石桥水库出险加固工程初步设计报告.doc

工程设计证书：184412-sb

湖南省 新化县
石桥水库除险加固工程
初步设计报告

新化县水利水电勘测设计院
二O一一年九月

设计单位： 湖南省新化县水利水电勘测设计院

工程设计证书编号： 184412-sb

院 长 ：　陈新辉

总工程师 ：　袁顶华

项目负责人 ：　杨健辉

主要设计人员：　阳吉斌 伍常青 杨健辉

目 录
工程特性表
1 综合说明 1
1.1 概述 1
1.2 水文 3
1.3 工程地质 3
1.4 工程任务及规模 5
1.5 除险加固设计 5
1.6 水土保持和环境保护 7
1.7 工程管理 8
1.8 施工组织 8
1.9 工程概算 9
2 水文及调洪演算 11
2.1 流域概况 11
2.2 气象 11
2.3 洪水 12
2.4 水库调洪演算 16
2.5 主要建筑物顶部高程复核 19
3 工程地质 22
3.1 概述 22
3.2 地质概况 22
3.3 坝基工程地质条件评价 23
3.4 坝体填筑质量评价 24
3.5 其它建筑物工程地质条件 24
3.6 天然建筑材料 25
4 除险加固设计 26
4.1 工程任务和规模 26
4.2 主要加固项目 26
4.3 设计依据 26
4.4 除险加固设计 28
5 水土保持与环境保护设计 49
5.1 水土保持设计 49
5.2 环境保护设计 50
5.3 水保与环保投资 52
6 工程管理设计 53
6.1 管理机构 53
6.2 工程管理范围与保护范围 53
6.3 管理职责和任务 54
6.4 管理设施 54
6.5 枢纽工程检查及观测 55
7 施工组织设计 56
7.1 施工条件 56
7.2 施工导流 57
7.3 主体工程施工 58
7.4 施工总布置 60
7.5 施工进度及技术供应 61
8 工程概算 63
8.1 工程概况 63
8.2 投资主要指标 63
8.3 编制原则和依据 64
8.4 其他说明 64
8.5 其他费用 66

附件：大坝安全鉴定报告书
三类坝鉴定成果核查表

石桥 工程特性表
序号
名称
单位
原设计
加固前
加固后
备注
一
水文

1.
流 域

坝址控制集雨面积
Km2
3.0
3.0
3.0

干流长度
Km
1.4
1.4
1.7

干流平均坡降
‰
17
17
17

2.
多年平均降雨量
mm
1490.6
1520.96
1520.96

3.
设计洪水标准及流量
m3/s

19.15
(P＝5%)

4.
校核洪水标准及流量
m3/s

30.78
(P＝0.5%)

