柏林湾水库初步设计报告.docx
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柏林湾水库初步设计报告
目次
1综合说明
1.1绪言
柏林湾水库位于蓬溪县常乐镇灯会桥村，涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，水库设计灌溉面积3800亩，实际灌溉面积为1800亩。
该水库是以农业灌溉为主，兼有水产养殖等综合效益的年调节小
（1）型水库。
柏林湾水库坝址以上集雨面积0.25KM2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。
经83年三查三定复核，设计总库容118万m3，本次复核为117.29万m3。
枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设备组成。
水库大坝于1976年11月由蓬溪县水利局设计，由绵阳地区水电局批准修建。
1976年11月动工兴建，由常乐公社组织劳力负责施工。
水库大坝最大坝高15m，坝顶高程385.07m,坝顶宽2.4m,坝轴线长96m，最大坝底宽77.7m，大坝为均质土坝，上游坝坡为干砌块石护面，上下游为均质土，下游的下部为反滤体。
大坝上游坝坡从上至下为1：
3.43、1：
3.32；下游坝坡从上至下为1：
1.9、1：
2.4和1：
1，在高程378.07m处马道宽3.3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石护面，厚0.3m。
柏林湾水库溢洪道位于库区尾端，利用垭口开挖而成，佛爷岩提灌站柏林湾渡槽从上面经过，布置型式为开敞式溢洪道，溢流埝高程为384.10m，堰顶宽5m，堰顶厚度0.35m。
柏林湾水库设有放水设备三处，均布置在库内。
1、左（卧涵管）干渠放水设备，位于左坝端库区内，型式为（斜卧管）式，闸孔为Φ0.2m，孔距垂直高差0.5m。
设计流量Q=0.245立方m/秒，闸底板高程为375.00m，石塞控制流量，斜卧管长31.4m，平涵管长52m。
2、左二（道士沟）渠放水设备为多孔竖井式，位于库内左岸，设计流量Q=0.22立方m/秒，进口涵洞底板高程376.19m，闸孔尺寸Φ0.2m，垂直高差0.5。
石塞控制流量，涵洞长78m。
91年已跨塌，建库至今未使用。
3、后干渠放水设备型式为多孔螺旋竖井式，设计流量Q=0.22立方m/秒，进口涵洞高程377.27m，闸孔尺寸、间距同道士沟放水设备，石塞控制出流量，涵洞长28m，建库至今很少使用。
2009年3月，由蓬溪县水利局组织柏林湾水库大坝安全评价组及专业技术人员对水库进行了大坝横断面测量、现场检测和安全评价，大坝安全评价结论为：
经洪水标准复核，大坝坝高不能满足30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核，防洪能力不满足要求；大坝坝顶宽度不足，仅2.4m，经过多年运行，大坝上、下游坝坡变形、坍塌严重。
溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施；放水设备漏水；大坝存在严重的白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；无管理房和观测设施，给工程管理带来困难。
根据水利部颁《水库大坝安全评价办法》第十六条大坝安全分类标准，柏林湾水库大坝评定为：
三类坝。
大坝安全评价报告经主管单位审查，其审查意见如下：
同意专家组评价结论，立即组织工程技术人员对水库枢纽病害进行整治设计，逐级上报审批，尽快实施工程整治。
与此同时加强对大坝的全面监测，落实临时保坝措施，确保枢纽安全。
2009年4月，蓬溪县水利水电勘测设计队受蓬溪县水利局委托完成了柏林湾水库枢纽除险加固的初步设计工作。
1.2水文
水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100～120m左右。
流域内坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米、小麦。
考虑到该水库下游要保护城镇的重要性，综合考虑原三查三定资料，确定相应设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。
因本工程流域内无实测水文资料，故设计暴雨按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中所推荐方法计算。
蓬溪县柏林湾水库各控制历时暴雨统计参数如下表：
各控制历时暴雨统计参数表
历时t（小时）
1/6
1
6
24
暴雨量均值H（毫m）
16.7
42
73
109.46
Cv
0.36
