水泛沟水库除险加固工程初步设计报告

'水泛沟水库除险加固工程初步设计报告44 1综合说明1.1绪言绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，地理坐标为东经：111°38′06″，北纬：35°32′36″，属黄河流域汾河水系浍河支流，是一座以防洪灌溉为主的小（1）型旁引式水库。水库1968年12月动工，1972年12月竣工蓄水，原设计防洪标准为20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。设计总库容104.4万m3，兴利库容78.4万m3，防洪库容14万m3，死库容4万m3，设计洪水位716.6m，校核洪水位716.8m，兴利水位714.8m，汛限水位711.0m，死水位697.8m。水库坝址以上控制流域面积2.06km2，多年平均降雨量618.9mm。水库除承接上游流域来水外，还通过里册峪水库渠道输水，输水流量为1m3/s。控制灌溉面积1.1万亩，现水库坝前淤积面高程为706.08m，淤积库容为20万m3。水库枢纽由大坝、溢洪道和放水涵洞三部分组成。大坝为均质土坝，坝顶高程718.3m，坝底高程696.0m，坝高22.3m，坝顶总长120m，坝顶宽4m，大坝上游坡比为1:2.5，下游坡比为1:2。溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式，堰顶高程715.75m，底宽3m，高2.5m，原设计最大泄量34.24m3/s。放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽0.65m，高0.65m，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为Φ400mm钢管，设计最大泄量1.45m3/s。由于该水库建于上世纪六十年代，受当时条件限制，工程质量难以保证，加之运行多年致使大坝存在诸多隐患，大坝上游干砌石护坡损坏严重，溢洪道仅开通112m44 ，砌体部分损坏，无法使用，致使水库防洪标准低。水库失事后影响南凡镇5个村庄5200口人、7200亩耕地以及绛县至侯马公路等。根据《绛县水泛沟水库大坝安全鉴定评价报告》及《绛县水泛沟水库大坝安全鉴定报告书》，大坝为三类坝，属于病险水库，急需进行除险加固。受绛县水务局委托，我院承担该水库除险加固工程初步设计任务。1.2水文水泛沟水库属黄河流域，水库坝址以上控制流域面积2.06km2，流域内植被一般。该流域属干旱、半干旱暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季晴朗凉爽，冬季少雪干冷。多年平均降雨量618.9mm，汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63%，主汛期7月15日至8月15日雨量比较集中。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温12.9℃，历年最高气温为40.7℃，极端最低气温－19.8℃，多年平均风速1.8m/s，最大风速18m/s，风向多为东南风，无霜期200天。流域内及邻近流域没有水文站，建库以来也无实测水文资料，故设计年径流通过年降水推求，洪水根据设计暴雨计算。采用《山西省水文计算手册》（山西省水利厅2011年3月编著）计算，以下简称《手册》。由《手册》查得该流域位于水文分区的中区，坝址上游多年平均降雨量为618.9mm。水文下垫面为黄土丘陵阶地。计算结果见表1-1。水泛沟水库坝址处年径流量、洪峰流量及洪量表表1-1频率年径流量（万m3）频率洪峰流量（m3/s）24h洪量（万m3）P＝50%3.2P＝3.3%44.610.8P＝75%2.3P＝0.33%73.420.81.3工程地质1.3.1区域地质概况44 水泛沟水库工程区该区东部、南部为中条山侵蚀构造地形和构造剥蚀地形，西部、北部为黄土堆积地形和堆积地形，冲沟发育。依据地貌成因及形态类型将该区地貌可分为4个大区，即中条山系、峨嵋岭地、汾浍谷地以及涑水盆地。该区出露地层由老到新主要有：上太古界绛县群横关岭组（AJh）、绛县群铜矿峪组（AJt）；中元古界中条群余家山组（Ptzyj）、中条群篦子沟组（Ptzb）、上元古界：西阳河群（X）、汝阳群（R）、下古生界：寒武系（ε）、奥陶系（O）；上古生界石炭系（C）、二叠系长石石英砂岩、页岩；新生界：上第三系上新统地层、第四系（Q）地层。水泛沟水库工程区位于山西地震亚区，西临怀来-西安地震带，东南与许昌～淮南地震带相接，东与邢台～河间地震带相接。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）之《中国地震动峰值加速度区划图》与《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本区的设计地震动峰值加速度值为0.15g，本区地震动反应谱特征周期为0.40s。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。根据区内地下水赋存条件与所处地貌类型，将测区内地下水分为，基岩裂隙水，黄土台塬裂隙孔隙水、河谷平原孔隙水三种类型。1.3.2坝址区工程地质条件水泛沟水库位于南樊镇槐泉村西北的水泛沟中部，是一座旁引式水库，靠引蓄里册峪水库的弃水。库区属峨嵋岭地，黄土丘陵区。坝址区出露的地层主要是人工堆积物、全新统冲积物、上更新统冲积物。人工堆积物（Qs）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿，稍密，含少量钙质结核、白色菌丝及蜗牛壳，局部夹有低液限粘土。该层主要分布在坝体。全新统冲积物（Q4al44 ）主要由低液限粉土组成，褐黄色，稍湿，稍密，高压缩性。该层主要分布在坝址区的河谷中。上更新统冲积物（Q3al）岩性为低液限粘土，褐灰色、浅红色，硬塑状态，稍有光泽，含少量钙质结核。该层主要分布在坝址区两岸下部及坝基。1.3.3坝体工程地质及问题评价坝体土（Qs）岩性为低液限粉土，含少量钙质结核，局部夹有低液限粘土。天然含水量20.2%；天然孔隙比0.914；干重度14.2kN/m3；饱和慢剪内摩擦角24.2°，饱和慢剪粘聚力27.5kPa；压缩系数0.37MPa-1；压缩模量5.88MPa；渗透系数61.96×10-6cm/s；塑性指数9.3；粘粒含量16.8%。从粘粒含量、塑性指数、渗透系数等指标分析，土料满足均质土坝土料质量要求。坝体土的临界水力坡降为0.83～1.05，建议临界水力坡降取值为0.89；允许水力坡降为0.41～0.52，建议允许水力坡降取值为0.45。1.3.4坝基工程地质评价坝基主要由第四系上更新统冲积物为主，岩性为低液限粘土组成，局部含少量钙质结核。该层土的天然含水量21.7%；干重度14.9kN/m3；孔隙比0.844.6；塑指数10.5；饱和慢剪内摩擦角23.7°，饱和慢剪粘聚力30.0kPa；粘粒含量18.9%；压缩系数0.27MPa-1；压缩模量7.96MPa；渗透系数71.48×10-6cm/s。坝基土的临界水力坡降为0.79～1.04，建议临界水力坡降取值为0.94；允许水力坡降为0.39～0.52，建议允许水力坡降取值为0.73.4。1.3.5溢洪道溢洪道主要由第四系上更新统冲积物为主由低液限粉土、低液限粘土组成，根据物理力学指标可分为2层：第①层主要由低液限粉土组成，局部含少量钙质结核，该层土的天然含水量18.8%；干重度13.7kN/m3；孔隙比0.972；塑指数8.7；粘粒含量19.3%；压缩系数0.55MPa-1；压缩模量4.75MPa；渗透系数57.64×10-6cm/s。第②44 层主要由低液限粘土组成，局部含较多钙质结核，该层土的天然含水量21.5%；干重度15.6kN/m3；孔隙比0.732；塑指数10.1；饱和慢剪内摩擦角17.8°，饱和慢剪粘聚力27.0kPa；压缩系数0.20MPa-1；粘粒含量22.1%。1.3.6天然建筑材料土料场选在坝址两岸的台垣上，紧靠坝址，运输和开采都比较方便，储量丰富。料场出露的地层岩性为第四系上更新统冲积物低液限粉土，局部含有较多钙质结核，本料场满足均质土坝土料质量指标。砂料从绛县南樊河购运，砂料场距坝址约10km，交通较为便利，储量满足工程用量要求。砾料采用南樊镇里册石料场人工砾料，砂料场距坝址约10km，质量满足人工骨料技术要求。工程所需块石料可从磨里峪小北山石料场进行开采使用，距水库大坝约25km，有乡级公路可通行。1.4工程任务及规模1.4.1工程改造任务根据水库工程的实际情况，依据《大坝安全鉴定报告书》，本次除险加固的主要内容为：1、对大坝进行加固改造；2、完建溢洪道；3、对放水涵洞及金属结构进行更新改造；4、改造上坝道路，增加必要的工程管理设施。1.4.2兴利调节水泛沟水库1972年12月竣工蓄水以来，已运行39年。水库原设计兴利库容78.4万m3，死库容4万m3，目前水库坝前淤积面高程为44 706.08m，相应库容20万m3，泥沙多年平均年淤积量0.51万m3。本次设计水库死水位按水库除险加固后再用30年确定，因此水库死库容为35.3万m3，死水位为710.3m。水泛沟水库为旁引式水库，其流域面积只有2.06km2，P=50%年径流量为3.2万m3。该水库主要承接里册峪水库渠道输水，输水流量为1m3/s。本次除险加固不需做兴利调节计算，兴利水位为溢洪道进口底高程715.75m，灌溉面积仍按现状1.1万亩考虑。1.4.3调洪计算本次起调水位为溢洪道堰顶高程715.75m。调洪计算结果见表1-2。调洪计算结果表表1-2起调水位(m)P＝3.3%P＝0.33%洪水位(m)最大泄量(m3/s)洪水位(m)最大泄量(m3/s)715.75716.493.25716.986.94由计算结果可以看出：30年一遇设计洪水位为716.49m，300年一遇校核洪水位为716.98m，坝高均满足要求。1.5工程除险加固设计1.5.1工程等级及标准1、根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252—2000）规定工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。2、水库设计防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。3、根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。1.5.2大坝加固设计水库大坝上游坝坡砌石护坡损坏严重，下游无排水设施。44 大坝除险加固前，首先对大坝表面包括坝顶、坝坡和坝脚范围内的杂草、灌木、乱石、垃圾等全部清除，然后清除大坝表层腐殖土，并开挖成台阶状，开挖深度为0.5m～1.5m。从大坝上游坝坡进行整修，坡比为1:2.5，回填土应分层，层厚以试验确定，压实度要达到96％。坝坡整平后自上而下设30cm厚干砌石护坡，15cm厚砂砾料和15cm厚粗砂。坝顶道路为土路面，雨天泥泞，影响管理人员巡查，本次改造坝顶加宽至6.0m，做现浇C15砼路，路面宽度为5.0m，厚20cm，路面以2%倾向下游，在下游测做坝面排水沟。下游坝坡培厚，坡比为1:3，在高程708.3m处设马道，坝坡采用生物草皮护坡。在下游坝坡与岸坡结合处及0+060位置布设横向排水沟三条，在坝顶下游侧及下游马道708.3m处和下游坡脚均设一纵向排水沟，并与坝坡横向排水沟相连。纵、横向排水沟断面尺寸为0.3×0.3m，采用现浇C15砼砌筑，侧墙厚10cm，底板厚度为10cm。台阶布置于大坝桩号0+060处的下游坝坡，宽1m，为现浇C15砼结构。大坝下游坡脚增设贴坡排水，贴坡排水顶部高程700.0m，从外到内依次为30cm厚干砌块石、15cm厚碎石和15cm厚砂砾料，砌筑石块应力求紧密嵌紧。1.5.3溢洪道加固设计溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式梯形断面，堰顶高程715.75m，底宽3m～4.5m不等，高2.5m，原设计最大泄量34.24m3/s。溢洪道仅开通112m，采用浆砌石衬砌，部分坍塌，内部杂草丛生，左侧上部边坡近直立，已经出现坍塌现象，出口正对上坝道路。本次改造先清除溢洪道内部杂草、树木及乱石，将现状砌体损坏部分全部拆除，下游未开通部分全部开通，用M7.5水泥砂浆砌石重新砌筑44 。由于上游流域面积较小，来水较少，设计洪水时溢洪道最大下泄流量为3.25m3/s，校核洪水时最大下泄流量为6.94m3/s，因此本次设计溢洪道断面形式维持现状不变。1.5.4大坝观测工程设计大坝表面变形观测包括坝面沉降和水平位移观测。观测横断面共设3个，桩号分别为0+030、0+060和0+090。每个横断面共设3个观测点，上游坝坡正常蓄水位以上1个，下游坝坡717.5m及708.3m马道处各1个；大坝两岸每排测点的延长线各布置一个起测基点，这些测点兼作水平位移和沉降位移观测测点。在下游1km范围内布设3个水准基点。1.6工程管理1.6.1管理机构水泛沟水库始建于1968年，1972年5月竣工蓄水，由绛县槐泉灌溉管理委员会管理，有专职管理人员2名，负责水库的管理运行、维护。由于该水库为除险加固工程，不增加管理人员。1.6.2管理范围及保护范围水泛沟水库工程管理范围：库区为设计洪水位716.49m以下范围。上游从坝轴线向上不少于100m，下游从坝脚线向下不少于150m，上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端管理范围以第一道分水岭为界或距坝端不少于200m。溢洪道工程由两侧轮廓线向外不少于50m，其他建筑物由工程两侧轮廓线向外不少于20m。水泛沟水库工程保护范围：在工程管理范围外界线外延，主要建筑物不少于200m，次要建筑物一般不少于50m。水泛沟水库为已成工程，本次除险加固工程不存在水库淹没处理和工程永久占地。44 1.7工程施工本次除险加固工程的主要内容有：坝体整修培厚及防渗加固处理、溢洪道改造、坝顶增加防浪墙、坝顶道路硬化、新建管理房及增设大坝观测设施等工程建设。该枢纽工程为已建工程，目前已运行39年，对外交通设施比较完善，场内施工道路可在原有道路基础上整修后便可使用。施工用水可就近抽取库水。电源可就近从附近村庄接引或自备柴油发电机组，保证施工用电。施工通讯采用无线电话和有线电话，比较方便。根据工程特点，该工程总工期为一年，计划2011年12月1日开始，到2012年11月30日结束，施工天数365天。非汛期进行大坝培厚、大坝防渗加固处理及溢洪道改造等工程建设，其余工程可全年施工。1.8环境保护设计根据环境现状分析和环境影响预测结果，水泛沟水库除险加固工程对环境产生的负效益较小，而对维护区域内社会经济持续快速发展极为有利。水库除险加固施工中，对当地环境的不利影响是可以得到有效控制的。