二
水 库

校核洪水位
m

476.2（P=0.5%）
475.75（P=0.5%）

设计洪水位
m

475.48（P=5%）

正常蓄水位
m

474.60

死水位
m

466.3
466.3

总库容
万m3

55
（P=0.5%）
57.89
（P=0.5%）
（P=0.33%）

正常库容
万m3

45.65
45.65

死库容
万m3

3.5
3.5

三
工程效益

保护人口
万人
1.4
1.4
1.4

灌溉面积
亩
750
750
750

保护下游1.1万亩耕地和1.4万多人的生命财产安全

工程特性表
序号
名称
单位
原设计
加固前
加固后
备注
四
主要建筑物及设备

1.
大 坝

型 式

粘土心墙坝
粘土心墙坝
粘土心墙坝

坝顶高程
m
476.80
476.80
476.80

最大坝高
m
13.6
13.6
13.6

坝顶轴长
m
237
237
237

坝顶宽
m
6.0
6.0
6.0

2.
泄水建筑物

型 式

正槽式溢洪道
正槽式溢洪道
正槽式溢洪道

堰顶高程
m
474.60
474.60
474.60

溢流堰宽度
m
5
5
7

溢洪道长度
m

75.3

设计泄洪流量
m3/s

22.39

校核泄洪流量
m3/s

35.23

消能方式

无
底流消能

3.
输水建筑物

（1）
取水卧管

三合泥砌石
三合泥砌石
钢筋砼

长度
m

30.24

断面尺寸

0.4×0.5
0.4×0.5
0.6×0.8

进水孔尺寸
m
0.5×0.5
0.5×0.5
0.4×0.4

进口闸门型式

门盖式铸铁闸门
门盖式铸铁闸门
门盖式铸铁闸门

启闭设施

手摇绞车
手摇绞车
5T启闭机

（2）
输水建筑物型式

砌石箱涵
砌石箱涵
新建隧洞

设计流量
m3/s
0.3
0.3
0.3

涵管长度
m
105
105
125.5

涵管断面尺寸
m
0.4×0.6
0.4×0.6
1.2×1.7

进口底板高程
m
466.20
466.20
464.76

出口底板高程
m

464.64

1 综合说明
1.1 概述
石桥水库坝址位于新化县坐石乡石桥管区同心村境内，属资水流域青峰河流域上游，地理坐标为东经111°26′35″、北纬27°54′27″，距新化县城38km，距村级公路400m，交通较为便利，大坝为粘土心墙土坝。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的山丘小（2）型水利工程。
大坝本身控制集雨面积3.0km2，该工程于1959年兴建，1961年建成受益。水库设计正常蓄水位474.60m，相应库容45.65万m3，20年一遇设计洪水位475.48m，200年一遇校核洪水位475.75m，200年一遇总库容57.89万m3，死水位466.30m，死库容3.5万m3。枢纽工程由大坝、溢洪道、涵卧管等组成。根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000之规定，该工程等别为Ⅴ等，其主要建筑物为5级。
本工程原设计灌溉农田750亩，养鱼水面73亩，防洪安全影响下游坐石、曹家、桑梓等三个乡镇石桥、同兴、海池、大云等11个村14000人及耕地11000亩，影响距大坝3km的狮子岩煤矿。
1.1.1 工程主要建筑物（现状）
大坝为粘土心墙坝，大坝坝顶高程476.80m，最大坝高13.6m，坝顶轴长237.0m，坝顶宽度7.0m，上游坝坡为一级，坡比为1:2.80，下游坝坡为三级，坡比为1:5.0，1：3.75和1：2.8，无排水棱体坡。
