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1、工程设计管理赤峰市阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程设计报告第一章综合说明第一节工程概况一、工程位置沙坝水库位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东2km处，属乌力吉沐沦河支流、黑哈河上游，南距旗政府所在地天山118km，其地理坐标为东经1194447,北纬443638。该水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾向白音花水库调水的小（1）型水库。坝址以上流域面积2077km2，主河道长80km，比降为1/240。水库上游为大兴安岭南麓的罕山次生林区和湿润草原，植被良好，是黑哈尔河主要产流区。多年平均径流总量为4930万m3，占黑哈尔河全流域的49%、站全旗的38%。多年平均降雨量
2、为403mm，多年平均蒸发量为2067mm。二、工程主要效益沙坝水库主要效益为防洪、灌溉和跨流域调水。水库下游保护着沿黑哈尔河分布的罕庙、赛罕他拉、坤都、宝力召等4个苏木（镇）、95个嘎查、9356口人，15万头只牲畜，13.5万亩草场，4.5万亩农田以及所属的机关、学校、公路、水电设施等。黑哈尔灌区设计灌溉面积10万亩，其中农田、饲草料基地6万亩、草场3万亩、林地1万亩，因水库未达到建设标准，灌溉面积只达到24.5万亩，使巨大的灌溉效益得不到充分发挥。另外，沙坝水库还承担着向白音花水库跨流域调水的任务，长达84km的输水渠道同期贯通，已连续向白音花水库输水8000万m3，大大缓解了白音花水库
3、的供需矛盾，取得了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，带动了两个流域的经济发展。三、工程简要建设过程及主要建筑物特性参数沙坝水库始建于1976年，是当时旗革委会组织群众大会战的产物，属于典型的三边工程，加之管理上的疏漏，查不到原设计资料。现有的阿旗水利局提供的有关图纸均是后来申报水库除险加固项目时设计的图纸，与建筑物实际建设情况相差较大。沙坝水库主要建筑为：1、主坝：无原设计资料，建设单位提供的数据为：坝长2400m、最大坝高为7.5m、迎水坡边坡系数为1：3.5，背水坡边坡系数为1：2.5。2003年7月5日对大坝状况进行了复测，其结果：坝长2400m、顶宽5.25m、最大坝高为6.96m，
4、迎水坡边坡系数为1：1.8，背水坡边坡系数为1：2.44。本次除险加固，根据坝体土料性质，确定顶宽为5m、最大坝高为8m、迎水坡边坡系数为1：3.0、背水坡边坡系数为1：2.75，坝顶设防浪墙。2、输水洞：两孔，孔口尺寸为1.61.8m，设计输水流量为20m3/s，本次除险加固将维修输水洞进口，新建启闭室、更换起闭机与闸门。3、副坝：副坝为98年大洪水以后重建。长200m、顶宽4.8m、迎水坡1：2.5、背水坡1：2.0，平均坝高5.5m，结构尺寸与设计值相符。坝后设排水体，其尺寸为：顶宽2.6m，底宽9.6m，高2m。此次除险加固，将原坝高调整与主坝相同高度，边坡系数与主坝相同，坝顶设防浪墙
5、。4、溢洪道：溢洪道底高程为556.50m。比坝顶高程低2.0m，堰顶顺水流宽8m，消力池长7m，堰顶与消力池间由8m长、1：4陡坡相连，后设消力坎，坎高0.8m，经5m过度段后至下游河道。溢洪道宽度为15m。大坝安全鉴定时，设计单位采用白音他拉水文站41年洪水资料，验算溢洪道过流能力仅为10年一遇，满足不了泄洪要求。本次除险加固确定溢洪道宽度为28.5m，分3孔，每孔宽度为9.5m。据估算：沙坝水库的修建共动用土石方26万m3，动用人工近30万人，出动车辆约5万辆次，未用国家一分钱投资，全部由群众投工、投劳、投料解决，只是98年大水以后恢复冲毁的副坝及建设溢洪道。国家投资了66万元，其余仍由
