程初步设计编制规程》DL5021-93；
8、和工程设计相关的法律、法规、规程、规范和标准。
6.3工程设计
6.3.1防汛抢险道路设计
防汛抢险道路在水库左边的山坡上，总长
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