武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程可行性研究报告.docx
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武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程可行性研究报告
红岗山引水隧洞工程
可行性研究报告
工程特性表
1综合说明
1.1项目背景
1.2项目可研报告编制依据
1.3工程概况
1.4水文
1.5地质
1.6工程任务和规模
1.7工程布置及建筑物
1.8工程机电设备
1.9施工组织设计
1.10环境保护
1.11投资估算
1.12经济评价
1.13今后工作的建议
2水文
2.1流域概况
2.2气象
2.3水文基本资料
2.4径流
2.4.1长轩岭站径流
2.4.2吴家寺水库径流
2.5降雨及洪水
2.6泥沙分析
3工程地质
3.1勘察工作经过及主要成果
3.2区域地质概况
3.3输（引）水线路工程地质条件
3.4天然建筑材料
3.5工程地质初步评价及结论
4工程任务和规模
4.1本区域经济发展状况及工程建设的必要性
4.1.1本区现状及近期社会经济发展规划
4.1.2灌区历年旱灾情况
4.1.3工程建设的必要性
4.2工程任务
4.3灌区需水分析
4.3.1城乡居民生活用水分析
4.3.2灌区农业灌溉需水量分析
4.3.4供需平衡分析计算
4.4工程规模
4.4.1引水工程设计流量确定
4.4.2特征水位
5工程选线、工程总布置及主要建筑物
5.1工程等别和标准
5.1.1主要建筑物级别的选定
5.1.2工程地震设防烈度的确定
5.2方案比较
5.3工程选线
5.3.1工程选线原则
5.3.2工程选线方案
5.4工程总布置
5.5主要建筑物
5.5.1主要建筑物布置、控制高程及主要尺寸
5.5.2主要建筑物输水能力计算
5.5.3围岩稳定分析及支护衬砌型式的选定
5.5.4排沙、泄洪的工程情况
5.5.5主要建筑物沉降位移观测布置设计
5.6主要工程量清单
6机电及金属结构
6.1机电
6.1.1节制闸启闭机选型
6.2金属结构
6.2.1钢闸门设计
6.2.2金属结构规格、数量汇总
7工程管理
7.1管理机构
7.1.1工程规模及任务
7.1.2管理机构设置
7.2工程管理范围及保护范围
7.2.1设计原则
7.2.2管理范围
7.3量水设施
7.4工程监测
7.5工程管理运用
7.6管理运行费来源及使用
8施工组织设计
8.1施工条件
8.2建筑材料、设备及器材供应情况
8.3施工水电供应及排水安排
8.4主体工程施工
8.4.1主体工程施工方法
8.4.2主要施工机械设备计划及劳力计划
8.5施工弃土、弃石的堆放和处理
8.6施工总布置
8.6.1施工总平面布置原则
8.6.2施工总平面布置
8.7施工总进度
8.7.1施工总进度安排原则
8.7.2工程筹建期、准备期、施工期和完建期进度控制计划
8.7.3施工总进度网络计划
9工程永久占地
9.1占地范围及实物指标
9.2占地补偿安排
10环境影响评价
10.1环境状况
10.2环境影响预测评价
10.3综合评价与结论
11工程投资估算
11.1编制说明
11.1.1工程概述
11.1.2投资主要指标
11.1.3编制原则和依据
11.2投资估算
12经济评价
12.1概述
12.2国民经济评价
12.2.1估算投资费用
12.2.2效益估算
12.2.3经济评价指标
12.2.4国民经济评价
12.3财务评价
12.3.1估算财务投资年费用
12.3.2供水成本
12.3.3供水水价测算
12.3.4财务评价
12.4综合评价
附图：
1、武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程位置图
2、武汉市黄陂区蔡榨镇引水隧洞工程方案布置图
3、武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程总平面布置图（方案一）
4、武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程纵剖面图（方案一）
5、进口节制闸总体布置图（方案一）
