水闸除险加固工程初步设计报告.doc

x省 x县x水闸除险加固工程初步设计报告 II目 录1综合说明11.1工程概况11.2水文41.3工程地质51.3.3 主要工程水文地质问题及评价61.4 工程任务及规模71.5 工程加固设计81.6 金属结构与电气111.7消防设计121.8 工程施工组织设计121.9工程占地141.10 环境保护与水土保持141.11 工程管理161.11 工程投资概算161.12 社会效益评价162 水文气象182.1流域概况182.2气象182.3水文基本资料202.4 设计洪水212.5 下游水位流量关系312.6 水闸现状泄流能力复核计算332.7 现状情况下上下游水位及闸顶、堤顶高程复核362.8 水情自动测报系统设计383 工程地质473.1 任务及工作量473.2 区域地质概况483.3 主要工程水文地质问题及评价553.4 天然建筑材料573.5 结论与建议574 工程任务和规模594.1 主要的工程任务和规模594.2 水闸特征水位594.3 工程存在的主要问题及其原因分析594.4 除险加固必要性604.5 除险加固设计主要内容615 工程加固设计625.1 设计依据及基本资料625.2 本次初步设计内容675.3 除险加固工程设计675.4 设计计算865.5监测系统设计 986金属结构与电气1146.1 金属结构1146.2 电气设计1177.消防设计1247.1 工程概况1247.2 消防设计依据和原则1247.3 电缆消防设计1247.4 水闸消防1247.5 消防设备1248 工程施工组织设计1258.1 施工条件1258.2 施工导流1288.3 料场的选择与开采1328.4 主体工程施工1328.5 主要施工机械及建筑材料供应1368.6 施工交通及施工总布置1378.7 施工总进度1409 工程占地1429.1工程占地处理范围1429.2补偿投资概算14210 环境保护设计14410.1 工程环境影响评价结论14410.2 设计依据与设计标准14510.3 环境保护设计14510.4 环境保护管理与环境监测14910.5 环境保护投资概算15011水土保持设计15211.1 项目及项目区简况15211.2 编制依据15311.3 水土流失防治责任范围15411.4 建设过程中造成的水土流失预测15511.5 水土流失防治方案15711.6 水土保持监测16211.7 投资概算及效益分析16311.8 方案实施管理措施16711.9 综合结论16712工程管理设计16812.1管理机构及人员编制16812.2 工程管理及保护范围16912.3 工程管理设施17012.4 工程调度运用17112.5 施工期工程管理17213 劳动安全与工业卫生17313.1 设计依据17313.2 工程总体布置17313.3 安全防范措施17413.4 预期效果及评价17513.5 安全机构设置17614 节能设计17714.1 概述17714.2 编制依据17714.3 工程能耗系统概况及特点17814.4 能耗指标与耗能分析17914.5 节能措施18014.6 节能效果分析评价18115 工程概算18315.1 工程概况18315.2 投资主要指标18315.3 编制原则和依据18415.4 基础价格18415.5 其他费用18515.6工程概算18616 社会效益评价188附表： 1、工程特性表；附件： 1、x县x水闸安全鉴定报告书；2、水利部大型病险水闸安全鉴定成果核查意见x水闸工程特性表前附表1序号名 称单 位原设计安全评价初步设计备 注1水 文全流域面积km2243024302430闸址控制集雨面积km2301301301干流长度Km144144144干流平均坡降1.161.161.16设计洪峰流量m3/s13801405（P3.3%）1420.00（P3.3%）校核洪峰流量m3/s15151564（P2%）1832.00（P1%）2气 象多年平均降雨量mm1258.51258.51258.5多年平均径流系数0.4240.4240.424实测最高气温39.7实测最低气温-10.8年平均气温16.73水闸水位特征正常水位m96.5096.5096.50相应下游水位m92.1292.1292.12设计洪水位m99.6397.48（P3.3%）相应下泄流量m3/s1405.001420.00相应下游水位m97.1696.40校核洪水位m99.8897.88（P1%）相应下泄流量m3/s151515641832.00相应下游水位m97.2097.184工程效益灌溉面积亩550055005500防洪保护面积万亩1.21.21.2保护人口万人3.93.93.9x水闸工程特性表前附表1序号名 