1、某河渠综合整治工程可行性研究报告1 前言 山塘位于胡陈乡山洋村，为宁波市试点工程，初步设计于2009年11月24日完成，并于11月25日进行初步设计评审会。参加会议的有宁波市、水利局专家及设计院总工室，并对 山塘初步设计提出了如下修改意见，现分述如下：（1）、大坝两岸防渗处理，初步设计方案为灌浆，现改为套井方案，套井断面为大坝断面0-0050+020和0+0750+096断面。套井孔直径1.10m，间距0.75m。共计套井65孔，套井总长度706.19m；具体设计见第三章第3节；（2）、新建隧道出口离大坝下游坝脚太近，需外移，现做调整后，隧洞总长59.4m，距离下游坝脚约10m；具体设计见第三
2、章第3节；（3）、溢洪道挡墙可能存在漏水隐患，将坝轴线以上位置及溢洪道0+000+007断面挡墙拆除重建，并在0+007断面修建C25砼齿墙；具体设计见第三章第3节；（4）、对大坝内、外坝坡进行干砌块石翻砌，现设计内坝坡坡比1：1.75，外坝坡坡比1：2.0。并在上下游坝脚修建地梁；具体设计见第三章第3节；（5）、大坝断面图，需标明正常、设计、校核水位，上、下游做一下调整；（6）、涵管封堵，出口处开挖粘土填筑取消；具体设计见第三章第3节；（7）、坝顶防浪墙拆除重建，采用M7.5浆砌块石，防浪墙高0.8m，顶部高程设为32.90m，并接长至新建启闭机房；具体设计见第三章第3节；（8）、为了达到综
3、合整治“安全、高效、美丽”的要求，坝顶铺设彩砖路面；具体设计见第三章第3节；（9）、在左坝段合适位置设立山塘图标（包括名称、坝高、坝长、库容等信息）。见第七章第1节。1.1工程概况 山塘位于胡陈乡山洋村，坝址以上集雨面积为0.180km2，总容积7.98万m3,是一座以灌溉为主的山型山塘。其下游有山洋村庄，公路、通讯及输电线路等基础设施。 山塘始建于60年代，工程枢纽由大坝、溢洪道和放水涵管等建筑物组成。大坝为心墙坝，最大坝高10.10m，坝顶高程32.10m（1985国家高程基准，下同），坝顶宽4.60m，坝长102.0m。溢洪道位于大坝右端，为开敞式正槽溢洪道，控制段堰顶宽度4.40m，堰
4、顶高程30.14m。根据我省“强塘固房”的要求，我院在对本山塘历史运行状况进行调查和现场安全检查的基础上，根据浙江省山塘综合整治技术导则（以下简称山塘导则）的规定，按照浙江省山塘综合整治可行性研究报告编制指南的要求编制本报告。1.2山塘综合整治的必要性 山塘60年代建成将近50年来，作为山洋村的灌溉水源之一，发挥了一定的工程效益。但由于受当时条件的限制，设计标准低，施工质量差，虽经过整修，但经多年运行后，目前山塘仍存在许多安全隐患。其存在的主要问题有：外坝坝顶凌乱，放水设施年久失修；大坝两端有漏水现象；启闭机房年久失修，防浪墙长度不够，外坝左端未砌石。 山塘自60年代建成运行以来，一直带病运行
5、，一旦失事，还将会给下游地区的公路、农田、通讯及输电线路等基础设施造成破坏。因此，为保证 山塘的安全运行，使其充分发挥效益，对 山塘进行综合整治是十分必要的。1.3整治的主要内容针对上述主要的问题，并通过水利总站、总工室及设计人员现场踏勘和向村里了解了该山塘的基本情况以及存在的问题，而制定了该山塘的初步设计方案，本次山塘维修加固主要内容为：1、对溢洪道进行水文计算复核；2、坝内涵管进行封堵，在左坝端进行新开隧洞；3、两坝端漏水进行套井处理（右外坝脚右10m至溢洪道，涵管右5m至坝顶与山交接；4、防浪墙接至新启闭机房；5、外坝坡砌石进行压顶，外坝左端未砌石处进行砌石。1.4投资与工程效益本工程总
6、投资为76.54万元，其中建筑工程费50.88万元，临时工程费2.0万元，独立费用17.80万元，基本预备费3.53万元。按照国家补助与群众共同负担原则，除受益群众自筹政策处理费用外，其余资金要求国家给予补助。综合整治工程完成后，提高了山塘运行安全度，保障了下游群众生命和财产安全，同时提高了村民农业灌溉用水的保证率，受益农田20多亩。另外，综合整治工程完成后，还直接保护了山塘下游地区公路、通讯及输变电工程等基础设施的安全，综合整治工程的经济效益、社会效益和生态效益十分明显。1.5结论及建议对 山塘进行综合整治是十分必要的。 山塘综合整治工程方案在技术上是可行的：本工程总投资为76.54万元，单
