1、宜昌市西陵区窑湾乡黑虎山水库除险加固工程可 行 性 研 究 报 告宜昌市水利水电规划设计院二 O O 一年四月院 长：张宗明项目负责：张湘勇编制人员：汪文鑫、韩方清、张湘勇目 录第一章 基本情况 1第一节 自然概况 1一、地理位置 1二、水文、气候 1三、地质、土壤 1第二节 社会经济 2第三节 工程概况 2一、工程规模 2二、主要建筑物情况 3第二章 可行性研究的主要任务 4第一节 工程存在的主要问题 4第二节 工程主要任务 4第三章 水库防洪复核计算 5第一节 基本资料和依据 5第二节 防洪复核计算 5第三节 防洪复核计算成果及结论 8第四章 整险加固设计 8第一节 枢纽布置 8第二节 大
2、坝横断面尺寸拟定 9第三节 大坝 防渗 10第四节 坝体排水 11第五节 大坝稳定计算 11第六节 溢洪道设计 14第七节 输水剅 、启闭机台、工作桥及灌溉渠设计 19第五章 施工组织设及计投资估算 21第一节 施工组织设计 21第二节 主要工程量 23第三节 投资估算 24第六章 效益分析 26第一节 社会效益 26第二节 经济效益 27第三节 环境效益 27- 1 -第一章 基 本 情 况第一节 自然概况一、 地理位置黑虎山水库原名小猫儿冲水库，地处三岔河流域上游，位于宜昌市城郊窑湾乡黑虎山村。该村东与宜昌县龙泉镇接壤，西与窑湾乡石板村毗邻，南靠大树湾村和东山开发区。水库坝址距宜昌城区 1
3、0 公里，水库坝顶公路与朝阳公路相连，与城区和东山经济开发区相通，交通十分便利。二、 水文、气候 流域属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，主溪三岔河长 3.5公里。流域多年平均降雨量 1086 毫米，年径流总量 295.4 万立方米，其降雨的特征是暴雨集中，约占全年降雨的 70%，多集中在 69 月；年均气温 16.9，极端最高温度 40.4，极端最低温度-7.9，年有效活动积温 5115，无霜期 278 天，平均日照百分率 38%。三、 地质、土壤流域地势东北高，西南低，由东北向西南倾斜，海拔最高点 241.4米，最低点 68 米，相对高差 173.7 米，地貌类型为丘陵区。土壤以紫色土为
4、主，成土母质为红砂岩，其岩体松脆，易于风化，矿质养分较丰富，加之水热条件好，生物活动旺盛，土壤质地较好。适宜的农作物有水稻、油菜、蔬菜等，经济林树种以柑桔为主。第二节 社会经济流域辖大树湾、黑虎山 2 个村，面积 6.8 平方公里，总人口 2029人，农业劳动力 1054 个。现有耕地 2670 亩，其中水田 1590 亩，梯平- 2 -田 375 亩，坡耕地 705 亩。据 2000 年国民经济统计资料，全流域工农业总产值 541 万元，其中农业产值 306 万元，农业人均纯收入 2725 元。第三节、 工程概况受宜昌市西陵区窑湾乡水利站委托，宜昌市水利水电规划设计院承担了黑虎山水库除险整治
5、加固任务。2001 年三月十八日至二十日用全站仪对水库大坝测绘了 1:200 的地形图，对库区测绘了 1:1000 的地形图。假定村委会路口的朝阳公路路面高程为 100.00m，1 点坐标 X = 100.000，Y = 239.600；2 点坐标 X = 100.000，Y = 148.400。一、 工程规模黑虎山水库坝址承雨面积 0.56km2，1957 年冬由大树湾、黑虎山两村共同修建，1958 年春建成。由于黑虎山水库没有保存工程资料，根据实测情况和对在当地调查推算得知：水库坝址河床高程约 84m，坝顶高程在 91m 左右，坝高约 7m。运行期间，对当地农作物的灌溉用水起到了十分重要作
6、用。为了进一步提高灌溉效益，于 1974 年对水库大坝进行续建加高。即在原坝顶高程 91m 基础上采用迎水面砌筑直立条石（最大块约 1.5 吨）挡土墙方式，将大坝加高 4.5m 至现在的95.5m 高程，坝顶宽度增加到 12m14m，最大坝高达到 11.5m。溢洪道桥涵宽 4.0m，同时对大坝背水坡进行了填土培厚处理。根据宜昌市水资源调查评价及水利化区划，84 年实测水库总库容为 10.0 万立方米，死库容为 0.3 万立方米，有效库容 9.7 万立方米，防洪安全标准：130mm/h。按水利水电枢纽工程等级划分及 SDJ1278设计标准，属五等工程小（二）型水库，主要建筑物为五级。 小（二）型
7、水库洪水标准：正常运用洪水重现期为 20 年，非常运用（土石坝型）洪水重现期为 200 年。- 3 -二、 主要建筑物情况水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道和输水管等组成，其平面位置见“水库大坝现状地形图”。 1、大坝水库大坝系均质土坝，土料为坝址右岸山上的红砂土，坝顶轴线长度从 1：200 地形图量得总长为 116m，坝顶宽 12m14m，泥结石主路面宽约 3.2m，溢洪道两桥涵处路面宽 4.0m。实测水面距坝顶5.78m6.28m，平均 6.0m，即水面高程为 89.50m，坝顶高程95.28m95.78m，坝顶高程平均为 95.5m。上游面高程 94.5m 至 93.5m为斜坡面，93.5m
