某漂流项目大坝工程初步设计报告.docx

1、某漂流项目大坝工程初步设计报告1 综合说明1.1. 概述某漂流项目拦水坝工程位于乳源县云门管理区，距县城约6km，距云门寺约1.5km。拦水坝为某漂流项目蓄水配套工程，水工枢纽布置仅有大坝。坝址以上的集雨面积为2.7km2，干流河长2.12km，河床平均比降为0.586，集雨区域内地形复杂，植被良好，雨量充沛。建筑物主要由拦河坝构成。流域内气候温和，雨量充沛，植被覆盖良好，水土流失不严重。本工程施工工地有乡镇公路通过，均为混凝土或砂石路面，交通十分便利。 该工程为私营股份制性质，工程建成后将对当地起到一定的社会和经济效益。1.2. 水文1.2.1. 自然条件某大坝所在地区属中亚热带季风气候区，

2、热量丰富，阳光充足，常年气温较高。大气环流随季节变化，春季阴雨绵绵；夏季炎热多雨，暴雨集中，多吹东南风和偏南风；秋季常有台风雨；冬季温度较低，雨量稀少，多吹北风和偏南风。根据乳源气象站资料统计，本地区多年平均气温19.1-20.2之间，高山地区每年12月至2月有少量降雪和霜冻出现，极端最高气温40（1953年8月12日），极端最低温度-4.1，（1967年1月17日），多年平均降雨量1895.40毫米，年最大降雨量2997.00毫米（1973年4月-1974年3月），年最小降雨量为1291.80毫米（1989年4月-1990年3月）。汛期4-9降雨量占全年雨量72.67%。多年平均水面蒸发量为

3、1000-1100毫米，本工程采用1068毫米。多年平均相对湿度为79%，一般相对湿度在7090%之间。多年平均风速为1.2m/s,，历年最大风速26m/s，相应风向为NW，多年平均最大风速为15.5m/s。1.2.2. 径流因工程流域未设径流站，没有实测径流资料，但经查广东省水文图集径流等值线图，多年平均径流深度较大，水资源丰富，水质较好。1.2.3. 洪水根据防洪标准GB50201-94、水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见（水规198921号）和水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000的规定，工程等别为等，枢纽主要、次要水工建筑物级别为5级。挡水大坝正常运用洪水标准采

4、用30年一遇(P=3.33%)，非常运用洪水标准采用100年一遇(P=1%)。设计标准为30年一遇（P=3.33%），相应洪水流量为102.61m3/s；校核标准为100年一遇（P=1%），相应洪水流量为122.56 m3/s。1.3. 工程地质工程区范围内植被茂盛，土壤侵蚀不严重，区域内未见活动断裂，也无大的断层，河床及山坡所表露的大部分为粘土覆盖，树木多为针叶林和阔叶林，山坡较陡，水土流失不严重，无不利的区域地质构造。河床坡降较陡。河床及左岸基岩出露，右岸基岩埋深浅，坝基岩体属厚层状结构中硬岩，两岸地形及基岩埋深均不对称。1.4. 工程任务和规模某漂流项目大坝工程的任务主要是为漂流项目提供

5、调节水源，根据中华人民共和国国家防洪标准GB50201-94，某漂流项目大坝工程等别为等，枢纽主要、次要水工建筑物级别为5级。1.5. 工程选址、工程总布置及主要建筑物1.5.1. 工程等级根据防洪标准GB50201-94和水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000的规定，本工程枢纽主要、次要水工建筑物级别为5级。1.5.2. 主要建筑物溢流坝段总长度为25.00m，溢流坝顶的高程为604m，溢流坝段最低坝基高程为576m，溢流坝段最大坝高为28m，溢流坝段上游面垂直，下游面坡度为1：0.8。坝体防渗采用w4钢筋混凝土防渗面板，面板，其布设在大坝上游面及下游面，防渗面板为0.5m厚的

