扁都口中型水闸初步设计报告.doc
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1、目 录1 综合说明11.1 基本情况11.2 水文气象21.3 工程地质41.4 安全鉴定及安全复核结论51.5 除险加固工程设计91.6 金属结构及电气121.7 工程管理131.8 施工组织设计131.9 工程招标141.10 工程占压处理141.11 水土保持与环境影响评价141.12 投资概算151.13 经济评价151.14 节能评估151.15 结论及意见162 水文气象192.1 流域概况192.2 气象192.3 径流202.4 洪水222.5 泥沙252.6 冰情253 工程地质263.1 序言263.2 地质概况273.3 引水枢纽工程地质条件及评价293.4 天然建筑材料
2、303.5 结论与建议314 安全鉴定及安全复核结论334.1 工程现状334.2 安全鉴定结论344.3 安全鉴定核查结论354.4 工程安全复核364.5 工程任务和规模414.6 除险加固建设内容415 除险加固工程设计435.1 工程等别及设计标准435.2 设计依据435.3 工程布置445.4 除险加固工程设计475.5 安全监测设计606 金属结构及电气626.1 金属结构设计626.2 水闸自动测控系统666.3 电气设备767 工程管理787.1 编制依据787.2 工程建设期管理787.3 运行管理817.4 管理设施828 施工组织设计848.1 施工条件848.2 施工
3、导流868.3 料场选择与开采898.4 主体工程施工898.5 施工交通运输908.6 施工总布置908.7 施工进度计划919 工程招标939.1 招标依据939.2 招标范围939.3 招标方式939.4 招标组织形式939.5 标段划分9310 工程占压处理9510.1 工程占压范围9510.2 实物指标9510.3 工程占压补偿95ll 水土保持与环境影响评价9611.1 环境现状9611.2 工程分析9711.3 环境影响评价9811.4 环境保护措施10111.5 环境管理规划10311.6 环境保护投资概算10511.7 综合评价结论10612 工程投资概算10712.1 工程
4、概况10712.2 投资主要指标10712.3 编制说明10712.4 基础单价10812.5 单价费率标准10912.6 永久工程设计估算编制10912.7 其他费用10912.8 预备费11012.9 工程总投资及资金筹措11012.10 概算附表11013 经济评价11213.1 概况11213.2 国民经济评价11214 节能评估11614.1 项目区能源供应状况11614.2 工程能耗标准、法规及能耗指标11614.3 优化设计、实现节能降耗116附件:1.甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸工程水闸安全鉴定报告书2.甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸安全鉴定成果核查意见附图:1.扁堵
5、口渠首引水枢纽水闸平面布置图2.扁堵口渠首引水枢纽水闸建筑物设计图 1 综合说明1.1 基本情况民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸工程位于民乐县南丰乡以南3km处,座落于童子坝河出山口的扁堵口,距民乐县城33km。工程区毗邻国道227线,交通便利。扁堵口渠首引水枢纽水闸建成于1969年6月,是一座以灌溉为主的引水工程,现状控制灌溉面积18.91万亩,担负着民乐县南丰、永固、洪水、民联、六坝5个乡(镇)59个行政村及5个机关农林场的灌溉任务。工程从左至右由溢流坝、泄冲闸和进水闸组成。扁堵口渠首引水枢纽水闸工程现状图溢流坝为硬壳坝,长50m,高2.5m,为砂砾卵石填腹、浆砌石护面结构。泄冲闸4孔,单孔宽