6、地方和群众投工、投劳、出资建设。水库建成后虽因建设质量差影响了效益的充分发挥，但仍能每年向白音花水库输水400万m3，并使得下游近24.5万亩饲草料基地得以灌溉。所以其效益还是明显的。按规范规定，小（1）型水库，坝高在15m以下的应按平原海滨区考虑，设计洪水标准应为20年一遇，校核洪水标准应为100年一遇，工程等级为级，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。设计安全超高为0.5m，校核洪水位安全加高应为0.3m。四、除险加固的缘由：由于沙那水库存在较严重的工程质量问题，且已带病运行多年，现已显现出明显的病险状态。为此，阿旗水利局委托设计单位对沙坝水库进行了安全鉴定，并按规定提交了各项报告。经赤峰
7、市水利局、内蒙古自治区水利厅和水利部大坝安全管理中心的三级审核，确定沙坝水库为三类坝，需进行除险加固，以缓解该地区的防洪压力，减轻洪灾造成的损失。经初步计算评估，水库一旦垮坝，将造成965万元的直接经济损失，使原有的近4万亩农田失去灌溉能力，直接影响该地区的经济发展。所以，对沙坝水库进行除险加固是十分必要的。受阿鲁科尔沁旗水利局委托，我公司承担了沙坝水库除险加固设计工作。该设计自2003年8月20日开始，9月20日结束。历时一个月，完成工程勘测、设计、概算及初步设计报告编制等诸项工作。五、初步设计修正与补充2003年12月1920日水利部松辽水利委员会对沙坝水库除险的边坡、放浪墙结构型式、溢洪
8、道消能方式等进行了修改，补充了洪水调度原则，详细的进行了渗流计算，论证了防渗设计的可行性，提出了修改后的初步设计报告。六、设计依据1、关于沙坝水库三类坝安全鉴定成果的核查意见2、松辽委关于赤峰市阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程初步设计复核意见3、防洪标准（GB50201-94）4、水利水电工程泥沙设计规范（DL/T5089-1999）5、碾压式土石坝设计规范（SL247-2001）6、小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）7、溢洪道设计规范（SL253-2000）8、水工混凝土结构设计规范（SL/T191-95）9、水利水电工程钢闸门设计规范（SL-74-95）10、水利水电
9、工程环境影响评价规范（SDJ302-88）11、水库工程管理设计规范（SL106-1996）12、碾压式土坝施工规范（DL/T5129-2001）13、水利部水总2002116号发布的水利水电工程概（估）算编制规定、水利建筑工程概算定额、水利工程施工机械台时费定额。14、水利建设项目经济评价规范（SL72-92）15、水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）16、阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程地质勘察报告第二节水文沙坝水库地处黑哈尔河上游，库区内无水文站，其下游5km处设有白音他拉水文站，该站的洪水、径流、暴雨资料齐全。本设计对该站资料进行了还原计算，采用面积比拟法修正到坝址处
10、，其计算成果见下表：设计洪水计算成果表表1-1设计洪水洪水系列采用参数频率P（%）大洪水N大洪水次数实测年限均值CVCS/CV地址12510洪峰流量（m3/s）102141481.73.5白音他拉站430.1313.4178.698.5坝址235.7171.797.95424小时洪量（万m3）1021413201.653.5白音他拉站278420451184640坝址1419.71042.9603.8326.4三日洪量（万m3）1021418301.653.5白音他拉站7221530430711702坝址3520.72454.41497.3829.8黑哈尔河属多泥沙河流，多年平均悬移质输沙量为