溢洪道位于大坝左岸，为开敞式溢洪道，净宽5.0m，进口底板高程475.8m，溢洪道的底板和侧墙原为浆砌料石衬砌，因2005年5.31特大暴雨洪水，溢洪道泄槽段和消力池全部冲毁，因经济困难，现在没有恢复。
输水涵洞位于大坝中部，输水涵洞进口底板高程为466.2m，为浆砌料石厢涵，全长为105.0m，断面尺寸为400×600（mm），设计流量为0.3m3/s。进口建筑物为斜卧管，管径为300mm。目前，卧管淤堵，涵洞存在裂缝、空蚀、渗水等现象，严重影响大坝运行安全。
1.1.2 工程主要建筑物（除险加固后）
水库除险加固后，大坝为粘土心墙坝，大坝坝顶高程476.80m，最大坝高13.6m，坝顶轴长237.00m，坝顶宽度7.0m，上游坝坡为一级坡，坡比为1:2.8，下游坝坡为三级坡，对坝坡进行粘土回填，排水棱体坡比为1:1.0。
溢洪道为正槽式，布置溢洪道于大坝坝顶山坳处，溢洪道本次设计由溢流堰、泄槽段、消能段等三部分组成，溢洪道全长67.5m。溢流堰厚6.0m，堰顶高程为475.80m，采用0.4m厚的C20钢筋砼衬砌。其中0+006～0+044为泄槽段，长38m。0+044～0+060为跌水消能。泄槽段起点为0＋006，泄槽段0＋006～0＋044为一个坡降为18％的陡槽, 0＋044～0＋060段为一个坡降为50％的阶梯式陡槽，0+060～0+067.5段为个消力池。泄槽其中0+006～0＋030为收缩段，从8m收缩成6m。保持溢洪道水流通畅，溢洪道过水断面均采用矩形断面。
隧洞和卧管布置于大坝右岸处。隧洞穿过大坝右岸山体，总长125.5m，断面尺寸为1.2*1.7m，隧洞进口底板高程为464.76m，出口底板高程为454.64m。卧管长21.54m，设6级取水口，取水口高差为2.0m，进水口尺寸为0.4*0.4m，采用门盖式铸铁闸门，5T卷扬机启闭。
1.1.3 大坝安全论证意见
2009年5月，娄底市水利局对石桥水库进行了安全论证鉴定，大坝安全鉴定评定为Ⅲ类。
工程存在如下主要问题：
（1）大坝坝顶高程不满足防洪要求。
（2）大坝坝体漏水、坝基、坝肩漏水。
（3）大坝内外坡没有护坡,局部存在塌坑, 内坡局部有溶洞群。
（4）溢洪道泄槽段和消力池全部冲毁。
（5）大坝涵管漏水。
（6）大坝存在白蚁危害。
（7）大坝距村级公路400m，交通不便。
（8）大坝无管理用房，无水位和雨量观测设施，无位移、渗流观测设施。
针对上述存在的问题，安全鉴定建议采取如下处理措施：
（1）坝顶采用泥结碎石路面，对大坝内、外坡进行护坡加固处理。
（2）大坝坝身采用冲抓回填进行防渗处理。
（3）对大坝坝基渗漏采用帷幕灌浆方式进行处理，并延伸两岸帷幕。
（4）在坝顶山坳处新建溢洪道，尾端新建消能防冲设施。
（5）对涵管进行封堵，新建隧洞。
（6）对大坝白蚁进行灭害处理。
（7）新修防汛公路400m
（8）完善管理设施，建立、健全大坝观测、水文气象观测和防汛设施。
1.1.4 大坝安全论证核查意见
大坝坝清基不彻底、坝体填筑质量差，造成坝基、坝肩及体渗漏。大坝内外坡没有护坡,局部存在塌坑。因2005年5.31特大暴雨洪水，溢洪道泄槽段和消力池全部冲毁，因经济困难，现在没有恢复。大坝涵管漏水。大坝存在白蚁危害。大坝距村级公路400m，交通不便。大坝无管理用房，无水位和雨量观测设施，无位移、渗流观测设施。
1.2 水文
石桥水库缺乏完整的水文、气象观测资料，此次洪水计算的有关资料按湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》（以下简称《查算手册》）进行查算，主要步骤为：设计暴雨的查算——设计净雨过程的计算——用推理公式求各频率的洪水。
调洪演算结果见表1.3-1：
表1.3-1 调洪演算结果表
洪水频率
洪峰流量
(m3/s)
最大下泄流量(m3/s)
库水位（m）
