某水库除险加固工程 水电专业毕业设计

'毕业设计题目某水库除险加固工程学院广播电视大学专业水利水电工程姓名学号指导老师完成时间 目录前言11综合说明11.1绪言11.1.1工程现状11.2水文气象21.2.1气象21.2.2泥沙31.2.3设计洪水31.2.4年径流41.3工程地质41.3.1区域工程地质41.3.2大坝工程地质51.3.3溢洪道工程地质51.3.4输水洞工程地质61.3.5天然建筑材料61.4工程任务和规模71.4.1目前工程存在的主要问题71.4.2工程任务71.4.3工程规模81.5工程布置与主要建筑物81.5.1大坝工程设计81.5.2溢洪道工程91.5.3输水洞工程91.5.4工程监测设施91.5.5管理设施设计101.6机电及金属结构101.7消防设计101.8节能设计101.9施工组织设计11 1.10工程占地111.11环境保护设计121.12水土保持设计121.13工程管理设计121.14设计概算131.14.1主要工程量及主要材料131.14.2工程投资概算131.15经济评价131.16结论及建议151.17工程特性表162水文气象182.1流域概况182.2气象182.3水文基本资料182.4径流192.5设计洪水202.5.1洪水标准复核202.5.2洪水复核依据202.6施工期洪水计算272.7泥沙273工程地质293.1概述293.1.1工程概况293.1.2本次勘察情况错误！未定义书签。3.2地质概况303.2.1地形地貌303.2.2地层岩性30 3.2.3地质构造303.2.4地震303.2.5水文地质条件313.3近坝库区工程地质条件及评价323.3.1近坝区地质概况323.3.2库岸稳定323.3.3固体径流323.3.4库区浸没323.3.5水库淤积323.4坝体工程地质条件及评价333.4.1坝肩工程地质条件333.4.2坝体工程地质条件333.5坝基工程地质条件及评价353.6主要建筑物工程地质条件及评价353.6.1溢洪道工程地质条件及评价353.6.2输水洞工程地质条件及评价353.6.3新建管理房地质条件及评价363.7天然建筑材料363.7.1土料363.7.2石料364工程任务和规模384.1水库除险加固的必要性384.1.1小池沟水库现状384.1.2小池沟水库除险加固的必要性384.2洪水调节计算及防洪能力复核394.2.1调洪计算条件394.2.2洪水调节计算及成果414.2.3大坝防洪能力复核424.2.4防洪标准复核结论及处理意见454.3除险加固工程任务464.2.1小池沟水库除险加固工程任务464.4水库除险加固后规划指标规模47 4.4.1工程等别和建筑物级别474.4.2复核工程规模475工程布置及建筑物设计485.1除险加固设计依据及原则485.1.2设计原则495.2工程总体布置495.2.1除险加固工程总体布置495.3大坝加固505.3.1大坝坝体工程现状505.3.2大坝工程设计505.3.3加固后渗流及稳定复核545.4溢洪道工程615.4.1工程现状615.4.2水力计算625.4.3溢洪道布设635.5输水设施加固645.5.1输水设施基本概况645.5.2加固措施655.6观测设施655.7管理设施666机电及金属结构676.1电气676.2金属结构677消防设计687.1设计依据和原则687.1.1设计依据687.1.2设计原则687.2消防总体设计方案687.2.1工程消防范围69 7.2.2消防设计方案698节能设计708.1节能设计依据和设计原则708.1.1设计依据708.1.2设计原则708.2节能措施综述708.3工程节能设计718.3.1电力线路损耗718.3.2照明节能设计728.4节能效果分析739施工组织设计749.1施工条件749.2施工导流749.3料场选择与开采759.3.1土料759.3.2砂石料759.4主体工程施工759.4.1输水设施施工759.4.2大坝除险加固工程施工769.4.3溢洪道及施工769.5施工交通运输779.5.1对外交通运输779.5.2场内运输条件779.6施工工厂设施779.7施工总体布置779.7.1布置原则779.7.2施工分区789.8施工进度设计799.8.1施工安排79 9.8.2施工总进度799.9施工建设管理799.10主要技术供应809.10.1主要建筑材料809.10.2主要施工机械设备8010工程占地8110.1基本情况8110.1.1编制依据8110.1.2工程基本情况8110.2本次除险加固占地情况8110.3工程占地费用、标准8211环境保护设计8311.1环境保护设计依据8311.1.1环境保护设计依据8311.1.2环境保护任务8311.1.3环境影响综合评价结论8311.2工程影响地区的自然及社会环境状况8411.3环境保护设计原则8511.4施工期环境保护设计8511.4.1含油废水环境保护设计8511.4.2施工期生活污水环境保护设计8611.4.3砼拌和站环境保护设计8611.4.4固体废弃物环境保护设计8611.4.5空气保护设计8711.4.6声环境保护设计8711.4.7料场环境保护设计8811.4.8施工区人群健康环境保护设计8811.5环境管理与环境监测8811.5.1环境保护管理8811.5.2环境监测计划89 11.6环境保护投资概算9012水土保持设计9212.1设计依据9212.2建设项目基本情况9212.3建设项目防治责任范围与分区9212.4项目区水土流失及防治情况9312.5项目区水土流失预测与分析9312.5.1项目区水土流失特点9312.5.2水土流失预测时段9512.5.3扰动原地貌、土地及植被损坏面积预测9512.5.4可能造成的水土流失量预测9512.6项目区水土流失防治措施9612.6.1主体工程建设区9712.6.2弃渣场9712.6.3施工管理生活区9812.6.4水库管理区9812.7水土流失监测9812.8水土保持投资概算9912.8.1编制原则和依据9912.8.2工程量估算10012.8.3投资主要指标10012.8.4基础单价计算依据10012.8.5工程费用计算标准10112.8.6水土保持概算表10113工程管理设计10313.1管理机构10313.1.1管理机构现状10313.1.2管理机构设计10313.2管理范围和管理设施10313.2.1工程管理范围和保护范围103 13.2.2管理所规划10513.3工程管理运用10613.3.1建筑物的管理10613.3.2工程监测10813.3.3水库调度运用10813.3.4水文观测10913.3.5防汛交通10914设计概算11014.1工程设计概况11014.2编制原则及依据11014.3主要工程量及主要材料11114.4工程投资概算11215经济评价11416结论及建议11616.1结论11616.2建议11617附件及附图11717.1附图117 前言小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、水产养殖的综合利用的小（2）型水库。水库控制流域面积2.38Km2，干流长度3.2km，原有设计总库容22.6万m3，该水库1958年开工建设，1959年建成使用至今，发挥了重要作用，由于水库年久失修，亟需对其进行除险加固。17 1综合说明1.1绪言1.1.1工程现状小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，距某县城30km，距某村乡政府8km。水库控制流域面积2.38Km2，流域地貌属中低山区，坝址以上干流长度3.2km，干流平均比降1/18.6。水库原有防洪标准30年一遇设计，300年一遇校核，总库容22.6万m3，兴利库容11.3万m3，死库容5万m3。小池沟水库下游影响4个行政村2000余人、宜故公路及耕地1000余亩。是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、水产养殖的综合利用的小（2）型水库，水库地理位置见附图。该水库1958年开工建设，1959年建成使用。因工程建设年代较早，限于当时的设计、施工及管理水平，工程建设质量低劣，建成后未进行加固处理，水库运行管理和维修养护投入不足，运行中出现很多问题。水库枢纽主要建筑物有大坝、溢洪道及输水设施等。大坝为均质土坝，现状坝顶高程758.90～759.32m，下游坝底高程736.25m，坝顶长58.8m，坝顶宽6.2～6.6m，无防浪墙。迎水坡平均坡率为1：3.0，下游坡率自上而下分别为1:2.7、1:2.4、1:2.5、1:1.6，高程747.60m处有2.0m宽马道，下游有棱体排水。开敞式溢洪道位于大坝右岸，由进口段、宽顶堰和陡坡段组成，宽顶堰两侧为花岗岩体，边坡为近似矩形，进口呈喇叭形，底宽3.5~5.0m，溢洪道总长度118m。17 输水设施位于大坝左岸，由斜卧管、输水洞和出口组成，斜卧管为双孔形式，输水洞长度100m，洞身为矩形结构，为坝下埋浆砌石无压涵洞，断面1.1×0.7m，设计最大泄量0.4m3/s。小池沟水库现状主要工程特性如下表所示：表1-1小池沟水库现状主要工程特性表库区所在地洛宁县赵村乡坝体最大坝高25m库区所属河流洛河流域坝顶长度58.8m建设时间1958~1959坝顶宽度6.2～6.6m控制流域面积2.38Km2坝顶高程758.90～759.32m干流长度3.2Km溢洪道进口高程755.70m干流比降1/18.6长度84m总库容22.6万m3底宽3.5m~5.0m兴利库容11.3万m3最大泄量42m3/s死库容5万m3输水洞长度100m设计标准30年一遇形式浆砌石校核标准300年一遇断面矩形最大流量0.4m3/s1.2水文气象1.2.1气象小池沟水库流域位于华北干旱地区，属暖温带大陆性季风气候。受地形和季风影响，气温、降雨量随地区和季节变化差异较大。多年平均气温14.4℃，极端最高气温42.4℃（1996年6月22日），极端最低气温-18.4℃（1969年1月31日），多年平均无霜期228天。年水面蒸发量1825mm，降雨多集中在7、8、9三个月，时空分布不均。主要气候特征是：春季干旱风沙多；夏季炎热雨集中；秋季晴朗日照长；17 冬季寒冷雨量少。该流域主沟有常流水，但流量较小，库区来水主要来源于汛期7～9月暴雨产生的洪水。1.2.2泥沙流域内植被较少，沟深坡陡，加之部分群众陡坡种植，水土流失较为严重，汛期暴雨洪水是流域泥沙流失的主要因素，占全年流失量的80%以上。根据现场调查泥沙淤积情况，该水库现状泥沙淤沙高程为747.50m，淤沙体积为6.53万m3，水库从1959年建成运行至今52年，年淤沙量为0.13万m3。由此反推流域内侵蚀模数，取值为1018.10t/Km2.a。除险加固后使用年限按20年计，则预计总淤沙体积为9.13万m3。对应库容曲线的高程为749.67m，死水位为749.67m，相应的死库容为9.13万m3。1.2.3设计洪水小池沟水库现状总库容为22.6万m3，大坝为均质土坝，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）复核，该水库按Ⅴ等工程进行除险加固设计，永久性水工建筑物大坝、溢洪道及输水洞级别均为5级，次要建筑物级别为5级，大坝洪水标准为20年一遇（P=5%）设计，200年一遇（P=0.5%）校核。由于该水库及邻近区域无实测洪水资料，设计洪水根据河南省水利勘测设计院1984年出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》及2005年省水文局出版的《河南省暴雨参数图集》进行计算，并根据有关文件精神对分别对《84图集》和《05图集》的计算结果进行比较。经比较，《84图集》和《05图集》计算数据相差不大，《84图集》使用较成熟，17 设计洪水采用《84图集》计算成果，计算成果见下表。表1-2　　洪水计算成果表频率20年一遇200年一遇洪量（万m3）24.2844.27洪峰流量（m3/s）42.2773.201.2.4年径流年径流查《河南省水资源》(2007年版)进行计算，计算成果见下表。表1-3小池沟水库年径流分析成果表多年平均年径流（mm）径流量均值（万m3）频率P=20%P=50%P=75%P=95%14033.32Kp1.450.980.820.63年径流（万m3）48.3132.6527.3220.991.3工程地质1.3.1区域工程地质小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址位于某县某村乡小池沟村，库区地形起伏较大，沟岭相间分布，高程一般在700m～1000m，一般山岭高出河床50m～100m，河谷宽50m～300m，坝址处河谷宽约60m，河底高程736.25m左右，地貌属中低山区，区域内被第四系土层覆盖，森林效率低，植被不发育，水土流失较严重。工程区大面积出露中生代花岗岩，局部被第四系全新统坡低液限粘土覆盖。17 坝址区左、右岸土体主要由中生代花岗岩及少量第四系中更新统低液限粘土地层组成，河谷段被第四系全新统低液限粘土地层覆盖。库区地表水较贫乏，除汛期雨后有较大地表径流外，枯水期仅主沟及较大支沟内有地表水流。工程区地下水较贫乏，主要为浅层松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，浅层松散岩类孔隙水主要分布于地势低洼、汇水条件好的全新统低液限粘性土层中，地下水以大气降水补给为主，水量不大，水位随季节变化较大。基岩裂隙主要分布在节理裂隙比较集中且汇水条件较好的地段，水量较小。据调查区内水工砼设施年久完好，说明该区地表水对砼不具侵蚀性。1.3.2大坝工程地质坝体主要由黄褐色、灰褐色低液限粘土组成，土的成份和颜色变化较大，土质不均匀，含少量卵砾石等。坝体土击实试验最大干密度为1.70g/cm3，最优含水量为21.5％。根据勘探采取的原状土样所做土工试验资料知：坝体土天然含水量范围值17.9～26.6%、平均值22.3%；干密度范围值1.45～1.70g/cm3、平均值1.56g/cm3；压实度范围值85％～100％、平均值91.7％；压缩系数ａ1-2范围值0.169～0.305MPa-1，平均值0.233MPa-1，一般属中压缩性土；压缩模量范围值5.74～10.55Mpa，平均值7.83MPa；饱和快剪：粘聚力范围值10.8～21.2kPa，平均值17.7kPa，内摩擦角范围值8.9～18.5o、平均值12.1o。1.3.3溢洪道工程地质现状溢洪道由进口段、堰流段和陡坡段组成，全长118m17 。堰流段为开敞式近似矩形，两岸未护砌，上部塌方，溢洪道渠底淤积、阻水比较严重，无法安全泄洪。左岸边坡岩石呈强~中等风化，局部表层已风化成碎粒状且坍塌严重，右岸边坡岩石呈中等风化状。溢洪道狭窄不能满足水库泄洪要求，边坡稳定性稍差，局部风化程度高，抗冲刷能力较低，工程地质条件一般。陡坡段地形较陡，表层为0.5m厚壤土，下部为花岗岩体，有一定的抗冲刷能力。1.3.4输水洞工程地质输水道位于大坝左岸，由斜卧管、输水洞和出口组成，输水洞地基主要为中生代花岗岩，石质较坚硬，呈弱风化，工程地质条件较好。斜卧管踏步部分损坏，进水孔部分堵塞，无孔塞，输水洞出口处漏水，冲刷坝脚。1.3.5天然建筑材料本区内主要分布为中生代花岗岩，适宜筑坝土分布局限。只有在水库上游左右岸距离大坝约1000m处有上中更新统Q2~3低液限粘土分布。质地好，粘重性适中，室内试验的最大干重度1.71g/cm3，最优含水量21.0%，是良好的填筑坝体材料，易于取土复坝。该土料储量约5万m3。本工程所需砼骨料可自洛河采砂场购得，据调查在距大坝约15km的洛河滩，分布有砂、卵砾石，有正在使用的料场。本工程所需石料宜就近选用中生代花岗岩，石料场可选择坝下游左右岸均可，块石料应新鲜完整，抗风化能力强，中~弱风化者，可开采厚度大，成材率约占70~80%。质量较好，储量丰富，可以满足本工程对石料的需求。17 1.4工程任务和规模1.4.1目前工程存在的主要问题（1）大坝防洪标准不足坝顶现无防浪墙，坝顶高程不满足20年一遇设计、200年一遇校核洪水标准。（2）大坝坝体大坝迎水坡无踏步，砌石护坡部分脱落，左坝肩岩体裂隙发育；坝体填筑质量较差，压实度不够，渗透系数较大；背水坡无踏步，无排水沟，排水棱体部分损坏。（3）溢洪道溢洪道位于大坝右岸，底部较窄，两岸未护砌，上部岩体风化，边坡滑塌，底部堆积碎石，出口无开挖，无消能防冲设施，另外溢洪道距离背水坡坝坡较近，下泄水流可能冲刷下游坝坡。（4）输水设施斜卧管进水孔部分堵塞，无孔塞，输水洞淤积，出口处及连接渠道有漏水现象，冲刷背水坡坝脚。1.4.2工程任务根据水库大坝安全鉴定结论，小池沟水库病险严重，危及下游安全，属“三类坝”，急需进行除险加固。本次除险加固主要内容包括：大坝坝顶防浪墙工程；大坝上、下游坝坡工程；溢洪道工程；输水洞工程；水土保持及环境绿化工程；完善大坝管理及安全监测设施等。小池沟水库17 本次除险加固工后，仍以防洪为主，承担减轻下游河道防洪压力，保障下游2000余人及1000余亩耕地安全的任务，兼顾灌溉和水产养殖等综合效益。1.4.3工程规模（1）工程等级及设计标准根据《防洪标准》（GB50201－94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）规定：库容小于100万m3为（2）型水库，山区、丘陵区小（2）型水库土石坝设计洪水标准20～30年，校核洪水标准200～300年。