6、C20钢筋混凝土，基础垫层为C15混凝土，厚度为1.5m。溢流坝段的鼻坎高6.5m，挑流半径为8m，挑射角为20的挑流消能。非溢流坝段的总长度为59.32m，坝顶高程为606.0m，最大坝高为29m。非溢流坝段上游面垂直，下游坡度为1：0.85。坝体防渗采用C20钢筋混凝土防渗面板，面板设置在大坝上游面，厚度为0.5m。基础垫层为C15混凝土，厚度为1.5m。设入口高程为581m，直径大小为0.5m排砂兼放空及导流管。设入口高程为587m，直径大小为0.8m的供水管。1.6. 工程管理某漂流项目拦河坝的日常管理由某漂流公司负责，属私营单位。某漂流公司日常管理人员10人，其中负责大坝管理2人。本

7、工程是以为漂流项目提供调节水源为主要任务，而且水库总库容较小无防洪库容，水库不承担防洪调度任务仅进行供水水量平衡调度。即在洪水期发生设计标准（包括设计及校核洪水）及以下洪水时，除去水库库容本身蓄洪作用拦蓄的洪量外，基本上是通过坝顶的溢流道来多少泄多少。而对于供水水量平衡调度即是根据时段河道来水量结合水库的库容大小进行蓄水和供水的调配，尽量保证漂流项目的最大效益。1.7. 施工组织1.7.1. 施工条件本工程对外交通方便，坝址处有简易公路连接桂头至乳源的县级公路，各种建筑材料及施工设备能十分方便运输到坝址处。施工用水比较方便，可直接从河里引用，生活用水可从工程管理处或附近农村引用。施工用电也比较

8、方便，可T 接附近10Kv的线路至工地。本工程交通便利，水泥、钢筋、木材、砂均可从县城购买，块石除部分利用开挖料外，其余均从附近商业石场购买。1.7.2. 施工导流由于河道在枯水期内流量较小，根据本工程枢纽布置的特点，采取矮围堰配合导流管导流方式，保证正常来水量下的施工导流。1.7.3. 施工进度本工程总工期为12个月，建设期共分为工程准备期、主体工程施工期及工程完建期三个施工阶段。1.8. 水库淹没处理及工程永久占地本工程建筑物永久占地面积约2.27亩，占用的是荒地及山地。1.9. 环境影响评价为避免对环境造成破坏，施工期间认真做好施工组织设计，必须建立生产及生活污水处理设施，使污水经处理后

9、再排入河中，减少对水质的污染。施工中合理安排好时间，做好保护及围护措施，减轻施工噪音及粉尘对周围环境的影响。并应对施工弃渣选择合适的堆放地，工程完工后做好周围的植被绿化工作，防止产生水土流失。本工程自身不会对环境造成影响，认真做好环保措施后，也可避免或减轻施工中对环境的影响。1.10. 水土保持工程水土流失防治责任范围面积为2.0hm2，其中项目建设区1.55 hm2，包括水库淹没区面积0.3 hm2，永久占地面积1.15 hm2，临时占地面积0.10hm2和直接影响区0.45 hm2。本工程建设共损坏水土保持设施面积为0.64hm2。在设计、施工和建设管理中都重视水土保持工作的情况下，本工程

10、水土流失量将减少到最低限度1.11. 工程投资概算工程主要建筑工程量为：土方明挖571.45m3，土石方填筑1.4125万m3，混凝土5173.52m3，模板2644.4m2，钢筋11.325t，劳动总工日19231工日。主要材料消耗量为：水泥2658.48t，碎石5418.268m3，砂7782.507m3，柴油3.861t。本提标工程投资概算为490.21万元，其中主体工程投资为489.99万元，建筑工程费用为388.38万元，独立费用为70.51万元，临时工程费用为7.77万元，基本预备费23.33万元，水土保持工程费用为0.22万元。2 水文2.1. 流域概况乳源县某漂流项目拦水坝工程

