###3建设实施方案doc修改稿.docx
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###3建设实施方案doc修改稿
第一章项目概况
1.1项目概况
本建设实施方案是针对##########景观整治工程编制的。
#######水库位于马连川河上游支沟#######上，属###流域，行政区划属##########镇田堡村，距###镇3km，距###27km，东经106°06′40.6″，北纬35°48′04.2″。
#######水库坝址以上流域面积6.0km2，属黄土丘陵区，水土流失严重；多年平均降水量500mm，为半干旱区；多年平均水面蒸发量850mm（E601型）；多年平均径流深45mm，多年平均径流量27.0万m3；流域内植被覆盖度较差，水土流失严重，多年平均输沙模数2600t/km2，年均输沙总量1.6万t；年平均气温为8.8℃；全年无霜期120天；多年平均最大风速为14.7m/s；冻土层深度最大为1.14m。
水库设计（P=5.0%）洪峰流量及洪水总量分别为33.6m3/s、14.4万m3；校核（P=0.50%）洪峰流量及洪水总量分别为71.3m3/s、30.6万m3。
水库坝址以上无其它水库及水保骨干工程。
受#######水利局委托，2011年12月我院着手进行#######水库除险加固的初步设计工作。
依据《###小型病险水库除险加固工程初步设计报告编制提纲》及《水利水电工程初步设计报告编制规程》等，于2012年05月我院编制完成了《##########水库除险加固工程初步设计报告》（送审稿）。
二、执行的主要规范、规程及标准
1、《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）;
2、《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）;
3、《水利水电工程等别划分及洪水标准》（sl252-2000）;
4、《地方工程设计规范》（GB50286-98）;
5、《水利混凝土结构设计》（SL/T191-96）;
6、《水利建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）;
7、《防洪标准》（GB5021-97）;
8、《江河流域规划编制规范》（SL201-97）;
9、《砌体结构设计规范》（GBJ3-88）;
10、《橡胶坝技术规范》（SL227-98）;
11、《###回族自治区水文图集》；
12、《溢洪道设计规范》（SDJ341-89）;
13、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）;
14、《钢筋混凝土工程施工操作规程》（YSJ403-89）;
15、其他相关的设计规范及项目单位提供的有关资料和要求。
工程概况
工程建设及现状
该水库于1975动工兴建，1976年建成运行，是一座兼灌溉、拦泥和防洪的多功能小
（二）型水库。
坝址以上集水面积6.0km2，最大坝高21.5m，坝顶高程1886.00m，总库容43.0万m3，水库由均质土坝和取水建筑物（取水水塔、涵洞、输水明渠）两大件组成，无泄洪建筑物。
坝顶宽2.9～3.6m，顶长130m，上游坡比1:
2.1，下游坡比1:
2.0～1:
2.5，上游坝坡未砌护，设计灌溉面积600亩。
坝址右侧有###至田堡乡级道路通过，交通较为方便。
2011年5月经我院实测现有效库容17.0万m3，已淤积26.0万m3。
现状防洪能力为20年，其防洪能力不足现行规范200年洪水标准。
水塔：
左坝肩桩号0+040m处建有取水水塔一座，进口段采用浆砌石八字墙形式，进口宽4.0m。
