河拦河蓄水工程可行性报告

河拦河蓄水工程可行性报告第一章基本概况第一节流域概况一、地理位置西至东平湖、西南部与运东平原相接。流域东西平均长146km，南北平均宽58km，流域面积8536.5km2。其中泰安市(辖xx区、占全市总面积的83%。流域面积统计见表1.1。流域面积(Km2)流域面积(Km2)49.0219.0465.02443.3二、流域水系及地形xx是黄河下游最大支流，属大（2）型防洪除涝河道，发源于莱芜、沂源、新xx区，源头在淄博市沂源县松崮山南麓沙崖子村，自东向西流经淄博市、莱芜市、泰安市、济宁市、济南市公里)称大清河，于东平县马口村入东平湖，全长208.2km。xx泮汶河、辛庄河、方下河等。南支称柴汶河，主要支流光明河、羊流河、崖头河、平阳河等。汶口坝以下主要支流有漕浊河、汇河、海子河、苗河。xx主要支流参数见表1.2。(Km2)208.211322350.0368.049.886.042.243.54.14.3支流：漕浊河1146.0之间，约占总面积70%。大汶口以上为上游，河道比降约1/70-1/1000，属低山丘陵区，河谷盆地宽阔，土地肥沃；大汶口至戴村坝为中游，戴村坝以下为下游，属平原区，河道比降约1/100-1/3000。xx流域形状东宽西窄，大汶口以上呈扇形，北、东、南三面环山，成怀抱形势，中部以徂徕山、莲花山为界，分为柴汶河、牟汶河南北两大支流，大汶口以下，除北部泰肥山丘泉河平原相接。低洼地带大部分布在漕浊河、汇河沿岸。流域内山区丘陵平原所占比例见表1.3。2701.52683.0第二节水文气象xx流域属大陆性气候，降雨年内分配极不平衡，变差较大，汛期降雨比较集中。据1952年至2002年降雨资料统计，多年平其余8个月只占全年的25%。流域多年平均年降雨量自东向西逐渐减少，东部新泰738.8mm，西部肥城、东平640.0mm。1952水县量市月123456789mm区份占全年的%流域降雨年际变化也十分悬殊，1964年流域平均降雨年的2.92倍。由于降雨时空分布不均，常出现洪、涝、旱灾害。流域多年平均径流量临汶站为18.52亿m3，径流多集中在汛期。根据临汶水文站资料，汛期6～9月份平均径流量为13.27亿m3。汛期洪水集中，流量大，流速快，是危及河道工程安全的主要因素。流域平均气温120～140C。根据常年观测显示，东部略低，-3.40C，最高气温自东向西为39.10C～42.20C。泰安、肥城、宁阳为最大，风速达20m/s。据市气象局资料统计，流域多年平均蒸发量为564.83mm。最高月蒸发量6月份自东向西为350.5mm～452.5mm。第三节社会经济xx流域内共113今乡镇，5347个自然村，564.83万人，其中：莱芜市27个乡镇，1147个自然村，118.4万人；泰安市86个乡镇，4200个自然村，446.43万人。流域内泰安市耕地面积为430.48万亩，其中：山区79.62万亩，占总耕地面积的l8.5％，丘陵区162.73万亩，占总耕地面积的37.8平原l53.57万亩，占总耕地面积的35.7涝洼地％，1998年泰安市国内生产总值344.0亿元，其中：第一产业总产值87.5亿元，占社会总产值的25.4％，第二产业总产值147.5亿元，占社会总产值的42.9％。第三产业总产值109.0社会总产值的31.7％。防洪保护范围涉及泰安、济宁的八个县市区，保护范围内有宁阳、汶上、济宁、兖州等县以上城镇，另外还有济北煤田、津浦铁路、104国道、京福、京沪高速公路等重要工矿企业和交通设施，防洪保护面积2000平方公里，236万人，防洪效益77.69亿元。因此，xx的防洪安危事关泰安、济宁两市乃至全省改革、发展、稳定的大局。第四节河道工程现状xx由泰安市直接管理的河段长197.55公里，北支牟汶河自泰莱边界至汶口坝长58.77公里，南支柴汶河自淞河与渭水河交汇处至汶口坝长77.88公里，干流汶口坝至戴村坝长61.3公里。两岸共有堤防137公里，大小排水涵闸76座，主要险工21处，长29.06公里，挑流坝25座。流域内建有大中型水库22座。泰安市境内现有拦河坝6座，即颜谢坝、汶口坝、砖舍坝、堽城坝、琵琶山坝、戴村坝。一、河床下切，水位降低。上世纪90年代后期，随着河道采砂量的剧增，河槽开始快速下切，目前河床下切严重，平均下切量3-5m，河道断面形态也发生了很大变化，水位明显降低，对河流生命和生态系统的影响目前很难评估。水质变差在一定程度上又加剧了可利用水量减少。二、涵养水源能力降低。xx两岸的地下水历来靠xx水补过去由于河砂厚，涵养水源能力强，近几年来，由于在xx上挖砂取土，河床下切严重，砂层变薄，部分河床甚至裸露干涸，涵养水源能力降低，补给能力下降，地下水急剧减少并引起大幅度下降，造成沿河两岸地区大口井干涸，扬水站报废，使汶河两岸遭受严重干旱缺水的危害，部分地区甚至发生地面沉降塌陷等地质灾害，严重影响流域经济的发展，人民生活水平的提高和社会的稳定。三、河道治理情况xx是自然形成的流沙河，河道既宽又长，历代地方政府都十分重视对xx的治理，对其治理历来都采取培修堤防、加固险工、修筑丁坝等措施。已有堤防63公里，其中北堤47公里，南堤16公里。解放后，党和政府对xx进行了大规模治理，比较大的几次是：①1950年加固了杨岚角、障城、刘所等丁坝。②1952年对险工进行较大整修和加固，新建丁坝7座，重修1座，加固5座，砌石护岸38米，砌石护基745米，抛石护基43米等工程。③1957年至1958年，北堤培修了大侯村至临汶、砖舍至董家城宫、障城至刘所等堤段，南堤增修了韩家店和黄家道口两段新堤，增修了后旧堤也作了全面整修。南堤北落星至西皋22.4公里堤段进行了培修加固。两堤共完成土方124万m3，130万个工，投资138万元。⑤1973年北岸又新建了夏辉至张侯大堤4.1公里，至此北堤由大汶口至戴村坝58.6公里全部修通。⑥1985年南堤加高培2005年全部竣工，分六期实施，按三制要求完成实施xx防洪治理工程，投资8000万元（省、市、县按4：2：4的比例投资共完成险工护砌30处14.5公里、加固涵闸26座、复堤111.56公里、修建防汛公路12.70公里、标准化堤防建设固挑流坝9座、围庄堰维修0.7公里、改建汶口坝、新建北滕村防汛桥及临汶水文站迁址等，完成工程量202.5万余方。工程的实施从根本上提高了xx防洪能力，工程经受住了历年汛期洪水的考验，为保护了两岸人民生命财产的安全发挥了巨大的防洪效益，为建设经济强市提供了有力的防洪安全保障。第二章建设的必要性水是人类生存的生命线，是经济发展和社会进步的物质基础，是实现可持续发展的重要保证。近几年来，经济社会的持续发展，水旱灾害的频繁发生，水的问题得到了党中央、国务院和各级党委、政府的高度重视，受到了全社会的普遍关注。我市水资源严重短缺，人均占有水资源量355m3，相当于全国人均水平的1/7，低于全省平均水平；亩均占有水资源量391m3，为全国平均水平的1/5。按照联合国划分的人均占有水资源量标准，属于水危机地区。我市十年九旱，是一个严重缺水的城市，解决水资源短缺，确保用水安全，一直是摆在各级政府面前的一项十分紧迫的任务。xx是我市的母亲河，境内流域面积占全市面积的83%，目遇到偏丰年、丰水年，仍有大量弃水得不到利用，加之工程老化一、拦河蓄水工程病险隐患多，使地表水的开发利用受到限制（一）拦河蓄水工程少，拦蓄能力低xx是一条流沙河道，河床沙层较厚，有的地段沙层厚度达到十几米，虽然xx地表水比较富裕，但由于受地形条件限制再建蓄水工程的难度高、投资大，致使一部分地表水资源不能充分拦目前，泰安市境内现有拦河坝6座，即颜谢坝、汶口坝、砖冲沙减淤能力低，坝上淤积严重，库容大大减小，原设计能力基本丧失。