水库初步工程施工设计书

'水库初步工程施工设计书1综合说明1.1绪言xx水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，唐白流域泌阳河支流上，水库控制流域面积5.1km2，上游河道全长4.9km，平均坡降0.02，总库容191万m3。是一座以防洪、灌溉为主，养殖为辅综合利用的小(1)型水库。菜沟水库于1959年开始兴建，工程边勘探，边设计、边施工，整个工程由大坝、输水洞及溢洪道等组成。据坝体填筑施工人员回忆，1959年正值“大跃进”时期，当时调集县、乡劳动力修筑大坝，土方全部人工挑抬运，人工夯实，土料的含水量没经检测就直接上坝，回填土体块径大小不一，填土厚度不一，质量控制很差。由于设计前没有勘测资料，又缺乏整体规划，没有工程的总体布置，且受施工条件限制，水库初建时防洪标准低，大坝质量差，输水洞存在严重质量问题。工程于1965－1964年及1971年～1973年二次续建，对输水洞进口闸进行了改造，新作了输水洞进口与工作桥，续建工程中又是调集县、乡农民义务工，由于受碾压设备、检测设备的限制，无法满足施工质量要求，造成碾压不均，土体密实度不均，特别是建筑物附近局部填土质量较差。溢洪道原建于现副坝处，1977年改建在主坝东南250m岗凹处，1980年汛前竣工，为开敞式，溢洪道底高程为187.5m，宽42 15m，长160m，设计最大泄量为207m3/s。1984年由泌阳县水利局对水库进行除险加固设计，设计洪水标准50年一遇，校核为500年一遇，设计水位为190.4m，设计流量111.1m3/s，校核水位为191.54m，校核流量为182.7m3/s。安全鉴定阶段根据现状调洪演算结果50年一遇洪水设计时，设计水位为190.2m，相应库容为161万m3；500年一遇校核洪水，校核水位为190.7m，相应库容199万m3，兴利水位187.5m，相应库容99万m3，死水位180.47m，死库容11.6万m3。菜沟水库为均质土坝，主坝轴线南北向，粘土均质坝，坝顶高程192.5m，浆砌石防浪墙，帽顶高程193.5m，最大坝高为16.2m，顶宽4m，长210m，上游边坡比现状为1：2.64，下游为1：2.5，在高程为184.0m处有2m宽的戗台一道，河槽段高程179.3m处设棱型排水体；副坝位于主坝北头西侧，坝轴线大致为东西方向，现坝顶高程为192.9m，最大坝高为11.4m，宽4m，坝长235m，上游边坡1：3，下游1：2.5。现状上游为块石护坡，下游为草皮护坡。溢洪道是菜沟水库的主要泄水建筑物，位于大坝东南250m，由山岗凹处山坡开挖而成，基底坐于强风化岩上，该溢洪道为1977年水库续建设计中新开挖，设计底高程187.5m，底宽15m，水平段长160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌，下游为人工开挖断面不规则，无消能措施。输水洞位于洞身轴线位于主坝0+150m处，由于是白灰砂浆条石结构，在沉陷及渗水的双重作用下，渗水越来越严重，198342 年管理所对洞内实测，在距闸门5m处左上角漏水，12m处条石缝间渗水，并有0.1×0.04的损坏，在20m处盖板断裂并渗水，底板勾缝大多已损坏。对坝体安全已造成严重隐患。启闭机房修建于1976年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门启闭机是1976年重建进口时的产品，闸门漏水严重，启闭设备超期服役，螺杆弯曲启闭困难。栈桥板砼碳化严重，出现裂缝，钢筋锈蚀、外露，栏杆损坏。输水洞进口无拦污栅。2006年12月，在市水务局的直接领导下，驻马店市水利勘测设计研究院承担了对该水库大坝的安全鉴定工作。按照《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）进行了安全评价，在大坝和溢洪道勘探、测量成果基础上，结合水库施工及多年来的运行情况，对大坝防洪标准、工程质量、结构安全、渗流安全、大坝运行管理及安全检查等方面进行了评价，综合评价该水库大坝为三类坝，建议对其尽早进行除险加固。2007年5月16日，驻马店市水务局组织有关专家对《泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》进行了评审，在此基础上，设计人员根据专家评审意见，对报告进行了修改，2010年4月，河南省水利厅组织有关专家对《泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》进行了复核，设计人员根据专家评审及复核意见，对报告进行了进一步的修改。工程存在以下问题：1.坝体填筑质量差，干密度偏低，坝顶路面出现不均匀沉陷。2.大坝的坝坡稳定，但干砌石护坡有下滑的明显迹象，无反滤层，主坝浆砌石防浪墙有裂缝，副坝无防浪墙，不能适应工作的需要。42 3.溢洪道两侧山体岩石风化塌落，底板无护砌，出口处冲淘严重，现长仅有110米左右，下游无消能措施。4.输水洞的闸门陈旧、老化，启闭设备老化、锈蚀严重，启闭机螺杆弯曲变形，输水洞有渗水现象。5.管理及监测设施不完善。6.防汛照明和防汛道路急待解决,便桥有待修缮。安全鉴定结论如下：1.菜沟水库下游有5个自然村，5200人以及耕地620亩，故水库防洪安全意义较为重大。2.经复核，水库防洪能力满足《防洪标准》（GB50201—94）的要求。3.主坝清基不彻底，主副坝体填筑质量差，干密度偏低，压实度不满足《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)要求，上游护坡毁坏严重，下游排水体不完整。溢洪道岸坡及底板岩石风化，冲淘严重。工程质量不合格。4.主河槽段坝基常年渗水，右岸坝肩绕渗严重；输水洞洞身漏水。渗流安全性为C级。5.经复核，主坝坝坡抗滑稳定满足规范要求，但副坝局部滑坡；溢洪道岸坡不稳定，下游无消能设施，不满足规范要求。大坝结构安全为C级。6.输水洞进口闸门锈蚀严重，无拦污栅，启闭设备陈旧，螺杆弯曲，不能正常工作。金属结构安全性为C级。42 7.根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）该区处于地震动峰值加速度为0.05g，库区地震设防烈度为6度，依《水库大坝安全评价导则》不需进行抗震安全复核。8.无安全监测、管理设施。综上所述，菜沟水库大坝病险严重，属三类坝。1.2水文1.2.1流域概况菜沟水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，属唐白河水系泌阳河支流，控制流域面积5.1km2。该流域属山丘区，水库上游河道主干长度为4.9km，河底比降1/50，山洪猛涨急落，水源多系周围群山岗地汇入，地势北高南低，总库容191万m3。是一座以防洪、灌溉为主，兼以养殖等综合利用的小(1)型水库。1.2.2气象概况水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温14.8℃，极端最高气温41.5℃，极端最低气温-20.8℃，多年平均降雨量为900mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约220～230天，最大风力8～9级。1.2.3泥沙与水质菜沟42 水库上游为浅山区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。菜沟水库运用至今，无详细的泥砂观测资料。依照河南省水文总站1984年出版的《河南省地表水资源附图》，查得该流域侵蚀模数介于200～500t/km2·n。由于该水库上游汇流区基本为山区，植被较好，且经过4.9km河道沿程沉淀，汇流水入库时沉砂量较少，取多年平均侵蚀模数300t/km2·n，淤积物干容重1.2t/m3，泥沙沉积率0.85，则菜沟水库平均每年淤积量为0.108万m3。菜沟水库运用50年，目前淤积量5.4万m3，现状水库死水位为180.47m，相应死库容11.6万m3。不影响现状死水位及死库容。1.2.4洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），菜沟水库属小(1)型水库，工程等级为Ⅳ等。根据国家《防洪标准》（GB50201－94），山丘区土石坝永久性建筑物（四级）设计洪水标准为30～50年一遇，校核洪水标准为300～1000年一遇，因此本次按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核对菜沟水库进行设计洪水复核计算。1.2.5水文资料由于菜沟水库无实测雨量资料，因此，设计洪水采用河南省水文水资源局2005年编制（以下简称“05”图集），并经水利部审查批准的《河南省暴雨参数图集》、河南省水利勘测设计院1984年编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称“84”图集）查取参数，利用程序进行计算，得到的两种成果相互比较，并邻近流域的42 褚湾水库进行比较。1.2.6洪峰流量计算成果表1-1洪峰流量计算成果重现期（年）2030505001000洪峰流量(m3/s)1201321512302541.3工程地质1.3.1库区工程地质条件地形地貌：菜沟水库位于泌阳县盘古乡境内，该区地貌形态成因简单，以剥蚀形成的低山丘陵、岗地地形为主，山体浑圆，山坡平缓，坡度一般为15°～30°。该区除风化剥蚀及水流冲蚀外，未发现大规模的不良地质现象。地层岩性：库区分布地层主要为燕山中晚期（r53）花岗岩及第四系松散覆盖层。地质构造：本区经历了中岳期、阿森特期、燕山期、喜山期等多次地壳运动。在不同时期、不同形式的区域构造应力作用下，形成了纬向、新华夏和豫中北西向等三个不同的构造体系，构成了本区的构造格局。挽近时期内构造趋于稳定，表现为地壳的缓慢上升。地震动参数：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值为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。根据有关规定，枢纽区建筑物可不进行抗震复核。水文地质条件：42 水库库区内水文地质条件较简单，地下水类型主要为第四系松散岩孔隙潜水及基岩裂隙水，主要接受库水及降水入渗补给。地下水向河谷及库区发生径流，消耗于库面蒸发及排向水库下游。由于库区地层岩性、地质构造等较简单，水库建成以来未发生过库区渗漏现象。根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。1.3.2库区工程地质条件评价库区属低山丘陵区，山坡较平缓，库岸较稳定，水库运行50年来未发现较大规模的库岸滑坡、坍塌等不稳定现象。库区无大的断裂构造带发育，地下水分水岭高于库水位，不存在库区向外渗漏问题。库区两岸属岩质边坡及土质边坡，地形较平缓，固体径流量不大，淤积不甚严重。水库区地处构造稳定带，地震基本烈度为Ⅵ度，因此水库诱发构造型地震的可能性极小。根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。1.3.3输水洞段工程地质条件及评价输水洞位于主坝桩号0+150m处，进口高程为180.47m，为浆砌条石盖板涵，长为66m，洞身尺寸0.64m×0.88m，设计流量为2m3/s，进口建筑物为直升式闸。坝体填筑土与洞身接合部位填筑土岩性为中、重粉质壤土，褐黄色，稍湿，可～软塑状，压实度不合格率为72.0%42 ，填筑质量较差。洞底花岗岩灰白色、肉红色，表层强风化，裂隙发育，下部弱风化，岩体较完整，较坚硬。，洞身顶板条石裂缝，水库高水位运行时洞身与填筑土接触面存在接触渗漏病害。闸室混凝土碳化，钢筋锈蚀，出现裂缝。建议对输水洞及闸室进行拆除重建或维修加固，对填土进行加固处理。1.3.4溢洪道工程地质条件及评价溢洪道位于主坝东南250m，进口及引水渠段为花岗岩山体开挖所形成，型式为开敞式宽顶堰，长100m，宽15m，进口底高程187.5m，无控制设施。存在病险类型主要为：边坡局部坍塌，底板冲切破坏严重，下游无消能工，出口水毁严重。地层岩性：花岗岩：分布溢洪道出水渠底部及两侧，灰白色、肉红色，表层强风化，岩石破碎、松软，下部弱风化，块状，致密，坚硬。重粉质壤土：分布于陡坡段及其下游和出口边坡及沟底，呈棕黄色、褐黄色，可硬塑状，含少量砂砾，厚0.5～9.0m。1.3.5天然建筑材料该水库除险加固工程所需天然建筑材料主要为粘性土、砂、碎石和块石，除粘性土料可在库区直接开采外，其它材料均需从外地采购。除险加固工程中需一定量的防渗土料，经调查访问，水库下游200～300m处的岗地为重粉质壤土，为Ⅰ类土料场，该土层地层稳定，未见地下水位，表层无用层厚0.3～0.5m，可开采厚度2～3m，储量可达到10万m3，可满足设计要求。本次除险加固工程所需石料为碎石及块石。经调查，距水库10～15km42 南部有多处石料场，岩性为花岗岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。工程区无砂料场，经调查，距离工程区15～20km的泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。1.4工程任务和规模1.4.1防洪标准根据《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，水库总库容100～1000万m3，属小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为4级，设计防洪标准为30～50一遇，校核标准为300～1000年一遇。根据水库下游保护对象的重要性，结合菜沟水库的实际规模和防洪任务，取防洪标准为：50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。根据《溢洪道设计规范》SL253-2000，溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按20年一遇设计。1.4.2工程规模水库死水位180.47m，死库容11.6万m3，兴利水位187.5m，相应库容99万m3，50年一遇洪水设计水位为189.8m，相应库容为147万m3；500年一遇校核洪水，水位190.5m，相应库容191万m3。工程规模属小（1）型，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物为5级。水库起调水位为187.5m，调洪演算成果见下表：42 表1.2菜沟水库现状调洪演算成果汇总表重现期（年）洪峰流量（m3/s）起调水位（m）最大下泄量（m3/s）最高洪水位（m）相应库容（万m3）20120187.565189.42136.850151187.582.1189.8147500230187.5124.2190.51911.4.3工程任务1)大坝维修加固工程：对主坝坝基及右坝肩进行防渗灌浆处理。2)主、副坝上游干砌石护坡重建为混凝土护坡；修整主、副坝下游草皮护坡；主坝防浪墙保留原基础重建；硬化主、副坝坝顶路面；修整主坝下游排水体及纵、横排水沟，副坝下游新建贴坡排水及排水沟；施药灭除白蚁。3)溢洪道防护工程：对溢洪道底板进行护砌，两侧修建挡水墙，增设下游泄槽、消能工，重修生产路。4)输水洞工程：拆除重建进水闸，进口段洞身前20m充填灌浆，出口段拆除重建。5)管理设施：重建管理房，增设相关管理设施。6)水土保持及环境绿化工程。1.5工程设计1.5.1设计依据菜沟水库除险加固工程依据《泌阳县菜沟42 水库大坝安全评价报告》和驻马店市水务局出具的三类坝鉴定成果认定表、鉴定报告及省水利厅的核查意见，按照有关设计规范文件进行设计。1.5.2大坝工程1.5.2.1大坝工程存在问题1.大坝坝基处理不彻底，坝体填筑质量差，坝肩表层为强风化花岗岩，属中等透水性，筑坝时未做彻底清除及防渗处理，存在坝肩渗漏问题。坝顶中段路面及防浪墙出现不均匀沉陷。2.大坝上游为块石护坡，其下为石渣土，无垫层及反滤层，加之坝体填筑质量差，在风浪淘刷下造成细颗粒带出，造成上游坝坡护坡部分损坏及沉陷。大坝下游坡无护砌，杂草丛生，雨淋沟较多，凹凸不平，坝脚排水体不完整，已损坏。3.大坝存在白蚁危害，局部蚁穴上下游贯通，自建坝以来，从未进行过治理，存在安全隐患。1.5.2.2大坝工程设计（一）高压摆喷灌浆设计（1）高压摆喷处理范围由于菜沟水库大坝坝体与坝基原施工时处理不彻底，存在坝体与坝基接触渗漏，因此灌浆设计拟对主坝河槽段坝体与坝基接触处，即桩号0+025~0+145段进行高压摆喷灌浆处理，改善坝体结构和防渗效果。（2）高压摆喷灌浆设计根据菜沟水库具体情况，拟在主坝桩号0+025~0+145坝段42 坝顶中心线顺坝布一防渗灌浆剖面，灌浆孔间距1.5m，单排布孔，深度为上部以坝体与坝基接触面中、重粉质壤土以上2m，底部至岩基终孔。本次方案初步选用三重管高压摆喷灌浆方法，防渗墙体以折线相接，折线与轴线夹角120°，摆角30°，Ⅲ序相间灌浆。防渗墙体有效厚度与摆动角度有关，在紧靠喷射两侧的砼宽约0.1～0.3m，随着射距的增加，砼体宽度逐渐增大，微摆砼体厚约0.24～0.4m，直摆砼墙体厚约0.3～0.5m。（二）主坝右坝肩帷幕灌浆设计设计灌浆范围为主坝右坝肩即桩号0+005～0+060坝段，帷幕灌浆采用单排灌浆孔，灌浆轴线布置设在坝轴线上，三序孔施工，终孔孔距1.5m。帷幕深度：按规范规定，设计帷幕应深入断层带以下不透水层至少2m，根据地质剖面图及压水试验资料，初步定为灌浆孔深入相对不透水层即花岗岩基层以下2m，具体深度由施工时试验确定。灌浆方式：灌浆方法均采用自下而上分段灌浆法，方式采用循环式灌浆。灌浆压力按现场灌浆试验确定，灌浆材料采用水泥掺合料，水泥强度不低于R32.5，水泥掺合料的最优配比由试验确定。（三）大坝其它维修加固工程（1）上游护坡工程：大坝迎水面块石护坡原建于1965年底至1967年汛前。上游干砌块石护坡原设计30cm42 厚，下设反滤层，实际施工时未设反滤层。护坡现状平均厚25cm,块石大小不一，块石间缝隙大，接触面积小，不严紧，护坡自1974年局部翻修后一直未进行加固维修，经过三十多年风浪淘刷，护坡大面积松动、塌陷、隆起，块石严重风化、剥落，整个坝坡高低不平，坝前块石护坡塌陷较为严重。本次设计拟先把大坝按标准断面加固，护砌范围为死水位180.47m高程以上1米的全部坝坡。设计坝坡护砌材料由内至外分别为10cm厚碎石垫层，面层为12cm厚C20混凝土，伸缩缝为低发闭孔泡沫板，缝宽20毫米。（2）下游坝坡工程：水库大坝背水坡野草丛生，本次工程设计铲除杂草，修整下游坝坡，恢复背水坡平整度，并种植草皮。大坝下游坡面现有排水系统不完善，本次除险加固工程，拟拆除重建下游纵横排水沟。其中主、副坝横向排水沟长172.7m，主坝纵向排水沟长183.8m。主坝下游坝坡共设横向排水沟3道，纵向排水沟沿戗台内沿布设，每隔10m设伸缩缝一道，填缝材料为二毡三油。横向排水沟与纵向排水沟贯通，排水沟采用C15砼，在坝体与岸坡结合处，设岸坡排水沟，坡脚处排水沟为梯形断面。大坝现有上坝台阶年久失修，损毁严重，本次在输水洞附近下游建踏步一道，新建踏步采用C15砼结构，总宽1.9m，净宽1.5m。本次水库除险加固工程设计拟修整主坝下游排水棱体，范围为主坝桩号0+040~0+130，在原排水棱体基础上增设贴坡排水设施，并清除原排水棱体的表层，修整为120mm厚砼预制块。42 （3）坝顶防浪墙修复工程本次设计对主坝顶防浪墙进行拆除（保留原浆砌石基础），重建为钢筋混凝土防浪墙，厚0.3m，高1m，台帽宽0.5m，高0.1m，防浪墙设计台顶高程为193.6m。（4）坝顶路面维修为满足防汛及交通要求，本次设计将原主、副坝坝顶路面清理平整，铺设20cm厚的泥结碎石，路面倾向下游侧设2%的缓坡。主坝路面净宽度为3.58m，路面下游侧加设路缘石，路缘石采用预制C20砼，埋深20cm，在路缘石与坡面排水沟连接的位置处每隔50m设20cm宽缺口与坝后背水坡横向排水沟相连；副坝路面净宽为3.76m，路面上、下游两侧都增设路沿石，尺寸与主坝相同。（5）大坝观测设施本次设计拟增设多种必要的水库大坝监测、管理设施。（6）白蚁防治工程本次水库除险加固工程请了专业白蚁防治人员沿大坝上下游进行反复的普查，发现了十多余处白蚁活动的迹象，并做好了标记，在水库除险加固的同时进行处理。42 本次白蚁防治主要有三种方法，一是挖巢根治，根据普查找到的白蚁活动的泥坡、泥线等迹象，通过开沟截蚁道等多种方法找到通往蚁巢的主蚁道，挖出白蚁主巢，清除副巢和幼龄巢，捕捉蚁王蚁后，彻底根除该窝白蚁；二是实施药物防治，对有障碍物或有其他影响不能挖巢的，根据情况施用高效低毒的灭蚁药粉或药剂，因为该药是一种慢性传染药，如有少量的白蚁中毒即可相互传染，使大批地白蚁相继中毒身亡；三是挖防蚁隔离带，为了确保灭治效果，防治坝端蚁源区白蚁再次入侵大坝，必须在大坝两端结合部建立药物防蚁隔离带，然后在防蚁带坝面打孔灌药。本次探查在主坝外坡发现16个白蚁隐患点，以隐患点位中心，按排距×孔距=1m×1m布孔，孔深在1.5m～3m之间，实施药物灌浆，在泥浆中拌入灭蚁药物天鹰乳油注入坝体内以达到灭杀白蚁的目的；另外在坝下游临坝治理区打孔灌药，共打孔600个，孔深0.5～0.8m，然后泥浆封孔。1.5.3溢洪道防护工程设计（1）溢洪道工程现状及存在问题溢洪道是菜沟水库的主要泄水建筑物，位于主坝东南250m，山岗凹处开挖而成，基底坐于强风化岩。该溢洪道为1977年水库续建设计中新开挖，设计底高程187.5m，底宽15m，水平段长160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌，出露地层为强风化岩，工程地质条件较差，抗冲刷能力差。下游为人工开挖，无消能措施。由于溢洪道无衬砌，表面为强风化岩，经多年运用，溢洪道两岸坍塌严重，在水流的长期作用下，溢洪道出口底板段已形成了一条5－6m的深沟（原开挖时底板长160米，现仅有110米），严重影响溢洪道的泄洪安全。溢洪道下游无消能措施。（2）溢洪道防护工程设计：42 菜沟水库工程等别为IV等，相应溢洪道工程级别为4级。溢洪道进水渠、控制段洪水标准：50年一遇设计，500年一遇校核；溢洪道消能防冲设施及出水渠洪水标准为20年一遇设计。本次设计对溢洪道控制段底进行护砌，跌水口两侧修挡水墙来控制水流归槽；新建下游二级跌水消能工，并修建尾水渠与下游河道相连接；溢洪道底原路面整修为砼路面，以解决群众平时生产、生活交通问题。进水渠渠底衬护前段为0.3m厚干砌石，后段采用0.3m厚C20砼作为渠底衬护，尾端跌水缺口两侧设挡水墙，便于洪水归槽。跌水墙基础为0.5厚c15砼，挡土墙为m7.5浆砌石，消力池为采用40cm厚C20钢筋砼，下设反虑垫层；一级跌水高差为3.4米，二级跌水高差为3.2米。1.5.4输水洞工程（1）输水洞工程现状及存在问题输水洞建于1959年，主要功能是以供灌溉兼顾汛期泄洪及放空水库库容。输水洞位于主坝0+150处，为浆砌条石盖板涵，洞身座落于重粉质壤土土基上。设计孔径为一孔，孔径为0.64m×0.88m（宽×高），进口闸室为77年改建，闸底进口高程为180.47m，洞长66m。输水洞洞身宽窄不一。输水洞洞身为浆砌条石，进口无拦污栅。勾缝为白灰砂浆，多年运用后，在渗水作用有多处勾缝损坏，在0+012条石断裂，渗水严重。孔径过小，不易于观测、检修。启闭机房修建于1977年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门及启闭机均为77年续建时设备，闸门漏水，螺杆弯曲严重，启闭设备超期服役，目前已无法正常启闭。桥板栏杆柱砼剥裂严重，钢筋锈蚀外露。42 （2）输水洞工程设计根据安全评价报告中专家评审意见，对输水洞漏水原因进一步探查，发现洞身前0+12有顶条石板缝有渗水现象，本次除险加固设计拟重建进、出口控制设施，对输水洞洞身渗水处进行处理。输水洞进水闸重建位置选在原处重建。闸底进口高程180.47m。进口为3m长的八字墙，进口宽1.2m，材料为M7.5浆砌石，两边墙采用重力式挡土墙。闸室段：闸室内设工作闸门及检修闸门，闸门后设胸墙。闸室采用C25钢筋混凝土结构，闸底板顶部高程为180.47m，尺寸为4.5×3m，底板厚0.8m。工作桥：工作桥全长22.49m，共4跨，其中3跨长7m，一跨悬挑1.49m，桥板顶高程191.9m，桥面板宽2m，厚0.1m，栏杆为不锈钢栏杆，高1.1m。工作桥桥墩为C25钢筋砼现浇单排架。排架立柱截面的尺寸为0.35×0.35m，排架基础采用现浇C25钢筋砼条形基础，基础长2.9m，宽1.25m，高0.45m。操作室：操作室墙体采用砖混结构，层高3.3m，尺寸为4.5×4.8m（长×宽），墙厚0.24m，地板高程为191.9m，窗户采用铝合金窗，尺寸为1.8×1.8m（宽×高），门采用防盗门，尺寸为1.2×2.5m（宽×高）。出口段以原样复建。洞身出口陡坡段长2.4m，陡坡后消力池,池长5.3m，池深0.5m，后接浆砌石直墙段尾水渠，长30.3m，陡坡及消力池段均采用浆砌石墩墙，C20混凝土底板，底板厚30cm，尾水渠采用M7.5浆砌石护底护坡。42 输水洞洞身渗水处理采用洞轴线及洞两边侧墙打三排灌浆孔进行充填灌浆，灌浆孔洞顶板处终孔距板顶0.3米，灌浆长度2.5米，两侧终孔过板底1.0米，灌浆长度4.8米，以减小土体渗透系数。1.5.5其它工程（1）管理房：菜沟水库无观测设施及管理设施，此次设计根据情况新建管理房4间，面积80m2，管理房主体为砖混结构，上部为预应力空心板。具体设计见图纸。(2)大坝观测设计：此次除险加固设计拟分别沿主、副坝轴线方向在大坝段坝顶设3个观测点及坝顶两端设置2个基点做坝面垂直位移和水平位移观测。