0.45
0.49
0.52
Cs/Cv
3.5
3.5
3.5
3.5
工程区设计暴雨值HP表
频率P（%）
H1/6p
（mm）
H1p
（mm）
H6p
（mm）
H24p
（mm）
3.33
30.63
87.78
160.45
249.569
0.33
40.75
123.48
232.14
367.786
本次利用水科所推理公式法推算设计洪水,根据推理公式法基本关系式用逐步逼近法求解。
设计洪水成果如下表：
设计洪水计算成果表
频率P%
标准
洪水计算方法
计算方案
流量（m3/s）
3.33
校核
推理公式
现状
6.76
0.33
设计
推理公式
现状
9.89
按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，设计洪水总量由设计暴雨量，按综合分区的暴雨径流关系求得。
计算成果如下表：
设计洪水总量成果表
频率P%
洪水总量Wp（万m3）
3.33（校核）
3.84
0.33（设计）
5.67
根据《省手册》中推荐的概化模型计算设计洪水过程线，其成果见下表：
设计洪水过程线成果表
P=3.33％设计洪水过程线
P=0.33％设计洪水过程线
t（h）
Qt（m3／s）
t（h）
Qt（m3／s）
0.00
0.01
0.00
0.01
0.17
0.35
0.17
0.50
0.24
0.69
0.24
1.00
0.31
1.37
0.32
1.99
0.39
2.72
0.39
3.97
0.50
4.08
0.50
5.96
0.63
5.44
0.64
7.94
0.78
6.46
0.79
9.43
0.94
6.80
0.95
9.92
1.10
6.46
1.11
9.43
1.28
5.44
1.30
7.94
1.55
4.08
1.57
5.96
1.94
2.72
1.96
3.97
2.58
1.37
2.61
1.99
3.30
0.69
3.34
1.00
4.06
0.35
4.10
0.50
6.06
0.01
6.12
0.01
水库溢洪由溢洪道承担，溢洪道宽顶堰堰顶高程为384.1m，溢流堰堰长3.5m，为开敞正槽式溢洪道堰。
本次采取调洪演算的起调水位为溢洪道堰顶高程。
按宽顶堰公式计算堰水深H和泄流量q泄。
本水库调洪演算成果为P=3.33%时，Q泄=0.378m3，P=0.33%时，Q泄=0.724m3，具体如下表所示意：
柏林湾水库调洪演算表
频率P（％）
标准
计算方法
计算方案
来水流量
下泄流量
库容
最高洪水位
3.33
设计
推理公式
现状
6.76
0.378
91.37
384.265
0.33
校核
推理公式
现状
9.89
0.724
117.29
384.364
根据调洪演算成果，依据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001计算坝顶超高，计算出坝顶最小高程设计和校核水位时分别应达到385.893m和385.272m。
经现场实测，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水库坝顶高程复核成果表可以看出，本次复核计算出的设计和校核工况坝顶高程均高于现有坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪标准。
1.3地质
1.3.1地貌及物理地质现象
该区处于川中盆地腹心地带，地势为北高南低。
其丘顶高程多在490m左右，最大海拔高程510m，相对高差100～120m。
该区以剥蚀地貌为主，并多为台坎状和馒头状的深丘地貌景观。
该区沟谷发育，沟谷多呈树枝状、谷坡多呈阶梯状、河谷多呈“U”字型。
该区谷坡多为砂、泥岩组成。
尽管谷坡构造及卸荷裂隙较发育，物理风化作用较强烈，但都不会发生较大的崩滑现象。
库内外营力作用不强，无大的滑坡迹象，库坡为厚层状坚硬砂岩构成，边坡稳定。
1.3.2地质构造及地震
工程区位于新华夏系第三沉降带，四川沉降褶皱带之川中褶皱带之内，其构造形迹展布主要为近东西向，区内无断裂，褶皱宽阔平缓，由印支运动形成。
倾向北西10°倾角1～5度。
因此，构造简单，地层微倾。
区内无深大活动断裂通过，地震活动较弱，历史上未发生过强烈地震。
根据GB18306--2001《中国地震动参区划图》（1/400万）查得，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，对应的地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性好。
1.3.3地层岩性
库区主要出露地层为侏罗系遂莱镇组内陆河湖相沉积，岩性为紫红、灰紫色厚层块状，粉～细粒长石砂岩或钙质长石石英砂岩、泥质砂岩与紫红色砂质岩，泥岩组成不等厚互层。
