某橡胶坝可行性研究报告(编辑修改稿)

某橡胶坝可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

06 75 181 78 48 38 164 工程投资 万元 600 430 1030 560 280 420 1260 工程优缺点比较 优点 工程投资较少 坝基处在河道顺直段，利于坝体稳定 工程管理方便 泥沙淤积量小 无淹没问题 泥沙淤积量小 缺点 需降低老君店渠首坝的坝顶高程及其上游河底高程 投资较大 二级坝处于河道弯道处，河道漩流不利于坝体稳定 三级开发，不便于管理 推荐意见 建议推荐本方案 第二节 河道防洪规划 １９ 一、防洪标准 根据国家《防洪标准》（ GB5020194）， **县城区段防洪标准为 20～50 年一遇，结合《 **县城总体规划设计书》，确定其设计防洪标准为20 年一遇，校核洪水标准为 50 年一遇。 二、设计洪水 **县一级橡胶坝坝址下游约 公里处设有 **水文站，该水文站以上流域面积 3418km2，自 1954 年元月开始有实测水文资料至今，主要观测项目有：水位、流量、输沙率、水温、水化学等监测项目，观测系列、方法符合水文监测要求，资料精度较高，可用于本工程规划设计。 （ 1） **水文站洪峰流量 坝址处无实测洪水资料，但下游水 文站有较长的实测洪水资料，且有历史洪水调查和考证资料，坝址处与该水文站较近，处于同一条河流上，面积相差仅 5%。 因此，坝址处洪水资料可通过下游水文站洪水资料按水文比拟法计算。 **县水文站 1954～ 1991 年共 38 年的实测系列洪峰流量进行排频分析，采用矩法计算统计参数，用 P— Ⅲ型线适线，经计算 Cv 值为 ，对计算的 Cv 值采用不同的 Cs/Cv 进行适线，通过比较，以 Cs=拟合较好，故采用 Cv=， Cs= 成果。 根据以上的成果，计算出 **水文站二十年一遇设计洪峰流量为4730m3/s，五 十年一遇校核洪峰流量为 6500 m3/s。 （ 2）坝址处洪峰流量 坝址处洪峰流量可根据 **水文站处洪峰流量按面积比法计算，计算公式如下： Q 坝址 =（ F 坝址 /F 西 ） nQ 西 式中： Q 坝址 — 坝址处设计洪峰流量， m3/s； ２０ Q 西 —— **县水文站相应频率洪峰流量， m3/s； F 坝址 — 橡胶坝址以上流域面积， km2； F 西 — **县水文站以上流域面积， km2； n— 指数，取 n=2/3。 经计算得 Q 坝址 = 西。 因 此 河 道 天 然 状 态 下 橡 胶 坝 坝 址 处 设 计 洪 峰 流 量 为QP=5%=4541m3/s，校核洪峰流量为 QP=2%=6240m3/s。 **县石门水库即将建成，总库容为 8910万 m3，该水库以发电为主，水库运行后河道流态将发生根本变化，水库对天然河道洪峰流量将大大削减。 因此，计算坝址处洪峰流量时必须考虑石门水库的影响，坝址处洪峰流量按区间洪峰流量与石门水库下泄流量同频率相加计算。 （ 3）石门水库与橡胶坝之间区间洪峰流量 根据防洪要求，采用偏于安全的同频法计算，即橡胶坝坝址处发生设计频率 P 的洪水时，石门水库以上也发生同频率的洪水，由此可求出坝址与石门水库区间发生相应的洪峰流量。 Q 石，坝址 =Q/坝， PQ/石， P 天然状态下坝址、石门水库、坝址与水库区间洪峰流量表 表 4— 2 流量 频率 坝址 Q/坝， P （ m3/s） 石门水库 Q/石， P （ m3/s） 区间 Q 石，坝址 （ m3/s） P=2% 6240 5290 950 P=5% 4541 3850 691 式中： Q 石，坝址 — 橡胶坝与石门水库区间洪峰流量， m3/s； Q/坝， P— 坝址处频率为 P 时的洪峰流量， m3/s； Q/石， P— 石门水库频率为 P时的天然洪峰流量， m3/s。 石门水库洪峰流量计算方法与 坝址处洪峰流量计算方法相同。 （ 4）考虑石门水库的调蓄影响后坝址处洪峰流量 ２１ Q 坝， P=Q 石，坝址 P+Q 石， P 式中： Q 石，坝址 P— 橡胶坝与石门水库区间洪峰流量， m3/s； Q 坝， P— 坝址处频率为 P时的洪峰流量， m3/s； Q 石， P— 石门水库频率为 P 时的调节后洪峰流量， m3/s。 经石门水库调节后坝址处洪峰流量表 表 4— 3 流量 频率 石门水库调节 Q 石， P （ m3/s） 区间 Q 石，坝址 P （ m3/s） 坝址 Q 坝， P （ m3/s） P=2% 4100 950 5050 P=5% 3050 691 3741 上表为本工程设计采用的洪峰流量值 . 三、 施工期设计洪水 根据 **县橡胶坝施工要求，需提供非汛期（ 11 月 — 次年 5 月）的设计洪水。 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL2522020）， **县橡胶坝工程施工期的施工导流建筑物为五级，设计洪水标准为 5～ 10年一遇。 本工程必须在枯水期内完成，因此，计算设计洪水标准时，扣除汛期洪水，仅计算非汛期（ 11 月～次年 5 月）的洪水，设计洪水标准为 5 年一遇。 由于施工期拟定为 2020年汛后至次年汛前，上游 石门水库尚未完工，不能完全起调蓄功能，为偏于安全，不考虑石门水库的调蓄作用。 设计洪水采用非汛期洪水的最大值独立选样，因 **县提供水文资料欠缺，基础水文资料引用《 **省石门水利水电枢纽工程初步设计说明书》（以下简称《石门初设》）所列水文资料。 ２２ 设计洪峰流量采用下列公式： Q 坝 =（ F 坝 /F 西 ） n Q 西 式中： Q 坝 —— 坝址处设计洪峰流量 ， m3/s； Q 西 —— **水文站设计洪峰流量 ， m3/s； F 坝 —— 坝址以上流域面积， km2； F 西 —— **水文站以上流域面积， km2； n—— 常数，取 n=2/3。 计算得 Q 坝 = Q 西 由《石门初设》所列 **县水文站 1953～ 1988 年共 35 年非汛期最大流量资料， 采用矩法计算统计参数，用 P— Ⅲ型线适线，经计算 **站非汛期（ 11 月～次年 5月 ） 5年一遇设计洪峰流量为 Q 西 P=20%= m3/s， Q 坝 P=20%= m3/s。 四、 水位～流量关系推算 依据我院实测的橡胶坝下游 公里河道纵横断面图，采用恒定非均匀渐变流能量方程，自下而上逐段推算不同流量时各断面水位，推算至橡胶坝址处采用的方程式为： α 2V22 α 2V12 Z2+__________ =Z1+__________ +hf+hj Zg Zg 式中： Z Z2—— 上、下游断面水位； α 1V12 α 2V22 __________ 、 __________ —— 上、下游断面的行近流速水头； Zg Zg hf、 hj—— 上、下游断面之间的沿程水头损失与局部水头损失。 橡胶坝下游水位～流量关系表 表 4— 4 Q（ m3 /s） 1000 1500 2020 2500 3000 ２３ H（ m） Q（ m3 /s） 3500 4000 4500 5000 5500 H（ m） 注：表中高程为黄海高程系 第三节 橡胶坝工程对河道行洪影响分析 根据《防洪标准》 GB5020194， **县城区段防洪标准为二十年一遇，洪峰流量为 3741 m3 /s；橡胶坝枯水季节充水升坝挡水，汛期则塌坝泄洪，按河道渲泄二十年一遇洪 水分析该工程对河道洪水的影响，即橡胶坝工程壅水分析。 橡胶坝 段全长 (含中墩 )，坝底板高程 m，升坝后正常挡水位为 ；河床高程 米，左岸设台地，河道平均比降为 1/800。 塌坝后橡胶坝的过流能力，按宽顶堰过流公式计算： Q=б S∙ε ∙mB 2g H3/2 式中： б S—— 淹没系数，由坝顶前后水深的比值查表确定； ε —— 侧收缩系数； m—— 流量系数； B—— 橡胶坝过流断面净宽， B=255 米； H—— 坝前高出坝顶以上水深（ m），坝顶高程 =坝底板高 程 +，塌坝后，坝顶高程为 ； Q—— 橡胶坝过流能力， m3/s。 根据上述公式和坝下水位，假设不同的坝前坝顶以上水深，使过流能力满足二十年一遇洪峰流量。 