湖北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书

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武汉市水利规划设计研究院目录工程特性表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km2142夏家寺水库引水工程km27.4吴家寺水库2、利用的水文系列年限年463、多年平均年径流量夏家寺水库亿m30.92吴家寺水库万m3479二、水库1、夏家寺水库水位设计洪水位M51.20正常蓄水位M49.90死水位M44.872、吴家寺水库水位设计洪水位M71.95正常蓄水位M70.95死水位M68.953、夏家寺水库容积总库容亿m32.89兴利库容亿m31.206死库容亿m30.904、吴家寺水库总库容亿m30.129兴利库容亿m30.0722死库容亿m30.0245、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/s0.16年用水总量万m3503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/s0.20年用水总量万m36153、灌溉效益面积万亩4.1保证率（P）%85年用水总量万m3890四、引水工程永久占地1、引水工程进口亩35.52、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Kw2×630一用一备设计扬程M30.52设计流量M3/s1.5进水池设计高水位M48.24进水池设计水位M44.74进水池设计低水位M42.24进水池底部高程M39.54出水池底部高程M70.75（2）输水渠道总长M14000纵坡I1：5000底宽M3边坡N1：1.5型式梯形开挖填方式半挖半填设计流量M3/s3.0防渗措施无渠系利用系数（现状）η0.332、拟建工程（1）进口分水闸孔口尺寸（宽×高）M1.5×1.8底板高程m71.5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T5（2）①号明渠起止桩号2+600～2+560长度M40进口底部高程M71.5出口底部高程M71.46设计水深M1.37纵坡I1/1000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M165进口底部高程M71.46出口底部高程M71.295设计水深M1.37纵坡I1/1000断面型式直墙园弧型断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）M1.5、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M1645进口底部高程M71.295出口底部高程M69.65设计水深M1.37纵坡I1/1000断面型式直墙园弧型断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）M1.5、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m32172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M69.65出口底部高程M69.41长度M240设计水深M1.37纵坡I1/1000断面型式直墙园弧型断面尺寸（底宽、竖高、弧段高）M1.5、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M500进口底部高程m69.4出口底部高程m68.9设计水深m1.37纵坡i1/1000断面型式矩型断面尺寸（宽×高）m1.5×1.8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m2桥型板桥结构钢筋砼桥宽m2桥长m2.2高度m1.8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m3620明挖石方m38875洞挖石方m36300填筑土方m3620浆砌石方m3419砼和钢筋砼m32350金属结构T3172、主要材料木材m37.8水泥T1353钢材T323炸药T143、施工劳力总工日工日2000平均人数人50高峰人数人904、施工临时房屋m23005、施工动力及来源供电Kw4发电机组马力756、对外交通（公路）距离Km65运量万t1.07、施工占地亩14.48、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884.572、总投资万元937.65100%建筑工程万元590.2062.94%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00%金属结构及安装工程万元8.210.9%临时工程万元40.504.32%永久占地补偿万元3.840.41%其他费用万元161.4117.22%价差预备费万元53.075.66%建设期还贷利息万元00%3、综合利用经济指标供水成本元/m30.02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/m30.038农村人畜饮水水价元/m30.038灌溉供水水价元/m30.0201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380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44.87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℃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=1.5m1.5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MPaⅡ段桩号0+580～1+345（ZK5）残坡积碎石土黄褐色、结构松散0.5082.60强风化石英片岩褐黄色，风化成砂状，结构松散11.571.10中风化石英片岩褐黄色，粒状变晶结构片状结构3.068.10中风化千枚岩灰色，变晶结构，千枚状构造25.058.1020.4Ⅲ段桩号1+345～2+261（2K4）残坡积碎石土黄褐色、结构松散1.390.9强风化千枚岩褐黄色，风化呈砂状或片状结构松散6.885.4中风化千枚岩灰色，变晶结构，千枚状构造10.282.0微风化石英片