为了解土坝内浸润线位置的变化，以判断土坝的渗流稳定性，在主坝桩号0+050、0+100两个断面上各设置一排3个观测管，共计6孔，每管设传感器一个，与控制中心相连，实行自动化观测。1.6机电、金属结构1.6.1电气工程供电线路：操作室电源引自泌阳县盘古乡用电电路，单回路供电，本次架设防汛供电线路0.2km，选用LGJ-3×35架空电缆，水泥电杆长12m，间距50m。防雷和接地：为防止配电装置遭受来自输电线路的过电压及雷电波的袭击，控制室屋顶设置避雷带，用来保护电力设备、机电设备等，避雷线高出檐顶100mm，避雷线和防雷引下线采用φ1042 镀锌圆钢，接地线埋设深度为1m，采用40×4mm镀锌扁钢，接地体采用2L50×5mm镀锌角钢，接地电阻不大于4Ω，不满足时，需要采用其它措施，在低压线入户处设防雷击浪涌保护器件。1.6.2金属结构设计本次设计输水洞金属部分为输水洞进口栏污栅、闸门构件、埋件和启闭设备。输水洞进口检修闸门与工作闸门为钢筋砼闸门；输水洞进口前检修门槽设1.2×1.5m拦污栅一扇。输水洞配套启闭设备为150KN手电两用螺杆式启闭机1台。配备相应的限位装置闸门开度进行保护。1.7消防菜沟水库为了消防安全共设干粉灭火器4只，其中管理所办公室设1只干粉灭火器、仓库设2只干粉灭火器，启闭机操作室布置干粉灭火器1只。施工期消防主要以水消防为主，并配备一定数量的灭火器，存放燃油及炸药房屋周围50m范围内严禁烟火，各仓库要有专人看管。各工棚之间要有一定的安全距离，除配备一定数量的灭火器外，还要配备一定数量的消防铁锨、消防桶、消防砂，还必须有消防水管通过。1.8施工1.8.1施工条件菜沟水库距泌阳县城22km，坝顶为土石道路，坝址区内交通较不便利，需修建场内施工道路。筑坝主要材料块石、碎石及砂等建筑材料可从各料区及县城通往坝址区公路运至工地。42 工程所需建筑材料除土料由库区附近开采取用外，其他建材均由当地料场及泌阳县城或驻马店市建筑市场购进。水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温14.8℃，极端最高气温41.5℃，极端最低气温-20.8℃，多年平均降雨量为900mm，全年无霜期约220～230天，年内降雨分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，多集中在6～9三个月，因次全年除汛期不利于工程施工外，其它月份均可施工。根据地质报告，工程区地下水及水库水质良好，施工用水可直接由水库取水，生活用水可取自附近村庄地下供水；施工期间生产、生活用电采用电网供电，考虑10%的自发电。1.8.2施工围堰由于输水洞进、出口需要拆除重建，在此期间，无排水出路，因此，施工时需填筑围堰。设计标准：输水洞施工，安排在枯水季节，需填筑施工围堰。根据围堰保护对象及规模，围堰设计洪水标准为枯水期5年一遇标准，围堰形式：围堰型式选择原则：堰体运行安全可靠，满足稳定，防渗要求型式应能适应施工和防汛抢险要求。为充分利用当地材料，选择能够充分利用当地材料、对基础适应性强、施工工艺简单的袋装土石围堰。袋装土按一定边坡堆砌，并铺一层土工膜作防渗体。经计算菜沟水库围堰堰顶高程为106.83m。42 围堰布置需满足建筑物基础开挖、施工道路和基坑排水要求。输水洞围堰距建筑物基础距离5～8m，围堰顶高程106.83m，顶宽2m,迎水坡边坡1：1.5，背水坡1：1，平均高度为4m。围堰基坑内设排水沟和集水井，汇渗流水，将渗流水抽排至围堰外。1.8.3料场①石料：经调查，距水库20km西部山区有多处石料场，岩性为石英砂岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。②砂料：工程区无砂料场，经调查，距离工程区20km的泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。③水泥：计划从泌阳县城购买，要求其质量符合国家的现行标准规定及设计要求，需对其质量及安定性能定期定批检验。④土料：经调查访问，大坝左侧下游300～500m处的岗地为中重粉质壤土，储量可达到10万m3，可满足设计要求。⑤其它建筑材料：其它建筑材料如钢材、炸药、汽油、柴油等均可由泌阳县城或驻马店市建筑市场购进。1.8.4主体工程施工高压摆喷灌浆的施工程序为：按Ⅲ序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ序孔，相邻两孔间隔不小于三天。单孔工艺流程为：放线布孔→钻机就位整平牢固→造孔→终孔验收→高喷台车就位→试喷定向→下喷射管至孔底→提升喷射→至设计深度结果→42 验收合格移台车至下一孔口。输水洞的施工程序为：拆除工作桥及闸室→坝体土方开挖→拆除上游连接段浆砌石→上游进口浆砌石砌筑、闸室砼浇筑→土方回填→启闭室砌筑→栈桥→拆除下游消力池及出口浆砌石→砌筑下游消力池→下游出口浆砌石砌筑。1.8.5施工总布置菜沟水库除险加固工程由于施工项目多，有些项目工作场地狭窄，故各项工程的料场，采取按计划，分期、分批分散存放的方式进行布置。本次除险加固工程的布置方案为：依据上述原则，本次除险加固工程的布置方案为：办公生活区设在附近村庄上，仓库、砂石料场及砼拌和系统就近设在大坝右端，取土区距坝址0.2km，木材加工厂、钢筋加工厂及砼预制厂均可设在工程所在区旁边的空场内。风、水、电等系统可根据工程分散位置不同，设置相应的集中供应系统。根据本工程线性分布的特点，采取分项工程招标和分项施工，因此拟布置2个施工区，每个施工区依据各自的工程内容布置宿舍、办公用地、混凝土拌和系统、砂石料场、各类加工厂、配电系统、机修车间、运输机械检修停放场地等。1.8.6施工总进度根据施工总体进度要求，本工程拟工期10个月，定于2011年汛后进行工程筹备及招标工作，2011年10月以前施工完成大坝灌浆工程，2012年8月完成输水洞、溢洪道整修和大坝护坡等所有工程。42 在实施过程中，应统筹考虑，以大坝主体工程、输水洞重建和溢洪道除险加固等关键性工程为施工先导，协调安排各单项工程的施工进度。1.9工程占地经计算，本次除险加固工程需临时占地9亩，占地类别为旱地。其中：料场占地2亩；弃渣场占地2亩；钢筋加工厂占地0.5亩；混凝土拌合系统占地0.5亩；木材加工厂及砼预制厂占地2亩；施工道路占地2亩。经调查本年度工程树木补偿共计360棵，均在施工区，补偿标准为50元/棵。1.10环境保护工程总体规模不大，工程量也较小，运行期建筑物覆盖及其挡拦都具有水保功能，对外界环境影响很小，因此，只对施工期环境的影响进地分析评价并设计保护措施。(1)对水质的影响：生产废水主要来自砼拌合系统冲洗废水和机械设备维修、冲洗含油废水；生活污水来源于施工期进场的管理人员和施工人员的生活排水。生产、生活废水如不经处理，随意排放，将对周围土壤和河流水质产生不利影响。(2)对大气环境的影响：施工对大气的影响主要由于机械燃油、施工土方开挖、砼拌和以及车辆运输等施工活动产生的二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、烃类和粉尘等引起的。由于工程区原本环境空气质量较好，地势开阔，施工期的大气污染物是间歇性和流动性地排放，加之施工区大气扩散条件较好，一般不会有TSP42 超标问题，但对长期接触粉尘的施工人员健康有一定影响。(3)声环境影响评价：施工活动产生的噪声主要为施工机械设备的噪声和运输车辆的流动噪声，施工固定点噪声主要来自基坑开挖、砼拌和、综合加工厂等。(4)固体废弃物：工程产生的固体废弃物主要是工程弃渣和生活垃圾，工程弃渣在水土保持方案中已采取治理措施，生活垃圾如不进行妥善处置任意堆放，将污染空气和水环境，影响景观，而且在一定气象条件下易导致疾病传播。针对以上分析工程对环境的影响采取以下防治措施：(1)水环境保护：生产废水环境保护设计，采用自然沉淀法，沉淀后加硫酸后用于道路洒水。生活污水需在干化池消毒、沉淀、蒸发。(2)环境空气质量保护：采用湿法作业减少土石方开挖产生的粉尘量；建设物资运输过程中注意防尘；加强施工机械和车辆的管理；施工区食堂应在办公生活区和居民区的下风向。(3)施工过程中的噪声会对周边环境造成影响，应合理安排施工时间，夜间22：00～次日6：00和中午午休时间尽量避免有噪声污染的施工作业。对固定机械设备设置隔间罩，给机械操作者和附近施工者发放隔音罩、耳塞等。(4)施工生活区应设置垃圾桶，安排专门人员负责清扫，并将生活垃圾进行填埋。施工结束后，及时拆除临时工棚，对其周围的生活垃圾、简易厕所、污水坑等进行清理和填平，并用石碳酸和生石灰进行消毒。42 菜沟水库除险加固工程环境保护静态投资为2.42万元。1.11水土保持设计根据施工组织设计，菜沟水库除险加固工程需完善大坝上、下游坝面护坡，坝体、坝基防渗处理，拆除重建输水洞进出口，修整溢洪道等工程。水库除险加固过程中因扰动地表、植被破坏等造成土壤裸露，表层土松散，使地表抗蚀能力减弱，造成较强的水力侵蚀；施工期还将产生一定量弃土弃渣，损坏现有林草植被，如果任意让地表裸露或弃土弃渣随意倾倒、堆放在河边、河滩、耕地中，将造成严重的水土流失，淤积河道，同时对土地资源也将造成不容忽视的破坏和浪费。工程建设期应做好水土流失的预防工作，尽量减少施工过程中人为的水土流失。施工过程中的水土流失不便采取防治措施，可以通过严格施工组织管理将水土流失降低到最低限度。首先，在施工组织设计中应考虑施工安全、环境保护和造成的崩塌、滑坡和失稳等现象。施工填筑时填料要到位，不得随意堆放；地段开挖多余的土方要及时运输到指定地点，并采取相应的临时措施，不得就近随意乱弃；土方运输过程中车身要有足够的高度，防止沿路掉土掉渣；施工临时便道要经常洒水，防止灰尘污染周围环境。水土保持项目主要包括弃渣场防护和库区防护等两项，完成的主要工程量见表11-1，概算采用水利部水总［2003］67号文颁发的《水土保持工程概（估）算编制规定和定额》进行计算。水土保持工程静态总投资2.81万元。42 1.12工程管理菜沟水库的管理机构是泌阳县盘古乡水利站。由于水库地处山丘区，交通及生活等条件比较恶劣，现已没有专职人员管理，管理房破旧不堪，已无人居住，只有承包水库的养鱼户住在附近自建房屋内，无人负责水库的日常管理运行工作。水库除险加固工程完成后，各项配套设施基本完善，应按照有关规定，确定配备各项管理人员，人员编制均属“泌阳县菜沟水库管理所”管理，管理所隶属泌阳县水利局。各级管理人员切实加强管理，充分发挥工程效益。根据水利部、国家计委水政（1992）7号文件颁发的《河道管理范围内建设项目管理》的有关规定，参照《河南省水库大坝安全管理条例》实施细则，结合菜沟水库的具体情况确定工程管理范围为：上游从坝轴线向上不少于100.00m（不含工程占地，库区征地重复部分），下游从坝脚线向下不少于150.0m，上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端距坝端不少于200.0m，溢洪道由工程两侧轮廓线向外不少于50.0m，若已划定的管理范围小于上述范围时，按上述标准重新划定。菜沟水库原管理房屋因修建年代较久，现已破旧不堪，不再适宜居住，本次除险加固设计拟新建管理用房及防汛仓库，其中管理房4间80m2，为管理人员配备通讯电话3部。菜沟42 水库管理所全面负责水库安全调度，工程维修水工观测和资料整编等工作。定期对大坝进行观测，对出现的异常情况应及时地进行分析，并作出处理，确保大坝本身安全。管理办法上实行定岗、定员、定责，为保证大坝自身及运行安全，按国家有关技术规范及操作规程的要求，制定工程管理细则，并进行专业技术和职业道德培训。1.13设计概算设计概算编制原则是以现行市场价格为依据，编制依据采用河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（2006）52号文颁发的《河南省水利水电工程概预算定额设计概（估）算编制规定》的要求进行编制。概算价格采用2010年第一季度指导价。建筑工程按设计工程量及分析单价编制工程投资，机电设备及金属结构部分参照相近工程编制工程投资。砂石料由附近砂、石场运至工地，钢筋、水泥、汽油、柴油等均由泌阳县城购买，运距约为22km。本工程工程总投资467.05万元，其中建筑工程部分294.45万元，金属结构及设备安装工程费2.14万元，临时工程31.9万元，独立费用122.07万元，预备费11.26万元。环境保护及水土保持部分5.23万元。1.14经济评价根据《水利建设项目经济评价规范》，本工程国民经济评价指标为，经济内部收益率EIRR＝14.59%>8%，经济净现值ENPV＝78.37万元，效益费用比EBCR＝1.24＞142 ，国民经济评价满足规范要求，切实可行，本工程是兼有社会公益性质的水利工程建设项目，综合分析，该项目在经济上是合理可行的。1.15节能设计本次除险加固工程选取变压器时选用阻值较小的S11-30KV(30KVA)变压器。电力电缆选用铜芯电力电缆，且电源就近引入，以减少线路上的能量损耗。照明灯具选用节能灯具。1.16工程特性表菜沟水库除险加固工程特性见下表。42 表1-3工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1.坝址以上流域面积km25.1河流长度km4.9河道比降0.022.多年平均年径流量万m31533.代表性流量正常运用设计洪峰流量m3/s15150年一遇非常运用校核洪峰流量m3/s230500年一遇二、水库1.水库水位设计洪水位m189.850年一遇校核洪水位m190.5500年一遇正常蓄水位m187.5死水位m180.472.水库库容总库容(校核洪水位以下库容)万m3191正常蓄水位以下库容万m399死库容万m311.6三、下泄流量1.设计洪水位时最大泄量m3/s82.12.校核洪水位时最大泄量m3/s124.2四、工程效益指标1.防洪效益累计保护面积(或城镇、工矿区)万亩12标准p=5%2.灌溉效益面积万亩0.52保证率p=75%3.养殖效益面积亩50042 续表工程特性表序号及名称单位数量备注五、工程占地1.临时占地亩92.永久占地亩/六、主要建筑物及设备1.主坝原已建均质土坝坝顶高程m192.5最大坝高m16.2坝顶长度m210坝顶宽度m4.02.副坝原已建均质土坝坝顶高程m192.9最大坝高m11.4坝顶长度m235坝顶宽度m43.溢洪道防护工程型式明渠堰顶高程m187.5溢洪道长度m100底部宽度m15单宽流量m3/s.m4.83消能方式底流式消能4.输水洞维修工程洞身型式浆砌条石盖板涵进口高程m180.47闸门型式平板钢筋砼闸门启闭机型号150KN手电两用螺杆启闭机闸门尺寸m单孔1.2×1.5设计泄洪流量m3/s242 续表工程特性表序号及名称单位数量备注七、施工指本次除险加固工程1.主要工程量土石方万m32.33砌体m31127.95砼和钢筋砼m32903.422.主要建筑材料水泥t1195钢筋t21.3.总工时万个11.284.总工期月12八、经济指标指本次除险加固工程1.静态总投资万元467.052.总投资万元467.05建筑工程万元294.45机电设备及安装工程万元金属结构设备及安装工程万元2.14临时工程万元31.9独立费用万元122.07预备费万元11.26水保环保万元5.233.综合利用经济指标经济内部收益率%14.59经济效益费用比1.24经济净现值万元78.3742 2工程水文2.1流域概况菜沟水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，长江流域唐白河水系泌阳河支流上，水库控制流域面积1.0km2。该流域属山丘区，水库上游河道长度1.6km，河底比降0.033，水源多系周围群山岗地汇入。坝址以上地面起伏大，河势陡，水流急，每遇汛期洪水猛涨，对下游威胁较大。2.2气象概况水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温15℃，极端最高气温41℃，极端最低气温-13.6℃，多年平均降雨量为980mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约226天，最大风力8～9级。2.3设计洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），菜沟水库属小(2)型水库，工程等级为Ⅴ等。根据国家《防洪标准》（GB50201－94），山丘区土石坝永久性建筑物（五级）设计洪水标准为30～20年一遇，校核洪水标准为300～200年一遇，因此本次按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核对菜沟水库进行设计洪水复核计算。2.4径流根据菜沟水库流域所处地理位置，查《河南省水资源》（2007年）附图11“河南省1956～2000年平均径流深等值线图”42 ，得该流域多年平均径流深为300mm，其多年平均径流量为30万m3。查1984年《河南省地表水资源》附图16“年径流变差系数CV等值线图”知CV=0.60，取CS=2CV。设计频率年径流深、年径流量由下式计算：Rp=kp×RWp=1000×Rp×F式中：Kp——模比系数，由“84”图集“p—Ⅲ曲线模比系数表”查得；Wp——设计年径流总量；F——流域面积；Rp——设计年径流；R——多年平均年径流深。各径流总量计算成果见表2.1：表2.1菜沟水库各频率年径流总量计算表频率50%75%90%R(mm)300300300Kp0.890.560.35Rp(mm)267168105F(km2)1.01.01.0Wp(万m3)26.716.810.52.5设计洪水分析由于菜沟水库附近无实测流量资料，因此，设计洪水采用河南省水文水资源局2005年编制（以下简称“05”图集），并经水利部审查批准的《河南省暴雨参数图集》，及河南省水利勘测设计院198442 年编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称“84”图集）查取参数，利用小流域水文计算程序进行计算，以84图集与05图集得到的两种成果相互比较，并与邻近流域丰山水库进行对比。2.5.1设计暴雨计算设计暴雨时段采用10min、1h、6h、24h。设计暴雨参数均值和变差系数Cv由“84”图集和“05”图集中的相应历时暴雨参数均值等值线图查流域重心点读取。偏差系数Cs选用3.5Cv。按图集规定，流域面积小于50km2，面雨量直接采用点雨量。各时段暴雨参数和设计面雨量见表2.2、2.3。表2.2菜沟水库设计暴雨计算成果表（“84”图集）项目时段10分钟1小时6小时24小时点雨量均值(mm)17.55090125变差系数Cv0.3950.550.610.60Cs/Cv3.53.53.53.5点面折减系数(）111110%面雨量(mm)26.786160.82223.33%面雨量(mm)33.3116223.5307.10.33%面雨量(mm)46.1177.8355.2485.142 表2.3菜沟水库设计暴雨计算成果表（“05”图集）项目10分钟1小时6小时24小时点雨量均值(mm)184990120变差系数Cv0.350.490.60.63Cs/Cv3.53.53.53.5点面折减系数(）111110%面雨量(mm)26.480.8159.92173.33%面雨量(mm)32.1105.6221.1304.60.33%面雨量(mm)43.1156349.2489.7其它不同历时的设计面雨量通过暴雨递减指数由下式计算：t=＜1小时，Hp=H1p·t1-n1t=1～6小时，Hp=H1p·t1-n2t=6～24小时，Hp=H24p·24n3-1·t1-n3式中：H1p、H24p—设计1、24小时点雨量（mm）；t—设计历时（h）；n1、n2、n3—设计面雨量递减指数。24小时设计雨型采用长短历时雨量同频率相包型式。雨型时程分配见“84”图集P2表2。成果比选：“84”图集与“05”图集暴雨参数对比见表2.4。42 表2.4“84”图集与“05”图集暴雨参数成果对比表图集名称项目10分钟1小时6小时24小时“84”图集面雨量均值17.55090125Cv0.3950.550.610.60“05”图集面雨量均值184990120Cv0.350.490.60.63“84”图集/“05”图集面雨量均值0.971.0211.04Cv1.131.121.020.95由表2.4可知，两图集查算的暴雨参数相差大多在10％以内，差别不大，考虑水库遇到较不利情况，初步设计暴雨参数采用“05”图集查算成果。2.5.2产流计算用24小时设计雨量查山丘区次降雨径流关系P+Pa～R求24小时设计净雨量。本流域采用水文分区Ⅱ区，最大初损值Imax=45mm，Pa为设计前期影响雨量，前期影响雨量值50年一遇以上暴雨Pa＝Imax，10~20年一遇Pa＝Imax；6小时净雨由R6＝R24计算。P+Pa～R关系及各种频率24小时设计净雨量见表2.5。表2.5菜沟水库设计净雨计算成果表（“05”图集）项目频率20%10%3.33%0.33%P（mm）163.3217304.6489.7Pa（mm）15303045P+Pa（mm）178.3247334.6534.7设计净雨深R（mm）109.5172.6256.6452R6（mm）81.8127.2186.3322.32.5.3汇流计算1.设计洪峰流量计算洪峰流量采用推理公式计算：42 式中：Qm—设计洪峰流量（m3/s）；F—流域面积（km2）；L—干流长度（km）；J—L的平均坡度，为0.033；S—设计最大1小时雨强（mm/h）；m—平均入渗率（mm/h）；m—汇流参数；y—洪峰径流系数；t—洪峰汇流时间（h）；n—设计暴雨递减指数。2.设计24小时洪量计算24小时设计洪量计算公式：W24=1000RF式中：W24—24小时洪量(m3)；R—24小时净雨深(mm)；F—流域面积（km2）设计洪水成果表见表2.6。42 表2.6菜沟水库洪峰洪量计算成果表（“05”图集）频率项目10%3.33%0.33%S(mm/h)80.8105.6156n10.3770.3360.282n20.6190.5880.55n30.780.7690.756m0.9130.9130.913μ（mm/h）444ψ0.9580.9680.978τ（h）0.70.650.55Q（m3/s）253350W（万m3）1726453.设计洪水过程线采用概化过程叠加方法，根据净雨概化时程分配和计算得到的汇流时间、洪峰绘制洪水过程线。主峰τ前后各个τ时段的净雨量Rτ，当τ不够整时段时，可按小时平均分配取值。以各个时段的净雨平均强度计算各次洪峰的洪水流量，按等腰三角形对应于净雨过程绘于图上，叠加绘出24小时洪水过程线，见表2.7。各个时段的洪峰流量按公式(m3/s)计算；式中：Rτ——主峰前后各个τ时段的净雨量；τ——洪峰汇流时间；F——流域面积，F＝1.0；42 表2.7菜沟水库洪水过程线（“05”图集）重现期(年)1030300历时h1～7000801290131011411125122471335101468161525335016461117347181231911220112210122201123011240002.6合理性分析菜沟水库间接法计算成果与附近丰山水库设计洪水成果比较，见表2.8，由比较表可知，洪峰模数及24小时洪量模数是比较协调的，说明设计洪水成果是合理的。42 表2.8菜沟水库与丰山水库设计洪水成果比较表项目菜沟丰山面积F（km2）1.05.1河长L（km）1.64.9比降J0.0330.02QmP=3.33%33132Qm/F0.753338.9W24P=3.33%26126W24/F2624.7单位说明：洪峰Qm—m3/s；洪峰模数—m3/s·km2；洪量—万m3；洪量模数—万m3/km22.7施工期洪水计算根据《水利水电工程等级划分标准》及《水利水电工程施工组织设计规范》，永久性工程为5级的水工建筑物，其临时建筑物级别为5级，设计洪水标准为枯水期五年一遇洪水标准。根据工程施工总体安排，菜沟水库围堰施工期为非汛期的11月～12月。由于菜沟水库无实测流量资料，本次设计参考邻近的丰山水库的计算结果，利用面积比求得。丰山水库5年一遇非汛期总来水量为16.31万m3，按菜沟水库控制流域面积1.0km2与丰山水库控制流域面积5.1km2面积比的一次方缩放求得菜沟水库入库洪水总量为3.2万m3。因输水洞施工期不泄洪，不需调算，直接由入库洪水总量加死库容4万m3的合计值7.2万m3，查水库水位～库容曲线得菜沟水库施工期洪水位为106.03m。2.8水质与泥沙菜42 沟水库上游为浅山区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。菜沟水库运用至今，无详细的泥砂观测资料。根据本次安全评价阶段的现场实测，泥沙淤积高程为103.5m，查水位库容曲线知淤积库容为1.91万m3。菜沟水库运用40年，目前淤积量1.91万m3，则水库平均每年淤积量0.048万m3。水库死水位为104.7m，死库容4万m3，则此水库在不影响现状死水位及死库容仍可运行近44年。42 3工程地质3.1概述菜沟水库位于泌阳县盘古乡，泌阳河支流羊角河上游，属长江流域唐白河水系，控制流域面积1.0km2，总库容50.75万m3。是一座以防洪为主，结合灌溉及养殖等综合利用为一体的小(二)型水库。该水库始建于1969年，1972年基本建成，历经多次扩建维修，水库达到现有标准。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252－2000，菜沟水库属小（二）型水库，工程等级为五等，主要建筑物为Ⅴ级。主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。