经反复试算，当发生二十年一遇洪水时，坝前水位为 ，查坝下游水位～流量关系曲线，坝下游水位为 ，即壅高水头。 ２４ 当发生五十年一遇洪水时，洪峰流量为 Q=5050m3/s，按堰流计算坝上游洪水位为 ，下游水位 ，即壅高水头。 橡胶坝上游城区段堤防已全部建成，堤顶高程 220m。 按二 十年一遇防洪标准设计洪水位加上超高仍低于堤顶高程，建坝后壅高上游水位，不影响安全泄洪；按五十年一遇防洪标准校核洪水位加上超高也低于堤顶高程，建坝后壅高上游水位 ，不影响安全泄洪。 第四节 橡胶坝工程水资源供需平衡分析 橡胶坝可利用水资源量 **县城橡胶坝上游汇流面积共 3215Km2，多年平均径流深 248mm，多年平均径流量 m3。 径流深年际变化大， CV=， CS=，径流可利用调节系数按 计， 75%半干旱年份可利用径流量为 亿m3 ；石门水库建成后每 年向 **县城供水 2646万 m3后尚有 m3 径流量可供橡胶坝利用。 橡胶坝工程用水量分析 （ 1）蒸发损失水量 橡胶坝建成后，正常挡水位 ，回水长度 1658m，水面宽平均为 290 m，水面面积 万 m2。 静态蓄水量为 106 万 m3，根据 **县水文站 1954～ 1991 年共 38 年实测水面蒸发资料，多年平面水面蒸发量 1038mm，因此，计算年蒸发损失为 万 m3。 （ 2）渗透损失水量 由于坝基置于弱风化岩石上，沿坝基渗漏量较少，渗透损失重点考虑绕渗，采用阻水系数法计算坝址处年渗透损失水量 达 263 万 m3。 （ 3）坝前正常蓄水量为 106 万 m3，按一年塌坝二次计算，橡胶坝年需水量合计为 524 万 m3。 ２５ 橡胶坝供用水量平衡分析 橡胶坝 75%半干旱年份可利用水量为 亿 m3，远大于橡胶坝年需水量 524 万 m3，水源是完全有保证的。 ２６ 第五章 工程设计 第一节 工程等级及设计标准 一、工程等级 **县橡胶坝工程是 **县城区的一项集游乐、美化城市风景、改善生态环境的一项社会公益工程，可拦蓄上游河道径流，形成人工湖区，美化城市风景，为 **县城人民提供一个休息游览的场所。 同时抬 高地下水位，改善生态环境，能够为 **县人民提供部分工业和生活用水，社会效益十分显著。 将该枢纽工程定为四等工程，橡胶坝、控制室分别为 4 级建筑物。 二、工程设计标准 **县橡胶坝工程设计洪水标准为四级建筑物的设计洪水标准，即正常运行期为 20 年一遇，非常运行期为 50 年一遇，临时工程洪水标准为非汛期洪水 5 年一遇。 第二节 工程布置 一、坝址选择 **县橡胶坝是城区段综合治理工程中的重要挡水建筑物，根据城区统一规划要求，该坝建在 **县城建设路西侧。 二、工程布置 **县橡胶坝工程是按照 防洪要求及坝址地形地质等综合考虑布置的，主要分为以下几个部分： （ 1）橡胶坝工程；（ 2）边墙及左右岸护岸工程；（ 3）控制室工程 ２７ 等。 （一）橡胶坝工程： 橡胶坝长度确定： 根据 **县整体防洪规划要求，橡胶坝塌坝后底坎高程、长度既满足过流要求又严格按照水利部《橡胶坝技术规范》 SJ22798 有关规定。 即橡胶坝底板顶高 ，坝高 3 米，共三跨，每跨长度 ，中间分隔墩厚度为 60厘米，左岸台地高程为 米，台地宽度为 24米。 结构布置及断面设计 橡胶坝的坝身结构形式及断面拟定，主要根据坝袋 设计、坝体稳定及河道泄洪要求确定。 橡胶坝坝址处河床 ～ 为卵石层，承载力为 400Kpa，渗透系数为 K=300米 /日，属于强透水等级。 卵石层下部为强、弱风化岩，属弱透水性。 根据地质资料，橡胶坝设计有两种比较可行的方案，一是浅基础方案，二是深基础方案。 现将两方案简要介绍如下： （ 1）浅基础方案 坝基置于砂卵石层上，上游设水平防渗铺盖，下游设消力池、海漫、防冲槽等，由于泄洪流量较大及地质等原因，上游水平铺盖、下游消力池及海漫等水平长度较长，厚度较大，工程投资较大。 （ 2）深基础方案 坝 底板基础置于弱风化岩石上，基础上下游分别为 Mu60M10 浆砌石挡土墙结构，挡土墙中间回填砂卵石。