6、出口节制闸总体布置图（方案一）
7、武汉市黄陂蔡榨镇盘山渠整险加固和防渗处理设计图（方案二）
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
一、水文
1、流域面积
全流域
km2
142
夏家寺水库
引水工程
km2
7.4
吴家寺水库
2、利用的水文系列年限
年
46
3、多年平均年径流量
夏家寺水库
亿m3
0.92
吴家寺水库
万m3
479
二、水库
1、夏家寺水库水位
设计洪水位
M
51.20
正常蓄水位
M
49.90
死水位
M
44.87
2、吴家寺水库水位
设计洪水位
M
71.95
正常蓄水位
M
70.95
死水位
M
68.95
3、夏家寺水库容积
总库容
亿m3
2.89
兴利库容
亿m3
1.206
死库容
亿m3
0.90
4、吴家寺水库
总库容
亿m3
0.129
兴利库容
亿m3
0.0722
死库容
亿m3
0.024
5、调节特性
夏家寺水库
多年调节
吴家寺水库
年调节
6、灌溉面积
夏家寺水库
万亩
17.0
吴家寺水库
万亩
1.78
三、引水工程效益指标
1、城镇及工业供水效益
保证率（P）
%
95
最大引用流量
M3/s
0.16
年用水总量
万m3
503
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
2、农村人畜饮水效益
保证率（P）
%
95
最大引用流量
M3/s
0.20
年用水总量
万m3
615
3、灌溉效益
面积
万亩
4.1
保证率（P）
%
85
年用水总量
万m3
890
四、引水工程永久占地
1、引水工程进口
亩
35.5
2、引水工程出口
亩
0
五、引水工程主要建筑物及设备
1、已建工程
（1）吴家洼泵站
装机容量
Kw
2×630
一用一备
设计扬程
M
30.52
设计流量
M3/s
1.5
进水池设计高水位
M
48.24
进水池设计水位
M
44.74
进水池设计低水位
M
42.24
进水池底部高程
M
39.54
出水池底部高程
M
70.75
（2）输水渠道
总长
M
14000
纵坡
I
1：
5000
底宽
M
3
边坡
N
1：
1.5
型式
梯形
开挖填方式
半挖半填
设计流量
M3/s
3.0
防渗措施
无
渠系利用系数（现状）
η
0.33
2、拟建工程
（1）进口分水闸
孔口尺寸（宽×高）
M
1.5×1.8
底板高程
m
71.5
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
结构型式
钢砼
闸门型式
平面钢闸门
启闭机
T
5
（2）①号明渠
起止桩号
2+600～2+560
长度
M
40
进口底部高程
M
71.5
出口底部高程
M
71.46
设计水深
M
1.37
纵坡
I
1/1000
断面型式
矩型
防渗材料
砼预制板
地基特性
石英岩、干枚岩
（3）①号箱涵
起止桩号
2+560～2+395
长度
M
165
进口底部高程
M
71.46
出口底部高程
M
71.295
设计水深
M
1.37
纵坡
I
1/1000
断面型式
直墙园弧型
断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）
M
1.5、1.4、0.4
结构类型
钢砼
止水材料
紫铜片
地基特性
石英岩、干枚岩
（4）隧洞
起止桩号
2+395～0+750
长度
M
1645
进口底部高程
M
71.295
出口底部高程
M
69.65
设计水深
M
1.37
纵坡
I
1/1000
断面型式
直墙园弧型
断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）
M
1.5、1.4、0.4
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
钢筋砼锚喷衬砌
m3
2172
地基特性
石英岩、干枚岩
（5）②号箱涵
起止桩号
0+750～0+510
进口底部高程
M
69.65
出口底部高程
M
69.41
长度
M
240
设计水深
M
1.37
纵坡
I
1/1000
断面型式
直墙园弧型