其岩性、岩相变化大，透镜体、尖灭体较多，分枝复合频繁，单层厚度极大，表明沉积环境是极不稳定的。
砂岩以钙质长石石英砂岩为主，其厚度较大，强度较高，泥岩岩性弱，易风化，碎裂崩解。
1.3.4天然建筑材料
该区广泛分布泥岩，储量丰富。
选定1号泥岩料场距库区不远，其运距约为2.0KM。
1号泥岩石渣料圈定范围长80m，宽60m，开采厚度为8.0m，总计储量3.84万m3，剥离比按2:
8计，有用储量为3.07万m3，岩性泥岩及粉砂质泥岩，天然容重2.02t/m3，饱和容重2.19t/m3，天然抗压强度300～350Kpa，饱和抗压强度200～250Kpa。
工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵砾石料质量、储量满足设计要求。
1.4工程整治任务与规模
1.4.1工程现状和规模
本除险加固工程设计根据复核计算、大坝安全评价报告，分析病害成因，确定水库的整治方案，使工程充分发挥效益，达到设计要求，解除病害，保证工程安全运行及下游人民群众的生命财产安全。
该工程经过多年运行后，出现多种病害现象，具体如下：
1、大坝坝顶宽度不足，仅2.4m；上下游坝坡有变形、坍塌现象，上游风浪塌滑严重；
2、溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施；
3、放水设备漏水；
4、大坝存在白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；
5、大坝无监测、管理设施。
由于历史的原因，工程在施工中即出现了病害，并随着运行时间增长，病害逐步发展，已严重威胁了大坝的安全，根据大坝安全评价报告，该工程属于三类坝。
根据水库的病害特征及病害成因，本水库除险加固工程主要由以下几个部分组成：
（1）加高大坝，保证大坝长期安全的运行；
（2）对大坝的白蚁进行防治；
（3）完善溢洪道尾段消能防冲设施，对溢洪道水毁段进行必要的整治；
（4）整治放水设备及放水涵洞；
（5）完善观测、管理设施，从日常运行管理上保证大坝长期安全的运行。
本除险加固工程的主要工程量如下：
主要工程量统计表
项目
土石方开挖
土石方回填
混凝土
砌石
m3
m3
m3
m2
数量
1208
1935
356.6
1297.57
1.4.2工程地位、作用及整治的必要性
蓬溪县是一个以农业为主的地区，农业经济占该地经济比重高达90%。
本水库灌溉当地约75%的耕地，在当地经济生产中具有举足轻重的地位。
随着社会经济的发展，本水库必然为当地的发展作出更大的贡献。
本水库下游工农业发达，人口众多，水库一旦溃坝，淹没范围极大，将给下游人民的生命财产造成成巨大的损失，威胁下游蓬红公路，常乐镇2个村1300亩耕地，900余人的安全，给整个遂宁市带来不可估量的损失，该工程的整治已经迫在眉睫。
1.5建筑物设计
1.5.1工程等别及设计标准
根据部颁标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，该工程等别为四等，枢纽永久性建筑物的级别为4级，次要建筑物的级别为５级，临时性建筑物的级别为5级。
建筑物的防洪标准为：
设计重现期为30年一遇，校核重现期为300年一遇。
坝顶安全超高:
波浪爬高及风壅高度以上为安全超高，正常运用条件下为0.50m，非常运用条件下为0.30m。
按《中华人民共和国工程建设标准强制性条文水利工程部分》的规定，大坝上、下游坝坡（采用简化毕肖普法计算）抗滑稳定安全系数见下表：
坝坡抗滑稳定最小安全系数
项目
建筑物级别
正常运用情况
非常运用情况
大坝
4
1.25
1.15
地震烈度:
根据2001年《中国地震动参数区划图》（1/400万）查得，本区地震动峰值加速度小于0.05g，对应地震基本烈度小于Ⅵ度。
1.5.2工程整治设计
1.大坝整治
根据安全评价计算及本次设计的复核结果，大坝上游坝坡有两种工况不满足规范要求、水库抗洪能力不满足规范要求。
根据我省整治水库的成功经验，加固整治采用如下综合整治方案：
本水库由于历史原因，坝顶高程为385.07m，整治时溢洪道溢流堰高程不变,仍为384.10m，前坡调整为1:
2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程不变,仍为385.07m，再增加93cm高防浪墙，溢洪道的宽度不变，坝轴线前移0.59m，上游坝坡坡度调整为1:
2.75，坡面采用100mm的C15混凝土块护面，下设连砂石垫层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层，坝顶上游设置93cm高的M7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1：