11、位于乳源县云门管理区大坑溪水上游，距离著名旅游景区云门寺约1.5km，距离韶关市区约50公里，大坑溪水发源于1343.6高地，大致流向为西北向东南，坝址以上集雨面积为2.70km2，河长2.212km，河床的平均坡降为0.5862，集雨区地形复杂，大部分属于高山地貌，植被良好，雨量充沛。2.2. 气象本工程所在地属华南亚热带季风气候，雨量丰富，阳光充足，受季风和地形影响，其特点是夏季炎热，冬季寒冷，本地区多年平均气温21.0，最高气温38.5，最低气温-5，年平均相对湿度19，多年平均降雨量1895.40mm，最大年降雨量2997.00mm（73年4月-74年3月），最小年降雨量1291.80

12、mm（89年4月-90年3月），降雨量年内分配不均匀，多集中在4-9月丰水期，多年平均水面蒸发量1050mm，陆地蒸发量570mm，历年最大风速26 m/s。2.3. 洪水2.3.1. 暴雨洪水特性本工程地处南岭山脉南麓，属于中亚热带季风气候区，所处的地理位置及地形条件有利于暴雨的形成。该流域洪水由暴雨形成，暴雨主要由季风和锋面雨形成，流域属于山区性河流，洪水一般汇流时间较短，表现为洪水历时短，洪峰大洪量小。2.3.2. 设计洪水标准根据防洪标准GB50201-94、水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见（水规198921号）和水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000的规定，

13、本工程枢纽主要、次要水工建筑物级别为5级。挡水大坝正常运用洪水标准采用30年一遇(P=3.33%)，非常运用洪水标准采用100年一遇(P=1%)。2.3.3. 设计洪水计算2.3.3.1. 设计洪水计算方法依据广东省暴雨径流查算图表使用手册（1991年）的规定，对于小型工程，一般可仅用推理公式法（1988年修订）计算设计洪水，有条件的可同时应用两种方法（推理公式法和综合单位线法）计算，并参照大（二）型、中型工程的选定原则选定计算成果。本工程依据广东省暴雨径流查算图表使用手册（1991年）的规定，同时应用广东省综合单位线方法及推理公式法（1988年修订）两种方法计算设计洪水。协调两种方法的设计洪

14、峰流量值不超过20%（以数值大者为分母），经分析比较后选择较可靠的计算成果作为此次设计的最后采用成果。2.3.3.2. 计算基本资料一、集雨区域下垫面情况本水库位于大坑溪水上游，集雨区域内属高山地貌，植被较好，水土流失现象轻微，土质为砂质土。二、工程集雨区域地理参数坝址以上集雨面积F=2.70km2，干流河长L=2.212km，干流平均坡降J=0.587，集雨区域特征参数=2.53。 河流参数表 表2-1项 目挡水坝集雨面积F(km2)2.70河流长度L(km)2.212河道比降J0.587汇流参数2.53三、本工程集雨区域位于广东省暴雨径流查算图表分区的北江上游暴雨低区，应采用：北江上游设计

15、雨型，暴雨低区的attF关系图，内陆产流参数，广东省综合单位线滞时m1关系图中的大陆低区关系线（B线），采用广东省综合单位线号无因次单位线UiXi，大陆地区推理公式（1988年修订）汇流参数m关系。2.3.3.3. 暴雨参数 根据广东省暴雨参数等值线图（2003年）及广东省暴雨径流查算图表使用手册（1991年）查取本工程有关暴雨参数，见表2-2。 某大坝暴雨参数表 表2-2THtCvtat10分钟19.50.301.01小时450.351.06小时780.431.024小时1150.451.072小时1550.451.02.3.3.4. 汇流参数因=2.530.01，且集雨区域平均高程大于50

16、0m，可作为山区类选用汇流参数，因此本报告按山区类进行m1和m值得选取。单位线采用：广东省综合单位线滞时m1关系图中的大陆低区关系线（B线），查图数值为0.70，考虑到本工程地处山区，按广东省暴雨径流查算图表使用手册要求，根据下垫面情况相应调整m1取值，本次设计选定m1=0.56；推理公式采用：推理公式（1988年修订）汇流参数m关系图上的大陆地区山区m关系线，查图数值为0.86，考虑到集雨区域植被条件较好，且河流坡降虽较大，但主要是源头河段坡度陡峭，本次设计选定m=0.70。 2.3.3.5. 损失参数采用省水利厅粤水电总字199212号文修正的内陆区产流参数，根据设计雨量大小，查取各频率的

