北洛河城区段橡胶坝初步设计说明

北洛河城区段橡胶坝初步设计目录TOC\o"1-5"\h\z某县北洛河城区段橡胶坝初步设计1设计资料7水文72.1流域概况72.2气象82.3年径流82.4暴雨洪水特性82.5泥沙92.6水面蒸发9工程地质93.1概述93.1.1地形地貌概况93.1.2地质构造103.1.3地层岩性103.1.4水文地质条件113.1.5地震设防烈度113.2工程地质条件12123.2.1坝趾及库区工程地质条件12TOC\o"1-5"\h\z3.2.2护堤工程地质条件123.2.34#橡胶坝护堤工程地质条件133.3天然建筑材料133.3.1细骨料场133.3.2粗骨料场13工程任务和规模144.1社会经济发展状况及工程现状144.1.1社会经济发展状况和近期发展规划144.1.2库区段现状及存在的问题144.1.3排污设施144.2工程建设任务14工程选址、工程布置及主要建筑物155.1工程等别及主要建筑物等级155.1.1工程等别及主要建筑物级别、洪水标准155.1.2工程地震设防烈度155.2工程位置155.3工程布置和主要建筑物型式155.3.1布置原则155.3.2主要建筑物型式165.4橡胶坝袋及锚固设计215.4.1计算条件215.4.2坝袋计算225.4.3坝袋锚固设计235.5控制室工程255.5.1排水控制室结构设计255.5.2排水控制室结构计算255.6橡胶坝充排系统及水源255.6.1充排水方式选择255.6.2管路计算265.6.3橡胶坝的操作运用26电气设计266.1供电线路266.2电气照明26工程管理277.1管理机构定员277.2管理方法277.2.1工程调度管理277.2.2工程观测管理277.2.3管理围277.3运行管理28泥沙287.3.2橡胶坝前清淤周期计算及其运行7.3.2橡胶坝前清淤周期计算及其运行287.3.3水情监测287.3.4冬季运行29施工组织设计298.1工程任务298.2施工条件298.2.1自然条件298.2.2建设条件308.3施工导流308.3.1施工导流及施工围堰308.3.2基坑排水308.3.3施工方法308.4施工进度及技术供应318.4.1施工进度318.4.2技术供应318.5施工组织32环境影响评价329.1有利影响329.2不利影响33工业卫生与劳动安全评价3310.1劳动安全3310.1.1防火设计3310.1.2防洪、防淹3310.2采光与照明3310.3防尘、防腐蚀3410.4安全卫生管理机构及配置34节能节水评价34节水3411.2节电分析3411.3节燃料分析35工程安全评价3512.1防洪安全评价3512.1.1修建橡胶坝工程对县城安全评价3512.1.2塌坝运行时河道安全评价3512.2地下水位抬髙对现状建筑物的影响及安全评价3512.3现状河堤安全评价3612.4库区建筑物的影响及安全评价3612.5控制电源安全评价3712.6防洪预案373712.7结论371设计资料水洛河属渭河二级支流，上游分为南洛河和北洛河两条支流,两支流于某县城处汇合，汇合后称下洛河。北洛河河长31km，流域面积278km2，年均径流量2974万m3，年均流量0.943m3/s。南洛河河长30.5km，流域面积325.7km2,年均径流量0.38亿m3,年均流量1.2m3/s；水洛河总河长99.5km（某县境89.5km），总流域面积905.7某县境836.7km2年均径流量0.84亿m3，年均输沙量395万t。4#橡胶坝坝址处无实测泥沙资料，故泥沙根据《省水文图集》法进行计算，查得橡胶坝坝址所处流域年土壤侵蚀模数为0.5万t/km2，则年悬移质输沙量139万t,推移质输沙量按悬移质输沙量的20%计，则推移质输沙量27.8万t，故得坝址处年平均输沙量为166.8万t，折合128.3万m3。现代河床漫滩经河堤治理后稳定河宽100〜108m，平均髙程1616.5〜1639m，左岸I级阶地宽300〜350m，平均髙程1619.6〜1642m,11级阶地缺失；右岸I级阶地宽500〜550m，平均髙程1619.8〜1642m,11级阶地宽50〜100m，平均髙程1638〜1650m。某县位于陆腹地，属大陆性季风气候区，全年盛行西北风，最大风速20m/s。气候干燥，昼夜温差大，夏季气温髙，多冰雹、雨洪，夏秋季雨水集中。北洛河（城区段）河谷地貌以河漫滩、I级阶地为主，11级阶地零星发育。主要地层有第四系全新统粉土质砾、低液限粉土、新第三系（N）棕红色、浅黄色泥岩、砂质泥岩石、泥质砂岩。工程区浅层地下水资源贫乏，浅层地下水属第四系松散堆积物砂砾孔隙潜水类型；主要分布于北洛河干流河漫滩地及I、II级阶地底部。2水文流域概况水洛河属渭河二级支流，上游分为南洛河和北洛河两条支流,两支流于某县城处汇合后称下洛河。南洛河发源于关麓某县店乡的灶火沟，由东向西，流经店乡、南坪乡和水洛镇，河长30.5km，流域面积325.7km2，年均径流量0.38亿m3，年均流量1.2m3/s；北洛河发源于回族自治区隆德县台乡马鹿沟和黄草沟，由东北流向西南，于某县通边乡佛崖湾峡流入某县境，流经通边乡、乡、良邑乡、水洛乡和水洛镇等四个乡镇，河长31km，流域面积278km2，年均径流量2974万m3，年均流量0.943m3/s；下洛河由东北向西南，流经朱店镇、万泉乡至徐家城纳入清水河，经县周家峡口、出清水峡，至仁大川高沟村注入葫芦河。