乘风水库初步设计

乘风水库工程特性表
序号及名称单位加固前加固后备注
一、水文
所在河流木兰溪支流木兰溪支流
集雨面积km20.23 0.23
河道长度m 0.71 0.71
河道比降‰87.8 87.8
24小时最大暴雨(P=5.0%) mm 295 295
24小时最大暴雨(P=0.5%) mm 453 453
设计洪峰流量(P=5.0%) m³/s 3.81 3.81
校核洪峰流量(P=0.5%) m³/s 5.85 5.85
二、水库
校核洪水位(P=0.5%) m 73.20 73.20
设计洪水位(P=5.0%) m 72.85 72.85
正常蓄水位m 72.10 72.10
死水位m 63.35 65.35
总库容万m³22.9 22.9
正常库容万m³19.95 19.95
死库容万m³ 1.7 3.6
三、工程效益
保护人口万人0.4 0.4
灌溉面积亩800 800
四、主要建筑物及设备
1.主坝
坝型粘土心墙坝粘土心墙坝
坝顶高程m 73.60 73.85
最大坝高m 17.3 17.3
坝顶长度m 132 132
坝顶宽度m 2.1 3.0
防浪墙高程m 粘土心墙坝粘土心墙坝
2.泄水建筑物（溢流堰、溢洪道、隧洞、底孔、闸孔等）
型式明渠式明渠式
堰顶高程m 72.15 72.15
溢流段长度（或泄洪洞尺寸及
m 149.2 149.2 条数、闸孔尺寸及孔数）
最大过水深m 1.1 1.1
最大泄量m³/s 4.12 4.12
3.放水系统
型式石砌箱涵隧洞
闸门型式转动门盖塔式进水口
设计流量m³/s 0.08 0.08
长度m 60 60
断面尺寸m 0.6×0.4 0.8×1.2
1 综合说明
1.1 工程概况
乘风水库位于福建省仙游县盖尾镇东井宫村境内，距盖尾镇3.7km，水库座落在木兰溪支流上。

根据1/万地形图重新量测，水库坝址以上集雨面积0.23km2，主河道长度0.71km，平均坡降87.8‰。

乘风水库是一座集灌溉、防洪等综合利用的小（二）型水库。

乘风水库于1966年12月动工，1969年1月竣工，保坝时总库容23.5万m3。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞等建筑物组成。

根据本次复核：水库总库容22.9万m3，其中正常库容19.95万m3，死库容1.7万m3，正常蓄水位72.1m，死水位63.35m，因水库新建输水隧洞，死水位提高到65.35m，死库容为3.6万m3。

大坝坝型为粘土心墙坝，坝顶高程73.6m，坝顶长132.0m，最大坝高17.3m，坝顶宽度2.1m，防浪墙高度0.70m，心墙高度16m，心墙宽度2.0m，心墙上游坡比1：0.5，心墙下游坡比1：0.5。

上游坝坡为干砌块石护坡，坡比从上到下分别为1:2.5、1:2.5，在高程63.20m 设 1.5m宽的马道一条;下游坝坡为草皮护坡，坡比从上到下分别为1:2.3、1:0.5、1：1.0，在高程65.6m设4.0m宽的马道一条，并在排水棱体高程63.10m设过坝渠道一条，排水棱体顶宽3.0m，高6.8m，过坝渠道尺寸为0.6m（高）×0.4m（宽）。