17、损失参数。2.3.3.6. 计算成果 某大坝洪水计算成果表 表2-3洪水频率Qmax(m3/s)W24(万m3)W72(万m3)综合单位线法P=1%83.6956.4064.90P=3.33%71.0843.4349.42P=10%58.5829.5230.82推理公式法P=1%122.5651.4768.15P=3.33%102.6140.3251.77P=10%83.1328.9232.32P=1%洪水过程线（推理公式法）P=1%洪水过程线（综合单位线法）P=3.33%洪水过程线（推理公式法）P=3.33%洪水过程线（综合单位线法）P=10%洪水过程线（推理公式法）P=10%洪水过程线（综

18、合单位线法）从表2-3可知，采用综合单位线法和推理公式法计算所得的洪水总量比较接近，但两种方法计算的洪峰流量结果相差较大，超过了20%。考虑到本工程所处的地理位置及地形条件有利于暴雨的形成，原则上采用偏于安全的计算成果，因此，设计洪水采用推理公式法的计算成果。2.3.4. 淹没洪水及施工洪水根据水利水电工程水库淹没处理设计规范(SD130-84)及水利水电工程施工组织设计规范（试行）（SDJ338-89）的规定，本工程淹没处理及导流建筑物设计洪水标准为：淹没洪水标准为五年一遇(P=20%)导流建筑物洪水标准为三年一遇（P=33.3%）计算方法采用推理公式法，计算结果见下表。淹没及导流建筑物洪水

19、计算成果表 表2-4洪水频率Qmax(m3/s)W24(万m3)W72(万m3)淹没洪水P=20%69.2624.0328.55导流建筑物洪水P=33.3%59.0318.8119.222.4. 泥沙本工程流域内无实测泥沙资料，查广东省水资源的“广东省浮质多年平均输砂模数分区图”，可得本地区侵蚀为100200t/km2，因该工程为小型工程，输砂要求可以不做分析。水库淤积库容计算如下： V淤=mMsFT/r式中： V淤预留淤沙总库容；m库中泥沙沉积率，取m=0.8；Ms多年平均侵蚀模数，取为200t/km2 F流域面积，F=2.70km2； T水库使用年限，取1年； r淤积泥沙的干容重，取 r=

20、1.6t/m3；一年的淤沙量V淤=0.82002.6911.6=710m3。3 工程地质3.1. 工程概况 某漂流项目拦水坝工程位于乳源县云门管理区，距县城约6km，距云门寺约1.5km。拦水坝为某漂流项目蓄水配套工程，水工枢纽布置有大坝。某漂流项目是以漂流、野战等为主的旅游休闲项目，拦水坝拦截漂流上游河道建坝蓄水，为漂流提供可调节水源。本勘察工作以钻探和地表调查为主，结合区域地质资料分析，旨在查明坝址工程地质及水文地质条件，查明坝址主要工程地质问题，为选定坝型、坝线提供地质依据，并进一步提供坝基岩体物理力学参数。勘察工作依据的标准有水利水电工程地质勘察规范（GB 50287-99）、中小型水

21、利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）、水利水电工程测量规范(SL197-97)、水利水电钻探规程(SLJ7-81)、水利水电工程钻孔注水试验规程(SL25-92)、水利水电工程地质测绘规程（SDJ15-78）、水利水电工程地质勘察资料内业整理规程（SDJ19-78）等相关规程规范进行工作。野外工作于2008年9月10日9月28日结束，本次勘察工作以坝址为重点布置了3个钻孔勘探，结合地表调查进行工作，所完成的工作量见下表3-1。完成的工作量列表 表3-1序号工作项目单位工作量备 注1钻 进m/孔51.36/32压水试验段103室内岩石试验组14水位观测次65测量（1：200）Km20.2

