杨山前水库实施方案

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1提要1.1工程位置杨山前水库地处H照市岚山区高兴镇西北部，川子河支流上游。流域面积1.0km2,总库容18.5万北属小（二）型水库。1.2兴建缘由杨山前水库于1974年10月建成蓄水，是一座集防洪、灌溉于一体的小（二）型水库。保护下游6个行政村，0.4万口人，0.9万亩耕地。据原设计、施工人员回忆，工程建设时筑坝系采用人工用小推车建成，主坝心墙为粘土，坝壳为砂壤土。当时由于受资金等因素的限制，工程建设标准低，施工质量差。水库建成运行近三十多年来，老化失修严重，先后暴露出一系列影响大坝安全的隐患。1.3建设性质及设计标准建设性质：除险加固。设计标准：根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》及《防洪标准》规定，水库设计洪水标准二十年一遇，校核洪水标准二百年一遇；溢洪道消能防冲设计洪水标准十年一遇，校核洪水标准二百年一遇。1.4工程等级杨山前水库为小（二）型水库，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，确定水库枢纽工程等别为V等，主要建筑物5级，次要建筑物5级。1.5主要工程建设内容根据排查结论和工程存在的问题，拟对人坝迎水坡干砌块石护坡；背水坡增设竖向及横向排水沟，坝脚新建贴坡式排水体;坝顶修建防浪墙；溢洪道开挖、整修、护砌，末端增设消能防冲设施；放水洞加固进出口建筑物，更换闸门及启闭设备。 1.6工程投资及工期安排工程概算总投资46.56万元。计划2008年2月开工，2008年5月竣工，工期3个月。 2工程概况2.1自然概况2.1.1流域概况杨山前水库地处日照市岚山区高兴镇西北部，川子河支流上游。流域面积1.0km2，总库容18.5万n?,兴利库容9.8万死库容1.2万於。流域内坡度较陡，地势北高南低，属低山丘陵区。流域内来水主要是下雨时山岭产流。2.1.2水文气象该流域属暖温带湿润季风区域大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温12.5°C,实测最高气温43°C,最低气温-18.9°C,最大冻土深34cm,相对湿度71%。多年平均降雨量860mm,降雨量年际年内变化大，实测最大年降雨量是最小年降雨量的2.7倍，多年平均汛期降雨量约占全年总降雨量的71.5%以上。降雨是地表水和地下水的主要补给来源，因此，径流吋空分布也不均匀，年际年内变化大，形成了春旱、夏涝、秋冬又旱的规律。2.2工程现状及存在的主要问题2,2.1工程现状杨山前水库于1974年10月建成蓄水，是一座集防洪、灌溉于一体的小（二）型水库。保护下游6个行政村，0.4万口人，0.9万亩耕地。农作物主要以小麦、玉米、花生、地瓜为主；经济作物主耍以茶叶为主。水库建成后，为发展灌溉，防洪减灾，改善当地农业生产条件，促进农村经济发展，发挥了重要作用，取得了较好的经济效益、生态效益和社会效益。据原设计、施工人员回忆，大坝主坝为粘土心墙，坝壳为砂壤土。工程建设时系采用人抬肩挑建成的，由于受当时资金等因素的限制，工程建设标准低，施工质量差。水库建成运行近四十多年来，老化失修严重，先后暴露出一系列影响大坝妥全的隐患。依据《水利水电工程等级划分及洪 水标准》及《防洪标准》规定，确定杨山前水库设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准200年一遇。水库枢纽工程等别为V等，主耍建筑物5级，次要建筑物5级。水库总库容18.5万nA校核洪水位30.35m,设计洪水位29.68m；兴利库容9.8万rA兴利水位28叫死库容1.2万nA死水位24.3mo水库枢纽工程主要有大坝、溢洪道、放水洞三部分组成。