大坝全长341m，为均质土坝，坝顶高程为114.38～115.73m，最大坝高15.2m，坝顶宽3.0～14.0m，大坝上游坡坡率为1∶2.5，干砌块石护砌，下游坡坡率为1∶2.5，草皮护坡。溢洪道位于大坝右岸，为开敞式梯形断面，底高程107.44～110.83m，底宽10.0～16.5m，最大泄量62.4m3/s。溢洪道总长141m，平均比降为1∶40。输水洞位于大坝左岸，洞身结构为砖砌矩形涵，孔径0.4m，进口高程104.7m，出口设控制闸阀。菜沟水库下游有7个自然村，涉及下游0.4万群众生命财产及0.06万亩耕地安全，故水库防洪安全意义重大。菜沟水库属群众自建水库，建坝时未做任何地质勘察工作。本次除险加固，针对水库存在的严重安全隐患，作了相应的地质勘察和地质测绘工作，于2007年264 月完成水库安全鉴定阶段工程地质勘察，编制了《泌阳县菜沟水库安全鉴定工程地质勘察报告》。2007年5月驻马店市水务局组织专家组对水库安全鉴定勘察报告进行了评审，根据专家意见，我院于2011年5月在安全鉴定地勘工作的基础上进行了地质测绘、补充钻探、现场试验及室内试验等工作，编制了《泌阳县菜沟水库初步设计阶段工程地质勘察报告》，为水库除险加固初步设计提供了所需要的工程地质依据。完成工作量见表3.1。表3.1勘探工作量统计表项　目单　位主　坝合　计钻孔个3进尺m53.8原状土样筒28散状样组15土工试验组28标贯试验次2压（注）水试验段3渗透试验组9颗粒分析组12击实试验组6地质测绘Km20.343.2库区工程地质条件3.2.1地质概况库区地貌形态成因简单，以剥蚀形成的低山丘陵、岗地地形为主，水库左岸为低山，山坡平缓，坡度一般为15°～30°，组成物质为花岗岩。右岸为岗丘，岗坡平缓，坡度15°，组成物质：表层为重粉质壤土，下部为花岗岩，河流分布于低山、岗丘之间的洼地，自东南流向西北。库区除风化剥蚀及水流冲蚀外，未发现大规模不良地质现象。3.2.2地层岩性64 库区出露地层主要为燕山晚期（r53）中粗粒斑状花岗岩，及第四系松散覆盖层。中粗粒斑状花岗岩：灰白色、浅肉红色，中粗粒结构，块状构造，表层强风化，裂隙发育，手搓易碎。分布于水库上游及左坝头低山处。第四系地层分布于水库上下游的山间洼地及河谷处，主要为中更新统残坡积物（Q2dl+el）及全新统冲积物（Q4al）。中更新统（Q2al+pl）：分布于库区的岗地及岗间洼地，其岩性为黄褐色重粉质壤土，土质密实，可塑-硬塑状，粘性较强，含铁锰质结核。全新统（Q4al）：分布于水库大坝下游的河槽处，其岩性：①青灰色淤泥质轻粉质壤土，土质不均，软塑状，局部流塑状，含腐殖质。②中粗砂：黄色，饱水，松散，以中、粗砂为主，含粉细砂及小砾石。3.2.3地质构造本区经历了中岳期、阿森特期、燕山期、喜山期等多期次地壳运动。受构造运动和混合岩化影响，岩层褶皱、扭曲及破碎强烈，裂隙产状变化较大。挽近期以来，构造运动渐趋微弱，本区构造稳定性属基本稳定区。3.2.4水库地震根据《中国地震动参数区划图》（GB18306--2001），工程区地震动峰值加速度值为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。水库区地处构造稳定带，水库诱发构造型地震的可能性极小。根据有关规定，枢纽区建筑物可不进行抗震复核。3.3枢纽区工程地质条件3.3.1大坝工程3.3.1.1坝体质量1.坝体成分及压实度64 根据钻探及土工试验成果可知：大坝筑土土料以中重粉质壤土为主，夹轻粉质壤土薄层，局部夹坡残积土及碎石。坝体填筑土呈棕黄色，可塑状，局部软塑状，含水量为17.8～29.6%，平均值23.3%,干密度1.26～1.63g/cm3，平均值为1.52g/cm3,天然孔隙比0.660～1.150，平均0.792，压实度范围值74.1％～96.0%（击实试验求得最大干密度为1.70g/cm3），其中压实度大于90％的占35.5％，小于96％的占64.5％,凝聚力为32.0～55.0kpa，平均值为40.0kpa，内摩擦角为13.0～21.3度，平均值为16.2度，渗透系数7.5×10-6～6.3×10-5cm/s。坝体成分主要指标评价见表3.2。表3.2坝体成分主要指标评价表坝体填土指标试验值均质坝规范值及评价情况项目单位范围值平均值规范值评价备注粘粒含量%12.5～32.018.510～30为宜合格塑性指数%8.9～15.511.97～17合格碾压后渗透系数cm/s7.5×10-6～6.3×10-54.3×10-5＜1×10-4合格天然含水量%17.8～29.623.3＞wop及塑限含水量偏高水溶盐含量%0.17＜3合格驻马店地区经验值PH值7.1～7.57.3＞7合格驻马店地区经验值2.渗透性根据注水试验及室内渗透试验可知：坝体渗透系数为7.5×10-6～6.3×10-5cm/s，平均值4.3×10-5cm/s，渗透系数小于规范值1.0×10-4cm/s，渗透性满足规范要求。考虑试验方法、地方经验、填筑土成分及施工工艺等因素，推荐坝体渗透系数为5.5×10-5cm/s，综合评定坝体属弱透水性，坝体填筑土渗透试验成果及评价见表3.3。表3.3坝体填筑土渗透试验成果统计及评价渗透系数（cm/s）渗透性分级组数6弱透水性范围值1.2×10-4～6.7×10-6平均值2.2×10-5大均值6.3×10-5建议值6.3×10-5规范要求＜1×10-4坝体渗透性合格3.坝体填筑质量及渗透变形评价64 坝体填筑土料成分符合规范要求，平均干密度1.52g/cm2，压实度不合格率64.5%，填筑质量差。渗透系数平均值小于1.0×10-4cm/s，满足规范要求，但施工时接头处未做处理，局部存在渗漏危害。根据坝体试验成果，按照有关规范，依据公式Jcr＝（Gs-1）（1-n），对坝体填土渗透变形判别及评价见表3.4。表3.4坝体筑土渗透变形成果评价表土层名称孔隙率%土粒比重渗透变形类型临界水力比降安全系数允许水力比降坝体填筑土44.22.71流土0.9542.00.4773.3.1.2坝基根据本次勘察资料及安全鉴定勘察资料，坝址区分布地层主要为燕山晚期中粗粒斑状花岗岩及第四系松散堆积物。中粗粒斑状花岗岩（rs3）：灰白色、淡肉红色，中粗粒结构，块状构造，表层全风化～强风化，裂隙发育，岩石较破碎，出露于大坝左、右侧低山处。中重粉质壤土（Q3dl+el）：棕黄色、黄褐色，可塑～硬塑状，含铁锰质结核及少量砂砾、碎石，出露于大坝两侧及大坝下游。3.3.1.3坝肩、护坡、反滤排水体及其它左、右坝肩为中重粉质壤土，厚度为6.8～11.8m，属弱透水性，不存在坝肩渗漏问题。右坝端与溢洪道相连接，溢洪道左侧墙与坝体之间存在缝隙，溢流时存在接触冲刷病害。大坝上游为块石护坡，无垫层及反滤层，加之坝体填筑质量差，在风浪淘刷下细颗粒被带出，造成上游坝坡护坡部分损坏。大坝下游无护坡，无排水棱体，杂草丛生，雨淋沟较多，坝坡凹凸不平，桩号0+160～0+240段上下游坝坡存在滑塌现象。64 大坝存在白蚁危害，局部蚁穴上下游贯通，自建坝以来，从未进行过治理，存在安全隐患。3.3.2溢洪道溢洪道位于大坝右端，溢洪道总长141m，底板高程107.44～110.83m，底宽10.0～16.5m，最大泄量62.4m3/s，平均比降为1∶40，无控制设施，无消能设施。存在病险类型主要为：底板冲蚀破坏严重，岸坡坍塌。溢洪道工程区所分布地层岩性为全风化及强风化花岗岩。花岗岩：灰白色、淡红色，中粗粒结构，块状构造，岩体较完整，裂隙发育，表层全风化～强风化，裂隙发育，岩石较破碎。3.3.3输水洞输水洞位于大坝左侧，距左坝端30m处。进口高程为104.7m，洞身结构为砖砌矩形涵，直径0.4m，洞长52m。表3.8输水洞病险类型调查表病险类型位置范围及规模出险时间及条件病险简述危害程度工程地质条件简述原因简析渗漏问题输水洞输水洞与坝体、坝基接触部位水库高水位运行时渗水严重输水洞地基为中粉质壤土，上为填筑土与坝体接触部位填筑土质量差，洞身损坏,存在接触渗漏病害。输水洞的主要工程地质条件如下：填筑土：岩性为中重粉质壤土，褐黄色，稍湿，软可塑状，压实度不合格率为64.5%，填筑质量差，分布于洞身左右两侧及洞身上部。中重粉质壤土：棕黄色、黄褐色，可塑～硬塑状，含铁锰质结核。分布于输水洞下部，为输水洞基础的天然地基土。坝体填筑土与洞身接合部位填筑质量差，压实度偏低，洞身变形毁坏，水库运行时造成接触渗漏病害。建议对输水洞进行拆除重建或维修加固，对填土进行加固处理。3.4天然建筑材料64 该水库除险加固工程所需天然建筑材料主要为粘性土、砂、碎石和块石，除粘性土料可在库区直接开采外，其它材料均需从外地采购。除险加固工程中，需一定量的防渗土料，经调查访问，大坝左侧下游300～500m处的岗地为中重粉质壤土，为Ⅰ类土料场，该土层地层稳定，未见地下水位，表层无用层厚0.3～0.5m，可开采厚度2～5m，储量可达到10万m3，可满足设计要求。为了查明该场地土料的物理力学性质，在该场地共布置2个槽探，探槽尺寸1.5×0.8×2.0，取土做室内土工试验，其物理力学性质见表6.1-1。根据击实试验求得最优含水量为17.7％，最大干密度为1.71g/cm3。本次除险加固工程所需石料为碎石及块石。经调查，距水库20km西部山区有多处石料场，岩性为石英砂岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。工程区无砂料场，经调查，距离工程区20km的泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。3.5结论⑴水库地处低山丘陵区，库周地形变化较大，近库岸边坡为岩质边坡，部分为土质边坡，边坡相对稳定，不存在大规模库岸坍塌问题。地下水分水岭高于库水位，且无大断裂通过库区，不存在库区渗漏问题。⑵坝体填筑土成份基本符合要求，但局部杂质过多、压实度偏低，质量较差，坝体呈弱透水性，渗透性满足规范要求。坝基为中重粉质壤土及花岗岩，中重粉质壤土呈弱透水性；花岗岩呈全风化～强风化状，其渗透性属中等透水，建坝时未做截渗处理，坝基存在渗漏问题。建议采取垂直截渗措施，对坝体及坝基进行防渗处理。⑶64 上游护坡无垫层及反滤层，护砌块石塌陷、缺失，损坏严重，建议拆除重建；下游坡冲沟严重，坝脚无排水棱体，建议整修坝脚，增设坝脚排水棱体。⑷桩号0+160～0+240段上下游滑塌坝坡应进行重修。⑸输水洞与坝体接触处存在接触渗漏病害，建议对其进行拆除重建。⑹溢洪道为开敞式，无控制设施，岸坡坍塌，底板冲蚀破坏严重，下游无消能设施，建议对岸坡及底板进行整修、护砌，增建消能设施。⑺对白蚁进行药物治理。⑻除险加固所需土料可在大坝左侧下游300～500m岗地开采，其质量可满足工程需求，石料及砂料需外购，其质满足要求。64 4工程任务和规模4.1地区社会经济状况4.1.1地区社会经济状况菜沟水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，在长江流域唐白河水系泌阳河支流上，流域面积1.0km2。水库下游有4000余人，5000多亩耕地，且紧邻沪陕高速，大坝工程安全非常重要。菜沟水库是一座以防洪、灌溉为主，养殖为辅综合利用的小(2)型水库。自投入运行以来，拦蓄洪水，兴利灌溉，有效地减轻了下游的旱涝灾害。水库灌溉面积0.52万亩，提供养殖水面500余亩，多年来水库社会效益及经济效益显著，对当地的经济发展起着重要作用。水库大坝的管理机构是泌阳县盘古乡水利管理站。由于水库地处山丘区，生活、环境等条件非常恶劣，建库以来一直无专人负责水库的防汛、运行管理工作，没有观测设施、管理设施，水库一旦出现问题则不能得到及时有效地解决。因此本次除险加固工程是非常必要的。4.1.2综合利用要求菜沟水库的综合利用主要体现在防洪、灌溉、养殖等方面，本次除险加固设计，应使水库能充分发挥在这些方面的作用。防洪：菜沟水库保护下游群众4000余人，且5000多亩耕地，且下游紧邻沪陕高速，地理位置非常重要，水库的安全运行直接关系到国家财产及沿岸广大人民的生命财产安全，防洪位置比较重要，安全问题意义重大。水库一旦失事，将给沿河两岸及下游带来严重灾害。灌溉：该水库主要灌区为菜沟水库下游。灌区设计灌溉面积1.064 万亩，实际灌溉面积5200亩，是现有灌溉效益较好的一座水库。本次除险加固设计，使水库的灌溉用水量满足灌区用水需求，从而促进灌溉面积进一步增加，达到或接近原设计规模。与此同时，应加强灌区配套设施及末级渠系的建设，提高灌溉水分子利用率。养殖：水库原规划养殖面积为500亩，有力的促进了当地水产养殖业的发展。此次设计，在维持原养殖面积的基础上，可适度增加一部分养殖面积，但不能因此给水库造成水质等方面不良的影响。应合理养殖，统一规划，最大限度地发挥水库的养殖效益。4.2水利计算4.2.1兴利目标水库安全鉴定阶段根据现状调洪演算结果：30年一遇洪水设计，设计水位为114m，相应库容为27.6万m3；300年一遇校核洪水，校核水位为114.5m，相应库容36万m3；兴利水位112m，相应库容为22.6万m3，死水位102.7m，死库容1.3万m3。本次除险加固设计兴利目标与原水库设计变化不大，未增加新的供水任务，水库淤积量不影响兴利水位及兴利库容，因此，兴利计算结果仍采用安全鉴定阶段成果，兴利调节不再计算。4.2.2水位～库容曲线由于起调水位以上库区无明显的冲淤现象，水位与库容关系曲线不变。见表4.1。表4.1菜沟水库水位～库容关系表水位（m）库容（万m3）104.741054.664 105.55.81067.1106.58.710710.5107.512.510814.7108.51710919.3109.521.611024110.527.211130.7111.534.511238.1112.54211346113.55011454.5114.559115644.3洪水调节本次除险加固设计洪水标准：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。调洪演算起调水位以溢洪道溢流堰顶高程112.2m为起调水位。设计洪水计算详见2.5章节。4.3.1泄流曲线本次调洪演算调度运用方式：当水位超111.7m时，溢洪道漫溢泄洪。溢洪道泄流能力按明渠变速流计算，参考相关文献结论，明渠变速流与均匀流计算相差不大，为简化计算采用明渠均匀流计算：式中：Q：溢洪道泄量　m3/s；h：水头　m；　　　b：堰的溢流宽度　m；64 　　　m：坡比；i：比降。根据不同的水位，算出相应溢洪道泄量，计算成果见表4.2。表4.2菜沟水库水位泄量关系曲线表水位(m)水头（m）泄量（m3/s）水位(m)水头（m）泄量（m3/s）112.200113.849.3138.4112.60.45.9114.275.3196.2113.00.816.6114.6103260.1113.41.230.54.3.2洪水调洪演算根据泄洪方式，利用半图解法，作调洪演算辅助曲线，成果见表4.3。表4.3调洪演算辅助曲线表库水位(m)泄流量q(m3)总库容(万m3)兴利水位以上库容V(万m3)△t(万s)v/△t+q/2(m3/s)112.2039.600.360112.65.942.83.20.3611.84113.016.6466.40.3626.08113.430.549.29.60.3642113.849.352.713.10.3661.04114.275.356.316.70.3684.04114.61036020.40.36108.17根据以上设计洪水、库容曲线、泄流曲线、调洪辅助曲线以及调度运用方式进行洪水调节计算，不同重现期调洪演算过程见表4.4、表4.5、表4.6。64 表4.4菜沟水库10年一遇调洪演算表△t=3600s时段△t(h)Q(m3/s)(Q1+Q2)/2(m3/s)q(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)备注1~70000①.最大泄洪量qm=13.8m3/s；②.最高洪水位Z洪=112.92m；③.最高洪水位相应的库容V=45.4万m3。8000090000.51010.230.511110.571.271.512212.22.51331.693.74.51463.036.5115.5152510.818.9814.516413.822.683.517312.382181119112010.521002200230064 表4.5菜沟水库30年一遇调洪演算表△t=3600s时段△t(h)Q(m3/s)(Q1+Q2)/2(m3/s)q(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)备注1~700.500①.最大泄洪量qm=19m3/s.②.最高洪水位Z洪=113.07m；③.最高洪水位相应的库容V=46.6万m3。810.230.51910.571.2711010.771.71.51121.12.4331241.984.334.51353.26.856.51484.9310.1520.5153316.325.7219.51661928.92517414.9231821.5191120112111221123164 表4.6菜沟水库300年一遇调洪演算表△t=3600s时段△t(h)Q(m3/s)(Q1+Q2)/2(m3/s)q(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)备注1~70100①.最大泄洪流量qm=30.5m3/s；②..最高洪水位Z洪=113.4m；③.最高洪水位相应的库容V=49.2万m3。820.4512.5931.393.053.51042.385.164.51153.417.2861274.779.878.513106.9913.613141611.2919.6133155029.9841.3230.5161130.541.84917720.3451832.5192220222121.5221123164 调洪演算成果见表4.7。表4.7菜沟水库现状调洪演算成果汇总表重现期（年）洪峰流量（m3/s）起调水位（m）最大下泄量（m3/s）最高洪水位（m）相应库容（万m3）1025112.213.8112.9245.43033112.219113.0746.630050112.230.5113.449.24.3.3水库坝顶高程复核菜沟水库坝顶高程115.2m。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和。水库静水位以上坝顶超高由下式确定：y=R+e+A式中：y——坝顶超高（m）R——波浪爬高（m）e——风壅水面高（m）A——安全加高（m）设计情况采用0.5m，校核情况采用0.3m。本次根据泌阳县气象站资料，10分钟自记风速多年平均值W＝17m/s，按规范要求，非常运用条件下采用多年平均最大风速，正常运用条件下的三～五级坝采用1.5倍多年平均最大风速25.5m/s。可能最大洪水情况下的基本资料：风区长度500m，平均水深10m。波浪计算采用《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）中公式。64 波浪的平均波高和平均波周期采用莆田试验站公式：　　　式中：hm：平均波高，m；　　　Tm：平均波周期，s；　　　D：风区长度，m；　　　Hm：水域平均水深，m；　　　g：重力加速度，取9.81m/s2；　　　Lm：平均波长，m。平均波浪爬高按下式计算：式中：Rm：平均波浪爬高，m；　　　m：单坡的坡度系数；KΔ：斜坡的糙率渗透系数，查表得KΔ＝0.9；　　　Kw：经验系数，查表得。波浪爬高RP由平均波高与坝迎水面前水深的双值和相应的累积频率P＝5%，按规定系数计算求得。风壅水面高度按下式计算：64 式中：e：计算点处的风壅水面高度，m；　　　D：风区长度，m；　　　K：综合摩阻系数，取3.6×10-6；　　　β：计算风向与坝轴线法向的夹角。由以上公式，计算出坝顶超高及坝顶高程如表4.8：表4.8坝顶超高及计算坝顶高程根据《防洪标准》GB50201—94规定，菜沟水库属Ⅴ等小（2）型水库，水库采用30年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核，设计及校核静水位分别为113.07m和113.4m，加超高值后顶部高程为114.49m和114.24m。大坝坝顶现状高为115.2m，由以上计算知坝顶高程满足安全要求。4.4水库除险加固后规划指标规模4.4.1水库建设过程及工程现状菜沟水库1969年动工兴建，1972年蓄水。工程由泌阳县陈庄区组织当地群众施工。由于该工程建设于文革时期，设计前没有勘测资料，又缺乏整体规划设计，所以工程建成蓄水后不久便出现很多问题。“75.8”64 大洪水使菜沟水库水毁严重，1975年冬对水库进行了续建加固，重建输水洞、扩宽溢洪道。据参加施工者回忆，当时由于忙于赶任务，且受施工条件限制，施工质量较差，新老土结合面没有严格处理，对土料选用及碾压标准都没有严格达到设计要求。大坝轴线为南北向，粘土均质坝，坝顶高程115.0m，无防浪墙，最大坝高为17m，顶宽12m，长111m。现状上游边坡比平均为1：1.9，大坝上游采用干砌石护坡，护砌范围为112.0m高程以下的全部坝坡，现状块石护坡平均厚度25cm，块石粒径小，间隙大，接触面积小，整个护坡高低不平。目前局部块石护坡有坍塌，反滤层基本失效。由于大坝填筑质量差，大坝坝基处理不彻底，现状排水工程已经失效。且大坝坝体白蚁危害严重，危及坝体安全。溢洪道是菜沟水库的主要泄水建筑物，为1971年水库建设中由左坝肩山坡开挖而成，位于大坝左坝肩，左侧直墙多处裂缝，右侧土山坡未护砌，坍塌严重，底高程111.7m，底宽25m，明渠段长35m，比降1/300，为开敞式溢洪道，其上无任何控制措施，无护底及消能设施，出口处局部损坏。输水洞位于大坝桩号0+016m处，为0.5m×0.5m涵管，进口底部高程为101.5m，最大泄量为0.4m3/s。现状启闭机房门窗朽蚀，砼碳化，房顶多处断裂已不能使用，闸阀锈蚀破损，漏水严重，启闭设备超期服役，启闭困难。4.4.2水库除险加固后的规划指标4.4.2.1防洪标准根据《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，水库总库容10～110万m3，属小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为5级，设计防洪标准为30～20年一遇，校核标准为300～200年一遇。根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）64 ，溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按10年一遇设计。根据水库下游保护对象的重要性，结合菜沟水库的实际规模和防洪任务，取防洪标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按10年一遇设计。4.4.2.2工程规模水库死水位104.7m，死库容4万m3，兴利水位112.2m，相应库容39.6万m3，设计洪水位113.07m，相应库容46.6万m3；校核洪水位113.4m，相应库容49.2万m3；工程规模属小（2）型，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物为5级。4.4.3除险加固规划设计4.4.3.1水库存在问题及除险加固必要性菜沟水库根据2007年3月现场检查及大坝安全评价，明确菜沟水库现存在以下问题：1坝体填筑质量差，干密度偏低，主、副坝结合处坍塌严重。经复核，坝体抗滑稳定不满足规范要求。2大坝下游坝坡无排水设施，坡脚渗水；白蚁危害严重。3主坝上游护坡干砌块石缺损、塌陷，无垫层；主、副坝结合处及副坝上游无护砌，冲毁严重。4溢洪道底及两岸未做护砌，无消能设施，岸墙坍塌严重。输水洞无进出口闸门，斜卧管损坏，下游无消能设施。5无安全监测及管理设施。64 经河南省驻马店市水务局组织专家评审，确定本水库为三类坝，属病险水库，尽早进行除险加固十分必要。4.4.3.2除险加固工程任务(1)除险加固规划原则菜沟水库为已建成并在运行中几十年的水库，已经发挥了较大的社会、经济、环境等方面效益，因此，除险加固方案考虑以下原则：①本次除险加固的重点是解决水库的病险问题，确保水库的安全运行。②设计工程施工尽可能不影响水库正常效益的发挥。不应给库区带来新的移民安置问题，也不应再次造成安全隐患。③加固措施应做到技术先进、经济合理、安全可靠、有利于工程管理，并为以后提高水资源的利用程度，提高菜沟水库灌区的灌溉保证率和下游河道防洪标准创造有利条件。(2)除险加固工程任务根据驻马店水利勘测设计研究院2007年4月编制的《河南省泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》及驻马店市水务局的评审意见，确定菜沟水库本次除险加固工程的主要任务为：1)按设计断面对大坝进行加固处理；重建上游护坡，新建下游排水设施。2)重建输水洞进出口控制设施。3)护砌溢洪道，增设下游消能设施。4)完善管理设施，增设大坝监测设备。64 1)防治白蚁。4.4.4除险加固后水库规划指标4.4.4.1设计洪水采用本次分析计算成果，即设计标准为30年一遇洪峰流量33m3/s，校核标准300年一遇洪峰洪量50m3/s。4.4.4.2规划指标本次除险加固水库规划指标复核，是根据本次设计洪水参数、库容曲线及现行调度运用方式和除险加固后的泄流曲线进行的，复核成果见表4.9：表4.9菜沟水库特征值表特征水位(m)死水位兴利水位设计洪水位校核洪水位坝顶高程104.7112.2113.07113.4115.2相应库容(万m3)439.646.649.24.4.4.3水库调度运用方式超溢洪道底高程112.2m时自动溢洪。