千顷塘水库保安初设.docx
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千顷塘水库保安初设
1.综合说明
1.1绪论
千顷塘水库位于临安市大峡谷镇童玉村，座落在昌化溪支流昌北溪支流柘林坑溪源头上，坝址处海拨高程约为1100m，水库位于“浙西天池”风景区，是景区的主要组成部分。
水库距大峡谷镇镇府16km，距临安锦城90km。
该水库坝址以上集雨面积2.33km2，引水入库集雨面积1.21km2，总库容390万m3，正常库容330万m3。
水库建成后，历年来下游建有千顷塘水电站和桃花溪一级～四级水电站，总装机3160kw，年发电1088kw·h。
千顷塘水库是一座以灌溉为主，兼有发电、供水、滞蓄洪水功能的小
（一）型水库，下游灌溉面积2100余亩，保护下游两个村，人口250余人，保护农田面积800亩。
千顷塘水库于1973年12月动工兴建，由当时的龙井桥公社童玉、西坑、九园、龙井桥、杨岭、亭子、兰平生产大队共同建设，靠群众投工投劳和国家少量资金补助建成，1978年7月完工投入运行，至今已经运行近30年。
坝高17.0米，为粘土心墙土坝，坝顶长180m、宽7.0m。
由于建库时施工条件及技术水平等因素，以及历经了近30年的运行，已存在一定的安全隐患，经有关部门的检查认定，离千库保安工程的“安全、高效、美丽”的总体目标差距很大。
根据《临安市千顷塘水库大坝安全技术认定综合评价报告》，大坝安全技术认定类别评定千顷塘水库大坝为二类坝，主要存在以下问题：
（1）大坝背水坡偏陡。
迎、背水坡护坡块石存在塌坑、淘刷、风化、损坏等情况。
坝体存在白蚁危害。
（2）溢洪道人行木桥结构简陋，耐久性较差，与大坝整体不协调。
溢洪道末端缺少消能措施。
（3）大坝未设置必要的位移、沉降及渗流等监测设施，无供电线路、管理房等管理设施，对防汛管理很不利。
（4）大坝整体外观陈旧，不够美观，与景区环境不相协调。
这些问题的存在，影响了水库的的安全运行，必须尽快开展对该水库进行保安工程建设。
自2002年12月省水利厅部署实施千库保安工程开始，我市配备了相应人力、财力，实施千库保安工程建设，并分年度逐步使我市的水库安全达标。
针对水库存在的问题，市水电局和大峡谷镇政府及当地村都相当重视，几次报告要求尽快对该水库实施保安工程。
受大峡谷镇人民政府委托，我院组织有关工程技术人员数次去现场踏勘、收集资料，于2007年8月完成《临安市千顷塘水库保安工程初步设计》送审稿。
1.2工程水文
1.2.1流域情况
千顷塘水库坝址上游主流长1.54km，集雨面积2.33km2，引水入库集雨面积1.21km2。
流域内植被覆盖好，雨量充沛。
1.2.2气象
流域多年平均气温15.9℃，最高月平均气温28℃（7月），最低月平均气温3.5℃（1月），极端最高气温41.2℃，极端最低气温-13.5℃，多年平均相对湿度81%，平均风速1.8m/s，实测最大风速20m/s，相应风向N、W。
本流域属亚热带温湿型季风气候，夏热冬冷，雨量充沛。
降雨在时间、空间上分配不均，各年之间及年内各月之间降水量差异较大。
流域性暴雨多为4至7月上旬的梅季雨和7月中旬至9月的台风暴雨。
1.2.3水文
设计流域内无水文站和雨量站，附近有桃花村雨量站，下游有青山殿水文站。
直接采用桃花村的降雨资料，并参照相邻区域青山殿水文站的资料，分析得到该地区多年平均径流深与多年平均流量。
该地区多年平均降雨量1707.9多年平均径流深1024.7mm，多年平均流量0.115m3/s，年径流总量361.7×104m3。
1.2.4设计洪水
水库设计洪水（入库洪峰流量）根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）推荐的小流域推理公式，采用浙江省水电勘测设计院制作的推理公式计算表计算得到：