11、4.91万吨。第三节地质工程所在地区位于大兴安岭南麓山地草原，地形为连绵起伏的中高山及河川谷地，海拔在5501150m之间。地层岩性为新生界第四系地质，地下水类型为第四系砂砾卵石中的空隙水和岩基裂隙水，水位埋深225m，含水层厚为228m。根据坝址附近的水文地质工程地质资料分析得出的结论如下：1、水库为一般性地址条件，不存在塌滑体和潜在不稳定岩土体的特殊情况。2、坝基、坝体渗漏严重，应做防渗处理。3、工程所在地在度以下地震裂度区，按规范规定不需要进行抗震分析计算。但2003年8月16日水库附近发生了5.9级地震,致使坝体和相应建筑物遭到不同程度的破坏。因此，本次设计地震烈度为度，在计算坝高时,
12、考虑地震壅高的影响、后坝脚设压重。4、工程所需天然建筑材料中,大部分当地储量丰富,质量满足设计要求,可就近取用。5、工程技施设计阶段应进一步详细勘察坝址水文地质、工程地质情况，根据其结果进行必要的修改和补充说明。第四节工程任务和规模沙坝水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖、跨流域调水以及生态保护、发展旅游等综合利用的水利工程。根据水库洪水调节和兴利调节的计算结果，本次除险加固设计的水库特征水位及库容为：1、死水位557.00m，死库容为150万m3。2、正常高水位559.0m，兴利库容400万m3。3、设计洪水位559.10m，相应库容为585万m3。4、校核洪水位559.97m，总库容860
13、万m3。5、汛限水位558.67m，相应库容为450万m3。本次除险加固初步设计坝顶高程=校核水位+非常运用条件下的坝顶超高+波浪爬高，经计算为561.16m，取坝顶高程为560.0m，坝顶设防浪墙，墙顶高程为561.20m，墙高1.20m。第五节工程布置及主要建筑物沙坝水库本次除险加固初步设计总库容为860万m3，工程规模为小（1）型，工程级别为等，主要建筑物级别为4级。根据水利部大坝安全管理中心关于沙坝水库三类坝安全鉴定成果的核查意见，本次初步设计的主要建筑项目为：坝体加高培厚；维修输水洞；改建溢洪道；坝体、坝基防渗；主、副坝迎水坡干砌石护修；背水坡碎石盖重；增设防浪墙、排水体；增设、完善
14、大坝安全监测设施；维修管理房；重建输水洞启闭室、更换闸门和启闭机。经计算，此次除险加固设计共动用土方量242758m3，石方量11040m3，砼3317m3。第六节施工沙坝水库本次除险加固初步设计施工项目包括土方、石方、砼、无纺布、土工膜、房建等，以上各项目的施工严格按碾压式土坝施工规范（DL/T5129-2001）及其它有关现行规范执行。根据施工条件，本次除险加固建设工期确定为18个月，即2004年5月开工，2005年11月竣工。第七节环保设计沙坝水库除险加固工程的实施，将进一步改善库区及流域的生态环境，减缓草场沙化的速度，增加草原植被覆盖度，改善人和其他动植物的生存条件，其环保作用非常明显
15、。其负面影响仅发生在施工期，对于料厂、建设现场等对自然环境的破坏，随着施工期结束以及保护措施的跟进实施，其负面影响随即消失。第八节工程管理沙坝水库管理单位为水库管理所，隶属于阿旗水务局，事业单位，编制13人，缺编2人。本次除险加固初步设计确定人员编制仍为13人，相应增设通信、交通、计量、观测设备及其它生产生活设施。沙坝水库为中型水库，参照水库工程管理设计规范（106-1996）中型水库的规定划定工厂管理和保护范围。第九节设计概算沙坝水库除险加固初步设计概算依据水利部水总2002116号发布的水利工程概（估）算编制规定、水利建筑工程概算定额、水利工程机械台时费定额进行编制。工程总投资2499.65万元,在投资中，建筑工程投资1864.42万元，占总投资的78.32%；机电设备及安装工程投资64.13万元，占总投资的2.69%；金属结构设备及安装工程投资42.41万元，占总投资的1.78%；临时工程投资110.59万元，占总投资的4.65%