岩灰色，粒状变晶结构，片状构造13.678.6042.0Ⅲ段桩号2+261～2+363（2K3）残坡积碎石土黄褐色、结构松散0.3134.15强风化石英片岩褐黄色，风化成砂状，结构松散9.0125.45中风化石英片岩褐黄色，粒状变晶结构片状结构11.0123.45中风化千枚岩灰色，变晶结构，千枚状构造14.2120.25微风化石英片岩灰色，粒状变晶结构，片状构造28.0106.4542.0Ⅳ段桩号2+363～2+600（ZK2）残坡积碎石粘土黄褐色、结构松散0.985.52强风化石英片岩褐黄色，风化成砂状，结构松散2.383.22中风化石英片岩褐黄色，粒状变晶结构片状结构1.681.62微风化石英片岩灰色，粒状变晶结构，片状构造2.264.4242.0Ⅴ段ZK1残坡积碎石土黄褐色、结构松散0.678.60强风化石英片岩褐黄色，风化成砂状，结构松散6.572.70中风化石英片岩褐黄色，粒状变晶结构片状结构10.368.9023.6微风化石英片岩灰色，粒状变晶结构，片状构造14.065.20本区设计基本地震加速度值为0.05g通过对ZK2、ZK3进行灌水试验，渗透系数K为1.09×10-7cm1.6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。（2）农业灌溉：补源灌溉蔡榨镇农田，灌溉面积41000亩，灌溉保证率可达85%。（3）改善蔡榨镇水环境：利用该引水工程将夏家寺水库优质水资源引到吴家寺水库，补充、稀释、净化该区域内集水，使该区域内水质进一步改善，改善水环境及生态环境，为蔡榨人民创造一个人与自然的亲合环境。红岗山引水隧洞工程采用已建的吴家洼泵站及拟建的2.6km长的引水工程补充吴家寺水库的水源，设计引水流量为1.51.7工程布置及建筑物（1）线路布置红岗山引水隧洞工程进水口位于王家河镇内黄家楼村南侧。整个工程的纵向布置为进口明渠40m，进口地下箱涵165m，输水隧洞1645m，出口地下箱涵240m，出口明渠500m。（2）工程布置红岗山引水隧洞工程设计引水流量1.5m①进口分水闸：桩号为2+600；②进口明渠：桩号为2+560～2+600，长40m；③进口地下箱涵：桩号为2+395～2+560，长165m；④输水隧洞：桩号为0+750～2+395，长1645m；⑤出口地下箱涵：桩号为0+510～0+750，长240m；⑥出口节制闸：桩号为0+500～0+510，长10m；⑦出口明渠：桩号为0+000～0+500，长500m。（3）主要建筑物型式①明渠：截面尺寸1.5m（宽）×1.8m②地下箱涵：截面为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m③输水隧洞：截面为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m1.8机电设备及金属结构本工程机电设备主要是进出口节制闸的启闭机。通过计算，本工程机电设备选用5t手用LQ型螺杆式启闭机。本工程金属结构设计部分主要是附属工程两个水闸的钢闸门及闸槽的埋件设计。另外，在进口段地下箱涵入口处段一拦污栅；地下隧洞段4个竖井上均设钢筋网盖各一付。1.9施工组织设计（1）对外、对内交通条件红岗山引水隧洞工程距武汉市城区65km，距黄陂城区25km，距318国道12km，距黄红公路（黄陂至红安）6km，对外交通十分畅通和方便，工程所需的各种建筑材料、设备和器材能顺利运至施工工地。红岗山引水隧洞工程施工现场有二条交通道路，且已建成通车，这二条路均与工程轴线同向平行，分布于轴线两侧。一条道路是吴红乡级公路（吴家寺水库至红岗山茶场），长12km，路面宽3.5m，且为砼路面；另一条道路是长韩公路（长堰至韩集），亦为乡级公路，长8km，路面宽3.5（2）工程筹建期、准备期、施工期和完建期进度控制计划本工程总工期为2004年8月1日～2005年4月30日，共计273天。其控制性进度计划为：工程筹建期：2004年8月1日～8月31日完成工程前期论证、立项审批和施工图设计工作。工程准备期：2004年9月1日～9月30日完成工程的“三通一平”、材料准备、临时工程和征地协调等工作。工程施工工期：2004年10月1日～2005年3月31日完成明渠、箱涵和隧洞等主体工程以及节制闸和人行桥等附属工程的施工。工程完建期：2005年4月10日～2005年4月30日完成工程的竣工验收和试运行工作。1.10环境评价（1）工程对环境的影响该工程的主体建筑大部分发生在地下，建筑物大部分属隐蔽工程，进出口渠道均已存在，所以本工程对当地地貌总体改变甚微，施工期对交通不产生任何影响，施工期对环境的影响均属临时性、局部性，一旦施工结束，污染源便不存在，污染即消失。（2）工程对环境的有利影响提高了蔡榨全镇广大人民防旱抗灾的能力，改善了当地生活生产环境，繁荣了该地区经济，创造了良好的投资环境，摆脱了完全依赖吴家寺有限水源的限制，从而减少了旱灾发生的频率，给当地人们提供了合理的、稳定的生产生活环境，极大改善了黄陂区东部地区人民群众的生存环境。（3）工程对环境的不利影响工程施工时，对环境可能造成短时的污染，对山体地面的扰动，可能造成小范围内山体滑坡、水土流失等现象。隧洞的出口明渠段可能引起局部边坡坍塌，使明渠淤塞现象发生。（4）结论本工程实施后，所带来的社会、经济效益是巨大的，工程对环境的有利影响是可见的，工程对环境的不利影响是微妙的、短暂的，是可以防治接受的，有利影响远大于不利影响。所以，本工程的实施对环境的评价是可行的，工程建设十分必要。1.11工程投资估算（1）编制依据本工程估算主要依据水利部水总[2002]116号文颁发的《水利工程设计概（估）算编制规定》以及其它有关规定编制。建筑工程执行水利部水总[2002]116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》，施工机械台时费采用水利部水总[2002]116呈文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。（2）投资估算工程总投资为9376479万元。其中建筑工程5901994元，机电设备及安装工程为0，金属结构设备及安装工程为82077元，临时工程为404951元，独立费用为1652554元，基本预备费804158元，价差预备费530744元。1.12经济评价本次经济评价主要依据国家计委颁布的《建设项目经济评价方法与参数》，水利部颁布的《水利建设项目经济评价规范》（SLT2—94）。经分析，本工程国民经济评价结果表明，按规定采用社会折现率12%，其各项指标均满足要求，说明项目经济效益较好，在经济上合理可行。作为一项社会公益性工程，财务分析结果表明本工程也能实现自身运行和良性循环。根据国民经济评价和财务评价，综合评价说明本工程经济效益巨大，社会效益明显，经济上合理，技术上可行，建议工程尽早实施，造福于民。1.13今后工作的建议（1）鉴于该工程的必要性、可行性和紧迫性，建议有关部门迅速组织专家对本工程前期可行性研究成果进行审查，使该工程能早日实施。（2）本工程建设单位应积极进行下阶段初步设计前的资料收集、地质详勘、征地协调和施工队伍信息收集等工作，为工程的顺利开展和实施创造必要的条件和环境。