水洛河总河长99.5km（某县境89.5km），总流域面积905.7km2（某县境836.7km.）,年均径流量0.84亿m3，年均输沙量395万t。本次设计橡胶坝坝址位于北洛河末端，坝址以上控制流域面积278km2，河床平均比降1%，年均流量0.943m3/s，年均径流量2974万m3。气象某县位于陆腹地，属大陆性季风气候区，全年盛行西北风，历年最大风速为20m/s。气候干燥，昼夜温差大，夏季气温高，多冰雹、雨洪夏秋季雨水集中。全年平均气温7.9€，最热月为7月，月平均气温19.91，历年最髙气温34.81；最冷月为1月，平均气温一5.5€，极端最低气温一231，最大冻土深63cm，多年平均无霜期142天。多年平均降水量547.8mm，年分布极不平衡，冬春降水稀少，10月至次年4月降水仅占全年降水的20％，全年降水量60％以上集中在7-9三个月。年蒸发量1310.2mm（口径20cm）。有关气象统计资料见表2－1。2.3年径流由于北洛河无实测水文资料，故利用《省水文图集》进行年径流计算。按图勾绘出流域分水线，并定出流域中心位置，用直线插法求得北洛河流域多年平均径流深为107mm。多年平均径流量：用公式Q=（1000XFXR）/T计算出平均流量，再由公式W=QT计算多年平均径流量。式中：Q——多年平均流量（m3/s）F——流域面积，为278km2R——多年平均径流深，为107mmT——计算时段长，为31.54X106s由以上数据计算得坝址处多年平均流量分别为0.943m3/s，并求得多年平均径流量分别为2974万m3。2.4暴雨洪水特性水洛河流域年径流多由降雨补给，大多以暴雨形式出现，年分配极不均匀，多集中在7－9月。全年可分为3－5月为春汛期，由上游冰雪融水和降雨补给，6－9月为夏秋主汛期，以降雨补给为主，洪水多，历时短，洪峰流量大，且洪水的年际变化较大。10－11月为秋季枯水期，以地下水补给及河槽储蓄量为主，12月至次年3月为冬季枯水期，以地下水补给为主。该流域除上游南部地区为植被较好的土石山林区外，中下游属黄土高原丘陵沟壑区，植被差，山体破碎，小围的突降暴雨强度大，冲刷力强，形成大量地表径流，对河道两岸冲刷严重，破坏性较大4#橡胶坝坝址处二十年一遇洪峰流量为420m3/s，五十年一遇洪峰流量为570m3/s。2.5泥沙4#橡胶坝坝址处无实测泥沙资料，故泥沙根据《省水文图集》法进行计算，查得橡胶坝坝址所处流域年土壤侵蚀模数为0.5万t/km2，则年悬移质输沙量139万t，推移质输沙量按悬移质输沙量的20%计，则推移质输沙量27.8万t，故得坝址处年平均输沙量为166.8万t，折合128.3万m3。来砂量量逐月分配见表2-2。单位:万t橡胶坝址处来沙量月分配表单位:万t橡胶坝址处来沙量月分配表表2-2TOC\o"1-5"\h\z坝12345101112合6月7月8月9月址月月月月月月月月计比0.0.1.5.3.8.032.37.8.81.0.0.例1000113576036831796913404(%悬0.0.2.7.4.10.41.48.11.2.0.0.128移011701183137454837454305.3质2.6水面蒸发由于坝址无实测水面蒸发资料,故水面蒸发采用某县气象站水文气象资料进行计算：坝址处多年平均降水量547.8mm，年蒸发量1310.2mm（口径20⑷）。3工程地质概述地形地貌概况水洛河属渭河水系一级支流葫芦河支流，水洛河在县城以上分北洛河和南洛河，前者发源于隆德县六盘山脉西麓，流经隆德县台乡于通边进入某县境，后者发源于六盘山脉的关山梁灶火沟一带，至某县城南北洛河交汇后，向下游流经朱店、万泉至县大河滩汇入葫芦河。本区总趋势是；东北高，西南低，东部受六盘山抬升影响形成白垩系隆起带；西部第三纪以前为山间盆地，接受第三系沉积地层后卷入陇西构成体系，并抬升形成了以第三世系红色地层为主的丘陵区，构成了现代地貌的基本骨架。第四系中上更新世时期松散黄土层堆积继承了基底构造骨架，它与第三系红粘土地形相吻合，形成了现代黄土地貌景观—河谷阶地、梁、峁、洼地。全新世时期经强烈的线状侵蚀而形成的水洛河水文网，在原有黄土地形的基础上进一步切割，形成了水洛河树枝状沟谷、河谷阶地及其它地形地貌形态，构成了现代起伏不平的低山丘陵地貌类型。北洛河(城区段)河谷地貌以河漫滩、I级阶地为主，11级阶地零星发育。现代河床漫滩经河堤治理后稳定河宽100〜108m，平均髙程1616.5〜1639m，左岸I级阶地宽300〜350m，平均髙程1619.6〜1642m,II级阶地缺失；右岸I级阶地宽500〜550m，平均髙程1619.8〜1642m,11级阶地宽50〜100m，平均髙程1638〜1650m。总体上构成了宽阔的河谷地貌，河谷两侧为黄土丘陵山区，相对髙差150〜260m。地质构造本区构造位于祁吕贺山字型构造体系西侧马蹄形质地和陇西系六盘山旋回褶皱带；在山字型构造体系所控制的古地理区大面积沉积了新生代第三系地层，之后又受六盘山旋回褶皱带的挤压隆起所控制，形成了第三系某断陷盆地。某断陷盆地以某县城为中心，东以六盘山褶皱带为界，西以万泉石门口、磨石峡挤压隆起带为界，北与务断陷盆地相连，南与川龙山盆地连通。盆地由第三系红色泥岩组成，厚度150〜350m，不整合于元古界、古生界地层之上。岩层向西缓倾斜，呈单斜构造形式的盆地。地层岩性主要地层有第四系全新统粉土质砾、低液限粉土、新第三系(N)棕红色、浅黄色泥岩、砂质泥岩石、泥质砂岩。粉土质砾