如汶口拦河坝，坝上淤积量达650多万方，淤积影响程度达8公里之多，坝高5.5米，已全部淤平。致使现有蓄水工程不能按正常标准进行调蓄运用。近几年，虽加大了拦河工程的除险加固改建力度，但情况没有根本改变。多年平均流入东平湖的水量达5.08亿m3，出境水量达1.35亿m3，蓄水能力远达不到设计标准。（二）拦河蓄水工程缺乏维修养护，老化退化现象严重这6座拦河蓄水工程大多建于上世纪六十年代，已运行近40年，其中为数不少的还因“先天不足”而一直带病运行，多年来，由于投入不足，老化退化严重。如颜谢拦河蓄水引水工程原为砌石坝，建于上世纪七十年代，设计灌溉面积12.5万亩。1974年由于暴雨洪水使主体枢纽工程溃决，因资金缺乏，一直未能修复，严重影响了该工程的效益发挥。砖舍拦河坝始建于漕河，以补给肖店引河灌溉工程(设计流量3立方米每秒)水源,通过该坝北侧的砖舍引水闸控制，最大引水流量30立方米每秒，该坝2004年被洪水冲毁，中间被冲毁近200米，已失去原引水功能，肥沃的汶阳田受到严重的影响。二、沿河两岸过量超采地下水，使水环境状况进一步恶化由于我市降水已连续多年呈逐步减少趋势，地表水可供水量相对减少，为适应经济社会发展对水资源的需求，不得不大量开采地下水，以弥补水资源的不足。xx两岸的地下水历来靠xx水补给，过去由于河砂厚，涵养水源能力强，近几年来，由于在xx上挖砂取土，河床下切严重，砂层变薄，部分河床甚至裸露干涸，涵养水源降低，补给能力下降。过量超采地下水，造成地下水位一降再降，部分地区已成为严重的“漏斗区”，给整个水环境带来了许多不利影响。（一）漏斗区面积扩大据全市地下水观测资料分析，沿河两岸地下水位自1984年以来，每年以0.15米的速度下降。地下水位的大幅度下降，形成了许多漏斗区。据分析，目前全市有漏斗区6处，面积达487.11km2，主要分布在泰安市区、xx区旧县、新汶工矿区、肥城盆地、宁阳县城和华丰磁窑等地，其漏斗区面积分别为28.01、以4.5%速度扩大。（二）机井大量报废，设备更新成本提高目前我市沿河平原的部分机井深度，已由前些年的10米左右，降至现在的20-25米左右。部分岩溶山区的机井深度由过去的100米左右增加到200米以下。地下水位的大幅度下降，漏斗区面积的扩大，不得不另打新井或采取其它供水措施。原来作为主要抽水设备的离心泵已基本淘汰改为深井泵或潜水泵，从而加大了能源消耗，提高了供水成本。1990年自来水公司的8眼井中，就有4眼出现吊泵现象，1989年夏季新汶工矿区由于地下水过量开采，该区居民生活用水不得不实行定时供水，以缓解供水不足的矛盾。（三）地面沉陷、房屋斑裂由于超采地下水，使地下水从承压状态变为无压状态，从而激发并加速了地下水的潜蚀作用，使土体的细小颗粒被地下水冲刷携带，长而久之，便形成了地面塌陷。泰安市区铁路三角区，1977-1986年的十年间，共产生塌陷40余处，为保证火车的安全行驶，铁路部门不得不采用铺设旱桥、水泥灌浆等措施控制地面塌陷；旧县水源地，原设计规模为日开采量5万m3，一期工程日供水达到5万m3，同时水源地有7眼农业灌溉井，在农作物集中灌溉期间日开采量高达3万m3，使该水源地大大超出了允许开采能力。由于连年超采，旧县水源地已发生塌陷5处，地面裂缝22条，总长2060m，房屋斑裂1100个，计8400间，严重威胁着当地群众生命财产的安全。第三章编制依据第一节设计依据和原则一、设计依据8、《泰安市国民经济和社会发展第十一个五年总体规划纲10、水利电力部颁布的规范、标准：《水利水电工程水文计算规范》SDJ214-83《水利水电工程地质勘察规范》SDJl4-78《水利水电工程设计洪水计算规范》SDJ22-78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJl2-78《水利水电工程水利动能设计规范》SDJll-77《水利水电工程管理单位编制定员试行标准》SLJ705-8111、其它有关行业规范、标准、规定等。二、设计原则1、贯彻全面规划，综合治理，兴利与除害相结合，经济效益与环境效益相结合。2、按照防洪规划服从流域、区域的综合规划，工程规划服从流域防洪规划的原则，协调好局部与整体的关系。3、合理选定设计标准，优化工程方案，将下泄洪水与水源补给相结合，达到防洪与兴利双受益。4、因地制宜，就地取材，在保证工程标准前提下，尽可能减少投资。第二节工程等级及标准一、工程等级洪除涝河道。二、建筑物标准根据《水利水电枢纽工程等级划分标准》的规定，十五座拦蓄工程按三级建筑物，其主体工程按三级建筑物设计。三、管理标准xx属大(2)型防洪除涝河道，其管理机构按一级管理单位设置，市级设管理局，县级设河道工程管理局。四、设计标准标准为二十年一遇，根据部颁《水利水电枢纽工程等级划分及设四级建筑物。依据国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》和根据《xx省地震裂度区划》，干、支流河道区域地震裂度为6度，本区地震动峰加速度为0.05g,按照部颁《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-97）的规定，不需抗震设防。第四章工程规模一、工程内容本工程属大(二)型河道治理工程，其主要工程内容有：新建及改建拦河坝15座，总投资29386万元。xx干流、牟泉林庄拦河坝、汶口2＃拦河坝、辛庄拦河坝、谷里拦河坝、东都拦河坝、小协拦河坝、羊流拦河坝；改建拦河坝5座，即颜谢拦河坝、汶口1＃拦河坝、砖舍拦河坝、堽城拦河坝、琵琶山拦河坝。包括戴村坝在内xx干支流可达到15座拦河坝，工程建成后，拦蓄水面长度达52.65公里，占河道总长的25.63形成水面3852万m2，拦蓄水量7341余万m3。其中坝拦蓄水面长度达30公里左右，占河道总长的50％左右，形成水面2360万m2，拦蓄水量5747余万m3。2、新建冲砂闸或调节闸42孔，长374米。4、发电机组及管理设施建设等工程。二、主要技术经济特性指标主要经济技术特性指标见表4.1三、工程投资与经济效益本工程总投资为29386万元。工程建成后，可改善灌溉面积53万余亩，年灌溉效益为3307.2万元，年供水10123万方，年供水效益为3036.9万元。年发电量可达到1400万度，其年发电效益为448万元。每年总效益为6792.1万元。四、资金筹措与施工计划市、区自筹。工程名称工程内容及投资总投资(万元)坝长(m)雍水长度（km）蓄水面积2)蓄水量(万m3)橡胶坝冲砂闸堤坝护砌发电机组及管理设施投资(万元)其他(万元)孔数孔宽(m)长度(m)投资(万元)孔数孔宽(m)长度(m)投资(万元)长度(m)投资(万元)67645644036020605002埠阳庄648044036021407202.5315泉林庄670420277007040020020566005.5400790颜谢6764564403602005582.553164832360600078020058032705794480汶口2#709802700440360200020035608003.5280490砖舍707704200440360200020035053603.5437.5765堽城4403602000200960608005400670420440360200020021304604644琵琶山7000700560戴村坝2200280280东都256026507902003570小协376228800262502.460谷里470280980263003.51350266102.8284270504618280423743726239002630331029386772445.4532687341第五章工程地质与水文地质条件一、地形地貌平原、洼地和河谷等，其主要特征如下：属中长期上升地块，呈现以玉皇顶为中心向四周辐射状分布的中山、低山、丘陵、平原依次降低的地貌景观。