22、3.2. 区域地质概况3.2.1. 地形地貌工程区地貌为构造剥蚀低山区，高程在200900m间，地形起伏高差大。库区山脉山势雄伟陡峻，峡谷狭窄，多呈“V“、“U”形谷，冲沟较发育，大多刻切已到基岩略有堆积，是剥蚀构造堆积区，以侵蚀下切为主。3.2.2. 地层岩性库区地层岩性主要为泥盆系中下统下亚层（D1-2）陆相和滨海相砂砾岩，库区外围西北有寒武系粉砂岩、砂岩（），库区东南为泥盆系中上统砂岩、灰岩。3.2.3. 地质构造和地震烈度本区地质构造主要有褶皱，该褶皱为一背斜，背斜轴东北向。库区位于背斜核部东翼，其地层依次为寒武系、泥盆系、石炭系。区域大断裂未见发育。在广东省地震烈度区划图中，本区地震

23、烈度属度区，设计地震烈度采用度。从中国地震动参数区划图（GB18306-2001）查得，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.44s3.2.4. 库区工程地质条件3.2.4.1. 水库渗漏库区四周为中低山所环抱，地形封闭。区域大断裂未见发育。地下水运动通道主要以基岩裂隙性通道为主，库区地下水位较高，库水向库外渗漏的可能行小。3.2.4.2. 库岸稳定库岸以岩质边坡为主，水库运行后，水位提高幅度，对原岸坡稳定平衡影响小。局部可能出现小规模的崩塌，但较大规模的崩塌、滑坡等不良物理地质现象出现的可能性较小。3.2.4.3. 固体径流库区四周是剥蚀构造堆积区，以侵蚀下切为主，堆积较不

24、发育，植被良好，除人为破坏外，发生固体径流的可能性较小。3.3. 坝址工程地质与水文地质条件3.3.1. 地形地貌某漂流项目拦水坝工程坝址区，坝轴线附近河流呈“V”型河谷，河床狭窄，宽约13.6m。河床坡降较陡，坝址河流流向近北南向。左右两岸，地形自然坡度不对称，右岸地形平均坡度约44度，左岸平均约48度左右。在初拟坝轴线下游约15m处有一跌坎，在轴线上游河谷略较开阔，右岸山坡坡度略较平缓。3.3.2. 地层岩性出露地层为泥盆系中下统下亚层（D1-2）陆相和滨海相砂砾岩，覆盖层有第四系坡积层（dlQ4）、冲洪积层（alQ4）。坝址各岩土层的工程地质特征简述如下：第四系冲洪积层（alQ4）为砂卵

25、石夹块石及漂石、滚石，零星分布在河床，厚度约在0.53m间。2、第四系坡积层（dlQ4）含碎石粉质粘土：土体呈土黄色黄褐色，呈松散状态，主要分布在右岸坡度较缓的山坡，厚度约在0.51m间。3、泥盆系下亚层（D1-2）陆相和滨海相砂砾岩，本坝址岩性为含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩，以含砾砂岩、细砂岩为主，岩性硅化强烈，致密坚硬，其中弱风化细砂岩室内实验饱和抗压强度达35Mpa。岩体结构属厚层状结构，层厚50100cm。 坝址基岩出露情况较好，除河床零星分布冲洪积层，右岸中部覆盖较薄的坡积层，坝基大部分出露弱风化岩体。坝址基岩的风化情况，从风化程度可分为：强风化带、弱风化带、微风化带三类：(1) 强风化

26、：岩石大部分变色，只有局部保持原有颜色。岩石组织结构大部分已破坏，风化裂隙发育，岩体砌割破碎，呈干砌石状。除石英外，长石、云母、铁镁矿物已风化蚀变，岩石强度低，透水性强，主要分布在右岸595m以上。 (2) 弱风化：岩石表面或裂隙面大部分变色，但断口仍保持新鲜岩石色泽。岩石组织结构清楚完整，但风化裂隙发育，沿裂隙铁镁矿物氧化锈蚀，长石变得浑浊不清。岩体节理裂隙、层理发育，岩体透水性中等，透水性强弱受节理裂隙、层理发育主导。出露分布在左岸坝坡、右岸部分坝坡及河床。(3) 微风化：主要在河床钻孔zk02揭露，埋深高程572.29m，节理不发育，岩体强度高，透水性弱。3.3.3. 地质构造坝址地表调