小池沟水库原有设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准300年一遇，原有设计总库容22.6万m3，结合水库所处地理位置及重要性，水库属小（2）型水库，确定水库工程等别Ⅴ等，主要、次要建筑物级别5级，本次除险加固洪水标准取规范规定下限，设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用200年一遇。（2）工程特性指标大坝为均质土坝，坝顶高程758.90～759.32m，本次除险加固后水库总库容为25.85万m3，兴利库容为7.17万m3，死库容为9.13万m3。1.5工程布置与主要建筑物1.5.1大坝工程设计（1）上游坝坡上游坝坡首先清除表层脱落砌石、杂草、杂土（50cm），其上浇筑混凝土面板（混凝土面板和干砌石方案比较），坝坡整修厚坡度为1：3；左坝肩防渗处理；坡面新修踏步。17 （2）下游坝坡下游坝坡修整：首先清除表层杂草、杂土（50cm），填筑压实塌坑；新修坝后排水沟、岸坡排水沟及踏步；修复下游排水棱体。（3）坝顶工程现状坝顶较规则，无交通使用要求，不再加宽；经调洪演算，坝顶不再加高，新修C25钢筋混凝土防浪墙，防浪墙墙顶高程760.20m。1.5.2溢洪道工程溢洪道宽顶堰位于大坝右侧，无护砌，边坡多处出现滑塌，陡坡段出口距离大坝背水坝坡较近，无法安全泄洪。本次设计主要对溢洪道进行扩宽、放坡，清理底部碎石，控制段底部衬砌，出口开挖陡槽，陡坡段出口处与背水坝坡之间修筑挡墙。1.5.3输水洞工程原有输水设施斜卧管部分毁坏，输水洞淤塞，下游出口渗漏。工程措施如下：（1）维修斜卧管，疏通部分堵塞进水孔并新增进水孔孔塞；（2）疏通输水洞，出口漏水部位进行处理；（3）出口连接渠道拆除并重修。1.5.4工程监测设施该水库现无任何安全观测设施。结合水库除险加固，本次设计分别设置2个坝体位移变形观测桩和2个坝体浸润线观测管，以监测大坝的位移和渗流状况。17 另外，水库增设观测尺和雨量计等必备设施。1.5.5管理设施设计该水库现无管理房，由于库区地形起伏较大，本次拟在水库库区左岸村中新建一座管理房，采用一层砖混结构，建筑面积56m2。考虑日后运行、管理需要，购置必要的管理设备。1.6机电及金属结构水库机电设备主要是新建管理房电气设备及水库除险加固施工电气设备。水库无金属结构。1.7消防设计本工程的主要任务是对大坝、溢洪道、输水设施等建筑物的病险部位进行加固维修，未改变原有的工程消防系统。本次工程消防设计对象主要是新建工程管理用房。应加强对水库管理人员消防意识培训，同时为防止线路短路或管理人员疏忽大意引起火灾，规划设2个消防灭火器。1.8节能设计小池沟水库除险加固大部分工程不属于高耗能建筑，只考虑施工时采用能耗低效率高的施工机械。对新建水库管理房，其建筑采暖、通风及采光照明系统重点进行节能设计。17 1.9施工组织设计小池沟水库距洛宁县城约30km，现无上坝道路，距离库区2.5Km处有村村通公路，交通不便。施工前需新修上坝交通道路。工程所需的水泥、钢材、炸药、汽（柴）油、木材由县城采购供应。工程所需的石料、碎石料可从从洛宁县周边石料厂选购。目前水库无专门电力线路，新建管理房需架设电力线路、购置电度表。工程施工用水可直接从库中抽取，生活用水可架管道从附近村庄取用。根据施工地点分布情况和场地条件，主要布置有生活区、枢纽区和砂石料场区。区内设有公路、仓库、钢筋、木材加工、混凝土系统及水、电、通讯、照明系统和住宿生活设施等。根据本次除险加固工程的规模和施工场地条件，工程总工期定为10个月。根据工程施工的先后顺序、互相影响程度、工程部位及汛期施工等因素，施工时先完成输水洞维修、大坝上游坝坡加固、溢洪道整修，最后为下游坝坡整修、坝顶工程、观测设施、管理房建筑等其它工程。1.10工程占地库区地形起伏较大，水库经多年蓄水运行，库岸已基本稳定，水库大坝加固后兴利水位未变，不会产生土地浸没。但在设计水位下会对周边山地产生较小的临时淹没，水库除险加固后不存在移民及搬迁问题。施工生活区及沙石料厂区会临时占用部分土地，新建管理房会占用库区部分土地。17 1.11环境保护设计工程对环境的影响主要是施工产生的一些生活污水、施工污水、生活垃圾、工程垃圾等。本次工程环境保护设计重点是控制生活污水及施工污水对环境的影响。针对施工期的环境影响，采取具体的环境保护措施有：采用混凝土沉淀池、隔油沉淀池、化粪池等处理生产废水和生活污水；施工区洒水、施工土料遮盖等措施来控制大气质量；对施工期的环境监测提出方案和费用；工程环境保护总投资为2.19万元。1.12水土保持设计本工程建设区面积约为6.3hm2，直接影响区面积约为1.0hm2，工程水土保持责任范围7.3hm2。主体工程施工结束后，要对施工场地进行植被恢复。植被恢复方法有：原为农田的复耕，原为林地的植树，弃渣场植被以撒播草种为主。水土保持工程总投资2.21万元。1.13工程管理设计水库除险加固后，设置水库工程管理所，管理采用承包责任制。参照河南省水利厅文件精神，水库管理所编制定员人数4人。由于水库现无管理通讯设施，拟新建水库管理房建筑面积56m2，内配置必要设施，管理房设于库区左岸村中台地上。工程保护范围：工程保护范围在工程管理范围边界外延，主要建筑物大坝、溢洪道和输水洞外缘100m，一般建筑物外缘50m17 定为工程保护范围。同时管理所应在管理范围和保护范围内搞好植树造林，在径流区内加强封山育林，做好水土保持工作。1.14设计概算1.14.1主要工程量及主要材料小池沟水库除险加固工程总工程量11168.88m3，其中土方5750.60m3，石方4942.80m3，砼及钢筋砼475.48m3。需主要材料：水泥163.23t，木材3.61m3，汽油0.80t，柴油46.00t，砂463.01m3，碎石1427.68m3，钢筋2.71t，块石855.22m3。需总工日6401个。1.14.2工程投资概算该工程总投资218.58万元，其中建筑工程90.14万元，机电设备及安装工程8.87万元，施工临时工程25.10万元，独立费用84.60万元，基本预备费10.41万元，水保措施费2.21万元，环境措施费2.19万元。1.15经济评价由于本类工程有关资料极少，进行定量经济效益分析较困难，本次仅对效益进行定性分析。本工程效益具体反映在：1、提高水库坝体的安全系数，保证了坝体安全。17 大坝初建时由于建设标准低，工程质量较差。现状大坝坝坡塌坑，坝肩处渗漏，大坝存在渗流破坏的隐患，危及大坝安全；输水洞出口渗漏，侵蚀淘刷坝脚。本次除险加固工程通过加固改造输水洞、坝坡护砌，改善了大坝运行条件，再经过坝肩的防渗处理，完善了大坝的防渗体系，为下一步大坝安全运行提供了保证，提高了坝体安全系数，保证了下游群众生命财产的安全。2、提高了农业灌溉的保证率。工程实施后，消除了工程上不安全隐患，能够保证水库安全正常运行，通过输水洞工程改造，改善了工程运用条件，有利于水库发挥灌溉和养殖等效益，为科学管理、合理调配水资源创造良好条件，可进一步提高农业灌溉和工业供水的保证率。3、为水库正常运行，发挥效益奠下坚实基础。工程实施后，消除了工程上不安全隐患，提高了水库大坝的安全系数，为下一步水库正常运行发挥效益奠定了坚实基础。根据以上分析，小池沟水库除险加固工程不仅产生了一定的经济效益，还带来了巨大的社会效益，保证了下游村庄及公路的防洪安全。17 1.16结论及建议小池沟水库除险加固工程不仅产生一定的经济效益，还能带来了很大的社会效益，水库的安全运行，是下游群众生产生活的安全保证，也为国民经济的发展提供了保证。在小池沟水库除险加固工程完成后，应加强水库日常管理，按有关规范对水库水位、降雨以及大坝渗流、变形等情况进行观测，从而向上级主管部门提供防洪调度的依据。同时，改善水库管理所的条件，以利管理人员对管理工作的进行。17 1.17工程特性表表1-5小池沟水库除险加固工程特性表序号名称单位数量一水文（1）控制流域面积Km22.38（2）多年平均年径流量万m3140（3）洪峰流量设计洪峰流量(P=5%)m3/s44.27校核洪峰流量(P=0.5%)m3/s77.32（4）24小时洪量设计洪量(P=5%)万m324.28校核洪量(P=0.5%)万m344.27二水库大坝（1）大坝特征值坝型均质土坝坝顶长m58.8最大坝高m25坝顶宽m6.2~6.6(2)水位设计水位m757.48校核水位m758.75兴利水位m755.40死水位m749.97（3）特征库容总库容万m325.85兴利库容万m37.43死库容万m39.17三溢洪道进口高程m755.4017 长度m118设计洪水条件下泄流量(P=5%)m3/s24.46校核洪水条件下泄流量(P=0.5%)m3/s52.89四加固后工程主要指标（1）大坝塌坑处理填实加高m0（2）溢洪道进口高程m754.84控制段高程754.40最大泄量m3/s52.89（3）观测设备大坝浸润线观测管个2大坝位移观测桩个2（4）总工程量m311168.88（5）总投资万218.58（备注：此表为本次初步设计后水库特性指标）。17 2水文气象2.1流域概况小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，距某县城约30Km，距某村乡政府8Km。水库控制流域面积2.38Km2，流域属中低山区，坝址以上干流长度3.2Km，干流平均比降1/18.6，流域内植被叫少，沟深坡陡，水土流失较为严重，汛期暴雨洪水是流域泥沙流失的主要因素，占全年流失量的80%以上。2.2气象小池沟水库流域区位于华北干旱地区，属暖温带大陆性季风气候。受地形和季风影响，气温、降雨量随地区和季节变化差异较大。多年平均气温14.4℃，极端最高气温42.4℃（1996年6月22日），极端最低气温-18.4℃（1969年1月31日），多年平均无霜期228天。年水面蒸发量1825mm，降雨多集中在7、8、9三个月，时空分布不均。主要气候特征是：春季干旱风沙多；夏季炎热雨集中；秋季晴朗日照长；冬季寒冷雨量少。该流域主沟无常流水，库区来水主要来源于汛期7～9月暴雨产生的洪水。2.3水文基本资料小池沟水库属小（2）型水库，流域面积较小，流域内无水文观测资料，此次只收集到流域情况、降雨量资料及溢洪道实测纵横断面、大坝实测纵横断面，这些资料可以补充和修订洪水复核成果。28 本次所用有关数据，参考1973年12月洛阳地区革命委员会水利局所作《河南省洛阳地区水利建设基本资料汇编》及1998年10月《小型水库大坝注册登记表》（注册登记号：BD00000225－E410328）中各项指标数值，以重新进行复核后的成果为准。本次初步设计洪水计算依据有：（1）《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（1984年10月，以下简称《84图集》）；（2）《河南省暴雨参数图集》（2005年12月，以下简称《05图集》）；（3）《河南省水资源》（2007年8月）；（4）1/10000航测图及1/1000实测水库大坝坝址处地形图。2.4径流小池沟水库自1959年建成后，因缺少观测仪器、设备，水库建成至今无水文观测资料，故无法用实测资料计算年径流。查《河南省水资源》（2007年河南省水资源编纂委员会编著），年径流Cv=0.67，Cs/Cv=2，该区多年平均年径流深为140mm，多年平均径流量33.32万m3，不同频率径流量见表2-1。表2-1小池沟水库年径流分析成果表多年平均年径流（mm）径流量均值（万m3）频率P=20%P=50%P=75%P=95%14033.32Kp1.450.980.820.63年径流（万m3）48.3132.6527.3220.9928 2.5设计洪水2.5.1洪水标准复核根据《防洪标准》（GB50201－94）和《水利水电枢纽工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000）规定，库容小于100万m3为（2）型水库，山区、丘陵区小（2）型水库土石坝设计洪水标准20～30年，校核洪水标准200～300年。小池沟水库控制流域面积2.38Km2，原有设计总库容22.6万m3，考虑到水库流域面积及库容较小，防洪标准选取规范规定的下限，即小池沟水库按20年一遇（P=5%）洪水标准设计，200年一遇（P=0.5%）洪水标准校核。2.5.2洪水复核依据由于该水库没有实测的流量和雨量资料，故本次计洪水计算依据《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（1984年10月，以下简称《84图集》）以及《河南省暴雨参数图集》（2005年12月，以下简称《05图集》）。又该水库的流域面积小于200Km2，洪峰流量与洪水过程线依据图集规定采用推理公式进行计算。本次复核使用《84图集》和《05图集》同时查算，并对暴雨计算成果对比分析取值，选取暴雨成果后再进行设计洪水计算。2.5.2.1基本资料（1）水文分区：查省水利厅设计院1984年10月编印的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称《84图集》），小池沟水库所在水文分区Ⅳ区。（2）计算参数：28 经本次水文复核，小池沟水库流域特征值为：流域面积F＝2.38Km2；干流长度L＝3.2km；干流比降J＝1/18.6。2.5.2.2设计暴雨计算（1）设计暴雨量在流域重心处查各计算时段点暴雨均值和相应的变差系数，以Cs=3.5Cv查PⅢ型曲线模比系数，计算设计频率点暴雨量，再根据流域面积查附图求得点面折减系数，计算面雨量作为设计暴雨量。根据《84图集》和《05图集》，查得有关数值，分别进行计算。小池沟水库设计暴雨量计算成果如下表2－2。表2－2设计暴雨量计算成果表类别时段点雨量均值(mm)变差系数CVCS=3.5CV模比系数KP设计频率点雨量(mm)折减系数α设计频率面雨量(mm)84图集10min13.80.4471.565K5%=1.8825.941.025.94K3.33%=2.0428.1528.15K0.5%=2.7938.5038.50K0.33%=2.9240.3040.301h32.80.5421.897K5%=2.168.881.068.88K3.33%=2.29575.27675.276K0.5%=3.34109.552109.552K0.33%=3.492114.54114.546h500.5531.936K5%=2.110501.0105K3.33%=2.323116.15116.15K0.5%=3.34167.00167K0.33%=3.568178.40178.428 24h720.5001.75K5%=1.99143.281.0143.28K3.33%=2.18156.96156.96K0.5%=3.06220.32220.32K0.33%=3.24233.28233.2805图集10min13.30.51.75K5%=1.8825.001.025.00K3.33%=2.1828.9928.99K0.5%=2.7937.1137.11K0.33%=3.2443.0943.091h300.62.1K5%=2.163.001.063.0K3.33%=2.4573.5073.50K0.5%=3.34100.20100.2K0.33%=3.87116.10116.16h500.5251.838K5%=2.1105.001.0105.00K3.33%=2.245112.25112.25K0.5%=3.34167.00167.00K0.33%=3.39169.50169.5024h730.531.855K5%=1.99145.271.0145.27K3.33%=2.26164.98164.98K0.5%=3.06223.38223.38K0.33%=3.42249.66249.66（2）设计暴雨递减指数考虑不同时段雨量变差系数Cv及点面关系影响，按照历时关系，1小时以下为n1，1～6小时为n2，6～24小时为n3，暴雨递减指数计算：28 分别根据《84图集》和《05图集》计算不同频率的暴雨递减系数值，计算结果见下表2－3。表2－3暴雨递减指数成果表类别设计频率n1n2n384图集P=5%0.60.750.765P=0.5%0.4160.7650.80005图集P=5%0.60.750.765P=0.5%0.4460.7150.7902.5.2.3设计洪水计算（1）设计洪量设计洪量降雨径流关系按24小时设计雨量计算。公式如下：W24=1000RF式中：F──流域面积(Km2)，小池沟水库控制流域面积2.38Km2；R──24hr净雨深（mm），由降雨径流关系P+Pa～R曲线求得P为24hr设计雨量，Pa为设计前期影响雨量。200、300年一遇暴雨Pa=Imax=50mm，20年一遇Pa=2/3Imax=33.3mm，30年一遇暴雨Pa=2/3Imax=33.3mm（Imax由水文图集查得）。各设计频率洪量计算成果见表2－4。