7、方水工程投资为9.59元/m3，经济合理：对农业增收，农民增效以及经济效益、社会效益和生态效益十分明显。因此，对 山塘进行综合整治是可行的。建议及早对 山塘进行综合整治，发挥工程应有的效益。为保证山塘综合整治的效果，建议补充必要的地质勘察工作。1.6工程特性表 山塘整治前后的工程特性，列于表1.6-1表1.6-1 工程特性表序号及名称单位整治前整治后备注一、水文集雨面积km20.18010.1801主流长度km0.5760.576主流平均坡降211.433211.433校核洪峰流量m3/s9.319.31P=1%设计洪峰流量m3/s6.946.94P=5%二、特征水位及容积校核洪水位m31.4
8、031.40P=1%设计洪水位m31.1731.17P=5%正常蓄水位m30.1430.14总容积万m37.987.98正常容积万m35.325.32三、工程效益保护人口人/灌溉面积亩/供水规模m3/d/供水人口人/受益村庄个11四、主要建筑物及设备1.大坝坝型心墙坝坝顶高程m31.9432.2132.10防浪墙顶高程m32.5932.59最大坝高m8.4010.10坝顶长度m96101坝顶宽度m4.45.34.602.泄洪建筑物型式开敞式正槽溢洪道堰顶高程m30.1430.14溢流宽度m4.404.40校核泄洪流量m3/s9.319.31P=1%设计泄洪流量m3/s6.946.94P=5%2
9、 工程现状与综合整治的必要性2.1 工程基本情况 山塘位于胡陈乡山洋村，该山塘坝址以上集雨面积为0.1801km2，总容积7.98万m3,是一座以灌溉为主的山型山塘。其下游有山洋村庄，公路、通讯及输电线路等基础设施。 山塘始建于60年代，工程枢纽由大坝、溢洪道和放水涵管等建筑物组成。大坝为一粘土心墙坝坝，最大坝高10.10m，坝顶高程32.10m（1985国家高程基准，下同），坝顶宽4.0m，坝长102.0m。溢洪道位于大坝左端，为开敞式正槽溢洪道，控制段堰顶宽度4.40m，堰顶高程30.14m。本次现场踏勘发现该山塘存在着的主要问题是：外坝坝顶凌乱，放水设施年久失修；大坝两端有漏水现象；启闭
10、机房年久失修，防浪墙长度不够，外坝左端未砌石。针对上述主要的问题，本次山塘维修加固主要内容为：对溢洪道进行水文计算复核；坝内涵管进行封堵，在左坝端进行新开隧洞；两坝端漏水进行套井处理（右外坝脚右10m至溢洪道，涵管右5m至坝顶与山交接；防浪墙接至新启闭机房；外坝坡砌石进行压顶，外坝左端未砌石处进行砌石。2.2 工程水文该区域地处浙江省中部，东濒东海，属亚热带季风湿润气候，季风明显，四季分明，受大陆和海洋气团交替控制，具有雨水充沛，温暖湿润，日照适宜的特点。气温的月变化呈单峰型。27月逐月升高，8月至翌年1月逐月降低。多年平均气温为16.2 C，7月最热，平均气温28 C，极端最高气温为40.1
11、 C。1月最冷，平均气温5.5 C，最低气温为-9.3 C。年平均相对湿度为81.5%。本次设计暴雨根据浙江省水文勘测局2003年颁发的浙江省短历时暴雨，采用水文图集法计算库区流域设计暴雨。山塘集水面积、主河长度、河道平均比降等流域特征值，均采用万分之一地形图（浙江省测绘局1996年版）。主河道平均比降J计算公式如下： 式中：Li，Li-1 主河道与等高线Hi、Hi-1的交叉点之间的分段河长。表2.1.2-1 主河道比降量算表水文计算公式：推理公式法求设计洪水的参数求解工程名称：一、至坝址断面处1、流域面积F(平方公里)0.180 2、河道主流长度L(m)576 3、河道平均坡度量算表编号高程