主要分布河漫滩地及I级阶地底部，由土工试验资料，现代河床、漫滩岩性均一，属粉土质砾，再由颗分资料：1#〜10#橡胶坝和河堤分布区段，岩性组成均匀。0.075mm以下泥质成份占1.4〜5.0%，平均值2.89%,0.075〜2.0mm各粒径组占20.5〜31.1%，平均值26.2%,2mm以上各粒径组占55.2〜65.6%，平均值含细粒60.3%。现代河床地表岩性属级配不良砾石和土砾石，呈淡红色，灰色，母岩为石英岩、花岗岩，质地坚硬，厚度0.50〜4.50m，潜水位0.5〜1.0m，与现代河水位大致持平，混合料比重2.6,天然干重度16.50kn/m3，孔隙率n=27.0%,地基承载力0.30〜0.35MPa，饱和摩擦角巾=26。〜29°，混合料平均粒径d50渗透系数K=15〜35.0m/d，根据堤基d50粒径选定，v0.9m/s=2.6〜5.7mm平均值3.45=2.6〜5.7mm平均值3.45mm，d15=11.4〜27.0mm推荐值19mm，允低液限粉土主要分布于I级阶地。厚度0.5〜2.5m，具有大孔隙性、含水量较大，大于20%，孔隙比大于1.0。天然状态下呈可塑、软塑状。新第三系(N)主要分布于某断陷盆地，县城橡胶坝分布区，被第四系松散堆积物覆盖，岩石性为棕红色、浅黄色泥岩、砂质泥岩石、泥质砂岩。堤基围无不良堤基土分布，地基抗滑稳定条件较好。干密度为1.93〜2.02g/cm3允许承载力450KPa。I级阶地厚度0.5〜2.5m，具有大孔隙性、含水量较大，大于20%，孔隙比大于1.0。天然状态下呈可塑、软塑状。3.1.4水文地质条件工程区浅层地下水资源贫乏，浅层地下水补给条件较差，排泄条件较好。浅层地下水属第四系松散堆积物砂砾孔隙潜水类型；主要分布于北洛河干流河漫滩地及I、II级阶地底部。现代河床及河漫滩地地下潜水位深0.5〜1.5m,1级阶地潜水位埋深3.5〜5.50m,11级阶地潜水位埋深大于15.0m，含水层岩性为含细粒土砾，厚度0.5〜1.50观，渗透系数K=15〜35.0加/d;下垫面第三系红色泥岩属于相对隔水层。补给类型主要有工程区上界面和河流明流线状入渗补给、大气降水垂直入渗补给，排泄主要由微地貌及下垫面红色泥岩控制，并以1%的水力坡度向下游排泄，单井出水量100〜300m3/d。北洛河河谷浅层地下和北洛河河水水化学类型属HCO-—Na+—Ca2+。3对普通硅酸盐水泥及其金属结构无侵蚀性。3.1.5地震设防烈度根据《中国地震动参数区划图》GB18306—2001。某县地震动峰值加速度为0.20g，相应地震设防烈度为训度。另据探孔揭露及土工试验资料,坝基、堤基位于泥岩体,粘粒含量较大，初判不存在砂土液化现象。3.2工程地质条件坝趾及库区工程地质条件4#橡胶坝设计坝长97m，河道中心线回水长度442m。坝址和蓄水区现代河床稳定河宽101m，地质结构单一，层位稳定，河床漫滩分布段地层岩性可划分为2层，表层为第四系全新统(al--plQ1--3)河谷冲洪积4含细粒土砾，厚度0.5〜1.50m，天然状态下呈松散状，河漫滩零星分布；向下为第三(N)红色泥岩，呈厚层状分布，强风化层厚度0.2〜0.5m，天然状态下呈密实状。根据《中小型水利水电工程地质勘察规》SL55—2005，第三系红色泥岩属极软岩，单轴饱和抗压强度V5MPa，岩体产状近似水平，层状分布，单层厚度变化不大。岩体无断裂，节理裂隙不发育，无地下水活动，呈软塑〜硬塑状，不存在坝基渗漏水问题，地基承载力标准值为260KPa。经现场勘探，左坝端现状河堤髙3.1m，其基础基岩埋深0.2m；右坝端河堤髙4.1m，其基础基岩埋深0.5m。左右护堤外自堤顶至下伏基岩面为人工回填砂砾层，呈中密状，表层为硬化路。堤基础与泥岩结合部位可能存在渗漏水，需防渗处理。坝基开挖边坡，粉土质砾1：0.75；红色泥岩1：0.5。护堤工程地质条件规划2008年实施4#橡胶坝分布段现状护堤工程始建于1950年、70年代及90年代，由于修建年代的不同，因此在堤身结构、断面及防洪标准相差较大,堤身接头较多、标准不一。堤顶宽度0.3〜0.8m，髙度4.5m。堤身填筑料来自就近的河漫滩砂砾石，填筑标准各异、普遍较差。工程建成以来，未出现重大险情，但每年汛期因迎流顶冲和深弘逼岸区均有可能崩岸（护坡滑塌）隐患。根据总体规划，4#橡胶坝回水分布区左护堤控制桩号0+777〜1+117，长340m，右护堤控制桩号0+791〜1+147，长356m，现状护堤为重力式结构型式，堤髙3.1〜4.1m，堤基础位于第三系红色泥岩之上，堤基础进入基岩0.1〜0.3m，现状堤基础与基岩结合部位及分缝接头部位、局部堤身混凝土存在渗漏水，属强透水体，应考虑防渗措施，并应加固处理。4#橡胶坝护堤工程地质条件4#橡胶坝址处现代河床稳定宽度106m，河床漫滩分布段底层岩性可划分为2层，表层为第四系全新统(al-plQ1-3)河谷冲洪积含泥细砾土，4厚度0.2-0.6m，天人状态下为松散状，河漫滩零星分布，向下为第三系(N)红色泥岩，呈厚层状分布，强风华厚度0.2-0.5m，天然状态下为密实壮。