表2－4设计净雨量及设计洪量计算成果表类别设计频率24时暴雨量前期影响雨量P＋Pa24小时净雨量R坝控面积24时设计洪量84图集与05图集之比28 (mm)(mm)(mm)(mm)(Km2)(万m3)84图集P=5%143.2833.3176.581022.3824.28P=3.33%156.9637.5197.461202.3828.56P=0.5%220.3250270.321862.3844.27P=0.33%233.2850283.282022.3848.0705图集P=5%145.2733.3178.571032.3824.510.99P=3.33%164.9837.5202.481242.3829.510.97P=0.5%233.2850283.281882.3844.740.99P=0.33%249.6650299.642122.3851.460.99（2）设计洪峰流量洪峰流量采用《84图集》中推荐的小流域洪水推理公式法计算（适用于流域面积200Km2以下），由设计暴雨推求设计洪水。推理公式法：Qm=0.278ψ(S/τn)Fψ=1-(μ/S)τnτ=0.278L/(mJ1/3Q1/4)式中，Qm－设计洪峰流量，m3/s；ψ－洪峰径流系数;τ－洪峰汇流时间，h;F－流域面积，2.38km2;L－干流长度，设计断面至干流分水岭，3.2Km;J－干流平均坡度，以h计;S－设计最大1小时雨量平均强度，即设计频率1小时雨量，mm/h;n－设计暴雨递减指数，按相应汇流历时取值，当τ<1小时取n1，τ=1～6小时取n2，τ=6～24小时取n3;28 μ－平均入渗率，以mm/h计，取μ=5.0;m－汇流参数，由《84图集》图26中θ～m相关线查得θ=L/(J1/3Q1/4)。将各数值代入公式计算，设计洪峰流量计算成果如表2－5。表2－5　洪峰流量计算成果表类别频率Spθmτ(h)ψQm(m3/s)比值84图集P=5%68.886.8160.9061.00.927442.27P=3.33%75.286.8160.9060.970.934647.29P=0.5%109.556.8160.9060.880.956873.20P=0.33%114.546.8160.9060.870.958977.1105图集P=5%63.006.8160.9061.00.919137.571.10P=3.33%73.506.8160.9060.980.932845.891.03P=0.5%100.206.8160.9060.900.952466.181.10P=0.33%116.106.8160.9060.860.959778.730.98注：上表中“比值”一栏为《84图集》流量与《05图集》流量的比值。（3）设计洪水成果的选用采用不同图集查算的降雨量及以此计算的设计洪峰流量和设计洪量成果见表2－4、表2－5。由表可知《84图集》所得成果与《05图集》所得成果差别不大，由于《84图集》尚处在试行阶段，而《05图集》使用比较成熟，故本次设计洪水计算采用《84图集》的最终复核成果。计算成果见表2－6。表2－6　　　　洪水计算成果表洪水频率p20年一遇200年一遇洪量（万m3）24.2844.27洪峰流量（m3/s）44.2773.2028 2.5.2.4设计洪水过程线（1）采雨递减指数n1、n2、n3为参数，按24小时净雨时程分配表计算逐时降雨量，见下表2－7：（2）将设计洪峰(主峰)的Qm和τ，对应τ时段的最大平均净雨强度绘出概化等腰三角形，其顶高为Qm，底宽为2τ；（3）列表计算出主峰Qm前后各个τ时段的净雨量Rτ，以各个τ时段的降雨平均强度计算各次峰的洪峰流量Qi=0.278(Ri/t)F，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，过程线量算的洪量应与净雨计算的W24相等。表2－7　　　24小时净雨过程表时间1～6789101112131415时段雨量（mm）P＝5%001.642.733.273.273.744.488.9747.84P＝0.5%002.74.55.45.47.058.4616.9290.23时间161718192021222324时段雨量（mm）P＝5%5.983.744.363.272.732.731.641.640P＝0.5%11.287.057.205.404.504.502.702.70小池沟水库各频率的洪水过程线如表2－8。表2－8　　　洪水过程线时间789101112131415P＝5%00001.62.53.55.9342.27P＝0.5%00001.64.28.516.3873.20时间161718192021222324P＝5%3.962.42.21.81.30000P＝0.5%7.084.83.42.31.5000028 2.6施工期洪水计算小池沟水库施工临时工程等级为5等，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），导流建筑物洪水标准取5年一遇。根据《河南省水资源》图集间接计算小池沟水库施工期洪水，非汛期５年一遇单月入库水量具体计算如下：小池沟水库多年平均年径流深为140mm，对应多年平均径流量为：2.38×140=33.32万m3，多年年径流变差系数Cv=0.67，Cs/Cv=2.0，查PⅢ型曲线得到5年一遇设计年来水量为:33.32×1.45=48.31万m3。根据典型年年内分配比例，非汛期5年一遇单月最大来水量为：48.31×10.5%=5.07万m3，日均来水量0.17万m3。2.7泥沙小池沟水库建成至今52年，根据调查，水库现状淤积高程约为747.50m，相应淤积库容为6.53万m3。根据水库实际淤积情况，用下列公式反推侵蚀模数：式中：V淤—淤积库容，万m3；Ms—侵蚀模数，t/Km2.a；F—流域面积，2.38Km2；N—淤积年限，取52a；m—库中泥沙淤积率,取0.7；γs—泥沙干容重，1.35t/m3。经计算，多年平均淤积量0.13万m3/a，多年平均侵蚀模数1018.1028 t/km2.a。本次除险加固后，水库再运行20年，对应泥沙沉积量为2.6万m3。对应淤积高程749.67m，则水库的死库容为：9.17万m3。28 3工程地质3.1概述3.1.1工程概况小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，距某县城约30Km，距某村乡政府8Km。水库控制流域面积2.38Km2，高程一般在700～1000m左右。坝址处沟谷呈不对称“V”字型，河谷上口宽约200m，河底高程约720m。地貌属中低山区，区域内大部被第四系土层覆盖，植被不发育，水土流失严重。水库枢纽主要建筑物有大坝、溢洪道和输水洞组成。表3-1小池沟水库地质勘察工作量一览表勘察项目单位完成工作量地质调查Km21.0地质剖面Km1.5探井m/个12.6/3取样原状土样件12土工试验常规组12湿陷12原状快剪8渗透10击实2117 3.2地质概况3.2.1地形地貌小池沟水库控制流域面积2.38Km2，流域地貌中低山区，高程一般在700～1000m左右。坝址处沟谷呈不对称“V”字型，河谷上口宽约150m，河底高程约720m。3.2.2地层岩性区域大部分出露花岗岩，沟底被第四系低液限粘土覆盖，工程区森林覆盖率较低，植被不发育，水土流失较严重。3.2.3地质构造小池沟水库位于华北地台南缘，华熊台隆中部，熊耳山隆断区，流域内河流呈南北向展布，水文网发育，形成沟梁相间梳状地貌。坝址段河谷呈对称“V”型下切深谷，地质营力主要为风化侵蚀作用，区域地质构造以东西构造为主。坝址区无断裂通过，无新构造运动迹象，地质体稳定，构造稳定，岩石节理裂隙发育，程度不高，岩体相对较完整，仅在溢洪道进口段见崩塌倒堆石，区域稳定性好。3.2.4地震根据《中国地震动参数区划图》（1/400万）（GB18306-2001）及《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）查知：水库区地震基本烈度为6度，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.40s117 。坝址区未发现断裂通过，地质体稳定，区域构造稳定性属稳定区，属抗震相对有利地段。据《河南省地震历史资料》及洛宁县志记载，受陕西、山西7级以上地震影响，从公元前135年~公元1974年间，共发生地震19次，震级均未超过4级。3.2.5水文地质条件3.2.5.1地表水库区地表水较贫乏，除汛期雨后有较大地表径流外，枯水期河沟内有地表水流。据调查区内水工砼设施年久完好，说明该区地表水对砼不具侵蚀性。3.2.5.2地下水坝址区域地下水较贫乏。主要为浅层松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，浅层松散岩类孔隙水则主要分布于河谷内全新统松散堆积层下部泥质砂砾、碎石中。水位、水量随季节变化较大。基岩裂隙水则主要分布于基岩风化层或节理裂隙发育带中，无统一水位，水量受季节性气候影响变化极大。二者均以大气降水补给为主。地下水以地下径流方式由两侧向河谷或下游排泄。勘察期间坝体探井地下水位埋深4.20~4.40m（2011.4.3~2011.4.5）（标高743.13~750.13m）。根据区域水文地质资料，该地下水对砼不具侵蚀性。117 3.3近坝库区工程地质条件及评价3.3.1近坝区地质概况坝址区属基岩中低山区，坝址处河谷上宽下窄，横断面呈“V”字型，主河槽上口宽约60m，谷底宽30m，谷底高程720m左右。岸坡为25°~30º两岸基本对称。在坝址处未发现不良构造线通过。左、右岸主要由中生代花岗岩组成，河谷段被第四系全新统低液限粘土层覆盖。3.3.2库岸稳定库区两岸上游主要分布为中生代花岗岩(γ53)，局部为第四系粘性土。花岗岩质硬属中等风化，具极强抗冲刷能力，粘性土虽然直立性好，但柱状节理较为发育，据现场勘察局部也见塌岸现象，岸坡稳定性一般。3.3.3固体径流库区地处基岩中低山区，基底中生代花岗岩(γ53)大部裸露，质硬，抗冲刷能力强，第四系松散层低液限粘土分布局限。致使控制流域内无大量固体径流来源，入库仅为细颗粒物质。3.3.4库区浸没水库周边及大坝下游两岸地层主要为中生代花岗岩，岩体宽厚，又无外漏水通道，水库下游河道坡降大，且堆积层中的孔隙水迳流快，无聚积条件。区域调查未发现土壤盐渍化和沼泽化现象，由此可判定库区不产生浸没问题。3.3.5水库淤积117 水库区地处基岩低山区，花岗岩表层风化破碎，形成较普遍发育的坡~残积碎石土，河谷及其两侧分布的第四系粘性土类，抗冲刷侵蚀能力均不高，加之坡面垦种，致使水土流失严重，目前水库上游淤积面平均高程约747.50m，淤积厚度约13.0m。水库淤积物主要成份为粉粒及粘粒。3.4坝体工程地质条件及评价3.4.1坝肩工程地质条件坝肩由宽厚较大的中生代花岗岩组成，山体宽厚，岩石透水性小。在水库正常水位运行时，左岸坝脚处会发生渗漏。渗漏流量约2~3m3/h，渗漏属坝肩绕渗。渗漏原因是左坝肩中生代花岗岩中发育一组与坝轴线斜交的节理，且未充填形成渗漏通道，为绕渗提供了有利条件。3.4.2坝体工程地质条件3.4.2.1概述由于坝体填筑质量不一，大坝施工分期多，碾压夯实不均匀，层间及接茬结合不好，坝体土上部呈松散大孔状，有架空现象。下游左坝脚处有水流冲刷现象，坝坡凹陷。3.4.2.2坝身质量坝体主要由黄褐色、灰褐色色低液限粘土组成，土的成份和颜色变化较大，土质不均匀，含少量卵砾石等。坝体土击实试验最大干密度为1.70g/cm3，最优含水量为21.5％。117 根据勘探采取的原状土样所做土工试验资料知：坝体土天然含水量范围值17.9～26.6%、平均值22.3%；干密度范围值1.45～1.70g/cm3、平均值1.56g/cm3；压实度范围值85％～100％、平均值91.7％；压缩系数ａ1-2范围值0.169～0.305MPa-1，平均值0.233MPa-1，一般属中压缩性土；压缩模量范围值5.74～10.55Mpa，平均值7.83MPa；饱和快剪：粘聚力范围值10.8～21.2kPa，平均值17.7kPa，内摩擦角范围值8.9～18.5o、平均值12.1o。依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），该类坝体填筑要求压实度应达到96%（其相对应的干密度为1.63g/cm3）以上。本次勘察在坝体中共取样12组，其中压实度大于96％的仅有3组，占总数的25％；小于96％的有9组，占总数的75％。即压实度满足规范要求的试验数据仅占试验总数的25%，远达不到规范要求的填筑质量。根据室内渗透试验，坝身土的渗透系数范围值为K=5.15´10-5cm/s~1.23´10-3cm/S之间，平均值为：K=5.6´10-4cm/s。详见表3-2《坝体土透水性一览表》。由表中可以看出坝体土的渗透系数大部分都大于1.0´10-4cm/s，坝体土的渗透系数达不到《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）中对填筑土的要求。一般属中等透水，局部呈弱透水性。表3-2坝体土透水性（室内渗透试验）一览表土样编号取样位置取土深度(m)渗透试验含水量(%)干密度(g/cm3)渗透系数(cm/s)渗透等级TJ1-1坝体土1.2022.01.528.75×10-5弱透水TJ1-33.2023.51.564.83×10-4中等TJ1-44.2025.61.553.98×10-4中等TJ2-11.2020.21.527.95×10-5弱透水117 TJ2-33.2022.91.485.15×10-5弱透水TJ2-44.2026.21.453.25×10-4中等TJ3-11.2017.91.701.05×10-3中等TJ3-22.2018.61.649.16×10-4中等TJ3-33.2020.41.671.23×10-3中等TJ3-44.2026.61.561.02×10-3中等3.5坝基工程地质条件及评价大坝基础为厚度较大的中生代花岗岩，主河槽处有轻微渗漏现象，但渗漏量不大，水库运行52年来，未发现大量渗漏现象，坝前淤积厚度约13m，形成一道天然铺盖，对防渗起到一定作用。3.6主要建筑物工程地质条件及评价3.6.1溢洪道工程地质条件及评价溢洪道底板及左、右岸分布的地层岩性主要为中生代花岗岩（γ53），表面风化严重，左岸岩性呈中等~强风化状，岩石破碎，塌陷，右岸岩性呈中等风化，裂隙发育，建议对两岸边坡先削坡，边坡系数可取1：0.35~1：0.55，局部可做喷锚护坡。对溢洪道底板应整平，下游应挑流，同时修建消能工程及挡水设施，以便于溢洪道正常使用。3.6.2输水洞工程地质条件及评价斜卧管坐落在左岸中生代花岗岩上，表面损坏，进水孔堵塞，输水洞洞内淤积、出口漏水。建议施工时进一步勘查输水设施工程地质条件。117 3.6.3新建管理房地质条件及评价大坝无管理房，拟建管理房初选于库区左岸，挖去表面风化层，以中生代花岗岩为持力层，可采用天然地基条形基础。基础埋深1.50m，地基承载力特征值可采用800kPa。3.7天然建筑材料3.7.1土料本区内主要分布为中生代花岗岩，适宜筑坝土分布局限。只有在水库上游左右岸距离大坝约1000m处有上中更新统Q2~3低液限粘土分布。质地好，粘重性适中，室内试验的最大干重度1.71g/cm3，最优含水量21.0%，是良好的填筑坝体材料，易于取土覆坝，该土料储量约5万m3。3.7.2石料本工程所需砼骨料可自洛河采砂场购得，据调查在距大坝约15km的洛河滩，分布有砂、卵砾石，有正在使用的料场。细骨料成份主要为长石、石英，少量云母，含微量泥质，未见泥块分布，总体砂质较好，适宜做为水泥砂浆及砼的细骨料。粗骨料卵砾石主要成份为石英岩、石英砂岩及安山岩，卵砾石多呈亚圆形，致密坚硬，未发现软弱颗粒分布。根据料场骨料成份组成情况并结合地区经验，初步判定混凝土粗骨料不具有碱活性成分。粒径一般5～30mm，含量75.0％左右，次为砂质及极微量泥质充填，天然密度1.95~2.05g/cm3，在购用前应做试验确定，混凝土骨料指标应符合下表：购用前应对块石料进行试验，以满足SL251-2000《水利水电天然建筑材料勘察规范》，并符合下表要求：表3-3混凝土骨料质量指标117 项目指标细骨料粗骨料表观密度＞2.55g/cm3＞2.6g/cm3堆积密度＞1.50g/cm3＞1.6g/cm3孔隙率＜40%＜45%吸水率＜2.5%云母含量＜2%针片状颗粒含量＜15%软弱颗粒含量＜5%含泥量＜1%轻物质含量≤1%不允许存在有机质含量浅于标准色浅于标准色细度细度模数2.5~3.5为宜宜采用6.25~8.30平均粒径0.36~0.50mm为宜（粒度模数）硫酸盐及硫化物含量＜1%＜0.5%本工程所需石料宜就近选用中生代花岗岩，石料场可选择坝下游左右岸均可，块石料应新鲜完整，抗风化能力强，中~弱风化者，可开采厚度大，成材率约占70~80%。质量较好，储量丰富，可以满足本工程对石料的需求。选用前应对块石料进行试验，以满足SL251-2000《水利水电天然建筑材料勘察规范》，并符合下表要求。表3-4块石试验指标序号项目指标备注1饱和抗压强度按地域、设计要求与使用目的确定硫酸盐及硫化物含量同混凝土骨料要求2软化系数3冻融损失率＜1%4干密度＞2.4t/m3117 4工程任务和规模4.1水库除险加固的必要性4.1.1小池沟水库现状小池沟水库原有设计总库容22.6万m3，其中兴利库容11.3万m3，死库容5万m3，枢纽由大坝、溢洪道、输水设施等建筑物组成。