64 5工程布置及建筑物5.1设计依据5.1.1工程等别及建筑物标准根据《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，菜沟水库属小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为5级，设计防洪标准为30～20年一遇，校核标准为300～200年一遇。根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按10年一遇设计。本次设计防洪标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按10年一遇设计。5.1.2设计依据菜沟水库除险加固工程依据《泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》和驻马店市水务局对报告的成果核查表，按照有关设计规范文件进行设计，主要依据的规范、规程有：1.《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL5021－93；2.《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44－2006；3.《水利工程水利计算规范》SL104－95；4.《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252－2000；5.《防洪标准》GB50201－94；6.《溢洪道设计规范》SL253－2000；7.《河南省中小流域设计暴雨图集》省院1984年编印；8.《河南省暴雨参数图集》(2005年版)；9.《水力学计算手册》水利出版社（第二版）2006年出版；10.《水利建设项目经济评价规范》SL72－94；73 11.《堤防工程设计规范》GB50286－98；12.《碾压式土石坝设计规范》DL/T5395－2007；13.《水工建筑物抗震设计规范》SL203－97；14.《水库工程管理设计规范》SL106－96；15.《土坝坝体灌浆技术规范》SD266－88；16.《水文自动测报系统规范》SL61－94；17.《土石坝安全监测技术规范》SL60－94；18.《水闸设计规范》SL265－2001。19.《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96）20.河南省驻马店市水务局出具的三类坝鉴定成果认定表、鉴定报告，河南省水利厅的核查意见。5.1.3设计基本资料菜沟水库属小(2)型水库，位于泌阳县盘古乡栗园村境内，在唐白河水系泌阳河支流上，控制流域面积1km2，大坝属均质土坝，30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，最高洪水位113.4m，最大库容49.2万m3，设计灌溉面积2000亩。菜沟水库大坝于1969年10月5日开始动工兴建，因经验不足，施工中缩减坝基宽度，造成坝体单薄，到1972年汛前，水库大坝、输水洞及溢洪道才基本建成。该水库在“75.8”暴雨中坝体大量滑坡，当年冬从上游加固大坝，重建输水洞，铺设了0.3m厚砼底板，改ø0.3m砼圆管为ø0.4m钢筋混凝土圆管，改出口阀门控制为进口爬坡漏控制。1974年扩宽溢洪道，底宽达到设计要求20m。该水库受白蚁危害，1986年做了药物防治。现在水库达到30年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核。设计水位113.07m，相应库容46.6万m3，校核水位113.4m，相应库容49.2万m3，兴利水位112.2m，相应库容39.6万m3，死水位73 104.7m，死库容4万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)，菜沟水库属小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级。主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。水库经多年运用，在工程质量、大坝结构、渗流等方面都不同程度地存在着安全隐患，经河南省驻马店市水务局组织专家评审及河南省水利厅的核查，确定为三类坝，属病险水库，尽早进行除险加固是十分必要的。《菜沟水库大坝安全鉴定报告》鉴定结论为：1菜沟水库位于长江流域唐白河水系泌阳河支流上，下游紧邻沪陕高速，公路保护人口4000余人，位置重要。2经复核，水库防洪能力满足部颁《防洪标准》（GB50201—94）要求。3大坝填筑质量差，坝体干容重低，干密度偏低，压实度合格率不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求；主坝上游块石护坡损毁，副坝上游无护砌；斜卧管毁坏。大坝工程质量不合格。4主、副坝结合处渗水严重；白蚁危害严重。渗流安全性为C级。5经复核，坝体抗滑稳定不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，大坝断面达不到设计要求，主、副坝结合处坍塌严重，下游坝坡无排水设施；溢洪道底及两岸岸坡无护砌，坍塌严重，无消能设施。结构安全为C级。6无安全监测及管理设施。综上所述，菜沟水库病险严重，属三类坝。5.2工程总体布置菜沟水库于1969年开始兴建，次年大坝以小断面（坝顶宽1～73 1.5m）施工高程达到185.8m时开始蓄水灌溉。工程由县、乡组织劳力施工，边勘探，边设计、边施工，整个工程由大坝、输水洞组成。由于设计前没有勘测资料，又缺乏整体规划，没有工程的总体布置，且受施工条件限制，水库初建时防洪标准低，大坝质量差，输水洞存在严重质量问题。工程于1965年底至1967年汛前第一次续建，大坝增宽增高至188.5m，并完成了上游块石护坡（无砂垫层）和下游草皮护坡。1971年底至1973年汛前第二次续建，加高至192.5m，宽4m，并完成了坝顶路缘石及防浪墙（帽未安装），上游部分块石护坡，下游草皮护坡及排水沟和输水洞进口改建等工程。1984年由泌阳县水利局对水库进行除险加固设计，设计洪水标准50年一遇，校核为500年一遇，设计水位为190.4m，设计流量111.1m3/s，校核水位为191.54m，校核流量为182.7m3/s。现状主坝轴线为南北向，粘土均质坝，坝顶高程192.5m，浆砌石防浪墙，无帽顶高程193.5m，最大坝高为16.2m，顶宽4m，长210m，上游边坡比现状为1：2.64，大坝上游采用干砌石护坡，护坡下无砂石滤层，现破坏严重，大面积块石下部淘空。下游为1：2.5，在下游184m处，有2m宽的戗台一道，河槽段179.2m处设反滤排水体。护坡实际厚度不足25cm。副坝位于主坝北头西侧，坝轴线大致为东西方向，现坝顶高程为192.9m，最大坝高为11.4m，宽4m，坝长235m，上游边坡1：3，下游1：2.5。无防浪墙，上游为干砌石护坡。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇，水库设计水位为189.8m，相应库容147万m3，校核水位190.5m，相应库容191万m3。溢洪道原建于现副坝处，1977年改建在主坝东南250m岗凹处，1980年汛前竣工，为开敞式，溢洪道底高程为187.5m，宽15m，长160m，最大泄量为124.2m3/s。输水洞洞身轴线位于主坝0+150m处，为0.64m×0.88m73 浆砌石盖板涵，进口底部高程为180.47m，出口底部高程179.79m，最大泄量为2m3/s。5.3主、副坝加固工程5.3.1大坝工程现状及存在问题5.3.1.1工程现状菜沟水库主、副坝均为粘土均质坝。主坝轴线为南北向，粘土均质坝，坝顶高程192.5m，浆砌石防浪墙，帽顶高程193.5m，最大坝高为16.2m，顶宽4m长210m，上游边坡比现状为1：2.64，下游为1：2.5；副坝位于主坝北头两侧，坝轴线大改为东西方向，现坝顶高程为192.9m，最大坝高为11.4m，宽4m，坝长235m，上游边坡1：3，下游1：2.5。主、副坝上游为干砌石护坡，下游为天然草皮护坡，仅主坝下游有纵向排水沟，在下游高程184m处，有2m宽的戗台一道，河槽段高程177.8m处反滤排水体损坏。5.3.1.2大坝质量评价大坝填筑土质量：本次对大坝填筑土质量检查采取钻探、静探、现场标贯试验、室内土工试验相结合的方法，对大坝填筑土质量进行综合检测与评价。大坝筑土土料以重粉质壤土和中粉质壤土为主，局部夹坡残积土及碎石。坝体填筑土呈棕黄、褐黄色，可塑状，局部软塑状，含水量为18.6～27.4%，平均值23.1%,干密度1.47～1.65g/cm3，平均值为1.56g/cm3,天然孔隙比0.768～0.874，平均0.828，相应压实度平均值92.4%（击实试验求得最大干密度为1.70g/cm3），其中压实度大于96％的占28％，小于96％的占72％,凝聚力为16～47kpa，平均值为31.0kpa，内摩擦角为9.2～15.8度，平均值为12.7度，渗透系数1.2×10-4～6.7×10-6cm/s。坝体填筑土物理力学性指标见表5.273 ，坝体成分主要指标评价见表5.1。73 表5.1坝体成分主要指标评价表坝体填土指标试验值均质坝规范值及评价情况项目单位范围值平均值规范值评价备注粘性含量%17.6～28.624.710～30为宜合格塑性指数%12.3～15.414.17～17合格碾压后渗透系数cm/s1.2×10-4～6.7×10-6.3×10-5＜1×10-4合格天然含水量%18.6～27.423.1＞wop及塑限含水量偏高水溶盐含量%0.17＜3合格驻马店地区经验值PH值7.1～7.57.3＞7合格驻马店地区经验值73 表5.2大坝筑土物理力学性质指标统计表岩土名称统计项目质量密度ρ(g/cm3)天然含水量ω(%)土粒比重Gs天然孔隙比e饱和度Sr(%)干密度ρd(g/cm3)饱和密度ρsat(g/cm3)液限ωL(%)塑限ωp(%)液性指数IL塑性指数IP直剪压缩系数压缩模量内摩擦角φq(度)粘聚力Cq(kPa)α0.1-0.2(1/MPa)Es0.1-0.2(MPa)大坝筑土统计个数222222222222222222222220202020最大值1.9827.42.720.87498.21.652.0337.622.20.7615.415.847.00.56010.70最小值1.8718.62.700.76873.41.471.9031.418.10.2812.39.216.00.2904.80平均值1.9423.12.710.82884.31.561.9633.019.40.4214.112.731.00.3427.53标准差0.0793.4810.0050.08511.3670.0750.0481.6101.4280.3490.9423.6324.7330.1064.023变异系数0.0420.1570.0020.1130.1420.0490.0240.0560.0741.1760.1010.4470.2390.4770.42273 大坝填筑土质量评价：坝体填筑土料成分符合规范要求，干密度平均值1.56g/cm2，压实度不合格率为72.0%，压实度偏低，说明大坝填筑土结构较疏松，碾压不均，填筑质量较差。渗透系数小于1×10-4cm/s（规范值），满足规范要求，但在施工接头处未做处理，渗透性为中等透水，存在渗漏危害及工程隐患，应采取防渗加固措施。5.3.1.3工程存在问题1.大坝坝基处理不彻底，坝体填筑质量差，坝肩表层为强风化花岗岩，属中等透水性，筑坝时未做彻底清除及防渗处理，存在坝肩渗漏问题。坝顶中段路面及防浪墙出现不均匀沉陷。副坝无防浪墙。2.大坝上游为块石护坡，其下为石渣土，无垫层及反滤层，加之坝体填筑质量差，在风浪淘刷下造成细颗粒带出，造成上游坝坡护坡部分损坏及沉陷。大坝下游坡无护砌，杂草丛生，雨淋沟较多，凹凸不平，坝脚排水体不完整，已损坏。3.大坝存在白蚁危害，局部蚁穴上下游贯通，自建坝以来，从未进行过治理，存在安全隐患。73 5.3.2大坝渗流计算5.3.2.1计算水位参数菜沟水库大坝底高程100.0m，根据水文计算成果，水库校核洪水位113.4m，设计洪水位113.07m，正常蓄水位112.2m，死水位104.7m。1、计算水位组合根据《碾压式土石坝设计规范》规定渗流计算的水位组合情况如表5.3。表5.3大坝渗流计算水位组合表上游水位（m）下游水位（m）112.2（正常蓄水位）100.0113.07（设计洪水位）100.0113.4（校核洪水位）100.5112.2~104.7（由正常蓄水位降至死水位）100.02.渗流计算参数表5.4大坝渗流计算渗透系数取值表序号分区材料渗透系数K1坝体中重粉质壤土5.5×10-5K2坝基中重粉质壤土4.3×10-5K3坝基强风化岩12.5(lu)K4坝基中等风化岩1.2(lu)3、计算方法采用计算方法有限元数值分析法，使用北京理正软件设计研究所《渗流分析软件》（1.1版）计算，土层渗透系数按各向同性考虑。大坝采用最大断面进行计算。109 5.3.2.2渗流分析成果表5.7主坝各种工况渗流计算成果表计算工况J1渗透量（m3/m.d）计算值允许值正常蓄水位0.1530.470.029设计洪水位0.1950.048校核洪水位0.2080.056由以上结果分析，主坝下游渗透坡降均满足要求，渗漏量较小。表5.8副坝各种工况渗流计算成果表计算工况J1渗透量（m3/m.d）下游逸出点高（H0）（m3/m.d）计算值允许值（m）正常蓄水位0.1140.470.011.076设计洪水位0.1670.0222.406校核洪水位0.1870.0273.008由以上结果分析，副坝下游渗透坡降均小于允许值，且渗漏量较小。109 109 5.3.2.3大坝渗流结论由以上计算分析，坝体渗流量及渗透水力坡降均在允许范围以内，不影响坝体安全及水库蓄水。但在现场检查及运行管理中发现，大坝坝体内有白蚁活动，大坝毁坏严重，加上原施工中土体碾压不均，压实度不够，根据勘探河槽段坝基分别为表层为中、重粉质中层为粗砂最下层为花岗岩。109 由于建坝时坝基卵石层未清净，存在坝基接触渗漏。主坝右坝肩为花岗岩，表层0.2~0.5m为全风化，之下0.5～1.5m为强风化，建坝时未做清理干净，其渗透性为中等透水，存在坝肩渗漏问题。虽然建坝后经过几次挖开坝坡加截水墙处理，效果甚不理想。主坝下游除主坝主河槽部段设有排水棱体，但其高度不能满足规范要求（下游水位超高0.5米）且风化严重需要翻需修加高；副坝下游当时修筑时未做排水设施。存在安全隐患，需新增设贴坡排水。贴坡排水高度为不利渗流逸出点加1.5米。5.3.3大坝结构稳定计算5.3.3.1计算方法及计算参数稳定计算的目的是保证土石坝在自重、各种情况下的孔隙压力和外荷载的作用下，坝体具有足够的的稳定性，不致发生通过坝体或坝体和坝基的整体剪切破坏。计算方法为刚体极限平衡法，采用北京理正软件设计研究所《边坡稳定设计软件》（3.0版）计算。表5.9主坝稳定计算采用参数表部位设计强度指标湿容重饱和容重C（kPa）φ（度）Yw(g/cm3)Ys(g/cm3)坝体2010.01.941.96排水棱体30452.02.1坝基26121.941.98109 表5.10副坝稳定计算采用参数表部位设计强度指标湿容重饱和容重C（kPa）φ（度）Yw(g/cm3)Ys(g/cm3)坝体1891.91.92坝基5005002.32.55.3.3.2主坝稳定渗流期下游坝坡稳定计算结果通过程序自动收索，最不利滑动面的圆心坐标为：x=22.68,y=31.32,滑弧半径R=31.32。抗滑稳定安全系数见表5.11。表5.11下游坝坡抗滑稳定安全系数表计算方法计算安全系数K最小安全系数允许值K瑞典条分法1.2851.15Bishop法1.3511.265Janbu法1.4151.265由表5.11可知，稳定渗流期的下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。5.3.3.3主坝水库水位降落期上游坝坡稳定计算结果通过程序自动收索，最不利滑动面的圆心坐标为：x=20.52，y=32.4，滑弧半径R=32.38。抗滑稳定安全系数见表5.12。109 表5.12上游坝坡抗滑稳定安全系数表计算方法计算安全系数K最小安全系数允许值K瑞典条分法1.1661.05Bishop法1.2041.155Janbu法1.2321.155由表5.12可知，水库水位降落期的上游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。5.3.3.4其余工况计算表109 表5.13主坝结构安全计算表部　　位情况分析条件安全系数瑞典圆弧法毕肖普法主坝河槽段上游坡正常库水位处于不利水位187.1米1.191.23正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.291.40设计洪水位190.2米稳定渗流期1.451.60非常校核洪水位190.7米可能稳定渗流期1.481.64校核水位190.7m下降至死水位180.47米时的非常降落期1.1661.21下游坡正常设计水位190.2米稳定渗流期1.291.35正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.241.30非常校核洪水位192.70，可能形成稳定渗期1.301.41主坝台地段上游坡设计库水位位于187.67米坝高处1.251.31正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.311.37设计洪水位190.2米稳定渗流期1.551.65校核校核洪水位192.7米可能稳定渗流期1.651.73校核水位190.7m下降至死水位180.47米时的非常降落期1.241.30下游坡设计设计水位190.2米稳定渗流期1.451.58正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.41.52非常校核洪水位192.70，可能形成稳定渗期1.551.68109 表5.14副坝结构安全计算表部　　位情况分析条件安全系数瑞典圆弧法毕肖普法副坝河槽段上游坡正常库水位处于不利水位189.0米1.51.53正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.561.66设计洪水位190.2米稳定渗流期1.81.97非常校核洪水位192.7米可能稳定渗流期1.92.05校核水位190.7m下降至死水位180.47米时的非常降落期1.611.72下游坡正常设计水位190.2米稳定渗流期1.131.16正常蓄水位187.5米稳定渗流期1.161.19非常校核洪水位192.70，可能形成稳定渗期1.611.345.3.3.5大坝变形稳定分析菜沟水库自建成后末设沉陷、位移观测点，大坝变形稳定分析缺乏实测资料，沉陷变形只能现场观测。根据实地观测，发现大坝坝顶路面多处出现沉陷现象，表明坝体有曾经有不均匀沉降，且沉陷量不均匀。为今后大坝安全运行，需设进行沉陷、位移观测点，进行观测，为大坝今后安全运行提供可靠的依据。5.3.3.6大坝稳定计算结论稳定计算结果表明，大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均大于规范要求的最小安全系数，说明大坝坝坡稳定，大坝断面还算合理。109 但由于坝体填筑质量差，坝基砂卵石层未能在施工中清理干净，曾经出现过管涌，坝基及坝肩渗水明显，如不处理可能危及大坝安全及稳定。5.3.4大坝工程设计大坝工程主要包括大坝坝体和坝基，本次设计主要是针对大坝存在的主要问题进行相应的处理。根据驻马店市水利勘测设计研究院2007年5月所做的《河南省泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》、驻马店市水利局《大坝安全鉴定报告》及河南省水利厅2010年4月的核查意见，本次除险加固工程需要做的有：在大坝上游干砌块石整平后，增加碎石垫层，面层为混凝土护坡；对下游坝坡不规则部分进行修整；对主坝坝体与坝基结合部基及主坝右坝肩渗漏部位进行灌浆处理；硬化大坝路面；重建主坝防浪墙；重建主、副坝下游纵横排水沟，修整主坝排水棱体，新建副坝贴坡排水；完善大坝监测、管理设施；整治白蚁。5.3.4.1主坝坝体与坝基结合部防渗加固工程（一）方案比较土坝坝体灌浆可以处理的问题主要有：土坝坝体碾压不实，密实度普遍较差，土坝坝体内有渗漏通道、软弱层；土坝坝体由于不均匀沉陷而产生的裂缝等。根据菜沟水库大坝普遍填筑质量较差，结合我区坝体处理实践，对坝体与坝基接触面采用混凝土防渗墙、高压摆喷和水泥土搅拌桩三种处理方法进行比较：①混凝土防渗墙109 混凝土防渗墙是在松散透水地基或土石坝坝体连续造孔槽，以泥浆固壁，在泥浆下浇筑混凝土而建成的地下连续墙，是保证地基稳定和大坝安全的工程措施。由于防渗墙具要施工简便、速度快，防渗效果好等优点，已成为水利水电工程覆盖层防渗处理的常选方案。。砼防渗墙适用于均质土坝、粘土心墙坝，可解决坝基强风化层的渗漏问题，又可以解决因坝体填筑质量差引起的坝后渗漏现象；但混凝土防渗墙施工工艺复杂，施工设备特殊，工程造价高。②高压摆喷灌浆高压摆喷灌浆技术是采用三管法，喷射介质为水、水泥基质浆液和压缩空气，使喷射管做一定角度的摆动和提升运动，利用高压水形成高速喷射流束，冲击、切割、破碎地层土体，并以水泥基质浆液充填、掺混其中，形成扇形断面板墙状的凝结体，以提高坝体防渗能力的施工技术，高喷法具有成本较低，施工速度较快，固结体强度大，可靠性高等优点。高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，在覆盖层中一般不存在可灌性问题；同时由于高速射流被限制在土体破碎范围内，因此浆液不易流失，能保证预期的加固范围和控制固结体的形状；能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工；高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好；施工噪音较小。③水泥搅拌桩109 水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特别的搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥（浆液或粉体）强制搅拌后，水泥和软土将产生一系列物理—化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度大大高於天然强度，其压缩性，渗水性比天然软土大大降低。搅拌桩防渗墙施工工期短、无公害、施工过程无振动、无噪音、不排污，造价低廉、实用可靠，最适宜加固各种成因的饱和软粘土，常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的加固。在水利工程的防渗处理中得到广泛应用。对三种方法进行比较：混凝土防渗墙施工技术复杂，机械昂贵，施工队伍施工少，与土坝本体结构材料不同，容易出现问题，且造价高。高压摆喷灌浆方案施工质量可靠，成墙均匀，防渗效果好，施工成本较混凝土防渗墙低，施工速度较快；水泥土搅拌桩，适宜加固各种成因的饱和软粘土，常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的加固，菜沟水库存在主要问题是坝体与坝基接触面渗漏；采用高压摆喷灌浆可以对坝体及其与坝基接触面进行全面处理，施工质量有保证，效果好。综上所述，采取高压摆喷灌浆加固处理方案。（二）高压摆喷灌浆设计①方案布置根据菜沟水库具体情况，拟在主坝桩号0+025~0+145段坝顶中心线顺坝轴方向布一排灌浆孔，灌浆孔间距1.5m，单排布孔，深度为进入坝体、坝基接触面顶部2m，底部至岩基线终孔。布孔与钻孔：109 布孔分三个阶段。第一阶段布先导孔，沿坝体灌浆轴线方向每30米左右布置一个先导孔，利用先导孔采取芯样，可摸清各坝段坝体土质类别、地层变化、漏浆程度、基岩深度等情况。第二阶段布试验孔，根据工程地质报告和先导孔钻孔情况在大坝一端按设计孔距布置试验孔，进行现场试验确定合适的孔距和灌浆参数。第三阶段布灌浆孔，按现场试验确定的孔距沿防渗墙轴线布灌浆孔，先导孔可作为灌浆孔之一。钻孔可采用任意一种钻进方式。按照有关要求，在灌浆施工前期应在同一地层中作防渗围井灌浆试验，取得有关技术参数，为防渗墙体灌浆工程实施提供可靠的资料。拟在坝下游河槽段合适的地方布一围井，设计6个孔，按六边形布置，孔距1.4m，孔深穿过砂卵石层进入粘土层2m终孔，然后按要求造孔并实施高压摆喷灌浆。运用中发现问题及时研究解决并作好详细记录，收集有关资料，严格操作执行技术要求，确保围井试验成功。②防渗墙设计根据《水利工程建筑物防渗工程高压喷射灌浆技术规范》（SL－1999送审稿）中关于灌浆介质与灌浆方法等资料应通过现场灌浆试验来确定。本次方案初步选用三重管高压摆喷灌浆方法，防渗墙体以折线相接，折线与轴线夹角120°，摆角30°，Ⅲ序相间灌浆。防渗墙体有效厚度与摆动角度有关，在紧靠喷射两侧的砼宽约0.1～0.3m，随着射距的增加，砼体宽度逐渐增大，微摆砼体厚约0.24～0.4m，直摆砼墙体厚约0.3～0.5m109 ，为此，本次摆喷的角度为30°，要求墙体厚度达0.2m以上，造孔的孔斜率要求小于0.8%。灌浆材料用普通R32.5硅酸盐水泥，浆液水灰比1:1.1为宜。③高压喷射灌浆参数根据施工经验，本次灌浆初步定为：1.