称单 位原设计安全评价初步设计备 注5水 工 建 筑5.1溢流坝无堰型曲线型实用堰曲线型实用堰堰顶高度m96.5096.50溢流宽度(两段)m22.0+20.822.0+20.8消能型式底流底流消力池长度m7.5/10.57.4/4.47.4/4.4消力池深度m0.7/0.420.7/0.425.1泄洪闸翻板门翻板门平板提升门堰型折线型实用堰折线型实用堰宽顶堰堰顶高度m95.0095.0092.50总长度/溢流长度m55.1/55.155.1/55.177.38 /64消能型式底流底流底流消力池长度m16.016.028.00（含斜坡长）消力池深度m0.70.71.0闸门尺寸宽高3.01.53.01.58.04.3平板钢闸门启闭机台85.2冲砂闸（泄洪闸）平板提升门平板提升门平板提升门堰型宽顶堰宽顶堰宽顶堰堰顶高度m93.5093.5092.00总长度/溢流长度m13.9/9.913.9/9.9 38.74/32消能型式底流底流底流消力池长度m15.528.0消力池深度m0.51.421.0闸门尺寸宽高3.33.03.33.08.04.8平板钢闸门启闭机台3345.3进水闸平板提升门平板提升门平板提升门堰顶高度m95.095.095.0总长度/过流长度m7.4/4.47.4/4.4 4.6/2.2闸门尺寸宽高2.23.02.23.02.23.0平板钢闸门启闭机台2216工程永久占地工程永久占地亩07经济指标总投资万元3138.86x省x县x水闸除险加固工程初步设计报告 1综合说明1.1工程概况1.1.1水闸工程概况x水闸位于湘江一级支流沩水中上游，地处x县云山乡，闸址以上流域面积301km2，闸址距x县城44km，附近有东西向省道S209经过，下游约2Km处有南北向洛湛铁路经过，交通便利。水闸工程主要由进水闸、冲砂闸、泄洪闸等建筑物组成。闸坝轴线总长122.00m。水闸设计灌溉范围涉及x县的1个乡镇8个行政村，灌溉农田面积0.55万亩，保护下游耕地1.2万亩，保护下游人口3.9万人。水闸原设计泄流量为1380m3/s，是一座以灌溉为主的大（）型水利工程。工程等别为等，主要建筑物按2级考虑。本次初步设计按30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。闸下游消能防冲工程的洪水标准与该水闸洪水标准一致，取洪水重现期为30年。1.1.2 水闸建设过程及历年加固情况该水闸于1966年第一次兴建，坝基落在砂卵石层上。闸体均为砌石外包混凝土结构；闸门为钢筋混凝土预制结构。受当时经济及历史条件的制约，工程建设采用边设计、边施工、边调整的方式进行。设计质量也存在一定的问题，投入运行后，随着渗透破坏及结构老化，逐年维修仍不能正常使用，影响农田取水灌溉，存在安全隐患。1984年，县水利局对该坝进行了加固及改建，拆除部分泄洪闸，将底板降低，新建冲砂闸及启闭台，泄洪闸更换竖轴转动门，受当时资金缺乏制约，基础仍建立在河床砂卵石基础上，闸门采用钢筋砼预制结构，手动卷扬机启闭，泄洪闸立轴式转动闸门需人工启闭。消能设施利用了原来部分，新老连接不完整。随着运行的投入，闸基产生渗透破坏及工程老化，导致水闸一直处于带病运行状态。主要存在建筑物基础渗透破坏产生不均匀沉降，溢流坝体开裂，冲砂闸闸墩倾斜变形，闸门无法正常启闭，溢流面板砼开裂，消能设施完全破坏。钢筋砼闸门面板老化、破损、露筋锈蚀。启闭机所有排架砼剥蚀，结构损坏严重，不能正常运行。x水闸自1967年建成后委托x县水电局管理，在1991年移交黄材水库管理局进行管理，在上级主管部门的领导下，建立健全了工程技术管理等制度。目前建立有工程管理制度，防汛值班制度、抗旱水源调配制度等各项规章制度。水闸管理人员按有关规程规范和制订的技术管理制度对水闸进行养护和维修，但由于技术力量薄弱、资金短缺，x水闸的管理较差。1.1.3 前期工作概况及安全鉴定的主要结论2008年12月，黄材水库管理局根据水利部水闸安全鉴定管理办法（水建管2008214号）、水闸安全鉴定规定（SL214-98）的规定，委托x省水利水电科学研究所编写x水闸安全评价报告。x省长沙市x县x水闸工程安全评价报告于2008年12月完成，2008年12月底，x省水利厅组织召开了长沙市x县x水闸安全鉴定审查会，评定x水闸安全类别为“三类闸”。并于2009年3月中旬下达了x省x县x水闸安全鉴定报告书，安全鉴定主要结论如下：1、工程等级和洪水复核设计洪水流量1380m3/s ,校核洪水流量1515m3/s。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）之规定，考虑到水闸上、下游水位差小于10m，失事后对下游影响较小，确定其主要建筑物工程等级降低为三级，洪水重现期设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为50年一遇。