除险加固后，水库将正常发挥其应有的效益，促进当地农业和农村经济的发展，对社会效益、经济效益和环境效益都是十分有利的。1.9水土保持设计根据工程建设特点及其对水土流失的影响预测、区域自然环境条件，确定水土流失防治分区为：坝址区、弃渣场、施工临时占地区等防治区。（一）坝址防治区水土保持措施坝址区包括：大坝工程防治区、溢洪道工程防治区。该区在工程施工结束后，其所采取的工程措施能够满足水土保持的要求，因此不需采取水土保持防治措施。44 （二）弃渣场防护措施工程施工弃渣采取集中堆放的方式，在水库下游约1.0km的山沟处布置弃渣场，在弃渣场顶面与斜坡上覆盖0.5m厚的土层，进行平整后，其上种植树木和播种草籽，此部分费用已计入工程独立费用中。（三）施工临时占地区防护措施工程施工临时占地区包括混凝土拌和设备、生产生活临建、加工厂、其它辅助工程及施工道路占地。本区水土保持防治任务是注意施工场地周边排水问题，施工结束后，对施工单位临时建筑拆除后的场地，进行生活垃圾和固体废弃物的填埋和清理，然后进行土地平整。1.10工程概算与资金筹措1.10.1工程概算本工程概算总投资443.46万元。其中一至五部分投资为422.35万元，基本预备费21.12万元。总投工12.72万个工时，总工程量62342m3，其中土石方开挖23414m3，土石方填筑373.423m3，砌砖石4148m3，混凝土57m3。共需水泥215t，柴油41t，砂子1125m3，石子1824m3，块石4695m3。1.10.2资金筹措工程资金筹措计划：该工程总投资434.52万元，全部申请中央资金。1.11经济评价本工程的经济评价按照《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）、（以下简称《规范》）国家发展和改革委员会、建设部《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）（发改投资〔2006〕1325号）的要求进行，并参照有关工程来进行分析计算。计算结果：经济净现值为1808.5万元，经济内部收益率为49.444 ％，效益费用比为5.62，均满足要求。从计算结果来看，经济净现值大于零，经济内部收益率大于8%，经济益费用比大于1，满足《水利建设项目经济评价规范》SL72-94要求。从国民经济角度来看，该项目合理可行。工程特性及技术指标表见表1-3。44 水泛沟水库除险加固工程特性表表1-3项目名称单位数量备注原设计技术指标本次复核技术指标流域面积km22.062.06流域特征黄土丘陵区km22.062.06流域长度km2.582.58流域平均宽度km1.251.25流域纵坡‰30.730.7清水流量m3/s多年平均降雨量mm618.9618.9P50%多年平均径流量万m37.63.2P75%多年平均径流量万m32.3多年平均淤积量万m30.51设计洪水标准%53.3洪峰流量m3/s37.0644.6洪水总量万m311.3810.8校核洪水标准%0.330.33洪峰流量m3/s104.2173.4洪水总量万m332.5820.8水库调节方式年调节年调节水库特征校核洪水位m716.8716.98设计洪水位m716.6716.49兴利（正常蓄）水位m714.8715.75死水位m697.8710.3总库容万m3104.4111.6兴利库容万m378.455.4死库容万m3435.3淤积高程m706.08706.0844 淤积库容万m32020水泛沟水库除险加固工程特性表续表1-3项目名称单位数量备注原设计技术指标本次复核技术指标设计效益灌溉保证率%5050面积万亩1.11.1防洪保护村镇及人口个/人5/52005/5200保护耕地设施亩72007200大坝工程坝型均质土坝均质土坝地基特性低液限粘土低液限粘土地震基本烈度/设防烈度Ⅶ/ⅦⅦ/Ⅶ坝顶高程718.3718.3最大坝高m22.322.3坝顶宽度m46坝顶长度m120120河底高程m696696上游坝坡m1:2.51:2.5下游坝坡1:21:3溢洪道型式开敞式开敞式堰顶高程m715.75715.75进口控制方式无无总长度m112189设计泄洪流量m3/s3.25校核泄洪流量m3/s6.94放水涵洞涵洞断面尺寸m0.65×0.650.65×0.65进口底槛高程m702702进口控制方式卧管卧管44 总长度m7085水泛沟水库除险加固工程特性表续表1-3项目名称单位数量备注原设计技术指标本次复核技术指标主要工程量土方开挖m323414土石方填筑m3373.423砌石m34148砼和钢筋砼m357主要材料用量水泥t215钢筋t11111木材m3汽油t柴油t41沥青m3块石m34695碎石m31824砂m31125电度工程施工总工时工日12.72施工期限年1总投资万元443.46经济指标经济净现值万元1808.5经济效益费用比5.62经济内部收益率%49.444 2水文2.1流域概况绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，地理坐标为东经：111°38′06″，北纬：35°32′36″。属黄河流域汾河水系浍河支流。水库坝址以上控制流域面积2.06km2，河长2.58km，河道纵坡30.7‰，流域内植被一般。水库除承接上游流域来水外，还通过里册峪水库渠道输水，输水流量为1m3/s。2.2气象该流域属干旱、半干旱暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季晴朗凉爽，冬季少雪干冷。根据绛县气象站统计资料，多年平均降雨量618.9mm，汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63%。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温11.7℃，历年最高气温为40℃，极端最低气温－19.6℃，多年平均风速1.8m/s，最大风速18m/s，风向多为东南风，无霜期200天。2.3水文基本资料流域内及邻近流域没有水文站，水库从建库以来也无实测水文资料，故设计年径流通过年降水推求，洪水根据设计暴雨计算。采用《山西省水文计算手册》（山西省水利厅2011年3月编著）计算，以下简称《手册》。由《手册》查得该流域位于水文分区的中区，坝址上游多年平均降雨量为618.9mm。水文下垫面为黄土丘陵阶地。2.4设计流域年径流复核44 2.4.1年径流均值计算年径流均值计算包括地表年径流均值计算和基流均值计算两部分。地表年径流均值计算分为等直线法、幂函数模型法和双曲正切模型法三种方法，本次采用精度比较高的幂函数模型法和双曲正切模型法。基流均值计算分为水文调查比拟法和模型法两种方法，根据本设计流域的具体情况，采用模型法进行计算。1）地表年径流计算（1）幂函数模型法设计流域为单类下垫面，计算公式为：（2.4.1）式中：——设计流域多年平均地表年径流深(mm)，——设计流域多年平均相对降水，即流域平均年降水均值与全省多年平均年降水值（507.6mm）的比值，=618.9/507.6=1.22α——设计流域水文下垫面产流地类复合参数，查手册表4.2.1.1，中区黄土丘陵阶地下垫层取21（一般值），b——水文分区参数。（2）双曲正切模型法计算公式为（2.4.2）式中：——设计流域某产流地类多年平均地表年径流均值(mm)；——设计流域多年平均年降水量，取618.9mm；——不产流地类可能最大损失，查手册表4.2.1.7；——双曲正切函数符号。44 2）基流均值计算模型法，公式为：（2.4.3）式中：——设计流域多年平均基流量；c——反映流域水文下垫面综合补给条件的参数，反映设计流域的导水性与透水性，查手册表4.2.1.9；——无效相对降水，查手册表4.2.1.9；——设计流域多年平均相对降水，即流域平均年降水均值与全省多年平均年降水值（507.6mm）的比值，=618.9/507.6=1.22。3）年径流均值计算（2.4.4）（2.4.5）4）设计流域年径流变差系数Cv及偏态系数CSR计算公式为：（2.4.6）（2.4.7）（2.4.8）（2.4.9）式中：——设计流域年径流变差系数；——设计流域年降水变差系数，查手册附图7得0.24；——年径流系数；k、m、n——分区参数，由手册表4.2.2.1查的。5）设计流域年径流计算设计年径流由下式进行计算44 （2.4.10）（2.4.11）（2.4.12）式中：——某频率的年径流；——某频率的设计年径流；——皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数；——皮尔逊Ⅲ型曲线离均系数。6）结果选取以上计算参数选取及结果见表2-1～2-4。基础参数表表2-1水文分区流域面积(km2)流域面雨量(mm)流域雨量变差系数中区2.06618.90.25幂函数法参数值表2-2下垫面类型单地类面积参数a参数c参数K0黄土丘陵阶地2.069.035.50.73双曲正切法参数值表2-3下垫面类型单地类面积可能最大损失量Zm参数c参数K0黄土丘陵阶地2.062400.035.50.73两种方法年径流计算对比表表2-4单位:万m3计算方法地表年径流均值基流均值年径流均值变差系数偏态系数幂函数模型法3.263.586.841.293.82双曲正切模型法2.753.586.331.313.9844 本工程选用幂函数模型法的计算成果2.4.2设计年径流年内月分配设计年径流年内分配采用水文比拟法，成果见表2-5设计年径流年内月分配表表2-5保证率项目姚暹渠大庙　　　　　　　　　　　　　　年径流量月分配单位：万m31月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年50%参证站比例(%)4.35.26.24.13.00.05.54.334.222.67.13.6100设计径流量0.10.20.20.10.10.00.20.11.10.70.20.13.275%参证站比例(%)26.517.47.08.38.31.725.22.62.20.40.40.0100设计径流量0.60.40.20.20.20.00.60.10.10.00.00.02.32.5洪水计算2.5.1防洪标准根据《水利水电工程等级划分标准及洪水标准》（SL252—2000）规定，水泛沟水库总库容为104.4万m3，属Ⅳ等工程，其主要建筑物为4级，结合本工程特点确定本次复核选用防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。2.5.2流域特征流域特征参数包括流域的面积、主河道长、平均宽度和平均坡度等。以上参数中流域面积、主河道长在1:1万、1:5万的地形图上量测，其它参数根据式（2.5.1）、（2.5.2）、（2.5.3）计算：流域平均宽度：（2.5.1）式中：B—流域平均宽度，km；F—流域面积，km2；L—流域主河道长，km。流域平均坡度：44 （2.5.2）式中：J—流域平均坡度，m/km；Z0，Z1…Zn—自计算断面开始的沿程各计算点高程，m；L1，L2…Ln—相应各计算点与相邻前一点之间距离，km。洪水计算特征参数表表2-6项目流域面积F（km2）流域长度L(km)平均宽度平均纵坡下垫面B（km）J（‰）黄土丘陵阶地特征2.062.580.830.72.062.5.3洪水计算流域内及邻近流域没有水文站，水库从建库以来也无实测水文资料，洪水计算按无资料地区考虑。水文分析采用我省2010年出版的《山西省水文计算手册》进行计算。2.5.3.1设计暴雨本次计算选取一个控制点进行计算。①点雨量设计（2.5.3）式中：—历时为t的设计点暴雨量，mm；—历时为t的设计暴雨均值量，mm；—频率为P的模比系数；从《手册》暴雨等值线图上查的该流域形心处不同历时的暴雨均值、Cv等暴雨特征值及模比系数K3.3%、K0.33%。根据（2.5.4）式计算，参数选取及计算。②面雨量设计：（2.5.4）式中：—标准历时、设计标准为p、流域面积为A的设计面雨量，mm；44 —设计点雨量的流域平均值，mm；—设计暴雨点～面折减系数，按下式计算：（2.5.5）式中：A—流域面积，km2；C、N—经验参数。（2.5.6）式中：—设计雨力，即1h设计雨量，mm/h；t—暴雨历时，h；—经验参数；—设计面雨量修正值。暴雨公式的三个参数SP、、需要根据同频率个标准历时设计雨量，以残差相对值平方和最小为目标求解，其中SP的查图误差控制在±50%以内；。当不被满足时，适当调整查图的均值和CV，至满足约束为止。③时程分配时段雨量序位法：(2.5.7)利用（2.5.8）式计算时段雨量，其中j为《手册》中雨型分配模板中的主雨日时段雨量排位序号。百分比法：主雨峰前后时段雨量分配：(2.5.8)(2.5.9)44 式中：—《手册》雨型分配模板中查得的百分数。非主雨日的日雨量分配：(2.5.10)非主雨日的时段雨量分配：(2.5.11)式中：—《手册》雨型分配模板中非主雨日日雨量占非主雨日雨量之和的百分比；—非主雨日设计日雨量，mm。根据式（2.5.7）至（2.5.11）计算④计算主雨历时和主雨雨量根据《手册》中规定，采用瞬时雨强大于等于2.5mm/h的降水作为主雨。本次主雨历时计算使用图解法，令：(2.5.12)在普通坐标系中绘制f（t）～t曲线，然后再纵坐标上截取f（t）=2.5得点A，过点A作水平线，交f（t）～t曲线于P点，P点的横坐标即为主雨历时。由式（2.5.13）计算主雨雨量：(2.5.13)非主雨日的主雨历时及主雨雨量按雨强大于2.5mm/h的标准统计计算。暴雨计算结果见表2-7～2-11。不同历时定点暴雨参数表2-710min60min6h24h3d均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv12.20.5244.6.90.5043.90.5058.70.73.478.00.5444 P=3.3%各定点雨量及参数表2-810min60min6h24h3dSpλns27.258.695.6123.2178.457.60.1060.64P=3.3%设计暴雨参数表2-9项目10min60min6h24h3dSpλns点雨量27.258.695.6123.2178.457.60.1060.64折减系数0.940.940.970.980.99面雨量初值25.555.193.0121.1176.7设计面雨量25.654.594.0120.6176.754.50.1030.63P=0.33%各定点雨量及参数表2-1010min60min6h24h3dSpλns41.187.3142.4179.8272.486.30.1070.65P=0.33%设计暴雨参数表2-11项目10min60min6h24h3dSpλns点雨量41.187.3142.4179.8272.486.30.1070.65折减系数0.940.940.970.980.99面雨量初值38.481.9138.0176.644.69.5设计面雨量38.581.4138.8176.244.69.581.40.1040.642.5.3.2流域产流计算流域产流计算又包括设计洪水净雨深和净雨过程计算两部分。