汶河的两大支流发源地也发育低山丘陵地貌。由于岩性差异，由太古界变质岩组成的山地、丘陵的切割密度较大(xx为2Km/Km2)，风化强烈，发育“V型谷，在山前形成冲洪积倾斜平原。由古生界沉积岩组成的山地、丘陵的切割密度相对较小，发育“U”形谷表层多为残坡积物覆盖。2、平原和洼地：平原主要分布在沿河两岸，地势低平，海拔60～120m，比降为千分之一左右，多由汶河流水作用冲积而成，部分为山前剥蚀堆积而成。洼地主要为汶河侧向侵蚀堆积而成的古河床和河漫滩，面积计30余万亩，高程小于60米。3、河谷地貌：汶河干流河谷宽浅，纵向比降0.3‰～2‰，受区域构造和两岸地形所控制，河流侧蚀作用较为显著，两岸谷坡不对称，阶地发育也不够完整，且经不同强度的人工再造，现为主要的耕作区。河滩发育良好、微向河床倾斜、呈明显的二元相结构。河床多由分选良好的砂所覆盖，砂的主要成分为石英和长石，其厚度不均，一般为6～9米，在河道变窄处，水流垂向侵蚀作用加剧、出露基岩，为修建枢纽工程提供了良好的地质条件，如堽城坝和汶口坝。二、地质构造与地震由于受中生代后期燕山运动和早第三纪与中新世喜马拉雅运动汶河盆地发育，汶河干流正是自汶口凹陷盆地向西流径宁阳、东平平原而汇入黄河。本区断裂构造受区域应力场控制，多为东西向弧形延伸，如xx、肥城、汶口弧形断裂和汶泗断裂等，受这些区域性大断裂控制，次一级断裂构造亦较为发育，多呈NW和NE向。经分析研究，本区晚近期新构造运动相对较弱，地震基本裂度为六度。三、地层岩性本区地层出露较全，主要地层由老到新分别为太古界xx群、下古生界寒武系和奥陶系、上古生界碳系和二迭系、中生界白垩系、新生代的第三系和第四系地层其岩性特征如下：1、大古界xx群地层，为一套中深变质岩系，称xx杂岩，主要岩性为黑云斜长片麻岩、角闪岩、黑云母变粒岩及各种混合岩，各岩体间为渐变接触，岩体、岩层呈北西向展布，并有石英岩脉、闪长岩脉和辉绿岩脉穿插，是建筑物良好的地基。2、下古生界寒武系和奥陶系地层，主要为鲕状，竹叶状、豹皮状灰岩及厚层质纯灰岩，其中夹有薄层灰岩和紫色、灰色、红色页岩。奥陶系有部分白云质灰岩这套地层是较好的建筑物地基，但应注意软弱夹层和岩溶处理。3、上古生界碳系和二迭系地层，主要为灰色和杂色页岩、砂岩与粘土岩，其间夹有较厚的煤层，沿汶河干流出露较少。4、新生代第三系地层为红色砂岩和砾岩互层，砾岩中砾石成分以石灰岩为主，泥质和钙质胶结，作为建筑物地基时应注意其强度变化和岩溶处理。5、新生代第四系地层，为汶河冲洪积物，含中粗砂和粘土，分布汶河两岸，厚度变化大，其工程性质各异。四、区域水文地质1、地下水类型：本区地下水按含水岩层的孔隙、裂缝性质可分为孔隙水、裂隙水和裂隙岩溶水。（1）孔隙水：主要分布于第四系冲洪积物中，即主河床和两岸阶段及平原，其主要含水层为砂层，厚度5～9米，单井涌水量1000～3000m3/d，地下水位埋深枯水期为2～25m，丰水期（2）裂隙水：主要分布于xx群变质岩和石灰岩系二迭系的砂岩、砾岩的构造裂隙和风化裂隙中，分布不均匀，季节性变化（3）裂隙岩溶水：主要分布于寒武系、奥陶系灰岩地层中，有承压性质，在断层破碎带、节理裂隙密集带及岩溶裂隙发育带的水量较大。2、地下水的补给与排泄沿河两岸地下水的补给来源广泛，有大气降水、山K女陵的侧向补给及河流补给。堽城以上的汶口凹陷除降水补给外，因在水文地质区中最低，为地下水汇集中女，南北两岸有地下水向南岸是河水补给地下水，地下水由东向西，由河源向河口方向运动。地下水力坡度为1/400～l/1200。五、土壤地质汶河两岸土壤主要有砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土和重壤土等五种，其中砂土主要分布在汇河及苗河下游，面积较小，土质松散，粘粒含量少，孔隙度大，透水性好。砂壤土主要分布于沿河两岸的河漫滩上，粘粒含量高于砂土，水的供应充足。轻壤土主要分布于沿河阶地，土层较厚，孔隙度中等。土层浅，质地适中等。中壤土主要分布于沿河阶地以外的平原绥岗地，粘粒含量较高，土层厚度不均，透水性较差，但易保水肥。重壤土主要分布于河洼地，由于多年淤积，土质粘重，孔隙第六章工程规划第一节指导思想和基本思路一、指导思想坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，紧紧围绕全面建设小康社会和市委、市政府提出的建设经济强市、生态市的宏伟目标，将“五个统筹”的发展要求与河道治理开发的实际相结合，从建设生态河道、绿色河道的角度出发，全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理，兴利除害结合，合理开发利用推动沿河区域经济的发展与改革，提升河道治理开发服务于全市经济社会发展的能力，促进社会的可持续发展。二、基本思路该规划的编制应根据全市国民经济和社会发展总体部署，按照自然和经济规律，确定河道水力资源可持续利用的目标和方向、任务和重点、模式和步骤、对策和措施，统筹河道水力资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护，规范水事行为，促进水资源的可持续利用和生态环境的保护。河道拦蓄梯级开发规划遵循“全面规划、统筹兼顾、突出重点、分步实施、效高环保”的原则。通过河道整治，合理开发利用丰富水力资源，明显改善河道水质，恢复和强化河道功能，适应城乡现代化建设和提高居民生活质量的需要，建立一个和谐优美的生态环境，实现“水清、流畅、岸绿、景美”的河道整治总体目标，使河道恢复安全、美丽和使人心境悠闲的沿岸新风，向居民提供培育传统文化、集会和对话的场所，促进泰安市经济和社会的可持续发展。坚持整治与开发利用相结合，总体规划要求，考虑不同河道河段的实际情况，确定开发利用方针，明确发展目标，划出开发功能分区；要重视平时开发利用，建立经营机制。第二节河道水文水利计算采用《xx流域防洪除涝规划》计算成果，即选用临汶站为代表站，取1954年至2002年～1984年实测洪峰流量资料系列，经扣除上游历年已建水库的影响，还原计算成现状流量系列，推算各设计标准洪峰流量。采用还原公式：式中：Qi现、Qi实——现状及实测流量(m3/s)；i实——现状及实测时的控制流域面积(km2)。计算结果：Q=1800m3/s，Cv=1.4。经适线采用：CS=2.5CV，查皮尔逊Ⅲ型曲线得不同设计频率的洪峰流量。计算成果见表6.1。P(％)l25pKp4.432l258l24384554综合考虑各方面因素，拟定xx干、支流各设计标准洪峰流量值分别采用：主干流五十年一遇洪水Q=10000m3/s牟汶河五十年一遇洪水Q=6000m3/s柴汶河五十年一遇洪水Q=4000m3/s2、水面线计算(1)断面资料洪水水位推算采用2001年xx实测纵横断面资料横断面共(2)推算范围及流量本次洪水位推算范围为干流自0+000至戴村坝，牟汶河自0+000至8+000，柴汶河自0+000至9+000，华丰以上至岱岳区石楼河段无实测河道纵横断面资料，本次规划采用57年、64年最高洪水位调查资料作为防洪设计水面线计算的复核指标。