（本次初步设计根据实际情况和相应规范复核为设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准100年一遇）。2、过水能力复核闸顶及左右岸堤顶高程均小于要求的最小高程，不满足规范要求。3、消能防冲复核计算结果表明，溢流闸段、冲砂闸段和第一、二泄洪闸段消力池长度和厚度均不满足要求。4、闸基抗渗稳定复核x水闸的泄洪冲砂闸段在正常蓄水情况下的搞渗稳定不满足规范要求，以致在运行中出现渗透破坏现象，淘空闸基。5、抗滑稳定复核x水闸泄洪旋转闸门段和泄洪冲砂闸段的抗滑稳定安全系数在基本组合下不能满足规范要求，特殊组合下满足要求。6、水闸抗震复核闸址区地震基本烈度为VI度。按照水闸安全鉴定规定（SL214-98）该工程可不进行抗震复核。7、砼结构及砌体结构复核本次现场检测结果表明，混凝土强度等级小于原设计，各混凝土结构经几十年运行，混凝土老化十分严重（主要体现在碳化深度基本全部超过了钢筋的保护层厚度，砼结构基本达到使用寿命极限），导致各构件钢筋普遍锈蚀，钢筋锈蚀膨胀进而引起混凝土进一步破损，加剧砼剥落、露筋锈蚀，致使各构件受力钢筋截面远小于原设计，是所检测各砼构件普遍存在裂缝及破损现象的主要原因。8、金属结构及电气设备安全复核泄洪冲砂闸启闭设备露天放置，锈蚀破损严重，螺杆式启闭机严重锈蚀老化，启闭困难，已达使用寿命极限。各闸室止水橡皮老化，大部分失去止水作用。9、观测设施水闸无任何观测设施和仪器；生产设施远不中满足水闸工程管理设计规范SL170-96的要求。针对x水闸在多年运行中存在的问题及工程安全状态分析成果，根据水闸安全鉴定规定SL214-98，该水闸处于非正常运行状态，确定其为三类闸。水利部水利建设与管理总站对x水闸进行了核查，并于2012年10月15日以建管总站201208号文下发了关于印发沩水水闸等22座水闸安全鉴定成果核查意见的通知，对x湾水闸安全鉴定成果出具了核查意见。综上所述，水闸各项运用指标达不到水闸设计规范(SL265-2001)的要求，工程运行40多年，严重老化，存在诸多安全隐患，需进行除险加固。2012年05月，x省水利水电勘测设计研究总院受黄材水库管理局委托对x水闸除险加固工程进行初步设计。1.2水文1.2.1 流域概况沩水为湘江下游左岸一级支流，发源于x县扶王山，流向大致自西向东，流经北龙潭、莲花桥、黄材、横市、双凫铺、x县城、双江口，于望城区新康乡注入湘江，沩水控制流域面积2430km2，河长144Km，平均坡降1.16。x水闸位于湘江一级支流沩水中上游，地处x县云山乡，闸址距x县城44km，是一座以灌溉为主的大（）型水利工程。闸址以上流域面积301km2，占整个沩水流域面积的12.4%。1.2.2 气象沩水流域处于亚热带气候区，湿热多雨，冬冷夏热，冬干夏湿，热量不足，雨量充沛，四季分明，雨量集中于春夏，具有副热带大陆季风性气候的特色。据x县气象站1959年2009年实测资料统计，多年平均气温16.7，历年最高气温39.7（1991年7月21日），历年最低气温-10.8（1991年12月29日），多年平均降水量1389mm；汛期多年平均最大风速14.6m/s，多年平均风速2.7m/s，最大风速29m/s，风向为北风。多年平均蒸发量1384.2mm，年平均相对温度81%，年平均日照1714.7h。1.2.3 设计洪水沩水流域内自20世纪50年代先后设立了沩山、巷子口、青山桥、流沙河、石螺山、石坝子、x等7个雨量站，以上各站均有长系列实测雨量资料，将上述雨量站作为设计暴雨计算依据站。统计最大24小时暴雨、最大1d暴雨，分析其比值，将最大24小时暴雨系列延长，进行频率计算，得各频率设计暴雨，取均值作为流域设计暴雨。由设计暴雨扣除初损和稳渗，得各频率设计净雨。利用暴雨资料推求设计洪水，洪峰流量考虑x水闸上游黄材水库的调峰作用，得到经黄材水库调蓄后的x水闸设计洪水成果见下表1.2-1。x水闸各频率设计洪水成果表表1.2-1 单位：m3/s频率P=1%P=2%P=3.33%P=5%设计洪水1832.001560.001420.001326.001.2.4 水闸下游水位流量关系曲线由于该水闸下游无实测水位流量关系，故本次下游水位流量复核，采用下游实测断面测量结果，利用明渠均匀流公式，建立水闸下游的水位、流量关系,成果见表1.2-2。