8、 至 91.4m 为直立浆砌条石挡土墙，高程 91.4m90.5m为两阶浆砌条石大方脚，90.5m 以下约为 1: 3 干砌石护坡镇脚。下游坝坡平均坡率为 1: 2，坡脚高程 85.3m，整个坡面长满杂草，坡脚紧邻两处鱼池，两坝肩部分种植柑桔。2、溢洪道溢洪道位于大坝左岸，型式为开敞式，底板没有护砌，堰顶高程约为 94.1m。建设初期为宽 3.2m 的单孔浆砌拱涵（拱矢高 1.6m，拱圈厚 1.0m），后来扩建成两孔拱涵，使溢洪道过水净宽达到 6.2m。溢洪道出口两侧挡水墙干砌处理长度 10m，陡坡段泄槽基本利用岸坡地形未作工程处理，没有设置消能设施，行洪沟为土渠，断面小且不规则，土渠两侧均种
9、植了柑桔。3、输水管输水、放空管位于大坝右岸、左岸各一处，右岸输水管为低剅，取水型式为斜坡笛管式，为砼方形断面（5050cm），最低取水高程约为 86.5m，出水口高程为 85.5m，渠首高程为 86.1m，为淹没出流。灌溉引水渠渠床大多为土渠，部分为石渠，均未采取衬砌措施；左岸- 4 -设有一处高剅，剅口高程为 93.0m 左右，为 200mm 的砼圆管，用于控制水库蓄水位，两处均未设启闭设备。第二章 可行性研究的主要任务第一节 工程存在的主要问题黑虎山水库 1974 年续建加高至今，最高库水位距溢洪道堰顶50cm 左右，从未到达溢洪道堰顶高程，即溢洪道从未使用过。最近78 年以来，蓄水位一
10、直维持在 91m 左右，距离溢洪道堰顶高程94.1m 差 3m。据黑虎山村委会介绍，该水库半库运行的主要原因是蓄水位抬高后大坝背水坡出现严重的散浸现象，不敢蓄水；再加上迎水面条石砌筑的直立堡坎受风浪掏刷严重，最大掏深达 1.2m，后将淘刷部位进行了临时处理，随着蓄水位抬高会随时出现内堤坍塌，危及大坝安全。另外，溢洪道堰顶后段陡坡泄槽和消力池均未采取工程措施，行洪沟断面不足且不畅通，不能满足泄洪要求，因此要限制蓄水；输水剅管破损造成水库漏水，且启闭不灵，不仅给管理带来不便，而且危及工程安全，严重影响工程效益。 第二节 整治主要任务针对工程存在的主要问题，根据业主的要求，此次黑虎山水库除险整治加固
11、设计的主要任务是：1、大坝迎水面防渗处理；2、坝面外形整治；3、坝体排水设备设置；4、输水剅管更换、修建启闭机房和交通桥；5、溢洪道和陡坡段泄槽及消能设计；6、右岸灌溉渠和左岸行洪渠改造设计。- 5 -第三章 水库防洪复核计算黑虎山水库属小（二）型水库，五级建筑物，水库洪水标准：正常运用洪水重现期为 20 年（即设计洪水频率 P=5%），非常运用（土石坝型）洪水重现期为 200 年（即校核洪水频率 P=0.5%）。第一节、 基本资料和依据一、 坝址承雨面积 F = 0.56km2设计风力为 6 级，风速 V = 12.3m/s校核风力为 5 级，风速 V = 9.35m/s 二、 流域类型判别
12、1、流域分类：J = H/L式中：H坝址河床与分水岭的高差L坝址河床到分水岭的距离从 1：5000 地形图上量得：H = 236.0121.1 = 114.9m，L = 1400mJ = H/L = 114.9/1400 = 0.082 = 8.2% =515%，属山丘区。2、流域形状分类：f = 2Ff = = = 0.28，属一般。2LF24.1560流域类型属五级标准的第三种山丘区一般。第二节 防洪复核计算由暴雨资料推求洪峰流量采用原“湖北省宜昌地区行政公署水利电力局文件，宜署水电（85）63 号关于水库防洪复核计算中若干具体问题的通知，对我区小流域大多无实测水文资料建议：小型水库采用经
13、验公式计算。一、按小流域洪峰流量经验公式计算- 6 -Qm = KHt式中：Q m洪峰流量 m3/sHt 造峰暴雨，为造峰历时 t 内的相应于洪水标准的暴雨量 mmK 随流域面积大小与地形变化的综合系数造峰暴雨指数1、计算造峰雨量 Ht Ht = HF24 24tndt式中：H F24 面雨量n 暴雨递减指数。除远安用 0.7 外其他各县均用 0.65d 暴雨参数。一律采用 0.2t 造峰历时。采用山区扇形：t = 0.35F 0.52 = 0.350.560.52 = 0.26采用丘区长形 ：t = 0.5F 0.52 = 0.50.560.52 = 0.37采用山丘区一般：内插 t = 0.332、计算综合系数 K采用山区扇形：K = 0.026F 0.75 = 0.0260.560.76 = 0.0167采用丘区长形：K = 0.024F 0.73 = 0.0240.560.73 = 0.0157采用山丘区一般：内插 K = 0.01633、计算造峰暴雨指数 采用山区扇形 = 1.63(F+0.5)0.036 = 1.63(0.56+0.5)0.036 = 1.63 采用丘区长形 = 1.55(F+0.5) 0.034 = 1.55(0.56+0.5)0.034 =1.54 采用山丘区一般：内插 = 1.594、暴雨点面系数 24