塔身段为矩形结构，外观尺寸2.9×3.7m，水塔顶宽3.75m,长4.5m,为钢筋混凝土结构，设有叠梁槽及闸门槽，工作桥长6.0m,宽1.5m。
无启闭机室及闸门设备，多年运行采用叠梁控制。
输水涵洞：
水塔后接输水涵洞，为直墙圆拱型混凝土砌块结构，底宽1.4m，直墙高1.4m。
输水明渠及陡坡段：
明渠砌护局部砼表面局部脱落，出口挑流基础冲刷严重，基础外露，出口段悬空，无法正常泄水。
水库存在的问题
水库自建成以来，经过多年运行，目前已存在诸多问题：
（1）坝顶：
坝顶无护面，坝面宽度不够，在2.9m～3.6m之间。
坝顶不平整，高低相差0.87m。
（2）坝坡：
前、后坝坡未砌护，受波浪和雨水的冲蚀，已形成许多不规则的小冲沟；后坝坡未设排水体。
（3）坝体施工质量较差，碾压不均匀，压实度达不到设计要求。
（4）水塔段：
由于塔身无启闭机房，经多年运行，未设闸门及启闭机设备，无法正常运行。
（5）输水明渠：
输水明渠砌护局部砼表面局部脱落，出口挑流基础冲刷严重，基础外露，出口段悬空，无法正常泄水。
大坝安全复核
2011年01月受#######水利局委托，我院编制了《#######水库大坝安全鉴定报告》，鉴定该水库大坝为三类坝。
2011年07月经###水利厅专家组鉴定并核查后，下发了《小型病险水库除险加固项目三类坝鉴定成果核查意见表》，同意#######水库大坝为三类坝的鉴定结论。
水文
#######水库位于###流域马连川河上游支沟#######上，属黄土丘陵区。
流域年平均气温8.8℃，多年最大风速14.7m/s，冻土层深度1.14m；多年平均降水量500mm，降水年内分配不均，主要集中在6～9月，占全年总降雨量的70%左右，其保证率为50%、75%的设计降雨量分别为491㎜、415㎜。
多年平均水面蒸发量﹙E601型﹚850mm。
流域多年平均径流深45mm，多年平均径流量27.0万m3，保证率P=50%、P=75%的设计径流量分别为24.9万m3、17.3万m3；水库以上流域输沙模数2600t/km2，多年平均输沙总量1.6万t；由于坝址处无实测流量资料，因此采用暴雨资料推求设计洪水，依据《###暴雨洪水图集》及重新修订的###不同历时暴雨参数等值线图。
采用暴雨资料推求设计洪水，经计算设计（P=5.0%）洪峰流量及洪水总量分别为33.6m3/s、14.4万m3；校核（P=0.5%）洪峰流量及洪水总量分别为71.3m3/s、30.6万m3。
工程地质
库区工程地质条件
库区属丘陵地貌单元。
总体地势南高北低；阶地表面覆盖层较厚，冲沟较为发育。
库区河谷大体呈南北方向展布。
由于流水切割侵蚀，河谷大致呈“U”型。
河谷两岸岸坡较缓。
工作区出露的地层有第三系中新统红柳沟组（N1h）砂质泥岩；第四系全新统（Q41al）粉质粘土等。
工作区气候为干旱及半干旱区，年平均降雨量360ml左右，年蒸发量约880mm（水面蒸发）并且降水分布极为不均，季节变化大，有效性差，常年有早旱后涝的现象发生。
工作区地下水均由大气降水补给，受季节影响较大，依据其赋存条件、水力特征，工作区的地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。
第四系孔隙潜水水力联系较好，地下水位连续；基岩裂隙水一般没有连续稳定的地下水位线。
本地区的地下水多以下降泉的形式沿河谷分布，出露于地表，汇入河流，多为地下水补给河水。
坝体（址）工程地质条件
坝体（址）属丘陵地貌单元。
总体地势南高北低；第四系覆盖层较薄，冲沟发育，局部呈黄土梁峁地貌。
河谷大体呈南北方向展布。
由于流水切割侵蚀，河谷大致呈“U”型。
河谷两岸岸坡较缓。
坝址区河谷两岸黄土覆盖较厚。
没有发现断层及大的裂隙等对坝体有不利影响的痕迹。
坝址区地层较单一，根据钻孔揭露，第四系全新统岩性为Q4ml人工填土，Q41al粉质粘土，第三系中新统红柳沟组（N1h）砂质泥岩等。