x水闸下游水位、流量关系成果表表1.2-2水位Z（m）91.9992.9993.9994.4994.9995.4995.9996.4996.9997.18流量Q（m3/s）0124.43390.73563.68759.73977.051214.141469.731742.7418321.3工程地质1.3.1 区域地质概况及枢纽区工程地质条件闸址处两岸地形较对称,河床宽110120m，深度一般58m，河流流向N75E，两岸为平坦开阔的级阶地，阶地前缘坡高4.06.0m，河岸局部地段已建挡土墙护坡。轴线上的混凝土局部遭破坏，消力池和护坦已被水流冲毁。闸址区表部大多被第四系松散堆积层覆盖，仅右岸，闸坝坝面以上高程有基岩露头。根据本次地表调查和钻孔勘探资料，闸址区地层岩性较简单，主要为震旦系下统（Za）、下第三系古新统（E1d）与第四系松散堆积物组成。第四系全新统（Q4al)河床砂卵砾石为河床冲积堆积，为闸坝基础持力层，主要成分为石英砂岩、砂岩等。工程区构造上位于云山向斜以北，沩水断裂带东尾部，处于云山断裂F1之上。F1断层为区域性断裂，压扭性，产状N32W,SW7075，于河床右侧放水闸门处斜切闸轴线，破碎带宽度1013m。破碎带物质为黑色泥炭夹碎块，强度低，透水性强，碎块见断层擦痕现象，母岩为炭质页岩，性脆。断层以北（左河床）地层为下第三系（E1d）砂砾岩，岩层产状N70E,NW11，根据钻孔取心，浅表部岩石节理裂隙较发育一般；断层以南为震旦系（Za）炭质页岩，岩层产状N40E,SE72，节理裂隙较发育。1.3.3 主要工程水文地质问题及评价(1) 渗漏问题闸坝体为混凝土和浆砌块石或三合土砌块石，为“金包银”，块石间空隙大，在正常蓄水位时存在上游水通过坝体向下游渗漏的问题。现场调查发现闸坝体下游发现多处有集中渗水点，渗漏量Q=12L/min。水闸基础位于河床砂卵砾石，其透水性强，蓄水后，在渗透压力长期作用下，上游水有可能沿砂卵石层产生坝基渗漏及渗透变形问题。左岸坝肩堤防为人工堆积的粉质粘土夹碎石，填筑质量差，透水性较强，其下部砂卵砾石，属强透水层。右岸山体岩石强风化深度大，风化节理裂隙发育，透水性强。在闸坝正常蓄水情况下，上游水将沿左坝肩的人工填土和砂卵砾石层以及右坝肩的节理裂隙向下游产生绕坝渗漏问题。(2) 闸基沉陷变形问题闸坝地基土为砂卵砾石层，因砾石大小和含量不同，堆积密实度不一致，承载力不均一，存在基础不均匀沉降导致的沉陷变形问题。调查发现闸基多处混凝土及下游砼面出现了不均匀沉降引起的纵向和横向裂缝，裂缝宽度0.24mm，纵向裂缝两侧混凝土面高差0.11.3cm。建议对砂卵砾石层和断层带进行基础加固处理。(3) 闸基抗滑稳定问题闸坝段、消力池和护坦段，因基础置于砂卵砾石上，砂卵砾石整体抗冲刷能力弱，汛期洪水的冲刷作用下，存在基础抗滑稳定问题。目前消力池及护坦全线已经遭冲毁破坏，闸坝下游形成多处冲刷冲刷坑。建议对岸坡采取护坡护脚措施，对消力池和护坦段及其下游进行防冲处理。 (4)岸坡稳定问题闸坝上下游两岸为第四系冲积堆积的松散土体，上部为人工堆积的粉质粘土夹碎石，填筑密实度较差；下部为壤土和砂卵砾石层。土体抗冲刷流速低，仅0.40.65m/s。水闸蓄水后，上游存在洪水和波浪对岸坡的侵蚀，下游因河水流态发生改变，尾水冲刷将对下游土质岸坡进行冲刷掏蚀，存在土质岸坡的抗冲刷稳定问题。历年雨季，特别是洪水，曾多次对岸坡造成坍塌险情。建议对闸坝上下游河岸进行护坡护脚处理。(5)施工期基坑渗漏和开挖边坡稳定问题由于地下水位埋藏较浅，水量丰富，砂卵砾石透水性强，在水闸施工过程中，基坑存在地表水和地下水经基坑壁向基坑渗漏以及开挖、渗水引起的边坡稳定问题，施工过程中应做好地表排水、基坑防渗和边坡支护处理。1.3.4 天然建筑材料(1) 土料：来自云山村云山土料场，分布高程120130m。剥离层平均厚度0.5m，有用层平均厚度3.0m。质量好，储量3万m3以上， 料场有乡村公路连接到闸坝右岸，平均运距6km，开采运输条件较好。(2) 块石料：天井冲块石料场位于闸坝下游右岸麦田乡天井冲，料场山体雄厚，岩石坚硬，完整性较好，弱风化新鲜状，力学强度高，成块率高，质量好，储量丰富，现有多处采石场，开采较方便，有公路直达工程区，运输条件较好，平均运距8km。(3) 砂砾石料：工程区河道内没有具备规模开采的砂砾石料场， 所需砂砾石料需购买。横市砂石场可供应各种级配的砂和骨料，质量好，料源丰富。公路运输较便利，平均运距8km。1.4 工程任务及规模1.4.1 工程规模x水闸位于湘江一级支流沩水中上游，地处x县云山乡，距x县城44km。该闸是一座以灌溉为主，结合防洪、抗旱、排水等综合效益的大（）型水利工程。改造前水闸工程主要由右岸2孔进水闸、右侧溢流坝、3孔冲砂闸、19扇泄洪闸及左侧溢流坝等建筑物组成，闸坝轴线总长122.0m。改造后的闸坝主要包括1孔进水闸、4孔冲砂闸、8孔泄洪闸组成。