12、(Hi+1+Hi)各河段长Li累积河长Li(Hi+Hi+1)Limmmmm.m120.00 200 0 0225.00 45107 107 4837 330.00 5554 161 2950 435.00 6547 208 3079 550.00 8557 265 4829 665.00 11529 294 3338 775.00 14029 324 4119 885.00 16025 348 3923.689100.00 18530 378 5576.6410125.00 22532 410.66 7255.12511135.00 26025 435.59 6482.3212150.00 2
13、8539 474.42 11065.12513175.00 32544 518.07 14187.22514185.00 36026 544.51 9516.2415196.00 38132 576.32 12121.134合计93279.0294、平均坡度J()211.433 2H0*L=23052.760 设计暴雨量 山塘流域面积0.1801km2，直接用各历时平均点雨量参数代表面雨量，即各历时平均点雨量即为面雨量，平均点雨量Cv值即为面雨量Cv值，Cs/Cv采用3.5。根据 山塘所在地理位置查图集得坝址处流域各历时（60min、6hr、24hr、3d）点雨量均值及Cv值，各频率设计暴雨量
14、计算成果见表2.1.2-2。 山塘坝址设计暴雨量计算成果表项目历时10min60min6hr24hr3d平均点雨量18.5 49.0 90.0 139.5 170.0 H(mm)Cv0.359 0.475 0.533 0.547 0.550 Cs/Cv3.5K5.00%1.689 1.935 2.059 2.089 2.095 K1.00%2.143 2.626 2.884 2.948 2.961 设计暴雨量 (mm)5.00%31.25 94.82 185.31 291.42 356.15 1.00%39.65 128.67 259.56 411.25 503.37 暴雨衰减指数各时段暴雨衰
15、减指数采用下列公式计算：当ti在10min1hr之间，；当ti在1hr6hr之间，；当ti在6hr24hr之间，；暴雨衰减指数n值计算成果见表2.1.2-3。 山塘暴雨衰减指数计算成果表频率暴雨衰减指数n（%）n10，60n1，6n6，245.00%0.381 0.626 0.673 1.00%0.349 0.558 0.654 本次设计洪水产流采用扣损法，汇流计算采用推理公式法。设计洪峰流量Qm及汇流历时计算设计洪峰流量Qm及汇流历时按推理公式计算：式中：Qm洪峰流量，m3/s；h相应于时段的最大净雨，mm；汇流历时，h；m汇流参数；L主河道长，km；J主河道平均比降；（1）设计净雨h计算按
16、照水利水电工程设计洪水计算规范采用扣损法，初损扣20mm，后损按1mm/h扣。设计条件下，成峰暴雨形成时初损已满足，因此只需扣除后损。经初步估算1.0hr，h按下式计算：式中：n暴雨衰减指数，取相应频率的n10，60；H60p60min设计暴雨量，mm。（2）汇流参数m计算根据坝址以上流域具体情况， 山塘流域下垫面用类进行计算，计算公式如下： ； 各频率设计洪峰流量计算成果见表2.3-1设计频率 P最大60min设计雨量 H60p洪峰流量 Qm汇流时间（%）(mm)(m3/s)（h）594.822.560.4631128.67 3.470.429备 注流域下垫面类型：类；F=0.1801km2
17、；L=0.576km；J=0.211433=0.97；np=5%= 0.381，np=1%=0.343经洪水复核， 山塘20年一遇洪峰流量为6.94m3/s，100年一遇洪峰流量为9.31 m3/s。2.3 防洪安全性状分析2.3.1洪水位的计算 根据山塘导则规定，本工程规模小，无调蓄能力，故采用的简化计算方法进行，洪水位计算以设计、校核的洪峰流量作为下泄流量，求得溢洪道的溢流水深，根据溢流水深求得设计洪水位、校核洪水位。设计洪水位=溢洪道顶高程+设计洪峰流量下泄溢洪道堰顶溢流水深；校核洪水位=溢洪道顶高程+校核洪峰流量下泄溢洪道堰顶溢流水深。（1）原溢洪道尺寸：控制断面桩号0+007，宽4.