6、2.5m,闸室长9.0m,闸墩高4.5m,为素砼现浇结构。闸后无消力池,只设15m长浆砌石短护坦消能。闸墩上部设启闭机工作平台,钢筋砼结构。安装4扇平板钢闸门和4台15t手推螺杆式启闭机。进水闸引水角46,闸孔3孔,单孔宽2.5m,闸墩高4.5m,为素砼现浇结构。进水闸底板高程同泄冲闸相同,闸前无拦沙坎,闸后设10m长的渐变段与下游渠道衔接。闸墩上部设启闭机工作平台,钢筋砼结构。安装3扇平板钢闸门和3台15t手推螺杆式启闭机。扁堵口渠首引水枢纽水闸经过四十年的运行,工程老化失修,已不能安全运行。2008年12月张掖市水务局组织专家,对水闸进行了安全鉴定,鉴定为“三类闸”。该工程列入全国大中型病
7、险水闸除险加固专项规划,按照省市相关部门要求,我院受民乐县水务局的委托,依据民乐县扁堵口渠首引水工程枢纽水闸安全鉴定报告书及相关规程、规范,编制完成了甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计报告(送审稿)。2012年1月7日甘肃省水利厅在兰州组织会议,对初步设计报告进行了审查,我院根据审查意见,对设计报告进行了修改完善,编制完成了甘肃省民乐县扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程初步设计报告(报批稿)。1.2 水文气象1.2.1 气象童子坝河发源于祁连山俄博岭北麓,属黑河水系,河流总长113km,扁堵口以上26.5km,集水面积334km,为童子坝河的主要产流区。工程地处寒冷地区,气
8、象随地形高程变化显著。扁堵口以上祁连山区气温低,年降雨量大,蒸发量小,植被覆盖率高,自南向北随地形高程变化降雨量逐渐减小。累年最冷月平均气温-9.5,多年平均气温3.4,最大冻土深度180cm。1.2.2 径流童子坝径流主要由祁连山区降水和融冰化雪水以及地下水所补给,径流在年内分配极不均匀,绝大部分集中在主汛期79月。童子坝河无水文站,流域所属翟寨子水库仅有(19892009年)21年实测资料,资料系列短。本次设计采用下垫面相似的邻近流域洪水河双树寺水文站(19582009年)径流系列建立相关,相关关系很好。因此将翟寨子水库径流系列延长至19582009年共52年径流系列,得翟寨子水库坝址径流
9、。扁堵口渠首引水枢纽水闸位于翟寨子水库上游25km处,区间有石灰窑径流汇入,石灰窑流域面积54km,多年平均径流0.17m/s,因此,扁堵口渠首引水枢纽水闸设计年径流成果采用翟寨子水库径流扣除石灰窑沟径流。经计算,扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果见下表。 扁堵口渠首引水枢纽水闸年径流计算成果表站 名F(km2)均值(m3/s)CvCs/Cv不同保证率设计值 (m3/s)25%50%75%扁堵口水闸3342.080.4222.681.981.441.2.3 洪水由于童子坝河无水文站,扁堵口渠首引水枢纽水闸洪水分析计算依据洪水河双树寺水文站洪水计算成果,采用水文比拟法推算得出。双树寺水文站水文
10、成果依据19582009年52年实测资料,连同1901、1952年洪水调查资料一并加入,组成不连续系列进行频率分析计算,计算成果见下表。 双树寺水文站洪水计算成果表水文站均值FCvCs/Cv洪峰流量(m3/s)(km2)0.1%0.2%1%2%5%10%双树寺68.35781.154.0764658421328213137以双树寺为参照,对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行比拟计算,扁堵口渠首引水枢纽水闸设计洪水成果见下表。 扁堵口渠首引水枢纽水闸洪峰流量计算成果表名称均值FCvCs/Cv洪峰流量(m3/s)(km2)0.1%0.2%1%2%5%10%扁堵口水闸47.03341.15453045629