QP=2%=70.0m3/s，QP=0.2%=103.2m3/s。
1.3工程地质
流域地势总体趋势为北高、南低，地势微向南倾斜。
地貌形态为侵入岩、火山岩断块低山地貌，在高程1000米左右剥夷面上见山地沼泽、湿地。
物理地质现象以小型滑坡为主，无其它不良现象出现。
测区内未发现较大断层分布。
地震动峰加速度为<0.05g，相应地震基本烈度小于
度，可不设防。
库区工程地质良好，坝址工程地质条件较好。
本工程所需的土料就近开采运至工地；侏罗系下统劳村组凝灰岩、凝灰质砂岩较坚硬，可作块石料，花岗闪长斑岩可作条石料；砂石料由市场采购。
1.4工程任务与规模
1.4.1地区社会经济概况
大峡谷镇地处临安市的西北端，与安徽省交界，国家4A级景区——浙西大峡谷位于境内。
辖地40个行政村，总面积157.4km2。
2005年底全镇总人口1.15万人，工业销售产值1.78亿元，农业总产值0.94万元，农民人均生产性纯收入6018元。
2005年，该镇被浙江省政府授予“浙江省生态乡镇”、“浙江省教育强镇”称号。
水库所在地童玉村为临安市都市农业专业村，蔬菜基地375亩。
1.4.2工程任务
千顷塘水库总库容390万m3，正常库容330万m3，设计灌溉面积2100亩，保护下游250余人，保护农田面积800亩。
由于水库年久失修，水库存在病险隐患：
坝坡偏陡、坡面不规则，部分坝坡存在块石护坡风化、塌陷、损坏等现象；溢洪道上简易交通木板桥存在安全隐患，出口无消能设施危及下游坝脚；大坝整体外观陈旧，与周边环境不和谐。
为彻底消除千顷塘水库的安全隐患，同时配套、完善监测与管理设施，强化水库安全管理，以达到“安全、高效、美丽”的水库标准，充分发挥该水库的功能，为社会的可持续发展与全面建设小康社会服务，必须进行全面的保安工程建设。
1.4.3工程规模
千顷塘水库大坝设计为粘土心墙坝，保安工程后坝型不变，坝顶高程1114.50m（1985国家高程，下同），最大坝高17.0m，总库容390万m3；正常库容330万m3，灌溉面积为2100亩。
是一座以灌溉为主，兼有供水、滞蓄洪水功能的小
（一）型工程，童玉村集体共同所有的水利基础设施。
1.5工程布置及主要建筑物
1.5.1工程布置
本工程主要由拦水坝、放水系统、溢洪道、管理设施等组成。
工程等级为Ⅳ等，工程规模为小
（一）型，主要建筑物级别为4级。
1.5.2主要建筑物
挡水坝
本次保安设计，挡水坝仍为粘土心墙坝，最大坝17.0m，坝顶高程1114.50m，坝顶长180.0m，坝顶宽为7.0m。
迎水面分两级坡，第一级坝坡坡度1:
2，第二级坝坡坡度1:
2.25，两级坡之间1110.50m高程处设1.5m宽马道；第一级坝坡上部1.5m高部分采用草皮护坡，第一级坝坡下部分和第二级坝坡采用干砌块石护坡。
背水坡分两级坡，第一级马道高程为1107.50m，第一级坝坡坡度1:
2，第二级坝坡坡度1:
2.25，两级坡之间1107.50m高程处设1.5m宽马道；两级坡均采用草皮护坡，第一级马道中部设置“千顷塘水库”五个库名文字，每个文字面积为4m×4m（高×宽），300厚M10浆砌块石底,150厚C20砼面,面上刷油漆。
第二级马道下为排水棱体，排水棱体顶高程为1101.50m，顶宽2.0m，排水棱体坝坡坡度1：
1.5，以堆砌石为主，迎水面设从细到粗三层反滤层，每层厚度0.50m。
溢洪道
溢洪道仍为正槽式，溢流堰为宽顶堰。
跨溢洪道木质便桥过于简陋，存在安全隐患，本次设计考虑拆除木桥，重新修建钢筋砼平板桥。
溢洪道进口溢0+000.0～溢0+014.3段挡墙和底板拆除进行加固处理，重新浇筑溢流堰，进口底宽17.5m，进口底板高程1111.70m。