（一）设计净雨深计算设计净雨深计算采用双曲正切模型，双曲正切模型的结构为：（2.5.14）式中：th—双曲正切运算符；—设计暴雨的主雨历时，h；—设计暴雨的主雨面雨量，mm；—主雨历时内的流域可能损失，mm。流域可能损失用下式计算：（2.5.15）44 式中：—为流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的综合吸水能力，mm/h1/2;—流域包气带饱和时的导水率，mm/h；—设计频率的流域前期土湿标志（流域持水度）。计算结果见表2-12～2-14（二）净雨过程计算主雨日净雨过程计算采用用图解法求解产流历时，在普通坐标系中按下式绘制f(t)～t关系曲线。,（2.5.16）在f(t)轴上截取OR=Rp做水平线，与f(t)～t曲线交点的横坐标即为产流历时tc。根据产流历时tc以及、、值按下式（2.5.17）计算损失率。（2.5.17）按（5-18）和（5-19）计算时段净雨（2.5.18）（2.5.19）式中：—设计时段净雨深，mm；—计算时段，h；j—时雨型“模板”中的序位编号；—为时段的开始时刻。P=3.3%产流计算参数及结果表表2-12单位：mm参数设计雨日主雨历时主雨雨量净雨深μSrKs第一日　　　8.6121.001.40主雨日8.5101.652.64第三日　　　P=0.33%产流计算参数及结果表表2-13单位：mm44 参数设计雨日主雨历时主雨雨量净雨深μSrKs第一日　　　6.4321.001.40主雨日11.3157.9100.75第三日　　　主雨日净雨过程计算结果表表2-14单位：mm时程P=3.3%P=0.33%降雨过程净雨过程降雨过程净雨过程9.250.951.369.51.001.439.751.051.51101.101.590.0010.251.972.871.2610.52.150.023.131.5210.752.360.213.441.83112.610.463.822.2111.255.583.438.246.6311.510.758.6015.9714.3711.7530.9228.7746.3844.77127.285.1310.789.1712.254.542.396.695.0812.53.841.695.644.0312.753.321.174.873.26132.930.774.282.6713.251.822.641.0313.51.692.450.8413.751.572.280.67141.472.130.52114.251.381.990.3914.51.301.880.2714.751.231.770.16151.161.670.072.5.3.3流域汇流计算流域汇流计算有三种方法，综合瞬时单位线、推理公式法和地区经验公式法，本次采用综合瞬时单位线法和推理公式法分别进行计算，结果进行比较，根据本项目特点选用合理的计算方法取其结果。（一）综合瞬时单位线法①确定工程所在流域的汇流地类:结合野外实地勘测，工程所在流域植被为灌丛山地和黄土丘陵阶地。44 ②计算参数。（2.5.20）式中：A—流域面积，km2；J—河流纵比降，‰；—复合地类参数；—经验性指数;复合参数计算公式为：（2.5.21）式中：—单地类汇流参数；—某地类面积权重，以小数计；—复合地类参数。由式（2.5.21）计算出复合地类参数，其他参数从《手册》中表7.3.2.1中查用，根据流域特征值，由式（2.5.20）计算出参数n。（2.5.22）（2.5.23）式中：A—流域面积，km2；J—河流纵比降，‰；—复合地类汇流参数；—某地类面积权重，以小数计。由式（2.5.23）计算出复合地类汇流参数，其他参数从《手册》中表7.3.2.1中查用，根据流域特征值，由式（2.5.22）计算出参数。③用交点法计算τ历时平均净雨强度假设一组，可由式（2.5.24）求得一组；再由式（2.5.25）球的一组m1；由k=m1/n得一组k；由式（2.5.27）计算或查手册中附录Ⅰ44 -3得一组曲线；由式（2.5.28）得一组时段汇流曲线；由式（2.5.29）一组洪峰流量。在普通坐标系中绘制～曲线与～曲线，求的结果。（2.5.24）（2.5.25）（2.5.44.6）（2.5.27）（2.5.28）AthtjitutiQjMjnDDD-+D=Då=6.3))1(,()(1j=1,2(2.5.29)，不同频率的汇流计算结果见表2-15,2-16。P=3.3%综合瞬时单位线法计算结果表表2-15参数C1采用值C2采用值nm1kiτ峰洪流量最大24h洪量第一日1.0000.7000.880.2830.32277.96110.8主雨日44.6第三日P=0.33%综合瞬时单位线法计算结果表表2-16参数C1采用值C2采用值nm1kiτ峰洪流量最大24h洪量第一日1.0000.7000.880.2580.293128.20220.8主雨日73.4第三日（二）推理公式法（1）最大流量Qm计算①数值法44 根据下式联立方程组求解。（2.5.30）（2.5.31）式中：A—流域面积，km2;L—河长，km；J—河流纵比降，‰；m—汇流参数。②图解法在同一坐标系中，用（2.5.30）计算并绘制Qm～τ关系曲线，再用式（2.5.31）绘制Qm～t关系曲线，两条曲线交点的纵、横坐标即为最大流量Qm和相应汇流历时τ。P=3.3%推理汇流计算结果表表2-17参数m采用值计算时段节点数M总历时T汇流时间τ峰洪流量最大24h洪量第一日0.26015分钟　　0.321　11.1主雨日56.7第三日P=0.33%推理汇流计算结果表表2-18参数m采用值计算时段节点数M总历时T汇流时间τ峰洪流量最大24h洪量第一日0.26015分钟　　0.282　21.3主雨日95.7第三日2.5.4结果选用根据以上成果看，综合瞬时单位线法比较符合实际情况，故本工程采用综合瞬时单位线法的计算结果。44 2.5.5洪水过程的推求根据推理公式法计算洪水过程线，各频率下的洪水历时及洪水过程线，具体见表2-19以及图5-1，5-2。洪水过程线表2-19分段P=3.3%P=0.33%Ti(h)Qi(m3/s)Ti(h)Qi(m3/s)110.500.0010.250.00210.750.0310.501.82311.000.3010.752.83411.250.7411.003.67511.504.9811.254.52611.7513.6711.5011.21712.0044.6511.7524.73812.2524.2312.0073.42912.5013.3712.2539.391012.757.9812.5022.431113.004.9812.7514.511213.253.1613.0010.281313.501.3313.257.781413.750.5913.504.441514.000.2613.752.931614.250.1214.002.091714.500.0514.251.551814.750.0214.501.151915.000.0114.750.822015.250.0015.000.552115.250.302215.500.122315.750.052416.000.022516.250.0144.616.500.0044 27洪水过程线图图5-1图5-22.6泥沙水泛沟水库1972年竣工验收以来，运行39年，目前坝前淤积高程为706.8m，相应库容20万m3，泥沙多年平均年淤积量为0.51万m3。44 3工程地质本次除险加固设计所选用的地质资料为运城市水利勘察院，在2011年3月12日至8月20日对水泛沟水库所勘察的成果《绛县水泛沟水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告》。完成工作量见表3-1。完成工作量统计表表3-1项目钻孔竖井土工试验高程测量资料收集单位m/个m/个组工日工日数量61.5/262/4551103.1区域地质概况3.1.1地形地貌水泛沟水库工程区该区东部、南部为中条山侵蚀构造地形和构造剥蚀地形，切割深度250～600m，沟谷断面呈“V”字形，地势最高处为历山舜王坪，海拔标高为2322m；西部、北部为黄土堆积地形和堆积地形，冲沟发育。依据地貌成因及形态类型将该区地貌可分为4个大区，即中条山系、峨嵋岭地、汾浍谷地以及涑水盆地。3.1.2地层岩性该区出露地层由老到新主要有：上太古界绛县群横关岭组（AJh）、绛县群铜矿峪组（AJt）；中元古界中条群余家山组（Ptzyj）、中条群篦子沟组（Ptzb）、上元古界：西阳河群（X）、汝阳群（R）、下古生界：寒武系（ε）、奥陶系（O）；上古生界石炭系（C）、二叠系长石石英砂岩、页岩；新生界：上第三系上新统地层、第四系（Q）地层。3.1.3地质构造按板块学说观点，该区属临汾—运城新裂陷中部的曲沃河津凹陷44 南部。按地质力学观点，该区位于山西陆台南部，为一系列多字型展布的新生代盆地—侯马盆地东南部，属祁吕系贺兰山字型构造前弧东翼、秦岭巨型纬向构造带北缘。北为吕梁山褶皱带，南部为汾渭地堑。3.1.4地震水泛沟水库工程区位于山西地震亚区，西临怀来-西安地震带，东南与许昌～淮南地震带相接，东与邢台～河间地震带相接。许昌～淮南地震带是一个地震活动强度较弱，频率较低的弱震带。而邢台-河间地震带，虽属一个强震带，且曾发生强烈地震，但该带距堤址比较远，影响甚微。对本工程区域稳定性影响较大的中强地震主要是来自怀来～西安地震带。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）之《中国地震动峰值加速度区划图》与《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本区的设计地震动峰值加速度值为0.15g，本区地震动反应谱特征周期为0.40s。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。3.1.5水文地质条件根据区内地下水赋存条件与所处地貌类型，将测区内地下水分为，基岩裂隙水，黄土台塬裂隙孔隙水、河谷平原孔隙水三种类型。基岩裂隙水分布于工程区东南部山区，地下水赋存在基岩裂隙中。黄土台塬裂隙孔隙水分布在工程区西南侧的黄土台塬区，地下水赋存在第三系含钙质结核红色低液限粘土的裂隙孔隙中。河谷平原孔隙水分布在续鲁河和炭元河谷及阶地，水位埋深大于5m，属于潜水水力特征。3.1.6坝址区工程地质及水文地质3.1.6.1地形地貌绛县水泛沟水库位于南樊镇槐泉村西北的水泛沟中部，是一座旁引式水库，靠引蓄里册峪水库的弃水。库区属峨嵋岭地，黄土丘陵区。44 3.1.6.2地层岩性坝址区出露的地层主要是人工堆积物、全新统冲积物、上更新统冲积物。人工堆积物（Qs）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿，稍密，含少量钙质结核、白色菌丝及蜗牛壳，局部夹有低液限粘土。该层主要分布在坝体。全新统冲积物（Q4al）主要由低液限粉土组成，褐黄色，稍湿，稍密，高压缩性。该层主要分布在坝址区的河谷中。上更新统冲积物（Q3al）岩性为低液限粘土，褐灰色、浅红色，硬塑状态，稍有光泽，含少量钙质结核。该层主要分布在坝址区两岸下部及坝基。3.2坝体工程地质条件及评价3.2.1坝体工程地质条件本次地质勘察在坝顶布置人工竖井3个，井深15.0～20.0m；取土标准贯入试验钻孔2个，孔深30.50～31.0m。坝体共采取土样43组，其中人工竖井23组，质量等级为Ⅰ级；钻孔取样20组，质量等级为Ⅱ级，由于钻孔试样存在一定扰动，干重度偏大，根据同一深度竖井试样指标与钻孔试样指标的对比后确定重力密底的修正系数为0.93，然后根据修正系数对钻孔样进行了修正。坝体土（Qs）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿～湿，稍密～中密，含少量钙质结核，局部夹有低液限粘土。天然含水量9.9～27.5%，平均值20.2%；天然孔隙比0.624～1.097，平均值0.914；干重度12.9～16.6kN/m3，平均值14.2kN/m3；饱和慢剪内摩擦角18.8～28.9°，平均值24.2°，饱和慢剪粘聚力18.4～38.4kPa，平均值27.5kPa；压缩系数0.15～0.88MPa-1，平均值0.37MPa-1；压缩模量2.44.6～12.61MPa，平均值5.88MPa；渗透系数10.7×10-6～229.19×10-6cm/s，平均值61.96×10-6cm/s；塑性指数8.1～10.1，平均值9.3；粘粒含量2.6%～44.6.6%，平均值16.8%。44 从粘粒含量、塑性指数、渗透系数等指标分析，土料满足均质土坝土料质量要求。本次共取43组坝体土样，做颗粒分析试验43组，粘粒含量不满足规范要求的有2组，占5%；塑性指数满足要求；做渗透试验的有12组，渗透系数大于规范要求的有2组，占17%。综上所述：坝体土粒塑性指数满足规范要求，粘粒含量、渗透系数局部不满足规范要求。坝体土的物理力学指标统计结果见表3-2。3.2.2坝体土渗透变形分析由本次勘察成果可知，坝体土主要为低液限粉土，渗透系数为61.96×10-6cm/s；细粒颗粒含量100%，大于35％，不均匀系数Cu平均值为9.13，大于5，故坝体土的渗透变形破坏类型为流土。坝体土允许水力坡降计算结果见表3-3。