现状溢洪道位于大坝右岸，为明渠式溢洪道，总长149.2m，溢洪道分为进水明渠段、平顶段、泄槽1段、跌水一处、泄槽2段、跌水二处，缓坡明渠段和出口段。

进口段高程72.15m，净宽2.10m。

桩号0-013.8～0+000.0段为进口明渠段，底宽由3.90m渐变为2.10m，底坡坡率为1：17；桩号0+000.0～0+015.1段为平顶段，底宽为2.1m，底坡坡率为1：19；桩号0+015.1～0+028.5段为泄槽1段，底宽由2.1m 渐变为2.0m，底坡坡率为1：4，并在0+028.5处设跌水一处，跌水高
度为1.5m；桩号0+029.5～0+040.0段为泄槽2段，底宽由2.0m渐变为2.4m，底坡坡率为1：7，并在0+040.0处设跌水一处，跌水高度为1.0m；桩号0+040.0～0+149.2段为缓坡明渠段，底坡坡率为1：12，桩号0+044.7处为折点，底宽由2.4m渐变为3.4m，桩号0+044.7～0+103.6段底宽为3.4m，桩号0+103.6～0+137.1段底宽由3.4m渐变为2.4m，桩号0+137.1～0+ 149.2段底宽为2.4m，桩号0+149.2后接出水渠道。

放水系统位于大坝左岸，由引水口、放水涵洞、引水渠组成。

涵洞为0.6(高)×0.4（宽）石砌箱涵，长60m，比降1/100，最大流量为0.08 m³/s，闸门形式为转动门盖（φ=150mm），启闭设备采用手摇卷扬机启闭机，启闭房设在大坝左岸与坝顶交界处。

灌溉面积800亩。

1.2 水文
水库所在地区属于南亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，气候温和，夏长冬短。

造成本流域降雨的主要天气有梅雨和台风雨两种类型。

本地区四季分明，气候温和，常年平均气温为19.4℃～19.9℃，年最高气温达35.2℃～38.4℃，年最低气温为0.7℃。

年平均风速为2.2m/s，多年平均最大风速18m/s，极端最大风速可达40m/s。

1.3 工程地质
（1）乘风水库所在区域属地质构造基本稳定区。

水库区无大规模断裂及隐伏构造穿越，地震动峰值加速度为0.1g，相应的地震烈度为7度，地震动反应谱特征周期值为0.40s，地震分组为第二组。

工程区区域稳定性较好。

（2）勘测区出露的主要为燕山晚期的（δO53（1）a）石英闪长岩，大坝左右岸、坝肩及古河床底部出露有强、弱风化石英闪长岩，
工程地质分类为Ⅴ和III类；坝基稳定性良好，承载力满足工程要求。

根据压水及注水试验成果，并经估算，坝基段及坝肩绕坝渗漏量为78.27m3/d，大坝坝基存在渗漏及绕坝渗漏。

（3）根据勘察结果，乘风水库存在以下主要隐患：①水库坝体填筑材料选材和碾压质量不佳，大坝背水坡存在3处渗湿点。

②上游护坡下部碎石垫层淘刷流失，块石护坡部分地段出现缺失、塌陷等损坏。

③放水涵洞进水口转动门盖、拉杆线严重老化，启闭设备机体老旧，坝后坡脚未设置排水渠，形成小面积沼泽湿地。

④溢洪道入口段边墙及底板未作护砌，缓坡明渠段右侧山体滑塌，土石方堆积在溢洪道内，且大部分地段杂草丛生。

⑤进库道路后段土路路面条件简陋，末端违章搭建致使车辆无法到达坝顶。

⑥库区内无相应水位量测标尺、建筑物位移、变形等监测设施。

管理房简陋。

（4）坝体填土中易溶盐含量<3％。

经取样分析，根据岩土化学分析判定,在Ⅱ类环境条件下，按环境类型判定，坝体岩土对混凝土结构具微腐蚀性，按地层渗透性判定，岩土对对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

库内水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

钻孔内（坝体）水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

（5）在水库正常运行条件下，坝体填土的渗透特征为实际水力比降（J实）大于其允许水力比降（J允），坝体可能会产生渗透变形破坏。

1.4 工程任务和规模
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），乘风水库工程规模为小（2）型，工程等别为Ⅴ等，其主要建筑物级别为5级。

设计洪水重现期为30～20年，校核洪水重现期为300～200年。

根据水库级别及下游防护对象的重要性，本次除险加固设计洪水复核防洪标准取等级标准按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