普通R32.5硅酸盐水泥，水灰比1:1.1；2.水压力38～42MPa，水量70L/min；3.气压力0.7MPa，气量80L/min；4.浆压力0.5MPa，浆量1m3/min；5.浆液比重1.6g/cm3；6.摆动角度30°；7.摆动速度6°/s；8.提升速度：土层8～10cm/min，砂卵石层7～10cm/min；9.施工顺序：Ⅲ序施工。5.3.4.2主坝右坝肩防渗加固工程（一）方案比较主坝右坝肩渗漏除险加固设计主要是保证渗透稳定，控制渗流量。由于右坝肩为强风化花岗岩，属中等透水性，存在渗漏问题。对其加固处理措施采用砼防渗墙和帷幕灌浆防渗两种形式进行方案比选。对于主坝右坝肩，可灌性分析如下：根据地基的不均匀系数，渗透系数以及可灌性指标等来确定。M=d15/d85,d15为地基土料中有15%比它小的颗粒粒径，d85为灌浆材料中有85%109 比它小的颗粒粒径，根据反滤原理，经计算M≥10，可灌水泥浆，为加速水泥浆的凝结，可加入水玻璃，掺入量不超过水泥浆重量的3%～5%，水泥强度不低于32.5MPa，标号越高，水泥颗粒越细，灌浆质量越有保证。①砼防渗墙的施工技术复杂，施工质量可靠，墙厚均匀，对一般地层适应性强，但在岩基上处理困难，在土石坝土基砂层等地基防渗中日益得到广泛的应用。砼防渗墙较适用于均质土坝、粘土心墙坝，砂砾石地基处理。②帷幕灌浆防渗方案根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001），土质防渗体坝，当其基岩透水性较大时，应做帷幕灌浆。帷幕灌浆可深入坝基基岩，有效地截断大坝防渗体与基岩的接触渗漏，岩基中的裂隙发充，对地基的适应性较好。缺点是适合砂砾石层，质量控制较困难。综上所述，对主坝右坝肩强风化花岗岩处理采用帷幕灌浆方案。（二）主坝右坝肩加固设计设计灌浆范围为主坝桩号0+005+060，帷幕灌浆采用单排灌浆孔，排距1.5m，上游排灌浆轴线布置设在坝轴线上，三序孔施工，终孔孔距1.5m。孔深按进入基岩相对不透水层至少3m计。①防渗标准按SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定，3级坝及以下坝透水率宜为5～10Lu，本次帷幕灌浆防渗标准按10Lu进行设计。②灌浆范围及形式设计帷幕灌浆为主坝桩号0+005～0+060，采用封闭式帷幕灌浆形式。109 ③灌浆孔布置采用单排帷幕灌浆，帷幕灌浆轴线布置设在坝轴线上，排距1.5m，三序孔施工，终孔孔距1.5m。④帷幕深度确定按规范规定，设计帷幕应深入断层带以下不透水层至少2m，根据地质剖面图及压水试验资料，初步定为灌浆孔深入相对不透水层即花岗岩基层以下2m，具体深度由施工时试验确定。⑤灌浆方式灌浆方法均采用自下而上分段灌浆法，方式采用循环式。灌浆压力按现场灌浆试验确定，灌浆材料采用水泥掺合料，水泥标号不低于R32.5，水泥掺合料的最优配比由试验确定。5.3.5大坝其他维修加固工程5.3.5.1工程现状及存在问题（1）大坝上游护坡大坝桩号0+000~0+164段迎水坡死水位至正常蓄水位设有干砌石护坡，原建于1972年。干砌块石护坡原设计30cm厚，下设反滤层，实际施工时未设反滤层。护坡现状平均厚25cm，块石大小不一，块石间缝隙大，接触面积小。护坡自修后一直未进行加固维修，经过近四十年风浪淘刷，现状护坡大面积松动、塌陷、隆起，块石严重风化、剥落，整个坝坡高低不平，塌陷较为严重。大坝桩号0+164~0+315段迎水面自建库以来无护坡。（2）大坝下游背水坡水库大坝背水坡野草丛生，每到汛期，草深高达1m109 ，不利于观测管理。大坝下游无排水沟、排水体。（3）大坝坝顶路面坝顶路面为土路，大坝经过多年运行，现状坝顶路面沉陷不均，凸凹不平，路面塌坑很多，破坏严重，路况极差，严重影响了水库的汛期防汛。（4）大坝观测设施由于菜沟水库为边勘测、边设计、边施工的“三边”工程，没有系统的技术要求，水库没有设置水平位移、垂直位移、水位、渗流、降雨等观测项目，只是在汛前、汛中及汛后进行一、两次的工程质量检查，大坝监测工作基本没有，无沉陷、位移、渗流观测设施，无观测管。（9）大坝坝坡白蚁危害菜沟水库白蚁危害较为严重，历年普查均挖出很多白蚁。本次水库除险加固工程泌阳县又请了湖北省麻城市专业白蚁防治人员沿大坝上下游进行反复的普查，发现了十多处白蚁活动的迹象，并做好了标记，拟与水库除险加固的同时进行处理。5.3.5.2维修加固处理方案（1）上游护坡工程主坝上游护坡现状为干砌块石护坡，本次设计拟在原护坡基础上设厚0.1m的碎石垫层，其上再做0.12m混凝土护坡109 ；副坝上游护坡原有零星少量块石，原溢流堰残墙倾斜，拟将残存块石清净整平，原溢流堰残存浆砌石前清基后，按现有坝坡回填，然后做0.1m碎石垫层，再做0.12m混凝土护坡。砼护坡厚度计算如下：由规范知，对具有明缝的混凝土护坡，当坝坡坡度系数m=2-5时，板在波浪作用下稳定的面板厚度可按下式计算：式中：——混凝土板的厚度，m;——系数，对整体式大块护面板，取1.0，对装配式护面板，取1.1；——累计频率为1%的波高，经计算为1.036m;——波浪的平均波长，由计算知为13.1645m;——沿坝坡向混凝土板长，取3m；——混凝土板的密度，2.4t/m3；——水的密度，1t/m3;经计算，t=0.108m，考虑施工因素，取混凝土厚度为12cm。下设级配均匀的砂砾石反滤层，厚10cm，护砌范围为死水位上1m即181.47m高程以上的全部坝坡。（2）下游坝坡工程：水库大坝背水坡野草丛生，本次工程设计铲除杂草，恢复背水坡平整度，并种植草皮。坝下游坡面现有排水系统不完善，本次除险加固工程109 ，拟拆除重建下游纵横排水沟。其中主、副坝横向排水沟长172.7m，主、副坝纵向排水沟长183.8m。主坝下游坝坡共设横向排水沟3道，纵向排水沟沿戗台内沿布设，每隔10m设伸缩缝一道，填缝材料为二毡三油。横向排水沟与纵向排水沟贯通，排水沟采用C15砼，在坝体与岸坡结合处，设岸坡排水沟，为梯形断面。大坝现有上坝台阶年久失修，损毁严重，本次在输水洞附近下游建踏步一道，新建踏步采用C15砼结构，总宽2m，净宽1.5m。本次水库除险加固工程设计拟维修加高主坝下游排水棱体，换表面块石，长90m，底部高程176.3m，顶部加高至179.30m高程，顶宽0.8m。（4）坝顶路面维修为满足防汛及交通要求，本次设计将原坝顶路面清理平整，铺设20cm厚的泥结碎石，路面倾向下游侧设2%的缓坡，路面主坝下游侧加设路缘石，副坝两侧均加路缘石，路缘石采用厚12cm、高35cm的预制C20砼，埋深20cm，在路缘石与坡面排水沟连接的位置处设20cm宽缺口与坝后背水坡横向排水沟相连。（5）大坝观测设施本次设计拟增设多种必须的水库大坝监测、管理设施。（6）白蚁防治工程本次水库除险加固工程请了专业白蚁防治人员沿大坝上下游进行反复的普查，发现了十六处白蚁活动的迹象，并做好了标记，在水库除险加固的同时进行处理。109 本次白蚁防治主要有三种方法，一、是挖巢根治，根据普查找到的白蚁活动的泥坡、泥线等迹象，通过开沟截蚁道等多种方法找到通往蚁巢的主蚁道，挖出白蚁主巢，清除副巢和幼龄巢，捕捉蚁王蚁后，彻底根除该窝白蚁；二、是实施药物防治，对有障碍物或有其他影响不能挖巢的，根据情况施用高效低毒的灭蚁药粉或药剂，因为该药是一种慢性传染药，如有少量的白蚁中毒即可相互传染，使大批地白蚁相继中毒身亡；三、是挖防蚁隔离带，为了确保灭治效果，防治坝端蚁源区白蚁再次入侵大坝，必须在大坝两端结合部建立药物防蚁隔离带，然后在防蚁带坝面打孔灌药。本次探查在主坝外坡发现16处白蚁隐患点，以隐患点位中心，按排距×孔距=1m×1m布孔，孔深在1.5m～3m之间，实施药物灌浆，在泥浆中拌入灭蚁药物天鹰乳油注入坝体内以达到灭杀白蚁的目的；另外在坝下游临坝治理区打孔灌药，共打孔600个，孔深0.5～0.8m，然后泥浆封孔。5.4溢洪道防护工程设计5.4.1工程现状及存在问题（1）工程现状溢洪道是菜沟水库的主要泄水建筑物，位于主坝东南250m，山岗凹处开挖而成，基底坐于强风化岩。该溢洪道为1977年水库续建设计中新开挖，设计底高程187.5m，底宽15m，水平段长100m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两侧无衬砌，上游进口段底板无衬砌，出露地层为强风化岩，工程地质条件较差，抗冲刷能力差。下游为人工开挖，无消能措施，冲切十分严重。109 （2）存在问题由于溢洪道无衬砌，表面为强风化岩，经多年运用，溢洪道岸两岸坍塌严重，在水流的长期作用下，溢洪道进口底板段已形成了一条5－6m的深沟，严重影响溢洪道的正常泄洪。下游无消能措施。5.4.2溢洪道防护工程设计根据驻马店市水利勘测设计研究院2007年4月所做的《河南省泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》、驻马店市水利局《大坝安全鉴定报告》及河南省水利厅2010年4月的核查意见，溢洪道进口为风化岩基，出口为土基，岸坡坍塌，下游无消能设施，冲刷严重。溢洪道位于大坝右岸台地段，由于距大坝较远，泄洪对大坝安全无影响，故本次设计仅对溢洪道控制段底进行护砌，跌水口两侧修挡水墙来控制水流归槽；新建下游二级跌水消能工，并修建尾水渠与下游河道相连接；溢洪道底原路面整修为砼路面，以解决群众平时生产、生活交通问题。5.4.2.1工程级别及洪水标准菜沟水库工程等别为IV等，相应溢洪道工程级别为4级。溢洪道进水渠、控制段洪水标准：50年一遇设计，500年一遇校核；溢洪道消能防冲设施及出水渠洪水标准为20年一遇设计。5.4.2.2方案比选依据该位置现有地形地貌，溢洪道防护工程拟采用以下两种设计方案进行比选：方案一：控制段渠式，泄槽为二级跌水，底流消能。方案二：控制段渠式，泄槽为陡坡式，底流消能。109 5.4.2.3跌水方案（方案一）5.4.2.3.1工程布置溢洪道位于大坝右侧250米，依据该位置现有地形地貌，溢洪道布置形式为明渠，高程为187.50m，长度为107m，渠后接二级跌水，跌水段长度27.4m，，出口段长20m，一级跌水进口宽15米，至二级跌水渐变到10米。出口前段为M7.5浆砌石扭面后段为护坡共长20米。5.4.2.3.2水力计算1.进水渠水力计算：库水位超溢洪道底高程187.5m时，溢洪道洪。溢洪道泄流能力按明渠变速流计算，参考相关文献，考虑明渠变速流与按均匀流计算相差不大，为简化计算采用明渠均匀流计算：式中：Q：溢洪道泄量，m3/s；h：水头，m；b：堰的溢流宽度，m；m：坡比；i：比降。计算结果为表5.15：表5.15不同频率溢洪道计算成果表频率P（%）洪峰流量（m3/s）溢洪道泄流量（m3/s）P＝5%12065P＝2%15182.1P＝0.2%230124.2109 2.水面线推求溢洪道进水渠段长107m，底坡为i=0.0018，后接跌水。临界水深计算根据公式：式中：＝1.05q：溢洪单宽流量（m3/s）；：临界水深时；跌水坎前水深计算参【水工设计手册】P1-461；h坎=0.715hk，距离Lk=*hk；引水渠计算采用天津院水利水电工程计算程序集；计算成果见表5.16、表5.17。表5.16各频率下计算成果表20年一遇50年一遇500年一遇hk1.261.471.94h坎0.91.051.39Lk1.892.192.81h０1.922.242.95109 表5.17溢洪道水面线计算成果表桩号底宽m边坡系数糙率20年一遇洪水50年一遇洪水500年一遇洪水水深h流速水深h流速水深h流速0+0001500.0251.922.2572.32.2572.9942.7660+0201500.0251.9152.2622.2972.2622.9942.7660+0301500.0251.9532.2192.2972.2192.9942.7660+0401500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+0501500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+0601500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+0701500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+0801500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+0901500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+1001500.0251.9582.2132.2972.2132.9942.7660+1041500.0251.263.721.473.721.944.270+1071500.0250.94.1271.054.1271.395.963.消能防冲设计：消能防冲设计洪水标准为20年一遇，设计泄流量Q＝65m3/s。根据《水力计算手册》（第二版）多级跌水的进口和最末一级的消能出口部分的水力计算与单级跌水相同，公式如下：跌落水舌长度水舌后水深收缩水深跌后水深水跃长度池深池长109 式中；——单宽流量；　　将以上公式联立求解得出池深d＝0.6m，　　池长LK＝9.9m，取11.25m。消力池底板厚度计算：采用经验公式：t=KVc式中：hc——跃前收缩断面的水深（米）；hc＝0.37mVc——收缩断面流速：Vc＝13.3m/sK＝0.03+0.17sinα＝0.058α—陡槽末端射流与水平方向所成的角度。α＝10°求得t＝0.36m，取消力池底板厚0.4m。由于消力池经常处于水下或水位变动区，且水流紊乱，故消力池底板采用C20混凝土，底板下设厚0.1m厚的碎石垫层，其下铺设0.1m厚级配粗砂反滤料。消力池底板上，布置梅花状排水孔，排水孔直径采用75mm，顺水流及垂直水流方向间距均采用2m。5.4.2.3.3结构设计⑴进水渠根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），进水渠渠底衬护多采用砼或浆砌石，本工程前段0.3m厚干砌石，后段采用0.3m厚C20砼作为渠底衬护，尾端跌水缺口两侧设挡水墙，便于洪水归槽。跌水墙基础为0.5厚c15砼，挡土墙为m7.5浆砌石，消力池为采用40cm厚C20钢筋砼，下设反虑垫层；一级跌水高差为3.4米109 ，二级跌水高差为3.2米。⑵边墙设计按照《溢洪道设计规范》，边墙超高0.5～1.5m，根据水力计算结果，边墙采用m7.5浆砌石重力式挡土墙。挡土墙稳定计算包括抗滑稳定计算和抗倾稳定计算。①抗滑稳定计算公式：式中：K1——抗滑安全系数，基本荷载情况下，取K1=1.3特殊荷载情况下K1=1.1f——墙底与地基间摩擦系数，取f=0.45；ΣG——墙基面所受垂直力之和；ΣE——墙体所受水平力之和；②抗倾稳定计算：式中：Ko——抗倾安全系数；My——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩；Mo——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩。③挡土墙、地基承载力验算，选取单位长度墙体，在垂直压力ΣG作用下，墙体前后的地基应力为：式中：σ——墙底压力；ΣG——垂直压力；B——墙体宽度；e——偏心距。109 最大地基应力不大于地基容许承载力，最小应力不小于零，即地基全部受压。计算结果如下：表5.18挡土墙计算成果表部位抗滑稳定安全系数抗倾稳定安全系数地基应力(KPa)σmaxσmin进水渠挡水墙1.362.7818.203.21跌水挡土墙1.422.9915.183.69泄槽边墙1.583.1622.023.38由计算结果可以看出，边墙的安全稳定均满足规范要求5.4.2.4陡坡方案（方案二）5.4.2.4.1工程布置明渠底高程为187.50m，长度为107m，明渠后接泄槽，跌差为6.5m，跌水末端设长15m的综合消力池，消力池深为1m，坎高为1m，消力池后设长20m的海漫。5.4.2.4.2结构设计⑴进水渠根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），进水渠渠底衬护多采用砼或浆砌石，本工程前段0.3m厚干砌石，后段采用0.3m厚C20砼作为渠底衬护，尾端跌水缺口两侧设挡水墙，便于洪水归槽。泄槽采用0.4米厚的钢筋砼，泄槽下设c10砼垫层厚0.1米及纵横向水体，排水体采用无砂砼管，泄槽进口高程187.5米，出口高程为181.00米，跌差6.5米。（2）边墙设计按照《溢洪道设计规范》，边墙超高0.5～1.5m，根据水力计算结果确定边墙高，边墙采用m7.5浆砌石重力式挡土墙。109 5.4.2.5方案选择投资比较仅比较不同部分，两种方案投资比选结果见表5.19。表5.19溢洪道方案投资比较表工程量或费用方案一方案二工程量单价工程量单价土方开挖36799.0648609.06土方回填275620.47325020.47反滤垫层61.34111.9855.4111.98无砂砼管28.4298.46M7.5浆砌石挡土墙545.4216.31375.21216.31C15砼基础127.44307.23109.16307.23C20砼消力池118.92381.3164381.31钢筋制安6.12547412.55474C20钢筋砼泄槽底板189.15381.31C10砼垫层49.53291.56合计332591419332从表5.17中可以看出，方案一的投资比方案二的投资少8.67万元。且跌水消能设计更能与实际菜沟水库溢洪道的实际地形相结合，泄槽方案，泄槽底板局部需要回填，增加施工难度。综合考虑采取方案一即控制段二级跌水方案。5.5输水洞工程设计5.5.1工程现状及存在问题输水洞建于1959年，主要功能是为控制库水，以供灌溉兼顾汛期泄洪及放空库容。输水洞位于主坝0+150处，为浆砌条石盖板涵，洞身座落于重粉质壤土土基上。设计孔径为一孔，孔径为0.64m×0.88m（宽×高），进口闸室为77年改建，闸底进口高程为180.47m，洞长66m。输水洞洞身为白灰砂浆砌条，白灰砂浆勾缝，洞宽窄不一。输水洞存在的主要问题有：109 ⑴输水洞洞身输水洞洞身为浆砌条石，勾缝为白灰砂浆，多年运用后，在渗水作用有多处勾缝损坏，在0+012条石断裂，渗水严重。如不处理严重影响大坝安全。（2）启闭机房启闭机房修建于1977年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。（3）启闭设备进口闸门及启闭机均为77年续建时设备，闸门漏水，螺杆弯曲严重，启闭设备超期服役，目前已无法正常启闭。（4）栈桥桥板栏杆柱砼剥裂严重，钢筋锈蚀外露。（5）进口无拦污栅5.5.2输水洞工程设计根据驻马店市水利勘测设计研究院2007年5月所做的《河南省泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》、驻马店市水利局《大坝安全鉴定报告》及河南省水利厅2010年4月的核查意见，输水洞混凝土碳化严重，启闭设备老化、锈蚀严重，洞身漏水根据安全评价报告中专家评审意见，对输水洞漏水原因进一步探查，发现洞身前0+12有顶条石板缝有渗水现象，本次除险加固设计拟重建进、出口控制设施，对输水洞洞身渗水处进行处理。5.5.2.1工程布置输水洞进水闸重建位置选在原处重建。闸底进口高程180.47m。进口为3m长的八字墙，进口宽1.2m，材料为M7.5浆砌石，两边墙采用重力式挡土墙。闸室段：闸室内设工作闸门及检修闸门，闸门后设胸墙。闸室采用C25钢筋混凝土结构，闸底板顶部高程为180.47m，尺寸为4.5×3m109 ，底板厚0.8m。工作桥：工作桥全长22.49m，共4跨，其中3跨长7m，一跨悬挑1.49m，桥板顶高程191.9m，桥面板宽2m，厚0.1m，栏杆为不锈钢栏杆，高1.1m。工作桥桥墩为C25钢筋砼现浇单排架。排架立柱截面的尺寸为0.35×0.35m，排架基础采用现浇C25钢筋砼条形基础，基础长2.9m，宽1.25m，高0.45m。操作室：操作室墙体采用砖混结构，层高3.3m，尺寸为4.5×4.8m（长×宽），墙厚0.24m，地板高程为191.9m，窗户采用铝合金窗，尺寸为1.8×1.8m（宽×高），门采用防盗门，尺寸为1.2×2.5m（宽×高）。出口段以原样复建。洞身出口陡坡段长2.4m，陡坡后消力池,池长5.3m，池深0.5m，后接浆砌石直墙段尾水渠，长30.3m，陡坡及消力池段均采用浆砌石墩墙，C20混凝土底板，底板厚30cm，尾水渠采用M7.5浆砌石护底护坡。输水洞洞身渗水处理采用洞轴线及洞两边侧墙打三排灌浆孔进行充填灌浆，灌浆孔洞顶板处终孔距板顶0.3米，灌浆长度2.5米，两侧终孔过板底1.0米，灌浆长度4.8米，以减小土体渗透系数。5.5.2.2过水能力复核输水洞按有压洞，其过水能力按有压自由出流计算。式中：109 Q—涵洞过水流量（m3/s）；—压力流时的流量系数；A—涵洞断面面积（m2）；g—重力加速度（m/s2）；Ho—计及流速水头的涵洞进口水头（m）；i—洞底坡降；L—涵洞长度（m）—涵洞出口水深（m）；Σξ—局部水头损失系数的总和，包括拦污栅、闸门槽进口、出口、转弯段、渐变段等损失系数；c—谢才系数（m0.5/s）;R—水力半径（m）。取ξ闸槽＝0.1，ξ进口＝0.25，ξ出口＝1.0，钢筋砼糙率n=0.014。经复核输水洞的校核水位下最大泄流量Q＝5.1m3/s，兴利水位下输水洞过流量Q1＝4.22m3/s。5.5.2.3结构设计闸室稳定计算：1）计算条件和基本假定的拟定根据《水闸设计规范》（SL265－2001），闸室稳定计算应按完建期和设计洪水位两种情况分别进行计算。计算结果见下表。109 109 表5.20完建期闸室稳定计算（顺时针力矩为正）力的名称方向力(KN）力臂力矩底板重↓427.852.25962.66闸墩重↓2141.822.254819.10闸门及启闭机重↓123.137.20启闭房重↓180.942.25407.12启闭层重↓105.842.25238.14上游水重↓垂直力总和↓2868.456464.21下游水平土压力←-9.54.9-46.55合计6417.66偏心距e0.01最大应力170.60最小应力164.90表5.21设计水位闸室稳定计算（顺时针力矩为正）力的名称方向力(KN）力臂力矩底板重↓427.852.25962.66闸墩重↓2141.822.254819.10闸门重↓123.137.20启闭房重↓180.942.25407.12启闭层重↓105.842.25238.14上游水重↓823.862.11730扬压力↑-1050.002.25-2363垂直力总和↓2642.31　5832上游水平水压力→473.361.50710上游水平渗透压力→187.640.3056下游水平土压力←-4.504.90-22.05水平力总和→656.5　744.28抗滑稳定Kc1.91　　偏心距e0.04　　最大应力162.71　　最小应力146.33　　109 2）抗滑稳定校核取闸底为抗滑破裂面，闸室的稳定安全系数kc值按下式计算：式中：f――底板与基土间的摩擦系数，采用f＝0.35；　　　ΣG――所有铅垂力之和；ΣP――所有水平力之和。　　以设计洪水位作为抗滑稳定校核情况：　　　满足抗滑稳定闸室地基应力校核：闸室基底压力按偏心受压公式计算：e＝B/2－ΣM/ΣG则σmax.min＝ΣG（1±）/A式中：σmax.min－－闸室基底压力的最大值和最小值；ΣG－－作用于闸室的全部竖向荷载之和；　　　A－－底板底面的面积；ΣM－－作用于闸室的全部荷载对底板底面垂直于水流方向的形心轴的力矩之和；W－－底板底面对上述形心轴的截面矩；e－－基础压力偏心矩；B－－底板顺水流方向的宽度。计算平均基底压力不得超过基底容许承载力P平均＝≤[P]109 [P]－－地基土的允许压应力300（KPa）基底压力的最大值与最小值之比，即基底压力不均匀系数η不得大于规定的容许值：η＝Pmax/Pmin≤[η]η－－实际压力分布不均匀系数；[η]－－基底压力最大值与最小值之比的容许值，采用[η]＝2.0。　完建期，上游无水、下游洞内无水基底应力计算：　　　　应力不均匀系数：　满足要求。正常运用期，上游设计水位、下游洞内无水　　　　基底应力计算：　　　　应力不均匀系数：　满足要求。工作桥设计：计算简图109 计算参数1.几何信息:(单位:除注明外,均为mm)梁号1:跨长=1316B×H=250×600梁号2:跨长=6650B×H=250×600梁号3:跨长=6650B×H=250×600梁号4:跨长=6650B×H=250×6002.荷载条件:均布恒载标准值=6.50kN/m；活载准永久值系数=0.50均布活载标准值=3.00kN/m；支座弯矩调幅系数=100.0%梁容重=25.00kN/m3；计算时不考虑梁自重:恒载分项系数=1.05；活载分项系数=1.20计算结果109 基础设计：以支座力最大79.2KN验算基础：排架自重G1=(6.85*2*0.35*0.35+1.3*0.35*0.4+0.25*0.25*1.3)*25=48.53KN基础以上总荷载G=G1*1.05+79.2*2=209.36KN基底平均应力σ=209.36/1.25*2.9=57.75Kpa洞身前段渗水处理：方案比选依据输水洞现状，输水洞渗水处理拟采用以下两种设计方案：方案一：沿输水洞轴线及洞两边侧墙打三排灌浆孔，对输水洞周围土体充填灌浆，以减小土体渗透系数。方案二：将输水洞渗水段坝坡挖开，更换渗水处条石加截水环，然后覆土回填。118 方案一：输水洞充填灌浆1灌浆设计(1)钻孔布置由于涵洞宽仅0.64m，洞内灌浆有困难，因此在洞外钻孔灌浆。钻孔由进水闸出口0~15m布设三排孔，以涵洞轴线为中间排，左右两排分别距中间排1.2m（如图）。