允许水力比降计算结果表表3-3孔号及土号试样深度(m)岩土名称土粒比重Gs孔隙度n(%)临界水利比降允许水利比降SJ1-11.30-1.50低液限粉土2.750.70.840.42SJ1-22.80-3.00低液限粉土2.742.10.980.49SJ1-34.30-4.50低液限粉土2.745.40.930.46SJ1-45.80-6.00低液限粉土2.751.20.830.41SJ1-57.30-7.50低液限粉土2.773.4.80.890.44SJ2-22.80-3.00低液限粉土2.749.60.860.43SJ2-34.30-4.50低液限粉土2.773.4.10.900.45SJ2-45.80-6.00低液限粉土2.748.80.870.44SJ2-57.30-7.50低液限粉土2.744.30.950.73.4SJ2-68.80-9.00低液限粉土2.738.41.050.52SJ2-710.30-10.50低液限粉土2.7391.040.52SJ2-811.80-12.00低液限粉土2.7420.990.49SJ2-913.30-13.50低液限粉土2.744.50.940.73.4SJ2-1014.80-15.00低液限粉土2.743.30.960.48SJ2-1116.30-16.50低液限粉土2.743.50.960.48SJ2-1217.80-18.00低液限粉土2.744.20.950.73.4SJ2-1319.80-20.00低液限粉土2.742.70.970.49SJ3-11.30-1.50低液限粉土2.752.30.810.41SJ3-22.80-3.00低液限粉土2.750.10.850.42SJ3-34.30-4.50低液限粉土2.750.20.850.42SJ3-45.80-6.00低液限粉土2.748.70.870.4444 SJ3-57.30-7.50低液限粉土2.773.4.70.890.44ZK1-11.30-1.50低液限粘土2.7146.40.920.46ZK1-22.80-3.00低液限粘土2.7173.4.10.900.45ZK1-34.30-4.50低液限粘土2.7148.10.890.44ZK1-45.80-6.00低液限粉土2.749.40.860.43ZK1-57.30-7.50低液限粉土2.748.50.880.44ZK1-68.80-9.00低液限粉土2.749.90.850.43ZK1-710.30-10.50低液限粉土2.746.70.910.45ZK1-811.80-12.00低液限粘土2.7144.70.950.73.4ZK1-913.30-13.50低液限粘土2.7149.40.870.43ZK1-1014.80-15.00低液限粉土2.742.30.890.45ZK1-1116.30-16.50低液限粘土2.71510.840.42ZK1-1217.80-18.00低液限粉土2.749.90.850.43ZK2-17.80-8.00低液限粉土2.749.60.860.43ZK2-29.30-9.50低液限粉土2.750.50.840.42ZK2-310.80-11.00低液限粘土2.7152.30.820.41ZK2-412.30-12.50低液限粉土2.751.70.820.41ZK2-513.80-14.00低液限粉土2.750.80.840.42ZK2-616.80-17.00低液限粉土2.750.30.840.42ZK2-718.30-18.50低液限粉土2.748.90.870.43综上所述，坝体土的临界水力坡降为0.83～1.05，建议临界水力坡降取值为0.89；允许水力坡降为0.41～0.52，建议允许水力坡降取值为0.45。3.3坝基工程地质评价3.3.1坝基土岩性特征根据竖井及钻孔揭露，坝基以低液限粘土为主。坝基主要由第四系上更新统冲积物为主，岩性为低液限粘土组成，浅黄色，浅红色，硬塑，局部含少量钙质结核。该层土的天然含水量17.0～29.6%，平均值21.7%；干重度12.5～16.5kN/m3，平均值14.9kN/m3；孔隙比0.642～1.168，平均值0.844.6；塑指数10.0～11.5，平均值10.5；饱和慢剪内摩擦角19.8～44.6.5°，平均值23.7°44 ，饱和慢剪粘聚力21.4～35.8kPa，平均值30.0kPa；粘粒含量11.9～25.0%，平均值18.9%；压缩系数0.10～0.43MPa-1，平均值0.27MPa-1；压缩模量4.40～16.42MPa，平均值7.96MPa；渗透系数48.30×10-6cm/s～118.62×10-6cm/s，平均值71.48×10-6cm/s。坝基土的物理力学性质指标统计结果见表3-4。3.3.2坝基土渗透变形分析坝基土主要为低液限粘土，不均匀系数5.00～12.50，平均值8.81。粉粘粒含量100%，大于35％，渗透变形破坏类型为流土。允许水力比降见表3-5。水力坡降计算结果表表3-5孔号及土号试样深度(m)岩土名称土粒比重Gs孔隙度n(%)临界水利比降允许水利比降SJ1-68.80-9.00低液限粘土2.7139.11.040.52SJ1-710.30-10.50低液限粘土2.7139.31.040.52SJ1-811.80-12.00低液限粘土2.7140.01.030.51SJ1-913.30-13.50低液限粘土2.7141.81.000.50SJ1-1014.80-15.00低液限粘土2.7140.51.020.51SJ3-68.80-9.00低液限粘土2.7139.81.030.51SJ3-710.30-10.50低液限粘土2.7143.90.960.48SJ3-811.80-12.00低液限粘土2.7143.60.960.48SJ3-913.30-13.50低液限粘土2.7144.60.950.73.4SJ3-1014.80-15.00低液限粘土2.7141.41.000.50SJ3-1116.80-17.00低液限粘土2.7141.11.010.50ZK1-1319.30-19.50低液限粘土2.7152.10.820.41ZK1-1421.30-21.50低液限粘土2.7153.90.790.39ZK1-1523.30-23.50低液限粘土2.7148.00.890.44ZK1-1625.30-25.50低液限粘土2.7146.30.920.46ZK1-1829.30-29.50低液限粘土2.7143.50.970.48ZK2-923.80-24.00低液限粉土2.7045.40.930.46ZK2-1025.60-25.80低液限粘土2.7173.4.50.900.45ZK2-1125.80-44.6.00低液限粘土2.7146.40.920.46ZK2-1227.60-27.80低液限粘土2.7149.20.870.43ZK2-1327.80-28.00低液限粘土2.7149.10.870.44ZK2-1429.60-29.80低液限粘土2.7149.00.870.4444 ZK2-1529.80-30.00低液限粘土2.7146.40.920.46ZK2-1630.60-30.80低液限粘土2.7144.50.950.73.4综上所述，坝基土的临界水力坡降为0.79～1.04，建议临界水力坡降取值为0.94；允许水力坡降为0.39～0.52，建议允许水力坡降取值为0.73.4。3.4溢洪道溢洪道位于大坝左侧，宽3m，长175m，最大泄量为34.24m3/s。根据现场勘察溢洪道仅开通112m，浆砌石部分坍塌，左侧上部边坡坍塌，无法正常行洪。根据本次勘察成果，溢洪道主要由第四系上更新统冲积物为主由低液限粉土、低液限粘土组成，根据物理力学指标可分为2层：第①层低液限粉土（Q3al）主要由低液限粉土组成，浅黄色，稍湿～湿，稍密，局部含少量钙质结核，该层土的天然含水量16.8～22.0%，平均值18.8%；干重度12.9～14.8kN/m3，平均值13.7kN/m3；孔隙比0.830～1.091，平均值0.972；塑指数8.3～9.4，平均值8.7；粘粒含量16.1～22.5%，平均值19.3%；压缩系数0.22～0.86MPa-1，平均值0.55MPa-1；压缩模量2.43～8.32MPa，平均值4.75MPa；渗透系数57.64×10-6cm/s。第②层低液限粘土（Q3al）主要由低液限粘土组成，浅黄色，硬塑状态，中压缩性，局部含较多钙质结核。该层土的天然含水量19.8～23.0%，平均值21.5%；干重度15.2～16.2kN/m3，平均值15.6kN/m3；孔隙比0.669～0.783，平均值0.732；塑指数10.1；饱和慢剪内摩擦角13.2～22.3°，平均值17.8°，饱和慢剪粘聚力25.3～28.7kPa，平均值27.0kPa；压缩系数0.18～0.23MPa-1，平均值0.20MPa-1；粘粒含量17.6～44.6.0%，平均值22.1%。44 溢洪道地基土的物理力学性质指标统计结果见表3-6。3.5放水涵洞放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽0.65m，高0.65m，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为Φ600mm钢管，设计最大泄量1.45m3/s。根据水库管理人员介绍现卧管及放水涵洞个别段损坏，控制设施老化锈蚀，无法正常运行。3.6天然建筑材料3.6.1土料场土料场选在坝址两岸的台垣上，紧靠坝址，运输和开采都比较方便，储量丰富。料场出露的地层岩性为第四系上更新统冲积物（Q3al）：浅红色、低液限粉土，稍湿，中密～密实，局部含有较多钙质结核。本料场无用层为表层耕植土。本次勘察在水库两岸料场采取土样2组，在室内进行了常规及击实试验，试验结果如下：土料场试验成果表表3-7取样位置土粒比重Gs天然含水量(%)液限ωL(%)塑限ωp(%)塑性指数IP粘粒含量(%)最大干密度(g/cm3)最优含水量(%)左岸2.7013.423.518.08.214.81.6618.3右岸2.7015.744.6.517.37.917.91.6518.55根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251--2000）附录A.2，表A.2.1。由试验结果，本料场满足均质土坝土料质量指标。3.6.2砂料根据地质调查，所需砂料从绛县南樊河购运。砂料场距坝址约10km，交通较为便利，现正在开采使用，储量满足工程用量要求。3.6.3砾料44 根据调查，采用南樊镇里册石料场人工砾料，砂料场距坝址约10km，现正在开采使用，具有一定生产能力，根据工程类比经验，质量满足人工骨料技术要求。3.6.4石料根据建设单位建议，工程所需块石料可从磨里峪小北山石料场进行开采使用，距水库大坝约25km，有乡级公路可通行。小北山石料场岩性为奥陶系下统白云岩，白云质灰岩、岩性坚硬，根据工程经验，该料场灰岩块石料质量满足规范要求，储量丰富，可满足工程用量要求。3.7结论与建议3.7.1结论1、水泛沟水库所在山西地震亚区，西临怀来-西安地震带，东南与许昌-淮南地震带相接，东与邢台一河间地震带相接。本区的设计地震动峰值加速度值为0.15g，本区地震动反应谱特征周期为0.40s。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为7度。2、坝址区属峨嵋岭地，黄土丘陵地形，冲沟发育，沟谷断面呈“V”字形。3、坝址区出露的地层主要是人工堆积物、全新统冲积物、上更新统冲积物。4、坝体土主要由低液限粉土组成，坝体土渗透变形破坏类型为流土，坝体土的临界水力坡降为0.83～1.05，建议临界水力坡降取值为0.92；允许水力坡降为0.41～0.52，建议允许水力坡降取值为0.46。5、坝基主要由第四系上更新统冲积物为主，岩性为低液限粘土组成。水库运行多年来，库区於积层较厚，大坝下游坡脚未出现过渗流现象，坝基工程地质条件较好，基本稳定。44 6、溢洪道主要由第四系中更新统岩性为岩性为低液限粉土、低液限粘土组成。溢洪道左侧土崖边坡近直立，已经出现坍塌现象。7、放水建筑物采用涵卧管式，涵卧管式严重老化，影响到正常运行。8、土料场位于大坝两岸，指标满足规范要求。建议取土时应当适量加水，以接近土料最优含水率。砂料从绛县南樊河购运。砂料场距坝址约10km，交通较为便利，储量满足工程用量要求。砾料采用南樊镇里册村石料场人工砾料，砂料场距坝址约10km，现正在开采使用，具有一定生产能力，根据工程类比经验，质量满足人工骨料技术要求。石料可从现有磨里峪小北山料场进行开采使用，块石料场位于绛县张上村，距水库大坝约50km，有乡级公路可通行。块石料质量满足规范要求，储量丰富，可满足工程用量要求。3.7.2建议1、对大坝进行加固改造；2、完建溢洪道；3、对放水涵洞及金属结构进行更新改造；44 坝体土的物理力学指标统计结果表表：3-2岩土编号岩土名称统计项目土粒比重Gs天然含水量ω(%)重力密度γ(kN/m3)干重度γd(kN/m3)天然孔隙比e孔隙度n(%)饱和度Sr(%)液限ωL(%)塑限ωp(%)塑性指数IP液性指数IL慢剪压缩系数压缩模量颗粒组成百分数不均匀系数Cu曲率系数Cc渗透系数(室内)k(*10-6cm/s)标贯击数N(击/30cm)标贯修正击数N(击/30cm)内摩擦角φs(度)(饱和慢剪)粘聚力Cs(kPa)(饱和慢剪)α0.1-0.2(1/MPa)Es0.1-0.2(MPa)～>0.05(%)～>.005(%)～>0(%)1人工填土统计个数4343424242424243434343121242424343434343142525最大值2.7127.519.316.61.09752.390.830.220.110.10.7628.938.40.8812.6130.474.344.6.617.003.02229.1912.09.7最小值2.709.914.812.90.62438.444.6.644.6.017.98.1-0.9918.818.40.152.44.63.254.52.63.640.7910.704.03.2平均值2.7020.217.014.20.91473.4.560.528.519.29.30.1024.227.50.375.8817.665.516.89.131.5561.966.85.6标准差0.0044.1611.1960.9410.1213.48614.3501.4850.7810.7050.4423.0917.3790.173.41.9363.3103.7024.1722.6740.43663.8952.4381.898变异系数0.0010.2060.0700.0660.1320.0730.2370.0520.0410.0754.5130.1280.44.690.4010.3290.1880.0560.2480.2930.2811.0310.3540.335小值平均值2.7016.216.213.50.79844.050.527.218.58.7-0.2822.221.00.294.8015.463.014.37.541.44.633.485.14.4大值平均值2.7123.018.115.11.00149.970.629.819.99.90.4227.033.90.502.3620.268.519.812.101.89166.419.07.544 坝基土的物理力学指标统计结果表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表：3-4岩土编号岩土名称统计项目土粒比重Gs天然含水量ω(%)重力密度γ(kN/m3)干重度γd(kN/m3)天然孔隙比e孔隙度n(%)饱和度Sr(%)液限ωL(%)塑限ωp(%)塑性指数IP液性指数IL慢剪压缩系数压缩模量颗粒组成百分数不均匀系数Cu曲率系数Cc渗透系数(室内)k(*10-6cm/s)标贯击数N(击/30cm)标贯修正击数N(击/30cm)内摩擦角φs(度)(饱和慢剪)粘聚力Cs(kPa)(饱和慢剪)α0.1-0.2(1/MPa)Es0.1-0.2(MPa)～>0.05(%)～>.005(%)～>0(%)2低液限粘土统计个数2544.6252525252525252525992525252525252541111最大值2.7129.619.816.51.16853.991.433.221.711.50.9444.6.535.80.4316.4230.170.225.012.502.00118.6222.015.4最小值2.7017.016.212.50.64239.157.530.020.010.0-0.3419.821.40.104.4011.556.411.95.000.9648.306.04.2平均值2.7121.718.214.90.844.644.972.731.020.510.50.1423.730.00.277.9616.964.218.98.811.4571.4810.37.2标准差0.0022.5911.1461.0860.1384.0279.6380.8880.73.440.4160.2711.9624.6910.1043.2493.8673.6253.2592.0250.282　