根据《中小型水利水电工程地质勘察规》SL55-2005，第三系红色泥岩为极软岩，单轴饱和抗压强度V5MPa，岩体产状近似水平，层状分布。岩体无断裂，节理裂隙较发育，呈软塑-硬塑状，无地下水活动，不存在坝基渗漏问题，地基承载力标准值为260KPa。现状左右岸河堤基础与基岩结合部位存在可能漏水，须防渗处理。坝基开挖边坡，粉土1：0.75；红色泥岩1：0.5。3.3天然建筑材料3.3.1细骨料场根据地质勘探及混合料颗分试验资料，北洛河混凝土细骨料资源量贫乏，细骨料料场选在南洛坪砂厂，砂厂细骨料资源总量大于10万m3，5mm以下细骨料占31.96%，但0.075mm以下泥成分含量较低，平均值3.28%，细度模数2.45，天然状态下呈淡红色泥质、砂、卵石、碎石混合状，需采筛，采筛率为24.68%，因此，细骨料选在南坪砂厂集中购买，平均运距10km。3.3.2粗骨料场粗骨料料场选在南洛坪砂厂，总资源量大于20万m3，平均采筛率达64.7%,砾石母岩为石英岩、花岗岩等坚硬岩石，砾石干密度19.0KN/m3,比重2.65，但含泥量为2.61%，不宜分散采筛，需在砂厂集中购买，平均运距10km。4工程任务和规模社会经济发展状况及工程现状社会经济发展状况和近期发展规划某县位于市西南部，东邻华亭县，南与家川回族自治县、安县接壤西依县，北与隆德县相连，对外交通便利。根据《某县2005年年鉴》统计，某县人口435449人，其中：农业人口411729人，县城人口23720人。全县国民生产总值10.44亿元，工业生产总值1.15亿元，农业生产总值4.35亿元。按照《某县城区段开发治理方案》，在保障防洪安全的前提下，对县城区段河道进行综合整治、北洛河某县城区段橡胶坝工程建设，营造县城生态景观，提高城市居民的生活质量。该工程的建设将会带来显著的社会效益、环境效益及经济联动增值效益。4.1.2库区段现状及存在的问题4#橡胶坝段河道规整，现状河道宽约为100m左右，平均比降为1%。现状河堤为重力式，基础座落在基岩上,就现状而言，河堤基本稳定。河堤断面形式为重力型塔型断面，髙度4.5m，顶宽0.2m，为砼现浇砼结构，基础座落在基岩上，运行多年，河堤稳定。局部地段有冲刷现象，红色泥岩基础外露。但在橡胶坝蓄水和排空的过程中，对河堤的稳定有一定的影响；且橡胶坝蓄水后，存在向河堤外侧渗漏的可能性，会造成河堤外侧地下水位的抬高，危害周边建筑物等安全。排污设施在工程区，城市污水工程已建成，投入运行，污水采用排污管道，直接输送污水至工程区下游的河道，不影响蓄水区水质。工程建设任务工程的主要任务是在不影响河道原有功能的前提下，在县城城区段修建橡胶坝工程及其附属工程；疏浚整治河道；加固河堤，工程建成后可改善人居环境，增添游览区秀美景色，增加旅游收入。5工程选址、工程布置及主要建筑物工程等别及主要建筑物等级工程等别及主要建筑物级别、洪水标准4#橡胶坝坝髙为3m，最大蓄水体积为4万m3。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)该工程为W等工程，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。现状河堤建成于90年代，工程设计完成于1988年8月。河堤洪标准为20一遇，维持原河堤设计标准。工程地震设防烈度根据《中国地震动参数区划图》、《建筑抗震设计规》GBJ50011—2001,某县城区地震动峰值加速度为0.2g,基本地震烈度训度，故本次设计按训度设防。工程位置4#橡胶坝位于某县北河桥上游38m处，以3#坝的护坦以上0.3观的水平线与右岸堤顶线降低0.7m的斜线相交处作为4#坝的坝址位置。根据某县北洛河橡胶坝工程总体规划，4#橡胶坝的坝址位置为1+117桩号。工程布置和主要建筑物型式布置原则根据相关规程、规，结合已治理段河道特点，按照某县城区段开发治理方案及县城景观等相关要求，工程布置遵循以下原则：不降低原有河道行洪能力的原则确保治理后原有河堤以的过洪能力不低于治理以前的过洪能力，即20年一遇水面线以下河床过流能力不小于420m3/s。按100m堤距进行布置的原则根据《某县水洛河治理总体规划及第一期工程初步设计报告》，北洛河某县城区段堤防堤距不小于100m。经初步计算，本工程治理后100m堤距河床断面能够满足河道行洪要求。不采用碍洪建筑物的原则现有防洪堤以的河槽均为行洪区，根据国家《防洪法》规定，在行洪区不得修建碍洪建筑物。（4）与两岸景观协调衔接的原则根据某县城区规划，本工程作为整个景观工程中的水利工程部分，工程布置坚持在满足河道行洪能力、不布置碍洪建筑物的前提下，左右两岸根据景观美化要求整治成自然起伏的边坡等等，使水利工程设计与两岸路、绿化等景观浑然一体。主要建筑物型式工程主要建筑物包括左右岸堤防、橡胶坝主体工程、消能防冲设施、控制室工程。5.3.2.1左右岸堤防4#橡胶坝库区现状河堤总长度695.5m，其中左岸340m，右岸355.5m。均为重力式塔型结构，顶宽0.2m，底宽1.2m，总髙度4.5m，为C15砼现浇。本次设计需加固改造河堤总长度为750m，河堤断面采用现浇C15砼复合式护堤，堤顶向下1.5m围，以原重力式护堤为基础，采用钢丝网锚固贴面，厚0.3m，以下为斜坡式结构，镶入河床面以下1.0m，斜坡厚度0.2m，坡比1：1.5，基础为0.8X0.8m，均采用C15砼现浇，每5m护堤设一道2cm厚闭孔泡膜板伸缩缝。