2水文2.1流域概况2.1.1地理位置武汉市黄陂区位于长江中游北岸，武汉市北郊，东与红安县和新洲区接壤，西与孝感毗连，北与大悟山水相依，南与武汉市洪山隔江相望。地处东径114°9′—114°37′，北纬30°40′—30°22′，自然面积2261km2，其中耕地面积84.83万亩，占自然面积的25%。山区、丘陵、平原分别占自然面积的15%、50%和35%。蔡榨镇位于黄陂区东部20km处，东与红安县交界，西与王家河镇接壤，北与塔耳岗乡山川毗邻（现木兰湖、原夏家寺），南与六指店为邻。地势北高南低，其北部与大别山相连，属低山丘陵地区；南部为岗状平原区，素有九岭十八岗之称。北部红岗山为全镇制高点，海拔280m，为武湖水系吴家寺水库所在河流吴家寺河的发源地。2.1.2流域概况滠水北起大别山麓，流径大悟、红安、黄陂三县、区，南入长江，全程142.14km，总落差106.95m，流域面积2317km2。1955年长轩岭最高洪水位34.71m，相应流量4560m3/s，多年平均枯水流量为0.88m3/s。滠水属季节性河流，多年平均降雨量为1170mm。滠水共有支流61条，在黄陂境内的主要支流有7条，流程179.28km，流域面积896km夏家寺水库是一座以防洪、灌溉为主，兼有发电、养殖的综合性大型水库。水库于1959年11月开工，1965年10月竣工，承雨面积142km2。水库枢纽工程由主坝、输水管、西付坝、西输水管、溢洪道等五部分组成。大坝坝顶高程53.74m，最大坝高26m，防浪墙顶高程54.54m，坝顶总长590m，坝顶宽7m，为粘土心墙坝，水库防洪设计标准为100年一遇，设计洪水位50.70m；校核标准为可能最大暴雨，校核洪水位52.87m，水库总库容2.89亿m3；死水位44.87m，相应死库容0.9亿m3。吴家洼提水站位于夏家寺水库东南角的一个分叉山谷，于1974年开工建设，1978年8月竣工受益，其引水渠底高程41.74m，规模为2×630kw，设计流量1.5m3武湖位于黄陂区东南部，湖中心距离黄陂城区23km。东靠新洲区仓埠街，南抵新洲区阳逻街新闸，西近黄陂大咀，北临六指人造湖，承雨面积355km2。黄陂区境内有吴家寺等5条支流汇入武湖，流域面积199.5km2，流程72.9吴家寺河源于蔡榨镇红岗山茶场，经黄家楼、韩陈益进吴家寺水库，由六指入北湖，流程25km，流域面积56km2。吴家寺水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖的小（一）型水库，于1958年11月开工建设，1960年4月建成。水库承雨面积7.4km2，总库容1290万m3，兴利库容722万m3，死库容240万m3。水库大坝为均质坝，坝顶高程73.37m，最大坝高14.12m，坝顶长542m。水库防洪设计标准为5年一遇，设计洪水位71.95m；校核标准为50年一遇，校核洪水位72.65m；正常高水位70.95蔡榨经过几十年的建设，特别是改革开放以来，当地政府抓住经济发展的良好机遇，积极开展农田水利基本建设，基本形成了以吴家寺水库为龙头，蓄引提相结合的供水体系，区内现有小（一）型水库1座，小（二）型水库4座，塘堰2126口。2.2气象夏家寺水库与吴家寺水库相距仅7.5km，两流域紧密相连，均属中纬度亚热带季风区，气候温和，雨量充沛，日照充足，多年平均气温16.3℃，极端高温达39.3℃。七月最热，多年平均28.6℃，极端低温零下12.6℃多年平均降水量1170mm。根据武汉市水文水资源勘测局编制的《黄陂县水资源评价及开发利用分析》，降水量年内分配和年际变化极不均匀，洪涝和干旱灾害时有发生，从年际变化上，主要水文特征是丰水年（频率在20%以下）年降水量在1400mm以上，实测最大年份为1983年，平均降水量1984.1mm；枯水年（频率在95%以上1年降水量在800mm左右，实测最小年份为1966年和1978年，年降水量仅769.9mm和771.1mm。年内分配特点是汛期4—9月降水量占年总量的73.6%，在主要作物生长期内，连续最小三个月降水一般发生在8—从气象特征看，降雨量较丰沛，雨热同期，日照充足，无霜期长，有利于灌区农作物的生长。2.3水文基本资料滠水流域分布的各类水文站点主要包括大悟夏店水文站、长轩岭水文站、黄陂雨量站等。滠水流域黄陂区境内水文、雨量站共9处，其中水文（水位）站2处、雨量站7处。水文站有长轩站和黄陂城关站，现有观测项目有水位、流量、泥沙、降水、蒸发等，两站均系省水文网站，系列长、精度高、资料完整，其中黄陂城关站实测降水量资料45年，长轩岭水文站实测资料有46年。长轩岭水文站位于黄陂区长岭镇，该站距河口1260km，距夏家寺水库12km，控制来水面积1313km2，由省水文水资源局于1956年设立。吴家寺水库无水文气象观测站，但其气候因素、土壤植被等下垫面因素与相邻水系滠水相似，因此，本次水文计算采用水文比拟法，借用参证站（长轩岭站）的径流，采用流域面积比换算出吴家寺水库的径流特征值。黄陂区境内雨量站基本情况见表2—1。各分区雨量站控制情况是：滠水中上游区包括长岭岗、姚家集、夏家寺、长轩岭4站；府河区包括张家大湾、滠口2站；滠水下游区包括黄陂、滠口2站。区内降雨量点平均密度为每360km2一站，分区间控制相互衔接，能满足区内地区分布的控制要求。2.4径流2.4.1长轩岭站径流滠水流域长轩岭以上调节性能较好的大型水库只有梅店水库，控制面积仅110km2，占长轩岭控制面积的8.4%，对径流的影响有限，因此，长轩岭站的逐旬径流将直接由长轩岭站实测的流量过程统计计算得到。见表2—2。黄陂区降雨量选用站特征值表表2—1降水量：mm序号站名实测年数延长后年数1956—1990实测最大年实测最小年最大与最小之比实测多年平均最大月系列多年平均降水量CV降水年份需水量年份月份1长轩岭35351224.40.232130.71983828.019662.67841.920.042.12张家大湾13351261.60.241826.11983952.619841.97495.798.65.03姚家集28351187.80.231895.61983776.619662.47815.021.637.74夏家寺28351187.10.242017.91983681.919663.07706.825.527.75长岭岗28351116.60.232014.81983699.019872.96445.616.926.46黄陂34351163.20.221961.71983661.019663.06502.235.514.17滠口18351228.40.222028.51983860.319762.46383.986.14.52.4.2吴家寺水库径流根据长岭控制来水面积2036.6km2及吴家寺水库承雨面积7.4km2，由表2—1换算出吴家寺水库径流，见表2—2。