4.4563.119变异系数0.0010.1190.0630.0730.1670.0900.1330.0290.0230.0401.9910.0830.1560.3900.4080.2290.0560.1730.2300.195　0.4300.430小值平均值2.7020.217.214.00.72041.864.830.320.110.2-0.0622.125.90.185.7215.161.216.77.051.1955.777.85.4大值平均值2.7124.219.215.80.94148.481.431.921.010.80.3524.933.30.3611.3121.467.022.110.201.65118.6213.49.344 溢洪道地基土的物理力学指标统计结果表表：4.1-3岩土编号岩土名称统计项目土粒比重Gs天然含水量ω(%)重力密度γ(kN/m3)干重度γd(kN/m3)天然孔隙比e孔隙度n(%)饱和度Sr(%)液限ωL(%)塑限ωp(%)塑性指数IP液性指数IL直剪压缩系数压缩模量颗粒组成百分数不均匀系数Cu曲率系数Cc渗透系数(室内)k(*10-6cm/s)内摩擦角φs(度)(饱和慢剪)粘聚力Cs(kPa)(饱和慢剪)α0.1-0.2(1/MPa)Es0.1-0.2(MPa)~>0.05(%)~>.005(%)~>0(%)1低液限粉土统计个数33333333333　　33333331最大值2.7022.018.014.81.09152.271.628.719.39.40.29　　0.868.3215.768.322.512.001.6957.64最小值2.7016.815.212.90.83045.443.844.6.318.08.3-0.15　　0.222.4313.963.616.18.001.1757.64平均值2.7018.816.313.70.97249.253.627.218.58.70.03　　0.554.7515.165.619.310.171.5157.64小值平均值2.7017.315.513.20.83045.444.644.6.418.18.4-0.10　　0.222.9613.964.317.78.001.1757.64大值平均值　22.018.014.81.04351.071.628.719.39.40.29　　0.718.3215.768.320.911.251.6957.642低液限粘土统计个数44333334444223344444　最大值2.7123.019.616.20.78343.983.930.220.110.10.2922.328.70.239.9044.6.063.544.6.010.001.29　最小值2.7119.818.615.20.66940.172.030.120.010.10.0013.225.30.187.44.614.056.417.68.000.90　平均值2.7121.519.015.60.73242.278.530.120.010.10.1517.827.00.208.9517.160.922.19.381.14　小值平均值2.7120.318.615.40.66940.172.030.120.010.10.0313.225.30.187.44.614.158.217.68.001.01　大值平均值2.7122.819.616.20.76443.381.830.220.110.10.2722.328.70.239.8044.6.063.523.69.831.44.6　44 4工程任务及规模4.1工程概况水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，是一座以防洪灌溉为主的小（1）型旁引式水库。水库原设计防洪标准为20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。设计总库容104.4万m3，兴利库容78.4万m3，防洪库容14万m3，死库容4万m3，设计洪水位716.6m，校核洪水位716.8m。水库控制灌溉面积1.1万亩。水库枢纽由大坝、溢洪道和放水涵洞三部分组成。大坝为均质土坝，坝顶高程718.3m，坝底高程696.0m，坝高22.3m，坝顶总长120m，坝顶宽4m，大坝上游坡比为1:2.5，下游坡比为1:2。溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式，堰顶高程715.75m，底宽3m，高2.5m，原设计最大泄量34.24m3/s。放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽0.65m，高0.65m，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为Φ600mm钢管，设计最大泄量1.45m3/s。4.2工程存在的问题由于历史原因，大坝建设时就存在隐患，因此，水库建成后就是一座“病险水库”。2011年8月，经山西省水利厅组织核查，鉴定该坝为三类坝，主要存在以下问题：大坝上游坝坡砌石护坡损坏严重，下游无排水设施；溢洪道仅开通112m，采用浆砌石衬砌，部分坍塌，内部杂草丛生，左侧上部边坡近直立，已经出现坍塌现象，出口正对上坝道路；卧管及放水涵洞个别段损坏，不能正常放水；上坝道路坡陡弯急，不满足防汛要求，水库大坝缺乏必要的管理设施。4.3工程建设的必要性88 水泛沟水库灌区包括绛县南凡镇5个村庄1.1万亩耕地，当地经济主要以农业为主，种植的作物主要有小麦、玉米、经济林、秋复播等。近年来，当地经济发展很快，尤其以种植山楂为主。水泛沟水库是当地农业灌溉的主要水源之一，农业经济的发展急需灌溉水源。由于历史原因，大坝建设时就存在隐患，因此，水库建成后就是一座“病险水库”。经过39年的带病运行，工程设施老化，年久失修，大坝安全性较差。加之溢洪道不能泄洪，水库淤积，至使灌溉面积减少。水库失事后影响南凡镇5个村庄5200口人、7200亩耕地以及绛县至侯马公路等。综上所述，对水泛沟水库进行除险加固是非常必要的，不但可以充分发挥小水库的综合效益，而且进一步增强该区域抵御自然灾害的能力，具有较高的经济效益和社会效益。4.4工程改造任务根据水库工程的实际情况，依据《大坝安全鉴定报告书》，本次除险加固的主要内容为：1、对大坝进行加固改造；2、完建溢洪道；3、对放水涵洞及金属结构进行更新改造；4、改造上坝道路，增加必要的工程管理设施。4.5兴利调节（1）死水位水泛沟水库1972年12月竣工蓄水以来，已运行39年。水库原设计兴利库容78.4万m3，死库容4万m3，目前水库坝前淤积面高程为706.08m，相应库容20万m3，泥沙多年平均淤积量0.51万m3。88 本次设计水库死水位按水库除险加固后再用30年确定，因此水库死库容为35.3万m3，死水位为710.3m。（2）兴利水位水泛沟水库为旁引式水库，其流域面积只有2.06km2，P=50%年径流量为3.2万m3。该水库主要承接里册峪水库渠道输水，输水流量为1m3/s。本次除险加固不需做兴利调节计算，兴利水位为溢洪道进口底高程715.75m，灌溉面积仍按现状1.1万亩考虑。4.6调洪计算4.6.1水位库容关系水库水位面积库容曲线采用原设计曲线，坝前淤积高程目前已达到706.08m，淤积库容达20万m3，修整后水库水位面积库容曲线见表5-15。水位库容面积表表5-15水位(m)696698700702706710712714716716.8库容(万m3)04.47.710.718.133.752.275.989.394.4面积(万m2)01.031.412.264.417.028.3710.0312.51588 4.6.2水位泄量关系水泛沟水库泄洪设施有溢洪道和卧管放水涵洞。根据水库运行方式，当发生较大洪水时，主要由溢洪道下泄。放水涵洞泄量较小，而且放水涵洞最大输水量只有1.45m3/s，泄水量也比较小，只作为安全储备。水库原设计最高洪水位为762.3m，溢洪道最大泄量为34.24m3/s，根据《溢洪道设计规范》（DL/T5166-2002），对现状溢洪道的泄流能力进行复核。按宽顶堰公式计算：Q=ε×m×B××H3/2式中：ε—侧收缩系数，取0.95；m—流量系数，取0.385；B—过流面计算宽度，m；H—堰顶水头。4.6.3调洪演算根据《水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000》，确定水泛沟水库防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。本次起调水位取溢洪道堰顶高程715.75m，调洪过程见表5-16，计算结果见表5-17。调洪计算成果表5-17起调水位(m)P＝3.3%P＝0.33%洪水位(m)最大泄量(m3/s)洪水位(m)最大泄量(m3/s)715.75716.493.25716.986.94由以上计算结果可以看出，水库现状坝顶高程718.3m，水库30年一遇设计洪水为716.49m，溢洪道下泄流量为3.25m3/s，300年一遇校核洪水位为716.98m，溢洪道下泄流量为6.94m3/s，坝高均满足要求。88 水泛沟水库调洪计算表表5-16时段P=3.3%P=0.33%水位(m)入库流量(m3/s)泄流量(m3/s)水位(m)入库流量(m3/s)泄流量(m3/s)1715.750.000.00715.761.820.002715.750.030.00715.782.830.023715.760.300.00715.803.670.064715.780.740.02715.834.520.125715.854.980.16715.8911.210.276716.0713.670.91716.0224.730.737716.3044.652.08716.3673.422.448716.4124.232.74716.7039.394.739716.4613.373.07716.8622.435.9410716.497.983.21716.9314.516.5511716.494.983.25716.9610.286.8312716.493.163.20716.987.786.9413716.471.333.11716.974.446.9014716.450.593.00716.952.936.7415716.430.262.88716.932.096.5316716.410.122.77716.901.556.3017716.400.052.66716.871.156.0618716.840.825.8219716.810.555.5820716.780.305.3421716.750.125.1122716.720.054.8823716.690.024.6624716.660.014.4625716.630.004.2688 5工程设计5.1设计标准及依据5.1.1工程设计等级及标准水泛沟水库为小（1）型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定，本次除险加固工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。水库除险加固防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）之《中国地震动峰值加速度区划图》与《中国地震动反应谱特征周期区划图》，坝址区的设计地震动峰值加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。5.1.2设计依据(1)《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；(2)《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；(3)《水利工程水利计算规范》(SL104-95)；(4)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）；(5)《山西省水文计算手册》（山西省水利厅）2011年3月黄河水利出版社出版；(6)《碾压土石坝设计规范》(SL274-2001)；(7)《溢洪道设计规范》（SL253-2000）；(8)《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；(9)《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；88 (10)《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）；(11)《水利水电工土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）；(12)《水利水电工程泥沙设计规范》（DL5007-1997）；(13)《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；(14)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)；(15)《全国地震动参数区划图》(GB18306-2001)；(16)《水泛沟水库除险加固工程初步设计地质勘察报告》；(17)《水泛沟水库大坝安全鉴定报告》（运城市水务局，2011.8）；(18)《水泛沟水库大坝鉴定成果核查意见表》（山西省水利厅，2011.8）。5.2工程总体布置水泛沟水库枢纽由大坝、溢洪道和放水涵洞三部分组成。大坝为均质土坝，坝顶高程718.3m，坝底高程696.0m，坝高22.3m，坝顶总长120m，坝顶宽4m，大坝上游坡比为1:2.5，下游坡比为1:2。溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式，堰顶高程715.75m，底宽3m，高2.5m，原设计最大泄量34.24m3/s。