水库目前带病运行，存在大坝坝体压实度不够，渗透系数较大，坝坡不规整；溢洪道两岸部分塌方，出口冲刷坝脚；输水洞进口部分损坏，出口漏水等问题。4.1.2小池沟水库除险加固的必要性小池沟水库于1958年开工建设，1959年竣工，竣工至今未进行加固。该水库工程建设程序不规范，工程质量较差，加上运行管理与维修养护投入不足，枢纽工程先后暴露出很多问题，如坝坡凹陷等问题；溢洪道岸坡塌方、底部淤积严重、下游无消能防冲设施；斜卧管进水口淤塞及输水洞出口漏水等一系列安全隐患等。2011年3月，由我院对小池沟水库进行安全鉴定评价，形成《洛阳市洛宁县小池沟水库安全鉴定评价报告》，洛阳市水库主管部门于2011年4月按照《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号）要求对该水库大坝进行一次全面安全鉴定，形成鉴定结论为“小池沟水库病险严重，定为三类坝，应尽早进行除险加固”。鉴于小池沟水库在大坝运行管理、大坝安全监测、坝体工程质量、渗流稳定安全等方面均存在安全隐患，水库病险严重，为病险水库，除险加固项目建设已纳入水利部小（2117 ）类水库除险加固规划，因其所处位置重要，因此小池沟水库除险加固工程应尽早实施。4.2洪水调节计算及防洪能力复核4.2.1调洪计算条件4.2.1.1起调水位由于小池沟水库输水洞输水能力较小，在洪水调节计算中不参加泄水计算。小型水库采用24小时洪水控制，水库平溢洪道水位起调。水库溢洪道为宽顶堰形式，堰底高程为755.43m，本次调洪验算起调水位按755.40m计算。4.2.1.2水库水位～库容曲线根据1/10000地形图，结合水库基本资料，得到小池沟水库水位～库容曲线如下表4－1。表4－1小池沟水库水位～库容曲线关系表水位(m)库容(万m3)水位(m)库容(万m3)水位(m)库容(万m3)734.320.00742.003.00752.0011.04736.320.63745.004.69755.0015.06738.321.40747.006.12758.0022.34740.002.06750.008.84760.037.84.2.1.3溢洪道水位～下泄流量关系曲线（1）溢洪道水流形态判定影响堰流的特征值有：堰宽b，即水流漫过堰顶的宽度；堰上水头H，即堰上游水位与堰顶高程之差；堰壁厚度δ117 及它的剖面形状。按照堰壁厚度δ对堰流的影响程度，堰流类型的判别标准如下表4-2所示：表4-2　　　堰流类型判别标准δ/H水流形态δ/H水流形态＜0.67为薄壁堰流2.5～10为宽顶堰流0.67～2.5为实用堰流＞10过渡为明渠流参照表4-2，小池沟水库溢洪道堰顶长10m，堰顶水头H较小，经计算2.5<δ/H<10，确定溢洪道水流为堰流形式。（2）溢洪道下泄流量计算溢洪道进口高程755.40m，现状底部底宽3.5~5.0m，中间部分坍塌，底部淤积严重，影响过流。小池沟水库大坝安全鉴定中确认现状溢洪道泄洪能力不足，大坝防洪能力不满足规范要求（校核洪水位漫顶），本次除险加固采取扩宽溢洪道措施，溢洪道底部宽度扩宽至5.0m，溢洪道边坡为部分风化花岗岩，边坡系数采用0.5。溢洪道泄流能力按宽顶堰流公式计算：Q=MBH3/2其中：Q—溢洪道下泄流量；M—第二流量系数，M=m（2g）1/2，与堰口形状和流量系数有关；B—堰宽，B=b+0.8ctga*H，其中b=5.0，为溢洪道底宽，ctga=0.5，为边坡系数；H—堰顶作用水头。泄量关系曲线计算成果如表4－3。表4—3小池沟水库溢洪道水深~下泄流量关系曲线117 上游水位(m)755.40756.0756.5757.0757.5758.0堰顶水头(m)00.61.11.62.12.6泄量(m3/s)03.548.9916.1324.7934.90上游水位(m)758.5759.0759.5760.0堰顶水头(m)3.13.64.14.6泄量(m3/s)46.4059.2873.5289.134.2.2洪水调节计算及成果（1）计算方法：根据入库、出库水量平衡方程，采用蓄率泄量曲线半图解法进行调洪计算。基本公式：移项后得：式中：Q1、Q2─时段Δt始末的入库流量；q1、q2─时段Δt始末的出库流量；V1、V2─时段Δt始末的水库容量；Δt─计算时段。（2）调洪辅助曲线根据水库～库容曲线和溢洪道水位～泄量曲线，计算水库调洪辅助曲线特性数据如表4－4。表4－4调洪辅助曲线表水位(m)库容(万m3)V/Δt(m3/s)q(m3/s)q/2+V/Δt(m3/s)Δt=3600sΔt=1800sΔt=3600sΔt=1800s755.415.8043.8987.78043.8987.78756.016.9247.0084.001.4947.7494.74117 756.517.9749.9299.836.6953.26103.18757.019.2653.50107.0014.3060.65114.15757.520.6257.28114.5624.0269.29126.56758.022.3462.06124.1135.7279.92141.97758.524.4968.03136.0649.3792.71160.74759.027.3175.86151.7264.95108.33184.19759.531.7288.11176.2282.44129.33217.44760.037.8105.00210.00101.88155.94260.94（3）洪水调节计算及成果采用单辅助曲线半图解法逐时段作调洪计算，其计算成果如表4－5。表4－5　　　　洪水调节计算成果表重现期(年)洪峰流量(m3/s)24小时洪水总量(万m3)溢洪道底部高程755.40m最高洪水位(m)相应库容(万m3)水深(m)最大下泄流量（m3/s）2044.2724.282.0824.46757.4820.6120073.2044.273.3552.89758.7525.85说明：1．现状坝顶高程为758.90～759.32m；2．调洪时段3600s，当200年一遇洪水接近峰值前后，调洪时段改为1800s；3．起调水位为溢洪道底部堰顶高程755.40m。4.2.3大坝防洪能力复核根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274－2001)，复核坝顶高程：坝顶在静水位以上的超高按下式计算：y=R+e+A式中：y─坝顶超高；　　　R─最大波浪在坝坡上的爬高；　　　e─最大风壅水面高度；　　　A─安全加高，对设计等级5级土石坝，设计运用情况A＝117 0.50m；校核运用情况A＝0.30m；a、波浪爬高计算（1）平均波高hm和平均波长Lm计算由于小池沟水库现无实测资料，多年平均最大风速按7风（风速V=17.10m/s）考虑。对于丘陵、平原地区的水库，当W<26.5m/s、D<7500m时可以采用《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）附录A推荐的鹤地水库公式，按下式计算：式中h2%─频率2%的波高；　Lm─平均波长；W─计算风速，由于无实测资料，多年平均最大风速按7风（风速V=17.10m/s）考虑，设计情况W=1.5V=25.65m/s，校核情况W=V=17.10m/s；D─风区长度，500m；g─重力加速度，取9.81m/s2。代入计算得，设计情况平均波长Lm=7.07m，h2%=1.41m，校核情况平均波长Lm=4.71m，h2%=0.77m。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）附录A中表A.1.8查出hp=2.23hm，可知，设计情况下平均波高hm=0.63m，校核情况下平均波高hm=0.35m。（2）波浪平均爬高Rm计算波浪平均爬高Rm按下式计算：117 式中KΔ─斜坡的粗糙渗透性系数，根据附录A中表A.1.12-1查出，取KΔ=0.9；KW─经验系数，由计算风速、水域平均水深和重力加速度g确定，根据附录A中表A.1.12-2查出设计情况下KΔ=1.08，校核情况下KΔ=1.02；m─单坡的坡度系数，3.0；hm、Lm─平均波高和平均波长。代入计算得，设计情况下Rm=0.65m，校核情况下Rm=0.37m。（3）波浪爬高Rp计算根据hp/H，设计洪水位时，查表得Rp/Rm=1.84，则设计状况下水位波浪爬高Rp＝1.20m。校核状况下洪水时，查表得Rp/Rm=2.60，则计算校核水位波浪爬高Rp＝0.96m。计算结果见下表4—6。表4—6波浪要素计算成果表计算条件H2%(m)平均波高hm（m）平均波长Lm（m）平均波浪爬高Rm（m）波浪爬高Rp（m）设计洪水情况1.410.637.070.651.20校核洪水情况0.770.354.710.370.96b、风壅水面高度e计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001），水库坝前风壅水面高度按下式计算：式中：e─计算点处的风壅水面高度，m；117 　Hm─坝前水域平均水深；D─风区长度，设计情况：D＝500m；校核情况：D＝500m；　　K─综合摩阻系数，取3.6×10-6；　β─计算风向与坝轴线法线的夹角，10°；　W─计算风速，由于无实测资料，多年平均最大风速按7级风（风速V＝17.10m/s）考虑。设计情况：W＝1.5V＝25.65m/s；校核情况：W＝V＝17.10m/s。代入计算，设计情况下，风壅水面高度e=0.004m；校核情况下，风壅水面高度e=0.002m。c、计算结果坝顶在静水位以上的超高为：y=R+e+A，坝顶超高及允许最高水位见下表4—7所示。表4—7坝顶超高及水库允许最高水位计算表运用条件最大波浪爬高风壅水面高安全加高地震安全加高坝顶超高允许最高水位设计洪水位+正常运用条件的坝顶加高1.200.0040.5―――1.704759.184校核洪水位+非常运用条件的坝顶加高0.960.0020.3―――1.262760.0124.2.4防洪标准复核结论及处理意见小池沟水库大坝现状坝顶高程为758.90～759.32m。根据调洪演算结果，水库20年一遇设计洪水高程为759.18m，水库200年一遇校核洪水高程为760.01m，抗洪能力仍不满足防洪规范要求。处理意见：坝顶增设C25钢筋混凝土结构防浪墙。根据规范要求，防浪墙117 墙顶高程760.20m。4.3除险加固工程任务4.2.1小池沟水库除险加固工程任务小池沟水库的功能是以防洪为主，兼有灌溉、水产养殖等功能，灌区分布于下游沿河两岸，光热条件优越，适宜种植玉米、花生、豆类、小麦等粮食作物和蔬菜、水果等经济作物，但由于春耕时节干旱少雨，旱情严重，对农作物生长影响极大，产量低且不稳定，水库设计灌溉面积300亩。小池沟水库自建成后运行以来，在防洪、灌溉以及养殖等方面发挥了很大的作用，保障了水库下游人民生命财产的安全，促进了当地经济的发展，提高了当地人民群众的生活质量。本次除险加固主要是对水库枢纽大坝、溢洪道及输水设施维修加固，工程主要任务有：（1）坝顶新修防浪墙，加固大坝上、下游坝坡，新修上下游踏步及下游排水沟，修复坡脚排水棱体；（2）溢洪道堰流段扩宽、清淤、削坡，陡坡段开挖陡槽，出口处与下游坝坡之间新修挡墙；（3）维修斜卧管，疏通已经堵死的进水孔，新增孔塞，下游出口处防渗加固处理，拆除并新修出口渠道；（4）增添水库管理房、安全监测等管理设施。加固后水库总库容25.85万m3，不改变兴利水位，水库仍是以防洪为主、兼顾灌溉和水产养殖综合利用为目的小（2）型水库。117 4.4水库除险加固后规划指标规模4.4.1工程等别和建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及《防洪标准》（GB50201-94），山区、丘陵区小（2）型水库土石坝设计洪水标准20～30年，校核洪水标准200～300年。小池沟水库原有设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准300年一遇，原有设计总库容22.6万m3，结合水库所处地理位置及重要性，水库属小（2）型水库，确定水库工程等别Ⅴ等，主要、次要建筑物级别5级，本次初步设计采用设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准200年一遇。4.4.2复核工程规模本次除险加固后，小池沟水库大坝坝高不变，坝顶高程758.90～759.32m，坝顶长不变，长58.8m，最大坝高25m，坝顶宽6.2~6.6m，背水坡坝底高程736.25m，水库总库容25.85万m3，兴利库容7.53万m3，死库容9.07万m3，死水位749.67m，兴利水位755.40m，20年一遇设计洪水位757.48m，溢洪道下泄流量为24.46m3/s，200年一遇校核洪水位758.75m，校核下泄流量为52.89m3/s。117 5工程布置及建筑物设计5.1除险加固设计依据及原则小池沟水库大坝除险加固初步设计采用的技术规程规范如下：⑴《水利水电工程初步设计编制规程》（DL5021-93）；⑵《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；⑶《防洪标准》（GB50201-94）；⑷《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；⑸《碾压式土石坝设计规范及修改和补充规定》（SD218-84）；⑹《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；⑺《溢洪道设计规范》（SL253-2000）；⑻《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）；⑼《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）；⑽《水利工程水利计算规范》（SL104-95）；⑾《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）；⑿《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）；⒀《河南省中小流域设计暴雨参数图集》，河南省水利勘测设计院，1984年10月；⒁《河南省暴雨参数图集》，河南省水文水资源局，2005年12月；⒂《洛阳市洛宁县小池沟水库大坝安全鉴定评价报告》，洛阳市水资源勘察设计院，2011年3月；⒃《洛阳市洛宁县小池沟水库除险加固工程地质勘察报告》，洛阳市水资源勘察设计院，2011年3月。117 ⒄《小池沟水库大坝安全鉴定报告书》，洛阳市水务局，2011年4月；5.1.2设计原则小池沟水库建成运行至今，一直处于病险状态不能正常运行，本次工程设计着重考虑在现有工程规模条件下，并参考水利部《小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》，处理大坝病险情况，提高水库枢纽安全性。5.2工程总体布置5.2.1除险加固工程总体布置小池沟水库枢纽由大坝、溢洪道、输水设施等建筑物组成。大坝为均质土坝，最大坝高25m，坝顶长58.8m，坝顶宽6.2~6.6m，迎水坡1:3，背水坡分别为1:2.7、1:2.4、1:2.5，本次设计对原有坝坡加固，拆除迎水坡脱落砌石，新增混凝土面板，新修踏步，坡比仍为1：3.0；坝顶增设钢筋混凝土防浪墙；背水坡整平、填筑压实踏坑，新修踏步、马道、排水沟，坡比整修为1:2.5，坝脚修复排水棱体。修复斜卧管，疏通进水孔并新增孔塞，疏通输水洞，出口漏水部位整修，拆除并重修出口连接渠道。溢洪道属于堰流型式，进口底部高程755.40m，全长118m，现状底宽3.5~5.0m。溢洪道堰流段放坡、清理塌方，最窄处扩宽至5m，陡坡段开挖陡槽，陡坡段与下游坝坡之间修建挡墙，防止水流直冲坝脚。在大坝左岸库区村中台地新建管理房。增设大坝安全监测设施及其它观测设施。117 5.3大坝加固5.3.1大坝坝体工程现状大坝为均质土坝，现状坝顶高程758.90～759.32m，下游坝底高程736.25m，坝顶长57.4m，坝顶宽6.2～6.6m，无防浪墙。迎水坡砌石部分脱落，平均坡率为1：3.0，背水坡坝坡不规整，有塌坑，平均坡率自上而下分别为1:2.7、1:2.4、1:2.5、1:1.6，高程747.60m处有2.0m宽马道，坝脚棱体排水表面损坏。5.3.2大坝工程设计5.3.2.1大坝坝顶工程由洪水计算可知，小池沟水库设计洪水位+正常运用条件的坝顶允许最高水位759.18m，校核洪水位+非常运用条件的坝顶加高允许最高水位760.01m，现状坝顶高程758.90～759.32m，达不到国家《防洪标准》（GB50201-94）要求，坝顶需增设C25钢筋混凝土结构防浪墙，防浪墙厚度为0.30m，防浪墙顶部高程760.20m，基础埋深0.40m，坝顶路面高程不再加高。5.3.2.2坝顶路面坝顶土质道路宽6.20～6.60m，道路两侧均有0.40m宽路沿石，坝顶路面较平整，无交通要求，不再加宽。5.3.2.3上游坝坡大坝迎水坡现状下部为砌石，护砌高度至752.00m，部分砌石脱落，上部为土坡，迎水坡率为1：3.0。由现状结构安全复核结论可以看出，117 迎水坡结构稳定满足规范要求，但是根据小池沟水库现场安全检查可知，坝坡不规整，杂草丛生，部分砌石脱落。