1.4.2 工程任务根据x省水利厅于2009年3月下发的x省x县x水闸安全鉴定报告书，x水闸被评定为“三类闸”，因此需进行除险加固，本报告书就是对x水闸除险加固工程进行初步设计。根据水闸存在的问题和安全鉴定专家意见确定本次初步设计的主要项目如下：将现有水闸作为上游围堰，在现有水闸下游26.0m处新建水闸。在相应主体工程施工完成后，再拆除现有水闸。（1）对右岸渠道进水闸在原址进行加固改造。（2）对两岸堤防加固。（3）冲砂闸、泄洪闸新建。（4）护坦、消能设施新建。（5）工作桥、启闭机台新建。（6）闸门新建。（7）新建防汛仓库。（8）添置观测设施和更新启闭设备。1.5 工程加固设计1.5.1 工程现状及存在问题x水闸过流能力不能满足规范要求，下游消力池全部冲毁，闸基渗透破坏严重，危及闸身安全，具体存在问题如下：1）、水闸闸顶高程不满足规范要求。2）、水闸基础未处理，施工质量较差，长期渗漏，水闸底板己淘空。3）、下游溢流堰面混凝土老化严重，开裂；闸底部出现较大裂缝。4）、消力池底板在水流冲刷下，已全部破损。5）、水闸立轴支铰锈蚀、破损严重，闸门启闭失效。6）、冲砂闸和进水闸闸门锈蚀、破损，启闭设备老化启闭不灵。7）、闸顶工作桥设计标准偏低，且未连接两岸，无法满足当地村民的生产生活需求，护栏损坏严重，桥板砼严重化，存在较大的安全隐患。8）、水闸没有按规范要求设置安全监测设施，管理设施极其落后，严重影响水闸安全运行、管理。9）、电气设备安全不满足安全运行要求。综上所述，水闸各项运用指标达不到水闸设计规范(SL265-2001)的要求，工程运行40多年，严重老化，存在诸多安全隐患，需进行除险加固。1.5.2 除险加固工程设计1.5.2.1 工程总体布置在现有水闸下游26m处新建水闸，现有水闸作为施工时的上游横向围堰，当相应部分施工完成后再拆除。进水闸位置保持不变。新建水闸工程全长122.00m，主要建筑物包括右岸进水闸、冲砂闸、泄洪闸、消能设施、上下游防洪堤，管理用房及工作(交通) 桥等组成。(1) 右岸渠道进水闸：属灌区渠道取水口，底板高程95.0m，闸孔净宽2.2m。(2) 冲砂闸：布设4孔，单孔净宽8.00m，闸底高程92.0m，闸段总长38.64m。(3) 泄洪闸：布设8孔，单孔净宽8.00m，闸底高程92.5m，泄洪闸段总长77.48m。(4) 下游消力池：采用深挖式消能；消力池未端连按海漫。(5) 上下游防洪堤：水闸两岸为乡村公路。(6) 闸顶工作桥：桥长122.00m，宽2.5m，桥面高程98.60m，可兼作人行交通桥。1.5.2.2闸坝加固改造设计A）进水闸改造采用C25钢筋砼，闸墩顶高程为原高程99.50 m；闸室增设胸墙挡水，胸墙尺寸为： 3.3* 2.2*0.3m(高*宽*厚)。原闸墩表面老化部位，采用丙乳砂浆处理；闸底进行充填灌浆。重建工作桥、启闭机台与启闭室。B）冲砂闸新建右岸布置4孔冲砂闸。单孔净宽8.00m，边墩厚度为1.0m，中墩厚度均为1.5m，缝墩厚度为1.82m，闸孔装设8.004.8m（宽高）平板钢闸门，闸底板高程为92.0m，闸墩顶部高程为98.60m。闸全长38.64m，闸室长8.7m，采用C25钢筯砼浇筑底板及闸墩。在闸墩上新建启闭排架和启闭机房。C) 泄洪闸新建河床中间新建4孔泄洪闸。单孔净宽8.00m，中墩厚度均为1.5m、分缝墩厚度为1.82m，闸孔装设8.004.30m（宽高）平板钢闸门，闸底板高程为92.5m，闸墩顶部高程为98.60m。改建后，闸全长77.48m，闸室长8.7m，采用C25钢筯砼浇筑底板及闸墩。每两孔进行分缝，伸缩缝布置止水铜片。在闸墩上新建启闭排架和启闭机房。D）新建基础防渗闸基坐落在基岩上，下部采用帷幕灌浆，孔距2.0m，帷幕灌浆深度至透水率5Lu以下1.0m。灌浆轴线布置在上游侧。水闸两岸堤防砂卵层采用高压喷射灌浆，孔距1.0m。E）工作桥新建新建工作桥全长122.0m，桥面宽为2.5m，共12跨，采用T形C25砼简支梁结构，布置在闸墩下游侧。跨度（净空）为8.0m，桥两侧护栏高1.2m，为镀锌钢管焊接而成。1.5.2.3 消能设施加固改造设计水闸下游消力池原设计洪水频率标准偏低，采用两道消力坎的坎式消能方式，施工时为节约投资，人为缩短消力池长度，仅做一道消力坎，消力池长度远不符合要求，同时由于消力池和护坦均为浆砌石结构，并且施工时砂浆用量少，防冲能力差，开闸泄洪时水流流速大且形成回复式底流，将抗冲刷能力弱的消力池底板形成冲刷坑。80年代消力池和护坦就逐渐被洪水冲垮并扩大，虽然进行了一些修补，但因只是解决局部问题而未彻底，到90年代消力池和护坦冲毁不断蔓延，目前已全部被冲毁，完全失去其功能和作用，且危及坝体安全。本设计在下游新建消力池。A）消力池本设计水闸消力池全部采用深挖式消力池，池深1.0m。