放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽0.65m，高0.65m，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为Φ600mm钢管，设计最大泄量1.45m3/s。本次除险加固内容为：（1）大坝防渗加固：①坝体采用复合土工膜防渗；②上游坝坡干砌石护坡拆除重做；③下游坝坡培厚并用生物草皮护坡，坝脚设棱体排水。（2）溢洪道：拆除原砌体重新砌筑，左右岸上部边坡削坡至1:0.75，开通出口，并在与上坝道路交叉处建桥梁1座，改造后溢洪道全长189m，最大下泄流量6.94m3/s。88 （3）卧管及放水涵洞：老化破损部分进行修复，更换闸门及启闭机。（4）大坝增设表面变形观测项目。5.3大坝坝体防渗加固5.3.1现状大坝渗流计算结合大坝运行实际，水库的设计洪水位和校核洪水位历时较短，在坝体内形不成稳定渗流，所以设计洪水位和校核洪水位时大坝渗流稳定可不考虑。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，采用二维有限元法计算以下两种工况的渗流稳定：①正常蓄水位与下游相应最低水位；②正常蓄水位降落至现状死水位。大坝稳定计算参数表表5-1项目干重度(kN/m3)饱和重度(kN/m3）C"(kPa)φ"(°)渗透系数（cm/s）坝体土14.218.8627.524.261.96×10-6坝基土14.919.33023.771.48×10-6淤积土11.517.1714112×10-6坝体渗流等势线图见图5-1、5-2，渗流计算结果见表5-2。图5-1正常蓄水位与下流相应最低水位大坝0+050断面渗流图88 图5-2正常蓄水位降落至现状死水位大坝0+050断面渗流图现状大坝渗流稳定计算结果表表5-2大坝断面工况单宽渗流量（m3/s）坝体出逸渗透比降坝体允许渗透比降坝基出逸渗透比降坝基允许渗透比降最大断面工况①0.1680.540.460.450.46工况②0.144.60.73.40.43根据勘察资料，坝体土允许水力坡降为0.46，坝基土允许水力坡降为0.46。从计算结果可以看出，两种工况条件下坝体浸润线逸出点在下游坝角，坝体土渗透比降分别为0.54和0.73.4，均大于允许水力坡降，说明坝体渗透不稳定，坝基土渗透比降分别为0.45和0.43，均小于允许水力坡降，说明坝体基渗透稳定。由于大坝渗透不稳定，坝体有可能形成渗透破坏。5.3.2现状大坝稳定计算5.3.2.1计算工况水泛沟水库以防洪为主、兼顾灌溉，依据水库工程等别，大坝为主要建筑物，按4级建筑物复核，大坝稳定计算依据本次实测断面选取大坝桩号0+050剖面为代表，进行二维抗滑稳定计算，根据《碾压土石坝设计规范》的要求，结合水库运用情况，采用如下工况进行稳定复核：①正常蓄水位时上、下游坝坡是否稳定；②库水位在正常蓄水位正常降落和校核洪水位聚降时，上游坝坡是否稳定；③正常蓄水位+地震时上、下游坝坡是否稳定。5.3.2.2计算方法大坝稳定分析采用简化毕肖普法，按有效应力法计算，计算公式为：　　　式中：k－坝坡稳定安全系数；88 B－条块宽度（m）；w1－在坝坡外水位以上的条块实重（KN）；w2－在坝坡外水位以下的条块实重（KN）；m－稳定渗流期或库水位降落期坝体或地基中的孔隙水压力（kpa）；z－坝坡外水位离条块底面中点的距离（m）；β－条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（度）；γw－水的重度（KN/m3）；c′、φ′－土的抗剪指标。5.3.2.3计算结果土石坝边坡稳定分析采用北京理正软件开发公司编制的《稳定计算分析软件》（5.11版），计算分析图见图5-3、5-4、5-5、5-6、5-7、5-8，计算结果见表5-3。图5-3正常蓄水位大坝0+050断面上游坝坡稳定计算简图88 图5-4正常蓄水位大坝0+050断面下游坝坡稳定计算简图图5-5正常蓄水位正常降落大坝0+050断面上游坝坡稳定计算简图图5-6校核洪水位聚降时大坝0+050断面上游坝坡稳定计算简图88 图5-7正常蓄水位＋地震大坝0+050断面上游坝坡稳定计算简图图5-8正常蓄水位＋地震大坝0+050断面下游坝坡稳定计算简图大坝抗滑稳定计算结果表表5-3大坝断面工况坝坡坝坡稳定最小安全系数坝坡稳定允许最小安全系数最大坝面0+046.01正常蓄水位上游坝坡2.9531.25下游坝坡1.013正常蓄水位正常降落上游坝坡1.7331.25校核洪水位骤降上游坝坡4.0181.15正常蓄水位+地震上游坝坡2.5781.10下游坝坡0.938由计算结果可以看出：88 工况①：在正常蓄水位时，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数为2.953，大于《碾压式土石坝设计规范》（DL/T5395-2007）规定的允许值1.25，下游坝坡抗滑稳定安全系数为1.013，小于允许值1.25，下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求。工况②：在正常蓄水位正常降落时，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数为1.733，大于《规范》规定的允许值1.25，满足规范要求。在校核洪水位聚降时，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数为4.018，大于《规范》规定的允许值1.15，满足规范要求。工况③：在正常蓄水位760.5m＋地震时大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数为2.578，大于《规范》规定的允许值1.10，满足规范要求。下游坝坡抗滑稳定安全系数为0.938，小于允许值1.10，不满足规范要求。5.3.3大坝加固方案水泛沟水库大坝为均质土坝，坝顶高程718.3m，坝底高程696.0m，坝高22.3m，坝顶总长120m，坝顶宽4m，大坝上游坡比为1:2.5，下游坡比为1:2。大坝上游坝坡砌石护坡损坏严重，下游无排水设施；（1）表面杂物的清除大坝除险加固前，首先对大坝表面包括坝顶、坝坡和坝脚范围内的杂草、灌木、乱石、垃圾等全部清除，然后清除大坝表层腐殖土，并开挖成台阶状，开挖深度为0.5m～1.5m。（2）上游坝坡加固处理从大坝上游坝坡进行整修，坡比为1:2.5，回填土应分层，层厚以试验确定，压实度要达到0.95。坝坡整平后自上而下设30cm厚干砌石护坡，20cm厚砂砾料和20cm厚粗砂。（3）坝顶88 水库现状坝顶道路为土路面，雨天泥泞，影响管理人员巡查，本次改造坝顶加宽至6.0m，做现浇C15砼路面，路面宽度为5.0m，厚0.20m，路面以2%倾向下游，在下游侧做坝面排水沟。（4）下游坝坡进行加固培厚下游坝坡现坡比为1:2，为天然草皮护坡，无排水设施，在正常蓄水位714.8m时，坝体下游坝坡浸润线逸出点的渗透比降为0.54和0.73.4，坝体渗透不稳定。本次除险加固设计对下游坝坡培厚，坡比为1:3，在高程708.3m处设马道，坝坡采用生物草皮护坡。为了防止暴雨冲刷坝肩和下游坝坡，将水排至坝脚以外，本次加固在下游坝坡与岸坡结合处及0+060位置布设横向排水沟三条，在坝顶下游侧及下游马道708.3m处和下游坡脚均设一纵向排水沟，并与坝坡横向排水沟相连。纵、横向排水沟断面尺寸为0.3×0.3m，采用现浇C15砼砌筑，侧墙厚0.10m，底板厚度为0.1m。台阶布置于大坝桩号0+060处的下游坝坡，宽1m，为现浇C15砼结构。大坝下游坡脚增设贴坡排水，贴坡排水顶部高程700.0m，从外到内依次为30cm厚干砌块石、15cm厚碎石和15cm厚砂砾料，砌筑石块应力求紧密嵌紧。5.3.4大坝加固后渗流、稳定计算大坝加固后渗流、稳定分析计算只计算加固前不稳定工况。（1）、渗流分析计算工况：正常蓄水位与下游相应最低水位。渗流等势线图见图5-9，坝体渗流计算结果见表5-4，88 图5-100+050断面正常蓄水位渗流计算等势线图现状大坝渗流计算结果表表5-4大坝断面工况坝体出逸渗透比降坝体允许渗透比降最大断面工况①0.400.46由计算结果可以看出，大坝加固后下游坝坡浸润线逸出点棱体排水内，坝体土渗透比降为0.40，小于允许水力坡降0.46，坝体渗透稳定。（2）、稳定计算计算工况：①正常蓄水位时下游坝坡是否稳定；②正常蓄水位＋地震时下游坝坡是否稳定。大坝稳定计算图见图5-11、5-12，计算结果见表5-5。88 图5-8正常蓄水位时大坝0+050断面下游坝坡稳定计算简图图5-8正常蓄水位＋地震大坝0+050断面下游坝坡稳定计算简图大坝抗滑稳定计算结果表表5-5大坝断面工况坝坡坝坡稳定最小安全系数坝坡稳定允许最小安全系数最大坝面0+050正常蓄水位下游坝坡1.9871.25正常蓄水位+地震下游坝坡1.8061.10由计算结果可以看出，大坝加固后两种工况条件下，下游坝坡抗滑稳定满足规范要求。5.4溢洪道加固设计5.4.1溢洪道改造工程溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式，堰顶高程715.75m，底宽3m，高2.5m，原设计最大泄量34.24m3/s。溢洪道仅开通112m，采用浆砌石衬砌，部分坍塌，内部杂草丛生，左侧上部边坡近直立，已经出现坍塌现象，出口正对上坝道路。本次改造先清除溢洪道内部杂草、树木及乱石，将现状砌体损坏部分全部拆除，下游未开通部分全部开通，用M7.5水泥砂浆砌石重新砌筑。由于上游流域面积较小，来水较少，设计洪水时溢洪道最大下泄流量为88 3.25m3/s，校核洪水时最大下泄流量为6.94m3/s，因此本次设计溢洪道断面形式维持现状不变。5.4.2溢洪道水力计算根据调洪计算结果，溢洪道在设计洪水位716.49m时，最大下泄流量3.25m3/s，堰上水头为0.75m；在校核洪水位716.98m时，最大下泄流量为6.94m3/s，堰上水头为1.23m。因流量较小，各段坡度均比较陡，经水力计算复核，在校流量情况下，各段陡坡末端已没有水位，说明溢洪道泄流能力满足泄量要求，这里不再附计算过程。5.5卧管及放水涵洞放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽0.65m，高0.65m，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为Φ400mm钢管，设计最大泄量1.45m3/s。卧管及放水涵洞个别段损坏，不能正常放水。本次除险加固设计对卧管砌体拆除重砌，并加盖板。对放水涵洞及消力池损坏部分修复加固，更换启闭设施，启闭机采用10t液压启闭机。对现状闸房拆除重建面积20m2。5.6大坝观测设施及上坝道路现状大坝没有任何观测设施，根据本工程的特点和地质条件，本次初步设计大坝观测工程设置了大坝表面变形观测项目。5.6.1大坝表面变形观测水泛沟水库大坝为均质土坝，大坝总长120m，坝高22.3m，现状没有任何观测设施。根据工程规模和实际需要，本次设置了大坝表面变形观测设施。大坝表面变形观测包括坝面沉降和水平位移88 观测。观测横断面共设3个，桩号分别为0+030、0+060和0+090。每个横断面共设3个观测点，上游坝坡正常蓄水位以上1个，下游坝坡717.5m及708.3m马道处各1个；大坝两岸每排测点的延长线各布置一个起测基点，这些测点兼作水平位移和沉降位移观测测点。在下游1km范围内布设3个水准基点。5.6.2水库上坝道路水库上坝道路现为土路，坡陡弯急，路面凹凸不平，雨天无法通行，不满足防汛抢险要求。本次改造对上坝道路进行整平拓宽，砼路面宽为3.6m，为现浇C15砼道路，长1.3km，砼厚20cm。因现状上坝道路和溢洪道交叉，本次除险加固设计将上坝道路顺沟左边沿长绕过溢洪道出口，跨沟而过。跨沟段长50m，基础为铅丝笼石加M7.5水泥砂浆砌石基础，路面现浇C15砼，厚8cm。5.6.3输配电设施水库现无输配电设施，本次除险加固设计新增100kvA变压器1台，10kv输电线路1.5km。88 6工程管理6.1管理机构水泛沟水库管理任务由绛县水务局主管，槐泉灌溉管理委员会具体负责。有专职管理人员2名，进行日常管理。此次水库除险加固工程需成立项目部，下设办公室、计财科、工程科、质检科等科室负责工程施工期间的管理，保证除险加固工程的顺利进行。除险加固项目完成后，由项目部交付水库管理处，管理单位应按照《水利工程单位管理定员标准》、《水利工程维护管理定额标准》合理进行人员配制，加强水利工程管理，保证工程安全，充分发挥工程效益。6.2管理范围和保护范围根据山西省人民政府办公厅晋政发[1991]166号文件《山西省人民政府办公厅、省水利厅、省土地管理局关于已建成水利工程划定管理范围和保护范围的意见和通知》，确定本工程的管理范围和保护范围。6.2.1管理办法为使水库工程管理规范化、制度化、标准化、大河庙灌区管理站制定了工程管理工作制度及水情调度、防汛值班、维修、通讯、供电、等岗位责任制，明确了管理人员的各自职责，做到责任到人，奖罚分明。6.2.2工程管理范围水库工程改建后主要建筑物包括大坝、溢洪道、卧管及放水涵洞。依据《水库工程管理设计规范》（SL106-1996），工程管理范围为：库区为设计洪水位716.49m以下范围。上游从坝轴线向上不少于100m；下游从坝脚线向下不少于150m88 ；上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端管理范围以第一道分水岭为界或距坝端不少于200m。溢洪道工程由两侧轮廓线向外不少于50m；其他建筑物由工程两侧轮廓线向外不少于20m。该工程为除险加固，不存在水库淹没处理和工程永久占地。6.2.3保护范围水库保护区范围：由坝址以上，库区两岸（包括干、支流）土地征用线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地。工程保护范围：在工程管理范围外界线外延，主要建筑物不少于200m，次要建筑物一般不少于50m。保护范围内的土地所有权和使用权不变，但不得在其范围内进行危害库区和大坝安全的活动。6.3工程运行管理6.3.1工程调度水库除险加固改造后，按其防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核。根据下游河道的行洪能力及保护区的防护要求，水泛沟水库汛限水位为711.0m，在洪水来临前，库水位须降至汛限水位准备迎洪；当库水位上涨至溢洪道堰顶高程715.75m时，溢洪道开始泄洪，直至库水位回落。30年一遇最大泄量3.25m3/s，300年一遇最大泄量6.94m3/s。6.3.2维修、养护对于水库的维修、养护，水管站应坚持“经常养护，随时维修，养重于修，修重于抢”的原则，尽量使各种隐患消失在养护阶段。对于大坝主要是清除坝坡杂草及枣刺等野生植物，消除坝体上的裂缝、陷坑，并将每次检查填入《枢纽工程巡查记录》。对检查中所发现的问题，应立即采取处理措施。6.3.3工程检查88 工程检查分经常检查、定期检查、特别检查和安全鉴定工作。检查结果书面报告主管部门。