相应库容（万m3）
起调水位（m）
正常库容
（万m3）
消能防冲P=10%
17.68
11.77
475.35
51.45
474.60
45.65
设计洪水P=5%
22.39
14.92
475.48
53.17
474.60
45.65
校核洪水P=0.5%
35.23
22.24
475.75
57.89
474.60
45.65
防洪计算成果：坝顶高程不满足规范要求。
1.3 工程地质
1.3.1 区域地质
水库地处新化东部石灰岩群山区，属衡邵干旱走廊区。区内由灰岩、白云岩、白云质灰岩组成中山区。石桥水库水系属资江一级支流青峰河上游左支流石桥溪。由北往南流入青峰河，然后注入资水。水库座落在石灰岩发育的岩溶地貌区的沟谷口。由于灰岩岩溶发展，地表多裸岩，植被覆盖率低，水源涵养差，地表蓄水困难，干旱是这片的主要灾害。
水库坝区与库区均座落于上古生界石炭系中统黄龙组地层。岩性为灰白、浅灰色厚层状灰岩、白云岩、白云质灰岩，走向北东，倾向南东，倾角25-35度不等。地表石芽、石笋、漏斗发育，水库周边岩溶水排向库内，有利于水库蓄水。
1.3.2 建筑物地质条件　
1.3.2.1大坝
本次勘探、试验资料表明，心墙填筑土料以灰黄色、灰色砾质粉质粘土、砾质粘土、砾质粘土为主。土体坚硬状，具中压缩性，土体孔隙比指标较小、干密度指标较大，土体抗剪强度指标较好，说明心墙土料质量较好，土体填筑碾压较密实。心墙区钻孔注水试验渗透系数达2.8～4.5×10-4cm/s，平均值3.8×10-4cm/s，具中等透水性，不满足碾压式土石坝防渗体土料质量要求（碾压后<1×10-5cm/s），心墙整体抗渗性能较差，由此导致大坝在运行过程坝身散浸。
1.3.2.2溢洪道
溢洪道位于大坝左坝端，座落在一个坡度较缓的山坡上。根据原溢洪道断面开挖迹线看，平坡段较好，陡坡段地质条件多为孤立石，存在大量溶隙，溶隙被风化物填充。后经溢洪道底板降低处理，底板尾端岩石基础仍然较差，两侧导水墙上部特别是尾端为风化石或覆盖层。尾段冲毁剧烈，两岸坡度陡，已产生了崩塌，并危及两侧旱土及左侧民房。
1.3.2.3现有灌溉输水涵洞
因大坝偏右端原有涵洞,断面过小,又是穿堤建筑物，对大坝运行极不安全。为排洪保安需要和地形的实际状况，必须在大坝右端山体内打一排洪洞。根据现场勘探及地质资料综合分析，隧洞沿线山体覆盖的岩石层较厚,但进出口两端岩层覆盖较薄。特别是出口段的4米范围内,岩石较破碎。隧洞进口3米段岩山具有风化构造裂隙。岩性为坚硬的中厚层状灰岩、白云质灰岩。涵洞走线段岩石完整，但进出口山坡段岩石整体完整性较差，必须进行发拱加固处理。碰到溶隙带，采取边掘进边衬砌的办法。隧洞进出口两边边坡用1:0.5～1：0.75的坡度护砌。
1.3.2.4新建输水隧洞工程地质条件
拟建灌溉输水隧洞布置于大坝右坝肩，根据地表踏勘并结合其它部位的勘探资料综合分析：隧洞所处部位地层主要为石炭系中统黄龙组（C2）灰色、灰白色厚层状～巨厚层状致密白云质灰岩，局部含燧石结核和条带，隐晶质～微粒结构，岩层表面可见缝合线构造，节理裂隙较发育，裂隙面上可见血红色铁质渲染；岩石岩溶较发育，主要形态为溶洞、溶槽、溶蚀裂隙等；浅部岩体风化破碎严重，浅部岩体受层面与节理面切割呈块状碎裂结构，岩层总体产状：N55°～60°W∠SW60°～65°。全段地形地貌、风化情况及岩性构造等地质条件几乎相同，可将其成洞条件分为1段。岩层走向与洞线夹角为60°～70°。岩性主要为全～强风化石灰岩，浅部风化裂隙、溶蚀裂隙较发育，岩体破碎，具强～中等透水性。岩体完整性较差，工程地质条件差，围岩根据岩体力学属性分为IV类。
1.4 工程任务及规模
石桥水库除险加固工程任务主要内容包括：坝坡整治及坝身防渗处理，坝基础帷幕灌浆，新建溢洪道，涵管封堵，新建输水隧洞，改善办公条件，改造防汛公路等。