大坝为粘土心墙砂壳坝，坝长180m,坝顶宽2.8m,最人坝高12.5m,坝顶高程31m,粘土心墙顶高程29.5m。溢洪道位于大坝西端，为开敞式，进口高程28m,宽8m,最大泄量37.7m3/so放水洞位于大坝桩号0+095处，为钢筋混凝土有压圆管，尺寸为①300,洞长50m,进口底高程24.3m,出口底高程23.8m,最大泄量0.8m7s,进水口为拉杆式闸门，启闭机房位于坝肩迎水侧，长X宽X高为3.0X2.5X2.0m,砖混结构。水库主要特性指标见表2・1。表2・1水库主要特性指标表特征类别高程库类别单位：万m3死水位24.3m死库容1.2水兴利水位28m容兴利库容9.8位设计水位29.68m总库容1&5校核水位30.35in型式钢筋混凝土圆管坝型粘十.心墙砂壳坝放进口底高程24.3in坝顶高程31m水放水洞断面尺寸0300主粘土心墙顶高程29.5m洞闸门型式拉杆式恻形闸门坝顶宽度2.8m最大泄量0.8m3/s坝顶长度180m出口底高程23.8m坝最大坝高12.5m溢进口底高程28m上游坡比1:2.3洪进口底净宽8m下游坡比1:2.0道最大泄量37.7m3/s2.2.2工程存在的主要问题根据本次现场安全检查与问题分析，杨山前水库目前存在的主要问题 包括:1、人坝工程(1)大坝填筑质量差，碾压质量达不到规范要求。水库在建设时受资金及条件的限制，施工质量较湼，清基不彻底，心墙底未修建截水槽,大坝坝基渗水，坝脚土体含水率较高。(2)大坝迎水坡干砌乱石，且大小不一，重量较轻，块径、厚度不满足耍求，砌筑质量较差，风化破碎严車，基本无反滤层。(3)背水坡无排水体和坡面排水设施。2、溢洪道工程(1)该水库溢洪道为明渠式，无闸门控制；溢洪道在天然土体中开挖而成，上下游左右岸没有采取任何防护措施。(2)溢洪道内部开挖、清理不彻底，再加上堤岸坍塌等原因，溢洪道行洪不畅，严重影响工程的安全运行。(3)溢洪道下游出口高程比进口高程高，降低了溢洪道的泄洪能力，影响水库的安全运行。3、放水洞工程(1)闸门及附件为超期服役产品，老化失修，闸门启闭困难，进口关闭不严，属较大安全隐患。(2)启闭机房老化失修，砌体开裂，有坍塌的危险，已成危房。 3水文水利计算2.1洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》及《防洪标准》规定，杨山前水库为小(二)型水库，工程等别为V等，确定本次洪水复核标准：设计洪水标准二十年一遇；校核洪水标准二百年一遇。3.2设计洪水推求杨山前水库地处F1照市岚山区高兴镇西北部，位于川子河支流上游，控制流域面积1.0km2,干流长度1.5km,平均干流坡度0・06m/m。流域内坡度较陡，地势北高南低，属低山丘陵地区。流域内来水主要是降雨时山岭产流，流域内多年平均降雨量860mmo1、计算方法利用暴雨等值线图，采用经验公式图表查算法推算设计洪水。2、设计雨期的确定根据对水库流域内暴雨特性及产汇流规律进行分析，可知该水库入库洪水均不超过24h,因此确定设计雨期为24ho3、设计暴雨量的推算由“山东省暴雨参数等值线图”查得，杨山前水库流域中心处多年平均最大24h降雨量H24=120mm,变差系数G=0.58,取Cs=3.5CV,计算各设计频率的暴雨量H24P。成果见表2-2。表2-2杨山前水库各设计频率暴雨量计算成果表频率(%)Kphip(nim)0.53.51421.2□2.16259.24、设计洪水的推求 (1)流域特征参数K：计算公式如下: K=L/(J1/3XF2/5)o式中：K—-流域特征参数；L—-干流长度(km),L=l.5km；J—一平均干流比降(m/m),J=0.06m/m；F—-流域面积(km2),F=l.0km2o经计算，K=3.83o(2)单位面积最大洪峰流量qm：根据设计暴雨及流域特征参数K查图,得各频率单位面积最大洪峰流量成果见表2-3。