1、经常检查经常检查是对大坝及各建筑物的每个部位、输电线路、通讯设施及库岸等进行经常性的检查。检查次数，汛期每周一次，非汛期半月检查一次，特殊情况另行对待。2、定期检查定期检查每年进行两次，即汛前检查和汛后检查，并将结果填表备案，如发现较大问题，及时报告上级主管部门。3、特别检查特别检查是在工程遇到超标洪水时发生地震和较大工程事故后进行的检查，检查后要做出特别检查报告，并报上级主管部门。6.3.4工程监测工程监测项目主要为大坝的坝面位移观测。工程监测技术要求及监测资料整编均应按照有关的规程规范执行，如《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)，《土石坝安全监测资料整编规程》(SL169-96)等。88 7施工组织设计本次除险加固工程的主要内容有：坝体整修培厚及防渗加固处理、溢洪道改造、坝顶道路硬化、卧管及放水涵洞修复、闸门及启闭机更换、防汛抢险道路改造、增设大坝观测设施等工程建设。7.1施工条件7.1.1地理位置及交通条件水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，属黄河流域汾河水系浍河支流。绛县至侯马公路从沟口经过，交通条件比较便利。本流域属干旱、半干旱温带大陆性季风气候，多年平均降雨量618.9mm，汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63%。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温12.9℃，历年最高气温为40.7℃，极端最低气温-19.8℃，无霜期为200天，多年平均风速1.8m/s。库区基本地震烈度为Ⅶ度，属地质构造相对稳定区，施工中不考虑防震。7.1.2施工用水、电、通讯施工用水可就近从水库取水。电源可就近从附近村庄接引或自备柴油发电机组，保证施工用电。施工通讯采用无线电话和有线电话，比较方便。7.1.3建筑材料土料场选在坝址两岸的台垣上，为低液限粉土，紧靠坝址，运输和开采都比较方便，储量丰富，满足均质土坝土料质量指标。砂料从绛县南樊河购运，砂料场距坝址约10km，交通便利，储量满足工程用量要求。砾料采用南樊镇里册石料场人工砾料，砂料场距坝址约10km88 ，质量满足人工骨料技术要求。块石料可从磨里峪小北山石料场进行开采使用，距水库大坝约25km，有乡级公路可通行。7.2施工平台由于该工程规模小，不考虑施工导流，施工时间放在非汛期，将水库放空。在大坝上游距坡脚2m处用干砸片石做一层施工平台，干砸片石平台长120m，宽2m，上铺20cm厚砂砾料，平台顶高出淤积面0.5m。7.3施工组织措施7.3.1施工组织机构本次除险加固改造工程，由绛县水务局成立水泛沟水库除险加固工程项目部，项目部下设工程技术室、质检办、办公室等科室。同时，建设单位可委托乙级资质以上的本专业监理公司负责工程改造的监督管理，以确保“投资、进度、质量”的控制得当，使改造工程顺利完成。7.3.2施工队伍为保证工程质量，该工程应由二级以上水利施工企业承担，并面向社会招标，择优选取施工队伍。7.4主体工程施工7.4.1施工准备主体工程开工前，应先完成施工占地征用、施工道路、施工场地、施工水电、施工人员生活区以及砼拌和系统等主要临时工程的临建工作，工棚、二次水电等其他临时工程可在主体工程进行时，逐步完善。为确保工程中砼和砂浆的质量，工程所用的砂、石、水泥要经过检验，符合有关规范的规定。工程所用砼和砂浆的配合比要委托有相应资质的单位通过试验确定，在配合比试验的过程中要考虑SO4-288 离子对砼及水泥砌体构筑物的侵蚀问题，且必须满足砼及水泥砌体构筑物各部位对抗压、抗冻、抗渗标号的要求。必须做好不同部位、不同要求砼的浇筑方案。选择的水泥品种质量要稳定，数量要保证，必要时应与厂家签署质量保证书。尤其是防渗墙浇筑用水泥浆的质量要严格控制。大坝上下游坝坡整治施工前做好土料场复查及各项土料试验，并按要求进行土料及砂砾料碾压试验，确定碾压参数及各项技术指标。7.4.2主体工程施工（1）土方开挖及回填土方工程采用人工与机械相结合的方法施工，机械为主，人工为辅。大面积、大方量土方开挖以机械为主，即近距离采用40～74kw推土机推运土，远距离采用1m3挖掘机或1m3装载机挖装，5吨自卸汽车运输至弃料区。对于局部小沟槽开挖或边坡修整可采用人工施工。土方回填工程，对于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，以免破坏主体结构。对于土坝、防汛道路、坝顶路面等工程土方回填等可采用推土机推土，羊脚碾碾压回填，对于局部边夯采用打夯机夯实。（2）砌石工程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3～5cm厚的稠砂浆，然后再安放石块；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，在砌体未达到设计强度的70%时，砌体前后不得回填土料等。（3）混泥土工程混凝土应按设计要求的配合比严格控制材料配比量。拌合采用0.8m388 搅拌机，人推脚轮车水平运输，通过溜槽、溜筒入仓，仓面内由1.1kw插入式振捣器振捣。混凝土的入仓温度一般控制在5～25℃，夏季施工当外界气温超过30℃时要求混凝土出机温度在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，必须浇筑时要有保温防冻措施，以防混凝土出现裂缝。混凝土工程一般应在其强度达到设计强度的70%，方能拆模。（4）坝体填筑工程大坝填筑必须在坝基处理及隐蔽工程验收合格后才能进行。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。上坝土料中的杂质必须清除，土料上坝机械采用2.5m3拖式铲运机和55～74kw推土机，铺料应保证随卸随铺，每层铺料厚度不得大于30cm，作业面应分层统一铺土，统一碾压，严禁出现界沟。铺料至坝边时，应在设计边线外超填30～50cm。大坝碾压要控制好碾压遍数，碾压遍数一般以8～10遍为宜，机械碾压行走速度一般不大于1.5km/h。碾压机械行走方向应平行于坝轴线，坝体土料采用5～7t羊脚碾，59kw拖拉机组班碾压，局部碾压不到的部位采用2.3kw蛙式打夯机夯实。大坝填筑时，应严格控制土料的含水量。若遇雨季，应立即停止施工，并对已成坝面做好保护，严禁人行或车辆通过。雨后恢复施工，填筑面应经晾晒、复压处理，必要时应对表层进行清理。7.5施工总布置7.5.1施工总布置的规划原则本工程施工总布置的原则是结合工程布置特点，尽量利用库区荒滩等现有的有利条件，并做到有利于生产，方便施工管理，并要结合环保方面的有关措施，力求使工程施工对周围环境的不利影响降到最低限度。88 7.5.2临时占地本次工程共需填土3万m3，土料场去掉耕作层0.5m，取土挖深5m，需临时占地10亩。设置临时施工点1处。位于大坝溢洪道左侧，施工点内设砼拌和站、附近设水泥仓库和砂石料堆料场，经计算需修仓库100m2，施工工棚100m2，50m3简易蓄水池1座，需临时占地15亩。7.5.3施工总布置本工程为水库枢纽除险加固工程，施工时间较短，故施工项目部以及生活区计划就近在附近村租用民房布置，生产区布置在较开阔地区，主要布置施工生产系统，生产系统以拌和站为主，并设置储料场、钢木加工厂等。7.6施工管理及进度安排为了便于领导，统一组织安排，确保工程质量，须成立水泛沟水库除险加固工程建设项目部，由原水库负责人作为项目法人，全面负责工程的筹建和施工，县、市水利局负责工程监督和验收工作。整个工程严格执行项目法人制、招投标制、合同制和监理制。保证工程质量的关键是所选施工队伍的素质。本工程施工队伍以招标承包形式进行工程建设，施工质量必须符合规范要求。根据该工程选定的度汛方式和主体工程项目控制性工期，结合现场施工条件及设备力量合理安排施工进度。根据本区气象资料及《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）中的停工标准，本工程施工有效工作日分析结果如下：88 石方及砂砾石工程：基本可全年施工，全年有效施工天数312天。土方工程：从2月下旬至12月上旬，全年有效施工天数239天。砼及浆砌石工程：从3月初至11月中旬，全年有效施工天数231天。本工程施工期拟定为1年，计划开工日期为2011年12月1日，完工日期为2012年11月30日。8环境保护设计8.1评价依据1、《中华人民共和国环境保护法》；2、《中华人民共和国水土保持法》；3、《建设项目环境保护管理办法》；4、《环境影响评价技术导则　水利水电工程》HJ/T88-2003；5、《开发建设项目水土保持方案技术规范》SL204-98；6、《水土保持综合治理规划通则》GB/T15772-1995。8.2环境状况绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，属黄河流域汾河水系浍河支流。该流域属干旱、半干旱暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季晴朗凉爽，冬季少雪干冷。根据绛县气象站统计资料，多年平均降雨量618.9mm，汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的63%。多年平均蒸发量1807mm，多年平均气温11.7℃，历年最高气温为40℃，极端最低气温－19.6℃，多年平均风速1.8m/s，最大风速18m/s，风向多为东南风，无霜期200天。8.3工程对自然环境的影响8.3.1对周围气候的影响引起天气变化的因素有很多，水面和大气之间的湍流热量交换作用，水面蒸发导致空气湿度的增大都会引起微气候的变化，本工程建设的性质为除险加固，因此水库的除险加固对整个流域的气候无影响。8.3.2对水土流失的影响88 造成水土流失的主要原因是地质构造、地表风化，另外，人为的毁林开荒及降雨、洪水冲刷也是重要因素之一。施工期间，由于采石、采砂，必然会破坏部分地表结构，使土壤松散、岩石破裂等，部分植被也将遭受破坏，致使边坡裸露，增强地表风化作用，容易产生水土流失。8.4工程对社会环境的影响8.4.1水温、水质整个施工过程至结束，库水位并无多大变化，这对水库原水温结构层几乎没有改变，因此工程建设对水温无影响。水库施工期间，仅会暂时改变河水的物理性质，但无化学物质的渗入。河水自身为清洁能源，常年流动，自净力强，不会对下游河流产生不良影响。8.4.2水库淹没情况该工程为除险加固工程，建设地段无需移民搬迁，不存在淹没问题。8.4.3对人民群众的生活影响水泛沟水库运行39年，坝体出现淤积严重、溢洪道坍塌等问题，影响了大坝安全运行，威胁着下游人民群众的生命财产安全及工矿企业的安危。通过除险加固工程措施后，水库防洪标准得以提高，坝体结构达到稳定，保证了下游村庄及耕地防洪安全，同时保证了灌溉效益的发挥。8.5施工期的环境保护设计8.5.1生活污水88 施工期的生活污水主要包括日常生活废弃水和粪便。生活废弃水污染较轻，只要不随意乱泼，注入相应排水沟即可；处理粪便的方法是：根据施工期生活区的具体布置和施工人员的多少，建盖相应数量的临时性厕所，做到妥善管理、集中处理便可。8.5.2生产废渣、废料施工过程中的废渣、弃料应遗弃到废料场，或合理堆放在低凹处，尽量做到不压占耕地、植被，不随意被雨水冲蚀带走。工程结束，应在废料场植树种草，以防止水土流失。8.5.3噪音防护施工人员在强力噪声环境作业时，应选配个人防声用具(如耳塞、耳罩、防声头盔等)进行防护，工作时数应视环境噪音的强弱而定，这样才能保证人体身心健康不受到损害。8.5.4粉尘处理施工期粉尘污染主要来自土石方开挖和爆破、料场土石方的开采等。粉尘对人体表层和眼睛有刺激作用，其中飘尘(粒径≤10μm的浮游状粉尘)会引起呼吸道感染、中毒。水利工程施工要求使用湿式除尘、半湿式除尘或电除尘器配套进行操作，可有效地控制和降低粉尘污染的浓度。8.5.5迹地恢复包括枢纽区的扰动地面和土、石料场的处理。开采后的料场，表层植物被剥离，地面裸露，风化作用增强，致使水土流失加剧。采料后应重视料场的迹地恢复，除基础地表复土、压实外，还应列入计划绿化范围内，定期定量地进行植树造林，恢复自然景观，减少水土流失。8.6综合评价根据环境现状分析和环境保护设计，水泛沟水库除险加固工程对环境产生的负效益较小，而对维护保护区内社会经济持续快速发展极为有利。发生在施工期的不利影响，多为局部性和暂时性，可以通过加强施工管理减轻，并随着施工活结束而消失。88 总之，工程实施，将会充分发挥工程经济效益和社会效益，促进保护区内社会持续发展。88 9水土保持设计9.1编制依据1、《中华人民共和国水土保持法》（1991年）；2、《山西省实施〈中华人民共和国水土保持法〉办法》（1999年）；3、《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-98）；4、《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-96）；5、《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.1~16453.6-1996）；6、《水利部关于加强大中型开发建设项目水土保持监理工作的通知》（水保[2003]89号）；7、《关于颁发〈水土保持工程概（估）算编制规定和定额〉的通知》（水利部水总[2003]67号）；8、《山西省水土流失补偿费治理费征收使用和管理办法》（1992年）。9.2水土流失现状根据《山西省土壤侵蚀分区图》，项目区为石山区，土壤侵蚀模数1000t/km2·a，以水力侵蚀为主。9.3水土流失预测9.3.1水土流失预测时段根据水利工程特点，工程在施工期要进行开挖、回填等活动，从而扰动地表，破坏水保设施，产生新的水土流失；运行期因为水土保持措施基本到位，地表和水保设施无新的破坏，不会再造成新的水土流失，因此，水土流失预测和防治重点在施工期。施工总工期为1年，因此，预测时段为1年。9.3.2工程扰动原地貌的面积88 本工程可能造成的水土流失范围为项目建设区、坝顶道路、采土、采石区等地区。9.4水土流失防治方案9.4.1防治原则1、严格按照国家和地方有关法律、法规和技术规范、标准，使防治措施符合国家对水土保持及全国生态建设规划的总体要求，认真贯彻执行“预防为主、因地制宜、加强管理、注重效益、全面规划、综合防治”的水土保持工作方针。2、坚持水土保持工程必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用的“三同时”原则。3、防治措施应因地制宜、因害设防，在达到防治目的的基础上，做到投资经济、技术可行。9.4.2防治责任范围根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》和现场查勘，水土保持责任范围为项目建设区和直接影响区。