流量分级参照xx省抗旱防汛指挥部下达的xx防洪任务，洪秒立米共七个不同流量的水位指标。(3)水位推算假定计算河段范围内水流为稳定非均匀渐变流，根据下游某一流量起始断面的已知起算水位，向上游逐一推算各断面的水位，并考虑相临上下游河道横断面变化的影响。计算公式：河段的上、下游两个断面水流，根据能量方程，有以下关系：Z1+=Z2++hf+hj———————（6-1）式中：Z1、Z2—————分别为上、下游断面的水位(m)；V12——————分别为上、下游断面的平均流速(m/s)；Hf、hj——————河段的沿程水头损失与局部水头损失(m)；α——————为动能校正系数，一般取α=1.0。将(6-1)式复形为：ΔZ=hf+————(6-2)式中△Z=Z1+Z2，hf=————(6-3)将hf代入(6-2)式：式中：K——————河道平均流量模数，用下式计算=——————6-5）其系数符号为：l—————计算河道长度(m)，Q—————推算流量(m3/s)，g—————重力加速度(m/s2)A1、A2—————分别为上、下游断面的面积(m2)ξ—————河段局部阻水系数。根据以上原理，编拟程序，整个计算在计算机上进行，水位推算成果整理见表6.2。对于某一河段的计算原理框图见图图6.1河道洪水水面线计算程序框图原理↓↓↓↓↓↓0=→==Z1Z1↓xx防洪水位计算成果表牟汶河桩号2+000至8+000表6.2N1N22003235528503760450052506000程河底xx防洪水位计算成果表柴汶河桩号0+000至25+000表6.2N1N22500300035004000程河底.1.1.1.1.1.1xx防洪水位计算成果表干流桩号0+000至25+000表6.2N1滩N2200030003800500060007000800010000河底.1.1.1.1.1xx防洪水位计算成果表干流桩号26+000至+37000表6.2N1N2200030003800500060007000800010000河底.1.1N1N2高N1N2高.1.1.1.1.1.1.1xx防洪水位计算成果表干流桩号44+000至58+000表6.2N1滩N2200030003800500060007000800010000河底第三节工程规划一、旧县拦河坝旧县拦河坝位于牟汶河旧县大桥下游，右岸是泰安市工农业生产和生活用水的主要地表水源，近几年由于牟汶河上大规模采砂，旧县水源地地下水位持续下降，许多农用井无水可抽，城市引起水土流失，环境变化，致使河床大幅度下降，造成沿河两岸地区大口井干涸，扬水站报废，地下水急剧减少并引起大幅度下降，使汶河两地区遭受严重干旱缺水的危害，部分地区甚至发生地面沉降塌陷等地质灾害，严重影响流域经济的发展、人民生活水平的提高和社会的稳定。因此有必要在此处修建拦河蓄水工程，保证水源地地下水的补给，为城市用水提供充足的水源。坝址处河宽500余米，河道比降为1.75‰,河底裸露底层为粘土，适合建坝。闸，每孔净宽10米；工程管理及配套设施。工程建成后，可形成水面100万m2（2000×500m蓄水175万m3，有效回灌补充旧县水源地。工程估算总投资2060万元，其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝1600万元3）发电机组、机房及管理设施建设及二、埠阳庄拦河坝埠阳庄拦河坝位于牟汶河埠阳庄大桥下游，坝址上游100米砂层以下为粘性土，基床为寒武系石灰岩，适合建坝。闸，每孔净宽10米；工程管理及配套设施。工程建成后，可形成水面180万m2（2500×720m蓄水315万m3，有效回灌补充埠阳庄水源地，为埠阳庄扬水站提供水源，改善灌溉面积2万工程估算总投资2140万元。其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝1680万元3）发电机组、机房及管理设施建设及三、泉林庄拦河坝泉林庄拦河坝位于牟汶河上北集坡镇泉林庄附近，靠近泰安高新技术产业开发区。高新区的经济建设日新月异，呈现出一派良好的经济发展势头，旅游观光型经济新区逐渐形成，泰安大发展、大旅游结合新区的建设和徂徕山的开发建设势在必行。坝址处河宽平均600多米，河道比降约为1/1000,上游两侧为丘陵地形，河床出露基岩，为太古界xx群花岗片麻岩，整体性强度高，风化较弱，渗透性差，是良好的坝址。此处周边环境优美，有温泉、黑虎泉、白沙滩等景点，河水充沛，曾是泰安市工农业生产和生活用水的地表水源之一。近几年来，由于在牟汶河上挖砂取土，引起水土流失，环境变化，致使河床大幅度下降，造成沿河两岸地区大口井干涸，扬水站报废，地下水急剧减少并引起大幅度下降。规划建6孔橡胶坝，每孔净宽70米，坝高5.5米（为防止拦蓄水对旧县水源地污染，建成后，坝高按4m运行，回水到旧县桥，水污染治理达标后，按5.5m运行，保证旧县水源地的水质2孔冲沙闸，每孔净宽7米；堤岸浆砌石护砌700m；右岸安装2台300千瓦的水力发电机组，并建发电机房及管理设施建设等工程。工程建成后，澭水影响长度达5.5公里，蓄水面积400万m2，蓄水量达790万m3，有利于汶河流域生态环境的改善，改善灌溉面积3万亩，有效提高旧县水源地地下水位，回灌补源，减少旧县水源地地质灾害的发生。工程估算总投资2056万元，其中1）冲砂闸126万元；（2）橡胶坝1260万元3）堤岸浆砌石护砌70万元4）右岸安装2台300千瓦的水力发电机组，并建发电机房及管理设施建设等工程，投资400万元5）占地补偿及其他临时工程200四、颜谢拦河坝颜谢拦河坝位于xx北支牟汶河下游，徂徕山西麓，大汶口镇颜谢村东北牟汶河上，河道南北走向，属直线形河段，枢纽东部为扇子崖，其海拔高程120米，西部为丘陵，海拔高程115~132米，平均河面宽1165米，河道干流平均比降0.7/1000。枢纽工程左岸覆盖层深1.4～2.3米，属砂壤土，河床覆盖层2.9～5米，属中砂，右岸为砂丘分布区，覆盖层最深为7.3米，最薄仅为0.5米，覆盖层底部均为太古界xx群风化片麻岩，是建闸坝的良好地段。枢纽工程原为砌石坝，建于上世纪七十年代，设计灌溉面积12.5万亩。1974年洪水冲垮砌石坝及冲砂闸，因资金缺乏，一直未能修复，严重影响了工程的效益发挥。规划建5孔橡胶坝，每孔净宽76米，坝高3.5米，坝基防渗，上游铺盖，下游设护坦、消力池及海漫等；4孔冲沙闸，每孔净宽10米；工程管理及配套设施。工程建成后，澭水影响长度达5公里，蓄水面积582.5万m2（5000×1165m蓄水量达1070万m3，有利于汶河流域生态环境的改善，回灌补源，恢复灌溉面积10万亩。工程估算总投资1990万元，其中1）基础防渗4200m2，投资200万元2）冲砂闸360万元3）橡胶坝1330万元；（4）发电机组、机房及管理设施建设100万元。＃拦河坝位于xx两大支流柴汶河与牟汶河的交汇处，汶口凹陷东部，沿南支流柴汶河的NWW向和近东西向的向斜交汇于坝址上游1Km处，牟汶河宽800米，柴汶河宽400米，河道比降1/900～1/1000，坝基为寒武系灰岩地层，河谷较窄，具备较好的建坝条件。灌区内有寒武系、奥陶系、碳系和第三系地层出露、上覆第四系松散层、地势平坦，易于发展灌溉。原坝为实用堰型浆砌石滚水坝，分南、北两段，中间设浆砌石挡水墙，两岸各设电站和引水闸，北段坝长494米，坝顶高程98.00米，最大坝高5.5米，南段坝长85.00米，坝顶高程98.40米，最大坝高3.0米，挡水墙长245.50米，墙顶高程102.69米。