水库坝体为当地材料均质土坝，土坝采用附近的Q41al粉质粘土及Q42apl壤土经人工碾压而成，最大坝高21.5m。
库区内有地表水；库区现状淤积严重，淤积物主要为山体表面松散覆盖物及壤土等；坝体底部有轻微渗透；主沟道内分布有薄层的角砾。
现场根据坝体填土处于硬塑-坚硬状态，难挖掘。
输（泄）水建筑物工程地质条件
根据现场勘探及调查，岩性为：
地层主要为：
（Q4ml）人工填土，第四系全新统（Q41al）粉质粘土；第三系红柳沟组（N1h）泥质砂岩等。
水塔地下水水化学类型为SO42-～Cl-～Na+型水，SO42-离子含量540.34mg/L，对混凝土具硫酸盐型强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀，对钢结构具中等腐蚀性。
粉质粘土不湿陷和不液化，可直接作为基础持力层；砂质泥岩可直接作为基础持力层。
自由膨胀率为30-48%，经综合判定，具弱膨胀潜势，建议采取相应的防护措施。
1.2工程规模和任务
社会经济概况
#######水库涉及###镇田堡自然村#######队，据2010年底统计资料，项目区现有人口800人。
现有耕地面积0.04万亩，农民人均纯收入2920元。
水资源贫乏，多年平均径流量27.0万m3。
该地区干旱、冻雹、霜冻等自然灾害频繁。
水库大坝旁有古城至新集乡级道路通过，交通较为方便。
本工程的主要任务为拦截地表径流，减少下游河道泥沙及水土流失，充分利用当地水资源，发展库灌区，对水土保持及涵养水源起到一定作用。
工程除险加固的必要性
工程概况
#######水库属#######官厅镇十里村#######，坝址在市区北端，水库1975年动工兴建，1976年建成运行，水库为小
（二）型水库，总库容43.0万m3，是一座兼防洪、拦泥、蓄水灌溉、改善流域生态环境的综合性小型水库。
水库经过30多年的运行，经我院实测有效库容17.0万m3，已淤积26.0万m3。
现状防洪能力为20年。
水库由土坝和取水建筑物两部分组成。
#######水库水位、面积、库容表
表4─1
高程（m）
面积（万m2）
容积（万m3）
备注
1881.5
3.9
0.00
总淤积库容26.0万m3
1882
4.07
1.99
1883
4.69
6.37
1884
5.31
11.37
1885
5.93
16.99
1886
6.55
23.23
1887
7.18
30.09
1888
7.87
37.61
1889
8.56
45.83
1890
9.25
54.74
本工程建设任务：
本工程是一项集游乐、美化风景、改善生态环境的一项社会公益工程，形成人工湖区，美化景区风景，为居民提供一个休息游览的场所。
同时抬高地下水位，改善生态环境，社会效益十分显著。
工程位于###中山北街与东关北街之间的#######上，橡胶坝长65m。
根据工程布置确定橡胶坝设计水位为1686.70m。
橡胶坝按照10年一遇洪水标准设计，20年一遇标准校核，正常运行时坝袋顶部水头不能超过0.2m（1687.2m高程）,超过该水位时，橡胶坝必须塌坝泄洪，非溢流段允许漫顶泄流，整个坝体泄流能力为764.1m³/s。
橡胶坝全长65m，溢流段最大坝高5.0m（橡胶坝袋充满时），非溢流段最大坝高5.2m，溢流坝段长度为45m，橡胶坝袋下1m厚C20混凝土基础，基础以下坝体为MU30M7.5浆砌石；非溢流坝段长度为20m，结构型式为MU30M7.5浆砌石重力坝。
橡胶坝上游沟道设计水位1686.70m，现阶段上游沟道开挖顶高程根据地形条件暂定位1689~1690m，砌护顶高程为1687.38，砌护底高程为1682~1685m，保证上游水深不小于1.7m；下游沟道设计水位1682.20m，现阶段下游沟道开挖顶高程根据地形条件暂定位1683.5~1687.5m，砌护顶高程为1682.88，砌护底高程为1681.0m。