2，并采用M7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条带宽0.3m，深0.4m。
增设坝脚、坝肩排水沟。
对排水棱体上过坝公路进行C25混凝土硬化。
2.溢洪道整治
溢洪道经过多年运行后，溢洪道进口段淤堵。
本次设计对进口段疏通，采用M7.5浆砌条石重新进行衬护，边墙采用衡重式挡土墙形式，底板采用M7.5浆砌条石衬护，底板厚300cm，完善消能设置。
3.放水设施整治工程设计
本次对放水设施进行开槽勾缝及增设砼截流环。
4.其他部分整治
白蚁危害：
白蚁危害采用开沟截路采巢、土坝表层药剂处理、设置毒土隔墙、施放毒饵诱杀包综合措施进行治理及防治。
观测和管理设施：
为了加强大坝的运行管理，增设水位观测，沉陷、位移观测。
为配合观测，购置必要的观测设备（经纬仪、水平仪等）。
1.6施工组织设计
1.6.1施工条件
水库距蓬溪县城约35km，大坝现有简易公路及机耕道同县城相通，施工中，需要整修2.5Km的防洪抢险公路与外界相通，对内仅需要临时整修1.5Km的施工便道满足材料的运输即可。
施工供应条件:
（1）当地材料
该区广泛分布泥岩，储量丰富。
选定1号泥岩石渣料场距库区不远，其运距约为2KM。
工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵砾石料质量、储量满足设计要求。
（2）主要材料
钢材、水泥、木材、炸药、汽油、柴油等主要材料均在蓬溪县购买。
（3）施工期水、电供应
施工用电：
柏林湾水库已有10kv供电线路线路，施工可直接搭火安设变压器即可满足施工需要。
施工用水：
施工生活用水以管理区的自来水为水源。
1.6.2工程施工
1．大坝施工
施工顺序采用为由上至下分层进行开挖，施工时削坡面与设计坡面线予留10cm厚的保护层，削坡完后对表面进行人工夯实，满足设计要求，然后进行预制板的安砌工作。
大坝加高部分坝体泥岩石渣填筑采用振动平碾进行碾压，垫层料采用蛙式打夯机或人工夯实。
预制板采用人工安砌。
2．溢洪道施工
石方开挖：
近坝区的采用人工开挖，远离坝区（20m）的采用风钻打孔松动、小量爆破方法。
弃碴采用机械运至下游河道两岸堆放。
回填时利用弃碴，机械夯实。
混凝土采用350型搅拌机拌和，双胶轮手推车运输入仓，2.2Km插入式振捣器振捣，砌石工程采用人力施工方法。
1.6.3施工进度安排
根据柏林湾水库运行情况该工程总工期为6个月，其中施工准备期为1个月，主体工程施工期为4个半月，工程完建期为半个月。
1.7环境保护设计
该除险加固工程的兴建，具有灌溉、供水、多种经营等多方面效益，同时防止了水事纠纷，解决了大坝的安全问题，具有重要的经济和政治意义，该工程兴建对环境的有利影响是主要的，且是显著的。
该工程施工过程可能带来噪声、粉尘、油污等污染，但这些影响是暂时的，并可采取措施避免或减少到最小程度。
本工程对环境的有利影响是显著的，不利影响是较小的，短暂的，并可通过采取一定的技术措施防范或减少，因此，从环境影响角度评价，该除险加固工程是可行的。
本工程环保投资计0.5万元。
1.8水土保持
根据水土保持技术规范，“谁造成新的水土流失，谁治理”的原则，确定本工程水土保持责任范围为项目建设区和直接影响区。
对于施工临时占地的耕地，施工完成后将尽快复耕，非耕地平整后进行绿化，种植经济林木,本工程的兴建不会造成新的水土流失。
本工程水保投资计0.8万元。
1.9工程管理
该工程为水库整治加固工程，管理机构组成不变，完工后仍由柏林湾水库管理站负责管理。
1.10工程概算
1.10.1编制原则和依据
1、四川省水利厅川水发（2007）20号文关于颁发《四川省水利水电工程设计概（估）算编制规定》、《四川省水利水电建筑工程预算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》的通知及其补充规定。
2、四川省物价局川价发[2006]145号“关于四川省物价局转发《国家发展改革委关于调整华中电网电价的通知》的通知”。
3、国家发展改革委发改价格[2005]841号“国家发展改革委关于调整民用爆破器材出厂价格的通知”。
4、四川省物价局川价发[2005]134号“关于改革民用爆破器材经营收费管理的通知”。
5、四川省建设厅川建函[2005]115号“关于调整四川省建设工程定额中税金计算标准的通知”。
6、四川省水利厅川水发[2005]45号文《水利工程建设安全生产管理规定》的通知。
7、国家计委计投资[1999]1340号“关于加强对基本建设大中型项目概算中价差预备费管理有关问题的通知”。
8、国家发展和改革委员会、建设部发改价格[2007]670号“国家发展改革委、建设部关于《建设工程监理与相关服务收费管理规定》的通知”。
9、本工程阶段有关资料、设计图纸和相关专业设计成果。
1.10.2投资
本工程静态总投资为78.12万元。
1.11经济评价