2004年结合xx防洪治理工程对汶口坝进行了部分改建，修建橡胶坝175米，北段两孔长140米，坝高3.5米，南段一孔长35米，坝高3米。坝上游清淤250亩，在河中心利用清淤弃土堆砌湖心岛27亩，并完成了护砌、绿化、路网建设。利用清淤弃土填筑堤后洼地，根除堤防管涌隐患，造地32亩。汶口坝的改建在一定程度上扩大了库容，削减了上游洪水位，增加了调蓄能力，改善了库区环境。汶口坝水库原设计库容700万方，由于四十多年的运行，淤积严重。虽经改建，但是由于资金限制，北段494m仅改建了140m，南段85m仅改建了35m，作用有限，未能从根本上改善枢纽的行洪和排砂问题。由于未建冲砂闸，而橡胶坝又不适宜频繁冲坝塌坝，严重制约了枢纽的调水和调砂能力，也影响了发电和灌溉效益的发挥。橡胶坝下游未建消能防冲设施，致使下游冲刷严重，造成橡胶坝基础被淘刷，严重危及坝体安全。现库容仅有100万方，远没有达到700万方的设计库容。规划对枢纽进一步改建，设置冲砂闸，扩建橡胶坝，增设消能设施和库区清淤。建设范围，自汶口坝始，北支至牟汶河北滕村桥，南支至柴汶河KM3+000。规划工程内容：新建冲砂闸4孔，每孔净宽8米；新建橡胶坝5孔，总长316m，改建橡胶坝2孔，总长140米，坝顶高程99.00米；堤防护砌6km；自汶口坝至牟汶河北滕村桥、柴汶河KM3+000进行清淤；管理设施建设及临时工程等。蓄水量达1080万m3，形成约480万m2的水面，回灌补源，改善灌溉面积9万余亩，其中岱岳区引汶灌溉4万亩,宁阳茶棚引汶灌溉5万亩。结合工程建设，对枢纽进行景观改造，改善周边环境，具有很好的景观效益。工程估算总投资3270万元。其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝1350万元3）堤防护砌780万元4）管理设施（7）景观改造200万元。六、汶口2＃拦河坝主槽宽1000米，为平原河道，河道比降较缓，两岸为砂壤土，北岸有堤防，南岸为自然丘陵，河深4米左右，砂层厚度2～3米，坝基为寒系、奥陶系石灰岩，河床多年积砂。坝址处是东武水源地的主要补给源，近几年来，由于采砂取土，砂层变薄，引起水土流失，环境变化，致使河床大幅度下降裸露干涸，造成沿河两岸地区大口井干涸，扬水站报废，地下水急剧减少并引起大幅度下降。规划工程内容1）新建橡胶坝14孔，每孔70米，坝高3.5米2）冲砂闸布置在右端，共4孔，每孔净宽10米3）拦河坝基础采用旋喷桩处理4）坝下游两岸护砌加固2km5）管理设施建设及其他工程。工程建成后，雍水影响长度达3.5公里，蓄水面积280万m2（3500×800m蓄水量达490万m3，有利于汶河流域生态工程估算总投资3560万元，其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝2700万元3）基础旋喷桩处理150万元4）堤岸浆砌石护砌投资200万元5）发电机组、机房、管理设施建设及临时工程150万元。七、砖舍拦河坝砖舍坝位于xx干流KM12+637处，坝址处为砂层覆盖，厚度10～15米，始建于1967年，坝长1250米，高1.2米，为浆砌石溢流坝，拦xx水入漕河，以补给肖店引河灌溉工程(设计流量3m3/s)水源，通过坝右端的砖舍引水闸控制，最大引水流量30m3/s，灌溉肥城市西南部数十万亩良田。由于几十年的运行，该坝自2001年开始不断有数节坝段被冲毁，使该坝失去了截流调蓄引水灌溉的功能，有必要对其进行维修加固，恢复其水利枢纽的地位。规划工程内容1）新建橡胶坝11孔，每孔70米，坝高3.5米2）冲砂闸布置在右端，共4孔，每孔净宽10米3）拦河坝基础采用旋喷桩处理4）坝下游两岸护砌加固2km5）左岸安装4台500千瓦的水力发电机组6）管理设施建设及其他工程。工程建成后，雍水影响长度达3.5公里，蓄水面积437.5万m2（3500×1250m蓄水量达765万m3，有利于汶河流域生态工程估算总投资5360万元，其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝4200万元3）基础处理150万元4）堤岸浆砌石护砌200万元5）发电机组300万元;(6)发电机组、机房、管理设施建设及临时工程150万元。八、堽城拦河坝堽城坝位于宁阳县堽城北，济兖公路堽城大桥上游。坝址处出露太古界xx群花岗片麻岩，质地坚硬，渗透性差，整体完整，是良好的坝址。堽城坝最早建于元代，新中国成立后，为了充分利用xx水资源，1958年在堽城坝旧址又建起了高2.5米，顶宽4米，长400米的拦河大坝及进水闸、冲砂闸，其中，进水闸6孔，孔高1.9米，宽1.4米，设计流量12.6m3/s，使宁阳县西部30万亩旱田得到了灌溉，古老的堽城坝又开始为人民造福。1992年堽城坝进行改建，其中冲砂闸27米，橡胶坝80米，翻板闸坝高受到限制，水源没有得到充分利用。规划将右岸溢流坝加高1米，长400余米，上游岸坡护砌长度左右岸各1公里，右岸新建冲沙闸4孔，每孔净宽10米，左右岸各安装5台500千瓦的水力发电机组及管理设施建设。工程建成后，可增加库容100万m3，雍水影响长度达5公里，蓄水面积400万m2（500×800m蓄水量达1600万m3，形成良好的景观效应，有利于两岸生态环境的改善，回灌补充宁阳、肥城沿汶水源地，同时可增加西引汶的引水量，改善灌溉面积3万余亩，增加发电量和行业收入。发电机组及配套860万元，冲沙闸360万元，发电机组、机房及管理设施建设100万元。九、辛庄拦河坝辛庄橡胶坝位于干流KM34+100处，堽城坝下游2.1公里，坝址处河宽为840米，主槽宽460米，河道比降较缓，两岸为砂壤土，两岸均有堤防，河深4米左右，河床为基岩，是xx干流最窄处，现出露xx群花岗片麻岩。规划工程内容1）新建橡胶坝6孔，每孔70米，坝高3.5米2）冲砂闸布置在右岸，共4孔，每孔净宽10米3）坝下游两岸护砌加固2km4）发电机组、机房、管理设施建设及其他工程。工程建成后，雍水影响长度达4公里，蓄水面积180万m2（4000×460m蓄水量达644万m3，回水至堽城坝，形成良好的景观效应，回灌补充宁阳、肥城沿汶水源地，恢复两岸生态环境，发展地方经济。工程估算总投资2130万元，其中1）冲砂闸360万元；（2）橡胶坝1470万元3）堤坝浆砌石护砌200万元4）发电机组、机房、管理设施建设及临时工程100万元。十、琵琶山拦河坝市境内（右岸）未改建的旧坝段被洪水冲毁，右端新建90米溢流坝坝体损坏严重，建筑物下游大部分消能防冲设施损坏严重，工程大部分已无法正常运行，右岸滩地退刷265亩。2004年又露顶式平面钢闸门，2×80KN卷扬式启闭机，闸底板高程56.8m,闸门顶高程58.9m；新建钢筋砼溢流坝，长692.2m，坝顶高程58.9m；上下游连接段采用重力式挡土墙，墙高6.0m，采用钢筋砼灌注桩基础。规划工程内容：坝右岸上下游两岸护砌3公里，中皋岛护砌4公里，右岸安装5台500千瓦的水力发电机组，并建发电机房工程估算总投资1260万元。其中上游两岸及中皋岛护砌工程700万元；发电机组、机房及管理设施560万元。十一、戴村坝戴村坝始建于明朝永乐九年(1411年)，也是我国古代著名的水利工程之一，素有“第二都江堰”之誉，位于东平县彭集镇南城子村北约0.5公里处，西距东平湖入湖口29公里。坝址控制流域面积8264平方公里，约占汶河总流域面积的97%，是xx与大清河的分界线。