水文
#######水库水文资料由###水文水资源勘测局提供。
水文分析成果如下。
气象要素
流域地处温带半干旱区，属大陆性季风气候，多年平均气温5.1℃；7月份最高，平均气温17.7℃；1月份最低，平均气温-8.8℃，极端最高气温33.6℃，极端最低气温零下28.0℃。
光能资源丰富，多年平均日照时数2300h以上，无霜期约120d。
春季气温多变，夏季短暂凉爽，秋季降温迅速，冬季寒冷漫长，风季多集中在春秋两季，风向以西北风为主，夏季多东南风，春季风最多，最大风速14.7m/s，风向西北，多年平均风速2.7m/s。
最大冻土层厚度1.2m。
水文站点及基本资料
###水文局在距该水库西北32km处的###左岸支沟车路沟设有夏寨水文站，集水面积89.5km2，主要观测项目有水位、流量、泥沙、降水量、水化学等，1972年设站至今，本次径流、泥沙分析计算采用不受水利工程影响的系列资料（1972～2000年），在距该流域南3km设有###雨量站，实测系列资料54年（1957～2010年），降雨量分析采用该站实测系列资料。
根据全区各站点1956年以来资料计算各监测站的降水、蒸发、径流及泥沙的多年均值，点绘多年平均降水、蒸发、径流等值线图和输沙模数分区图。
根据这些图，查得该流域重心的多年平均降水、蒸发、径流以及输沙模数值。
并根据单站历年资料（插补延长为同步资料），计算统计参数，点绘频率曲线，编制图集以供查用。
所计算得的设计值与邻近有实测资料的降水、径流、泥沙资料进行对照校核后确定报告中的数值。
水文要素
降水
#######水库流域多年平均降水量为500mm，汛期6~9月降水量占年降水量的70%左右。
多年平均降水量变差系数Cv＝0.24，Cs=2Cv，保证率为50%、75%、90%、95%的设计年降水量分别为491mm、415mm、354mm、320mm。
多年平均及各保证率年降水量月分配见表1。
表1流域多年平均及各保证率年降水量月分配表
单位：
mm
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
多年平均
3.5
5.5
12.0
26.0
48.0
65.0
109.0
115.0
71.5
32.5
9.0
3.0
P=50%
3.4
5.4
11.8
25.5
47.1
63.8
107.0
112.9
70.2
31.9
8.8
3.2
P=75%
0.4
5.8
2.9
7.5
14.1
46.9
120.3
141.5
60.2
12.4
1.3
1.7
p=90%
1.1
1.4
4.3
20.9
33.3
38.5
68.0
102.3
42.5
19.1
13.8
8.8
P=95%
2.0
3.8
4.2
4.5
10.2
32.6
81.9
61.1
51.8
37.8
17.0
13.1
蒸发
水库流域多年平均平均水面蒸发量为850mm（E601型蒸发器）。
水面蒸发的年际变化小，年内变化大，其随各月气温、湿度、日照、风速的变化而变化。
11月至次年3月为结冰期，水面蒸发量小。
水面蒸发量最小月一般出现在气温最低月的12月份或1月份。
春季风大，气温回升，蒸发量增大，9月、10月随气温的下降水面蒸发量逐渐减少。
水库流域多年平均水面蒸发量月分配见表2。
干旱指数是反映气候干旱程度的指标，用年蒸发能力（用水面蒸发量代替）E与年降水量P之比表示。
区域干旱指数为1.7，属于半干旱区。
表2流域多年平均水面蒸发量月分配表
单位：
mm
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
多年平均
23.8
29.8
61.2
101.2