9.5水土流失防治分区及水土保持防治措施9.5.1水土流失防治分区根据工程建设特点及其对水土流失的影响预测、区域自然环境条件，确定水土流失防治分区为：坝址区、弃渣场、施工临时占地区等防治区。9.5.2水土流失防治措施1、坝址防治区水土保持措施坝址区包括：大坝工程防治区、溢洪道工程防治区。该区在工程施工结束后，其所采取的工程措施能够满足水土保持的要求，因此不需采取水土保持防治措施。88 2、弃渣场防护措施工程施工弃渣采取集中堆放的方式，在水库下游约1.0km的山沟处布置弃渣场，占地5亩，堆渣高为5m，堆渣容量1.0万m3，在弃渣场顶面与斜坡上覆盖0.5m厚的土层，进行平整后，其上种植树木和播种草籽。3、施工临时占地区防护措施工程施工临时占地区包括混凝土拌和设备、生产生活临建、加工厂、其它辅助工程及施工道路占地。本区水土保持防治任务是注意施工场地周边排水问题，施工结束后，对施工单位临时建筑拆除后的场地，进行生活垃圾和固体废弃物的填埋和清理，然后进行土地平整。9.6水土流失监测根据以上项目建设过程中的水土流失状况分析，可以认为工程除险加固不会对水土流失产生长期不利影响，但为及时掌握水土保持措施效益，全面了解项目区水土流失情况，对项目区进行必要的水土流失监测。根据本项目除险加固的具体内容，监测内容主要为各类水土保持措施的运行情况、产生的效果、改善生态环境的作用。监测方法以定点调查为主，安排在坝址区进行。监测时间从工程除险加固初期至工程完工运行1年后，对项目区域的水土流失进行监测。9.7方案实施的保证措施9.7.1组织领导和管理措施为落实本工程水土保持方案，建设单位应按照《中华人民共和国水土保持法》的要求，做到水土保持工程与主体工程“三同时”，业主配备专职或兼职人员加强管理，委托具有相应资质的设计、施工、监理单位进行相关工作，在方案实施中积极与地方有关部门密切合作，相互配合，确保方案顺利实施。88 9.7.2技术保证措施该水土保持方案是本工程水土保持最基本的技术保证，应由有相应资质的设计部门编制水土保持方案，建设单位应按照水土保持方案，由专业技术领导和工程技术人员认真按年度计划实施，以保证高质量、高标准地完成水保工程，满足水土保持工程竣工验收的要求。88 10工程概算10.1主要编制依据(1)山西省水利厅晋水规计［2003］716号文“关于发布《山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定》的通知”。(2)山西省水利厅晋水规计[2009]891号“关于对《山西省水利水电工程设计概（估）算编制规定》补充调整的通知”。(3)山西省水利厅晋水财经［2007］287号关于转发国家发展改革委、建设部《建设工程监理与相关服务收费管理规定》的通知。(4)中国工程咨询协会文件协业字（1999）1283号“中国工程咨询协会转发《国家计委关于印发建设项目前期工作咨询收费暂行规定的通知》的通知”。(5)中华人民共和国水利部(2002)年颁发的《水利建筑工程概算定额》(上下册)，《水利水电设备安装工程概算定额》，《水利工程施工机械台时费定额》。(6)运城市建筑经济定额管理站发行的《运城工程造价信息》2011第3期价格。10.2编制办法(一)基础单价确定(1)人工工资执行晋水规计［2003］716号《山西省水利水电工程设计概(估)算编制规定》中枢纽程的基本工资、辅助工资及附加工资标准。详见“人工概算单价计算表”。(2)施工用风、水、电单价根据施工组织提供的资料，经分析计算综合电价1.0元/kw·88 h，综合水价2.5元/m3，综合风价0.15元/m3。(3)材料及设备价格材料概算价格采用2011年6月份的市场价格。设备价格由原价、运杂费和采保费三部分组成。原价以2011年6月份市场询价为依据，运杂费取设备原价的5%，采保费取设备原价与运杂费之和的0.7%。运杂综合费率取5.74%。(二)工程单价分析工程单价由直接工程费(含直接费、其它直接费和现场经费)、间接费、计划利润和税金四部分组成，其费用定额执行716号文枢纽工程的费用标准。直接工程费：直接费：以概算定额为依据。其他直接费：建筑工程取直接费的3.0%。安装工程取直接费的4.0%。现场经费：土石方工程取直接费9%。砂石料工程取直接费2%。模板工程取直接费的8%。砼工程取直接费的8%。钻孔灌浆及锚固工程取直接费的7%。其它工程取直接费的5%。设备安装工程取人工费的45%。间接费：土石方工程取直接工程费9%。砂石料工程取直接工程费6%。模板工程取直接工程的6%。砼工程取直接费的5%。88 钻孔灌浆及锚固工程取直接费的7%。其它工程取直接工程费的7%。设备安装工程取人工费的50%。企业利润：取直接费与间接费之和的7%。税金：取直接工程费、间接费及企业利润之和的3.22%。(三)独立费用(1)建设管理费：①建设单位人员经常费：按规定计取。②工程管理经常费：按建设单位人员经常费的20%计取。③工程建设监理费：按规定计取。④大坝安全鉴定费：按5万元计取。⑤据标代理费：按规定计取。⑥工程咨询费：按规定计取。(3)科研勘测设计费①勘测费：按一至四部分合计的3%计取。②设计费：按一至四部分合计的5%计取。(四)预备费：基本预备费按概算投资的5％计取。10.3概算成果本工程概算总投资443.46万元。其中一至五部分投资为422.35万元，基本预备费21.12万元。总投工12.72万个工时，总工程量62342m3，其中土石方开挖23414m3，土石方填筑373.423m3，砌砖石4148m3，混凝土57m3。共需水泥215t，柴油41t，砂子1125m3，石子1824m3，块石4695m3。88 11经济评价11.1概述绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，属黄河流域汾河水系浍河支流，是一座以防洪灌溉为主的小（1）型旁引式水库，总库容104.4万m3。水库由绛县槐泉灌溉管理委员会具体管理，控制灌溉面积1.1万亩。水库失事后影响南凡镇5个村庄5200口人、7200亩耕地以及绛县至侯马公路等。该工程静态总投资为443.46万元，施工期1年，运行期按30年计算，项目经济计算期为31年。11.2评价依据1、《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)（发改投资[2006]1325号）国家发展改革委和建设部2006年7月发布；2、《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）水利部1994年3月9日发布；11.3费用分析该建设项目的费用包括项目的建设投资、年运行费、流动资金。11.3.1建设投资根据项目投资计算结果，工程静态总投资为443.46万元，建设期为1年，本阶段项目投入、产出价格按市场价格计算，扣除概算中属于转移支付的计划利润和税金，调整后的投资为391.1万元。11.3.2年运行费该项目的年运行费包括工资及福利费、工程维护费、和其他费用。（1）工资及福利费该项目实施后不增加工程管理人员，则不计工资及福利费。88 （2）工程维护费维护费包括日常维修和大修，按经验取固定资产投资的3%计算，则工程维护费为11.74万元。以上两项费用合计为：11.74万元（3）其他费用其他费用取前两项的10%为1.18万元。该工程运行期的年运行费为以上三项费用之和，为12.92万元。计算结果见表11-1。年运行费计算表表11-1单位：万元项目标准费用固定资产投资年运行费工资及福利人数00.00391.112.92单价（万元/人）0维护费费率（%）311.74其它费用费率（%）101.1811.3.3流动资金该项目流动资金按年运行费的10%计取，为1.3万元，在运行期第一年一次投入，在计算期末一次回收。11.4效益分析该项目的经济效益主要为灌溉效益和防洪效益。11.4.1农业灌溉效益分析依据《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94），灌溉效益计算采用“有无对比法”。根据灌区多年平均亩产量，计算灌溉和农业措施可获得的总增产值，用总增产值乘以灌溉效益分摊系数，即为净增灌溉效益。88 项目实施后，总灌溉面积为0.33万亩，灌区作物种植比例：小麦25%、棉花60%、经济林15%、玉米20%(复播)。各种农产品的现行价格，详见表11-2。经计算，灌溉效益为125.3万元，详见表11-3。工程从第二年开始受益，当年效益达到100%。农作物价格汇总表表11-2单位：元/kg农作物名称小麦棉花玉米水果影子价格1.8151.21.8灌溉效益计算表11-3　品种项目小麦棉花水果玉米（复播）主产品付产品主产品付产品主产品付产品有项目产量kg/亩4009070302000410150无项目产量kg/亩2806050151400290100有无项目增产量kg/亩12030201560012050影子价格元/kg1.80.1150.81.81.20.08基础净效益元/亩21633001210801444小计元/亩2193121080148种植比例%25601520水利分摊系数　0.30.30.20.3效益面积汇总元/亩54.75187.216229.6水利效益元/亩16.42556.1632.48.88综合净效益元/亩113.9灌溉面积万亩1.1灌溉效益万元125.311.4.2防洪效益分析88 防洪工程本身不能直接创造财富，其效益主要由工程修建后所减免的洪灾损失来体现。而洪灾损失的最大特点是在时间上具有随机分布的特点，年际间不同频率的洪灾损失变差很大。由于缺乏实际洪水资料及洪水损失资料，无法采用频率分析的原理分别计算和确定洪灾的多年平均损失和洪灾损失率。洪灾损失包括直接洪灾损失和间接洪灾损失，并将二者之和作为该工程的多年防洪平均效益。本工程的防洪效益主要包括洪水淹没所造成的耕地、房屋、公路及其它直接洪灾损失和间接洪灾损失。根据相关部门提供的洪水资料和相关数据，确定洪水条件下单位综合损失指标，然后用有无防洪工程洪水淹没数量的差值乘以单位综合损失指标计算工程的直接洪灾损失。间接洪灾损失采用折算系数法计算，即用间接洪灾损失占直接洪灾损失的比例来求得。参考《水利工程防洪经济效益分析方法与实践》，我国城市的间接洪灾损失一般占直接洪灾损失的16%～35%，根据城市具体情况采用20%计。则本工程多年平均防洪效益为75.70万元。详细计算见表11-4。防洪效益计算表表11-4序号项目单位数量单位数量均综合损失价值（元)综合经济损失值(万元)一直接经济损失　　　80.851耕地亩720060043.22房屋m296000300*1%28.83公路处154其它%1　3.85二间接经济损失%20　16.17合计　　　　97.0211.5国民经济评价11.5.1经济分析88 1、主要参数社会折现率采用8%，计算期为31年，基准点为开工第1年年初。2、经济评价指标计算在以上各项经济效益和费用计算分析基础上，编制项目经济效益费用流量表，见表11-5，计算经济内部收益率(EIRR)、经济净现值(ENPV)、效益费用比(EBCR)。计算结果为：经济净现值：1808.5万元；经济内部收益率：49.4%；经济效益费用比：5.62；该项目的经济内部收益率大于社会折现率8%，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1，因此，建设该项目在经济上是合理的。88 国民经济效益费用流量表表12-4年份效益流量B（年末）费用流量C净效益流量(B-C)（万元）累计净效益流量（万元）固定资产投资（年初）年运行费（年末）合计1　391.1　422.388-422.39-422.392222.32　14.2214.22208.10-214.293222.32　12.9212.92209.40-4.894222.32　12.9212.92209.40204.515222.32　12.9212.92209.40413.916222.32　12.9212.92209.40623.317222.32　12.9212.92209.40832.718222.32　12.9212.92209.401042.119222.32　12.9212.92209.401251.5110222.32　12.9212.92209.401460.9111222.32　12.9212.92209.401670.3112222.3212.9212.92209.401879.7113222.32　12.9212.92209.402089.1114222.32　12.9212.92209.402298.5115222.32　12.9212.92209.402507.9116222.32　12.9212.92209.402717.3117222.32　12.9212.92209.402944.6.7118222.32　12.9212.92209.403136.1119222.32　12.9212.92209.403345.5120222.32　12.9212.92209.403554.9121222.32　12.9212.92209.403764.3122222.32　12.9212.92209.403973.7123222.32　12.9212.92209.404183.1124222.32　12.9212.92209.404392.5125222.32　12.9212.92209.404601.9144.6222.32　12.9212.92209.404811.3127222.32　12.9212.92209.405020.8128222.32　12.9212.92209.405230.1129222.32　12.9212.92209.405439.5130222.32　12.9212.92209.405648.9131222.32　12.9212.92209.405858.3132223.62　12.9212.92210.706069.01合计6448.58391.1374.68824.2086069.0116328.7088 11.5.2敏感性分析为进一步论证该项目国民经济评价的可行性，分别对投资、效益等不确定因素进行敏感性分析，计算结果见表11-6。敏感性分析成果表表11-6变化因子经济净现值（万元）经济内部收益率(%)效益费用比投资+10%1769.6455.12效益-10%1574.944.25.03投资+10%，效益-10%1536.040.24.57由表11-6可知，当费用和效益等不确定因素在一定范围内变化时，经济内部收益率均大于社会折现率，经济净现值大于零，效益费用比大于1，从经济角度分析，该项目具有一定的抗风险能力。11.6结论和建议从国民经济分析结果来看，该项目经济净现值为1808.5万元，大于零；经济内部收益率49.4%，大于社会折现率8%；经济效益费用比5.62，大于1。因此，项目的建设在经济上是合理的。经对项目进行敏感性分析，表明项目具有一定的抗风险能力。因此该水库应考虑早日除险加固，造福当地人民。88'