11、222814895分期施工洪水的分期,根据本流域洪水成因及季节性变化规律,进行了以下分期:113月、4月、5月、69月、10月。分期划定后利用洪水河双树寺站实测资料,采用不跨期选样建立样本系列,各期样本组成后进行频率分析计算(采用P型曲线),然后再根据面积比的2/3次方关系,推求出扁堵口渠首引水枢纽水闸分期设计洪水,成果见下表。 扁堵口渠首引水枢纽水闸施工洪水成果表月份4567-891011-3Q (m3/s)102025.652.214.37.023.091.2.4 泥沙由于童子坝河无实测泥沙资料,故根据甘肃省悬移质多年平均侵蚀模数图查得该地区年平均侵蚀模数为70t/km2a,推算得多年平均
12、悬移质输沙量2.34万t,推悬比按0.25:1考虑,得多年平均推移质输沙量0.58万t,输沙总量2.92万t。1.2.5 冰情童子坝河无实测冰情资料,根据流域调查资料统计,童子坝最早结冰开始日期最早为10月2日,最晚为11月7日;开始封冻日期最早为11月15日,最晚为12月12日;最后解冻日期最早为4月7日,最晚为4月22日;全部融冰日期最早为4月15日,最晚5月1日。岸边最大冰厚度为1.0m,河心最大冰厚度为0.65m。封冻天数最长152d,最短120d。1.3 工程地质工程区内无断裂构造及褶皱,但第四系以来的童子坝隐伏断裂时有活动,新构造运动形迹较为明显,区域构造稳定性较差。根据中国地震动
13、参数区划图(BG 183062001),该区地震动峰值加速度为0.15g,地震动反应谱特征周期0.4s,相应地震基本烈度7度。闸、坝基础均坐落于河床第四系冲洪积砂卵砾石层上,地层岩性单一,地基稳定可靠,工程地质条件良好。建议基础埋设深度应经河床最大冲刷深度计算后确定,并应大于当地最大冻土层深度1.8m;混凝土与砂砾卵石摩擦系数为0.5,地基允许承载力值为300350kpa;渗透系数310-1 cm/s,临界水力坡降0.34,允许水力坡降0.17;基坑开挖边坡系数1:11:1.5。枢纽上、下游防洪堤和护岸基础坐落于河床及阶地上,岩性为砂砾卵石,结构稍密,工程地质条件良好。建议:基础设置深度应经河
14、床最大冲刷深度计算后确定,地基允许承载力值为300350Kpa。建议开挖边坡系数为1:11.5。防洪堤堤身回填砂砾卵石时应碾压夯实,干密度应大于2.23g/cm3。天然建筑材料:堤坝填筑砂砾卵石料及砼粗、细骨料均可就近开采,筛分并冲洗后使用,平均运距0.5km;块石料可在上游河床捡集使用,平均运距2.5km。其储量与质量均满足工程建设需要。1.4 安全鉴定及安全复核结论1.4.1工程存在的问题土石工程建筑物:上下游浆砌石护坡被水毁、填埋,溢流坝面浆砌石勾缝砂浆全部脱离,坝面砌石脱落、滔刷,坝面不完整,下游护坦及护坡被水毁、滔蚀。混凝土工程建筑物:砼结构强度不满足现行规范要求,泄洪闸边墩及下游边
15、墙均有水平贯通性裂缝;闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重,启闭梁、柱砼出现裂缝、钢筋锈蚀;闸前护坡基础淘空,部分冲毁;溢流坝砌石大部分冲毁脱落,坝面不完整。金属结构:启闭设施老化失修,启闭力不足,螺杆弯曲变形,闸门锈蚀严重,止水老化、断裂。电气观测:无电气设备;无自动化监控设施;无观测设施。无外来电源,无备用电源。其它:无管理设施,无通讯设备。场内交通路面凹凸不平,正常交通要求难以满足,若遇险情,抢险物资难以迅速到达现场。左右岸连接缺少交通工作桥;缺少右岸交通道路;厂区的安全措施和环境的美化均较弱。1.4.2 安全鉴定结论2008年12月由张掖市水务局主持,对本工程进行了安全鉴定,其鉴定结论为:在各种
16、工况下闸室抗滑安全系数满足规范要求,基底应力小于地基允许承载力。闸室上部启闭机平台梁、板、柱及工作桥等结构原设计年代较早,抗震设防烈度不详,不满足现行规范要求。原设计在泄冲闸后只设置了15m长、50cm厚的浆砌石护坦,消能工设计不全。现状护坦冲刷严重,末端冲坑深度达到0.8m,下游河床冲刷严重。消能防冲不符合水闸设计规范(SL265-2001)规定。泄冲闸过水能力满足水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)规定的防洪标准。泄洪闸左边墩有水平贯通性裂缝;闸墩冲刷磨蚀及冻胀破坏严重;启闭梁柱砼结构发生锈胀裂缝、钢筋锈蚀;闸前护坡基础淘空,部分冲毁;溢流坝砌石脱落,坝面不完整。主要受力