断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）
M
1.5、1.4、0.4
结构类型
钢砼
止水材料
紫铜片
地基特性
石英岩、干枚岩
（6）②号明渠
起止桩号
0+500～0+000
长度
M
500
进口底部高程
m
69.4
出口底部高程
m
68.9
设计水深
m
1.37
纵坡
i
1/1000
断面型式
矩型
断面尺寸（宽×高）
m
1.5×1.8
地基特性
石英岩、干枚岩
（7）交叉建筑物
人行桥
座
2
桩号
（1）
2＋575
桩号
（2）
0＋100
跨度
m
2
桥型
板桥
结构
钢筋砼
桥宽
m
2
桥长
m
2.2
高度
m
1.8
地基特性
石英岩、干枚岩
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
六、施工
1、主体工程数量
明挖土方
m3
620
明挖石方
m3
8875
洞挖石方
m3
6300
填筑土方
m3
620
浆砌石方
m3
419
砼和钢筋砼
m3
2350
金属结构
T
317
2、主要材料
木材
m3
7.8
水泥
T
1353
钢材
T
323
炸药
T
14
3、施工劳力
总工日
工日
2000
平均人数
人
50
高峰人数
人
90
4、施工临时房屋
m2
300
5、施工动力及来源
供电
Kw
4
发电机组
马力
75
6、对外交通（公路）
距离
Km
65
运量
万t
1.0
7、施工占地
亩
14.4
8、施工期限
施工准备
月
1
施工
月
6
竣工验收
月
1
七、经济指标
1、静态总投资
万元
884.57
2、总投资
万元
937.65
100%
建筑工程
万元
590.20
62.94%
红岗山引水隧洞工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
机电设备及安装工程
万元
0
0%
金属结构及安装工程
万元
8.21
0.9%
临时工程
万元
40.50
4.32%
永久占地补偿
万元
3.84
0.41%
其他费用
万元
161.41
17.22%
价差预备费
万元
53.07
5.66%
建设期还贷利息
万元
0
0%
3、综合利用经济指标
供水成本
元/m3
0.02
单位灌溉面积投资
元/亩
228.69
经济内部收益率
%
26.24
经济净现值
万元
659.22
经济效益费用比
1.89
城镇供水水价
元/m3
0.038
农村人畜饮水水价
元/m3
0.038
灌溉供水水价
元/m3
0.020
1综合说明
1.1项目背景
武汉市黄陂区蔡榨镇位于武汉市城区东北部60km，黄陂城区东部20km，东与红安县交界，西与王家河镇接壤，北与塔耳岗乡隔山相望，南与六指店毗邻，地势北高南低，其北部与大别山余脉相连，属武湖流域上游的低山丘陵缺水死角地区，红岗山为全镇地形制高点，海拔高程为280m。
全镇东西最大横距约12km，南北最大纵距约14km，版土面积约82km2，辖35个村，总人口46715人，耕地面积41000亩，山林面积15000亩，水面面积7490亩。
蔡榨镇农业以种植小麦、水稻、油菜、花生、芝麻等作物为主，还有红岗山茶场、上岗银杏、长岭岗板栗等三大农业基地。
乡镇企业有20余家，以生产化工设备和金属结构为主。
2003年全镇工农业总产值1.685亿元，其中工业总产值1.63亿元，农业总产值0.055亿元，财政收入654.4万元，人平年纯收入2550元，是湖北省重点贫困乡镇之一。
蔡榨镇属亚热带季风气候区，冬冷夏热，雨热同季，春夏秋冬四季分明，无霜期长，多年平均气温16.50C，最高气温380C，多年平均降雨量为1170mm。
全镇土壤为黄沙土和黄粘土，局部地区为粉红色强风化岩石。
镇域范围内只有吴家寺河上游可利用的有限河川径流，且承雨面积太小，远远不能满足工农业及人民生活的用水要求。
因特殊的地理位置，全镇地下水缺乏且开采价格昂贵，水质较差，是武汉市目前唯一没有使用自来水的乡镇。
长期以来，该镇4.67万人的生产生活用水主要依赖于1959年兴建的吴家寺水库（小
（一）型水库）。
由于吴家寺水库库容大，承雨面积小，难以发挥水库调节的作用，水源有限，供水缺口较大。
随着社会经济的进步和发展，供需水的矛盾越来越突出。