2.5降雨及洪水2.5.1降雨全区降雨量高低相差在100mm左右，降水量在地区间分布较不均匀。其年内分配特点是：汛期4—9月降水量占年总量的73.6%。年际变化较剧烈，以长轩站为例，1983年降水量为2130.7mm，1966年最枯年仅为828.0mm，相差2.6倍。2.5.2洪水夏家寺水库防洪设计标准为百年一遇，校核洪水标准为可能最大洪水。目前，夏家寺水库正常溢洪道在洪水位51.9m时，防洪能力为千年一遇，超过千年一遇洪水标准，水位超过52.2m时启用非常溢洪道可抗御可能最大洪水。水库无汛限水位，库水位接近正常水位49.90m时，通过灌溉发电提前降低0.5m进行调节。吴家寺水库防洪设计标准为5年一遇，相应设计水位为71.95m，校核洪水标准为50年一遇，相应校核洪水位72.65m,正常水位70.95m,溢洪道堰顶高程70.95m，宽7.6M，最大泄量17.2m32.6泥沙分析红岗山引水隧洞工程是由吴家洼泵站提取夏家寺水库的水引入吴家寺水库，而夏家寺水库是一座大型水库，总库容2.89亿m3，水面面积37.1km2，因此，工程所引水为水库沉淀后的净水，水质较好，清彻透明，泥沙含量极少，不存在泥沙淤积问题。

3工程地质3.1勘察工作概况本项目是在《项目建议书》完成后，由湖北省地质勘察基础工程公司于二00四年六月八日进场勘察，二00四年六月二十七日结束地质勘察的外业工作。勘察深度为可研阶段初勘，共布置钻孔5个，钻孔总进尺为90m，详见表3—1。表3—1主要勘察工作量统计表工作项目单位工作量工程地质调绘比例尺1：1000Km20.6勘探钻探M90m/5孔探槽m38.1岩样组16室内试验土体物理力学试验件7岩石常规物理力学试验组10岩石单轴抗压强度试验组16岩石薄片鉴定件3水质分析件2钻孔注水试验孔2在上述工作的基础上，进行了室内成果分析研究，对红岗山工作区区域地质、环境、岩石物理力学性质、主要工程地质问题进行了分析和评价，对天然建筑材料进行了储量、质量评价。3.2区域地质概况（1）地形地貌区内自太古界和元古界以来一直缓慢上升，长期遭受剥蚀作用，形成低山、丘陵地形。丘陵地形，分布于本区北部和东南角，由太古界、元古界片麻石、混合岩、片岩等组成，绝对高程100～500m（1956年黄海高程，下同），切割深度小于300m，山脊走向以北西为主，丘顶较浑圆，山脊开阔，沟谷多为“U”形，谷底和坡麓洪冲积和残坡积物厚2—15m不等。在主要河流进入平原前的低山地带见高程50～60m、70～80m、90～100m三级剥夷面，常有以脉石英为主的砾碎石堆积。（2）地层岩性①元古界地层元古界红安群分布于北部，以正变质岩为主，副变质岩为次，主要为浅～中深程度变质的片岩、片麻岩、最大厚度13173m。②新生界地层新生界地层为上更新统残坡积层（Qel+dl），分布于现代河流的两侧，构成Ⅱ级堆积阶地，主要由粘土、砂土、砂砾石及碎石土组成。厚度一般厚2～30m。（3）地质构造工作区位于淮阳山字形前弧西翼部位，并叠加有新华夏系构造形迹和伴随多期岩浆活力，大部分岩石遭受中深程度的区域动力变质，因此区域构造颇为复杂。淮阳山字形前弧西翼构造呈北西～南东向展布，分为三个褶皱带和一个断裂带，包括青山口～双峰尖紧密倒转褶皱带、觅儿寺褶皱带、旧街～眼龙倒转褶皱带和青山口断裂带。本次工作区处于觅儿寺褶皱带。塔耳岗向斜和长轩岭背斜之间。褶皱轴向北100～600西，呈明显弧形展布。主要由片岩、片麻岩组成。另有两条呈北100西长4km小型性质不明断裂分布于此区。（4）地震根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本区设计基本地震加速度值为0.05g（5）水文地质根据地下水赋存、埋藏条件，区内地下水可分为：松散堆积层孔隙潜水：主要赋存于红岗山两坡低洼地带的填土及第四系残坡积碎石土中，含水层厚度变化较大，连通性较差，富水性不均一，孔隙潜水分布较广，目前各村落及私人用水都属此类。变质岩裂隙水：广泛分布，含水层由元古界红安群磨盘组（pt2m3.3输（引）水线路工程地质条件红岗山引水隧洞工程，共分为四段，各段具体情况见表3—2。（1）地形地貌隧洞段及周边属构造剥蚀丘陵地形，山脊走向以北西向为主，丘顶较浑圆，山脊开阔，沟谷为“U”形。高程67.90～145.20m表3—2引水工程分段表段号型式设计规格（m×m）桩号长度（m）走向Ⅱ地下箱涵1.5×1.8方形0+580—1+3457653360Ⅲ隧道1.5×1.8圆拱形1+345—2+2619163500Ⅳ地下箱涵1.5×1.8方形2+261—2+2631023000Ⅴ地下箱涵1.5×1.8方形2+263—2+6002373360（2）地层岩性根据现场地质调绘、钻探资料，并结合室内试验成果综合分析，该区除顶部少量人工耕植土（Qml）及坡残积碎石土（Qel+dl）外，下伏基岩为元古界红安群磨盘组（pt2m各岩土层工程地质特征分述如下：第①层残坡积碎石土（Qel+dl），厚度0.30～1.30m第②层石英片岩，可分为强风化和中风化带强风化石英片岩；厚度0～8.70m中风化石英片岩：厚度0～2.00m，褐黄色，粒状变晶结构，片状构造，主要矿物成分为长石、石英、云母及角闪石等。节理、裂隙较发育，节理面被铁质浸染，岩层倾角290～340第③层为千枚岩，可分为强风化和中风化带强风化千枚岩：厚度0～11.50m中风化千枚岩：厚度0～3.00m，灰色，变晶结构，千枚状构造，主要矿物成分为绿泥石、长石、石英、白云母片等，岩层倾角300～370第④层，石英片岩，可分为强风化、中风化和微风化带。强风化石英片岩：厚度0～5.90m中风化石英片岩：厚度0～3.80m微风化石英片岩：厚度＞17.2m，灰色，粒状变晶结构，片状构造，主要矿物成分由石英、绿泥石和白云母等组成，局部可见石英脉，可见揉皱现象（见ZK3号孔照片），岩石产状250～360（3）地质构造隧洞段位于淮阳山字形前弧西翼部位北东侧，长轩岭背斜北翼，为元古界红安群磨盘组的千枚岩、片岩组成。地层中见有揉皱现象，节理、裂隙较发育，但多被泥质或石英脉所充填（见ZK3号孔照片）。（4）水文地质隧洞段地下水埋深0.6～0.7m。地下水类型有松散堆积层孔隙水和变质裂隙水。