1.11.1评价方法和依据
经济评价主要依据水利部发布的《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）和国家计委编制的《建设项目经济评价方法与参数》等有关规定，按改、扩建水利建设项目的经济评价方法进行。
鉴于柏林湾水库为社会公益性工程，具有长远的经济和社会效益而缺少财务收益，因此主要进行国民经济评价，不作财务评价。
1.11.2国民经济评价指标
本工程经济净现值2.36万元，经济内部收益率13.01%，效益费用比1.04。
工程具有显著的经济效益和工程效益，由此可见，本工程在经济上是合理的。
1.12招标方案
本工程招标范围为大坝整治工程、溢洪道整治等工程项目。
本工程招标工作由蓬溪县柏林湾水库管理站招标领导小组负责。
该工程按大坝整治划分为1个标段，溢洪道整治划分为1个标段，共划分2个标段。
本工程为公开招标，招标工作计划在蓬溪县柏林湾水库管理站招标领导小组领导下进行，拟采用的招标工作计划草案如下：
编制招标文件（包括工程情况简介、投标邀请书、投标须知、投标书格式及其附件、工程量报价表及其附录、材料供应、合同格式及合同主要条款、图纸资料和设计说明、投标规范、验收规范等）；
编制标底；
成立评标委员会，对评标原则及要求作出规定；
开标、评标、决标；签定合同。
柏林湾水库枢纽工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
整治前
整治后
一
水文
控制集雨面积
km2
0.25
多年平均降雨
mm
929.5
多年平均径流深
mm
200
多年平均气温
℃
17
设计洪水流量
m3/s
6.79
校核洪水流量
m3/s
9.92
设计洪水下泄流量
m3/s
0.458
校核洪水下泄流量
m3/s
0.870
二
水库
正常高水位
M
384.10
384.10
设计洪水位
M
384.265
384.265
校核洪水位
M
384.364
384.364
死水位
M
375.00
375.00
防洪限制水位
M
384.10
384.10
总库容
万m3
117.29
117.29
防洪库容
万m3
4.765
4.765
兴利库容
万m3
79.6
79.6
死库容
万m3
8.8
8.8
水库调节特性
年调节
年调节
水库水面积
亩
140
140
三
大坝
最大坝高
M
15
14.8
均质土坝
坝顶高程
M
385.07
384.87
防浪墙m
坝底高程
M
370.07
370.07
坝顶长
M
96
96
坝顶宽
M
2.4
5
最大坝底宽
M
77.7
77.7
四
溢洪道
型式
开敞式正堰
开敞式正堰
溢流堰顶高程
M
384.10
384.10
堰顶宽
M
3.5
3.5
消能形式
底流
底流
最大下泄流量
m3/s
0.724
五
放水设备
结构型式
多孔口塔式
石塞控制
放水孔尺寸
M
0.2
最大放水流量
m3/s
0.22
放水孔底板高程
M
375.00
六
主要工程量
土石方开挖
m3
/
1208
土石方回填
m3
/
1935
混凝土
m3
/
356.6
砌石工程
m2
/
1297.57
七
主要材料
水泥
T
/
198
柴油
T
/
1.7
砂
m3
/
178
块（卵）石
m3
/
1080
条石
m3
/
512
八
经济指标
工程静态总投资
万元
/
78.12
内部收益率
%
/
13.01
经济净现值
万元
/
2.36
效益费用比
/
1.04：
1
2水文
2.1流域概况
柏林湾水库位于遂宁市蓬溪县离县城约35km的常乐镇的灯会桥村。
工程地处涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25KM2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。
水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100～120m左右。
流域内坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米、小麦。
2.2气象
工程流域内气候温和，降雨充沛，多年平均气温17.3°C，多年平均降雨量929.5mm，最大降雨量为1965年1840.1mm，最小降雨量为1997年521.5mm，本地区气候具有冬干、春早、夏热、秋雨的特征。
冬季降雪少，降雨多集中在夏、秋两季，约占全年总降雨量的78.4％，一般最热月份为8月，最冷月份是1月，多年平均蒸发量1158.9mm，多年平均最大风速18m／s。
2.3水库采用设计洪水标准及复核情况
根据中华人民共和国国家标准《防洪标准》GB50
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