为此，国家于二十世纪七十年代在滠水流域的夏家寺水库东南库汊修建了吴家洼电力抽水站（总装机2×630kw），并在夏家寺水库与吴家寺水库之间的流域分界山岗——红岗山修建于长14.2km的半挖半填盘山渠道，拟在干旱年份从夏家寺水库提水补充吴家寺水库水源。
夏家寺水库至吴家寺水库的盘山渠道，因建设时间较长，地势较高，地质条件太差，渠线较长，年久失修，渠内淤塞严重，杂草丛生，半填的渠堤大部份被山洪冲垮，滑坡严重，未冲垮的渠段其渗漏也非常严重，渠系利用系数仅0.33。
更为严重的是，此渠道贯穿黄陂区王家河镇，大旱季节不同地域的群众肆意挖垮渠道抢水的事件时有发生，不仅使有限的水资源得不到合理调度利用，而且浪费也十分严重，使下游的蔡榨镇4.76万人经受了缺水之苦，极大地制约了该镇的经济发展，使该镇成为全市闻名的贫困乡镇。
为了解决人民群众的缺水问题，当地镇政府于2003年举债修建了一座供水能力为0.25万吨/日的自来水厂，厂地选在吴家寺水库南侧，取吴家寺水库之水。
由于前述的原因，吴家寺水库急需开辟新的水源渠道，以弥补该库的来水不足。
根据武汉市国际工程投资咨询公司编制的“武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程项目建议书”和黄陂区蔡榨镇政府的委托，我院承担了该项目的可行性研究工作。
1.2项目可研报告编制依据
（1）武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程可行性研究委托书；
（2）武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞项目建议书；
（3）陂政文[2004]7号文“武汉市黄陂区人民政府关于请求批准蔡榨镇红岗山隧洞开挖配套工程项目的请求”；
（4）武汉市黄陂区财政局关于落实红岗山引水隧洞工程配套资金的承诺函；
（5）《水利水电工程可行性研究报告编制规程》（DL5020—93）；
（6）《水利水电工程水文计算规范》（SL278—2002）；
（7）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—99）；
（8）《水工隧洞设计规范》（SL279—2002）；
（9）《黄陂县水资源评价及开发利用分析》（1997.8）；
（10）夏家寺水库和吴家寺水库相关水文及设计资料；
（11）吴家洼泵站工程设计资料；
（12）《红岗山引水隧洞工程地质勘察报告》（2004.7）.
1.3工程概况
武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山引水隧洞工程位于滠水流域左岸的夏家寺水库与武湖流域的吴家寺水库之间的红岗山，全长2600m，其主要任务是将滠水流域的夏家寺的水通过吴家洼泵站提水和红岗山引水工程输水至武湖流域的吴家寺水库，以解决黄陂区蔡榨镇城镇供水、农村人畜饮水和农业灌溉的缺水问题。
红岗山引水隧洞工程的取水水源为武汉市黄陂区北部的滠水支流夏家寺河的夏家寺水库，该水库于1959年11月动工兴建，至1976年6月分四次完成全部设计内容，是一座以防洪、灌溉为主，兼有养殖、发电等综合效益的大型水库，承雨面积142km2，总库容2.89亿m3，兴利库容1.206亿m3，死库容0.9亿m3，相应设计洪水位51.20m，正常蓄水位49.90m，死水位44.87m，设计灌溉面积19.6万亩，设计年发电量8万度。
红岗山引水隧洞工程的取水枢纽为夏家寺水库东南汊的吴家洼泵站。
该站兴建于1978年8月，装机容量为2×630kw（一用一备）。
设计流量1.5m3/s，设计扬程30.52m；进水池设计高水位48.24m，设计水位44.74m，设计低水位42.24m，底部高程39.54m；出水池设计水位75.26m，设计低水位72.76m，底部高程70.75m。
吴家洼泵站出水池下游原有一段长为3.2km的挖方渠道，修筑时质量较好，输水能力较强，只需对部分局部地方进行整修加固即可运用。
红岗山引水工程第一方案内容是从此段3.2km渠道开始，从上游至下游布置进口明渠、进口钢筋砼箱涵、输水隧洞、出口钢筋砼箱涵和出口明渠，共计长2.6km，并在引水工程进出口分别设置节制闸各1座。