溢洪道全长为158.6m，分为进口水平段、渐变段、泄槽段和消力池四部分。
进口水平段长14.3m重新砌筑，底宽为18.8m～17.5m。
渐变段长19.0m，底宽17.5m～10.0m，底纵坡i=4.2%。
泄槽段长112.8m，底宽为10.0m，分三段，从上到下，溢0+033.3～溢0+067.6段底纵坡i=7.1%、溢0+067.3～溢0+136.1段底纵坡i=2.9%、溢0+136.1～溢0+146.1段底纵坡i=50%。
溢洪道全程为砼底板，两侧为浆砌块石直立挡墙，用砼压顶，底板及挡墙外观较完好。
泄槽末端与消力池连接，消力池采用底流消能方式，为钢筋砼结构；长12m，宽10m。
放水设施
水库采用坝底砼底涵放水，插板闸门放水，启闭机控制取水。
进口底高程1097.9m，出口底高程1097.2m。
原闸门拉杆陈旧且锈蚀，本次设计考虑更新φ50圆钢拉杆，全长为60m。
进口底高程1097.9m，出口底高程1097.2m。
观测设施
设置必要的大坝水位观测设施、和雨情观测设施。
在大坝排水棱体后设置集水沟，安装量水堰，观察大坝坝体渗漏量。
管理设施
为便于水库防洪和运行管理，新建上坝道路600m；架设1.0km的输电线路；安装一部程控电话；建造水库生产管理用房50m2。
1.6金属结构
主要金属结构有：
启闭机拉杆。
1.7施工组织设计
1.7.1施工条件
水库位于大峡谷镇童玉村，距大峡谷镇16km，距临安市锦城90km。
本流域属亚热带温湿型季风气候，气温适中，日照充足，雨量充沛，四季分明。
工程所需的水泥、钢材、木材从市场采购，从现有乡村道路和上坝公路可直接到达施工现场。
施工用电考虑从水库原有供电线路搭接动力线至工区，并为以后大坝管理用。
施工用水考虑从水库中抽取。
土料、石料从附近料场开挖，部分原坝坡块石可重新加工利用，测区附近缺砂石料，采用商品料代替。
1.7.2主体工程施工
挡水坝施工
挡水坝为粘土心墙坝，上游坝坡采用机械整坡，人工回填砂砾石垫层，干砌块石护坡。
下游坝坡采用机械整坡、夯实，复盖黄土，种植草皮；坝顶砌筑宽2.0m的条石小路、底部200厚C20砼基础，两侧采用草皮；坝踵的齿墙与坝趾的排水棱体，人工砌筑。
马道和台阶人工砌筑。
溢洪道
溢洪道施工主要是对溢洪道进口段底板、侧墙进行修整。
底板采用C20砼浇筑；侧墙采用M10浆砌块石挡墙砌筑，墙高2.7m左右。
砌石工程、砼与钢筋砼工程、石方开挖工程应严格按相应施工规范规程进行施工。
溢洪道上新建钢筋砼平板桥一座。
放水设施
启闭机拉杆原来的已经陈旧锈蚀，本次设计作换新处理。
管理设施
管理设施建设主要有水、雨情观测设施，委托专业水文观测部门建设；供电、通讯委托相关部门建设；管理房，可由承担保安工程土建施工的企业施工，应严格按相应的房屋建筑施工规范规程进行施工。
上坝道路
本工程原上坝道路为块石路面，且路面狭窄，不利于水库防汛抢险通行。
本次设计拆除原块石路面，新建4.5m宽沥青路面道路，全长600m。
1.7.3施工总布置
本工程建筑物分布较为集中，施工场地集中布置。
在坝脚有较宽阔场地，坝上游100m处左侧山坡平整后用于建造管理房，均可供布置砼拌和系统、临时工棚等，生活用房和仓库可租用当地民房。
1.7.4施工总进度
本工程总工期10个月。
1.8水库淹没处理及工程永久占地
本保安工程没有扩建增容任务，水库淹没区没有增加。
仅因大坝整坡与管理房建设要占用少量山坡杂地，其中：
主体工程新占用林地2.1亩；上坝公路因拓宽原道路占林地0.9亩。
临时用地1.5亩（林地）。
工程总永久占地：
林地3.0亩，临时占地（林地）1.5亩。
1.9环境保护
本工程建设对环境无大的不利影响，但应严格控制施工“三废”处理，同时注意施工对周围村民居住环境的影响，对水土流失应采取有效措施，做到水土流失防治与工程建设“三同时”。