127.5
127.5
113.1
101.2
64.6
48.5
29.6
22.0
分配比（%）
2.8
3.5
7.2
11.9
15.0
15.0
13.3
11.9
7.6
5.7
3.5
2.6
冰情
沟道属季节性河流，冬季河干，无冰情。
水库一般11月下旬开始结冰，次年2月中旬开始融冰，3月底终冰。
封冻多发生于12、1月份，封冰日数为60天左右。
径流量
径流量特性
流域的径流特点是年内分配不均，与降水的年内变化关系十分密切，70%的降水集中在6～9月，93.4%的径流集中在汛期6～9月，7～8月占60.8%，8月份径流最大，占40.1％，径流主要为暴雨形成，降雨过后径流锐减，属季节性河流，1～4、10～12月河干。
径流的年际变化很大，不仅有丰枯交替的特点，更为严重的是存在连续干旱的情况。
水库径流量
多年平均径流深等值线图是1956年以来长系列、全站点的综合成果，反映了径流深在地域上的时空分布规律，是查算径流量最基本最常用的方法。
在多年径流深等值线图上查得#######水库流域多年平均径流深为45mm，Cv=0.49，流域面积为6.0km2，多年平均径流量为27.0万m3。
50%、75％、90%、95%年径流量分别为24.9万m3、17.3万m3、12.0万m3、9.5万m3。
多年平均及各保证率年径流量月分配见表3。
表3流域多年平均及各保证率年径流量月分配表
单位：
万m3
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
多年平均
0
0
0
0
1.8
4.7
5.6
10.8
4.1
0
0
0
.0
P=50%
0
0
0
0
1.6
4.4
5.2
10.0
3.7
0
0
0
P=75%
0
0
0
0
4.2
4.4
5.9
2.1
0.7
0
0
0
P=90%
0
0
0
0
2.7
2.2
5.0
1.0
1.1
0
0
0
.0
P=95%
0
0
0
0
1.0
3.0
1.8
1.4
2.3
0
0
0
泥沙
水库流域植被稀少，表层为黄土覆盖，地质松软，山坡为农田，易冲刷，水流侵蚀较大，据多年平均输沙模数图，查得#######水库流域多年平均输沙模数为2600t/km2，年输沙量为1.6万t，主要集中在6~9月，占全年的95.9%，尤以7~8月为著，占65.4%。
多年平均输沙量月分配见表4。
表4#######水库多年平均输沙量月分配表
单位：
万t
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
多年平均
0
0
0
0
0.07
0.33
0.35
0.69
0.16
0
0
0
分配比（%）
0
0
0
0
4.1
20.8
22.0
43.4
9.7
0
0
0
暴雨洪水特性
暴雨成因
当地暴雨形成主要有乌山高脊型、新疆高脊型、河西冷风型、里海高脊型四种类型，占90.2%，6～8月地面冷锋占75.3%，锢囚锋占11%，所以大多数暴雨为中小尺度的切变、低涡，与冷空气活动配合，辐合上升较强的运动而形成强度大、历时短、笼罩面积小的暴雨。
暴雨特性
暴雨一般集中在每年的6～9月，主要集中在7、8月，占暴雨发生次数的63％。
能形成大洪水的暴雨一类是笼罩面积小、历时短、主雨t≤1h，降雨强度i＞1mm/min，有时H日＜50mm，主雨集中在0.5h内，仍能产生峰高量大的洪水，另一类暴雨笼罩面积大，历时长t＞12h，强度较小，产生的峰不高，但量大，历时长，这类雨较少。
洪水特性
洪水同暴雨一样发生在汛期6～9月，以7、8月最多，4、5、10月偶尔有之。
因该流域为半干旱黄土丘陵沟壑区，洪水的产流方式为超渗产流。
因植被差调蓄能力小，产流后即泄，汇流快，造峰历时短，洪水多为尖瘦形，陡涨陡落，一般几个小时。
设计暴雨洪水