17、结构混凝土强度达不到水工混凝土设计规范(DL/T5057-1996)的有关规定。启闭设施老化,无电气设备,启闭力不足,螺杆弯曲变形,闸门锈蚀严重,止水橡皮老化、断裂,以上均不满足水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范(DL-T5018-94)、水利水电工程钢闸门设计规范(SL74-95)和水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程(SL101-94)的有关规定。依据水闸安全鉴定规定SL214-98、水闸安全鉴定管理办法的有关规定,该引水枢纽水闸工程的检测指标无法达到规范标准,存在严重的安全问题,安全鉴定为“三类闸”。1.4.3 安全鉴定核查结论2011年6月15日,由省水利厅委托省水利水电勘测设计研究院
18、组成的专家组,对扁堵口渠首引水枢纽水闸进行了安全鉴定核查。专家组通过现场勘察、听取汇报、查阅资料、分析论证、审查报告,形成了书面核查意见,核查结论为:扁堵口渠首引水枢纽水闸工程安全鉴定程序、鉴定单位资质、安全鉴定专家组成员资格符合水闸安全鉴定管理办法的要求,安全鉴定书面成果反映了水闸存在的问题。核查认为三类闸的鉴定结论是准确的。建议初步设计阶段补充完善闸体砼检测内容及结构复核;复核洪水资料,重新计算洪水成果;完善闸门机构及启闭力复核;对防洪堤及坝坡的抗滑稳定、渗流稳定、堤基抗冲刷做进一步复核。补充完善电气设备设计,自动化监控设施设计、必要的观测设施;外来电源,备用电源;场内左右岸交通道路的修整
19、;左右岸连接交通工作桥;厂区安全措施和环境的美化设计;库区淤积的清理等。1.4.4 工程安全复核结论本次工程安全复核结论为扁堵口渠首引水枢纽水闸实际过洪能力满足20年一遇洪水设计, 50年一遇洪水校核的规范要求。溢流坝、泄冲闸和进水闸在正常运行情况下和地震情况下抗滑安全系数满足规范要求,但进水闸和泄冲闸在地震工况下闸墩拉应力大于砼强度设计值,砼结构不满足要求。溢流坝渗流稳定,进水闸、泄冲闸渗流不稳定。溢流坝与冲沙闸后消能设施不满足工程要求,消能防冲效果差,护坦底板被冲毁。水闸砼表面多处裂缝、磨损、剥蚀破坏严重,局部地方形成冲刷抗。进水闸前无拦沙坎,大量推移质泥沙进入引水渠道。闸门变形明显,止水
20、不严,滚轮不能正常运行。螺杆弯曲,启闭困难。本次工程安全复核结论与安全鉴定报告书和核查意见基本一致,不同之处的原因是安全鉴定报告书和核查时进水闸和泄冲闸未进行地震工况下结构应力分析和渗流稳定复核,本次进行了补充分析。1.4.5 工程任务和规模扁堵口渠首引水枢纽水闸除险加固工程的主要任务是将泄冲闸拆除重建,对进水闸和溢流坝进行加固维修。改建后的枢纽水闸要满足灌区农田的引水灌溉要求,并能有效的解决推移质冲排问题。扁堵口渠首引水枢纽水闸不但承担着灌区18.91万亩耕地的灌溉任务,还承担着向下游翟寨子水库的输水任务。进水闸后童子坝总干渠设计引水流量25m3/s,本次进水闸设计流量与童子坝总干渠设计引水
21、流量相同,也为25m3/s。工程防洪标准达到二十年一遇洪水设计(洪峰流量148m3/s),五十年一遇洪水校核(洪峰流量228m3/s),抗震能力达到7度设防要求。 1.4.6 除险加固工程建设内容根据工程存在的问题,确定引水枢纽水闸除险加固建设的内容如下:拆除重建泄冲闸,除险加固溢流坝及进水闸。拆除引水枢纽上下游残留护岸及防洪堤,建设护岸及防洪堤507m,并清除闸前淤积。更换所有钢闸门及启闭设施。新建管理房屋336m2,新建管理道路0.52km,维修管理道路3.08km。架设输电线路,配备备用电源,补充完善自动化监控设施和必要的观测设施。1.5 除险加固工程设计1.5.1 工程等别及设计标准扁
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