以减小施工过程中对附近环境产生的不良影响。
1.10工程管理设计
本工程管理机构管理人员宜定7人，负责水库的日常管理。
工程管理范围按《中华人民共和国水法》和《浙江省实施〈中华人民共和国水法〉办法》规定划定，要求能满足工程管理需要。
管理工作必须根据《中华人民共和国防洪法》、《中华人民共和国河道管理条例》等法律、法规及规划设计要求，确保大坝安全、高效，发挥功能。
1.11设计概算
本工程总投资83.42万元，静态总投资83.42万元，工程部分静态投资73.46万元。
其中：
建筑工程40.33万元，金属结构设备及安装工程7.37万元，临时工程5.11万元，独立费用15.21万元，其中:
征地和环境部份静态总投资9.96万元.第二部分建设及施工场地征用费4.05万元，水土保持工程及补偿费4.00万元，环境保护补偿费1.00万元，二部份基本预备费合计6.35元万。
1.12经济评价
从国民经济评价指标看，本工程的国民经济内部收益率为13.8%，大于社会折现率12%，说明本项目从国家整体利益角度看是经济合理的。
工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
水文
1
坝址以上集雨面积
km2
2.33
引水集雨面积
km2
1.21
2
坝址多年平均降雨量
mm
1707.9
多年平均径流深
mm
1024.7
3
多年平均径流深
m3/s
0.115
4
设计洪水标准
%
2
5
设计洪峰流量
m3/s
70
6
校核洪水标准
%
0.2
7
校核洪峰流量
m3/s
103.2
8
坝址多年平均来水量
104m3
361.7
二
水库
1
水位
校核洪水位
m
1112.93
设计洪水位
m
1112.62
正常蓄水位
m
1110.70
2
水库容积
总库容
万m3
390
正常库容
万m3
330
三
工程效益指标
1
实际灌溉面积
亩
300
2
供水人口
人
300
四
工程永久占地
1
永久占地
亩
3.5
新建工程占用
2
临时占地
亩
1.0
新建工程借用
五
主要建筑物及设备
1
挡水建筑物
坝型
粘土心墙坝
坝顶高程
m
156.00
最大坝高
m
10.00
坝顶长度
m
53.2
2
溢洪道
工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
备注
型式
宽浅式
堰顶高程
m
153.50
堰顶宽度
m
6
泄槽长度
m
52.6
含山沟自然泄槽
最大泄流量
m3/s
12.8
3
DYH虹吸管放水设备
套
1
4
金属结构
325/6虹吸钢管
m
50
六
施工
1
主体工程数量
土石方开挖
m3
1818
土石方填筑
m3
1243
砌石
m3
877
混凝土
m3
223
2
主要建筑材料
木材
m3
20
水泥
T
160
钢筋
T
20
3
总工期
月
6
七
经济指标
1
静态总投资
万元
83.42
2
综合利用经济指标
经济内部收益率
13.8%
2.工程水文
2.1流域情况
千顷塘水库位临安市大峡谷镇朱下童玉村。
地处天目溪支流浪山溪支流上，坝址以上集雨面积2.5km2，主源长1.54km。
该小流域为低山丘陵区，流域内林木植被较好，雨量充沛。
2.2气象
该小流域无气象站。
据《临安市水利志》中有关气象资料统计，本流域多年平均气温15.9°C，最高月平均气温28°C（7月），最低月平均气温3.5°C（1月），极端最高气温41.2°C，极端最低气温－13.5°C，多年平均相对湿度81％，多年平均水面蒸发量733.1mm，平均风速1.8m/s，实测最大风速20m/s，相应风向N、W。
本流域属亚热带温湿型季风气候，夏热冬冷，雨量充沛。
流域多年平均降水量1553.6mm。