表2-3杨山前水库各设计频率单位面积最大洪峰流量成果表频率(%)0.55qm(in7s/knf)51.132.9(3)设计最大洪峰流量您：计算公式如下:Qm=q10XF式中：Ql洪峰流量(m7s)；q“一单位面积最大洪峰流量(m7s/W)；F一流域面积(km2),F二1.0km2o根据上述公式，计算得各频率最大洪峰流量a,成果见表2-4。表2-4杨山前水库各设计频率最大洪峰流量成果表频率(%)0.55Qm(m3/s)51.132.9(4)洪水总量W：计算公式如下:W二0.1XRXF式中:w-洪水总量(万m3)；R—净雨深(mm)；F—流域面积(kn?),F=l.0km2o 净雨深R由P+Pa〜R关系图查得，其屮，卩二0.75H汕Pa二40mm。各设计频率洪水总量成果见表2-5o表2-5杨山前水库各设计频率洪水总量计算成果表频率(%)0.55P(mm)315.9194.4P+Pa(mm)355.9234.4R(nun)286.9168.0W(万m3)2&716.8(5)洪水过程线的推求：按三角形进行概化。洪水历时以下式计算：T=W/(O.18XQm)式中：T—洪水历时(h)。其它符号意义同前，成果见表2-6。频率(%)0.55T(h)3.122.84表2-6杨山前水库各设计频率洪水历时计算成果表3.3调洪演算1、洪水调节计算方法按高切林图解法进行调洪演算。2、洪水调节原则溢洪道无闸控制，入库洪水自由下泄，起调水位为溢洪道底高程28.Omo3、调洪辅助曲线调洪辅助曲线：根据实地踏勘及对水库管理人员的询问调查分析，该水库水位〜库容、溢洪道泄量关系变化不大，经研究确定采用原有水库水位〜库容、溢洪道泄量关系曲线。详见表2-7。表2-7杨山前水库调洪辅助曲线表水库水位H(m)28.02&529.029.530.030.531.0 库容V(万眄11.012.413.815.617.019.321.5调洪库容V(万n?)01.42.84.66.08.310.5溢洪道泄呈(m3/s)03.7010.519.329.741.554.64、调洪演算各频率调洪演算成果见表2-8o表2-8杨山前水库调洪演算特征值成果表频率(%)入库洪峰流量(m7s)溢洪道最大泄量(m7s)最高库水位(m)相应调洪库容(万n门0.551.137.730.357.5532.922.929.685.12.4.2水库大坝现状防洪安全复核1、坝顶超高的计算坝顶超高计算按照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)(以下简称“设计导则”)，以下式计算：y二R+A式中：y—坝顶超高(m);R—波浪爬高(m);A一安全加高(m)o(1)波浪爬高R：采用经验公式以下式计算。R=3・2XKX(2hB)tga式中：K—坡面糙率，一般取0.8。tga=l/m上二0.50(m上二2.0)；正萨0.0208XV风5/4XD吹/二0.87(V风二25.65m/s；D吹二0.38km)；2山非常二0.0208XV风5/4XD吹叫0.53(V风二17.lm/s；D吹二0.40km)。经计算R 正常二1.11m；R非常二0.68m。 (1)安全加高儿根据“设计导则”中6.1.1条规定，正常运用条件下A取0.50m；非常运用条件下A取0.3mo(2)坝顶超高y的计算：正常运用y正常二R正常+A正常二1・61m；非常运用y非常二R非常+A非常=0.98nio2、水库大坝现状防洪安全复核(1)坝顶高程复核按照“设计导则”6.1.2条规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高Z和，分别按以下运用条件计算，取其最大值：设计洪水位或正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高;二、校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；三、正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高加地震涌浪高(地震涌浪高取1.0m)o根据上述几种情况分别计算坝顶高程，计算结果如下:1)设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高:Z=29.68+1.61=31.29m；2)正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高:Z=28.0+1.61=29.61m；3)校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高：Z=30.35+0.98=31.33m；4)正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震涌浪高：Z二28.0+0.98+1.0=29.98m。(2)粘土心墙顶高程复核根据“设计导则”6.4.5条规定，防渗体顶部高程应高出正常运用的静水位0.3m以上；非常运用情况应不低于非常运用的静水位。 根据上述条件核算坝顶高程和粘土心墙顶高程，计算成果见表2-9o 设计标准0.5%5%考虑地震安全本次核算洪水位(m)30.3529.682&0坝顶超高(m)0.981.640.98核算坝顶高程(in)31.3331.3229.98核算粘土心墙高程(m)30.3529.98大坝现状坝顶高程(in)31.0粘上心墙ITT］程(m)29.5结论坝顶高程(in)达不到《小型水利水电工程碾压式十-石坝设计导则》要求粘土心墙咼程(m)达不到《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》要求备注正常运用心墙顶超高取0.3m,地震涌浪高取1.Omo由表2-9可知，大坝坝顶高程以校核洪水位加非常运用条件计算的坝顶高程为最高，坝顶高程应取31.33m,水库大坝实测坝顶高程为31.0m,低于本次核算的坝顶高程；现状粘土心墙顶高程为29.5m,低于本次核算的粘土心墙顶高程30.35mo坝顶高程及粘土心墙顶高程均达不到《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》要求。 4工程规划设计根据《杨山前水库妥全状况排查综合评价报告》排查结果，针对工程中存在的主要问题，本着先急后缓，量力而行，当前与长远兼顾，近期与远景相结合的原则，计划对T程存在的问题进行除险加固。4.1大坝工程设计2.1.1坝体尺寸设计1、坝顶宽度现状坝顶宽度5ni,根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)有关规定，并结合工程构造、防汛抢险、交通等因素，本次加固坝顶宽度维持原宽度5m不变，o2、边坡根据工程现状并考虑坝型、坝高、坝基材料等因素，参照已建类似土坝的经验，确定大坝迎水坡坡比不小于1:2.5,背水坡不小于l:2.0o3、防浪墙采用M10浆砌块石砌筑，料石镶面。墙高1.0m.厚0.5m,基础与粘土心墙结合紧密。2.1.2迎水坡工程采用干砌块石护坡，护坡石下设反滤层。1、干砌块石护坡根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001+有关公式进行计算，选用块石长X宽X厚二0.5mX0.25mX0.25mo2、反滤层 护坡反滤层设计为：自上而下第一层20~40mm中石子，厚150mm,第二层为350g/m2的反滤土工布。