边排孔距为2.0m，中排孔距为2m，边排孔入深涵洞底板1m终孔，中排孔离顶板0.3m终孔，灌浆至顶板以上2.3m。(2)浆液配合比浆液为水泥粘土浆，水泥：粘土=1：2（重量比），先制成粘土浆，再在粘土浆中掺入适量的水和水泥，调配成所需要级度的浆液。浆液配合比（水：干料）为4：1、3：1、2：1、1.5：1、1：1、0.5：1、0.4：1。(3)灌浆压力灌浆压力按下式计算：P=P0+mZP0——地表允许耐压力，坝身P0取0.2kg，两肩基岩P0取1kg；m——递增系数，坝身m=0.25，基岩m=0.3—0.5；Z——灌浆段顶至地面的距离（m）。井口压力值必须用全压力减去栓塞顶至压力表中心内管中的浆液自重压力才是井口压力。(4)灌浆材料118 水泥：普通硅酸盐水泥R32.5，时间不超过三个月，无结块现象。粘土：塑性指数大于17，含砂量小于10%，比重在2.7—2.76之间的粘土为较佳土料。(5)结束标准灌浆时，当压力保持不变，吸浆量均匀减少或吸浆量保持不变，压力有均匀升高的趋势，不得变浆，当每一级浆液灌人400L以上，浆液可以改浓一级灌注，当吸浆量大于每分钟30L时，则调高一级比重。在规定的设计压力下，每分钟的吃浆量小于1L，延误30分钟结束。方案二：挖开输水洞上填土更换条石以输水洞顶板宽放开挖线，以施工规范要求按1：3放坡开挖，挖到输水洞顶板，检查顶板条石，将损坏条石盖板取下，换预制板，然后在开挖洞顶上铺设钢筋，浇0.1米厚砼，然后回填土。表5.22输水洞渗水处理方案投资比较表工程量或费用方案一方案二工程量单价工程量单价土方开挖7609.06土方回填76020.47C20钢筋砼2.5365.53大坝充填灌浆120154.67合计18560.423356.63两种方案投资比选结果见表5.22。从表5.22中可以看出，方案一的投资比方案二的投资少0.48万元。另外118 方案二需要挖开大坝处理，基本上将大坝大部分挖掉了，由于回填土质量难以保证，对大坝安全影响较大，但处理较为彻底；方案一只需在大坝坝面打孔灌浆，对大坝扰动小。综合考虑拟采取方案一即大坝充填灌浆方案。5.6其它工程5.6.1管理房菜沟水库无观测设施及管理设施，此次设计根据情况新建管理房4间，面积80m2，管理房主体为砖混结构，上部为预应力空心板。具体设计见图纸。5.6.2工程观测设计菜沟水库大坝原无观测设施，为保证工程运行安全，根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001规定，大坝应设置的观测项目主要为：①坝面垂直位移和水平位移；②渗流量；③根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线。①坝面垂直位移和水平位移观测：垂直位移和水平位移标点是观测坝体变形的主要手段，简单易行，因此应该埋设观测设备，以了解坝体总的变化趋势及各测点的变形差。位移观测断面应选择有代表性的断面或地质、地形、坝体填筑等方面有特点的断面。如最大坝高断面，地基可压缩性土层最厚的断面，地形突变或坝下埋管填土高度变化处，坝体与混凝土建筑物连接处。各断面相同位置的标点，为测量方便准确，应尽可能布置在一条直线上。土石坝应沿坝轴线设1-2个沉降及水平位移观测断面，每个断面在坝顶及下游坡设2-3个观测点。按照上述布设原则，菜沟118 水库分别沿主、副坝轴线方向在大坝段坝顶设3个观测点及坝顶两端设置2个基点。位移变形观测点及基点均采用C15混凝土墩结构，混凝土墩下部为边长1m，高0.4m墩台，上部结构为上边长0.3m、底边长0.5m、高0.8m棱柱体，顶面埋设强制对中器，以减少观测误差。②渗流量及浸润线观测了解土坝内浸润线位置的变化，以判断土坝的渗流稳定性，在土坝管理运用中是一项重要工作。一般采用在坝体内埋设测压观测管，利用仪器测量管中水位的方法测定。本次菜沟水库除险加固工程结合坝体情况，在主坝桩号0+050、0+100两个断面上各设置一排3个观测管，共计6孔，每管设传感器一个，与控制中心相连，实行自动化观测。浸润线测压管采用直径50mm、壁厚3.5mm的硬聚氯乙烯（UPVC）管。主要由进水管、导管、和管口三部分组成。进水管是包括有过滤层的管段一般2-3m，管壁钻孔，孔径6-8mm,孔距100-200mm，呈相互对立的四排。进水管的过滤层第一层采用采用玻璃丝布或铜丝布，第二层采用马尾网、棕皮等抗腐材料。为使过滤层充分起作用，可在管外壁加焊竖向钢筋（¢6），并缠绕镀锌铁丝，而后再包反滤层。管底应封闭。导管与进水管顶端连接，伸出坝体表面。管口是测压保护装置，保持测压管不被破坏，防止杂物落入管内。118 表5.23菜沟水库观测管埋设表桩号编号管口高程管底高程管长实管长进水管长沉淀管长0+100101191.95177.4514.53.610.40.5102186.65176.65101.580.5103180.65174.85.852.622.730.50+050201191.95177.4514.53.610.40.5202186.65176.65101.580.5203180.65174.85.852.622.730.5除设置必要的观测设备外，更重要的是要经常和定期的对土石坝及其附属建筑物的表观进行巡视检查，了解建筑物有无异常情况。观测资料及巡视检查结果应及时记录整理和分析，出现异常，应及时地采取措施并上报。118 6机电、金属结构6.1电气工程6.1.1供电线路及配电操作室电源引自泌阳县盘古乡盘古村用电电路，10KV单回路供电，本次架设防汛供电线路0.2km，选用LGJ-3×35架空线路，水泥电杆长12m，间距50m，管理所设30KVA干式节能变压器，变换为0.4KV后接入配电房。6.1.2防雷和接地为防止配电装置遭受来自输电线路的过电压及雷电波的袭击，控制室屋顶设置避雷线，用来保护电力设备、机电设备等，避雷线高出檐顶100mm，避雷针和防雷引下线采用φ10镀锌圆钢，接地线埋设深度为1m，采用40×4mm镀锌扁钢，接地体为2L50×5mm角钢，接地电阻R≤4Ω，不满足时应采取其它措施；入户线路采用吸收雷电波的浪涌保护器。6.2金属结构6.2.1金属结构基本情况及存在问题菜沟水库除险加固工程，金属结构设备安装主要是输水洞进口拦污栅、检修闸门、工作闸门及启闭机。水库原金属结构包括：输水洞进口1.2m×0.9m（宽×高）平面铸铁闸门，老式手摇螺杆式启闭机。菜沟水库输水洞进口闸门、启闭设备仍为上世纪六、七十年代产品设备，启闭设备超期服役，且维修保养不力，机架锈蚀严重，大部分机械设备磨损和老化，螺杆弯曲，启闭困难，现已无法正常使用。118 从外形观测，输水洞启闭机机架外表大部分锈蚀，有漏油现象，启闭设施磨损严重，启闭机螺杆锈蚀弯曲。闸门已损坏，漏水严重，埋件锈蚀、变形。本次设计拟将输水洞拆除重建，进水闸、启闭房进出口拆除重建。6.2.2金属结构设计本次设计输水洞金属部分为输水洞进口拦污栅，闸门埋件，及钢筋砼闸门附伯和启闭设备。输水洞进口工作及检修闸门采用钢筋砼结构；输水洞进口前设1.2×1.5m拦污栅一扇。输水洞配套启闭设备为150KN手电两用螺杆式启闭机1台，10KN手电两用葫芦一台。配备限位开关对其开度进行保护。6.2.3闸门设计（1）闸门选型新建输水洞进口检修闸门均采用钢筋砼预制闸门，闸门尺寸1.2×1.5m（b×h），厚0.15m。止水底部采用条型橡皮止水，其余部位为P型橡皮止水。门体滑块采用不锈钢结构。闸门依靠水的压力推动闸板压缩止水橡皮，从而达到橡胶密封止水的效果。（2）启闭力的计算FQ=nT(Tzd+Tzs)+nG’G式中：nT摩擦力安全系数，一般采用1.2Tzd支承摩阻力Tzs止水摩阻力118 nG’闸门自重修正系数，一般取1.0~1.1G闸门自重经计算启门力为149.75KN。6.2.4启闭机（1）启闭机选型根据计算启闭门力，输水洞进口启闭机选用手电两用150KN螺杆式启闭机。（2）启闭机安装和试运转启闭机的安装应在生产厂家指导下进行。启闭机基础螺栓浇灌砼后，应在达到设计强度标准后，才允许试运转。试运转前电气及机械部分应作如下检查：一是电气回路中的单个元件是否进行正常；二是检查所有机械部件，连接部件的紧固螺栓，各种保护装置及润滑注油情况；三是检查制动器是否可靠、动作是否灵活。空载试运转：在不带闸门的情况下，电动机正反空运转三次，检查电气是否正常，限位开关，制动闸瓦是否可靠；所有机械部件不应有冲击声和其它异常声音。负荷试运转：静负荷试运转，将闸门在门槽内无水或静水中正常升降三次，检查闸门所处位置是否有卡阻现象，检查制动器抱闸是否平稳可靠。动负荷试运转，将闸门在静水（或无水）情况下，做不同下降高度快速关闭三次，检查合格后，继续做有负荷水快速关闭试验，检查快速关闭时间，松闸电流值，并测量调速器摩擦工作面的最高温度和磨损情况，根据需要测量制动器升温。118 7消防设计7.1工程概况7.1.1气象条件菜沟水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，属唐白河水系泌阳河支流，控制流域面积1.0km2。上游河道全长1.6km，平均坡降0.033。是一座以防洪、灌溉为主，兼以养殖等综合利用的小(2)型水库。水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温15℃，极端最高气温41℃，极端最低气温-13.6℃，多年平均降雨量为980mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约226天，最大风力8～9级。7.1.2工程建筑物布置及生产生活管理设施菜沟水库建筑物主要有大坝、溢洪道及输水洞施等工程组成。输水洞位于大坝轴线桩号0+248处，为砼圆管，洞身直径0.3m，进口底高程104.7m，出口无阀门控制。溢洪道位于大坝右岸台地段，为开敞式，进口底高程为112.2m。管理设施：水库现状无管理人员，无管理设施。本次除险加固计划新建2间共40m2管理房。7.2工程消防设计7.2.1管理所等永久建筑物菜沟水库为了消防安全共设干粉灭火器2只，其中管理所办公室设2只干粉灭火器、仓库设1只干粉灭火器。120 7.2.2施工期消防施工期消防主要以水消防为主，并配备一定数量的灭火器，存放燃油及炸药房屋周围50m范围内严禁烟火，各仓库要有专人看管。各工棚之间要有一定的安全距离，除配备一定数量的灭火器外，还要配备一定数量的消防铁锨、消防桶、消防砂，还必须有消防水池等以备不测。120 8施工组织设计8.1施工条件（1）对外交通菜沟水库位于驻马店市泌阳县盘古乡，属唐白河水系泌阳河支流，距泌阳县城约12km。坝顶为土路，坝址区内交通较不便利。筑坝主要材料块石、碎石及砂等建筑材料可从周围料区及县城运至工地。（2）建筑材料该水库除险加固工程所需天然建筑材料主要为粘性土、砂、碎石和块石，除粘性土料可在库区直接开采外，其它材料均需从外地采购。（3）建设条件泌阳县菜沟水库是一座以防洪、灌溉为主，兼以养殖等综合利用的小(2)型水库，但水库的病险问题十分突出，为了保证灌溉效益正常发挥和和养殖用水，当地群众迫切要求对病险水库进行除险加固；县、乡两级政府也一致认为，菜沟水库对泌阳县的经济发展起了举足轻重的作用，为保证经济的可持续发展，必须对菜沟水库进行除险加固。因此，菜沟水库的建设条件已成熟。（4）气候条件水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温15℃，极端最高气温41℃，极端最低气温-13.6℃，多年平均降雨量为980mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约226天，最大风力8～9级。137 年内降雨分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，多集中在6～9三个月，因次全年除汛期不利于工程施工外，其它月份均可施工。（5）水、电供应条件根据地质报告，工程区地下水及水库水质良好，施工用水可直接由水库取水，生活用水可自备井或附近村庄取水；大坝附近有10KV线路，施工期间生产、生活用电采用电网供电，考虑到电网有时停电配置50KW柴油发电机，以务急需。8.2施工围堰由于输水洞进口需要拆除重建，在此施工期间，水库上游来水无排水出路，因此，输水洞施工时需考虑施工期围堰。8.2.1设计标准输水洞施工，安排在枯水季节，施工围堰设计标准，根据围堰保护对象及规模，围堰设计洪水标准为枯水期5年一遇标准，经计算施工期洪水位最高水位为106.03m。8.2.2围堰形式围堰型式选择原则：堰体运行安全可靠施工方便，满足稳定，防渗要求型式应能适应施工和防汛抢险要求。充分利用当地材料，选择能够充分利用当地材料、对基础适应性强、施工工艺简单的袋装土石围堰。袋装土按一定边坡堆砌，并铺一层土工膜作防渗体。8.2.3围堰布置围堰布置应满足围护的建筑物基础的开挖及施工道路布置要求，且需满足基坑排水运行要求。围堰沿基坑周围布设和已有土坝相结合。137 ⑴堰顶高程：根据施工组织设计，在枯水期11～12月施工输水洞和坝体工程，期间降雨径流全部由围堰拦蓄，因此围堰顶高程由水库死库容与5年一遇11～12月径流总量之和确定，并计入超高和风壅高度。根据水库水位库容曲线，菜沟水库死库容4万m3，相应水位104.7m，枯水期为11月～12月5年一遇径流总量3.2万m3，死库容与径流总量之和为7.2万m3，对应高程106.03m。波浪爬高按照《碾压式土石坝设计规范》推荐公式Rm=其中波高hw按照蒲田试验站公式计算。经计算，菜沟水库枯水期5年一遇11～12月围堰波浪爬高为0.3m。根据规范，5级临时建筑物不过水土石围堰超高为0.5m。由以上各项相加得，菜沟水库围堰堰顶高程为106.83m。⑵围堰布置围堰布置需满足建筑物基础开挖、施工道路和基坑排水要求。输水洞围堰距建筑物基础距离5～8m，围堰顶高程106.83m，顶宽2m,迎水坡边坡1：1.5，背水坡1：1，平均高度为4m。围堰基坑内设排水沟和集水井，汇渗流水，将渗流水集中抽排至围堰外。8.3料场①石料：本次除险加固工程所需石料为碎石及块石。经调查，距水库20km137 西部山区有多处石料场，岩性为石英砂岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。②砂料：工程区无砂料场，经调查，距离工程区20km的泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。③水泥：计划从泌阳县城购买，要求其质量符合国家的现行标准规定及设计要求，需对其质量及安定性能定期定批检验。④土料：除险加固工程中，需一定量的防渗土料，经调查访问，大坝左侧下游300～500m处的岗地为中重粉质壤土，为Ⅰ类土料场，该土层地层稳定，未见地下水位，表层无用层厚0.3～0.5m，可开采厚度2～5m，储量可达到10万m3，可满足设计要求。为了查明该场地土料的物理力学性质，在该场地共布置2个槽探，探槽尺寸1.5×0.8×2.0，取土做室内土工试验，根据击实试验求得最优含水量为17.7％，最大干密度为1.71g/cm3。⑤其它建筑材料：其它建筑材料如钢材、炸药、汽油、柴油等均可由泌阳县城或驻马店市建筑市场购进。8.4主体工程施工8.4.1大坝加固工程大坝加固工程主要包括高压摆喷和右坝肩帷幕灌浆两部分。（1）高压摆喷施工工艺和技术要求施工工艺：按Ⅲ序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔，最后施工Ⅲ137 序孔，相邻两孔间隔不小于三天。单孔工艺流程为：放线布孔→钻机就位整平牢固→造孔→终孔验收→高喷台车就位→试喷定向→下喷射管至孔底→提升喷射→至设计深度结果→验收合格移台车至下一孔口。技术要求：造孔①根据布孔平面图用经纬仪确定孔位，偏差不得大于50mm。②钻机就位水平、牢固、钻机立轴与水平垂直，钻具、钻杆连接要铅直不许弯曲，确保钻孔垂直度。③钻孔直径不小于130mm，深度进入粘土层2米后终孔。④钻探采用金刚石或合金钻进，对于塌孔，漏水段可投惰性材料堵漏或用低固相泥浆护壁。⑤钻进过程中要求记录完整，丈量准确，对地层岩性，孔深、塌孔掉块，漏水及时间记录要求详细。⑥孔深达到设计要求后，捞清孔内残留，冲洗钻孔减少孔内沉淀保证高喷下管直孔底。⑦终孔后要测斜验收，合格后方可搬迁孔位。制浆①按比例要求，配比时材料要用称计量，且勿估计，称量误差应小于5％。②水泥要用符合国家建材标准的42.5普通硅酸盐水泥，批量进料要求抽样检验，合格后方可使用。137 ③制浆中可加入速凝早强剂，其比例3～5％，使其加快凝固增加强度。④制浆用水要符合《砼拌合用水标准》TGJ63-89。⑤浆液的搅拌时间，高速搅拌不少于30s，普遍搅拌不少于3min，要求搅拌时间为10min，自制备至用完时间不应超过4h，否则作为废浆处理。⑥浆液应在制备前和使用时过筛，并用准确测定其密度。⑦采取必要措施保持浆液温度在5～400C之间。高压喷射灌浆①高喷灌浆按单元分Ⅲ序施工，相邻两孔间隔不少于3天。②下喷射管前，应先试喷并调准喷射方向，下入时间适应当压力的水，气保证管路畅通。③喷射灌浆应自下而上全孔连续作业，中间拆卸喷射管时其复喷搭接长度不应小于0.2米。④喷射过程中，值班技术员要随时检查各环节的运行情况，特别是水压、浆压，浆量和进出浆容重，进浆容重控制在1.6g/cm3以上，回浆容重控制在1.2～1.3g/cm3以上，出现问题必须按要求及时处理并作好详细记录。⑤喷射过程中因发生事故停喷超过1-2h，即作为事故，要作特殊处理方可继续喷灌，恢复喷射时要求从停深度以下0.5m开始提升喷射。⑥137 灌浆发生串浆，应将串孔孔口封住，待串浆孔喷射灌浆结束，要尽快进行被串孔的处理工作。⑦喷浆结束后，利用孔口回将或水泥浆液进行回灌，直至浆液面不下降为止。⑧喷浆结束后，应及时将各管路冲洗干净确保管路畅通。（2）帷幕灌浆施工⑴灌浆设备①钻机和钻头应根据工程的地质条件选用，灌浆的钻孔宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头；②灌浆泵性能应与灌浆液的类型和浓度相适应，其容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能；灌注纯水泥浆液应采用多缸柱塞式灌浆泵；③根据灌浆需要配置高速和低速浆液搅拌机，搅拌机的转速和拌合能力应分别与所搅拌的浆液类型及灌浆泵排浆量相适应，并应保证均匀、连续地拌制浆液。所有搅拌设备、在用于拌制浆液前应在现场进行试运行；④灌浆管路应保证浆液流动畅通，并能承受1.5倍的最大灌浆压力。灌浆泵和灌浆孔口处均应安装压力表，进浆管路亦安装压力表。所选用的压力表在使用进行率定，使用过程中应经常检查核对，压力表和管路之间应设有隔浆装置；⑤灌浆塞应与采用的灌浆方法、灌浆压力及地质条件相适应，胶塞应具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，并易于安装和卸除。137 ⑵钻孔①灌浆孔的开孔孔位应符合施工图纸的要求，灌浆孔的开孔孔位与设计位置的偏差不得大于10cm。②钻机安装应平整稳固，钻孔前应埋设孔口管，坝体部分必须采用干钻，以避免回转水（或泥浆）劈裂坝体。近基岩面钻孔采用打入顶进，使套管与土壁紧密结合，便于栓塞该土、岩接触面。③灌浆孔的施钻应按灌浆程序，分序分段进行。④所有灌浆孔均应全孔测斜。钻孔斜率不得大于2%。如发现钻孔偏斜超过规定时，应及时纠偏。⑶冲洗灌浆孔均应进行冲洗。应采用风水联合冲洗、从孔低向孔外冲洗的方法进行冲洗；裂隙冲洗方法根据不同的地质条件，通过现场灌注试验确定。冲洗压力：冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1MPa时，采用1MPa；冲洗风压采用50%的灌浆压力。压力超过0.5MPa，则采用0.5MPa。⑷灌浆灌浆按分序加密的原则进行。选用自下而上分段灌浆法。灌浆段长暂定4m，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；灌浆浆液由稀到浓逐渐变换。⑸压水试验和灌浆结束标准137 各次序孔的灌浆，应进行简易压水试验。检查孔应采用五点法压水试验。帷幕灌浆在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min；或不大于1L/min时，继续灌注90min，灌注即可结束，经验收合格的灌浆孔才能进行封孔。8.4.2输水洞工程输水洞工程主要包括输水进水闸拆除重建，工作桥拆除重建，输水洞渗水处理，机电及金属结构安装等工程。a）施工特点1)输水洞进口底部高程较低，施工时来水无出路，需全部拦蓄在水库内，因而对施工计划要求严格。2）材料及设备进出困难，施工条件相对较差。3)老建筑物和设备拆除时，尽可能减少对周边构筑物的震动和冲击，以免造成破坏。4）混凝土浇筑要做好工作缝及止水伸缩缝的处理工作。5）仓面的立模、清理、钢筋绑扎焊接。混凝土骨料、拌和、运输、浇筑、振捣、拆模、养护都必须遵照混凝土施工规范的要求。6）闸门、埋件及启闭机的安装要求较高，施工时要措施得当，严格掌握。b）施工方法1）拆除方法混凝土及浆砌石的拆除，应根据不同部位，工程量的大小，分别采取不同的方法施工。混凝土一般采用凿光机凿除，浆砌石采用人工拆除的方法或挖掘机拆除，所有拆除料物均采用人工运输50m137 ，再装吊斗或直接装吊斗，履带式起重机或汽车吊吊出，1m3装载机装，8t自缷汽车运1km至弃渣场，74kw推土机整平。金属结构拆除，均采用先就地分解，然后用汽车吊装载重汽车运出施工现场。2）土方施工土方开挖采用人工与机械相结合的方法施工，机械为主，人工为辅，开挖边坡为1:3；对于开挖深度超过5m的，在5m处增加宽2m戗台一道，采用1m3挖掘机或1m3装载机挖装；局部小沟槽开挖或边坡修整可采用人工施工，5t自卸汽车运输至弃料区，弃料区布设在溢洪道左侧。输水洞洞身、顶部范围采用人工或打夯机分层夯实的方法，以避免破坏主体结构，其它部位可采用机械分层碾压。铺筑前应先做碾压试验，以确定铺土厚度及土粒直径的限制尺寸，碾压遍数等数值。挡土墙或基础沟槽土方回填工程，可采用挖掘机填土或人工填土，采用人工或打夯机夯实的方法，以避免破坏主体结构。3）钢筋混凝土工程施工混凝土浇筑采用1台0.4m3搅拌机和1台0.8m3搅拌机拌和，1t即动翻斗车，水平运输距离300m,闸室段、挡土墙和翼墙采用履带机吊垂直运输入仓。所有底部混凝土浇筑均采用1t机动翻斗车水平运输混凝土直接入仓，浇筑时按设计分块跳仓施工。137 混凝土浇筑的工作缝应按施工规范要求，混凝土表面应用压力水、风砂枪或刷毛机等方法加工成毛面并冲洗干净，排除积水，层面铺2～3cm厚的高标号水泥砂浆后再浇筑新混凝土。本工程混凝土浇筑应避开低温季节，尤其对工程的主要部位，若因进度需要时，必须采取适当的措施，以保证混凝土的浇筑质量。低温季节（<5℃～-3℃）施工，对骨料应采取履盖保温措施，并加热拌和用水，延长拌和时间，加快铺料速度，浇筑完毕后外露表面应及时履盖保温。仓面的立模、清理、钢筋绑扎、混凝土骨料拌和、运输、浇筑、振捣、拆模、养护都必须遵照混凝土施工有关规范、标准要求。c)施工工序输水洞工程的施工程序为：拆除工作桥及闸室→坝体土方开挖→拆除上游连接段浆砌石、拆除浆砌石洞身→上游进口浆砌石砌筑、闸室砼浇筑→土方回填→启闭室砌筑→栈桥→拆除下游消力池及出口浆砌石→砌筑下游消力池→下游出口浆砌石砌筑。8.4.3溢洪道防护工程溢洪道防护工程主要有：溢洪道底板护砌、跌水前挡水墙及交通路面、二级跌水及消能工，出口扭曲面及海漫段。(1)砌石工程砌石工程所用石料，要求质地坚硬，耐风化。浆砌石采用坐浆砌筑的方法，要求块石粒径不小于30cm，块石表面干净无杂物。对于土质地基，砌筑前应先将地基夯实，并在地基面上铺一层3～5cm137 厚的稠砂浆，然后再安放石块；对于岩石地基，铺筑前应先洒水湿润，表面冲洗干净。砌筑时应保证坐浆饱满，填捣密实，表面平整。工程完工后，须经常洒水养护，在砌体未达到要求强度之前，砌体前后不得回填土料等。干砌石工程要选择块径规整、有平面的石料，尽量减少缝隙。（2）砼工程①对原材料要求水泥：品种质量应符合国家现行标准规定及设计要求，存贮期不得超过三个月，根据本工程性质，宜选取硅酸盐或普通硅酸盐水泥。骨料：砂石料应纯净无杂质，砂中含土不能超过5%，有机质含量不超过2%，碎石按级配要求配料，超径或逊径的碎石切勿人为混入，骨料拌和前应进行冲洗。②砼施工砼应按设计要求的配合比严格控制材料配比量。采用机械拌制和运输，砼的拌和时间应根据塌落度试验确定，一般不宜少于15分钟。根据经验，从拌成到开始浇筑，以不超过45分钟为宜，超过者作为废料处理。砼的入仓湿度一般控制在5～25℃，夏季施工当外界气温超过30℃时要求砼出机温度25℃以下，如气温太高时可避开高温时段再行浇筑。冬季施工当气温低于－10℃时应停止浇筑，必须浇筑时要有保湿防冻措施，以防砼出现裂缝。砼浇筑时如遇降雨，当雨量超过5mm/h又无防雨措施时应立即停止浇筑。在砼浇筑施工时，应严格按操作规程进行，以防出现麻面、蜂窝、空洞、裂缝等，造成返工。137 砼的养护工作是保证其质量和强度达到设计要求的重要保证措施。砼浇筑完一般12～18小时内即开始洒水养护，平面砼养护，可用水覆盖或用草袋、湿沙覆盖。垂直方向养护，可人工或带孔水管定时洒水养护，保持砼表面经常湿润。养护期不少于14天。冬季为了防止砼发生冻裂，应采取保湿措施，减少洒水次数，0℃以下停止洒水。砼工程一般应在其强度达到设计强度的70%才能拆模，并保证其表面及棱角不会因拆摸而破坏。（3）施工工序溢洪道防护工程：土方开挖→底板衬砌及边墙砌筑→跌水挡墙及边墙→消能底板浇筑→尾水渠施工→边墙后土方回填。8.4.4金属结构安装金属结构安装按设计图纸和有关技术文件进行。其焊接、螺栓连接、防腐处理必须符合相应规范要求。