冲砂闸、泄洪闸两相邻间采用导墙隔离。冲砂闸段池长为28.00m（其中斜坡段7.5m）、泄洪闸段池长28.00m（其中斜坡段7.5m），消力池的纵向伸缩缝与闸底板伸缩缝位置一致，消力池斜坡段与闸底板间、消力池斜坡段与水平段分别设置一条横向伸缩缝，纵横向缝内以沥青杉板嵌缝，底板分缝处设置度0.5m高的齿墙。消力池采用C25钢筋砼底板，厚0.5m，底板下部设置75PVC排水孔，间、排距均为2.5m，呈梅花形布置。B）海漫溢流坝段、冲砂闸段海漫长度27.00m，泄洪闸段海漫长度27.00m；厚均为0.4 m，采用格宾网块石结构，海漫下铺聚脂长纤无纺土工布(标称断裂强度30KN/m)。海漫后接7.0m的防冲槽。1.5.2.4 岸堤护坡工程设计水闸上、下游河道除一处发生垮崩，采用了砼护坡外，其它两岸岸坡均未进行护砌。受历年洪水冲击，堤坡多次、多段出现滑坡，严重危及两岸堤防及两岸居民生命财产的安全，需进行加固整治，护坡、护脚设计如下：护坡采用块石砼挡墙结构，上游挡土墙顶部高程98.5m，下游挡土墙顶部高程97.6m。左岸护坡上游126m、下游130m，右岸护坡上游278m、下游150m。1.5.2.5水闸安全观测、水情测报系统本工程的主要观测项目有：水文、气象、水闸水位观测、位移观测、淤积观测等。主要观测设施有：沉降标点、水平位移标点、自记水位计、水尺、全站仪、水准仪等。1.6 金属结构与电气1.6.1 金属结构改造本阶段主要对闸门与启闭机进行了更新改造和布置设计。主要加固改造内容为：更新进水闸门，制安冲砂闸、泄洪闸闸门，新增启闭设备等配套设计。1）、进水闸：闸门采用潜孔式平板钢闸门，闸门1扇，孔口尺寸为2.20m3.0m，启闭机采用螺杆式启闭机，启闭机功率为2.2kW。2)、冲砂闸：共4孔，孔口尺寸均为8.04.5m，设检修门槽。闸门4扇、检修闸门1扇均采用平面钢闸门。启闭机采用固定卷扬式启闭机，启闭机功率为4*13kW。3）、泄洪闸：共设8孔，孔口尺寸均为8.04.0m，设检修门槽。闸门8扇、检修闸门1扇均采用平面钢闸门。启闭机采用固定卷扬式启闭机，启闭机功率为8*13kW。1.6.2 电气本工程电源拟选用380V电压等级。主电源由附近变电站引入一回10Kv线路，经10Kv隔离开关后进入x闸变配电室高压屏内，经10Kv负荷开关后与主变高压侧相连，主变降压至0.4KV后，送至变配电室变压器低压出线柜；为保证水闸的两回供电方式，采用一台37kW柴油发电机组作为备用供电电源，主备用电源实行终端手/自动切换，两电源在变压器低压出线柜上进行切换（互相机械闭锁），当常用电源消失时，自动将主用电源断开，同时投入备用电源开关，并使柴油机自动投入运行可确保启闭机室、控制室运行正常。水闸监控系统基于分层分布式计算机监控系统，拟按无人值班、少人值守的自动化方案进行设计。根据x水闸目前存在的工程管理安全问题及各级部门的管理需要，按照水闸管理相关规范及根据目前水利系统科技发展情况，该工程配置闸坝安全监测系统及水情测报自动化系统，该部分系统将纳入计算机监控系统范围进行并网管理，实现水闸全站统一的综合自动化管理。1.7消防设计 规划合理和畅通的交通道路和安全疏散通道，管理用房与启闭机房与主干道连接，启闭机房有两处安全出口，为钢筋混凝土结构，满足耐火等级要求。各设备间均按规定要求配置手提式干粉灭火器。 动力电缆与控制电缆分层或隔开敷设。在电缆穿越楼板、隔墙的孔洞和进出开关柜、配电屏、控制屏的孔洞均采用非燃烧性材料封堵，户外电缆沟与室内的电缆桥架连接外均采用防火板分开。1.8 工程施工组织设计1.8.1 施工条件x水闸位于x县云山乡，闸址距x县城44km，离水闸附近有东西向省道S209经过，下游约11Km处有南北向洛湛铁路经过，交通便利。建筑材料：水泥、油料在x县采购，钢材从x县采购，用汽车运输至工地；木材在当地采购。土料：来自云山村云山土料场，分布高程120130m。剥离层平均厚度0.5m，有用层平均厚度3.0m。质量好，储量3万m3以上， 料场有乡村公路连接到闸坝右岸，平均运距6km，开采运输条件较好。砂砾石料：工程区河道内没有具备规模开采的砂砾石料场， 所需砂砾石料需购买。横市砂石场可供应各种级配的砂和骨料，质量好，料源丰富。公路运输较便利，平均运距8km。块石料：天井冲块石料场位于闸坝下游右岸麦田乡天井冲，料场山体雄厚，岩石坚硬，完整性较好，弱风化新鲜状，力学强度高，成块率高，质量好，储量丰富，现有多处采石场，开采较方便，有公路直达工程区，运输条件较好，平均运距8km。施工用水可从河里抽取；生活用水可直接采用当地居民自来水。施工用电从下游高压线路经变压器降压取得。工程弃碴场设在水闸右岸附近，运距5Km。施工工期：本次除险加固工程计划工期为23个月。