松散堆积层孔隙水主要赋存于第①通过对ZK2、ZK3进行注水试验，渗透系数K为1.09×10-7cm/s～2.14×10-7cm（5）物理力学指标表3—3岩石抗压物理力学指标地层代号岩性取值饱和密度g/cm3饱和及吸水率%饱和单轴抗压强度（MPa）饱和弹性模量ESO（GPa）饱和泊松比饱和抗剪强度CφPt2石英片岩（微风化）统计数9618107最大值2.790.7169.825.430.259.6644.6最小值2.690.2727.911..230.198.2339.7平均值2.740.4246.315.450.238.9442.15推荐值2.740.4042.014.000.218.5040.003.4天然建筑材料对红岗山引水工程进行施工时，可因地制宜、充分利用就近或就地天然建筑材料。（1）砂料滠水河及长江码头砂场砂量充足，粒度均匀，泥质含量少，质量能完全满足本次工程施工规范要求，且交通条件好，运输方便。（2）石料可就近开采利用隧道开掘出石英片岩，该微风化岩石强度高，一般抗压强度可达42Mpa以上，用以砌筑箱涵及隧洞拱顶。3.5工程地质初步评价及结论（1）工程地质分段Ⅱ段：桩号0+580——1+345，为1.5×1.8方形地下箱涵，长度765m，箱涵走向3360m，岩石走向318°～325°，倾向48°～55°，倾角一般30°～37°，箱涵走向与岩层走向交角约14°～21°。从1—1′剖面来看，组成箱涵的围岩为元古界（PtⅢ段：桩号1+345—2+261，为1.5×1.8圆拱形隧道，长度916m，隧道走向350°，岩层走向318°～328°，倾向48°～58°，倾角一般28°～34°，隧道走向与岩层走向交角约22°～32°。从1—1’剖面看，组成隧道的围岩为元古界（Pt2Ⅲ段：桩号2+261—2+363，为1.5×1.8方形地下箱涵，长度102m，箱涵走向300°，岩层走向318°～324°，倾向36°～48°，倾角一般为29°～37°。箱涵走向与岩层走向交角约18°～24°。从1—1’剖面来看，组成箱涵的围岩为元古界（Pt2Ⅳ段：桩号2+336——2+600，为1.5×1.8方形地下箱涵，长度237m，箱涵走向336°，岩层走向323°～328°，倾向32°～37°，倾角一般为29°～32°，箱涵走向与岩层走向交角约8°～13°，从1—1’剖面来看，组成箱涵的围岩为元古界（Pt2（2）工程地质评价Ⅱ段：从ZK5来看，覆盖层厚约0.50m，为残坡积碎石土，下伏基岩为元古界红安群磨盘组（Pt2m）石英片岩。强风化石英片岩厚度11.5m，层底高程71.10m；中风化石英片岩厚度3.0m，层底高程68.10Ⅲ段：该段覆盖层厚约0.30～1.3m，主要由第四系残坡积碎石粘土组成，下伏基岩为元古界红安群磨盘组（Pt2m）石英片岩（见探井2）。隧洞段所处地层为元古界红安群磨盘组（Pt2m）微风化石英片岩。岩石单轴抗压强度为42.0Mpa，按岩石强度分级为中硬岩，岩体完整性较好，抗渗透能力强。围岩工程地质分类为Ⅱ类，该段工程地质条件属好的。但隧道走向与岩层走向夹角22°Ⅳ段：从ZK2来看，覆盖层厚约0.9m，主要由第四系残坡积碎石粘土组成，下伏基岩为元古界红安群磨盘组（Pt2m）石英片岩（见探井1）。强风化石英片岩厚度2.3m，层底标高83.22m；中风化石英片岩厚度1.6m，层底高程81.62m；之下均为微风化石英片岩。可见围岩为元古界红安群磨盘组（PtⅤ段：从ZK1来看，覆盖层厚约0.60m，为残坡积碎石土，下伏基岩为元古界红安群磨盘组（Pt2m）石英片岩。强风化石英片岩厚度约5.90m，层底标高72.70m，中风化石英片岩，岩石单轴抗压强度为23.6Mpa，按岩石强度分级为中硬岩，岩体完整性较好，抗渗透能力较强。围岩工程地质分类为Ⅱ（3）结论武汉市黄陂区蔡榨镇红岗山隧道，经过本次可行研究阶段的勘探工作，初步查明了各地质单元体的工程地质条件，通过分析整理，得到具体结论如下：①本区在区域构造上属淮阳山字形前弧西翼及新华夏构造。②根据《中国地震动参数区划图》（GB18306——2001），本区设计基本地震加速度值为0.05g，相应抗震设防烈度为6度。③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。具体施工方法，可视经济、工艺、环境等因素综合而定。④本次勘察时间紧，任务要求急，仅作了部分地质调查和施工了极少量钻探工作，其勘探程度和控制精度有限，所提交的成果资料基本上满足可行性研究勘察阶段的技术要求，为进一步查明区域及工作区地质条件，充分论证各工程地质单元的稳定及渗漏问题，建议应进行进一步作详细勘探，以便工程施工能经济、合理、安全、顺利地完成。

4工程任务和规模4.1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发展规划（1）灌区社会经济现状黄陂红岗山引水工程受益区域为蔡榨镇，现有人口46715人，其中农业人口36715人，城镇人口10000人，全镇耕地面积41000亩，山林面积15000亩，水面7490亩，红岗山引水工程灌溉面积41000亩。本灌区以种植水稻、小麦、油菜为主，兼种少量其它经济类作物如：花生、芝麻、蔬菜等，有红岗山茶场、上岗银杏基地、长岭岗板栗等三大农业基地，对灌溉要求十分迫切。乡镇企业有20余家，以生产化工设备、金属结构为主。2003年工农业总产值为1.685亿元，其中工业产值1.63亿元。蔡榨镇是武汉市唯一没有自来水的乡镇，而长期以来制约蔡榨镇经济发展的就是水源问题。镇域范围内没有河流，水资源贫乏，广大农村生活、农业灌溉主要依赖于塘堰水及井水，而塘堰水有限，由于地处山区，井水取水深度较深，水含矿物质成份较多，硬度严重超标，极大地影响着人民群众的身体健康及经济的可持续发展。蔡榨镇现有小（一）型水库1座（吴家寺水库），小（二）型水库4座，塘堰2126口，总水面面积7490亩，全镇在来水年缺水约1000万m3（包括人畜饮用水、农业灌溉、自来水厂），干旱年缺水更是高达2500万m3。全镇主要生产、生活用水来源于吴家寺水库，吴家寺水库经过东、西、南三条干渠分别灌溉全镇22个村，1.8万亩农田及保证2万人的人畜饮水。（2）近期发展规划①设计水平年本次可研的设计水平年为2015年。②灌区国民经济发展预测黄陂区紧临武汉市城区，是武汉市的远城区之一，自改革开放以来，当地政府利用优越的地理优势，抢抓机遇，使当地经济得到了长足的发展。蔡榨镇位于武汉市城区东北部60km，黄陂城区东部20km，地势北高南低，南部为岗状平原区，有茶场、银杏及板栗等农业基地，具有较好的资源优势和地理优势。依据黄陂区“九五”规划及茶榨镇远景发展规划，结合实地查勘调配资料，预测灌区国民经济发展指标见表4—1。