18、4m。溢流堰堰型为WES型实用堰形式，堰进口控制宽取4.4m。堰泄流量按公式：计算。式中：Q溢洪道下泄流量,m3/s；侧收缩系数，取1.0mz流量系数，取0.334；B堰顶宽度，4.4m；Hz堰顶水头，m；m淹没系数1.0。溢洪道下泄流量计算表 B=4.4m水库下泄流量计算表水位(m)堰上水头m下泄流量(m3/s）30.1400.0030.240.10.2130.340.20.5930.440.31.0830.540.41.6730.640.52.3330.740.63.0730.840.73.8730.940.84.7231.040.95.6431.171.0346.9431.241.17.
19、6131.341.2008.6831.401.2589.31经过计算，当溢洪道底宽为4.4m时，设计水深为1.034m，校核水深为1.258m；设计洪水位为31.170m，校核洪水位为31.40m，正常蓄水位为30.14m。2.3.2 坝顶安全超高的计算坝顶在静水位以上的超高按小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）推荐公式：YRA式中：R波浪爬高，m； A安全加高，设计标准下取0.5m，校核标准下取0.3m。（1） 风速风况 根据 县气象局提供资料，最后各工况下风浪计算风速为： （2） 吹程： 由于沿N-NNW风向两侧水域较狭窄，本次风区长度采用等效风区长度，依据规范按以下公
20、式计算：D=(Di.cos2ai)/( cosai )由坝轴线中点向各方向上的吹程，在设计和校核情况下，量取水域范围，在11000库区地形图上量测计算。得设计情况下 水库的等效风区长度是101m,校核情况下的等效风区长度是102m。（3） 水深水域平均深度在11000库区地形图上沿计算风作剖面图求得。（4）波浪爬高计算波浪的平均波高 均波周期：采用土坝设计规范推荐的蒲田试验站公式计算：Tm=4.438hm0.5式中：hm平均波高，m；Tm平均波周期，s； W计算风速，m/s； D风区长度，m； Hm水域平均水深，m；g重力加速度，取9.80m/s2；H坝前水深，m。 平均波浪爬高式中：Rm平均
21、波浪爬高，m； m单坡的坡度系数； Kc斜坡的糙率渗透性系数； Kw经验系数； Lm平均波长，m；波浪爬高计算成果见表2-3。坝顶高程等于山塘静水位与坝顶超高之和，设计及校核情况下的计算坝顶高程列表2-3从表中可以看出，设计情况下坝顶高程应满足32.10m，校核情况下坝顶高程应满足31.95m.现有坝体高程为32.10m，大坝防洪能力基本满足100年一遇校核洪水标准，本次设计保持坝顶原高程，对坝顶整平即可，原坝顶设有防浪墙，高度能满足要求，但是大坝左岸防浪墙长度不够，需新建防浪墙接至新建启闭机房处，新建防浪墙长20m。波浪爬高及超高计算成果表计算情况水位坝前 水深H平均水深Hm风速W风向波向与
22、坝线夹角风区长度D综合摩阻系数风雍高度e=KW2Dcos/2ghm(M)w/(g*H)0.5经验系数kwTm波长Lm波高hm边坡系数m斜坡糙率渗透系数Kc波浪爬高Rp超高Y计算坝顶高程mmmm/s度msmmmmm设计情况31.177.57 6.57 21.90 N-NNE60.00101 3.60E-060.0007 2.54 1.171.553.740.122.00 0.750.430.5032.10校核情况31.407.80 6.80 14.60 N-NNE60.00102 0.0003 1.67 1.051.242.410.082.00 0.750.250.3031.952.4山塘存在的