4.1.3背水坡工程1、坝坡防护排水大坝原有坡而无排水设施。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定，沿坝轴线每隔50m设置竖向排水沟一道，计2道；坡脚设横向排水沟一道。排水沟按10年一遇洪水标准设计，并考虑管理、维护等因素确定断面尺寸。竖向排水沟断面宽x高为0.4X0.25m,横向排水沟断面宽X高为0.5X0.6mo排水沟底部及边墙采用M7.5水泥砂浆砌乱石，料石压顶。背水坡均植草皮防护，以防止雨水漫流造成坡面冲刷流失。2、排水体坡脚设贴坡式排水体，顶高程21.50m,顶宽2.0m,外边坡1:2.0。排水体采用块石干砌，厚0.4nio内侧设反滤层，自内而外依次铺设350g/m2土工布、粒径20〜40mm右子层厚150mm。4.2放水洞工程根据综合评价报告中放水洞存在的问题，计划对放水洞进出口建筑物及附属设施进行加固改造。进口建筑物包括启闭机房、闸门等。原闸门已锈蚀老化严重，计划更换拉杆式钢闸门。改建启闭机房，建在坝顶迎水坡坝肩上，平面尺寸3.5X5.0m,高2.7m,砖混结构；更换3t手动卷扬式启闭机一台及钢拉索。4.3溢洪道工程根据安全状况排查综合评价报告，拟采取现状与设计相结合，突出重点的原则，对工程存在的问题采取相应措施进行除险加固。4.3.1断面尺寸拟定 根据实测资料并结合工程现状，设计溢洪道横断血为矩形，底宽为8m,长45m,后接消力池及海漫。4.3.2护砌结构设计1、导流墙结构设计溢洪道两侧新建导流墙，高度根据溢洪道水面曲线考虑掺气水深加一定安全超高确定。迎水侧料石镶面，顶宽0.5m,外坡1:0.4,墙内设①50硬 塑排水管，间距3m,梅花型布置。2、渠底防冲加固渠底现状无防护，渠床裸露，本次设计采用M10浆砌块石进行加固，厚度取0.4m。3、消能防冲设计(1)消力池设计增设消力池总长12.Om,净宽7m,深1.5m,采用C25钢筋混凝土现浇。(2)海漫设计增设海漫总长25m,宽8叫采用M10浆砌乱石护砌，厚0.4m；末端设防冲齿墙，深2.Om,底宽0.5mo 5施工组织设计4.1施工条件分析4.1.1施工交通项冃区周边交通发达，有多条省、县道从周边穿过，大部分设备、建筑材料、燃料均可直接运达工地。个别不能运至工地的，可修建短程临时施工道路解决。场内施工道路，可根据不同的单项工程位置及施工要求分别布置，因地制宜的修筑临吋道路。2.1.2施工供电现有设备用电可从附近村庄引供电线路至项目区。2.1.3建材供应砂、石料皆可从附近乡镇购买，量大质优，满足供应。水泥可利用本市水泥厂产品，生产厂家多，质量有保证，运输距离短。5.2施工导流与排水5.2.1施工导流施工准备期，将库容利用溢洪道和放水洞将库容腾空，水位降至现状放水洞底高程，施工期内根据工序安排，上游來水及蓄水位要求，采用水泵抽排与放水洞自排相结合的方案进行导流。5.2.2施工排水工程施工排水主要是坝后排水体基础开挖经常性排水。拟采用明排方式，沿基坑外侧布设排水沟及集水井，利用水泵排至水库下游河道。5.3主要工程施工5.3.1土石方工程坝坡补土采用1・On?挖掘机挖装5.Ot自卸汽车运输，砂砾料及壤土机械整平夯实。补坡土方应严格控制铺土厚度及压实遍数，以保证压实度及相 对密度达到设计要求。5.3.2砌石工程1、反滤层的厚度、铺设位置、材料级配等均应符合设计要求。在斜坡铺设反滤料吋，不得将反滤料自坡上向下倾倒，以免颗粒分离。铺设吋，应与砌石密切配合，自下而上，随铺随砌。2、浆砌石采用座浆砌筑方法。对丁土质基础砌筑前应先将基础夯实，并在基础面上铺一层3~5cm厚的稠砂浆，然后再安放右块；对岩石基础，铺浆前应洒水湿润，砌筑用的石块表面必须冲洗干净，砌筑前也应洒水湿润，以便与砂浆粘结。砌石要求安放稳固，填浆饱满，砌缝交错，勾缝密实。