戴村坝横截河道，自左(南)至右(北)分为五段，依次为长约450米的南引堤、长437.5米的戴村石坝，长约900米的窦公堤，长262米的灰土坝和长约70米的北引堤，总长约2120米。戴村坝属于雍水溢流坝，分为三段，自左向右分别为滚水坝、乱石坝和玲珑坝，全长437.5米。几个坝段的顶高程不同，根据来水的大小逐渐漫坝，当拦水高程达50米时，上游蓄水面积750万平方米(上游到琵琶山)，这样的水面每年将保持十个月。枯水期在每年五至六月份，石坝断流。除汛期外，一年大部分月份是乱石坝过流，坝面水深一般在15厘米左右。当最低水位下降至49米时，还能够满足上下游农田灌溉，保证地下水充足利用。2001年8月，洪水将乱石坝冲决约130米，玲珑坝、滚水坝后因洪水淘涮而出现悬空，玲珑坝上游砌石因顺坝行洪造成坍塌。2002年至2003年按照修旧如旧的原则，对大坝进行了全面的加固整修。本规划主要是对坝上游刘所、齐村险工段进行护砌。由于戴村坝是雍水坝，回水影响长，刘所、齐村险工段都位于弯道处，无河滩地，主河槽离大堤仅20米，洪水顺堤冲刷该处，加上近几年的采砂，造成基础悬空，原干砌石护坡绝大部分坍塌，危及堤防安全。因此，规划对这两处险工进行浆砌石护砌，总长2200米，估算投资280万元。十二、东都拦河坝东都拦河坝位于新泰市东都镇东沈村柴汶河上，覆盖层厚度2～4米，岩石基础，岩性为寒武系石灰岩，河宽200余米，比降0.2%。规划建2孔冲沙闸，每孔净宽6米，2孔橡胶坝，每孔净宽80米，工程管理及配套设施。可形成水面35万m2（1750×200m蓄水70万m3，有效回灌新汶矿区地下水源地，为东都扬水站提供水源，改善灌溉面积5000亩，并可向祝福庄水库补水。工程估算总投资790万元，其中1）冲砂闸180万元2）橡胶坝560万元3）发电机组、机房、管理设施建设及其他工十三、小协拦河坝小协拦河坝位于新泰市小协镇柴汶河上，覆盖层厚度3～5米，岩石为寒武系、奥陶系石灰岩，河宽250米，比降0.15%，规划建2孔冲沙闸，每孔净宽6米，3孔橡胶坝，每孔净宽76米，工程管理及配套设施。可形成水面60万m2（2400×250m蓄水110万m3，回灌新汶矿区地下水源地，为小协扬水站提供水源，改善灌溉面积5000亩。工程估算总投资1060万元，其中1）冲砂闸180万元；（2）橡胶坝800万元3）发电机组、机房、管理设施建设及其他工程80万元。十四、谷里拦河坝谷里拦河坝位于新泰市谷里镇谷里大桥下游柴汶河上，覆盖工程估算总投资1240万元，其中1）冲砂闸180万元；（2）橡胶坝980万元3）发电机组、机房、管理设施建设及其他工程80万元。十五、羊流拦河坝羊流拦河坝位于新泰市羊流镇羊流大桥下游羊流河上，覆盖层为砂壤土，厚1.5～2.5米，基础为寒武系泥岩和页岩，河宽100余米，比降1.25‰。规划建2孔冲沙闸，每孔净宽6米，1孔橡胶坝，每孔净宽80米，坝高3.5米，工程管理及配套设施。可形成水面28万m2（2800×100m蓄水42万m3，回灌两岸地下水源。工程估算总投资610万元，其中1）冲砂闸180万元2）橡胶坝350万元3）管理设施建设及其他工程80万元。第七章工程设计第一节方案比选2004年改建后，汶口坝从右岸汶口电站开始，依次为第一长溢流坝段，第四段200.5m长中挡水墙，第五段26.5m长溢流坝段，第六段37m长橡胶坝段，第七段21.5m长溢流坝段，第八段45m长南挡水墙，再右边是茶棚电站。以上八段总长824.5m。为使汶口坝改建方案更加合理可行，制定以下两个可选方案进行比较选择。方案一：橡胶坝调节闸方案汶口坝改建后坝顶高程都提高到99.00m。具体改建措施是：从右岸汶口电站开始，第一段溢流坝段从右侧开始改建为，溢流坝段长14m，在原溢流坝基础上加高到99.0m，上游设铺盖，下游设消力池；新建调节闸段长39.5m，拆除现状溢流坝，新建调节闸共4孔，每孔净宽8.0m，边墩和中墩厚1.5m，底板高程94.00m，采用液压翻板钢闸门（8×5m上游设铺盖，下游设消力池；新建橡胶坝段长122.0m，拆除现状溢流坝，新建橡胶坝共2孔，每孔净宽60.0m，边墩和中墩厚1.0m，总长122m，底板高程95.0m，坝顶高程99.0m，坝高4.0m，上游设铺盖，下游设消力池。第二段橡胶坝段，拆除原橡胶坝袋，底板提高1m，高程由94.50m提高到95.50m，安装原橡胶坝袋挡水，坝顶高程变为99.0m，边墩及中墩顶高程加高到99.50m，上游设铺盖，下游设消力池。第三段溢流坝段，拆除原浆砌石溢流坝，改建为橡胶坝，共三孔，右侧两孔每孔净宽60m，左侧一孔净宽51.5m，上游设铺盖，下游设消力池。中挡水墙和南挡水墙维持原状。第五段溢流坝段，拆除原浆砌石溢流坝，改建为橡胶坝，共一孔，孔净宽24.5m，边墩和中墩厚均为1m，总长26.5m，坝高4m，底板高程95.00m。上游设铺盖，下游设消力池。第六段橡胶坝段，拆除原橡胶坝带，底板提高0.6m，高程由95.40m提高到96.00m，安装原橡胶坝袋挡水，坝顶高程变为99.0m，边墩及中墩顶高程加高到99.50m，上游设铺盖，下游设消力池。第七段溢流坝段，在原溢流坝基础上加高到99.0m，上游设铺盖，下游设消力池。方案二：橡胶坝方案汶口坝改建后坝顶高程都提高到99.00m。具体改建措施是：从右岸汶口电站开始，第一段溢流坝段从右侧开始改建为：溢流坝段长14m，在原溢流坝基础上加高到99.0m，上游设铺盖，下游设消力池；新建橡胶坝段长161.5m，拆除现状溢流坝，新建橡胶坝共3孔，第一孔净宽60.0m，第二孔净宽37m，第三孔净底板高程95.0m，坝顶高程99.0m，坝高4.0m，上游设铺盖，下游设消力池,其中，第二孔橡胶坝建成后作为调节闸使用。第二段橡胶坝段，拆除原橡胶坝袋，底板提高1m，高程由94.50m提高到95.50m，安装原橡胶坝袋挡水，坝顶高程变为99.0m，边墩及中墩顶高程加高到99.50m，上游设铺盖，下游设消力池。第三段溢流坝段，拆除原浆砌石溢流坝，改建为橡胶坝，共三孔，右侧两孔每孔净宽60m，左侧一孔净宽51.5m，边墩和中墩厚均拆除原浆砌石溢流坝，改建为橡胶坝，共一孔，孔净宽24.5m，底板提高0.6m，高程由95.40m提高到96.00m，安装原橡胶坝袋挡水，坝顶高程变为99.0m，边墩及中墩顶高程加高到99.50m，上游设铺盖，下游设消力池。第七段溢流坝段，在原溢流坝基础上加高到99.0m，上游设铺盖，下游设消力池。该方案估算投资1860万元。第二节对两种方案进行水文水利计算对以上两个方案进行水文水利计算，汶口坝防洪标准按二十校核。改建后的汶口坝泄洪共分四段，左岸溢流坝段、左岸橡胶求得各部分的泄流量，绘制上游水位与泄流量H～Q关系曲线。橡胶坝坍落后过流能力按开敞式宽顶堰计算：m——流量系数；n——孔数；b——每孔净宽；g——重力加速度，g=9.8m/s2；H0——计入行近流速水头的堰上水头，H0=H+忽略行近流速水头，H0≈H。溢流堰过流能力按实用堰公式计算：Q=σsmεnbH2m——流量系数；n——孔数；b——每孔净宽；g——重力加速度，g=9.8m/s2；2H0——计入行近流速水头的堰上水头，H0=H+忽略行近流速水头，H0≈H。根据以上方法和公式计算，计算成果见表7.1～7.2。橡胶坝、调节闸联合运用。