设计暴雨
根据年最大1小时、6小时点雨量均值及统计参数Cv等值线图，查得水库流域1小时、6小时点雨量均值分别为22.5mm、38.0mm。
1小时Cv=0.61，6小时Cv=0.56，Cs=3.5Cv，计算出水库不同保证率设计点雨量。
根据《###干旱半干旱区暴雨洪水泥沙研究》，查出点面折减系数，计算不同保证率设计面雨量。
不同频率设计点面雨量见表5。
表5#######水库不同频率设计点面雨量表
历时（h）
点雨量均值（mm）
设计
雨量
频率（%）
0.2
0.33
0.5
1.0
2.0
3.33
5.0
10
1
22.5
点雨量
96.1
88.7
83.0
72.9
63.2
55.8
50.0
40.1
面雨量
92.3
85.2
79.7
70.7
61.3
54.1
48.5
38.9
6
38.0
点雨量
148.2
137.2
128.8
114.4
99.6
88.9
80.6
65.8
面雨量
143.8
133.1
124.9
112.1
97.6
87.1
79.0
64.5
设计洪水
2.5.3.1计算方法
采用暴雨资料推求设计洪水，依据是《###暴雨洪水图集》及重新修订的###不同历时暴雨参数等值线图。
2.5.3.2产流计算
根据工程设计频率和不同历时点雨量均值及统计参数等值线图，求出该沟道设计点雨量，然后根据不同计算分区、面积、重现期等选择点面折减系数，求得不同保证率的面雨量（见表5）。
面雨量分配在###有同频内包、概化和典型三种雨型。
该区选用同频内包雨型，然后由面雨量过程以扣损法计算产流过程。
产流公式如下：
－为产流期某时段净雨（mm）；
－为产流期某时段面雨量（mm）；
－为产流期某时段损失水量（mm）；
根据《###暴雨洪水图集》产流分区，该地区为半干旱区，平均损失率
公式如下：
2.5.3.3汇流计算
汇流计算是根据推求的设计净雨过程Ri推求流域出口断面的洪水流量过程，采用纳希瞬时单位线法推求。
按瞬时单位线原理，就是净雨历时趋于零的极小时段内产生的一个单位净雨（1mm净雨深）在出口处所形成的流量过程线，其公式为：
u（t）=
式中：
t——时段变量；
u（t）——为t时的瞬时单位线的纵坐标；
n,k——为瞬时单位线形状参数；
Γ（n）——伽玛函数
据上式可导出时段单位线方程式为：
q（Δt·t）=
式中：
q（Δt·t）面积为F的流域上，t时段内净雨量为1mm的单位线在t时段的纵坐标，以m3/s计;
Δt——计算时段长（h）；
——换算系数；
——纳希瞬时单位的累积曲线，又称S（t）曲线；
——形同S（t）曲线，唯在时间坐标上错后Δt时，用S（t-Δt）表示。
[S（t）-S（t-Δt）]简写为ΔS（t），称为Δt小时无因次时段t时的纵高。
一般以μ（Δt·t）表示。
2.5.3.4计算参数
在计算瞬时单位线，进行洪水演进时，须求得参数n，k，滞时M，计算公式如下：
黄土丘陵区：
n=1.22L0.231，K=M1i/n，M1i=0.148L0.9i-0.093
i——产流区平均净雨强度（mm/h）；
L——概化长度（km）。
2.5.3.5计算成果
#######水库流域面积6.0km2，概化长度为4.1km，清浑比为0.90，计算得不同频率设计洪峰流量、洪水总量见表6。
由汇流原理计算不同设计频率洪水过程线见表7。
表6#######水库不同频率设计洪峰流量、洪水总量表
频率P（%）
0.2
0.33
0.5
1
2
3.33
5
10
洪峰流量（m3/s）
88.3
78.7
71.3
59.9
48.1
39.9
33.6
23.8
洪水总量（104m3）
37.8
33.7
30.6
25.6
20.6
17.1
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