本次设计对迎水坡进行整平处理、铲除坝坡脱落砌石、杂草和上部浮土，重新护砌坝坡，左坝肩处防渗处理，坝坡增设C20混凝土踏步。A.迎水坡护砌迎水坡护砌初选以下两个方案：（1）干砌块石护坡，护砌后坝坡坡比1:3.0。（2）现浇混凝土护坡，护砌后坝坡坡比1:3.0。方案一：干砌石护坡大坝迎水坡护砌厚度计算采用《碾压土石坝设计规范》SL274-2001中护坡计算公式。表层砌石在最大局部波浪压力作用下，块石所需的换算球形直径D:式中，Kt—随边坡变化的系数，查表A.2.1可得Kt=1.4；—水的密度，取1.0t/m3；—块石的密度，取2.3t/m3；M—该坝段坝坡边坡，取3；hp—累计概率P=5%时的波高，1.20m；m—该坝段坝坡边坡，取3。代入计算D=0.28m。由于Lm=7.07，Lm/hp=7.07/1.20=5.9<15,因此t=1.67D/Kt=0.33m。117 干砌石护坡厚度取40cm，下设15cm厚碎石垫层。方案二：现浇混凝土护坡根据《碾压土石坝设计规范》SL274-2001中，砼护坡厚度按下式计算：式中：t—混凝土护砌面板厚度（m）；η—系数，取1.0；—板的密度，取2.4t/m3；—水的密度，取1.0t/m3；Lm—波长（m）取7.07m；b—沿斜坡方向（垂直于水边线）的面板长度b=2m；hp—累计概率P=1%时的波高，hp=h1%=1.45m；m—斜坡坡率，m=3。经计算t=0.11m，混凝土预制板护坡的厚度取12cm。方案比选：干砌石护坡厚度采用40cm，下部碎石垫层厚15cm。C20现浇混凝土护坡厚度采用12cm。经测算干砌石护坡单价为12.6元，总造价约为11.5万元；C20现浇混凝土板的单价为310元，总造价约为8.5万元。两种方案相比较干砌石投资比较大，而且干砌石用量也大，运输不便，施工不方便。综合比较，上游护坡型式采用C20现浇混凝土护砌。C20混凝土面板厚度0.12m，面板为3m×2m分缝浇筑（沿坝坡方向2m），缝宽0.08m，缝间填充无缝混凝土，缝下设置0.5m宽土工布，面板基础采用C20混凝土齿墙，齿墙高1.0m、宽0.6m。齿墙下部采用117 2m高抛石挤淤处理，抛石上部采用0.5m厚反滤料。Ｂ.左坝肩防渗处理经地质勘查，左坝肩岩体裂隙发育，可能会形成渗漏通道，本次设计沿左坝肩坝长5m长度范围内铺设粘土铺盖（要求粘土渗透系数不大于10-5cm/s），左侧粘土厚度1.5m，右侧逐渐减薄，坡降为1:5，斜墙下部铺设土工防渗膜，上部浇筑混凝土面板。C.迎水坡踏步迎水坡桩号0+020处新修C20混凝土踏步，踏步长×宽×高1.8×0.48×0.16m，踏步基础采用0.3m厚M7.5浆砌石，见后附图。5.3.2.4下游坝坡现状背水坝坡为土坡，平均坡率自上而下分别为1:2.7、1：2.4和1:2.5，由现状坝结构安全稳定性复核，坝坡稳定性满足规范要求。原有坝坡无踏步、排水沟，排水棱体损坏，由于多年的风雨冲蚀，马道废弃，左坝肩有冲沟现象，面积约30m2，凹陷最深处达50cm，坝面高低不平，杂草丛生。①塌坑处理针对安全鉴定报告中提出背水坡有塌陷现象，经现场踏勘及分析，系坝体不均匀沉降后，雨水冲刷所致，故不作特别处理。仅将其坡面修整平顺、压实。②下游护坡设计对大坝背水坝坡进行整修，坡比整修至1:2.5，高程748.0m处修复马道，宽度为2.0m，详见后附图。下游坝坡需先铲除坡面壤土（0.5m），然后培厚加固，上面种草护坡。117 须按照规范要求进行逐层填筑、碾压，回填土料要有较好的塑性和渗透稳定性，确保回填坡坝体渗透系数不大于1´10-4cm/s，压实度不小于96%，要求在不同位置分别测试。③排水沟设计由现场勘查，背水坝坡无排水沟，根据规范要求，结合本工程实际情况，桩号0+030处新修横向排水沟，马道内侧设纵向排水沟（坡降0.2%），两侧坝肩处新修岸坡排水沟，排水沟形式均为C20混凝土结构，断面尺寸为深0.35m×宽0.35m，混凝土衬砌厚度为0.15m，详见后附图。④踏步设计背水坡桩号0+020处新修C20混凝土踏步，踏步长×宽×高1.8×0.40×0.16m，踏步基础采用0.3m厚M7.5浆砌石，见后附图。⑤排水棱体背水坡现有排水棱体外层干砌石脱落损坏，不能正常使用，本次设计拆除并修复排水棱体外侧砌石结构，坡度由1:1.6变为1:2，外侧采用30cm厚干砌石结构，里面填筑砾石。注：以上除说明外，混凝土材料均分缝浇筑，每隔5m设伸缩缝，缝宽2cm，缝间填充聚乙烯低发泡膜塑料板。5.3.3加固后渗流及稳定复核5.3.3.1大坝渗流安全复核①计算方法：采用北京理正设计软件进行渗流计算；②计算断面：选用坝体较高的主河槽段（坝高759.10m，坝顶宽6.2m）；③参数选取：查地质勘察报告，现状坝体渗透系数K为5.6×10-4cm/s；④计算成果及分析：117 （正常蓄水位，形成稳定渗流）（校核洪水位，形成稳定渗流）计算工况渗漏量（m3/d.m）出逸点高度（m）上游水位为1/3坝高742.53m，下游无水，形成稳定渗流0.1610.292上游水位为正常蓄水位755.40m，下游0.5m深水，形成稳定渗流1.5192.762上游水位为设计水位757.48m，下游0.5m深水，形成稳定渗流1.9713.582上游水位为校核水位758.75m，下游0.5m深水，形成稳定渗流2.2964.174由大坝浸润线复核结果可知，在正常蓄水位情况下大坝背水坡出逸点高度为2.762m，渗水量为1.591m3/m.d，均在要求之内。⑤渗流稳定分析由《碾压式土石坝设计手册》（水利水电规划设计院编）式（7-9-1）：J＝1/（1+m2）0.5，计算出流坡降。式中，m—边坡系数，m＝3.0；J—出流坡降。计算结果得出流坡降J＝0.316。117 （1）管涌破坏临界坡降由大坝土工试验结果可得：土体的空隙比e＝0.785，粘聚力C=17.7Kpa，空隙率n=e/（1+e）=0.4397，土粒比重Gs=2.72，土的干密度γd=1.52t/m3。渗透破坏临界水力坡降计算公式见《水利水电工程地质手册》（水利水电规划设计院编）式（3-3-10）：J0＝（Gs-1）(1-n)+0.5n式中Gs—土粒比重，2.72；n—空隙率，0.4397；J0—渗透破坏临界水力坡降。代入计算计算得J0=1.18。管涌破坏的允许坡降[J0]=J0/2=0.59(K—安全系数，K=2)。(2)流土破坏临界坡降粘性土临界坡计算公式见《水利水电工程地质手册》（水利水电规划设计院编）式（3-3-12）：J0＝rd/Gs-(1-n)+C/Gs式中rd—土的干密度，1.52t/m3；Gs—土粒比重，2.72；n—空隙率，0.4397；C—土的凝聚力，1.77t/m3。代入计算得J0＝0.65。流土破坏的允许坡降[J0]=J0/2=0.325(K—安全系数，K=2)。由上述计算可知：出渗坡降（j=0.316）小于管涌破坏的允许坡降[J0]＝0.59，不存在发生管涌破坏的可能；出渗坡降（j=0.316）小于流土破坏的允许坡降[J0]＝0.325，也不会发生流土破坏。117 经计算，渗透稳定满足要求。5.3.3.2大坝结构稳定安全复核大坝结构稳定性分析采用北京理正岩土软件进行计算。①计算方法：采用北京理正软件进行稳定计算；②计算断面：选用坝体较高的主河槽段（坝高759.10m，坝顶宽6.2m）；③参数选取：稳定计算参数选取见5-6表所示：表5-6　大坝稳定分析选用物理力学指标表土料分区湿密度饱和密度浸润线以上浸润线以下粘聚力内摩擦角粘聚力内摩擦角γγsatcφC，φ，KN/m3KN/m3KPa°KPa°坝体土料区1919.817.712.116.518.5④计算原理：稳定性分析采用简化毕肖甫法计算。简化毕肖甫法的特点是：满足整体力矩平衡条件；满足各条块力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件；假设条块间作用力只有法向力没有切向力；满足极限平衡条件。稳定渗流期稳定性分析计算采用有效应力法。公式如下：式中：Fs—土坡稳定的安全系数；θi—第i块土条底部弧面中点与圆心连线和过圆心的铅垂线的夹角，θi的符号“+”为滑动力与滑动方向相同，θi的符号“－”为滑动力与滑动方向相反；117 φ—土的内摩擦角；C—土的粘聚力；bi—第i块土条的宽度；Wi—第i块土条的重量；ui—第i块土条底部弧面中点的孔隙水压力。⑤计算成果上游和下游最不利条件计算成果如下图所示：117 注：1/3坝高水位（最不利水位），上游坝坡稳定计算：k=1.41。117 校核洪水位，下游坝坡稳定计算：k=1.16。117 各种工况计算成果图分别见图5-7。表5-7　　稳定计算安全系数成果表坝坡情况分析条件最小安全系数计算值规范值上游坡正常不利水位（1/3坝高）稳定渗流1.411.25正常蓄水位稳定渗流1.53设计洪水位稳定渗流1.61非常校核洪水位稳定渗流1.721.15下游坡正常正常蓄水位稳定渗流1.371.25设计洪水位稳定渗流1.29非常校核洪水位稳定渗流1.161.15⑥坝坡稳定计算成果分析根据«碾压式土石坝设计规范»（SL274-2001），4级建筑物的抗滑稳定最小安全系数为：正常运用情况为1.25，非常运用情况为1.15。计算结果表明：大坝上、下游坡抗滑稳定安全系数均大于规范要求的最小数值，大坝整体结构稳定。5.4溢洪道工程5.4.1工程现状溢洪道位于大坝右岸，进口高程755.43m，底宽3.5~5.0m，总长118m，由进口段、堰流段和陡坡段组成。溢洪道两侧边坡均为花岗岩，但局部风化程度高，稳定性稍差，抗冲刷能力较低，工程地质条件一般。溢洪道两岸边坡未护砌，上部岩体严重风化，边坡滑塌，底部堆积碎石高约５m，出口无开挖，挡墙损坏，无消能防冲设施，溢洪道距离背水坝坡较近，下泄水流冲刷下游坝坡。117 5.4.2水力计算5.4.2.1水面线推求根据《溢洪道设计规范》(SL253-2000)，斜槽上游接宽顶堰、缓坡明渠或过渡段时，起始断面定在泄槽首部，水深h1采取用泄槽首端断面计算的临界水深hk（经计算20年一遇为1.25m，200年一遇为2.00m）。泄槽水面线应根据能量方程，用分段求和法计算，计算公式：式中：—分段长度，m;h1,h2—分段始、末断面水深，m;v1,v2—分段始、末断面平均流速，m/s;a1,a2—流速分布不均匀系数，取1.05;—泄槽底坡角度，（℃）；i—泄槽底坡;J—分段内平均摩阻坡降；n—泄槽糙率系数，查附录表A.7,nk=0.04；v—分段平均流速，,m/s;R—分段平均水力半径，,m/s;根据《溢洪道设计规范》SL235-2000，泄洪建筑物控制段岸墙的安全超高值为0.3-0.5m，从安全考虑，本次设计安全超高取0.5m。表5-8溢洪道水面线计算成果表117 位置20年一遇水深h(m)200年一遇水深h(m)0+0002.643.910+006.52.583.850+0282.083.350+0381.252.000+740.621.240+1120.250.435.4.2.2消能防冲设施陡坡段出口处为花岗岩，防冲刷能力较强，不做专门消能防冲设施；但出口距离坝脚很近，出口与坝脚之间（桩号0+090--桩号0+120）修筑挡墙（外部采用干砌石护砌，里面采用陡槽处开挖石渣），挡墙长度30m，宽1.0m，高0.5m，内外坡度1:0.5，防止水流冲刷坝脚。5.4.3溢洪道布设鉴于现状溢洪道中间堵塞，宽度较窄，不能安全过流，该工程主要是堰流段扩宽溢洪道、清理坍塌石方、放缓两岸边坡，陡坡段开挖陡槽，施工前对溢洪道内杂草、树木要清理干净。本次调洪演算（溢洪道最窄处由3.5m扩宽至5.0m，两岸边坡放缓为1:0.5）采用20年一遇设计，对应溢洪道水深2.08m，最大泄量24.46m3/s；200年一遇校核，对应溢洪道水深3.35m，最大泄量52.89m3/s。溢洪道布设如下：⑴、进口段（桩号0+000～0+028）进口段起始端（桩号0+000～0+006.5）呈喇叭形，进口段底部高程754.84m，采用倒坡1:50。桩号0+028处底部高程755.40m，此段清理底部杂草、树木、零落碎石和削坡，两侧边坡较陡处整修至1:0.5。117 ⑵、控制段（桩号0+028～0+038）中间堰流段断面为近似矩形，底部较窄（现状3.5m，设计5.0m），两岸边坡较陡，发生大面积坍塌，此段底部扩宽、削坡和清理石渣，处理后底部宽度5m，平坡，上部采用15cm厚C20混凝土衬砌，两侧边坡较陡处整修至1:0.5。⑶、陡坡段（桩号0+038～0+112）陡坡段地形起伏较大，坡面杂草、树木丛生，根据现状渠道，对此段进行开挖形成泄槽，防止水流冲刷坝坡，桩号0+038～桩号0+074处坡降1:10，桩号0+074处高程751.80m，桩号0+074～桩号0+0112处坡降1:2.5，桩号0+0112处高程736.80m，两侧边坡1:0.5。⑷、出口段（桩号0+112～0+118）溢洪道出口段地形起伏较大，坡面杂草、树木丛生，根据现状渠道，对此段进行开挖形成泄槽，防止水流冲刷坝脚，陡槽底坡1/10，两侧边坡1:0.5，底宽5m，出口为下游河道。5.5输水设施加固5.5.1输水设施基本概况输水设施位于大坝左岸，由斜卧管、输水洞和出口组成，斜卧管为双孔形式，输水洞长度100m，洞身采用矩形，为坝下埋浆砌石无压涵洞，断面1.1×0.7m，设计最大泄量0.4m3/s，出口渠道宽0.5m×高0.4m，长度20m。现状斜卧管进水孔部分堵塞，无孔塞，输水洞淤积，出口处及连接渠道有漏水现象，冲刷背水坡坝脚。117 5.5.2加固措施经现场勘查，输水设施目前尚能使用，本次设计以修复为主。修复斜卧管破损表面，疏通进水孔，新增孔塞；清除输水洞内淤积物，出口处输水洞开挖2m并重新砌筑，断面1.2×0.8m，结构为浆砌石形式，内壁使用Ｃ20混凝土衬砌，上部现浇Ｃ25钢筋混凝土盖板，输水洞接口处设截水环。输水洞出口连接渠道拆除并重修，渠道长20m，断面1.2×0.8m，结构为浆砌石形式，内壁使用Ｃ20混凝土衬砌。5.6观测设施小池沟水库目前无任何安全监测设施。根据规范规定，大坝监测项目包括：变形观测，包括水平位移和垂直位移；渗流量观测；水文气象观测和水位观测。⑴渗流观测水库除险加固后，应完善大坝渗流观测设施，以便掌握渗流规律，及时发现渗流异常情况。根据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)，观测横断面一般应布置在最大坝高处或原河床段。结合工程的具体情况，本次设计在大坝桩号0+025处设置2个坝体浸润线观测管。浸润线观测管布置详见后附图。⑵变形观测水库除险加固后，应布设永久性大坝变形观测点，以便了解运行期间坝体的稳定安全性，及时掌握其水平位移和垂直位移的变化规律。根据规范要求，分别在大坝桩号0+040处断面背水坡处设2个位移观测桩。位移观测桩布置详见后附图。117 ⑶水文观测为了解大坝上、下游水位变化情况，做为水库控制运用的依据，必须进行水位观测和雨量观测。水库的水位观测可设置水尺，观测项目有：坝前水位、库周水位、过堰水位。坝前水位的观测点可设置在坝体上；库周水位观测点设置在岸坡较稳固的地点；过堰水位设置在溢洪道渠底。在管理房前设置一个雨量观测计。5.7管理设施小池沟水库建成至今无管理房，无专职管理技术人员。鉴于目前水库现状，建议上级管理部门对该水库增派管理人员并建设管理房，加强对水库的管理工作。按照水利部《水库工程管理设计规范》(SL106－96)规定，小池沟水库需成立水库管理所，管理所人数为4人。新建管理房56m2，配置必要生产、生活设施，由于坝址区地形起伏较大，管理房布置于库区左岸村中空地处。117 6机电及金属结构6.1电气（1）电源小池沟水库除险加固工程所用电源自附近村庄线路接引，配置电度表。接点距水库左坝肩约1.5km。（2）设计范围电气工程设计范围为：工程施工用电和管理房办公用电。6.2金属结构小池沟水库本次除险加固工程无金属结构。117 7消防设计7.1设计依据和原则7.1.1设计依据⑴《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001年版）；⑵《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-1997）；⑶《水利水电工程设计防火规范》（SDJ278-90）；⑷《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）等。7.1.2设计原则消防设计贯彻“预防为主，防消结合”和确保重点、兼顾一般的原则，分清主次，以易引起火灾部位为重点，采取措施加以预防。7.2消防总体设计方案（1）所有进出建筑物的电缆沟以及其它电缆通道的电缆孔洞均采用耐火材料封堵。电缆孔洞的封堵根据孔洞的大小选择不同的防火材料，比较大的孔洞选用耐火隔板、阻火包和有机防火堵料封堵，小孔洞用有机防火堵料封堵。（2）引至电气设备的电缆用涂刷防火涂料或缠绕防火包带的方式防火，当电缆发生火灾时，阻燃材料膨胀阻断火势的蔓延。（3）对于重要回路的电缆采用其它防火方式有困难时，选用耐火电缆。当发生火灾时，就近利用灭火器等工具灭火。117 7.2.1工程消防范围小池沟水库除险加固工程消防范围包括枢纽工程、管理设施等配套工程。7.2.2消防设计方案首先宜对建设管理人员及施工单位人员进行培训，加强防火意识，提高应急处理能力。施工现场和施工时物料存储区域均为消防设计重点区域，均需配置消防灭火器。