天长市东风水库除险加固初步设计
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【摘 要】 天长市地处江淮之间，地属丘陵区，气候属北亚热带湿润季风气候，南北过渡带、冷暖气团交锋较频繁，降雨时空分布不均，年际间降雨不平衡。东风水库为我市重点小（1）型水库，上世纪六十年代建成至今一直未进行有效的管理和维修加固，近年来水库枢纽在运行使用过程中多次出现重大险情。
1 概况
东风水库位于安徽省天长市西南部，在郑集镇以南约5km处川桥水库上游，属淮河流域、白塔河水系的川桥河支流，由天长市郑集镇政府管理。水库枢纽建筑物由均质土坝，溢洪道及南、北放水涵洞组成。水库总库容624万m3，兴利库容318万m3，有效灌溉面积约5500亩，是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库。
2 除险加固措施
2.1 工程等别、建筑物等级和洪水标准
东风水库总库容624万m3，属小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要永久建筑物级别为4级，次要建筑物为5级；其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定[1]。现水库设计标准仍采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；消能防冲建筑物的设计洪水标准按20年一遇洪水考虑[2]。
2.2 主要加固措施
2.2.1 土坝
①防渗处理：东风水库老河槽段（桩号0+089～0+785）采用多头小直径水泥土垂直截渗墙方案，防渗墙底部穿过坝基原状土以下3m。
②坝顶及坝坡结构
坝顶宽度一律做至5m；坝顶增做C25砼路面，宽4m，厚20cm；路面下20cm厚碎石垫层路基；上、下游路肩各设50cm宽缘石。上游坝坡干砌块石护坡拆除重建，厚30cm；底部增设10cm厚碎石垫层。护坡覆盖范围从坝顶高程41.60至高程34.20；全坝段护坡。根据《安徽省天长市东风水库大坝安全评价报告》中计算结果，水库大坝上游坝坡在水位骤降情况下抗滑稳定安全系数不能满足规范要求，现采取对大坝老河槽段上游坝坡34.20m高程以下采用抛石护坡增加压重以防止该段滑坡，顶宽3m，坡比为1：4。在下游平台内侧设纵向排水沟；下游坝脚设集水沟，平台与坝脚纵沟间每50m设一道横向排水沟；水库的坝端与岸坡连接处设截水沟。排水沟采用C20素砼现场浇筑，为矩形断面，壁厚为10cm。下游坝坡自坝顶至坝脚从溢洪道右侧附近开始约每200m设踏步一道，共5道，采用M7.5浆砌石砌筑而成；踏步高15cm，宽高比与坝坡坡比一致。
2.2.2 溢洪道及交通桥
坝顶原预制拱瓦交通桥拆除改建为钢筋砼平板桥，浆砌砖栏板拆除改建为预制砼栏杆，桥顶原泥结碎石路面改建为C25砼路面；增做溢洪道进水渠两侧干砌石护坡及护底，与交通桥桥墩形成有效连接；进水渠东侧补填土方，其顶宽为2m，顶高程为40.00m，坡比为1：3；溢洪道进口及控制段、陡坡段两侧边墙维修，底板表面采用C25砼护砌，厚度10cm；陡坡向下游延长4.9m，并增做部分砼网格；消力池拆除改建，向下游位移4.9m，增加消力池长度至11m，深度增加至75cm，底板改用C25钢筋砼结构，并增设排水、反滤设施；增做海漫及防冲槽，其护坡顶高度同消力池，前段10m长浆砌石护砌，后段8m长干砌石护砌，末端做防冲槽，总长18m；消力池下游冲刷坑土方回填压实，将下游泄水渠道修整，渠底拓宽至20m，长120m，边坡为1：2。
2.2.3 放水涵洞
由于东风水库南、北放水涵洞进出水口挡土墙、底板及洞身涵管等损坏严重且金属结构变形、老化，已不能正常使用，故将其拆除改建，改建后涵洞位置不变。为了提高洞身强度和便于检修，将北涵原无筋砼涵管均改建钢筋砼箱涵，增加一道检修闸门；启闭机更换为LQ-8型手电两用螺杆式，2台；主闸门采用铸铁闸门，检修闸门使用C30钢筋砼闸门。南放水涵由于灌溉面积较小，现将其拆除改建为直径60cm承插式高压圆涵；增做启闭机房及一道检修闸门；检修闸门采用C30钢筋砼闸门，配LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台；主闸门采用铸铁闸门，配LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台。
3 电工、金属结构