表7.1方案一上游水位与流量关系表上游水位工况99.0m99.5m100.0m100.5m101.0m101.5m102.07m充满塌落0.5m塌落1.0m塌落1.5m塌落2.0m塌落2.5m塌落3.0m塌落全塌落表7.2方案二上游水位与流量关系表上游水位工况99.0m99.5m100.0m100.5m101.0m101.5m102.07m充满塌落0.5m塌落1.0m塌落1.5m塌落2.0m塌落2.5m塌落3.0m塌落全塌落第三节冲砂闸设计一、工程布置及基本尺寸汶口坝冲砂闸布置在拦河坝右端，距水电站机房14米处，其纵轴线与原浆砌石坝相同。为降低机架桥高度，采用开敞式升卧平板钢闸门，共4孔，每孔净跨8.00m。闸室长度8.00m,边墩及中墩厚1.50m。闸底板高程93.00桥面高程104.00m。选用30T双吊点卷扬式启闭机，启闭机房4.50×38m,房顶高程107.00m;闸门平卧高程102.00m，闸门槽宽度0.38m。闸前设10.00m长的砼铺盖，闸后设6.80m长钢筋砼护坦及12.00m长的消力池，为防止退刷，消力池末段设钢筋砼防冲梁。闸上下游设导流墙。二、工程设计合处设1.5m混凝土刺墙。考虑xx来水情况比较复杂，闸墩设检修门槽。闸墩按构造配筋，水平筋：Ф12＠200；竖向筋：门槽附近Ф18＠200，其余为Ф16＠200。2、闸室底板设计闸室底板厚0.50m，为便于施工及工程安全，上下游底板均按下游段最大弯矩计算配筋，墩底部底板配筋选用Ф18＠100,变截面处底板配筋取Ф18＠200,面筋配置按构造要求:垂直水流方向Ф12＠200,顺水流方向Ф10＠200。3、机架桥设计墙梁及启闭机梁均按四跨连续梁计算，净跨8.00m。采用预应力钢筋混凝土梁。桥面板使用预制钢筋混凝土板,桥面板上铺5cm厚钢筋混凝土面层。4、闸门设计（1）孔口尺寸(宽×高)：8.0×5.5m（2）底板高程：93.00m（3）设计水位：98.50m（4）主要材料钢材：A3铸件：ZG45锻件：45号钢电焊条：T422止水橡胶：侧止水采用P型橡胶底止水采用平板橡胶（5）运行条件：动水启闭（6）闸门面板厚10mm,为便于加工主梁采用工字钢梁。门槽宽度380mm,弧轨段起点至斜坡终点（即轨道终点）的竖直方向距离2.5m是根据设计洪水位并考虑0.62m超高而定的；弧轨段起点至闸底距离S和弧轨段半径R，根据《升卧式平板闸门》介绍，按S>0.8H,R>0.2H(H为设计水头)的要求,考虑设计洪水位,分别确定S=6.5m,R=2.5m。根据冲砂闸后地形及地质条件，为保护冲砂闸不受洪水退刷破坏，闸后设C25钢筋砼护坦，厚0.5m，护坦下接1.2m深C钢筋砼消力池，消力池末端设C25钢筋砼防冲梁，宽1.0m，深6、防渗排水设计在护坦末端，设置两道排水孔，间距1.5m，梅花型布置。7、工作桥设计工作桥用于连接启闭机房与岸堤,总长14m,拟建2垮,每跨7m,桥墩建在原浆砌石坝上,直径1.0m。考虑工作桥所受荷载较小，为方便施工，桥面板使用预制钢筋混凝土板，桥面宽2.5m。第四节橡胶坝工程设计一、工程布置右岸新建橡胶坝段总长175.5m，其中坝袋长171.5m；中、下游河底高程92.5m。底板顺水流向长12m，上游铺盖长5m，下游设消力池。二、水力计算根据橡胶坝技术规范，坝顶溢流深度不超过0.5m和该橡胶坝的行洪时运用条件，进行橡胶坝下游的消能防冲设计。情况Ⅰ：坝袋充胀达到设计坝高，上游水位99.50m，坝顶溢流深0.5m。2、计算公式坝袋溢流泄量按实用堰计算Q=δεmBH03/2式中：Q—泄流量（m3/s）m—流量系数B—溢流宽度（m）H0—堰上总水头，考虑行进流速V0＝2m/s共轭水深计算，计算结果见表T0=H0+a式中：T0—上游总水头(m)a—上游堰高(m)Φ—堰流流速系数(Φ=0.9)Frc—收缩断面水深佛如德数hc—收缩断面水深(m)=1.605m>h0=0.894m，将发生远离式水跃，需建设消能工程。结合该工程坝址处的地形地质条件，拟采用底流式消能；情况Ⅲ为最不利条件，以此情况进行消力池设计。共轭水深计算表表7.3（3）消力池计算计算公式：式中：T0′—上游总水头(m)d—消力池深(m)经计算则下游水位发生了淹没式水跃自由水跃长度Lj=6.9×(hc″-hc′)=6.9×(3.11-0.45)=18.35m消力池长度Lk=（0.7～0.8）Lj=12.8～14.7mLk=12.00m。三、橡胶坝冲沙流速验算1、冲沙方案：依据以汛期冲沙为主，非汛期冲沙为辅的原则进行冲沙，北段橡胶坝最低冲沙水位为99.00m，并以此水位进行冲沙流速验算。2、冲沙流速验算按照设计要求，冲沙槽内的冲沙流速一般应大于1.5~3.0m/s，且槽内各断面的实际流速应大于冲沙流速。冲沙流速按下式计算：VC≥1.3V0式中：VC－冲沙流速（m/s）VO―启动流速（m/s）VO按沙玉清公式计算：VO=V01R0.2式中：V01－启动么速（m/s）4/d+0.43d3/4]1/2d－泥沙的中值粒径(d50汶口坝断面为0.01mm)ε-泥沙的空隙率，其稳定值为0.4；R－水力半径(m)计算得V01=0.951则：VO=V01R0.2＝1.17(m/s)VC=1.3VO=1.53(m/s)根据《水工设计手册》，只要临界流速大于冲沙流速，就可使泥沙沿槽底推向下游；并且冲沙槽入口处的流速V1亦应大于Vc方能起冲沙作用。临界流速按下式计算：Vk=(ghk)1/2=3.13·=4.52m/sVk>Vc入口处流速根据能昨方程求得：V12/2g+h1+Z1=V)1/2/2g+hk+Zk+hwh1－入口处水深q/V1；Z1－冲沙槽入口处和临界水深处底高程hw－水流摩阻水头系数，可忽略不计可得V1＝2.69m/s>V。故能起冲沙作用。四、橡胶坝的控制运用1、充排水试验、监测充水过程中注意观测坝袋内压，充水压力不得超过设计压力，严禁坝袋超压运行。橡胶坝建成后，应做冲排水试验，对实际冲排流量、时间进行观测、记录，并据此制定冲排预案。2、控制运用汛期应与上游水文站、水库管理部门联系，在洪水到来之前排水塌坝。根据上游相邻水文站来水情况，当Q=100～1000m3/s坝袋全部坍落，以下泄洪水。非汛期，坝顶保持20cm溢流深，如果超过此数，适当调节五、稳定及结构计算根据《橡胶坝技术规范》（SL227—98）规定，橡胶坝、泵房稳定及应力计算参照《水闸设计规范》。按照《水闸设计规范》（SL265—2001）公式7.3.6-1，在各种荷载组合情况下，基本组合情况K＞[K]=1.08，特殊组合情况K＞[K]=1.03。基本参数如建筑物等级：三等3级建筑物材料容重：钢筋混凝土γ=2.4t/m3摩擦系数：浅层滑动f=0.65，深层滑动f=0.50。（1）橡胶坝抗滑稳定橡胶坝建在浆砌块石基础上，浅层滑裂面选择底板一基础的接触面，深层滑裂面选择浆砌石基础与基岩的接面，分别进行抗滑稳定计算。①计算条件：浅层滑动：上游水位98.50m，下游无水，滑动面为底板与基础接触面。深层滑动：上游水位98.50m，下游无水，滑动面为基岩面。②荷载组合坝前底板上的水重；扬压力，底板自重，水平水压力。坝前底板上的水重；扬压力，底板、基础自重，水平水。③抗滑稳定计算式中：K－抗滑安全系数G－竖直方向的合力（t）P－水平力的合力（t）f－摩擦系数：浅层滑动f=0.65，深层滑动f=0.50。其计算结果见表7.4。橡胶坝稳定计算成果表表7.4fk根据以上计算结果，k>[k]，抗滑稳定满足要求。（2）泵房稳定橡胶坝泵房直接建在基岩面上，以此面为滑裂面进行稳定计①计算情况：②荷载组合荷载：扬压力，底板自重，水平水压力，波浪压力。min——基底应力的最大值或最小值；ΣN——作用于基础上全部竖向荷载；ΣM——全部竖向和水平向荷载对基础底面形心轴的力矩；A——基础底面的面积；W——基础底面惯性矩。稳定计算成果见表7.5。