生产管理用房建筑面积56m2，储藏有防汛物质，火灾危险性类别按丁类，按民用建筑防火要求设置消防器材，采用承重墙隔离，并配备手提式泡沫灭火器，确保工程管理安全。消防用电设备的电源采用二级负荷供电。消防用电设备采用单独的供电回路，当发生火灾时，应能保证供电。117 8节能设计8.1节能设计依据和设计原则8.1.1设计依据⑴《中华人民共和国节约能源法》（中华人民共和国主席令（第90号））；⑵《建设工程勘察设计管理条例》（中华人民共和国国务院令（第293）号）；⑶《中国节能技术政策大纲》（2006年修订征求意见稿）；⑷《工程设计节能技术暂行规定》GBJ6—85；⑸《电工行业节能设计技术规定》JBJ15—88。8.1.2设计原则节能是我国发展经济的一项长远战略方针。根据法律法规的要求，依据国家和行业有关节能的标准和规范合理设计，起到节约提高能源利用效率，促进国民经济向节能型发展的作用。节能方案应符合相关建设标准、技术标准和《中国节能技术政策大纲》中的节能要求。工艺和设备的合理用能、主要产品能源单耗指标要以国内先进能耗水平或参照国际先进水平作为设计依据。8.2节能措施综述此次小池沟水库除险加固工程主要完成的工程项目有:迎、背水坡坝坡整治，新修坝顶防浪墙，新修踏步、棱体排水、排水沟；溢洪道扩宽、放坡、疏通，增设下游挡水墙；输水洞进出放水设施及时更新；117 增添管理房、安全监测等管理设施。本工程节能措施分三部分：⑴工程勘察设计中要优化设计方案，根据勘探资料选取最优方案，降低能源的使用量。⑵施工期只有一些施工机械需要用柴油，根据工程量的多少、负荷的大小分别使用功率不同的施工机械，避免空载，空负荷运转等情况，减少能源的浪费。⑶水利工程运行期能源的利用有照明电器、变压器运行等，持久利用能源的主要有照明电器及变压器运行。照明尽量利用日光，变压器等设备宜选用国家推荐使用的节能产品，合理选择变压器的容量和台数，减少线路损耗，提高供配电系统的功率因数等方法减少电能损耗。8.3工程节能设计8.3.1电力线路损耗由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大，造成的电能损耗就越大。因此设计中从减少电阻做了以下几个方面考虑：（1）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线。（2）尽可能减少导线长度，设计中线路尽量走直线少走弯路。变电站尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。（3）提高供配电系统的功率因数117 功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。配电线路损耗中包含了线路传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时而引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。这部分损耗在设计中是可以避免的，在设计中采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。8.3.2照明节能设计照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，设计中的节能措施有以下几种：（1）充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计与建筑专业配合，做到充分合理利用自然光使之与室内人工照明有机的结合，从而大大节约了人工照明电能。（2）照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯。（3）使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，荧光灯选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯选用电子镇流器，气体放电灯采用电子触发器。（4）117 改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。8.4节能效果分析通过各种节能措施，全年通风、照明等的总耗能较常规设计减少30％，节能效果显著。117 9施工组织设计9.1施工条件工程位于某县某村乡纸坊沟，有村村通公路经过库区，但没有上坝防汛道路，外来物资无法运抵施工区域，施工交通条件很差，施工前应新修上坝施工道路。工程所需的建筑材料可以从某县或周边县市建材市场购得。施工生产用水及生活用水可直接从小池沟水库汲取。施工用电可从附近村庄变电所获得。库区地形起伏很大，右岸库区岸坡整平后可作为部分施工临时场地。9.2施工导流根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，小池沟水库为Ⅴ等工程，大坝、溢洪道及输水洞为5级建筑物，次要建筑物级别均为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)的有关规定，确定导流建筑物工程等级为5级。除险加固主体工程的实施，应避开主汛期，尤其是上游坡坡面修复工程，及溢洪道和输水洞工程，必须安排在非汛期完成。施工时预先修建围堰工程，围堰工程洪水设防标准按5年一遇。非汛期5年一遇单月最大来水量为4.22万m3。照此标准修建围堰高度2m，顶宽2m，坡度1:1.5，长度80m。117 9.3料场选择与开采9.3.1土料水库上游左右岸距离大坝约1000m处有上中更新统Q2~3低液限粘土分布。质地好，粘重性适中，室内试验的最大干重度1.71g/cm3，最优含水量21.0%，是良好的填筑坝体材料，易于取土覆坝。该土料储量约5万m3。9.3.2砂石料本工程所需砼骨料可自洛河采砂场购得，据调查在距大坝约15km的洛河滩，分布有砂、卵砾石，有正在使用的料场。细骨料成份主要为长石、石英，少量云母，含微量泥质，未见泥块分布，总体砂质较好，适宜做为水泥砂浆及砼的细骨料。粗骨料卵砾石主要成份为石英岩、石英砂岩及安山岩，卵砾石多呈亚圆形，致密坚硬，未发现软弱颗粒分布。根据料场骨料成份组成情况并结合地区经验，初步判定混凝土粗骨料不具有碱活性成分。粒径一般5～30mm，含量75.0％左右，次为砂质及极微量泥质充填，天然密度1.95~2.05g/cm3。9.4主体工程施工9.4.1输水设施施工输水洞按以下工序进行施工：疏通斜卧管进水孔；疏通输水洞，出口漏水部位加固。出口连接渠道拆除并重修。117 9.4.2大坝除险加固工程施工大坝主体工程施工程序：①清除大坝迎水坡砌石及表层杂土，整理坝坡，砌筑踏步，浇筑混凝土面板；背水坡整治，砌筑踏步、排水沟，种植草皮；修复下游排水棱体；最后浇筑坝顶钢筋混凝土防浪墙。坝坡堆筑采用机械加人工自下而上分层碾压的方式进行。在堆筑前应清除大坝坝坡表层杂草（厚度0.5m）。踏步、排水沟、防浪墙等采用分缝浇筑，每隔5m分缝，缝宽2cm，缝间填筑聚乙烯低发泡膜塑料板。②增设观测设施；监测设备包括坝体浸润线观测管、沉降位移桩、坝前水位、雨量观测设施等。坝体浸润线观测管采用地质钻机造孔，在粘土层采用干钻法（孔内加少量润滑水）钻进，在其它地层内采用注水钻进，成孔后在孔内按设计要求下入观测管。9.4.3溢洪道及施工溢洪道施工顺序：清除溢洪道内陨落石渣，扩宽溢洪道，最窄处底宽扩为5.0m，边坡放缓为1:0.5，清除底部坍塌碎石；开挖溢洪道陡槽段，两侧边坡为１:0.5，陡槽段底部坡比为1/10和1:2.5，出口段底部坡比为1/10；出口处修建挡墙。117 9.5施工交通运输9.5.1对外交通运输小池沟水库距某县县城30Km，距某村乡8Km，有村村通道路工程通过库区，工程对外交通一般，外来材料和设备可通过公路运输到达库区。9.5.2场内运输条件本次除险加固工程较集中，基本上都在大坝附近。库区地形起伏很大，场内交通运输条件很差，现无上坝交通道路，主体工程施工前应预先修筑上坝道路。上坝道路修筑于大坝右坝肩，迎水坡清理杂土、砌石及溢洪道清理堆石均填筑于大坝右岸坝肩，作为上坝道路。施工时根据需要修筑场内临时道路，坝顶既是施工区，又是施工道路。各施工区内再修筑临时道路，可满足施工车辆的交通要求。9.6施工工厂设施根据施工需要，主要设置的施工工厂有：混凝土拌合站、水泥仓库、砂石料厂、钢筋加工厂等。9.7施工总体布置9.7.1布置原则施工总布置原则为：①在保证施工现场需要的基础上，尽量少占耕地。②117 各施工点生产、生活区尽量集中就近布置，尽量利用已有施工场地。③各施工点外购材料要就近放置，避免倒运。④尽量利用机械施工，提高机械化程度，加快施工进度，减少劳动强度。⑤弃土、弃碴尽量填沟造地。本工程施工区场总体布置应分区，分散安排，统一管理，采取以下措施：充分利用水库管理范围内的场地，布置施工临建工程。9.7.2施工分区（1）主体工程施工区主体工程包括大坝、输水洞和溢洪道等，主体工程施工区主要以土料采挖、加工和施工道路为主，布置混凝土系统，妥善解决安排施工道路，能适应施工进度的要求，尽量避免或减少反向运输和二次倒运。（2）附属生产区附属生产区主要布置在库区左岸台地，停车场、机修车间、钢木加工厂、混凝土预制厂及库房均设在这里。由外地运到的物料、金属结构（亦可直接运至工作面组装）等可贮存于此或加工后运往相应的工作面。（3）弃渣场通过现场勘察比较，最终选定大坝右坝肩作为弃渣场，平均堆高约2m，占地面积能够满足工程需要，弃渣场压实作为施工临时道路。（4）施工管理中心及生活区施工管理中心包括水库除险加固工程建管局、监理部、设计代表及相应生产生活福利设施，也包括主体工程施工单位项目部、施工单位生活区亦布置在库区左岸村庄台地，民工生活区在工程施工区附近设置。117 9.8施工进度设计9.8.1施工安排根据工程特点，首先进行输水洞进口、出口改造工程、大坝迎水坡加固以及溢洪道工程施工；然后进行大坝背水坡加固；最后进行坝顶防浪墙、管理、监测设施布置等施工。9.8.2施工总进度根据本次除险加固工程的规模和施工场地条件，工程总工期定为10个月，从2012的2月开始，11月结束。工程施工进度具体安排如下表9-1。9.9施工建设管理为保证工程顺利实施，按照《河南省水利工程管理项目建设管理办法》要求，组建“小池沟水库除险加固工程建设管理局”，负责本项工程的建设管理。建管局下设办公室、工程计划科、质检科、财务科、保卫科，具体负责该项目的全面实施。该工程在项目管理上严格按照基本建设程序，实施“三项制度”改革，即实行项目法人制、施工招标制和工程监理制。由建管局全面负责资金筹措、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、财务管理等，制定并落实管理制度。在本项工程实施过程中，必须严把质量关，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，力争该工程按其进度安排顺利完工。117 表9-1　　　某县小池沟水库险加固工程施工进度计划表属性名称或项目第一年第二年2345678910111施工准备————2输水设施加固———3大坝加固工程①迎水坡护砌——————②迎水坡踏步——③背水坡整治—————④坝顶防浪墙——⑤观测设施完善——4溢洪道工程①溢洪道扩宽、清理——②开挖陡槽———5其它工程相机穿插进行6竣工资料整理竣工10天内整理完成9.10主要技术供应9.10.1主要建筑材料工程所需材料水泥、钢筋、砂子、碎石、块石等由洛宁县周边购得。9.10.2主要施工机械设备工程施工机械由施工单位配备、按照施工年度安排及各分部施工总进度控制。整个除险加固工程主要施工机械有：卷扬机、起重机、自卸汽车、砼搅拌机、振捣器、钢筋加工机械、钻机、泥浆搅拌机、灰浆搅拌机、推土机、拖拉机等。施工机械详见施工机械台班费中所列机械。117 10工程占地10.1基本情况10.1.1编制依据（1）《水利水电工程建设征地移民设计规范》（SL/290-2003）；（2）《水利水电工程水库淹没实物指标调查细则(试行)》；（3）《中华人民共和国土地管理法》；（4）《河南省国家建设征用土地上附着物的补偿标准（修订本）》。10.1.2工程基本情况小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，距某县城约30Km，距某村乡政府8Km。水库控制流域面积2.38Km2，流域地貌属中低山区，坝址以上干流长度3.2km，干流平均比降1/18.6。本次除险加固后水库总库容22.85万m3，兴利库容7.53万m3，死库容9.07万m3。水库主要建筑物由大坝、溢洪道及输水设施等组成。水库除险加固工程中，弃渣场、储料场、拌合站及施工生活区等施工临时场地和新建管理用房等需要占用部分土地。10.2本次除险加固占地情况本次除险加固工程，主体工程均位于水库管理范围内，因此工程建设仅存在临时工程及管理房占地问题。具体情况如下：（1）施工临时占地此部分临时占地主要包括施工临时开挖占地117 、弃渣场、储料场、拌合站及施工生活区占地，估计需临时占地10亩。（2）管理房占地本次出险加固工程拟新修水库管理用房，按照水利部《水库工程管理设计规范》(SL106－96)规定，管理房建设面积占地56m2。10.3工程占地费用、标准根据洛阳市有关统计资料，结合近几年年河南省农产品价格，参照洛阳市在建和拟建工程，确定小池沟水库除险加固工程耕地前三年平均亩产值为965元/亩，综合考虑最终取值为1000元/亩.年。117 11环境保护设计11.1环境保护设计依据11.1.1环境保护设计依据⑴《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；⑵《中华人民共和国水法》（2002年10月）；⑶《中华人民共和国水污染防治法》（1996年5月）；⑷《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年4月）；⑸《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（2003年12月）；⑹《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月）；⑺《建设项目环境保护设计规定》（1987年3月）；⑻《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）（2002年6月）；⑼《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）（1985年3月）；⑽《环境空气质量标准》（GB3095-1996）（2000年修改）；⑾《污水综合排放标准》（GB8978-1996）（1998年1月）；⑿《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）（1996年12月）。11.1.2环境保护任务小池沟水库本次除险加固环境保护的主要任务是施工区环境保护设计、施工区水土保持设计、施工安全设计及库区景观建设，提出环境保护管理监测计划以及环境保护投资概算。11.1.3环境影响综合评价结论小池沟水库除险加固实施能解决枢纽工程的病险情，117 增加工程的社会、经济、环境效益显著，为库区人民的生产、生活提供良好的环境，为防洪保安提供了保障，避免大坝失事给下游人民生命财产造成毁灭性灾害，是一项利国利民的社会公益性工程。本次除险加固工程从生态环境保护的角度评价属无污染型行业，没有制约本工程的环境影响问题。本次施工也将对区域的自然环境、生态环境将产生一定的不利影响，主要表现为以下几个方面：①工程施工对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染；②工程施工期由于施工人员聚集，易导致传染病的流行；③工程施工区局部地段由于施工导致部分地表植被破坏，造成短时期地表新岩土裸露，将产生新的水土流失。11.2工程影响地区的自然及社会环境状况小池沟水库位于洛河支流纸坊沟，坝址位于某县某村乡小池沟村，控制流域面积2.38Km2，上游干流长度3.2Km，干流比降1/18.6。小池沟水库是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、水产养殖为一体的综合利用的小（2）型水利工程枢纽，工程等别为Ⅴ等，主要、次要建筑物级别均为5级。水库工程主要由大坝、溢洪道、输水设施等建筑物组成。大坝为均质土坝，本次除险加固后坝顶长58.8m，最大坝高25.0m，坝顶宽6.2~6.5m，总库容25.85万m3。库区地形起伏不平，沟岭相间分布，高程一般在700～1000m左右。坝址处沟谷呈不对称“V”字型，河谷上口宽约150m，背水坡河底高程736.25m。地貌属低中低山117 区，区域内大部被第四系土层覆盖，梯田广布，植被不发育，水土流失较严重。11.3环境保护设计原则（1）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。（2）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。（3）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。