表4—1灌区现状、2015年国民经济预测指标主要指标现状年指标2015年增长率（%）指标工农业总产值（亿元）1.6363.5农业总产值（亿元）0.5561.1粮食产量（万t）16.47620农民人均纯收（元）2360649704.1.2灌区历年旱灾情况据《湖北省史馆自然灾害历史资料》记载，公元前235—公元1948年共2183年中，黄陂区发生旱灾479次，平均4年一次，其中1901年至1948年，大旱及局部灾害计算在内，平均2年一次，建国54年来，吴家寺水库灌区发生的旱灾有19次，平均3年一次，在旱灾中发生次数最多的是伏旱、秋旱和伏秋连旱，其中伏秋连旱损失最大，大旱灾年有1978、1988、1996、2000、2001年等年份，尤以1978年最为严重，从6月23日至10月25日，124天无雨，全年降雨量仅666.1mm，灾情损失严重，受灾面积占区域面积的90%以上，近2万人人畜饮水困难。建国以后，当地政府及有关部门对此十分重视，于1978年投资232.6万元，修建了吴家洼泵站（装机2×630kw），抽取夏家寺水库的水补充了吴家寺水库水源的不足，但经过17.2km渠道到达吴家寺水库时已是杯水车薪，旱灾仍然是频繁发生。4.1.3工程建设的必要性造成旱灾频繁发生的主要原因是：供水不足和水资源浪费。按丰水年的年降雨量1200mm，农作物正常需水计算，全镇31183亩水田，亩平灌溉需水按800m3计，需水2495万m3；旱地9817亩，亩平均灌溉需水按300m3计，需水295万m3，合计需水2790万m3。与总供水量相比较，丰水年份缺水1117万m3，供水严重不足。如遇干旱年份，年降雨量600—800mm，缺水在2500万m吴家寺水库经过吴家洼泵站提取夏家寺水库的水通过引水渠补充吴家寺水库水源的不足，但因渠道线路太长，渠道配套设施简陋；渠道为盘山半挖半填土渠，渗漏极为严重，造成了宝贵的水资源被浪费掉，甚为可惜。由于农业灌溉严重缺水，所以造成了与人、畜饮用水争水的矛盾。由于蔡榨镇是武汉市唯一没有自来水厂的乡镇，全镇居民饮用水只有不洁净的地表水、“压把井”和水硬度严重超标的深井水。由于水质低劣，造成群众中毒、痢疾、肠胃疾病时有发生，少则百余人，多则上千人，如盟胜村的家田、会在村的胡家寨湾，深井水中肉眼能看见水中的结晶，每年由于这个原因患肾结石、胆结石的人超过2000人，阑尾炎的发病率也比其它地区高；压把井由于工序简单，封闭不严，加上使用方法不当，不能达到卫生要求，使水源受到污染，水质较差，对人民群众的身心健康带来了不同程度的影响。红岗山引水隧洞工程的建设，能持续有效地为蔡榨镇补充夏家寺水库的来水，保证全镇的人畜饮用水、灌溉用水，维护社会的长治久安，促进该镇的经济发展和社会进步具有重要的现实意义和深远的历史意义。（1）项目的建设是实现农村改水，提高人民生活质量的重要举措。武汉市政府在今年的工作报告中提出：做好“三农”工作，统筹城乡发展，全面建设小康社会的重点和难点在农村。要站在统筹城乡发展的高度，大力推进“一主三化”，努力提高农村经济社会发展水平，走出一条具有武汉特色的都市型农业发展的新路子。武汉市按照国家关于“大中城市改水受益率要达到100%，自来水普及率要达到80%以上”的要求，已加大改水投入，坚持“巩固、完善、发展、提高”的方针，按照分类指导，因地制宜，民办公助、建管并重的原则，采取依托城镇水厂管网延伸、相对集中建水厂、加快设备技术改造、扩大制水规模等办法，加快改水工作步伐等完成我市的改水任务。（2）项目建设是促进蔡榨镇社会经济全面发展的需要。2003年武汉市城镇居民人均可支配收入达到8524.5元，增长9%；农村居民人均纯收达到3497.2元，增长6.1%。蔡家榨镇人平纯收入仅2360元，远低于全市水平，全镇工农业产值及人均收偏低，经济发展较为落后。水资源是经济社会发展的重要物质基础，据有关资料，目前工业企业每万元产值耗水量约为100m3要促进地区经济发展，提高人民生活水平，必须有相应的水源供应作保障。夏家寺水库库容2.89亿m3，有东、西两条主干渠，库内有大型提水泵站两座（红安、蔡榨）。黄陂区政府历年来确保吴家洼泵站提水（包括提供电力、水源保障），满足蔡榨镇的生产、生活用水需要。建设红岗山引水隧洞工程可以使蔡榨镇的水源更有保证，使从夏家寺水库的引水更有效，能有效节约水资源。红岗山引水隧洞工程是一项利国利民的好工程，是蔡榨人民盼望已久的好工程。该工程的建设得到了菜榨几万人民的支持和拥护，干部群众积极性很高，为该工程的建设提供了良好的建设环境。本工程建设在技术是成熟的，国内大小隧洞上千座，目前使用效果良好，因此红岗山引水隧洞工程建设不存在重大技术难题。由此可见，红岗山引水隧洞工程的建设，事关该镇几万人民的安居乐业，事关社会的长治久安，事关经济的可持续发展，其建设是十分必要的，时间十分紧迫。4.2工程任务红岗山引水工程兴建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和生活用水及人畜饮水水源的不足。（2）农业灌溉：补源灌溉蔡榨，灌溉面积41000亩，灌溉保证率达到85%。（3）改善蔡榨镇水环境：利用该引水工程将夏家寺水库优质水源引到吴家寺水库，补充、稀释、净化该区域内集水，使该区域内水质进一步改善，改善水环境及生态环境，为蔡榨人民创造一个人与自然的亲合环境。该工程综合利用的主次顺序即为：城镇供水、人畜饮水、农业灌溉、环境保护（生态用水）。4.3灌区需水分析根据黄陂区统一规划，本次分析远期水平年为2015年。4.3.1城乡居民生活用水分析灌区内需该引水工程供水人口4.6715万人，其中城镇人口1万人，农村人口3.6715万人。大牲畜2.5万头，小牲畜24.5万头，灌区工业总产值1.63亿元。按5‰人口增长率，6%的工业增长率，到2015年总人口为4.8万人，其中城镇人口1.5万人，农村人口3.3万人，大牲畜3.5万头，小牲畜50万头，工业总产值3.39亿元，详见4—2。按城镇居民生活用水及公共用水定额251升/人·日，农村居民生活用水定额60升/人·日，大小牲畜用水定额分别为30升/头·日和25升/头·日，工业用水定额345m3/万元的标准计算，则可供城乡居民生活用水及人畜饮水423万m3，工业用水205万m3米，总需供水量为628万m3，详见表4表4—2红岗山引水工程供水人口、牲畜、工业产值统计表水平年总人口城镇人口（人）农村人口（人）大牲畜（万头）小牲畜（万头）工业产值（万元）现状年4671510000367152.524.5163002015年4800015000330003.550.033900表4—3红岗山引水工程城乡居民生活及工业需水量水平年城镇需水（万m3）农村需水（万m3）工业需水（万M3）合计（万m3）现状年923312056282015年16461533911184.3.2灌区农业灌溉需水量分析（1）灌溉设计标准灌溉设计标准采用灌溉设计保证率的表示方法，灌溉设计保证率根据《灌溉与排水设计规范》（GB50288—99）及灌区作物种植结构等因素综合确定本工程的灌溉设计标准为P=85%。