—加固后河堤,经稳定计算，抗滑稳定系数满足规要求。橡胶坝1）方案比较维持现状河堤防洪及景观要求，可选择的主要建筑物型式是水闸和橡胶坝。水闸与橡胶坝比较，有以下几方面的不同：阻水与否比较：橡胶坝结构特点是其受力荷载仅与坝髙有关，与坝袋长度无关，其经济跨度为100m〜150m，跨度较大，中墩较少。泄洪时，坝袋塌平在底板上，基本不阻水。水闸相对来说跨度较小，需要较多中墩，相同宽度的河道上存在一定的阻水问题。漏水、止水比较：常言道：“十闸九漏”无论是平板门或弧形闸门，都存在一定的漏水问题。橡胶坝周边密封紧贴在底板上，两侧堵头紧贴边墩，不存在漏水问题。抗震性比较：橡胶坝袋为柔性薄壁结构，重量轻，富有弹性，没有很髙的启闭机架、工作桥等，其抗震性能好。水闸需要很髙的启闭机架、工作桥，抗震性、稳定性要求髙。本工程为8度地震区，若采用水闸型式，将增加抗震措施和投资。对地基要求比较：常规水闸对地基基础、承载能力、两岸连接工程、护砌工程要求较髙，而本工程地质条件和抗冲能力较差，不利于建闸。而橡胶坝由于其材料和结构特殊性，对地基要求相对较低。运行管理比较：橡胶坝外露防腐构筑物少，尤其是橡胶坝袋比水闸耐腐蚀性强，维修简单，后顾之忧少。橡胶坝充排控制设备一般可多跨共用，在岸边控制室集中控制，设备简单，操作简便、灵活。水闸岁修任务大，主体和附属设施复杂，根据有关统计资料，其每年运行维护费比橡胶坝髙出4/5。景观效果比较：橡胶坝已被广泛应用于城区、园林风景区河道，既可发挥挡水、泄洪等综合效益又可因地制宜发展水上娱乐项目及旅游业。水闸为钢筋混凝土及金属结构，景观效果较差。本工程为城区河道综合整治项目，无疑橡胶坝型式将会为景观增辉，更适合本工程。坚固性、耐久性比较：橡胶坝与以钢筋混凝土及金属结构为主的水闸相比，坚固性较差，容易被刺伤和磨损，需要采取相应保护措施。橡胶坝存在老化问题，一般坝袋使用寿命为20年左右。但坝袋投资占土建比例一般为15%〜20%，所占比例较小，及时更换坝袋，投资不多，工程仍可正常运行。排沙防淤比较：当上游流量较小时，水闸闸下出流，排沙防淤效果较好；橡胶坝坝顶溢流，没有水闸排沙防淤效果好。但大洪水来临时闸门全部打开泄洪与坝袋全塌泄洪，二者排沙防淤效果相当。施工难易和工期比较：坝袋为薄壁结构，重量轻，结构简单，锚固结构和锚固施工工艺相对简单，坝袋安装时间较短，由于整个工程的结构相对简单，工期可大大缩短。投资比较：橡胶坝与水闸相比，节省三材，造价低。橡胶坝依靠坝袋充水或充气挡水，减少了闸室上部结构，节省大量钢材和水泥，根据国外许多工程经验，橡胶坝与同规模的闸坝相比，节省钢材30%〜70%、木材40%〜60%、水泥30%〜60%，节约投资30%〜40%。例如：顺义县村橡胶坝，长300m，坝髙2.7m，工程投资约1500万元（包括橡胶坝工程和其它附属工程），若采用闸坝方案，则需投资3000万元。橡胶坝与水闸优缺点对比见表5—1。橡胶坝与水闸优缺点对比表表5-1序号比较项目橡胶坝［水闸1234567891011是否阻水是否漏水抗震性地基要求运行管理景观效果坚固性、耐久性排沙防淤效果施工难易工期投资不阻水不漏水好相对较低简便、灵活好较差有一定阻水漏水要求髙较髙相对复杂相对较差较好水闸闸下出流比橡胶坝坝顶溢流，排沙防淤效果好。但闸门全部打开泄洪与坝袋全塌泄洪，二者排沙防淤效果相当。简单短少相对复杂长多通过上面的比较，参考已建工程经验，工程设计选择橡胶坝作为挡水建筑物。2）橡胶坝结构设计①坝底板髙程确定根据某县水洛河整体防洪规划要求，橡胶坝塌坝后底坎髙程、长度既满足过流要求又严格按照水利部《橡胶坝技术规》SJ227-98有关规定。坝址处河床现状髙低不平，根据土方挖填平衡计算及基本维持河道自然比降综合考虑，同时和北洛河城区段河道比降协调，确定4#坝址处河床整平高程为1628.7m，为防止山区河道泄洪期间推移质过坝对坝袋磨损及底板检修需要，将坝底板抬高0.2m，则橡胶坝底板高程初拟为1628.9m。橡胶坝长度确定坝长应与河道宽度相适应，塌坝时满足河道设计行洪要求，单跨坝长满足坝袋制造、运输、安装、检修以及管理要求。结合北洛河整体防洪规划要求，拟定坝体为单跨，4#橡胶坝净长106m。坝高确定根据北洛河城区段总体规划要求，尽量增加水深和蓄水量，4#橡胶坝控制水面洄水至3#橡胶坝，经综合考虑，确定4#橡胶坝坝底板高程1628.9m，坝顶高程1631.9m，坝高3m。按照《橡胶坝技术规》（SL227-98）要求，坝顶髙程宜髙于上游正常水位0.1〜0.3m。在运行过程中，4#橡胶坝正常挡水位为1631.9m，最髙挡水位为1632.2m，左右岸堤顶髙程分别1632.6肌、1632.95肌。结构设计4#橡胶坝坝基座落在新鲜岩石上，承载力为260KPa,属弱透水性。底板厚度1.7观，采用C20钢筋砼现浇，底板以下为C15混凝土基础，坝底板顺水流方向长度为10m、坝底板分缝间距为10.6m，共分10段，缝宽2cm，采用651型止水带止水，止水带前后镶嵌2cm厚闭孔泡沫板。4#橡胶坝最大坝髙3m，压比为1.4;坝袋采用双锚固线型式锚固，锚固槽设置为暗槽，锚固槽回填后与坝底板齐平，以减小塌坝时夹裹泥沙对坝袋的磨损。坝袋上下游及堵头均采用外锚固。橡胶堵头与墩墙接触部位用细石砼做成斜坡状，以利接触紧密，不从接缝处渗漏水。该锚固形式施工方便，止水效果良好。