（4）坚持节约用水的原则，治理后的废水合理利用。11.4施工期环境保护设计11.4.1含油废水环境保护设计本工程汽车及其它机械的大、中修分别在修理厂进行，施工场地只设小型机械及汽车停放保养场地，分散在各施工营地。汽车及其它机械维修、冲洗排放的废水中悬浮物和石油类含量较高，超过污水排放标准，应对此含油废水的处理提出其工艺流程及技术要求。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，将产生冲洗废水30m3，经油水分离器处理除油后蒸干。可修建15m3水泥防渗干化池并设置一个油水分离器，干化池长3m、宽2m、深1m，基本可满足处理需要。干化池须在施工准备期完成，沉渣拉运至弃渣场填埋处理。117 11.4.2施工期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100人，施工期限10个月。高峰期生活污水排放量达1.6t/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，施工期其余大部分生活污水设干化池消毒、沉淀、蒸发处理；干化池长3m、宽2m、深1m，基本可满足处理需要。干化池设在距居住区50m外施工区内。施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。11.4.3砼拌和站环境保护设计砼拌和系统废水主要集中在砼拌和场，估计最大日排放量为15m3。砼系统搅拌废水采用沉淀池沉淀处理，可在每个砼拌和场设置长2m、宽2m、深1m，容积为4m3塑膜全防渗沉淀池，经沉淀后排放至附近草地中。沉淀池须在工区施工准备期完成，沉渣采取一天一清运，并拉运至取土坑（弃渣场）填埋处理。11.4.4固体废弃物环境保护设计本工程总弃土弃渣量4800m3，施工生活区应设置垃圾桶，安排专门人员负责清扫，并将生活垃圾运至弃渣场进行填埋。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。工程弃渣全部运至弃渣场，并按水土保持设计措施进行防护。工程施工期施工高峰人数约为100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60kg117 ，施工期生活垃圾数量可达21.9t/a。施工期必须每一个工区设立一个垃圾收集站，每一个垃圾收集站设立1个长1.0m、宽1.0m、深1.0m，容积为1m3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。11.4.5空气保护设计施工区主要空气污染物为TSP、CO、NOx，其中CO、NOx主要是施工燃油机械排放尾气所致，TSP主要为施工产生的粉尘和交通运输产生的扬尘所致。施工车辆尾气排放对区域空气质量影响较大，因此，运输车辆必须安装尾气净化器，严禁超负荷运行，确保车辆尾气达标排放；同时，由于各工程施工、车辆运输等产生的粉尘、扬尘对施工区及其周围区域空气污染较大，且运土车箱应加盖遮篷，避免沿途洒散；定期对施工区和运输路面进行清扫、洒水。11.4.6声环境保护设计工程区周边受施工噪声影响的对象主要是施工人员。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。另外，为减少施工噪声对工程生活区的影响，生活区应尽量在远离施工现场200m外处设置。做好施工期的组织规划工作，对在筛分、拌和、打桩等强噪声源附近施工的施工人员发放噪声防护用具，以减轻噪声对人体健康的损害。117 11.4.7料场环境保护设计本工程土料场施工时采用分块开挖，边开挖边覆盖，顶部设挡水土梗，底部设排水沟，施工结束后覆土复种，石料场采用分层开采，尽量减少施工对环境的影响。11.4.8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，并配自来水系统、照明等，地板坚硬平整，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。粪便由清洁车拉到附近耕地作肥料使用。11.5环境管理与环境监测11.5.1环境保护管理117 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。贯彻执行环境保护法规和标准，组织制定工程环境保护管理规章制度，协调工程建设和施工区环境保护规划的关系，组织进行环保设施的建设与操作培训，制定并组织实施施工期的环境保护规划，检查监督环保设施的运行情况，防止环境污染；检查工程水土保持措施的执行情况，防止因工程建设产生严重的水土流失，定期向工程主管部门和环保部门提出书面报告。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迹地的平整和绿化、美化工作。11.5.2环境监测计划在工程建设过程中，为了能及时掌握工程施工对施工区环境的影响，在施工期需对工程建设过程进行环境监测。⑴水质监测任务：监测工程对下游水质的影响。断面布设：监测水质断面设于进坝公路下游100m处。监测项目：主要为SS、PH、石油类。监测时间：为施工期，共10个月。监测频次：每个三次，施工期内每3个月1次，每次连续采样3天，每天取水样一个。⑵大气质量监测任务：监测施工区域以及施工区附近敏感点大气受污染程度。样点布置：根据施工区空气污染源分布情况，选择能反映施工区空气质量状况的有代表性的施工区（如大坝）和附近有特殊保护对象（如职工宿舍）的地段等。设置点2个，样点具体位置应视当时具体施工地段而定。监测项目：TSP、CO、NOx。监测时间：为施工期10个月。117 监测频次：每3个月一次，每次连续采样3天，7h、14h、18h各一次。⑶噪声监测任务：监测施工噪声对周围环境的影响。样点布置：设置样点2个，样点具体位置要求与大气监测点一致，且应与工程施工活动紧密配合，随工程施工情况的变化而变化。监测时间：施工期10个月。监测频次：每3个月一次，每次连续采样3天，每天测9h。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。贯彻执行环境保护法规和标准，组织制定工程环境保护管理规章制度，协调工程建设和施工区环境保护规划的关系，组织进行环保设施的建设与操作培训，制定并组织实施施工期的环境保护规划，检查监督环保设施的运行情况，防止环境污染；检查工程水土保持措施的执行情况，防止因工程建设产生严重的水土流失，定期向工程主管部门和环保部门提出书面报告。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迹地的平整和绿化、美化工作。11.6环境保护投资概算环境保护静态总投资2.19万元，其中：环境保护设施0.78万元，施工临时工程0.02万元，独立费用1.29万元，基本预备费0.10万元。环境保护投资见表11-1。117 表11-1环境保护工程概算表编号项目名称单位数量单价(元）合价（万元）壹第一部分环境保护设施　　　0.78一.生活区污水防治　　　0.281购置移动厕所个120000.22污水处理　　　0.08二.噪声防治　　　0.101耳罩对100100.1三.空气环境质量防治　　　0.011防尘面罩个10100.01四卫生防疫人8500.04五人群健康保护　　　0.11场地消毒、药品等个110000.1六固体废弃物处理项125000.25贰第二部分临时工程%0.7820.02叁第三部分独立费用　　　1.29一.建设管理费　　　0.91环境管理人员管理费　　　0.22环境监理费人.年170000.7二.施工环境监测费　　　0.191水质监测点.次27000.142噪声监测天.点15000.05三.科研勘测设计费　　　0.2　壹至叁部分合计　　　2.09　预备费　　　0.10　基本预备费　　　0.10　总投资　　　2.19117 12水土保持设计12.1设计依据⑴《中华人民共和国水土保持法》；⑵《中华人民共和国水土保持法实施条例》；⑶河南省实施《中华人民共和国水土保持法》办法；⑷《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》；⑸《开发项目水土保持方案技术规范》；⑹其他有关规程、规范等。12.2建设项目基本情况小池沟水库本次除险加固工程由于溢洪道整治、坝体加固等对水土保持将产生一定的破坏及影响。为减少工程施工对水土保持的影响，贯彻《中华人民共和国水土保持法》，对水土保持现状以及工程施工对水土保持的影响进行评价、预测和预防。本次除险加固工程任务主要包括：①大坝加固；②溢洪道整修；③输水设施加固；④工程安全监测建设；⑤工程管理设施完善。12.3建设项目防治责任范围与分区根据本次除险加固工程的项目分布和水库水土保持现状，将项目区水土保持防治分为如下两个部分：（1）项目建设区本工程项目建设区主要范围包括：水库正常蓄水位以下的淹没范围、大坝迎、背水坝117 坡、溢洪道两侧边坡、取土场、弃渣场以及施工生活区等。分区如下：①主体工程建设区、②取土场、③弃渣场、④施工管理生活区、⑤水库管理区。经计算，项目建设区面积约6.3hm2。（2）直接影响区直接影响区指在项目建设区以外，由于工程建设，其扰动土地的范围可能越出项目建设区并造成水土流失及其直接危害的区域。在此范围内，如果发生水土流失灾害或影响，建设单位应负责治理，并应根据工程经验，在项目建设区采取有效措施进行预防。经计算，本工程直接影响区面积约为1.0hm2。由以上可知，本工程水土保持责任范围为7.3hm2。12.4项目区水土流失及防治情况小池沟水库建成于1959年，距今已运行52余年，区域内地貌属中低山区，两岸均为石质山体，表层被第四系土层覆盖，植被不发育，水土流失较严重，需进行综合治理。根据《河南省人民政府关于划分水土流失重点防治区的通告》，小池沟水库流域为河南省水土流失重点治理区。12.5项目区水土流失预测与分析12.5.1项目区水土流失特点（1）主体工程建设区本次小池沟水库除险加固工程产生的水土流失主要是由于一些边坡加固护砌以及取料、弃渣、垃圾清除等。根据施工方案，工程施工不会对水土保持产生较大的破坏，水土流失的可能时段为溢洪道开挖后还未护砌、大坝坝坡揭开后至新坝坡还未砌成的时段、以及植被保护区植被发挥作用之前。117 （2）取土场本工程区内筑坝土料贫乏，仅在大坝上游约1000m处有筑坝土料，击实试验的最大干密度为1.71g/cm3，最优含水量范围值21.0%，储量仅有约50000m3，其储量可满足本工程的需要。（3）弃渣场本次除险加固工程弃土弃渣量为4800m3，主要为溢洪道开挖土石方及大坝迎、背水坡开挖土石方，根据小池沟水库现状基本情况，弃渣均填筑于右坝肩处作为施工和防汛道路。堆渣时粘土岩在下层，土方在上层，堆渣后设工程措施及植被措施防护，但在水力和重力作用下，可能会产生少量的水土流失。（4）附属企业及施工管理生活区附属企业主要布置在库区右岸台地，停车场、机修车间、钢木加工厂、混凝土预制厂及库房均设在这里。由外地运到的物料、金属结构等加工后直接运往相应的工作面。施工管理中心包括水库除险加固工程建设管理所、监理部、设计代表及相应生产生活福利设施，包括主体工程施工单位项目部等布置在库区左岸村中台地，施工单位生活区布置在工程施工区附近。上述分区均位于目前水库管理范围之内，会对地表植被有一定的破坏，施工期会造成少量的水土流失，施工完毕后进行绿化。（5）水库管理区水库管理区内，由于管理房、排水沟、道路施工等可能会产生少量水土流失现象，需结合总体环境绿化进行水保治理。12.5.2水土流失预测时段117 在水库建设施工期，由于场地平整，修筑道路，开挖回填、取土、弃渣、机械碾压等原因，破坏了项目区原有地貌和植被，扰动土壤表面结构，致使土壤抗侵蚀能力降低，侵蚀加剧，大量弃土弃渣会造成水土流失。本工程为除险加固工程，根据施工进度及本工程的预测施工时段为10个月，施工结束后水土流失影响会基本结束，故不考虑植被恢复期。12.5.3扰动原地貌、土地及植被损坏面积预测通过以上分析可以看出，小池沟水库主要的水土流失区域为主体工程区和弃渣场区，在工程总体布置图上进行量测后，即可得出各个扰动原状土区域的面积，预测扰动原地貌、土地及植被损坏面积详见表12-1。表12-1扰动地表面积统计表项目单位数量1、主体工程区1）大坝加固hm20.62）溢洪道加固hm20.23）水库水域面积hm242、弃渣场hm20.23、取土场hm20.54、施工附属设施及施工管理、生活区hm20.8合计hm26.312.5.4可能造成的水土流失量预测预测包括两部分内容：第一，项目建设及运行过程中可能产生的水土流失总量；第二，原地面可能产生的水土流失总量(背景值)，两者之差即为因本项目建设新增的水土流失量。侵蚀主要指土壤及其母质在外力作用下(包括自然作用和人为作用)117 发生的多种破坏、移动和堆积过程。对于本工程来说，主要指施工开挖产生的弃渣量和地貌形态、土壤结构及地表植被破坏后造成的加速侵蚀量。小池沟水库项目区属中低山区，区域内以山地为主，表层大部覆盖第四系土层，从实地调查了解到的项目区水土流失情况看，现状水土流失形式主要为水力侵蚀。水力侵蚀以溅蚀、面蚀、细沟侵蚀为主。由于项目区内无实测泥沙资料，根据水库实际淤积量，反推土壤侵蚀模数为1018.10t/Km2.a，施工扰动后的侵蚀模数根据不同的施工部位和不同的坡面，类比同类工程而定，具体值见表12-2。表12-2扰动后侵蚀模数表项目扰动后侵蚀模数（t/Km2.a）1、主体工程区1）大坝加固55002）溢洪道55002、渣场90003、取土场90004、施工附属设施及施工管理、生活区3500注：水库水域面积不产生水土流失。预测水土流失量的计算方法采用工程类比法，扰动地表土新增水土流失量预测量的计算公式为：扰动地表面积×（扰动后的土壤侵蚀模数—背景侵蚀模数）×侵蚀时间。扰动地表土新增水土流失量预测量见表12-3。12.6项目区水土流失防治措施防治措施选定的原则为：⑴防治并重原则，针对项目主体工程特征的新增水土流失特点，因地制宜，合理布局，既要防止水土流失，又要根治水土流失。⑵恢复为主原则，针对临时施工占地，尽量恢复其原土地类型。⑶117 生态优先原则，工程措施与植物措施相结合，在弃渣场、工程临时占地等可以利用植物措施的地方，尽量在生态优先的原则下进行水保布置。⑷安全经济原则。表12-3扰动地表土新增水土流失量预测表项目数量（hm2）背景侵蚀模数（t/km2.a）扰动后侵蚀模数（t/km2.a）侵蚀时间（年）新增流失量（t）1、主体工程区1）大坝加固0.61018.10550012.72）溢洪道0.21018.10550010.92、弃渣场0.21018.10900010.93、取土场0.51018.10900012.254、施工附属设施及施工管理、生活区0.81018.10350012.25合计2.39.012.6.1主体工程建设区在施工过程中所产生的一部分弃土、弃渣，除部分弃土用于回填用土之外，多余弃土、弃渣要及时堆放外运至附近或弃渣场，工程完成后要对施工现场及周边进行清理，工区临时占用的耕地要进行平整复耕。⑴大坝迎水坡砼面板整修，背水坡采用种草护坡，背水坡靠山坡侧坡角为排除山坡洪水，应修筑排水沟，工程量已列入主体工程中；⑵溢洪道下游陡坡段种草护坡。12.6.2弃渣场本工程开挖的弃土、弃渣主要弃于弃渣场，弃渣量4800m3，堆渣高度2m左右，堆渣面积约0.24hm2。堆渣在坡顶及坡面均要设系统排水沟，将雨水引至主沟内，排水沟采用浆砌石结构。117 12.6.3施工管理生活区该区预测水土流失量很小，主要是生产材料临时占地，破坏地表植被，施工完毕后对地表植被进行恢复。对施工所用砂石骨料应砌墙保护并设排水沟。12.6.4水库管理区管理区内为永久管理范围，是水库管理人员经常活动的地方，区内生活用的污水集中排放，设浆砌石排水沟，在管理所围墙周围和道路两边植树，树种可选用侧柏、油松等美化环境。小池沟水库除险加固工程水土保持工程量总计见表12-4。12.7水土流失监测小池沟水库除险加固工程建设期为10个月，故水土流失监测时段按10个月考虑。在各种水土保持措施陆续实施发挥作用后，施工过程中所产生的各种形式的水土流失及由此而引起的危害将逐步得到控制，最终得到一个较为稳定的状态。因此，水土流失监测主要是对水土保持措施效益的监测，包括各类防护措施的防护效果、控制水土流失的程度、改善生态环境作用的监测。由于各控制点比较分散，故采取分散监测的方法进行监测：⑴影响水土流失的主要因子监测：包括地形、地貌、地面组成物质极其结构、植被类型及覆盖度、水土保持设施数量和质量；⑵水土流失量监测：主要包括重力、水力引起的水土流失量；⑶水土保持设施效益监测：包括各类防护措施的防护效果、控制水土流失的程度、改善生态环境的作用的监测。117 表12-4水土保持工程量表序号工程项目土方开挖(m3)土方回填(m3)M7.5浆砌石(m3)干砌石(m3)植树（棵）植柏树(棵)灌木（棵）植草(亩)一主体工程区205150.51排水沟205152绿化0.5二弃渣场2010251.01排水沟20102堆渣植物保护1.03工程措施25三附属企业及施工管理生活区2055350.51堆料围墙及排水沟20552绿化350.5四水库管理区351010701排水沟3510102绿化70合计9540402535702.012.8水土保持投资概算12.8.1编制原则和依据⑴水土保持概算价格水平年与主体工程一致，采用2011年第1期价格水平。