东风水库枢纽用电负荷主要集中在管理所及放水涵洞等部位。本次水库除险加固工程在水库管理所内更新一座小型10kV变电所，选变压器型号为：S9-20/10 20kVA 10±5%/0.4kV；管理所内配备一台10GF1/10kW柴油发电机组；维修10kV“T”接供电线路1.1km。水库变电所位于负荷中心即管理区内，且远离生活区采用屋外开敞式布置，四周用围墙与外界分隔，变电所内建4×6m2低压配电房发电机房各一间；变压器可采用杆上式安装方式。水库原南、北放水涵结构设施破损、老化，现将其拆除改建为钢筋砼箱涵和钢筋砼高压圆涵，采用手动螺杆式启闭机启闭闸门，工作闸门和检修闸门分别使用铸铁闸门和钢筋砼闸门。现对北涵配备LQ-8手电两用螺杆式启闭机2台，主闸门采用铸铁闸门1扇；检修闸门采用C30钢筋砼闸门1扇。南涵检修闸门配备LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台，采用C30钢筋砼闸门；主闸门采用铸铁闸门，配备LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台。
4 施工组织设计
4.1 主体工程施工及交通
水库除险加固施工场地及道路比较狭小，运输宜采用小型农用自卸车。土方工程尽可能采用机械施工，以便提高工作效率，降低工程造价。砼搅拌站集中设置，水平运输采用1t翻斗车与胶轮车，垂直向下运输采用溜槽。砌石工程采用人工操作为主，砂浆由拌和站提供。施工期间对外交通需修筑1.05km长进库道路，施工结束后铺设砼路面作为永久性进库道路；场内运输需沿坝顶、坝脚及施工区修筑2.8km临时道路；其中坝顶道路施工期间采用大碎石路基，泥结碎石面层，施工结束后铺设砼面层，作为永久性防汛道路；其他临时道路路面宽3.0m，路基宽4.0m，采用0.15m厚毛石垫层，0.1m厚泥结碎石面层，施工结束后拆除。
4.2 施工总布置
施工区布置尽量合理利用现有场地，根据地形，管理及生活福利区布置在管理所附近，施工工场区均集中布置在坝后溢洪道附近，第一施工年度在溢洪道附近设置一个拌和站，第二个施工年度在管理所附近增设一个拌和站，根据施工需要；施工工厂及管理生活总占地面积3260m2，临时房屋及仓库面积430m2。
4.3 施工总进度
本工程施工总工期24个月，即施工期第一年9月初至第三年8月底，施工准备与筹建期1个月，主体工程施工期20月，完建期1个月。
5 工程占地与拆迁安置
东风水库除险加固工程临时占地主要包括工程加固取土区及弃土、弃渣所需临时占用的土地和施工过程中生产、生活占地。现规划工程取土区位置在水库管理所西北约350m位置一定范围内，工程生产、生活区位置在水库管理所附近交通方便处，占地面积为49.5亩，所占土地为土地所在生产队集体所有。水库除险加固工程不涉及居民拆迁安置，补偿费用主要包括工程占地补偿费用和地面附着物补偿费用，两项合计费用为50.09万元。
6 环境保护与水土保持设计
本工程环保投资包括饮用水监测、环境卫生保护、生态环境保护，人群健康保护、噪声影响补偿、大气防尘处理、水环境保护、环保临时设施、独立费用、基本预备费用10项，环保投资3.0万元。土地整治4.6hm2，种草1.2hm2，大坝草皮护坡与管理所绿化2.5hm2（计入主体工程建设中），栽种灌木500棵，栽种乔木1000棵，幼林抚育1.3hm2，抚育期2年，水土保持静态总投资2.0万元。
7 工程管理设计
作为天长市重要的小（1）型水库，东风水库须加强管理。根据水利部、财政部2004年5月颁布的《水利工程管理单位定岗标准》（试点）的规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，水库管理所下设行政办公室和工程管理及灌区管理机构。确定编制人员为6人，其中管理人员2人，生产技术人员3人，服务人员1人[3]。
8 设计概算
本工程按现行标准编制投资概算，总投资1534.89万元，其中：工程部分投资1529.89万元；移民和环境部分投资5万元。
9 经济评价
本工程项目的经济评价依据国家计委、建设部1993年4月颁布的《建设项目经济评价方法与参数》（第二版）和水利部《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）的规定进行。社会折现率采用12%的折现率；正常运行期拟定为40年，计算期自2008年至2048年。根据国民经济评价计算：工程经济净现值203.7万元，内部收益率14.20%，效益费用比1.134，满足“水利建设项目经济评价规范”的要求，各项评价指标较好，工程在经济上是合理的。
参考文献：
[1]《防洪标准》（GB20201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）.
[2]《水利水电设计洪水计算规范》（SL44-2006）.
[3]水利部、财政部2004年5月颁布的《水利工程管理单位定岗标准》（试点）.