左右岸边墙左、右岸边墙结构型式完全相同，均为重力式挡土墙结构，墙高5.4m，顶宽0.5m，右岸底宽1.91m，左岸底宽1.4血，采用C20钢筋混凝土现浇。上下游边墙长分别为10.0m、14.0m，基础座于基岩上，4#橡胶坝左右岸基础高程均为1628.2m，顶部高程均为1632.6m。（3）稳定及结构计算坝体稳定及结构计算如下：5.5控制室工程排水控制室结构设计为了节约投资和方便交通，控制室布置在4#橡胶坝的左岸坝端，为矩形结构，平面轴线间尺寸为2.24X2.24m，共两层，一层为闸室层，主要安置控制闸阀，地板厚0.5m，墙髙5.4m，一面同河堤一起现浇，厚0.2m，其他三面临河，壁厚0.6m，均采用钢筋混凝土现浇，室顶采用厚0.15m的150#钢筋砼现浇封顶，靠河堤一边预留通向底部的出入口;二层为管理层，墙厚0.24m，采用砖混结构，髙2.8m，屋顶为仿古式三角顶，顶髙1.5m。在一层设置悬臂式钢筋混凝土楼梯通向二层地面,梯宽0.7m。排水控制室结构计算控制室承受的外部荷载主要为土压力和水压力，墙体按三边固结、一边自由的双向板计算，最大负弯矩发生在墙体与地板中间连接处，弯矩为125.17kn-m，最大正弯矩发生在墙体跨中处，为48.98kn-m。地板按倒置梁法计算力，底板最大负弯矩发生在垂直水流方向的中心处，为208.4kn-m，最大正弯矩发生在墙体处，为161.4kn-m。按以上计算结果选配受力钢筋。5.6橡胶坝充排系统及水源供排水系统是橡胶坝工程的主要组成部分，根据本工程坝袋为单袋式结构的实际情况，选定坝袋适宜的充排方式，并能适应北洛河防汛期时能快速排空下坍坝袋。主要做好设备的选型、进出水装置、超压溢流空气排除和观测装置设计，力求做到因地制宜，操作运用方便，既经济合理又安全可靠。充排水方式选择4#橡胶坝坝袋的有效容积为1443m，其充水水源来自i#橡胶坝库区，利用去年建成的供排水系统，再铺设DN250供水管道自流向4#坝充水。橡胶坝的排水计划在5#、6#橡胶坝建设过程中安装动力系统和自动控制系统，本次设计利用自然地势，用闸阀控制，自流排水。管路计算供排水管路计算以自流为控制条件，排水干管在坍坝时同时自流排空各坝段的水体，管流量逐渐由远及近分别通过控制室排至坝下游。经计算，充水管道选用DN250upvc硬塑管348m，DN250钢管30m，DN400冲排水钢管160m。橡胶坝的操作运用为提高控制室的自动化，减轻管理人员的劳动强度，升坝充水和坍坝排空均采用电动蝶阀控制，由管理人员在控制屏上操作。（1）升坝操作升坝前，关闭各排水阀门，打开所要冲水的坝段的排气阀及通向充水坝袋的阀门，然后对坝袋进行充水升坝，在升坝过程中，观察坝体的变化，如发生异常现象，应立即关闭相应的阀门进行检修，当超压溢流管向外溢水时，关闭控制阀门。（2）坍坝操作根据洪水预报及调度指令，提前检查设备的完好情况和进出水阀门的关闭情况，如有问题应及时检修，及时作好坍坝前的准备工作。6电气设计供电线路高压供电线路计划在5#、6#橡胶坝建设中一并考虑，本次设计考虑在3#橡胶坝的变压器“T”接低压线路400m。电气照明控制室设备层安装2X60W壁灯1套，在顶部安装4只100W防尘防水灯，在配电层及管理层分别安装2X40W荧光灯4只，三叶吊扇各1台。7工程管理管理机构定员北洛河城区段橡胶坝工程去年已建成了3座，县上成立了某县北洛河城区段橡胶坝工程管理所，核定管理人员6人，今年建成的4#橡胶坝，并归橡胶坝工程管理所，增设管理人员2人。管理方法该水库管理所由某县政府领导，业务隶属于县水务局，管理所负责工程安全调度、工程维修、水工观测及资料整编等工作。管理方法上实行定岗、定员、定责，该工程投资较大，必须保证工程自身及运行安全，需按照国家有关技术规及操作规程的要求，制定工程管理细则，并进行专业技术和职业道德培训。工程调度管理橡胶坝的调度运用，要适时进行坝袋充排水，控制坝袋高度，控制坝顶溢流水深。橡胶坝控制运行原则是升坝蓄水，满足挡水、用水、游乐需要，在汛期河道发生洪水时，要塌坝泄洪，避免洪水灾害，并保障橡胶坝安全度汛；某县北洛河水量丰富，夏季当气温超过301时，为防曝晒，应适当塌坝，保证坝顶有一定的溢流水深。工程观测管理定期对工程进行观测，主要是坝体及坝基的变位观测、坝体沉陷、坝体水平变位、坝基及坝体渗漏、坝基扬压力、坝体的应力和应变、坝袋变形、老化、接缝观测及地震观测等，对出现的异常情况应及时地进行分析，并作出处理，确保工程本身安全。管理围某县北洛河城区段4#橡胶坝工程管理工作围：橡胶坝工程及两岸堤防、橡胶坝上游全部水域及两岸堤坊、橡胶坝下游500m及两岸堤防等。运行管理泥沙在水洛北河上游建有红崖湾水库，流域面积47km2，水库坝址处，多年平均来沙量为2.94万t。橡胶坝坝址处流域面积为278km2。北洛河橡胶坝坝址处计算坝址处年平均输沙量为166.8万t，泥沙容重按1.31/m3计，折合128.3万m3。输沙量逐月分配见表7-1。TOC\o"1-5"\h\z单位:万m3橡胶坝泥沙月分配表表7-1坝12345101112合6月7月8月9月址月月月月月月月月计比例0.0.1.5.3.8.032.37.7.81.0.0.100(%0113576036831796913404)悬0.0.2.7.4.10.41.48.11.2.0.0.128移011701183137454837454305.3质由上表看出：在主汛期，泥沙总淤积量为101.3万m3，非汛期泥沙淤积量为26.98万m3。