23、主要问题 山塘始建于1960年，由于受当时条件的限制，设计标准低，施工质量差，经多年运行后，目前山塘仍存在 许多安全隐患，主要问题是：外坝坝顶凌乱，放水设施年久失修；大坝两端有漏水现象；启闭机房年久失修，防浪墙长度不够，外坝左端未砌石。 2.5 山塘综合整治的必要性 山塘60年代建成运行将近50年来，作为山洋村的灌溉水源水源，发挥了一定的工程效益。目前， 山塘防洪安全不满足山塘导则的要求；大坝、溢洪道、和放水涵管等建筑物仍存在许多安全隐患。 山塘一直带病运行，给农业灌溉带来一定的损失，对农业增收及农民的增效带来一定的影响，一旦失事，还将会给下游地区的农田、通讯及输电线路等设施遭受破环。因此，为
24、保证 山塘的安全运行，使其充分发挥效益，对 山塘整治是十分必要的。3 建设内容和工程技术方案3.1 工程规模 山塘总容积7.14万m3，根据山塘导则规定，工程规模为山型。 山塘大坝为心墙坝。根据山塘导则的规定，大坝、溢洪道和放水涵管等主要建筑物级别为7级，相应的设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准100年一遇，由于 山塘属于病危山塘，故校核洪水标准采用100年一遇。3.2 工程建设任务根据山塘目前存在的主要问题，山塘综合整治的主要项目内容是：1、对溢洪道进行水文计算复核；2、坝内涵管进行封堵，在左坝端进行新开隧洞；3、两坝端漏水进行套井处理（右外坝脚右10m至溢洪道，涵管右5m至坝顶与山交接；
25、4、防浪墙接至新启闭机房；5、外坝坡砌石进行压顶，外坝左端未砌石处进行砌石。3.3 工程总体布置本次综合整治针对工程存在的问题，原则上保持各枢纽建筑物总体布置不变，在现有的基础上进行整治设计。综合整治后的枢纽建筑物由大坝、溢洪道和放水隧洞等组成。3.3.1 大坝本次设计对大坝以下几项进行处理，坝顶整理，左岸下游干砌石护坡，大坝2岸帷幕套井，涵管封堵。3.3.2 溢洪道溢洪道位于大坝位于大坝左坝端，自山体开挖而成，为开敞式的正槽溢洪道，底部有砼护砌，溢流堰为实用堰，进口高程30.14m，溢洪道上宽下窄，上游段平均宽度为4.4m，下游陡槽段宽度为2.5m，本次设计对原溢洪道进行水文复核，溢洪道过洪
26、能力满足泄洪要求，坝顶高程也能满足要求，因此无需拓宽溢洪道，由于溢洪道边墙有漏水现象，在坝轴线以上位置需要拆除重建，下游部分保持原样即可。3.3.3 放水隧洞原坝图内涵管漏水，将涵管封堵，在大坝左岸新开挖放水隧洞，左岸山体岩石较好，山体也叫厚实，且交通便利，有利于管理和维护。新开隧道采用城门洞型，宽2.0m，高2.0m，长59.4m。3.4 综合整治设计方案3.4.1主要建筑物结构设计3.4.1.1坝顶高程复核根据溢洪道维修加固维持控制的规模不变，故保持设计洪水位为31.17m，校核洪水位为31.40m，大坝上游坝上部坡比为1：1.5，坝顶高程为32.10m。按浙江省山塘综合整治技术导则（试行
27、）查算风浪爬高并加上安全超高，坝顶超高设计、校核工况分别为0.93m、0.55m，满足浙江省山塘综合整治技术导则（试行）要求。3.4.1.2大坝整治方案1断面结构设计按照浙江省山塘综合整治技术导则（试行）的要求断面结构设计的主要内容如下：1）加固坝顶原坝坝顶高程能满足100年一遇的要求，因此本次设计无需加高坝高，但因坝顶经长时间运行和雨水的冲刷，且外坝坡砌石未压顶，坝顶出项凹凸不平的现象，长期如此会影响大坝安全和美观，因此本次对坝顶外坡砌石用C20砼压顶20cm，将坝顶整平到设计高程32.10m，低凹处用石渣填筑，坝顶宽度整为4.60m。2）防浪墙：大坝原防浪墙顶高程为32.5932.74，为浆砌石防浪墙，顶高程满足设计要求，但因内外坝坡翻砌，本次重建防浪墙，采用M7.5浆砌石，宽0.60m，高0.80m，用C20砼压顶10cm，防浪墙加长至新建启闭机房，总长120m。3）坝面护坡设计为使大坝达到美观安全的前提下，本次修正稿对大坝内外坝坡原干砌石护坡进行翻砌，内坝坡原砌石护坡叫陡，约1：1.5，本次设计坡比为1：1.75；外坝坡原护坡分为2级，并设有马道，马道宽1.21.5m不等，右宽左窄，马上以上护坡约1：1.6，马道以下护坡约1：2.0；本次设计对大坝外坝坡护坡坡比1：2.0，不设马道，干砌石护坡，分