根据水库安全鉴定结论，工程存在的主要问题为：
1、大坝上游面干砌块石护坡由于长期受库水冲刷，块石脱落，坡面凹凸不平。

2、坝顶、背水坡杂草丛生。

3、根据水库管理人员介绍，每当库水位上升到正常蓄水位时现背水坡会出现渗湿现象。

4、、溢洪道杂灌木、杂草丛生，泄槽内淤积严重，砌体边墙勾缝脱落，部分边墙坍塌。

5、水库附近居民随意倾倒垃圾，造成涵洞轻微堵塞，直接影响到水库放水灌溉。

启闭设备金属结构腐蚀，老化。

6、启闭房为砌石结构，面积16m²，外观破旧,旁边建有杂房。

7、水库无水位尺等观测设施。

1.5 除险加固工程设计
乘风水库工程等级为Ⅴ等，大坝、溢洪道、输水涵洞等主要建筑物为5级水工建筑物。

根据有关规范和安全鉴定的结论意见本次除险加固防洪标准采用20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

本次除险加固考虑工程的规模和水库的运行安全，必须对水库存在的问题进行彻底的处理，同时配备、完善必要的附属设施，做到大坝安全、美观。

除险加固的主要内容如下：
1、大坝加固处理
（1）、大坝坝体采用单排单管高压旋喷防渗墙，迎水坡采用C20现浇砼护坡；背水坡采用干砌块石护坡；坝顶采用C20砼硬化，原防浪墙采用M10水泥砂浆抹面。

2、输水系统加固处理
（1）、原涵洞封堵；
（2）、新建隧洞，采用塔式进水口；
3、溢洪道加固设计
（1）、0+000.0-0+028.5段溢洪道拆除重建加宽，边墙采用C20埋石砼（20%）衬砌，底板采用C25砼现浇；
（2）、0+028.5-0+149.2段边墙采用C20砼加高20cm,底板清除杂并采用M15水泥砂浆勾缝；
4、其他项目的加固设计
（1）、白蚁防治；
（2）、新建防汛路272m；
（3）、新建水位尺；
（4）、新建水雨情自动测报系统；
1.6 施工组织设计
乘风水库现有土路至左岸坝头，在大坝除险加固时可以使用。

本工程所需的水泥、钢材、砂石料、碎石、砾石料、土料、块石可从仙游县城或盖尾镇购运；
本工程为除险加固工程，施工场地开阔，有利于施工布置。

主体加固工程拟安排在枯水期，且据工程的施工特性和资金情况，利用枯水期各个主要施工项目可以分散布置，同时安排施工，设计在2013年10月底主体工程完成施工任务，2013年12月底完成全部工程施工。

1.7 工程占地与拆迁
本次除险加固工程设计中主体工程加固方案未涉及到土石方开挖等一系列其他的工程占地，主体工程施工时，场地的使用可以运用左右岸坝顶的平台布置施工设备。