橡胶坝前清淤周期计算及其运行橡胶坝在主汛期（7、8、9月）塌坝运行，不蓄水，保证河道的原有泄洪能力，同时宣泄的洪水带走101.3万m3泥沙，一、二、三、四、五、六、十、十、十二月份泥沙总淤积量26.98万m3，悬移质为22.48万m3，推移质为4.5万m3。悬移质随坝顶溢流排走，推移质全部淤积在库计算，基本占去了1#坝前蓄水库容（4.1万m3）,为保持坝前水面面积不减少，每年在非汛期应清淤一次，清淤量在4万m3以上，以保证河道河态、河势不会发生变化。水情监测从徐家碾大桥至河马大桥，全长2435m，总体规划10级橡胶坝，为保证运行安全，在橡胶坝上游，应设水情预报站，水情站与橡胶坝管理站保持专线通讯联系，且进入当地气象部门信息网。工程运行初期，结合本地暴雨特征，通过观测、分析逐步掌握河流洪水上涨速度及其规律，对工程设计提出的坝袋排水时间进行修正。冬季运行橡胶坝冬季采用低水位运行的方式，4#坝坝髙3m，坝髙降到2.5m左右运行。气温低于0°C以下，水面结冰，但由于坝袋为彩色硫化氯丁橡胶材料制成，能够吸收大量的太阳热能，在坝袋上游1〜2cm宽度围，水体未结冰，不会直接影响，但为避免上游冰碴对坝袋的破坏，管理人员每天应对靠近坝袋的冰面进行破冰处理，保证橡胶坝冬季安全运行。8施工组织设计工程任务某县北洛河城区段4#橡胶坝工程主要容为：坝长为106m；边墙及左右岸护岸工程；控制室工程；河道疏浚工程；供水管路工程；安全防护栏及灯光等附属工程。施工条件自然条件气候条件：某县城每年日平均气温大于0°C的天数一般在289天左右，每年冬至至立春平均气温较低，一般都在0C以下。河道上的橡胶坝工程需安排在枯水季节（2月〜6月）完成，该时间大于5mm降雨的雨日为15〜20天，影响正常施工的大风（六级以上）天数为10天左右。交通条件：工程位置交通便利，工程施工地点对外交通条件较好，河道左右堤堤防道路通畅，只需修建简易的进场道路，原材料可进入现场。左岸滩地及堤上场地平整开阔，可作为工地仓库、料场和生活办公区。供水、供电：北洛河干流常年不会断流，水资源丰富，可保证工程建设施工用水；施工工地距离县城不足1km，用电可直接从县城附近引进。建筑材料：砂石骨料在南洛河砂厂采购，运距10km，水泥在县水泥厂采购，运距5km；县城有专业建材市场，可提供所需的各种钢材及其它的建筑材料等。建设条件某县城建设橡胶坝将形成较大水面面积的人工湖，可以美化环境，改善县城小气候，提高地下水位。符合环保要求，群众拥护，县领导对本工程极为重视，为工程创建了极为有利的外部环境条件。某县城经济发展较快，建设该坝有一定的经济基础，且有丰富的设计、建设橡胶坝经验，建设橡胶坝经济、技术条件成熟。8.3施工导流8.3.1施工导流及施工围堰某县防洪治理均在河道里进行，尤其是在主河槽施工，施工导流及施工围堰工作量较大，为减少排水工作量，拟在非汛期施工，施工安排在枯水季节。洪水标准为非汛期（2月〜6月）重现期为5年频率的洪水，以此流量为标准做施工导流设计。施工导流采用两期围堰导流，施工中先进行左侧施工，再进行右侧施工，上下游施工围堰堰髙程为1628.9m。顶宽2.0m，边坡1：2.5，围堰迎水面用30cm厚编织袋压坡，下设土工膜防渗，背水坡设30cm厚编织袋压坡，在上下游围堰末端设集水池，集中抽排。8.3.2基坑排水本工程位于河道，坝基为中粗砂，含泥、砾石。压水实验渗透系数每昼夜300m，因此施工中基坑排水工作量很大，应重点考虑，主要采用水泵抽排，井点降低地下水位，并在建筑物轮廓线外侧设明沟排水或集水池排水。8.3.3施工方法由于该工程位于主河槽上，受气候条件限制较大，且经常性排水费用较髙，需在枯水期很短时间突击完成，施工过程中一定要加强组织管理，协调各工序之间关系。原则上以机械化施工为主，人工施工为辅助；专业队伍施工为主，民工施工为辅。基础处理：大面积基槽开挖，场地平整等，上部砂卵石及泥岩适宜用挖掘机开挖，自卸汽车运输，也可用推土机、拖拉机等；而齿槽及底板部位在接近设计尺寸修整边坡及开挖时，可采用人工开挖办法施工。基坑开挖应呈梯形断面，施工边坡不宜太陡，弃土边缘和建筑物边缘不小于2m，且不影响交通。基坑完成后，设排水沟加强排水，对基础原土进行分层分段平整夯实。砼工程：运至工地上的水泥必须有制造厂的品质试验报告，必须在实验室进行复验，必要时还应进行化学分析，存期不得超过三个月。为确保砼质量，工程所用的砼配合比必须通过试验决定，经济合理地确定水泥、砂、石料用量。在浇筑第一层砼前，必须先铺一层2〜3cm的水泥砂浆，砼的浇筑，应按一定的厚度、次序、方向，分层进行。保证密实性好，强度高，和易性好。砼工程均用机械拌和，斗车运输，脚手架进仓，机械振捣。机电设备及金属结构设备安装工程：严格按照设计及机电、金属结构有关施工规施工。施工进度及技术供应8.4.1施工进度某县北洛河城区段橡胶坝工程安排的施工工期短，受季节性影响较大，施工单位应在施工进度布置上有步骤、有目的地进行，科学地安排进度计划，合理调配劳动力，在分项工程施工中互不干扰，争取在6月30日以前竣工并投入运用。主体工程施工进度安排：2至3月完成工地三通一平、左岸两坝段基坑开挖、工程围堰填筑等，施工材料和部分设备基本到位，进行基础工程施工；4月完成橡胶坝基础开挖及砼浇筑；4月〜5月完成橡胶坝袋安装，开挖左右岸河堤基础，完成河堤浇筑；6月完成控制室工程。