1.5 除险加固设计
1.5.1 工程等级和设计标准
该水库依据《防洪标准》GB50201—94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000的规定，确定本工程为Ⅴ等工程，其主要建筑物为5级。设计洪水标准为20年一遇。校核洪水标准为200年一遇。
1.5.2 工程设计
本工程除险加固项目根据大坝安全鉴定意见和工程现状情况确定，包括大坝坝坡整治、大坝坝基及坝身渗漏防渗处理，大坝涵管封堵处理、溢洪道加固处理、新建输水隧洞、防汛仓库建设、防汛公路建设等。
（1）大坝坝坡处理
本次设计对上游坝坡进行整治，整治后上游保持一级坡，坡比为1:2.8，上游坝坡马道宽为1.5m，用M7.5浆砌石砌筑，厚0.6m。上游坝坡均采用100mm厚C15砼预制块护坡，下设150mm厚砂石垫层。施工时先进行坡面清理后再回填，然后铺筑垫层及护坡。
本次设计对下游坝坡进行整修，下游设三级坡，为1：5.0，1：3.75和1:2.8。下游坝坡均采用草皮护坡，施工时先进行坡面清理，按设计坡比对坝坡进行粘土培厚，再对坝坡采用草皮护坡。在坝坡两侧各设宽×深=0.25×0.25m的排水沟，排水沟用80mm厚的C15砼浇筑，坝坡中间设1.8m宽踏步一条。
大坝现状坝顶高程不满足要求，本次除险加固大坝坝顶采用采用200mm厚泥结石路面整修，坝顶宽6.0m，坝顶上游设高于坝0.5m*1.0的砼路肩兼防护墩，下游侧设0.5*0.5的砼路肩，坝顶高程为477.68m。设计详见设计图。
（2）大坝坝体防渗处理
针对大坝坝身漏水现象及大坝坝高13.6m，坝基残留2.1～5.0m厚原土层，坝体防渗采用冲抓套井回填处理，下与坝基防渗帷幕灌浆相连，形成一道完整的防渗体，防渗墙布置于坝顶靠上游侧，详见第4.4节坝体防渗处理设计。
（3）坝基防渗处理
本工程左、右坝端存在绕坝渗漏，坝基为破碎岩层，因此防渗处理的基本方法为帷幕灌浆，本次设计采用帷幕灌浆的方式对坝基进行防渗堵漏处理，与坝体防渗墙形成一道连续的防渗体。
防渗帷幕深度达到相对弱透水层（q≤10Lu），本设计灌浆布置初定为单排帷幕，在平面上按直线布置。帷幕灌浆孔距初定为D=3m，排数N=1。
（4）大坝渗流及坝坡稳定复核
根据处理加固后的大坝分区以及室内土工试验及现场试验资料等为基本依据，并参照其它类似工程经验。计算后得出大坝渗透坡降值小于允许渗透坡降。
上下游坝坡计算断面的稳定安全系数均大于规范规定的最小安全值，因而大坝稳定满足规范要求。
（5）溢洪道加固处理设计
现状溢洪道为正槽式，布置于大坝左岸，设计堰顶高程474.60m，现状进口高程474.60m，进口堰宽6.0m；泄槽断面为矩形，侧墙为三合泥砌块石砌筑而成，底板没有砌筑，尾端无消能设施。
溢洪道为正槽式，布置溢洪道于大坝坝顶山坳处，溢洪道本次设计由溢流堰、泄槽段、消能段等三部分组成，溢洪道全长67.5m。溢流堰厚6.0m，堰顶高程为475.80m，采用0.4m厚的C20钢筋砼衬砌。其中0+006～0+044为泄槽段，长38m。0+044～0+060为跌水消能。泄槽段起点为0＋006，泄槽段0＋006～0＋044为一个坡降为18％的陡槽, 0＋044～0＋060段为一个坡降为50％的阶梯式陡槽，0+060～0+067.5段为个消力池。泄槽其中0+006～0＋030为收缩段，从8m收缩成6m。保持溢洪道水流通畅，溢洪道过水断面均采用矩形断面。
①溢流堰堰顶高程保持至474.60m,溢洪道泄槽底板采用C20钢筋砼衬砌,厚度为0.4m。
②侧墙用M7.5浆砌石全部重建重力式挡土墙。
③溢洪道进口设交通桥。
④末端设置消力池。
（6）涵管加固设计