27、查未发现断层，钻孔zk01揭露三条断层破碎带F1、F2、F3，分别在孔深3.4m、22m、24m，地表未发现露头，推断为陡倾角断层，且其中F2、F3埋深较大，对坝址影响较小。次级小构造形迹以节理和层理为主。两岸地层产状较稳定，岩层产状为NE40500/SE45600，走向与流向斜交，倾向左岸与下游。3.3.4. 水文地质条件从两岸地形及基岩出露情况分析，两岸地下水位高于河床。坝基岩体透水性受节理和层理控制，为裂隙性通道。河床坝基岩体为弱风化，如无断层影响，其透水性较弱。两岸坝基岩体以弱风化为主，从压水试验结果表明（透水率q在1.67.2lu间），岩体透水性较弱，两岸坝基渗漏的可能性较小。坝基岩

28、体渗透性分级属弱透水(1q10lu)。3.4. 工程地质条件评价3.4.1. 坝型和坝线的选择由于项目的性质决定了坝址的位置，勘察工作是在确定的坝址上开展的。本章节将从地形、地层岩性等工程地质因素评价坝型和坝线的选择。地形上，坝址左岸略陡，右岸略缓，河床狭窄，坝轴线附近河流呈“V”型河谷，河谷宽高比为1：2.5，河床坡降较陡。河床及左岸基岩出露，右岸基岩埋深浅，坝基岩体属厚层状结构中硬岩，两岸地形及基岩埋深均不对称，尤其可选择的建基面埋深右岸大于左岸，且右岸下游地形为冲沟，综合以上地质因素建议选择重力坝。勘探坝线下游15m为高约15m的陡坎，陡坎下河床是深潭，从坝基抗滑稳定考虑，建议坝轴线上移

29、，以避开陡坎。否则需对陡坎进行混凝土回填处理。3.4.2. 工程地质条件综合评价3.4.2.1. 工程地质条件综合评价本坝址从地形、岩性、风化分带、构造及水文地质等地质因素评价：地形上，坝址岸坡较陡，河床狭窄，呈“V”型河谷，宜建重力坝；地层岩性上，为泥盆系下亚层以含砾砂岩、细砂岩为主，岩性硅化强烈，致密坚硬，属中硬岩，厚层状结构，坝址基岩出露情况较好，岩体强度及结构均满足建坝要求；风化分带上，坝址基岩出露以弱风化为主，仅右岸中上部有强风化，且厚度一般，埋深不大。地质构造对工程影响较小。坝基岩体渗透性分级属弱透水。综上所述本坝址工程地质条件属较好。为减少坝基开挖量，建基面可选择在弱风化带岩体的

30、上部，但须对河床坝基及两岸局部层面、节理裂隙面发育岩体进行固结灌浆。3.4.2.2. 坝基岩体工程地质分类及评价从岩性、风化分带及构造等地质因素考虑，大坝建基面置于弱风化岩体上。坝基岩体属厚层状结构（层厚50100cm），中硬岩（Rb：3060Mpa），岩体较完整，局部完整性差，抗滑稳定受岩石强度和结构面控制，结构面中以层面、节理裂隙面为主，坝基岩体工程地质分类属类（B1亚类）。3.4.2.3. 坝基岩体参数建议值类比相关工程，并依据坝基岩体工程地质分类属类（B1亚类），综合考虑相关地质因素后，提供坝基参数建议值 (见表3-2)以供参考。坝基参数建议值 表3-2岩性天然密度比重饱和抗压强度承载力摩擦系数抗剪断强度弹性模量(岩/砼)(岩/岩)gGffCfCE0g/cm3MpaMpa(岩/砼)MpaMpaGpa细砂岩(弱风化)2.692.73530.630.75-0.80.7-0.80.85-0.90.8-1.010-12含砾砂岩(弱风化)2.692.74040.650.8-0.850.8