红岗山引水工程第二方案内容是将分水闸下游原14.2km的半挖半填盘山渠道和附属建筑物进行整险加固处理和防渗处理。
对上述第一、二方案在技术、经济和社会影响等方面进行分析研究和综合比较，提出技术上可行、经济上合理、社会影响简单的择优方案（具体内容和设计详见“工程选线、工程总布置及主要建筑物”）。
1.4水文
本灌区属典型的亚热带大陆性气候区，多年平均降水量1170mm，年日照时数1980—2350小时，年平均气温16.3℃，无霜期约250天。
本工程水文分析的主要内容有：
设计灌溉保证率的选定、设计代表年的选择、灌区供用水调节计算及引水流量的确定。
经计算，设计灌溉保证率为P=85%，设计代表年为1976年。
灌区水量平衡按长系列（1960—1998年）共39年的来用水资料进行逐旬的分析计算，结果表明，整个灌区存在资源性的缺水问题。
现状情况下，灌区的灌溉保证率只有P=50%；2015年本工程建成后，灌区灌溉保证率将达到P=85%，设计引水流量Q=1.5m3/s。
1.5地质
本阶段，在该工程的引水区域进行了地质勘察工作，共布孔5个，完成钻孔进尺90m。
根据钻孔揭露及室内分析研究成果，引水工程区域地基结构主要分为：
第①层残坡积碎石土，第②层石英片岩，第③层为千枚岩，第④层石英片岩。
主要特征见下表：
引水隧洞工程区域工程地质特征表
表1
分段及探孔
岩土分层
状态描述
厚度（m）
层底标高（m）
单轴抗压强度MPa
Ⅱ段
桩号0+580～1+345
（ZK5）
残坡积碎石土
黄褐色、结构松散
0.50
82.60
强风化石英片岩
褐黄色，风化成砂状，结构松散
11.5
71.10
中风化石英片岩
褐黄色，粒状变晶结构片状结构
3.0
68.10
中风化千枚岩
灰色，变晶结构，千枚状构造
25.0
58.10
20.4
Ⅲ段
桩号1+345～2+261（2K4）
残坡积碎石土
黄褐色、结构松散
1.3
90.9
强风化千枚岩
褐黄色，风化呈砂状或片状结构松散
6.8
85.4
中风化千枚岩
灰色，变晶结构，千枚状构造
10.2
82.0
微风化石英片岩
灰色，粒状变晶结构，片状构造
13.6
78.60
42.0
Ⅲ段
桩号2+261～2+363（2K3）
残坡积碎石土
黄褐色、结构松散
0.3
134.15
强风化石英片岩
褐黄色，风化成砂状，结构松散
9.0
125.45
中风化石英片岩
褐黄色，粒状变晶结构片状结构
11.0
123.45
中风化千枚岩
灰色，变晶结构，千枚状构造
14.2
120.25
微风化石英片岩
灰色，粒状变晶结构，片状构造
28.0
106.45
42.0
Ⅳ段
桩号2+363～2+600
（ZK2）
残坡积碎石粘土
黄褐色、结构松散
0.9
85.52
强风化石英片岩
褐黄色，风化成砂状，结构松散
2.3
83.22
中风化石英片岩
褐黄色，粒状变晶结构片状结构
1.6
81.62
微风化石英片岩
灰色，粒状变晶结构，片状构造
2.2
64.42
42.0
Ⅴ段
ZK1
残坡积碎石土
黄褐色、结构松散
0.6
78.60
强风化石英片岩
褐黄色，风化成砂状，结构松散
6.5
72.70
中风化石英片岩
褐黄色，粒状变晶结构片状结构
10.3
68.90
23.6
微风化石英片岩
灰色，粒状变晶结构，片状构造
14.0
65.20
本区设计基本地震加速度值为0.05g，抗震设防烈度为6度。
通过对ZK2、ZK3进行灌水试验，渗透系数K为1.09×10-7cm/s，为极微透水。
由于引水工程走向与岩石走向接近，隧洞段主要工程地质问题是洞室围岩的稳定性问题，近似顺层开掘，易出现塌落、冒顶问题。
在箱涵施工时，上覆土层薄，岩石强风化较厚且结构松散，岩体完整性差、节理裂隙发育，抗渗水能力差的问题，基槽边坡稳定存在一定问题。
具体保持稳定的施工方法，可视经济、工艺、环境等因素综合由设计计算确定。
1.6工程任务和规模
武汉市黄陂区红岗山引水隧洞工程的主要目的是解决黄陂区蔡榨镇46715人的生活用水、人畜饮水以及41000亩农田的灌溉用水，改善蔡榨地区的水环境。
其综合利用的主要任务是：
（1）城镇供水及人畜饮水：
主要解决蔡榨镇工业用水和生活用水及人畜饮水水源的不足。
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