5.3.3混凝土工程混凝土浇筑采用机械拌和、双胶轮车运输、机械振捣的常规方法施工。混凝土的骨料质量和水泥标号要符合设计要求，级配合理，配料准确，严格执行《水丁混凝土施T规范》的有关规定和要求，保证混凝土浇筑过程中铺料、平仓和捣实三个工序重要环节的施工质量。5.3.4灌浆工程钻孔采用150型地质钻机，采用跟管钻进，封管要严，严禁沿套管外壁返水。灌浆孔（段）在灌浆前进行钻孔冲洗，孔内沉积厚度不得超过20cm。必须用高压力大流量水冲洗裂隙，直至回清水为止。该项目应严格遵循固定孔位、开孔、准备、钻孔、钻孔检查及冲孔、灌浆前裂隙冲洗和压水试验、制浆、灌浆、观测及封孔等各道工序。5.4施工总布置工程施工总布置，包括施工交通、施工仓库及加工厂设施、办公及生活福利建筑等。本着因地制宜、有利生产、方便生活、易于管理、安全可靠、节约用地的原则，合理安排。 5.4.1施工道路 防汛公路作为场外料物及施工机械的进场道路。5.4.2施工仓库及加工厂施工仓库主要包括水泥仓库、油料仓库等，加工厂主要包括钢筋加工厂、木材加工厂以及机修厂等，仓库及加工厂，砂石料场等，均布置于坝后。护坡反滤料及块石根据施T进度分期分批放置于坝顶。5.4.3其它本工程永久占地1.2亩，作为坝坡补土所需土料料场，土料性质为壤土和砂砾料。临时占地4亩，是施工仓库、加工厂、办公等建筑设施临时用地,位于坝后。5.5施工总进度根据各单项工程的施工特点、施工强度，以及人工、材料、机械设备、资金供应的可能性，计划2008年3月开工，2008年5月竣工，工期3个月。 6投资概算5.1编制依据1、鲁水定字[2000]1号文颁发的《山东省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》和《山东省水利水电T程设计概（估）算编制办法》。2、水利电力部水利水电规划设计院（88）水规设字第8号文颁发的《水利水电工程设计工程量计算规定》。3、国家和省级主管部门颁发的有关法令、制度、规程。6.2定额采用1、土、石方工程、砌石及混凝土工程、钻孔灌浆工程等采用鲁水定字[2001]1号文颁发的《山东省水利水电建筑工程预算定额（上册、下册）》。2、电气安装工程采用鲁水定字[2000J2号文颁发的《山东省水利水电安装工程预算定额（电气安装工程）》。3、水力机械、金属结构安装工程，采用鲁水定字[1998]4号文颁发的《山东省水利水电安装工程预算定额（水力机械、金属结构安装工程）》。4、施工机械台班费采用鲁水定字[2001]3号文颁发的《山东省水利工程施工机械台班费定额》。6.3基础单价1、人工单价专业队伍施工的人工预算单价为21.56元/工日o2、材料价格（1）主要材料（三材、油、砂石料等）价格，均按运至工地价格计算，并按鲁水定字[2000]1号文规定执行。即外购砂、碎石（砾石）、块石等预算价,超过40元/m料石（含条石、方块石）预算价，超过60元A?的部分计取税金后列入相应部分之后。 3、水、电价格(1)电价，按综合供电价0.90元/kw•ho(2)水价，按水泵抽水、管道输水计算为1.00元/m—6.4项目划分及编制方法1、第一部分建筑工程(1)主体建筑工程，其投资按设计工程量乘单价进行编制。(2)交通工程，根据工程所在地区造价指标，采用扩大单位指标编制。(3)房屋建筑工程，其投资按设计提出的建筑而积和工程所在地区规定的房屋单位造价指标计算。(4)其它工程，动力线路、照明线路、通讯线路等三项，按设计工程量采用扩大单位指标编制，其余各项按设计要求分析计算。2、第二部分机电设备及安装工程(1)设备费，包括设备原价、运杂费和采购及保管费。(2)安装工程费，按设计工程量乘单价计算。3、第三部分金属结构设备及安装工程编制方法和深度耍求同第二部分机电设备及安装工程。2.5投资概算工程概算总投资46.56万元，详见投资概算表。