预埋件安装前，门槽模板内的杂物必须清除干净，一、二期砼的结合面应全部凿毛，埋件安装调好后，将调整螺栓与锚板和锚筋焊牢，并将螺母点焊住。而后5～7天内浇筑二期砼。闸门安装好后，应在无水情况下作全行程启闭试验，检查挂钩是否灵活可靠，止水是否严密，起重轨道是否弯曲、扭曲变形。8.5施工交通运输⑴对外交通菜沟137 水库为已建成水库，其所处位置交通较为便利，施工中所需材料等均可通过县乡道、乡间交通道路运输，故本地对外交通道路基本满足本次除险加固工程的需要，不需新修对外交通道路，但考虑到原路面设计标准较低，工程进料车对原路面有损坏，考虑一部分道路整修，工程所在区域范围内临时施工道路根据工程实际需要整修。⑵对内交通因本工程除险加固内容所处位置不同，按照利用场内原有道路的原则，工程除需对大坝的已有道路进行修整，还需修建从大坝坝顶至溢洪道的施工道路，方能满足工程场内临时交通运输要求。本工程共需修整场内交通道路1km。大坝工程完工后，大坝观测设施最后施工。8.6施工总布置8.6.1布置原则施工总布置应按照以下原则进行:①施工临时设施与永久性设施相互结合，统一规划；②确定施工临建设施项目及其规模时，对已有设施的利用；③场内交通规划，必须满足施工需要，全面协调单项工程、施工区间的连接与配合；④施工总布置应紧凑、合理，节约用地，并尽量利用荒滩地、坡地，不占或少占良田。8.6.2布置方案依据上述原则，本次除险加固工程的布置方案为：办公生活区设在附近村庄上，仓库、砂石料场及砼拌和系统就近设在大坝右端，取土区位于大坝左侧下游300～500m处，木材加工厂、钢筋加工厂及砼预制厂均可设在工程所在区旁边的空场内。风、水、电等系统可根据工程分散位置不同，设置相应的集中供应系统。137 根据本工程线性分布的特点，采取分项工程招标和分项施工，因此拟布置2个施工区，每个施工区依据各自的工程内容布置宿舍、办公用地、混凝土拌和系统、砂石料场、各类加工厂、配电系统、机修车间、运输机械检修停放场地等。具体布置位置为：（1）大坝大坝主要以砼护坡、输水洞进、出口重建和高压摆喷灌浆、帷幕灌浆为主，此处交通便利，生活用水均可保证；1#料场布置在大坝下游坝坡脚与大坝结合的部位。（2）溢洪道溢洪道以砌石和钢筋混凝土工程为主，在溢洪道进口左岸布置2#料场，混凝土拌和站根据工程强度主要设0.4m3混凝土拌和机两台，采用袋装水泥，人工拆包，人工转运砂石骨料。水库现无管理所，无法满足施工管理人员和施工队伍职工的住房需要，本工程初步确定共需计划修建临时管理房屋、工棚、维修车间和钢筋加工厂等400m2。8.6.3施工通信工程区通讯发达，区域内均能采用有线和无线通讯，施工通信的原则由施工单位自行解决，但必须保证可直达施工现场。8.7施工总进度137 本工程以工程设计有关的工程量、工程区水文特征、各种材料的供应条件、国内目前水库除险加固工程的施工水平及施工技术设计拟采用的施工方法、施工程序及施工设备等为编制依据，结合工程建设要求，施工强度及速率，本着先险后易、安全渡汛、均衡生产的原则，同时充分考虑业主的意见及工程的实际情况进行施工进度绘制。根据施工总体进度要求，本工程拟工期10个月，定于2011年汛后进行工程筹备及招标工作，2011年10月以前施工完成大坝灌浆工程，2012年8月完成输水洞、溢洪道整修和大坝护坡等所有工程。在实施过程中，应统筹考虑，以大坝主体工程、输水洞和溢洪道除险加固等关键性工程为施工先导，协调安排各单项工程的施工进度，在主体工程开工之前，作好各项工作的准备工作。施工中，尽可能采用先进的施工技术设备，最大限度地组织均衡施工流水作业，力争10个月完成施工，在保证工程质量和安全施工的情况下，加快施工进度，争创优良工程。前期工程筹备阶段，包括招投标选择施工队伍、安置等前期工作。由于施工场地分散，各项工程干扰小，各种建筑物分布零散，可配合大坝加固、输水洞及溢洪道施工同时进行。在实施过程中，应统筹考虑，协调安排各单项工程的施工进度，最大限度地组织均衡施工，在保证质量和施工安全的前提下，加快施工进度。主体工程完成后，临时工作拆除，并做好环境保护、水土保持及林木恢复工作。施工进度安排见表8－1。137 表8-1施工总进度计划表时间进度阶段2010年2011年9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月一、工程筹备期二、施工准备及放样三、输水洞工程1.进口及启闭室1.出口及消能四、大坝灌浆五、溢洪道整修六、大坝护坡1.上游坝坡翻修2.下游坝坡排水七、坝顶路面及防汛道路八、大坝观测设施九、管理设施十、清理现场竣工验收137 8.8主要技术供应施工中的技术供应工作是保证工程施工顺利进行的关键，是施工总进度的基础保障。必须根据技术要求及施工进度计划，做好技术供应工作。本工程所需的主要建筑材料应及早编列计划上报，由主管部门或市场调剂供应，做到及早落实。由于本工程施工期短，且施工场地开阔，适宜于机械化施工，因此，本工程必须保证施工所需的常用及特殊机械和设备及时到位，不影响工程的顺利实施及施工质量。施工过程中遇到技术难题应及时向设计单位反馈信息，为保证施工顺利进行，设计单位应随时派出设计代表现场指导施工。8.9施工管理8.9.1实行项目法人制为保证工程建设顺利实施，建议本工程施工领导由泌阳县水利局组建“泌阳县水库除险加固工程建设管理局”，抽调市、县两级水利局人员参加，待工程实施后转交泌阳县水利局管理，确保工程效益的发挥和正常工程维护。建管局下设：办公室、工程、质检、技术、财务及物资供应等职能部门，负责该工程的施工招标、发包，施工组织、质量检查、工程进度、工程技术、财产预决算、竣工验收、管理等工作。151 建管局作为项目法人，全面负责资金筹措、各部门间关系协调及项目实施中的组织领导。组织实施中的施工管理、质量监督、账务管理等，制订并落实管理制度。在本工程实施过程中，必须细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理安全保证体系，确保工程质量，力争工程按期顺利完工。8.9.2实行建设监理制为了保证工程实施的质量，控制工期和投资，应及时公开竞聘专业技术力量雄厚的监理单位对工程进行全程监理。监理单位应根据《水利工程建设监理规定》、《水利工程建设监理单位管理办法》和《水利建设监理人员管理办法》制定出具体工作细则，明确委托监理程序，监理单位资质要求等，对所有工程的建设内容、施工进度、工程质量进行监理，从而保证资金专款专用和工程质量。151 9水库淹没及工程占地9.1水库淹没菜沟水库除险加固工程内容主要包括：大坝维修加固工程、溢洪道防护工程、输水洞工程、管理设施工程及观测工程等。根据国家有关水库淹没处理规定:(1)土地的赔偿按2～5年一遇洪水高程计算；(2)人口、房屋的外迁和后靠，按10～20年一遇洪水的最高回水位计算。当发生10年一遇洪水时，水库库水位为112.92m，水库在建库时迁赔已解决到此高程，因此，本次水库除险加固工程不会造成新的库区移民安置赔偿问题。9.2本次除险加固占地情况菜沟水库地处岗丘区，此地人均占有耕地较少，工程设计以少占用耕地为基本原则，故本次工程无永久占地。根据除险加固工程实际占地面积，扣除“清边划界”属水库工程管理用地的范围内占地面积。经计算，本次除险加固工程需临时占地9亩，占地类别为旱地。其中：料场占地2亩；弃渣场占地2亩；钢筋加工厂占地0.5亩；混凝土拌合系统占地0.5亩；木材加工厂及砼预制厂占地2亩；施工道路占地2亩。9.3工程占地费用及标准151 根据2006年7月中华人民共和国国务院第471号令颁布实施的《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》和国土资源部、国家经贸委、水利部三部委联合下发的国土资发[2001]355号文“关于水利水电工程建设用地有关问题的通知”、《中华人民共和国土地管理法》、《河南省发展和改革委员会、省财政厅关于修订土地复耕收费标准有关问题的通知》（豫发改收费【2006】1263号）、《河南省人民政府关于公布取消停止征收和调整有关收费项目的通知》和国土资源部《关于完善征地补偿制度的指导意见》中的规定并保证被征地农民原有生活水平不下降原则，结合近年来水利工程占地补偿标准，按以下标准计算赔偿费用：临时占地补偿：按前三年平均年产值及占用期计算补偿费，根据当地实际情况，结合往年补偿标准采用当地年亩产值1438元/亩，本次施工临时占地占地时间为一年，故临时占地补偿费取1438元/亩。临时占地复耕费：按照《河南省发展和改革委员会、省财政厅关于修订土地复耕收费标准有关问题的通知》（豫发改收费【2006】1263号）：第3条“排放粉煤灰、煤矸石，选矿、尾沙、冶炼矿渣等压占土地，耕地按每平方米4.5元收取”，2008年《河南省人民政府关于公布取消停止征收和调整有关收费项目的通知》：“排放粉煤灰、煤矸石，选矿、尾沙、冶炼矿渣等压占土地，耕地按每平方米4.5元收取”改为按每平方米4.0元收取，占地复耕费即用标准为2667元/亩。对于原来已批准为菜沟水库管理所所有而长期被当地群众实际使用的土地，当地人民政府、建设项目法人要共同做好被征地群众的工作，保证工程及时用地。151 经调查本年度工程树木补偿共计350棵，均在施工区，补偿标准为50元/棵。151 10环境保护设计10.1工程概况菜沟水库以上主要为农业生产区，农作物以小麦、玉米、大豆和部分旱作物为主，陆生植物、水生植物皆为河南平原常见种类，无珍惜植物。水库鱼虾较多，有少量浮游动物、水生植物。本次除险加固的主要工程内容有：大坝工程、溢洪道工程、输水洞等工程。10.2设计依据1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；2）《中华人民共和国水法》（2002年10月）；3）《中华人民共和国水污染防治法》（1996年5月）；4）《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年4月）；5）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（2003年12月）；6）《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月）；7）《建设项目环境保护设计规范》（1987年3月）；8）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）（2002年6月）；9）《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）（1985年3月）；10）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）（2000年修改）；11）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）（1998年1月）；12）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）（1996年12月）；13）《泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》（2007年4月）；151 14）其他有关规程规范等。10.3环境保护原则a)以减少或改善工程对环境带来的不利影响为主要目标，对治理方案进行论证，最终选出可行方案。b)环境保护工程设计应因地制宜的采取行之有效的治理和综合利用技术。c)环境保护设计必须从实际出发，针对性要强，可操作性要好，经济合理，技术先进。d)坚持节约用水的原则，治理后的废水应合理利用。10.4可能造成的环境影响预测菜沟水库是一座以防洪为主，结合养殖等综合利用的小（1）型水库。如果在工程施工中不采取有效的环境保护措施，将有可能对环境造成污染，从而影响群众的生产、生活。可能的环境影响如下：a)水质的影响由于混凝土浇筑养护等生产废水的悬浮物含量pH值较高；机械车辆维修、冲洗排放的废水中悬浮物和石油类含量较高；生活污水中COD、BOD、总磷、铵氮及大肠菌群含量较高；如不经处理，随意排放，将对周围土壤环境和河流水质产生不利影响。b)大气环境的影响施工过程中机械燃油、施工土方开挖、混凝土拌和、砂石料粉碎、筛分以及车辆运输等施工活动产生的二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、烃类和粉尘等对环境空气质量造成影响。151 c)噪声处理施工机械设备的噪声和运输车辆的流动噪声，是施工活动产生的主要噪声。根据现场勘查，水库附近居民和学校较少，噪声会对周边环境造成影响不大。d)固体废弃物影响固体废弃物主要为弃土和生活垃圾，如不进行妥善处理任意堆放，将会造成水土流失、污染空气和水环境，而且生活垃圾在一定气象条件下易导致疾病传播。10.5环境保护设计10.5.1生产、生活废水环境保护设计a)生产废水环境保护设计工程设1个混凝土拌和场：溢洪道施工混凝土拌和场，溢洪道施工混凝土拌和场设0.4m3拌和机和0.8m3拌和机各1台。砼系统搅拌废水采用沉淀池沉淀处理，在砼拌和场设置长3m，宽3m，深1m，容积为9m3塑膜全防渗沉淀池，经沉淀后可用于施工路面洒水。沉淀池必须在施工准备期完成，沉渣采取一天一清运，并拉运至弃渣场填埋。b)含油废水环境保护设计151 工程不设大型机修长和机械加工厂，施工机械需要大修时，可到附近有关厂家修理，施工区内仅设小型的施工机械保养站，并分散布置各施工营地。汽车及其它机械冲洗水采用油水分离器、隔油沉淀池处理，可在洗车场修建水泥防渗干化池，对这些水进行蒸干处理。本工程各类汽车、机械每星期冲洗一次，经油水分离器处理除油后蒸干。可修建50m3水泥防渗干化池并设置一个油水分离器，干化池长10m，宽5m，深1m，基本可满足处理需要。c)施工区生活污水环境保护设计生活污水主要来源于工地生活区的食堂、洗浴等生活设施。施工高峰人数110人，施工期限10个月。高峰期生活污水排放量达17.6m3/d（以人均生活用水量200L/d的80%计算）。生活污水除少量不固定散排废水外，其余大部分生活污水经干化池消毒、沉淀、蒸发处理；干化池长5m，宽3m，深1m。干化池设在距居民住区50m外施工工区内。施工工期食堂污水采用油水分离器处理后与生活污水一起干化蒸发处理。10.5.2固体废弃物环境保护设计工程总弃土弃渣量0.2万m3，设弃渣场一处，保护设计详见水土保持设计。施工生活区应设置垃圾桶，安排专门人员负责清扫，并将生活垃圾进行填埋。施工结束后，及时拆除临时工棚，对其周围的生活垃圾、简易厕所、污水坑等进行清理和填平，利用石炭酸和生石灰进行消毒。施工生活区经常喷洒灭害灵等药水，防止蚊蝇滋生。工程施工期施工高峰人数110人，根据以往经验估算，每人每天约产生生活垃圾0.6kg，每天生活垃圾数量可达0.066t，施工期生活垃圾数量可达24t，施工期必须在施工区设立垃圾收集站，垃圾收集站设1个长2m，宽2m，深1m，容积为4m3151 的临时水泥防渗垃圾池对垃圾进行集中管理，并配设垃圾清运车辆、工具，由专人及时进行每天垃圾的清运工作。并对垃圾进行集中填埋处理。10.5.3环境空气质量保护施工区大气污染主要源于燃油机械设备、燃煤锅炉排放废气和施工粉尘。施工粉尘主要产生于工程土方开挖、及砂石料加工，以及汽车运输扬尘。结合气象条件、地理条件和有关施工作业点分散的特点，施工过程中应做好环境空气质量保护。混凝土拌和生产时，对其生产的粉尘排放浓度应控制在《工业“三废“排放试行标准》（GBJ4-73）规定的标准以内。建设物资运输过程中注意防止污染空气，在装载多尘物料时，应对物料适当加湿或采取覆盖措施，运送散装水泥车辆的储罐应保辅良好密封状态，运送袋装水泥必须覆盖封闭，并经常清洗运输车辆。在办公生活区行驶的车辆，车速控制在15km/h以内，道路要及时清渣。对处于产尘量较大的水泥拌和、砂石料加工等现成作业人员，按照国家有关劳动保护的规定，发放防尘用品。加强大型施工机械和车辆的管理。执行I/M制度（既定期检查维护制度）。承包商所有燃油机械和车辆尾气排放应执行《汽车大气通污染物排放标准》（GB14761.1-14761.7-93），若其尾气不能达标排放，必须配置消烟除尘设备。施工机械使用无铅汽油等优质燃料。严格执行《在用汽车报废标准》，推行强制更新报废制度。特别是对发动机蚝油对、效率低、排放尾气严重超标的老旧车辆，应予更新。10.5.4噪声环境保护设计151 施工企业和管理生活区设在溢洪道右岸和大坝右坝头管理所内，水库附近居民和学校较少，所以施工过程中的噪声对周边环境造成影响不大。但施工过程中还应合理安排施工时间，尽量避免夜间施工。施工期高噪机械主要为搅拌机、挖掘机、推土机，会对操作人员及其周围施工人员的身体健康造成损害，因此必须对上述人群采取必要的劳动防护措施，如对固定机械设备设置隔音罩，给机械操作者和附近施工者发放隔音罩、耳塞等。10.5.5施工区人群健康环境保护设计施工区人群集中，加之卫生条件相对较差，极易导致传染病，如痢疾、肝炎等的发生和流行。因此，必须加强施工区尤其是生活区的环境卫生保护工作，禁止垃圾、废弃物、污水随意排放，防止滋生蚊蝇，传播疾病，保证施工工人群健康。施工区应建立卫生防疫机构，严密监视施工期施工人员出现的疫情，防病治病，保证施工人群健康，并设专人进行环境卫生管理。公共厕所的设置应根据国家卫生部和劳动总局颁布的《工业企业设计卫生标准》（TJ35-79）的要求，按施工人口密度每50人设一个蹲位，厕所屋顶高度不得低于2m，并配有自来水系统、照明，地坚硬平，粪便定时清运。办公生活区卫生设施则应与住宅和办公建筑配套。粪便由清洁车拉倒附近耕地作肥料使用。10.5.6水库水质保护措施①在水库蓄水前，严格按照库底清理技术要求，对库区建筑物予以拆除与清理，对正常蓄水位以下的林木进行砍伐与迹地清理，对库区的污染源如厕所、粪坑、垃圾、坟墓等进行卫生清理。151 ②建立水库卫生防护带，在蓄水期对水库中的漂浮物定期进行打捞；建立入库、坝前常规水质检测断面，定期对水质进行检测。③当地有关部门应划定水源保护区，制定水库保护管理条例，严禁在库周和上游建立有污染的工矿企业，严格保护库区的水体不受污染。④在开发旅游时，为避免旅游船只对水体的油污染，提倡使用电动船只或人工脚踏船，限制使用燃油船只。⑤为了防止水体富营养化，应采取如下措施:a加强库区的生态环境与水土保持建设，对库周的荒山进行绿化，增加水体的涵养功能。b减少水库上游农药、化肥使用量。c禁止在水库开展网箱养鱼和人工投掷饵料。10.6环境管理与环境监测a)环境管理施工期间，应成立工程环境保护领导小组，全面领导施工阶段的环境保护工作，监督各项环境保护、劳动保护及卫生管理制度和措施的建立和落实，加强对环境工作的领导，并与施工单位签订施工期环保协议，明确责任，确保环保措施有效实施。在施工结束前，工程环境卫生管理办公室具体负责实施施工场地的平整和绿化、美化工作。b)环境检测1）施工空气环境质量监测：在砼拌和场、溢洪道控制闸施工点、输水洞施工点各设一个点，在施工高峰期监测，每次监测三天。151 2）施工期噪声监测：在砼拌和场与施工管理生活区各设一个点，每季度监测一次，每天白天监测两次。10.7环境投资概算10.7.1编制原则遵循“谁污染，谁治理，谁开发，谁保护”原则。对于既保护环境又为主体工程服务，以及为减轻或消除因工程兴建对环境造成不利影响需采取的环境保护、环境监测、环境工程管理等措施，其所需要的投资均列入工程环境保护总投资。“突出重点”原则。对受工程影响较大，公众关注的环境因子进行重点保护，在环保经费投资上给予优先考虑。“一次性补偿”原则，对工程所造成的难以恢复的环境损失，采取替代补偿，或按有关标准给予一次性合理补偿。10.7.2编制依据《水利水电工程环境保护概估算编制规程》（SL359-2006）涉及主要材料按驻马店市2011年第一季度建筑材料指导价。10.7.3投资概算菜沟水库除险加固工程环境保护静态投资为2.42万元，其中环境监测措施0.5万元、环境保护临时措施及设施1.53万元、独立费用0.32万元、基本预备费0.07万元。工程经费概算表见表10-1。151 表10-1环境保护投资估算表序号工程或费用名称单位数量单价（元）投资(万元)Ⅰ施工期环境监测措施　　　0.5一水环境监测点.次120000.2二环境空气质量监测点.次120000.2三噪音监测点.次110000.1Ⅱ环境保护临时措施及设施　　　1.53一水环境临时保护措施　　　0.851生产废水处理　　　0.35　生产废水沉淀池个115000.15　隔油池个120000.2　污水处理设备套050000.002生活污水处理　　　0.50　生活污水干化池个130000.30　化粪池个040000.00　移动式环保厕所个120000.20二环境空气质量保护　　　0.131洒水次50250.13三固体废弃物处理　　　0.271垃圾桶个30500.152生活垃圾处理t24500.12四人群健康　　　0.31药品、场地消毒、卫生防疫等年130000.3五噪音防护　　　0.171耳罩付110100.112防尘面罩个11050.063噪音补偿年020000.00　Ⅰ～Ⅱ部分合计　　　2.03Ⅲ独立费用　　　0.32一环境建设管理费（Ⅰ＋Ⅱ）×3％　0.06二环境监理费人.年　　　三勘测设计咨询费　　　0.261环境影响评价费　02环保勘测设计费（Ⅰ＋Ⅱ）×8％　0.16　I～Ⅲ部分合计　　　2.35　基本预备费（Ⅰ＋Ⅲ）×3％　0.07　环境保护专项总投资　　　2.42151 11水土保持设计11.1编制目的根据施工组织设计，菜沟水库除险加固工程需要完善大坝上下游坝面护坡、坝体防渗处理、溢洪道维修加固、输水洞进出口拆除重建等工程。本工程在施工期将产生一定量弃土弃渣，损坏现有林草植被，如果任意让地表裸露或弃土弃渣随意倾倒、堆放在河边、河滩、耕地中，将造成严重的水土流失，淤积河道，同时对土地资源也造成不容忽视的破坏和浪费。根据《中华人民共和国水土保持法》和《中华人民共和国水土保持法实施条例》的有关规定，对开发建设项目编制水土保持方案，其目的是：（1）、通过调查工程建设对工程区及周边区域水土保持设施的损坏情况，预测因工程建设可能产生的水土流失及其危害，提出相应的防治对策和具体措施。（2）、保持防洪工程安全，防止水土流失，改善生态环境。（3）、为水土保持工程建设提供技术依据。（4）、为工程区水土保持工作指出方向。（5）、为监督管理工作提供技术服务。11.2编制依据菜沟水库除险加固工程水土保持设计依据《河南省泌阳县菜沟161 水库大坝安全评价报告》和上级主管部门的要求，按照有关设计规范文件，主要依据的法律、法规有：1）《中华人民共和国水土保持法》（1991.6）；2）《中华人民共和国水土保持法实施条例》（国务院第120号令，1993年8月1日颁布）；3）水利部、国家计委、国家环保局《开发建设项目水土保持方案管理办法》（1994.5.13）；4）河南省实施《中华人民共和国水土保持法》办法（1993.8.16）；5）《河南省水土保持补偿费、水土流失防治费征收管理暂行办法》（1995.4.18）；6）《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）；7）《水土保持综合治理规划通则》（GB/T15772-1995）；8）《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.1-16453.6）；9）《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）；10）《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-96）；11）《河南省水土流失重点防治区划分图》；12）其他有关规程、规范等。11.3项目工程概况菜沟水库自运行以来，在防洪、养殖等方面发挥了一定效益，但由于水库建设于上世纪60年代，坝体施工质量较差，经过多年运行，目前水库存在很多不安全隐患，严重影响水库的安全运行。161 本次除险加固的主要工程内容有：大坝工程、溢洪道维修加固工程、输水洞进出口拆除重建等工程。11.4项目建设造成的水土流失预测分析11.4.1工程取土、弃渣工程取土、弃渣场地设计结合地形地貌要求，本着少占耕地，减少外运数量，集中选取取土场、弃渣场的原则。大坝工程所需土料取土直接取自大坝内水库滩地，按照一次开挖直接运送至回填部位的方式布置。弃渣场位置选择在溢洪道与主坝中间荒坡上。弃渣运至弃渣场后，应先弃石渣、后弃土渣，最后平整，表层用土覆盖。11.4.2水土流失预测分析由于项目建设加重了水土流失，对工程可能引起的水土流失量进行预测是制定水土防治方案的基础。水库除险加固过程中因扰动地表、植被破坏等造成土壤裸露，表层土松散，使地表抗蚀能力减弱，造成较强的水力侵蚀，加固水土流失；弃土弃渣也是造成水土流失的重要因素之一，降雨是施工期造成水土流失的主要不利因素。11.5水土流失防治分区及措施总体布局11.5.1水土流失可能造成的伤害工程建设过程中，工程征地范围内的地表将遭受不同程度的破坏，局部地貌将发生较大的变化，如不采取水土保持措施，将产生新的水土流失，淤积下游河道，影响河道行洪，降低土地肥力，对区域土地生产力以及当地的生态环境产生不同程度的影响。11.5.2防治分区确定161 根据该工程的自然条件、地形地貌、工程建设时间、工程造成的水土流失特点及项目总体工程布局等，结合水土保持分区治理的规划原则，本方案将该工程水土流失防治区划分为：工程开挖防治区、取料防治区、堆弃渣防治区、施工生活防治区、场内外施工道路防治区、生产和生活管理区防治区。11.5.3预防措施（1）堆弃渣区要求施工中土、石分弃，其中土渣沿弃渣场上游堆放，这样可以防止土渣流失。弃渣区在施工期间布置临时挡渣墙，施工完成后，需要对自然堆放形式的弃渣坡面放缓处理，结合渣场自然地形情况，坡度放缓1：1.2～1：1.5。最后，对弃渣场表面覆土，进行绿化。