⑵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《水土保持生态建设工程概（估）算编制规定》、《水土保持工程概算定额》。⑶《工程勘察设计收费标准》（国家计委、建设部计价格[2002]10号文）。117 ⑷《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、河南省水利厅豫财预外字[2000]33号）。⑸本工程水土保持设计方案。12.8.2工程量估算本工程水土保持工程措施主要工程量为土方开挖100m3，土方回填40m3，干砌块石20m3，浆砌石排水沟30m3，植物措施是：植草2.0亩，植树35棵，植柏树70棵。12.8.3投资主要指标水土保持工程静态总投资2.21万元，其中：工程措施投资1.05万元，植物措施投资0.75万元，独立费用0.34万元，基本预备费0.07万元。12.8.4基础单价计算依据⑴人工概算单价工程措施人工单价经计算为1.5元/工时，植物措施人工单价经计算为1.5元/工时。⑵主要材料概算价格主要材料如水泥、砂、石子、板枋材、汽油、柴油价格采用主体工程概算价，块石采用主体工程开挖石料经过分捡获得。主要材料概算价格同主体工程。⑶风、水、电价格风、水、电价格采用主体工程概算价，经计算综合电价为0.85元/kwh；综合水价为1.17元/m3；施工用风价格为0.15元/m3。117 12.8.5工程费用计算标准⑴工程单价a、定额采用水总[2003]67号文颁发的《水土保持工程概算定额》；b、其它直接费：工程措施为直接费的4%，植物措施为直接费的1.5％；c、间接费：土石方工程按直接工程费的7%，植物措施按直接工程费的3%；d、企业利润：工程措施为直接工程费和间接费之和的4%，植物措施为直接工程费和间接费之和的2％；e、税金：直接工程费、间接费、计划利润之和的3.22%。⑵工程措施概算按设计工程量乘工程单价计算。⑶植物措施概算按植物数量乘栽植工程单价计算。12.8.6水土保持概算表水土保持概算详见表12-5。表12-5水土保持总概算表编号项目名称建安工程费植物措施费设备费独立费用合计（万）栽(种)植费苗木、草、种子费壹第一部分工程措施1.05　　　　1.05贰第二部分植物措施　0.20.55　　0.75叁第三部分封育措施　　　　　　肆第四部分独立费用　　　　0.340.34一至四部分合计1.050.200.550.342.14117 基本预备费　　　　　0.07总投资　　　　　2.21117 13工程管理设计13.1管理机构13.1.1管理机构现状水库现为某县某村乡水利站代管，运行几十年来，水库现无管理房，无管理设施。13.1.2管理机构设计按照水利部《水库工程管理设计规范》(SL106－96)水库管理等级规定，本工程为小（2）型水库工程，根据有关部委精神，拟成立小池沟水库管理所，管理所人数为4人。13.2管理范围和管理设施13.2.1工程管理范围和保护范围（1）工程管理范围和保护范围的划定依据为保障枢纽安全及正常运用，根据国务院颁发的第77号令《水库大坝安全管理条例》和水利部《水库工程管理设计规范》(SL106-96)中的有关条文，结合本工程重要性划定本工程管理范围和保护范围。（2）工程管理范围①大坝左、右坝肩轮廓线外100m及坝轴线上游100m范围内；②大坝下游坝脚线下游150m范围内；③办公基地周围20m范围内；④正常蓄水位以下的库区；117 ⑤对外交通道路、上坝公路道路中心线向左右两侧各10m范围内；⑥溢洪道两侧50m范围。（3）工程保护区范围为保证工程安全，除设置工程管理区外，另设工程保护区。水工建筑物保护范围为管理范围界线外延50m。（4）管理办法在管理范围内，管理单位必须认真负责管理，保证建筑物的安全，搞好管理区内的环境美化。工程、水库保护区范围内的土地不征用，但为保证工程安全，应参照有关法规制定保护区的管理办法。为保证工程安全，防止水土流失及水质污染，具体拟定以下管理办法：①禁止在库区爆破、炸鱼、烧窑、采石、开矿、挖沙、取土等危及工程安全的活动。②禁止在二十五度以上坡地开垦种植农作物。在二十五度至五度以上的荒坡地上整地造林、抚育幼林、垦复油桐等经济林，必须采取水土保持措施，防止水土流失。③兴建工业企业排弃的废渣、生活垃圾和其他污染物不得向库区内倾倒。④禁止向水库内排放油类、酸液、碱液或剧毒废液。禁止在库内清洗装贮过油类或者有毒污染后的车辆和容器。⑤禁止将含有汞、镉、砷、铬、铅、氰化物、黄磷等可溶性剧毒废渣向库区排放。禁止在水库正常蓄水位以下的滩地和岸坡堆放、存贮固体废物和其他污染源。117 ⑥禁止向库内排放或者倾到放射性固体废弃物或者含有高放射性和中放射性物质的废水，向库内排放含有低放射性物质的废水，必须符合国家有关放射防护的规定和标准。⑦向库内排放含热废水，应采取措施，保证水体的温度符合水环境质量要求，防止热污染危害。⑧向库内排放含病源体的污水，必须经过消毒处理，符合国家有关标准后，方能排放。⑨水库两岸无论集体或个人的船只，排放含油污水、生活污水，必须符合船舶污染排放标准。船舶的残油、废油必须回收，禁止排放库中。⑩在水库正常蓄水位之下不得种植阻碍行洪的林木和高杆作物。（5）建立、健全管理制度为确保工程安全，充分发挥工程效益，工程管理所应建立、健全岗位责任制，明确规定管理人员的职责，并建立健全计划管理、技术管理、经营管理、水质监测、财务器材管理、安全保卫和奖惩等各项管理制度。按照《水利产业政策》，核定水价成本，实行新水新价，计划配水，以方收费。13.2.2管理所规划（1）水库管理所现状水库现无管理房，没有专门的管理设施。（2）水库管理所规划拟成立小池沟水库管理所，管理所人数为4人。新建管理房，管理房布置于左岸库区村中台地上，管理用房包括两部分，直接用于生产和办公用房和仓库用房。按照水利部《水库工程管理设计规范》(SL106－96)规定，办公用房按管理人员人均10～15m2/人，本次新建办公用房56m2。117 （3）管理用电水库管理房用电从附近村庄引线，配置电度表。（4）生产和生活供水设施为解决管理所生产、生活用水问题，拟从附近居民点引接自来水，安装自来水管道1000m。13.3工程管理运用工程管理包括施工期管理和运用期管理。施工期间，随着工程进展及实际工作需要，管理所应派15％左右的管理人员提前进场，并对一定的生产人员进行技术培训，管理单位要参与工程质量检查和监督，参加工程阶段性验收和竣工验收，随着工程的进展，应逐步增加管理人员，竣工时，生产职工培训人员应不少于定员人数的30％，管理人员达到额定的定员人数。13.3.1建筑物的管理为保证水库工程各建筑物的安全运行，管理所必须按要求配备有一定专业技术的人员对工程主要建筑物和设施进行管理。管理人员对所管理对象的所有有关资料和技术必须了解掌握，并建立档案，本着“经常养护、随时维修、养重于修、修重于抢”的原则，发现问题及时向有关部门汇报，并采取相关措施，予以处理。（1）养护修理分类养护修理分为经常性养护维修、岁修、大修和抢修。根据工程具体情况，建筑物的养护修理包括均质土坝、溢洪道工程、输水洞工程和安全监测设施的养护修理。①117 经常性的养护维修：根据经常检查发现的缺陷和问题，进行日常的保养维护和局部修补，保持工程设施完整、清洁。②岁修：根据汛后检查发现的工程缺陷和问题，对工程设施进行必要的整修和局部改善。③大修：当工程发生较大损坏，修复工作量大，技术较复杂时，应制定专门的修复计划。④抢修：当工程发生较大事故，严重影响工程安全时，应及时组织力量抢险修理。（2）大坝的养护维修本工程大坝为碾压均质土坝，应针对其特点对大坝坝体、两岸坝肩、结合部位及各种设备进行养护维修，主要内容包括：①在坝顶上不得堆放物料，维护坝顶的完整。②在坝上、下游影响工程安全的范围内，不得进行挖坑、打井、建构筑物等其他对工程有害的活动。③建筑物表面应保持清洁完好，对坝面出现的沉陷、拱起、裂缝时，应及时查找原因，及时处理。④结合坝体变形观测，注意对建筑物及其周围巡视检查，特别是建成后初期蓄水及蓄水至正常高水位时，了解初期蓄水对大坝的影响。经常对坝体及两岸坝肩渗流进行检查，测量渗流量、地下水位水质的变化情况、坝顶有无沉陷、位移等变形。处理坝体、坝基、坝肩及建筑物接头部位的渗漏，发现坝体滑坡、裂缝或异常位移时，应查明原因、分析研究其性质及危害程度，采取切实可行的补救措施进行处理。⑤坝体及库区的各种观测设施等应经常检修，确保完好。（3）其它设施养护修理①117 小池沟水库溢洪道上部岩体为风化花岗岩，不时有岩块坠落，迎保持溢洪道内整洁，对溢洪道山岩裂缝及时进行处理。②输水洞放水操作时要严格按照规程作业，定岗定员，责任到人。对各泄水、引水进口杂物、水草等漂浮物应定期清理打捞，作好结构防老化的养护，遇有因撞击、振动、结构变形等造成破坏时，应及时修补加固；放水设施必须定期清理、补充；部件及止水损坏时要及时更换。③及时维护管理设施正常运行，有关电器部分要作好防潮和防雷等工作，保持其良好的工作状态。13.3.2工程监测小池沟水库工程属小（2）型工程，为保证枢纽建筑物的安全运行，结合工程特点，对坝体、输水洞、溢洪道等建筑物必须按照规定的测次和时间进行全面、系统和连续的观测。观测内容如下：①变形观测包括坝体变形、坝基变形；②渗流观测有坝体、坝基渗流，绕坝渗流，渗水量的观测；③水力学及水文气象观测；④对库区滑坡进行观测；⑤水质监测。安全监测严格按照《水工建筑物观测工作手册》及有关设计规范和设计要求进行。13.3.3水库调度运用（1）汛期调度运用方式小池沟水库调度方式：755.40m水位起调，溢洪道泄洪。溢洪道是敞开无闸控制泄洪，当水位超过755.40m时自行下泄洪水。（2）调度运行管理117 按照河南省防汛指挥部规定，小（2）型水库控制运用，统一由省每年汛前下达调度运用计划，水库遵照执行。①每年汛前编制《小池沟水库年防汛工作预案》；②每年汛后编制《小池沟水库年防汛总结》。（3）小池沟水库防汛工作主要内容①建立以洛阳市行政首长负责制的小池沟水库防汛指挥部，组织防汛抢险队伍分工划段，具体任务到人；②根据雨情、水情、工情，科学规定不同防汛期抢险阶段的具体任务；③每年汛前储备足够的防汛物资、设备及材料；④沟水库管理所有工程、水文专业技术队伍，掌握防汛抢险的工程、水情变化情况。13.3.4水文观测小池沟水库现状无水文观测设施，本次除险加固工程确定增设水位观测设施、雨量观测场（6m2）、自计雨量计等。水位观测设施为固定在大坝上游护坡的水尺。13.3.5防汛交通小池沟水库现无防汛道路，无上坝道路，施工前应打通外界与坝顶防汛通道。117 14设计概算14.1工程设计概况小池沟水库位于黄河流域洛河支流纸坊沟，坝址在某市某县某村乡小池沟村，距某县城30Km，距某村乡政府8Km。水库控制流域面积2.38Km2，流域属中低山区，坝址以上干流长度3.2Km，干流平均比降1/18.6。该水库1958年开工建设，1959年竣工。因工程建设年代较早，限于当时的设计、施工及管理水平，工程建设质量低劣，后虽经多次加固处理，但是运行管理和维修养护投入不足，水库运行中依然出现很多问题，本次除险加固工程主要内容如下：（1）坝顶新修防浪墙，加固大坝上、下游坝坡，新修上下游踏步，及排水沟，修复坡脚排水设施；（2）溢洪道堰流段扩宽、清淤、削坡，控制端底部衬砌，陡坡段开挖陡槽，出口处与下游坝坡之间新修挡墙；（3）维修、疏通斜卧管进水孔，新增孔塞，下游出口处防渗加固处理，拆除并新修出口渠道；（4）增添水库管理房、安全监测等管理设施。14.2编制原则及依据⑴本概算依据水利厅豫水建字[2006]第52号文颁发的《河南省水利水电工程概概算定额及设计概（估）算编制规定》的通知中的规定，(以下简称“本规定”)编写；⑵与本标准配套的定额为河南省水利厅豫水计字[2006]第52117 号文颁发的第二、三册《建筑工程概算定额》（简称06定额）；⑶工程量根据设计图纸计算；⑷直接工程费:①人工概算单价根据规定计算。工长7.10元/工时，高级工6.61元/工时，中级工5.62元/工时，初级工3.04元/工时。②材料费：根据当地材料价格，水泥综合价：435元/t；砂：105元/m3；碎石74.5元/m3；块石104元/m3；木材2420.5元/m3；柴油：9.2元/kg；汽油：9.72元/kg；钢筋：5535元/t。③其他直接费：直接费的2.5%。④现场经费：因本工程为枢纽工程，故土石方工程取直接费的9%；模板及砼工程取直接费的8%；钻孔灌浆及锚固工程取直接费的7%；其他工程取直接费的7%；安装工程按人工费的45%计。⑤间接费：因本工程为枢纽工程，故土石方工程取直接费的9%；模板工程取直接费的6%；砼工程取直接费的5%；钻孔灌浆及锚固工程取直接费的7%；其他工程取直接费的7%；安装工程按人工费的50%计。⑥企业利润：按直接工程费和间接费之和的7%计算。⑦税金：按直接工程费、间接费、企业利润之和的3.22%计算。14.3主要工程量及主要材料小池沟水库除险加固工程总工程量11168.88m3，其中土方5750.60m3，石方4942.80m3，砼及钢筋砼475.48m3。需主要材料：水泥163.23t，木材3.61m3，汽油0.80t，柴油46.00t，砂463.01m3，碎石1427.68m3，钢筋2.71t，块石855.22m3。需总工日6401个。117 14.4工程投资概算该方案工程总投资218.58万元，其中建筑工程90.01万元，机电设备及设备安装工程8.87万元，施工临时工程21.19万元，独立费用83.81万元，基本预备费10.20万元，水保措施费2.21万元，环境措施费2.19万元。小池沟水库除险加固工程初步设计概算总表如下表14-1所示。117 表14-1小池沟水库除险加固总投资表序号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计I工程部分投资219.39壹第一部分：建筑工程90.0190.01贰第二部分：机电设备及安装工程0.808.078.87叁第三部分：金属结构设备安装工程000肆第四部分：施工临时工程21.2921.29伍第五部分：独立费用83.8183.81一至五部分投资合计112.18.0783.81203.98预备费5.860.404.1510.41基本预备费5.860.404.1510.41II水土与环境保持工程4.40(I)水土保持工程2.21壹第一部分：工程措施1.051.05贰第二部分：植物措施0.050.75叁第三部分：封育措施0肆第四部分：独立费用0.340.34第一～四部分合计1.800.342.14预备费0.050.010.06基本预备费0.050.010.06（II）环境保护工程2.19壹第一部分：环境保护设施0.780.78贰第二部分：临时工程0.020.02叁第三部分：独立费用1.291.29　第一～三部分合计0.081.292.09预备费0.040.060.10基本预备费0.040.060.10Ⅲ工程投资合计124.148.4790.45218.58117 15经济评价小池沟水库位于某县某村乡小池沟村，控制流域面积2.38Km2，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖的小型（2）类水库。由于工程建于上世纪六十年代，其建设标准低、施工质量差、遗留下较多的工程问题，但由于受资金、技术、工期等条件的限制，工程存在问题没有得到解决，水库存在较严重的工程隐患，制约了工程效益的有效发挥，急需采取除险加固工程措施。由于对本类工程有关资料极少，进行定量经济效益分析较困难，本次仅对效益进行定性分析。本工程效益具体反映在：1、提高水库坝体的安全系数，保证了坝体安全。大坝初建时由于建设标准低，工程质量较差。现状大坝坝坡塌坑，坝肩处渗漏，大坝存在渗流破坏的隐患，危及大坝安全；输水洞出口渗漏，侵蚀淘刷坝脚。本次除险加固工程通过加固改造输水洞、坝坡护砌，改善了大坝运行条件，再经过坝肩的防渗处理，完善了大坝的防渗体系，为下一步大坝安全运行提供了保证，提高了坝体安全系数，保证了下游群众生命财产的安全。2、提高了农业灌溉的保证率。工程实施后，消除了工程上不安全隐患，能够保证水库安全正常运行，通过输水洞工程改造，改善了工程运用条件，有利于水库发挥灌溉和养殖等效益，为科学管理、合理调配水资源创造良好条件，可进一步提高农业灌溉和工业供水的保证率。3、为水库正常运行，发挥效益奠下坚实基础。117 工程实施后，消除了工程上不安全隐患，提高了水库大坝的安全系数，为下一步水库正常运行发挥效益奠定了坚实基础。根据以上分析，小池沟水库除险加固工程不仅产生了一定的经济效益，还带来了巨大的社会效益，保证了下游村庄及公路的防洪安全。117 16结论及建议16.1结论通过对小池沟水库大坝现场核查和安全评价，大坝目前存在较为严重的安全隐患，实施各项除险加固工程措施可消除隐患，使水库正常运行，发挥效益，因此，本次除险加固工程是必要的，报告中提出了除险加固初步设计措施，建议尽快对该水库进行除险加固处理。16.2建议在小池沟水库除险加固工程完成后，应加强水库日常管理，按有关规范对水库水位、降雨以及大坝渗流、变形等情况进行观测，从而向上级主管部门提供防洪调度的依据。同时，改善水库管理所的条件，以利管理人员对管理工作的进行。117 17附件及附图17.1附图117'