但时间、空间上分配不均，各年之间及年内各月之间降水量差异较大。
流域性暴雨多为4至7月上旬的梅季雨和7月中旬至9月台风暴雨。
2.3水文
水库所在流域内无实测径流资料，附近青山殿水文站具有较长年份的径流实测资料，以青山殿水文站（集雨面积1443km2）作为参证站推求径流参数，青山殿雨量站实测多年平均点雨量为1553.6mm。
青山殿水文站实测多年平均面雨量为1666.3mm，实测多年平均流量45.89m3/s。
采用水文比拟法，得到千顷塘水库年平均降雨量为1553.6mm，多年平均径流深为938mm，多年平均流量为0.011m3/s，年径流总量为34.8万m3。
2.4设计洪水
本工程设计洪水根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44—93）推荐的小流域推理公式进行计算。
基本公式：
Qm=0.278Fh/τ
τ=0.278L/（mj1/3Q1/4m）
式中：
Qm——洪峰流量，m3/s
F—流域面积，km2
L—主流长度（分水岭至计算断面），km
j—沿程平均比降，
τ—汇流历时，小时
h—最大净雨，mm
m—汇流参数。
参考θ=L/j1/3值，查规范提供的附表得到。
本次设计采用浙江省水利水电勘测设计院根据上述公式制作的洪水计算表进行计算。
洪水标准：
设计洪水标准为P=２%（五十年一遇），校核洪水为P=0.2%（五百年一遇）。
原统计资料水库集雨面积为2.5km2，引水入库集雨面积F=0.5km2。
本次设计在万分之一地形图上电脑量取水库集雨面积F=2.33km2，引水入库集雨面积F=1.21km2，主流的长度L=1.54km，并在万分之一地形图上电脑分段量取主源长度与计算分段坡降，得到主源平均坡降j=10.4%。
在浙江省暴雨等值线图上查取该小流域的24小时暴雨量（H24=110mm，及相应的CV、CS值）。
利用计算表查得中间计算参数Np、A、离均系数Φp、m值等，在图解表中查得两曲线的交点数值，即为洪峰流量。
Qm2%=70.0m3/s
Qm0.2%=102.3m3/s
3.工程地质
3.1水库区工程地质条件
3.1.1地形地貌
域内地形总趋势为东北高、西南低，地貌形态多为砂岩为主的褶皱低山、高丘地貌。
河床以侧蚀为主，河谷形状呈“U”字型。
漫滩不发育。
3.1.2地层岩性
测区分布岩性主要为奥陶系上统砂岩、粉砂岩。
第四系全新统风化坡积物（el-dlQ4），由粉质粘土夹碎块组成，厚度一般0.5-2.0米。
3.1.3地质构造与地震
本区位于万市桥复向斜东南侧，未见新构造运动痕迹，第四系发育且稳定，属于基本稳定区。
根据国家地震局编制的《中国地震动峰加速度区划图》（2001年版），本区地震动峰加速度为<0.05g。
物理地质现象以小型土质滑坡为主，无其它不良现象出现。
3.1.4水文地质
地下水为孔隙水和基岩裂隙水两种。
孔隙水赋存于第四系松散堆积层中，基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中。
河流径流由大气降水和地下径流补给。
3.1.5库区工程地质条件及评价
1、水库渗漏与浸没
水库周边山体较厚，两侧分水岭高程在170-200米，均为相对隔水岩体，未见和邻谷贯穿的渗漏地层分布，不存在渗漏通道。
水库回水线附近没有城镇、工矿企业和大片农田，不存在浸没问题。
2、库岸稳定
水库区基本为岩质库岸，稳定性良好，局部崩积-坡积层较厚地段在长期库水浸泡及水库水位的变动影响下，局部可能发生小规模的滑坡与坍岸，不会影响大坝运行安全。
3.2放水隧洞工程地质条件及评价
3.2.1地层岩性
洞身围岩主要为奥陶系上统砂岩、粉砂岩。
第四系全新统风化坡积物（el-dlQ4），由粉质粘土夹块岩组成，厚度0.5-1.5米。
3.2.2地质构造