1.8.2 施工导流根据水利水电施工组织设计规范（SL303-2004），导流建筑物级别应为4级，土石结构的导流标准为2010年一遇。因为本工程为加固工程，只做局部加固和改造，项目简单，围堰的使用年限仅为一个枯水期，故导流洪水标准取5年一遇。本工程设计施工期为23个月，两个枯水期施工。为施工时导流的需要，两个枯水期项目均分左、右岸分段围水施工，导流采用分期导流方式。施工导流标准按10月1日3月31日5年一遇洪水标准，相应洪峰为92.45m3/s。设计粘土心墙土石围堰，迎水面坡比为1:2.0，背水面坡比为1:2.0，考虑运输要求，堰顶设计宽度为4.0m。1.8.3 施工总布置根据工程实际情况及现状地形条件，施工辅助企业可布置在上游右岸开阔处。1.8.4 施工总进度施工筹建期不包括在本进度计划内，工作内容包括主体工程施工招标、四通一平、征地拆迁等筹建工作，要求在第一年8月底之前完成。第一年9月为施工准备期，主要进行整修前期施工道路、临时工棚搭设和供电与供水系统修建工作。第一个施工期10月1日5月31日，利用原冲砂闸和右岸两孔进水闸导流，利用溢流坝和立轴闸门作为上游横向围堰，修建左岸下游横向围堰和一期纵向围堰挡水。施工左岸4孔泄洪闸和1孔冲砂闸、左岸消力池重建、新建左岸海漫、左岸护坡等。第二个施工期10月1日4月31日，利用新建3孔泄洪闸导流，拆除左岸原有坝体和一期围堰，利用右岸溢流坝作为上游横向部分围堰，修建右岸下游横向围堰和二期纵向围堰挡水。施工右岸进水闸改造、改建4孔泄洪闸、3孔冲砂闸及其基础灌浆、右岸消力池重建、新建右岸海漫、右岸护坡等。两个枯水期，均在汛期前完成水下部分施工。第三年7月，工程扫尾，主要进行施工临建设施拆除、临时占地复耕和工程竣工验收等工作。1.9工程占地本工程占地范围包括永久占地和临时占地部分。临时占地范围：包括施工作业场地、土石料场、弃碴场等。施工临时占地76.0亩，其中水田3亩，旱土25亩，林地16亩，荒草地32亩。各项补偿标准严格按照长沙市人民政府第103号令长沙市征地补偿实施办法执行。本工程占地移民补偿投资共计94.14万元。其中施工临时占地费79.25万元，其它费用6.34万元，基本预备费8.56万元。1.10 环境保护与水土保持1.10.1 环境保护水闸除险加固工程实施对环境既会带有利影响，也会造成不利的影响，但通过采取批复的环境保护措施，可降低其负面影响。工程实施后，将有效解决水闸的渗漏问题，解除水闸的安全隐患，可大大改善防洪能力，能够更加有效的抵御水灾洪灾，更好地保障沿岸人民生命和财产安全。为沿岸居民创造一个安全良好的环境，避免因洪涝灾害而造成对生产、生活、社会财产、交通、环境的危害，从而在自然条件上保证沿岸经济的稳定发展，其经济效益和社会效益都是显著的。但施工过程中也会产生不利影响，主要表现有对景观和生态环境破坏影响、施工噪声和震动影响、施工扬尘影响、施工对人群健康的影响等。为了减少施工对环境的不利影响，制定了相应的环境保护措施，主要有：地表水环境保护，严禁废水不经处理直接排入河中；声环境保护，尽可能选用低噪声设备，对高噪声设备采取隔音、消音措施；大气环境保护，加强对工地易扬尘地段进行洒水；植物保护措施，工程完工后及时种植草皮树木，恢复植被；施工固废处理，生活垃圾采取集中堆放集中填埋处理；人群健康的保护，加强饮用水源管理，拟定饮用水源保护区，严禁在保护区内排放生活和工业废物，生活区要保持清洁卫生。工程环境保护投资概算为39.56万元。1.10.2 水土保持水闸除险加固工程建设对所在区域的水土流失的影响主要是工程施工活动引起的。工程开挖、填筑，施工便道、土料场、石料场的开挖以及弃土、石、渣的堆放压埋，毁坏地表植被，使原土壤抗冲性、抗蚀性迅速降低，形成加速侵蚀，进一步加剧了侵蚀区水土流失。同时，主体工程、土料场和施工便道的开挖，造成临空面积加大，临时侵蚀基准后退，坡度加大，破坏了原山坡稳定性，为崩塌、滑坡等重力侵蚀的发生创造了条件。施工开挖产生的大量弃土、石、渣，为水土流失的形成提供了丰富的松散物质源，极易被暴雨洪水搬运进入河道，形成大规模输沙，而且流失物中的有害物质对下游造成水质污染，影响人民群众的生产、生活、生态环境。因此，要制定相应的水土保持措施以防止水土流失加剧。拟采取的水土保持措施为：（1）主体工程区。开挖时应按照不同的地质条件，设置不同的开挖边坡，开挖高陡边坡在其下边坡应设临时拦挡工程，不得流入河道。基础开挖弃方等表层剥离物应及时清运、集中堆放，且在转运过程中避免弃碴沿途散落，临时堆放场地应做好排水措施。对临时堆渣要做好覆盖、拦挡，在倒渣过程也应做好坡脚拦挡。在施工结束后应注意对该区进行清理，施工期尽可能避开大风日或雨天施工。（2）施工生产生活区。