工程施工均处于水库管理范围，工程范围内无拆迁。

1.8 环境保护设计
工程建设对环境的影响主要有：1、扬尘的影晌。

2、噪声的影响。

3、生活垃圾的影响。

4、废弃物的影响。

工程施工其间根据这些负面影响段成因采取相应的对策可把这些影响控制在最低程度。

工程施工结束后，这些影响自然终止。

本工程建设完成后，可以保障下游广大人民群众的生命、财产和生产的安全，最大程度的发挥水库工程的效益，其社会效益和经济效益都较显著。

因此，综上所述，从环境保护分析，本工程建设是合理的、可行的。

1.9 水土保持设计
《中华人民共和国水土保持法》规定，对工程造成的弃渣必须专门存放，不得向河中倾倒。

工程竣工后应对开挖面、料场及存放地的裸露土地进行整治。

防止水土流失。

一切单位或个人都有保护水土资源，防止水土流失的义务。

方案的目标是实现“渣不入沟，植被恢复”。

措施上采用工程措施和植物施相结合的办法。

使工程建设和水土保持同步协调发展。

大坝护坡、草皮种植、溢洪道建设本身即具水土保持功能。

工程建设引起的水土保流失量很小。

水土保持新增项目拟按1.0万元计列。

1.10 工程管理
现场日常运行管理由仙游县盖尾镇负责，岗位总定员5人。

在除险加固工程施工期间，应按规定成立项目法人，负责工程建设管理。

工程建设应实行项目法人责任制、招标投标制和工程建设监理制，同时进行质量监督管理。

1.11 工程概算
福建省水利厅闽水计财[2011]98号文关于颁发《福建省水利水电工程设计概(估)算编制规定》。

整个项目概算静态总投资312.89万元。

1.12 经济评价
本项目对促进全社会国民经济发展方面，具有明显的的国民经济效益。

项目的国民经济内部收益率为10.5%，大于社会折现率8%，经济净现值为46.2万元，大于零，效益费用比为1.08，大于1.0国民经济评价指标表明，项目合理可行。

2 水文
2.1 水文气象
盖尾镇地处仙游县境东南部，东与莆田城厢区接壤，木兰溪贯穿全境，距县城10公里，是仙游县南大门和重要交通枢纽，总面积70平方公里，辖22个行政村，人口8万多人。

水库坝址位于盖尾镇东井宫村境内，该地区属于南亚热带海洋性季风气候，温暖湿润，气候温和，夏长冬短。

造成本流域降雨的主要天气有梅雨和台风雨两种类型。

梅雨一般从4月～6月影响本流域，降雨过程长但降雨量少，强度不大，由于土壤前期干旱，主要是补充土壤含水量，一般不会造成严重的洪涝灾害。

每年的7月～9月，台风常常影响本流域，台风给流域带来了丰富的降雨，一般历时短，雨量集中，强度大，破坏性强，由于前期土壤已经蓄水饱和，降雨极易产流，常造成严重的洪涝灾害，是本流域的主要灾害性天气。

据统计流域的年最大洪水多发生于此时期，约占70%。

流域以4月～9月为汛期，降雨量约占全年的80%左右。

而10月～3月为枯水期，降雨量仅占全年的20%左右。

流域内多年平均气温为19.8℃，每年在6月～8月年为高温期，极端最高气温38.7℃，极端最低气温为0.7℃。

本地区风向受季风影响，随季节转换而变化，年平均风速为 2.2m/s，多年平均最大风速18m/s，极端最大风速可达40m/s。

2.2 设计洪水
2.2.1 设计暴雨计算
水库水库坝址位于仙游县盖尾镇东井宫村境内。

本次复核根据1/万地形图重新量测计算，坝址以上集雨面积F=0.23km2，河道长度0.71km，河道比降J=87.8‰。

水库所在流域内缺乏水文资料和雨量资料，设计洪水拟采用设计暴雨推求设计洪水，暴雨参数选用邻近的盖尾镇石马站为代表站。

同时参考《福建省暴雨等值线图》。

经频率分析计算，东井宫站年最大1h 、6h 、24h 暴雨均值、变差系数见下表2-1。

设计暴雨成果表
表2-1
降雨历时
均值(mm) Cv Cs/Cv 频率设计值(mm) 0.5% 5% 1h 43 0.43 3.5 130 89 6h 80 0.47 3.5 248 153 24h
148
0.50
3.5
453
295
2.2.2 设计洪水计算
本次暴雨推求洪峰流量采用福建省水文局和省水利水电勘测设计院1985年共同研制的《小流域设计洪水》（简称推理公式（二）法）。

○
1计算公式：
4
1
3
1278.0m
Q mJ L
=
τ
式中：Qm ——设计洪峰流量（m 3/s ）；
τR ——汇流历时内的最大地表净雨量，mm ； τ——流域汇流历时，h ；
m ——经验性的汇流参数；推理公式中m ~θ关系参考为《水利水电工程设计洪水计算手册》中的表“全国推理公式参数地区综合公式一览表”中的成果：沿海5.2〈θ，613.0052.0θ=m ；
θ——反映沿流程水力特性的经验指数；
L ——沿主河道从出口断面至分水岭的最长距离，
F R Q m ⋅=τ
τ
278.0。