（2）灌溉面积及作物组成红岗山引水工程灌溉范围为蔡榨镇的41000亩耕地面积，其中水田31183亩，旱地9817亩。本灌区以粮食作物为主，是粮、油、蔬菜及其它经济作物均有发展的农业经济区，粮食作物主要有水稻、小麦、豆类、薯类等，经济作物主要有油菜、花生、芝麻、蔬菜、果茶等，据黄陂区2000年统计年鉴统计，灌区内主要作物种植比为1.96。结合当地政府对农业结构的调整思想，在水稻种植面积适当减少，而油料、蔬菜等种植面积适当扩大的总体指导思想下，以现状年2002年为基础，调整各种作物的种植结构，确定2015灌区各种作物的种植比，见表4—4。表4—4不同水平年灌区作物种植面积权重表水平年小麦早稻中稻晚稻棉花蔬菜合计现状0.390.560.120.560.220.111.962015年0.60.390.210.390.210.222.03（3）农作物灌溉定额计算①单种作物灌溉定额本灌区灌溉定额主要计算了水稻（早、中、晚）、小麦、棉花、蔬菜等四种作物，其他作物灌溉定额可参照该定额确定。本次对水稻灌溉定额计算了两种情况：一是我省传统采用的浅灌适蓄灌溉方式；二是薄浅湿晒灌溉方式（由广西首先开展并进行了大面积推引，我省水利科研所也于1998年11月提出了“湖北省水稻节水高产灌溉试验研究”科研成果）。作为节水农业的先进技术，结合本灌区实际情况，综合上述科研成果，拟定水稻作物的“薄浅湿晒”的灌溉制度作为2015年的灌溉定额的计算依据，即现状年仍采用浅灌适蓄的灌溉制度，而在2015年则采用“薄浅湿晒”控制灌溉的灌溉制度。旱作物主要是小麦和棉花。灌溉制度设计参照我省旱作物需水分析成果，经统计分析，小麦多年平均灌溉定额为21m3/亩，棉花多年平均灌溉定额为92m蔬菜灌溉据实地调查，蔬菜灌溉主要集中在4—10月，其每天需水量为6mm，在进行其灌溉定额计算时，考虑降雨的修正，若当天降雨超过6mm，则当天不灌水，第二天也不灌水，否则第二天同样灌水6mm，经计算，蔬菜多年平均灌溉定额为499m3/亩。各种作物的灌溉定额见表4—②综合灌溉定额灌区内夏油与小麦同期，其定额按小麦的灌溉定额估算，而秋油与棉花同期，其定额按棉花定额进行估算。综合灌溉定额按下式计算：m综=A1m1+A2m2+…+A式中：m综——综合灌溉定额；A1、A2……An——为灌水种植比例；M1、m2……mn——为灌水作物灌溉定额。根据上式可计算出灌区综合灌溉定额见表4—6。（4）代表年的选择按灌区综合灌溉定额，并分析已发生过旱情实际年的灾情情况，综合确定P=85%灌溉设计保证率的代表年为1976年。典型灌溉定额见表4—7。4.3.3供需平衡分析计算现状情况下，灌区工程情况为小（一）型水库1座，兴利库容722万m3；小（二）型水库4座，兴利库容41.8万m3；容积为912万m3。吴家洼提水站0.5m3/s，这些工程在2015年也参加水资源的供需平衡，但2015年本工程建成后，吴家洼提水站可按（1）灌溉水利用系数灌区的田间水利用系数取0.9，各工程不同水平年的渠系水利用系数见表4-8。表4—8灌区渠系数统计表水源类别现状2015年塘堰0.950.95小（二）型水库0.60.65小（一）型水库0.550.60（2）计算原则①进行长系列（1960-1998）逐旬计算；②根据灌区实际情况将灌区的塘堰概化成小水库进行调算，塘堰容积的80%为有效供水容积，并且，塘堰作为调算蓄水工程；③在充分利用下一级工程的供水后再向上一级蓄引提工程要求；④城镇工业生活，农村人畜饮水要求具有较高保证率，优先满足。（3）平衡结果按照以上调算原则，对灌区长系列逐旬进行供需平衡计算，成果见表4-9-4-10，典型年成果见表4-11。从平衡结果可以看出：①现状情况下，由吴家洼提水站供水损失较大，灌区水源不足，灌区的灌溉保证率只有50%左右，有20年出现缺水问题；②到2015年，红岗山引水工程已建成，同时还从灌水技术上全面推行“溥、浅、湿、晒”控制灌溉方式，灌区的灌溉保证率可达到设计要求的85%。4.4工程规模4.4由灌区典型年水量平衡计算成果（见表4-11）得出引水工程设计流量。由最大缺水量W=129.6万m3，按下列公式计算引水流量：Q=式中W——最大缺水量（m3）t——引水天数，t=10天故Q毛=m3/s与吴家洼提水泵站设计流量相同4.4吴家寺水库总库容1290万m3，兴利库容722万m3，死库容240万m3，相应校核水位72.65m，设计水位71.95m，正常水位

5工程选线、工程总布置及主要建筑物5.1工程等别和标准按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）第2.2.1水利水电工程的永久性水工建筑物的要求来确定本工程等别和建筑物级别。5.1.1主要建筑物级别本工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。5.1.2工程地震设防烈度本工程地震基本烈度为6度。5.2方案比较方案一：红岗山引水隧洞工程（1）优点：①输水线路较短，可减少水头损失和渗漏量，节约水资源。②工程处于地下，运行和管理方便，能较好地保护工程设施免遭人为破坏。③工程线路地质条件较好，可减少年运行费和维修费。④可利用先进爆破技术进行施工，有利于加快工程进度。⑤节约耕地，减少水土流失，有利于环境保护。⑥工程开挖的石料可重新利用，可节省建筑石料，有利于降低工程造价。⑦与第二方案比较，工程总投资较小。（2）缺点：①地下施工场地狭窄，难度较大，对施工技术要求较高。②施工队伍选择面较窄，不宜分段平行承发包。方案二：原盘山渠整险加固和防渗处理工程（1）优点：①施工技术简单，有利于采用平行承发包模式选择施工队伍。②可采用多标段平行作业方式施工。③施工质量易于保证。（2）缺点：①工程线路太长，水头损失较大，渠道渗漏量较大。②需二级取水，工程运行成本较高，不利于经济管理。③工程线路跨不同行政区域，管理难度太大。④工程地质条件较差，地势险要，工程维修费较大。⑤施工场地较窄，且与交通道路高差太大，不利于建筑材料运输，施工难度较大。⑥工程施工对水土保持水利，对环境保护较差。⑦工程总投资较方案一大，不经济。综合一、二方案比较结果，本次可行性研究推荐第一方案为择优方案。5.3工程选线影响本工程路线选择的因素很多，如地形、地质条件、水文地质条件、施工条件等。5.3.1工程选线原则（1）隧洞应尽量避开山岩压力大、地下水位高、漏水严重和可能塌滑的不稳定地段，以减少隧洞衬砌上的荷载和便于施工。（2）路线应力求短而直，以减少工程费用和水头损失。（3）进出口水流应平顺对称，避免产生涡流，影响洞内流态。（4）隧洞应有一定的埋置深度，以便充分利用围岩的弹性抗力和减小地震力的影响，达到减小衬砌厚度的目的。