对于砂石料临时堆放场和弃碴转运场等应在周边做好相应的临时排水措施，在施工结束后清理整治以备复垦。（3）土料场区。在土料场土料开采前应布置临时排水沟排水，对各土、石料场清理的表土就近临时堆放并做好临时防护。在料场开挖时严格控制边坡，避免山体开挖面岩体形成撒落、崩塌和滑坡等重力侵蚀。在料场开采完毕后对场地清理平整并对开挖清理的覆盖层表土进行推土回覆,恢复植被。（4）弃碴场区。将堆放主体工程区弃碴的场地进行防护处理，在弃碴场上边坡设置临时排水沟，在堆渣结束后清理平整并在表面植草进行防护。x水闸工程水土保持方案投资概算为42.53万元。1.11 工程管理x县x水闸工程是一座大（）型水闸工程。在20世纪90年代，x水闸的管理交与黄材水库管理局所行管理运行。水闸自1991年移交后，在上级主管部门的领导下，建立健全了工程技术管理等制度。目前建立有工程管理制度，防汛值班制度、抗旱水源调配制度等各项规章制度。水闸管理人员按有关规程规范和制订的技术管理制度对水闸进行养护和维修，但由于技术力量薄弱、资金短缺，x水闸的管理较差。黄材水库管理局所下设x水闸建管所。建管所下属：综合办公室、工程技术科、财务供应科，行使不同的管理职能。根据水闸工程管理设计规范（SL17096）规定，工程管理生产、生活用房面积总计为550m2。1.11 工程投资概算工程总投资为3138.86万元，静态总投资为3138.86万元。其中建筑工程费 1648.57万元，机电设备及安装工程费183.09万元，金属结构设备与安装工程费283.97万元，临时工程费356.56万元，独立费用349.37万元，环境影响补偿费39.56万元、水土保持措施费42.53元，预备费141.08万元。1.12 社会效益评价x水闸除险加固后，可确保洪水来临时各闸门能正常打开泄洪，以免人为加大洪水泄流量，导致下游及沿河两岸耕地受淹。同时可保护县城防洪堤的安全，可阻挡洪水直接减少了下游及沿河两岸的淹没范围和各种洪灾损失。同时洪涝的产生，易造成城市排污不畅，随着水位的升高，污水及污染物淹没街道，发酵发臭，各类虫害易繁殖，还易诱发各类传染病，危害人民的身体健康。工程兴建后，这些问题将得到解决。工程发挥效益后，除减少洪涝灾害外，对安定人民生活及维护正常的生产和社会秩序，创造良好的投资、建设环境有着重要的作用，具有重要的社会效益和改善生态环境效益。因此，本工程项目的社会效益和生态效益也较为显著，建议尽快实施，以更好地为x县的经济发展作出应有的贡献。51 x省x县x水闸除险加固工程初步设计报告 2 水文气象2.1流域概况沩水为湘江下游左岸一级支流，发源于x县扶王山，流向大致自西向东，于望城县新康乡注入湘江，沩水控制流域面积2430km2，河长144Km，平均坡降1.16。x水闸位于沩水中上游，地处x县云山乡，闸址以上流域面积301km2，坝址以上干流河长18km,平均坡降2.79，占整个沩水流域面积的12.4%，闸址距x县城44km， 是一座以农田灌溉为主，结合防洪、抗旱、排水等综合效益的大（）型水利工程。沩水主要支流基本情况见表2.1-1。表2.1-1 沩水主要支流基本情况表支流名称位置流域面积河长河道坡降河源地点入河地点楚江右岸416km249km3.25x县扇子排x县江家湾乌江右岸587km266km1.85湘乡县羚羊山x县乌江口平水河右岸103km232km1.25望城县腊树塘x县曾加湾2.2气象沩水流域处于亚热带气候区，雨量充沛，四季分明，雨量集中于春夏，具有副热带大陆季风性气候的特色。据x县气象站1959年2009年实测资料统计，多年平均气温16.7，历年最高气温39.7（1991年7月21日），历年最低气温-10.8（1991年12月29日），多年平均降水量1389mm；汛期多年平均最大风速14.6m/s，多年平均风速2.7m/s，最大风速29m/s，风向为北风。多年平均蒸发量1384.2mm，年平均相对温度81%，年平均日照1714.7h。年平均降雨量1614mm，最大的年降雨量达2058.4mm（1962年），最少的年降雨量为1099.1mm（1978年）。年最大洪水多发生在每年的4月8月，其中以5、6月洪水发生机会占90%以上。x省x县x水闸除险加固工程初步设计报告 2.3水文基本资料 1）沩水支流的乌江流域上设有石坝子水文站，该站于1953年12月由前x省农业厅水利局设站。位于沩水一级支流乌江下游，x坝塘镇沩乌村，（东经：11231 北纬：2810）,为国家基本站。控制集雨面积为563km2。河段顺直长约700m，上游有一大湾，下游左右两岸各有一横堤伸向河边。其下700m沙洲为控制断面，水位58.5m开始漫滩，河宽100m，河岸有柳树杂草，上游5Km有一活动闸门拦河坝。1954年1月1日开始观测至今，该