6月30日以前必须全部竣工，不影响河道安全行洪。按照以上施工安排，科学调配劳力，层层把关，确保施工质量，避免返工和窝工，按期全面竣工。技术供应施工技术供应工作是保证工程顺利进行的关键，必须根据技术要求及施工进度计划，做好技术供应工作。（一）物资及机械供应工程所需主要建筑材料应及早编制计划，由主管部门调拨或市场调剂供应，不能影响施工。为保证工程能按原计划顺利进行，施工机械设备应及早落实，按时到位。（二）技术供应施工过程中遇到技术难题应及时向设计单位反馈信息，为保证施工顺利进行，设计单位派出设计代表现场指导施工。施工组织该工程是由县财政投资及群众集资兴建的以社会公益为主的基础工程，为了使工程在短时间以最好的质量完成，必须成立高效率的施工领导机构——某县北洛河城区段橡胶坝工程指挥部。指挥部由县政府组建，各业务部门参加，形成县、乡共同参与，实行集中领导，分级负责，统一安排工程项目、任务和进度，指挥部下设办公、工程、质检、保卫等职能科室，负责工程施工。该工程在项目管理上严格按照基本建设程序，在本工程施工过程中，必须认真细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理保证体系，确保工程质量，力争工程按期顺利完工。为了监督检查施工质量，保证工程按计划进行，协调各施工部门之间的关系，需工程监理部门协助建设单位对工程进行全面监理。该工程投资较高，为保证工程顺利进行，并体现公平、公正、公开、合理原则，需通过招投标形式选择具有技术力量雄厚、富有施工经验的专业施工单位担任此项工程施工。环境影响评价有利影响橡胶坝左岸有紫荆山风景区，且两岸路已建成，街道两岸全部进行绿化，按照某县游览区的总体开发要求，橡胶坝建成后，洄水线上游至自来水公司截水廊道，下游至河马家大桥，水面长达2435m,宽约100m左右，将形成美丽的人工湖，增加了旅游硬件，为某县游览区起到了锦上添花的作用，对某县城段进行有效的水面开发，以达到集游览、净化空气、提高地下水位等综合效益的目的。在某县城区段北洛河上建橡胶坝，进行梯级开发，其水量丰富，河道泥沙淤积量小，基本不受污染，水质良好，环境优美，橡胶坝建成后常年挡水，可大大提高地下水位，同时还可发展水上娱乐，为发展当地旅游事业奠定了基础。北洛河有常年稳定径流，橡胶坝建成后，对坝基渗漏要求较低，即使有渗水，也可得到及时补充。如果塌坝放水或进行检修，仅需3-4天时间就可以将库区充满。不利影响工程施工过程中，施工现场的生态环境会有暂时的一定程度的破坏另外，橡胶坝对河道行洪将有一定影响，但通过一定的工程措施是可以消除的，如对两岸河堤进行改造，满足河道行洪及库蓄水要求；合理安排施工期及施工组织，施工后及时对环境进行保护和恢复，可以将其不利影响消除或降低到最低限度。总之，工程建成后，具有较好的社会效益及生态效益，但也会产生一定的负面影响。经综合评价认为，工程的建设对环境的有利影响是主要的、长久的，不利影响是次要的、暂时的，通过工程措施可将不利影响消除，或将其降低到最低程度。工业卫生与劳动安全评价劳动安全防火设计本工程的防火设计按现行的《水利水电工程设计防火规》(SDJ278-90)执行。控制室各层均按设计防火规配置消火栓和灭火器。防洪、防淹北洛河橡胶坝原河堤按二十年一遇洪水设计，橡胶坝工程设防标准维持原堤防工程洪水标准，汛期橡胶坝采用塌坝运行，橡胶坝上下游墙墙顶高程均超过校核洪水位，且已考虑了安全超高，所以在校核洪水下不会出现洪水淹没两岸建筑物。控制室地下泵室部分墙体外均采用防渗工艺处理，泵室设有集水井，汇集水泵及闸阀漏水，并通过水泵抽排出建筑物外。当厂区遭遇暴雨时,屋面及室外雨水通过排水沟或排水管排入河中。采光与照明本工程的采光以自然采光与人工采光相结合,在自然采光不足控制室地设备层配以人工照明。所有的房间和生产场所设置良好的照明器，合理布置，使之照度均匀，亮度合适，从而保证照度要求，满足值班运行的视觉卫生条件。防尘、防腐蚀a）防尘厂配电装置室、设备室地面采用坚硬的、不起尘的材料。b）防腐蚀所有的支撑构件、水管等钢构件表面，均根据不同的环境采取经济合理的防腐措施。除锈、涂漆、镀锌、喷塑等防腐处理工艺按国家现行的有关标准执行。安全卫生管理机构及配置工程设安全管理机构，有关安全卫生方面的措施与实施由相关科室负责。有关监测仪器设备在自动化监测设备的配置中适当考虑。节能节水评价为贯彻落实《国务院关于加强节能工作的决定》和国家发改委《关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》（发改投资[2006]2787号）精神，该工程耗能主要集中在建设期，节能主要从水、电、燃料三方面分析。节水某县是我省干旱县之一，全面节水是缓解是缓解水资源短缺的重要途径，是关系到实现资源永续利用、经济和社会可持续发展的一项战略任务。某县橡胶坝工程主要建设容为坝体工程、堤防工程及控制室工程，以砂砾土料挖填和砼浇筑为主，工程用水只用在生活饮用及砼拌合、堤身碾压及机械消耗上，用水量较少，约耗水0.7万t。工程建设不需开采地下水，也不会对当地水资源产生破坏，该工程是节水的。节电分析工程施工采用机械施工为主，辅之以人工的方法。工程用电主要在基坑排水机泵及砼搅拌、夜间照明等上