（5）对于长隧洞，应考虑便于设置施工竖井或支洞，增加开挖工作面，加快施工进度，并便于出碴和进料。5.3.2工程选线方案工程选线按两种方案比较选定，方案一为红岗山引水隧洞工程，方案二是对分水闸下游14.2km长的盘山渠道进行整险加固和防渗处理。前述两工程方案均从已建吴家洼泵站出水渠作渠首引水，而吴家洼泵站以夏家寺水库作水源，吴家洼泵站设计流量1.5m3红岗山引水隧洞工程进水口位于王家河镇内黄家楼村南侧，纵向布置依次为进口明渠40m，进口地下箱涵165m，输水隧洞1645m，出口地下箱涵240m，出口明渠500m。出口明渠与吴家寺水库相连。整个引水工程全长2.6km。沿线设分水闸、明渠、地下箱涵、隧洞、节制闸、竖井等建筑物。5.4工程总布置红岗山引水隧洞工程布置（该工程终点处桩号为0+000，向上游依次编排）：（1）进口分水闸：桩号为2+600，分水闸布置在吴家洼泵站下游3.2km长出水渠右侧原渠内。（2）进口明渠：桩号为2+560—2+600，长40m。（3）进口地下箱涵：桩号为2+395—2+560，长165m。（4）输水隧洞：桩号为0+750—2+395，长1645m。（5）出口地下箱涵：桩号为0+510—0+750，长240m。（6）出口节制闸：桩号为0+500—0+510，长10m。（7）出口明渠：桩号为0+000—0+500，长500m。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（1）进口分水闸：该分水闸布置在吴家洼泵站3.2km长出水渠右侧原渠内（2+600），为开敞式水闸，闸底板高程71.5m，启闭台高程77.35m，闸底板长6m；闸前铺盖长6m、高程71.5m；消力池长8m，池底高程70.0m。（2）进口明渠：桩号2+600—2+560，长40m，纵向坡比1：1000。渠底高程为71.5m—71.46m。明渠截面为矩形断面，尺寸为1.5×1.8m。（3）进口地下箱涵：桩号为2+395—2+560，长165m。纵向坡比1：1000，渠底高程为71.295m—71.46m。地下箱涵断面型式为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m。（4）输水隧洞：桩号为0+750—2+395，长1645m。纵向坡比1：1000，渠底高程为69.65m—71.295m。输水隧洞断面型式为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m。（5）出口地下箱涵：桩号为0+510—0+750，长240m。纵向坡比1：1000，渠底高程为69.41m—69.65m。地下箱涵断面型式为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m。（6）出口节制闸：桩号为0+500，长10m。节制闸进口与箱涵相连接，出口与出口明渠相连接。节制闸为开敞式水闸，闸底板高程69.4m——69.41m。闸启闭台高程77.10m，闸底板厚0.5m。（7）出口明渠：桩号为0+000—0+500，长500m。纵向坡比1：1000，渠底高程为68.9m—69.4m。明渠截面为矩形，尺寸为1.5×1.8m。出口明渠一段是挖方、一段是填方。挖方渠段全截面均为开挖岩石成型。填方渠段则采用浆砌石边墙。（8）竖井布置：为了在开挖隧洞时便于施工通风通气，在整个隧洞段从进口至出口分别布置4个直径为2000mm的竖井，其位置为桩号2+250、1+750、1+250和0+950；井顶高程分别为89.60m、105.40m、84.90m和83.30m；井深分别为17.10m、33.40m、13.40m和12.10m。5.5红岗山引水隧洞工程设计流量Q=1.5m3/s，按规范要求加大流量系数为1.2，则加大流量Q=1.2×1.5=1.8m3/s，主要建筑物输水能力均按明渠均匀流，流量Q=（1）明渠过流能力计算：断面1.5×1.8m，n=0.025，i=1/1000，经试算，拟定过水深h=1.51m。计算过程如下：W=bh=1.5×1.51=2.265mX=b+2h=1.5+2×1.51=4.52mR=W/X=2.265/4.52=0.501mC=Q=wc＞1.8m3/s故满足要求。（2）隧洞、地下箱池过流能力计算，断面为直墙园弧型，底宽1.5m，直墙高1.4m，园弧高0.4m，n=0.022，i=1/1000，经试算，拟定过水深h=1.37m。计算过程如下：W=bh=1.5×1.37=2.055mX=b+2h=1.5+2×1.37=4.24mR=W/X=2.055/4.24=0.485mC=Q=wc＞1.8m3/s故满足要求。按规范规定：无压隧洞水面线以上空间不得小于隧洞断面面积的15%，其净空高不得小于400mm。隧洞、地下箱涵水面线以上空间与其断面面积比为0.46m2/2.51m2=1.8%＞15%，其净高为430mm5.5.3围岩稳定分析及支护衬砌型式的选定按照《水工隧洞设计规范》（SL279—2002）规定及围岩分类，隧洞选择锚喷衬砌，全截面衬砌厚度均为200mm，砼采用C25，钢筋为Ⅰ、Ⅱ级钢筋。按照《水工隧洞设计规范》（SL279—2002），山岩压力计算公式：垂直方向：qv=（0.2-0.3）rrB水平方向：qh=（0.05-0.10）rrH式中：qv—垂直均布围岩压力，KN/m2qh—水平均布围岩压力，KN/m2rr—岩体重度，KN/m3B—隧洞开挖宽度，mH—隧洞开挖高度，m则隧洞山岩压力：qv=0.3rrB=0.3×27.4×1.9=16KN/m2qh=0.1rrH=0.1×27.4×2=5.5KN/m2由山岩压力qv=16KN/m2，qh=5.5KN/m2，通过《建筑结构静力计算手册》计算隧洞内力值均很小，均按构造配筋即可，则隧洞全截面衬砌采用厚度为200mm的锚喷C20砼是可行的。地下箱涵截面同隧洞一样，地下箱涵采用200mm厚钢筋砼弧顶衬砌，底面及直墙段采用素砼找平护砌。由于地下箱涵弧顶外荷载不大，则地下箱涵结构稳定满足要求。明渠一段是挖方，一段是填方。挖方渠段全截面均为开挖岩石成型。填方渠段则采用浆砌石砌筑两侧墙成型。由引可见明渠结构稳定是安全的。5.5.4排沙、泄洪的工程情况红岗山引水隧洞工程由吴家洼泵站提水作为水源，泵站取水含沙量极少，另外整个引水工程建于岩基上、渠内，隧洞经衬砌均无沙质。则红岗山引水隧洞工程无须采取工程措施排沙。红岗山引水隧洞工程建于低山丘陵处，大部分为隐蔽的地下工程，基本上无地面泄洪任务。5.5.5主要建筑物沉降位移观测布置设计按照《水工隧洞设计规范》（SL279—2002）规定进行主要建筑物沉降位移观测布置设计。（1）洞内监测：主要监测洞内流态和建筑物及围岩的工作状态。（2）洞外监测：主要监测沿线的洞外工作状态，包括进、出口