（2）取料区取料区位于大坝内侧水库滩地上，结合大坝施工进行取料，在取土过程中破坏了原有的地表植被，改变了原有的自然坡度，形成了裸露坡面，容易造成水土流失，因此在取料场取料开挖过程中，在取料场四周要设排水沟，防止周边雨水冲刷取料表面。对取土期间临时开挖的表土采取草垫覆盖临时拦挡措施；取土工序完成后，再将耕作层清除的土料覆盖于取土坑表面，并进行土地平整，本工程取土量不大，取土深度控制在2.0m以内。临时弃土表面采取草垫覆盖，工程结束后弃土弃入废弃沟塘、洼地等，不但可防止水土流失，同时可造田或复耕。（3）施工生活区161 施工生活区，在建设期间，采取土地平整，绿化和临时排水措施。施工结束后，进行场地清理、土地整治，最后进行覆土绿化。（4）、生产、生活及工程管理区生产、生活及工程管理区，主要采取园林绿化、修排水沟等措施。（5）、场内外施工道路场外公路不存在弃渣量，也不存在开挖边坡护坡问题。场内临时施工道路主要采取排水措施和植树种草措施。11.5.4主要工程量本项目水土保持工程量包括弃渣场防护工程量，临时占地防护工程量，以及施工生活区、施工管理区等，具体依据水土保持设计确定，工程量表见表11-1。表11-1水土保持主要工程量汇总表工程量项目平整土地（hm2)植树（株）植草（hm2)排水沟（浆砌石m3）一、弃渣场防护工程0.5750.0275二、库区防护区1.290合计1.71650.027511.6水土流失监测工程建设期要在工程建设管理部门配备水土保护专职人员，负责组织水土保持方案的设计，方案实施及施工期间的水土流失监测。在工程运行期，在项目管理部门配备水土保持专职人员。主要负责对水土保持工程的管理及对工程运行期的水土流失监测。（1）监测内容：水土保持方案施工前主要监测水土流失危害和水土流失量，方案实施后主要监测水土保持效益。（2161 ）监测方法：在工程建设初期可结合工程施工管理体系进行动态监测：项目运行期，采用定点监测，设立监测断面和监测小区。监测沟道及泥沙变化情况。（3）重点监测地段和重点监测项目：工程建设期，建设管理部门应配备专职人员负责建设期间水土流失监测工作，主要工作有以下四个方面：①堆弃渣边坡的稳定及堆弃渣流失情况；②取料区开挖边坡的稳定及取料区水土流失情况；③工程开挖地段，主要监测开挖时局部地段的小规模崩塌或滑坡造成的水土流失以及施工对周围生态环境破坏等；④工程填筑地段，主要监测施工过程中的土石渣的流失，以及是否会造成人工泥石流或洪涝灾害等。（4）、工程运行期：主要观测水土保持措施的防护效果。观测施工区内的植被生长情况和生态环境的变化，监测取料区、堆弃渣区和场内外公路采取水土保持措施后的水土流失量等。11.7水土保持投资概算11.7.1编制原则和依据a)水土保持概算价格水平年与主体工程一致，采用驻马店市2010年第一季度建筑材料指导价价格水平。b)本工程执行水利部水总[2003]67号文“关于颁发《水土保持工程概（估）算编制规定和定额》的通知”中相配套的《开发建设项目水土保持工程概（估）算编制规定》、《水土保持工程概算定额》。c)《工程勘察设计收费标准》（国家计委、建设部计价格[2002]10号文）。d)《河南省水土保持补偿费、水土流失防治费征收管理办法》（河南省财政厅、河南省物价局、河南省水利厅豫财政外字[2000]33161 号）e)本工程水土保持设计。11.7.2基础单价计算依据a)人工预算单价工程措施人工单价经计算为2.66元/工时，植物措施人工单价经计算为2.23元/工时。b)主要材料预算价格主要材料如水泥、砂、石子、块石、板枋材、汽油、柴油价格采用主体工程预算价。c)风、水、电价格风、水、电价格采用主体工程预算价，经计算综合电价为1.2元/kwh;综合水价为0.67元/m3；施工用风价格为0.18元/m3。d)苗木价格苗木、草籽预算价格由当地市场价格确定。经调查：3年生侧柏预算价格20元/株，3年生油松预算价格20元/株，3年生杨树预算价格5元/株，灌木预算价格5元/株，草籽55元/kg。11.7.3定额依据水土保持定额采用水总[2003]67号文颁发的《水土保持工程概算定额》，施工机械台时费计算采用上述概算定额附录1《施工机械台时费定额》。11.7.4工程费用计算标准和依据a)工程单价161 1）定额采用水总[2003]67号文颁发的《水土保持工程概算定额》；2）其他直接费：工程措施为直接费的2%，植物措施为直接费的1%；3）现场经费：土石方工程按直接费的5%，混凝土工程按直接费的6%，其他工程按直接费的5%，植物措施按直接费的4%；4）间接费：土石方工程按直接费的5%，混凝土工程按直接费的4%，其他工程按直接费的4%，植物措施按直接费的3%；5）计划利润：工程措施为直接工程费和间接费之和的7%，植物措施为直接工程费和间接费之和的5%；6）税金：直接工程费、间接费、计划利润之和的3.22%。b)工程措施概算：按设计工程量乘工程单价计算。c)植物措施概算：按植物数量乘栽植工程单价计算。d)施工临时工程概算：1）临时防护工程：按设计工程量乘工程单价计算；2）其他临时工程：按第一部分工程措施和第二部分植物措施投资之和的1.5%计算。e)其他费用：1）建设管理费：按一～三部分之和的2%计算；2）工程建设监理费：执行国家物价局、建设部[1992]价费字479号文的规定执行。3）科研勘测设计费：161 工程科学研究试验费：本工程不列此项；勘测设计费：按国家计委、建设部计价格[2002]10号文《工程勘察设计收费标准》计算；4）水土保持监测费：按一～三部分之和的1.5%计算；f)基本预备费：按一～四部分投资的3%计算。11.7.5工程水土保持投资水土保持工程静态总投资2.81万元，其中：工程措施投资1.54万元，植物措施投资0.49万元，施工临时工程0.40万元。独立费用0.3万元，基本预备费0.08万元。11.8建议（1）做好水土流失的预防工作，尽量减少施工过程中人为的水土流失。施工过程中的水土流失不便采取防治措施，可以通过严格施工组织管理将水土流失降低到最低限度。首先，在施工组织设计中应考虑施工安全、环境保护和水土流失问题，在具体的施工管理过程中，应加强水土保持意识，防止施工活动造成的崩塌、滑坡和失稳等现象。施工填筑进填料要到位，不得随意堆放；地段开挖多余的土方要及时运输到指定地点，并采取相应的临时措施，不得就近随意乱弃；土方运输过程中车身要有足够的高度，防止沿路掉土掉渣；施工临时便道要经常洒水，防止灰尘污染周围环境。（2）建设单位应设专人负责本项目建设过程中水土保持工作的组织和落实，并配合地方水行政主管部门对本项目水土保持措施情况进行监督和管理，搞好本工作的水土保持工作。161 （3）实施水土保持工作监督。在水土保持措施的实施过程中，要加强施工过程中水土保持的技术管理工作，并对水土保持工程施工进行技术监督和服务，确保本项目施工中水土保持措施的落实和水土保持工程的质量。表11-2水土保持投资估算表(万元)序号工程或费用名称单位数量单价（元）投资(万元)Ⅰ工程措施100m2　　1.541土地整治100m217034.880.592土方开挖100m35.23710.193M5.0浆砌石排水沟100m30.35217110.76Ⅱ植物措施　　　0.49一植树工程　　　0.261柏树100棵032740.002杨树100棵1.6515520.26二植草工程　　　0.231人工种草皮100m2211600.23Ⅲ施工临时工程　　　0.401袋装土石围堰m33070.400.212其它临时工程万元2.241.5%0.04　Ⅰ～Ⅲ部分合计　　　2.43Ⅳ独立费用　　　0.31建设管理费万元2.432.0%0.052工程监理费万元2.432.5%0.063科研勘测设计费万元2.436.0%0.154水土保持监测费万元2.431.5%0.04　Ⅰ～Ⅳ部分合计　　　2.73　基本预备费万元2.733.0%0.08　静态总投资　　　2.81　总投资　　　2.81161 12工程管理设计12.1设计依据菜沟水库工程管理设计主要依据有:（1）《水库工程管理设计规范》SL106-96（2）《水利工程管理单位编制定员试行标准》(SLJ705-81)（3）《水库工程管理单位定岗标准》（试行）2004.5（4）《中华人民共和国水法》（5）《中华人民共和国防汛条例》（6）《中华人民共和国水土保持法》（7）《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）（8）《水库渔业设施配套规范》（SL95-94）12.2管理机构菜沟水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖等综合的水利枢纽。自投入运行以来，拦蓄洪水，兴利灌溉，有效地减轻了下游的旱涝灾害，养殖业更是促进了当地工农业生产和国民经济的发展。水库大坝的管理机构是泌阳县盘古乡水利站。由于水库地处山丘区，交通及生活等条件比较恶劣，现已没有专职人员管理，无管理房，只有承包水库的养鱼户住在附近自建房屋内，无人负责水库的日常管理运行工作。水库除险加固工程完成后，各项配套设施基本完善，应按照有关规定，确定配备各项管理人员3人，人员编制均属“泌阳县菜沟水库管理所”165 管理，管理所隶属泌阳县水利局。各级管理人员切实加强管理，充分发挥工程效益。12.3主要管理设施12.3.1工程管理范围和管理办法根据水利部、国家计委水政（1992）7号文件颁发的《河道管理范围内建设项目管理》的有关规定，参照《河南省水库大坝安全管理条例》实施细则，结合菜沟水库的具体情况确定工程管理范围为：上游从坝轴线向上不少于100.00m（不含工程占地，库区征地重复部分），下游从坝脚线向下不少于150.0m，上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端距坝端不少于200.0m，溢洪道由工程两侧轮廓线向外不少于50.0m，若已划定的管理范围小于上述范围时，按上述标准重新划定。菜沟水库管理所全面负责水库安全调度，工程维修水工观测和资料整编等工作。定期对大坝进行观测，对出现的异常情况应及时地进行分析，并作出处理，确保大坝本身安全。管理办法上实行定岗、定员、定责，为保证大坝自身及运行安全，按国家有关技术规范及操作规程的要求，制定工程管理细则，并进行专业技术和职业道德培训。12.3.2工程管理设施菜沟水库原管理房屋因修建年代较久，现已破旧不堪，不再适宜居住，本次除险加固设计拟新建管理用房共2间40m2，为管理人员配备通讯电话2部。165 12.4工程管理运行12.4.1防洪调度运用水库除险加固工程完成后，水库要制定一套全面的管理制度，提高水库综合效益，确保水库正常合理的运行，做到科学调度。菜沟水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇，汛期限制蓄水位为溢洪道底部高程112.2m，超过112.2m时溢洪道自动溢洪，必要时输水洞辅助泄洪。12.4.2建筑物管理坝体是水库的关键工程，应定期对其进行观测并对观测结果加以分析，可配1～2人定期进行巡逻和维护管理。防汛道路要根据路面状况及时予以维修，保证汛期安全畅通。溢洪道工程竣工后，水库管理所应做好管理维护工作，特别是汛前或溢洪道泄洪后，应及时检查发现问题及时处理，确保水库安全渡汛。水库管理所建立起完善的技术档案和大事记，对规划设计、施工及运行管理资料及时整理归档，以便大坝出现险情征兆时，及时采取有效的抢护措施。12.4.3工程观测水库管理所应建立起一套大坝定期安全检查，鉴定制度。汛前、汛后以及暴风、暴雨、特大洪水等自然灾害和其它险情发生后，管理所必须按照有关技术标准，对大坝进行安全监测和检查，对监测资料及时整理分析，随时掌握大坝运行状况。165 12.5库区管理库区管理主要指水库管理区范围的建筑物工程管理及其生物保护措施。本次除险加固工程应按照《水土保持法》要求高标准的实施水库保护范围内的绿化建设。水库安全除险加固后，应结合水库工程实际情况，以确保各项建筑物安全为宗旨，改善水库周围生态环境，防止水土流失为重点，制定一套完善可靠的库区管理措施。⑴生物环境保护措施项目区主要植被为人工农业植被和天然植被，项目施工将会引起新的水土流失，重点做好溢洪道两侧和库区绿化造林工作，采取植草皮，种低柳等绿化树种，扩大绿化面积，改善生态环境，最大限度减小水土流失，减少库区淤积，从而增加水库的运行寿命。⑵水质保护措施水库完善加固后，对水库汇流面积范围内入库的大小河流经过的地区，加强环境保护和水污染防治法的宣传工作，坚决防止有毒的工业废水和生活污水入库。另外要杜绝私人炸鱼、毒鱼现象发生，保持水库有良好的水质，减少因下游人民群众因饮用不卫生水而带来的医疗保健费用，减少因城市用水不合格而造成的水质处理等费用。165 13工程概算13.1工程概况菜沟水库位于河南省驻马店市泌阳县盘古乡栗园行政村境内，是一座以防洪为主，结合灌溉、养殖等综合利用的小（2）型水库。根据菜沟水库工程现状及2007年4月我院编制的《河南省泌阳县菜沟水库大坝安全评价报告》和驻马店市水务局评审鉴定、省厅的核查意见，确定本次除险加固工程主要内容包括①大坝工程；②溢洪道工程；③输水洞工程；④其他工程；⑤库区水土保持工程等。主要工程量：土石方2.33万m3，砌体方1127.95m3，砼及钢筋砼2903.42m3，帷幕灌浆168.94m，高压摆喷灌浆451.97m。总工期为10个月。主要材料用量：水泥1195t，钢筋21t，柴油11.71t，汽油1.62t，砂3799m3，块石1222m3，碎石2782m3，总工时11.28万个。13.2投资主要指标本工程工程总投资467.05万元，其中建筑工程部分294.45万元，金属结构及设备安装工程费2.14万元，临时工程31.9万元，独立费用122.07万元，预备费11.26万元。环境保护及水土保持部分5.23万元。13.3编制原则和依据编制依据采用河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（2006）52号文颁发的《河南省水利水电工程概预算定额设计概（估）算编制规定》的要求进行编制。168 本工程概算价格采用驻马店市2010年第一季度建筑材料指导价。建筑工程按设计工程量及分析单价编制工程投资，机电设备及金属结构部分参照相近工程编制工程投资。13.4采用定额1.河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（2006）52号文颁发的《水利水电工程概算定额上下册》2.河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（2006）52号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》3.河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（2006）52号文颁发的《水利水电工程施工机械台时费定额》附表：工程概算总表168 工程概算总表编号工程或费用名称建安费设备费独立费用合价（万元）Ⅰ工程部分461.82壹建筑部分294.45294.45一大坝工程203.92203.92二输水洞工程25.8025.80三溢洪道防护工程50.6350.63四其他工程66五管理设施8.18.1贰机电设备及安装工程一供电系统叁金属结构设备及安装0.21.942.14一输水洞工程0.21.942.14肆施工临时工程31.931.9一导流工程6.196.19二施工交通工程1.51.5三施工场外供电工程0.50.5四施工房屋建筑工程12.6612.66五其他临时工程11.0411.04伍独立费用122.07122.07一建设管理费31.7931.79二生产准备费三科研勘测设计费38.7938.79四建设及施工场地征用费5.525.52　壹至伍部分合计450.55　预备费11.26　基本预备费11.26　总投资461.82Ⅱ环境部分5.23　环境保护工程2.81　水土保持工程2.42Ⅲ工程投资合计467.05168 14经济评价14.1概述本工程涉及水库所有的主要建筑物及其它附属管理工程，形成水库的综合效益。水库的效益主要为防洪效益、灌溉效益、水产养殖效益。14.1.1计算基本依据（1）水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》SL72－94（以下简称《水利经济规范》）（2）国家发展改革委与建设部2006年（第三版）联合颁发的《建设项目经济评价方法和参数》（3）采用的主要参数：①影子价格：采用1996年收集到的农产品口岸价，利用《水利经济规范》附录C中的“水利建设项目主要投入物和主要产出物影子价格的计算方法”求得。②社会折现率：按《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）规定社会折现率采用8%，财务基准率为10%。③工程基准年定为2011年，工程在10个月内全部实施完，正常运行期定为40年。14.1.2计算方法国民经济评价是从社会或国民经济整体角度出发，采用影子价格，分析计算项目投入的费用和可获得的效益，考察项目对国民经济所作的净贡献，评价建设项目的经济合理性，经济分析采用动态方法计算。财务评价是在国民经济评价的基础上，按现行的价格体系为依据进行财务分析，评价结果不可行时，按行业基准财务收益率，测算出用水水价，分析其实现的可能性。评价遵循改建、扩建水利建设项目的经济评价原则，采用扩建项目的增量费用和增量效益进行分析。176 14.2国民经济评价14.2.1费用计算（1）固定资产投资项目静态总投资467.05万元，根据《水利建设项目经济评价规范》中的水利建设项目国民经济评价投资的简化调整办法，计算项目国民经济评价总投资为467.05万元，则固定资产投资为420万元，计划一年实施完毕（2）年运行费计算根据《水利建设项目经济评价规范》SL72－94规定，水利建设项目的年运行费包括项目运行初期和正常运行期每年所需支出的全部运行费用，结合本工程实际情况计算工程维修费、燃料动力费和日常管理费。按工程总投资的2%计，费用为9.3万元。经济计算期按41年计，其中工程建设期为1年，正常运行期为40年。（3）流动资金按年运行费的10%考虑，即0.93万元。14.2.2效益计算菜沟水库除险加固工程完成后，不仅消除了水库险情，加固了堤坝，而且使水库在防洪、灌溉、水产养殖综合利用上提高了保证率。（1）防洪效益计算菜沟水库是一座以防洪为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用的小（1）型水利枢纽工程，水库流域内为浅山丘陵区，支流密集且源短流急，洪水陡涨陡落，极易造成灾害。一旦菜沟水库失事，直接影响下游人民生命财产安全和当地国民经济发展，将造成难以估量的损失。因此，水库的防洪效益是非常可观的。本次防洪减灾效益仅计算保护农田效益，其它效益由于缺乏统计资料暂不计算。按照多年洪水灾害的统计资料，利用系列法计算，菜沟176 水库运行多年来共计保护下游农田12万亩，按每亩减免损失100元计，累计效益1200万元，水库正常运行40年，年防洪效益均值为30万元。（2）灌溉效益水库除险加固后，灌区将有0.52万亩耕地可得到有效灌溉，按每亩增产50公斤，水利效益分摊旱作物为35%，水稻为50%，粮价按1.4元/公斤，每亩效益59.5元，则灌区麦稻两熟田年效益30.94万元。（3）养殖效益据统计平均年效益10万元。效益从第二年开始计。（4）回收固定资产余值工程运行期末，回收固定资产余值按固定资产投资的10%考虑，而固定资产形成率为总投资的90%，则余值为42万元。（5）回收流动资金流动资金回收按总流动资金的80%考虑，经计算为0.744万元。14.2.3国民经济评价指标计算水利建设项目的国民经济评价，可根据经济内部收益率、经济净现值及经济效益费用比等评价指标和评价准则进行。①经济内部收益率：(B-C)t（1+EIRR）－t＝0式中：EIRR－－经济内部收益率；　　　B－－年效益，万元；　　　C－－年费用，万元；　　　n－－计算期，年　　　t－－计算期各年的序号，基准点的序号为0（B－C）t－－第T年的净效益，万元②经济净现值176 ENPV＝（B－C）t·（1+is）-t式中：ENPV－－经济净现值，万元　　　is－－社会折现率③经济效益费用比　　式中：EBCR－－经济效益费用比Bt－－第t年的效益，万元Ct－－第t年的费用，万元经计算，内部收益率EIRR＝14.59%经济净现值ENPV＝78.37万元经济效益费用比EBCR＝1.24国民经济效益费用流量表见表15.1。由上述计算结果可知，内部收益率EIRR＝14.59%>8%，经济净现值ENPV＝78.37万元，效益费用比EBCR＝1.24＞1，国民经济评价满足规范要求，说明该项目在经济上是合理的，切实可行。176 表14.1菜沟水库除险加固工程初步设计国民经济效益费用流量表（万元）序号项目年份合计建设期正常运行期1234…383940411效益流量B　70.9470.9470.9470.9470.9470.9470.94113.6842880.3441.1项目各项功能的效益　70.9470.9470.9470.9470.9470.9470.9470.942837.61.1.1防洪效益　303030303030303012001.1.2灌溉效益　30.9430.9430.9430.9430.9430.9430.9430.941237.61.1.3养殖效益　10101010101010104001.2回收固定资产余值　　　　　　　　42421.3回收流动资金　　　　　　　　0.7440.7442费用流量C42010.239.39.39.39.39.39.39.3792.932.1固定资产投资420　　　　　　　　4202.2年运行费　9.39.39.39.39.39.39.39.33722.3流动资金　0.93　　　　　　　0.933净效益流量（B-C)-42060.7161.6461.6461.6461.6461.6461.64104.3842087.4144累计净效益流量-420-359.29-297.65-236.01　1859.751921.391983.032087.414　经济评价指标经济内部收益率EIRR=14.59%经济净现值ENPV:78.37万元效益费用比EBCR:1.24176 15节能设计15.1节能设计依据及原则15.1.1设计依据《民用建筑节能设计规范》《民用建筑节能管理规定》《供配电系统设计规范》(GB50052-95)《低压配电设计规范》(GB50054-95)　《供配电设计规范》GB50052-9515.1.2设计原则由于人口的增加，工农业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源——电能，也就成为电气设计的焦点。电气设计节能时应坚持以下三个原则：(1)减少不必要的能源消耗：即满足工作及设备对照度、色温、显色性、温度及湿度等的要求同时；应满足国家关于建筑节能的耗能要求，比如提高空调的使用温度，减少空调的使用时间。(2)考虑投资与减少能耗的关系：应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加工程投资费用，使工程经济不合理。而是应该让增加的部分投资，能在较短的时间内通过节约能源而减少下来的运行费用进行回收。(3)节省无谓的消耗：尽量采用耗能少的产品。首先找出哪些地方的消耗大户176 ，再考虑采取什么措施节能。如变压器的效率，传输电能线路上的能量损耗，又如量大面广的照明设施，宜采用先进技术产品使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻经济实用、安全合理、技术可行的原则。15.2电气节能的途径15.2.1变压器的节能选取变压器时应选用损耗较小的，效率高的变压器，比如低损耗的铁心，绕组采用铜线的变压器。本着即满足节能源又经济合理的原则，本工程选用S11-30KV-30KVA变压器。15.2.2减少线路上的能量损耗由于线路上存在电阻，当电流通过时，就会产生损耗。在设计线路时合理布线，以走直线，减少线路长度；其次，提高供电电压，减少回路上的电能损失；第三，变压器布置尽可能接近负荷较大的地方，以减少主线路供电距离。第四，增大导线截面，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护及电压损失所选定的截面，本着经济合理的原则，适当增大一级导线截面面积，以减少线路的损耗，达到了线路节能的目的。本工程拟选用铜芯电力电缆，电源就近引入，减少线路上的能量损耗。15.2.3提高系统的功率因数提高系统的功率因数，减少无功功率，以充分利用线路能量。增加供电系统功率因数的措施有以下几种:1、采用的功率因数高设备，比如，大坝照明采用高压钠灯荧光灯可，室内照明，荧光灯具采用效率高的电子镇流器；2176 、线路或系统补偿：比如日光灯加装补偿电容器，配电系统加装自动补偿柜等。这样可减少系统高、低压线路无功功率，提高设备效率，减少线路投资。15.2.4照明部分的节能对本工程来说照明耗能为能源消耗的大头，因此，照明节能的挖掘潜力很大，可从下列几方面着手：1、采用高效光源。白炽灯过去用得最广泛，因为它便宜，安装维护简单，它致命的弱点是发光率太低，但其显色性较好，近年来出现了多种发光效率高，显色好，价格适中的新光源。低压钠灯和高压钠灯的发光效率高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，可用在对色彩要求不高的大坝及路灯照明上；2、发光效率较高的金属卤化物灯、三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，但其价高寿命较短，因此管理房、启闭机房等一般采用三基色荧光灯的灯具。176'