泵房稳定计算成果表表7.5K根据以上计算结果可知：泵房稳定及地基应力均满足规范要2、防冲设计根据汶口坝后地形及地质条件，为保护坝体不受洪水退刷破坏，坝后设C25钢筋砼护坦，厚0.5m，护坦末端设C25钢筋砼防冲梁，宽0.8m，深入基岩1.5m。3、防渗排水设计L=C△H=4×(3.5+0.2)=14.8m设计防渗长度＝5+12+5.6=22.6>14.8，满足防渗要求。在泄槽末端，防冲梁上游0.5m，2.0m处设置两道排水孔，计算条件：按基本情况（正常蓄水位）计算。其应力计算包括顺水流向和垂直水流向两个方面，因垂直水流方向，中墩只起分隔的作用，故只对中墩进行顺水流向的应力计算，取坝袋锚固槽位置，断面厚0.64m。经计算得：压应力：σmax=0.92N/mm2＜fc=12.5N/mm2拉应力：σmax=0.52N/mm2＜ft=1.30N/mm2[C25]采用三级配C25钢筋混凝土并按构造配筋水平）Φ10@200竖直）Φ12＠200。（2）边墩的应力计算：顺水流方向与中墩同；垂直水流方向计算条件：边墩坝袋一侧放水，平均水深2.21m，外侧水深4.0m。取坝袋锚固槽位置，断面厚0.82m。经计算得：拉应力：σmax=0.65N/mm2＜ft=1.30N/mm2[C25]采用三级配C25钢筋混凝土并按构造配筋水平）Φ10@200竖直）Φ12＠200。（3）北段坝底板结构计算：①作用于底板上的荷载计算取坝顶对应的底板两侧各0.5米的1.0米宽板条计算，板条垂直于水流方向的长度L1=17.56米。水压力：q1=43.75KN/m水重：q2=35KN/m底板重:q3=12.5KN/m扬压力:q4=14.0KN/m平均地基反力:q5=34.5KN/m②底板的强度计算视板条为弹性地基梁进行计算：q=q1+q2+q3－q4102KN/cm2，按弹性地基梁法，利用《水利水电工程PC—1500程序集》计算其结果如下：反力：qmax=104.6KN剪力：Qmax=16.9KN由于底板内力较小，采用三级配C25钢筋混凝土并按构造配筋顺水流向）Φ12＠200垂直水流向）Φ12＠200。六、锚固设计橡胶坝均采用螺栓压板双锚固，根据经验资料和橡胶厂出产的构造锚固配件，初步确定螺栓直径30mm，压板厚度18mm，宽度150mm，螺栓、压板均采用3号钢。根据《橡胶坝技术规范》，螺栓间距取0.2m，其计算公式为Q0—每根螺栓承受的荷载（t）T0—单位长度螺栓计算荷载（t/m）k1—栓紧力及扭转力的影响系数（k1=1.75）n—单位长度内螺栓根数（n=5）d—螺栓直径（d=0.03m）经计算σ====2962.49(t/m2)=29.62(N/mm)根据《钢结构设计规范》3号钢的抗拉强度[σ]=215N/mm，即螺栓直径满足要求。规范规定螺栓锚固深度不小于250mm且不小于25d，结合底板厚度，该螺栓锚固长为300mm，并做弯钩与底板下层钢筋相连。2、压板强度验算M=k2TLΜ—坝袋拉力作用在底板上产生的弯矩（t·m）L—螺栓中心至压板边缘的距离（m）K2—安全系数（K2=3.0）WZ—抗弯截面系数（m3）经计算：<[σ]=215N/mm2宽度0.15m,厚度0.018m的压板满足其强度要求。根据烟台力大水利配件有限公司生产的橡胶坝锚固配件可采用IM-150型号。第五节堤坝护砌工程设计一、工程设计汶口坝水库堤坝护砌共计6公里。堤坝建于多年淤积形成的沙壤土上，抗冲刷能力差，水库清淤扩大库容，库底高程下降，改建为橡胶坝后，汛期坝袋坍塌，洪水淘刷易使堤坝滑坡出险，必须护砌加固。2、护砌工程设计超高为满足防风浪、冰盖、动植物破坏及防渗要求，护坡从堤脚开始，护砌的坡顶高程为设计防洪水位加0.5m超高。设计洪水位采用泰安市水利勘测设计研究院、泰安市xx管理处编制的《xx防洪治理工程初步设计》设计洪水水面线计算成3、护坡块石粒径采用《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）计算方法，2(YKYW)m(m+2)块石在最大局部波浪压力作用下所需直径D为：式中：γK——块石容重，石灰岩取2.2t/m3；W——水的容重，取1.0t/m3；m——护坡率，取2.5(1:2.5边坡)；K——随坡率变化的系数,取1.3；H——设计波浪高度(m)。设计波浪高度按安德烈扬诺夫公式计算:h=0.0208V5/4DO1/3及《水力计算手册》确定，xx流域风力等级为6级强风，V=12.3m/s；DO——吹程，由xx万分之一局部地形图及xx1991年实测大断面图量取。代入上述计算公式，分位置、分断面计算得出护坡块石粒径：4、护坡砌石厚度采用下式计算：式中：t——护坡厚度(m)；k——系数，取k=1.3。经计算得：t＝0.39m5、护坡结构设计（1）边坡设计工程原有堤防边坡在1:2.5左右，由于洪水冲刷，部分堤防确定设计护砌边坡为1:2.5，对有些堤防和滩地断面边坡，虽达不到1:2.5但已满足稳定要求的，不再进行培厚加固。（2）坡面设计坡面采用M7.5水泥砂浆砌块石结构，厚0.45m，双层护砌，上层块石平均粒径为0.30m，下层为0.15～0.20m，护坡下铺设0.15m厚粗砂、碎石垫层，碎石粒径10～20mm。坡面横向设2~3排排水孔，距坡顶斜距为1.5～2.0m，纵向孔距2.5m，呈梅花形布置，排水管采用内径50mm的硬塑料管，内部填土工织物，两端用土工布绑扎。护坡每隔15m设一条横缝，缝宽20mm，采用柏油木板填缝。（3）基础设计坡脚深入坡基内缘，以增加护坡的整体稳定性。基础基础采砼旋喷桩，深5米。（4）封顶设计坡顶采用现浇C15混凝土与坡面相衔接，封顶尺寸为高二、稳定计算险工段堤防和滩地均为均质砂壤土，其干容重r=16.5KN/m3，内摩擦角Φ=24°（tg24°=0.445）,凝聚力C=12KN/m2，r湿=19KN/m3，r浮=10.4KN/m3，r饱=20.4K2、计算断面选择牟北汶口坝上游作为典型断面,进行边坡稳定计算。（1）施工期或竣工期(非常运用条件Ⅰ)下的边坡稳定计算。采用端典圆弧法计算，稳定安全系数计算公式为：式中：C——填土的凝聚力（KN/m3L——滑弧的弧长（mR——土的干容重（KN/m3Φ——土体的内摩擦角（度I——土条底面中点的法线与竖直线的交角（度b——土条的宽度（mhI——土条的中心高度（m）。经计算得：边坡的稳定安全系数K=1.719。边坡的允许安全系数K允=1.05，K＞K允，故在此种状况下，设计边坡满足稳定（2）设计洪水位状况下的边坡稳定计算按《堤防工程设计规范》GB50286－98中的计算方法，稳定安全系数计算公式为：式中：b——土条宽度（mr浮———土的浮容重（KN/m3α——土条底面中点的法线与竖直线的交角（度Φ——土体的内摩擦角（度C——填土的凝聚力（KN/m2L——滑弧的弧长（m）。经计算得：边坡的稳定安全系数K=2.48＞K允=1.05，故在此种状况下，设计边坡满足稳定要求。由以上计算可知：设计边坡能够满足稳定要求。第八章环境影响评价一、工程对环境的主要有利影响（一）橡胶坝建成后，增加河道蓄水能力，涵养了水源，提高了河道的自净能力，给沿河两岸居民的生活用水及生产用水提供了可靠保障，对社会稳定也将起到积极作用。（二）橡胶坝建成运行后，扩大了原有灌溉面积，改善了流域内农作物及林果树的生长条件和农林生态环境。促进了沿河工农业生产的发展，为经济发展创造良好的条件，提高沿河人民的生活水平。（三）橡胶坝建成后，连绵不断的水面，两岸绿树成荫，将成为泰安市内一道亮丽的风景线，促进泰安旅游事业的发展。（四）泥沙淤积影响，本工程建