未发现断层分布。
岩石风化强烈，强风化厚度1-3米，节理发育。
3.3挡水坝工程地质条件及评价
河谷成“U”，两岸山体第四系覆盖层厚度0.5-1.5米，岸坡稳定。
坝址处地基为奥陶系上统砂岩、粉砂岩，大坝左岸岩体强风化厚度较大，节理发育，易成渗漏通道。
坝址工程地质条件一般。
3.4天然建筑材料
坝址下游河道开阔，地势平缓，局部土层较厚，塑性指数10-12，不能满足心墙土料设计要求，采用附近其它地区土料。
砂石料、块石采用商品料。
4.工程任务与规模
4.1工程重要性
千顷塘水库是一座小
（一）型水库，位于大峡谷镇的童玉村，距大峡谷镇16公里，临安市区约90公里。
水库于1973年动工修建，由大峡谷镇童玉村干部、群众投工投劳和国家少量补助建成，于1978年建成并投入运行至今已有30年。
童玉村现有人口300余人，全村有耕地760亩，其中水田560亩，千顷塘水库原设计灌溉面积250余亩，现实际灌溉农田300亩；同时为童玉村及下游农村的生活、生产、生态用水提供水源。
水库大坝下游为童玉村的自然村，所以千顷塘水库是一座以灌溉为主，兼有供水、滞蓄洪水功能的小
（一）型水库。
水库的安全运行，不仅关系到灌溉、供水功能的正常发挥，而且，还关系到下游人民群众的生命财产安全；随着水资源的日趋紧缺，农民生活水平的提高，用水量也日趋增加，如何使这座老水库安全运行、并更多地发挥作用，不仅摆上了各级政府的议事日程，而且也成为当地群众的迫切愿望。
2002年起浙江省水利厅在全省范围内开展了千库保安工程，对已投入运行的水库逐一进行全面的修整，使其达到“安全、高效、美丽”目的。
我市使本工程列入了2007年度的千库保安工程实施计划内。
4.2工程建设的必要性
千顷塘水库始建于1973年，完工于1978年。
限于当时的经济技术条件和社会环境，工程为大众化施工，工程标准偏低，施工质量难以控制，工程设施先天不足。
加上工程已运行了近30年，工程运行与维护养护经费来源不足，管理粗放，设施老化，隐患严重。
在历次安全普查中虽没有发现危及大坝安全的严重问题，但坝坡变形、放水设施漏水、底涵隐患、溢洪道不规则、管理设施缺乏等问题一直未能彻底处理。
2007年6月，市水电局组织专家对该水库大坝及相关的运行设施进行了安全认定，认定意见指出，本水库存在以下问题，必须进行保安工程建设。
（1）大坝背水坡偏陡。
迎、背水坡护坡块石存在塌坑、淘刷、风化、损坏等情况。
坝体存在白蚁危害。
（2）溢洪道人行木桥结构简陋，耐久性较差，与大坝整体不协调。
溢洪道末端缺少消能措施。
（3）大坝未设置必要的位移、沉降及渗流等监测设施，无供电线路、管理房等管理设施，对防汛管理很不利。
（4）大坝整体外观陈旧，不够美观，与景区环境不相协调。
《千顷塘水库大坝安全技术认定报告书》根据《浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲》和《浙江省小型水库大坝安全技术认定办法》，认定千顷塘水库大坝防洪标准安全性为A级，大坝渗流稳定和结构稳定安全等级为B级。
安全认定书还提出了需采取以下保安工程措施：
（1）修整放缓大坝背坡，同时进行坝坡防护。
重新修整理砌迎水坡扩坡块石。
对大坝进行白蚁防治。
（2）改建溢洪道桥。
增设溢洪道消能防冲措施。
（3）完善供电、管理房等管理设施，配备沉降、位移、渗流等必要的观、监测设施。
（4）从坝坡护砌材料入手，全面修整美化大坝整体外观，达到水库“安全、高效、美丽”的目标。
4.3工程建设迫切性
根据浙江省省委、省政府关于开展千库保安工作的要求，为积极推进水库除险加固的标准化建设，规范工程建设管理，全面提高水库安全度，充分
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