对涵管进行开挖封堵处理。选择在枯水期库水位在死水位时进行，在涵管进口0～5m处进行开挖，开挖坡比设计为1：0.75，土方挖进到涵管全部露出之后结束，然后用C15砼对涵管进行封堵回填，封堵长度为105m，进口段设置一道砼截水环，最后再用粘土回填夯实，使坝体和涵管紧密结合。
隧洞和卧管经过现场查看和方案比较，布置于大坝右岸处。隧洞穿过大坝右岸山体，总长125.5m，
(7) 新修防汛公路400m
（8）大坝白蚁防治
根据大坝已查明的蚁情，决定采用诱杀法、追挖法对大坝白蚁进行灭治。
1.6 水土保持和环境保护
对工程建设过程中的水土流失，主要通过加强施工监督与管理，以及采取必要的工程措施和植物措施进行防治。
溢洪道工程对弃渣采取集中堆放，在溢洪道下游低洼地带布置渣场1处，兴建挡土墙进行拦挡，弃渣完毕后渣场表面覆土种植林、草。
大坝坝坡整修对弃渣采取集中堆放，在大坝坝肩低洼地带布置渣场1处，兴建挡土墙进行拦挡，弃渣完毕后渣场表面覆土种植林、草。
取土场在土料开采过程中，设置拦渣堤，防止开挖的表层松散土壤被水流冲走，取土结束后，在取土场上覆腐殖土，种植林草。
除险加固工程的实施对周边环境产生有利影响，也产生不利影响，有利影响主要表现在：可保证各建筑物的安全，充分发挥工程效益和减轻下游地区的防洪压力，该工程实施无拆迁、移民，库区人民极积拥护，投资环境好。不利影响主要在：施工期间可能导致某些传染病流行，施工对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染，对周围环境产生短期影响，建设开挖、取土、弃渣、临时设施的搭建，将破坏部分植被资源，造成一定数量的水土流失，但这些不利影响可通过采取适当的措施进行有效控制。
1.7 工程管理
水库管理机构为石桥水库管理所，隶属新化县坐石乡人民政府，工程加固后管理机构仍维持现状，其人员编制按照精减高效原则，在现有管理人员的基础上，明确岗位、职责分工。石桥水库管理设施陈旧、落后，需对必需的生产、生活设施进行完善，新建防汛仓库。
（1）防汛公路建设
水库距乡村公路400m，交通不便，不能满足防汛抢险的要求，根据《水库工程管理设计规范》要求，防汛公路按四级公路设计，根据当地实际，按规范要求进行加宽、超高、平曲线的设置。将现有公路改造为泥结石路面，路面宽为3.5+2×0.5m，路拱横坡1.5%，土路基为2.5%。设计整修道路长度400m。
（2）防汛仓库及危房改建
为了保证水库的正常生产，并保证防汛抢险工作，营造一个安稳的办公、居住场所，结合防汛抢险物资仓库建设50m2。
1.8 施工组织
1.8.1 施工条件
本工程位于山区，大坝不通公路，交通条件较差，距县城38km。
本工程建材供应较为方便，当地建材碎石与块石就近开采，质量可满足工程施工需要。河砂于新化县城采购。其他主要建材钢筋、木材、爆炸材料及油料等均可在新化县城采购，水泥可以从厂家直接采购。
1.8.2 施工导流
除险加固工程施工时，大坝防渗处理，涵管封堵，消力井及新开灌溉输水洞等项目施工时必须保证一定的低水位，施工前采用现有涵管将水位降至最枯水位。新建输水隧洞施工采用围筑麻袋草土围堰。施工期，先采用现有涵管导流，加快低水位施工项目进度，提前进行输水隧洞建设，后期依靠输水隧洞进行导流。
1.8.3 施工总布置
除险加固工程施工项目较为零散，施工总布置应尽量利用水库工程原有设施，同时须遵照有利生产、方便生活的基本原则进行布置。
1.8.4 施工总进度
本工程施工工期从第一年10月到第二年5月，总工期6个月，其中准备工期一个月，扫尾工期一个月。主体工程施工期4个月。
1.9 工程概算
1.9.1 编制依据
1.9.1.1定额依据
（1）水利部水总【2002】116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》；
（2）水建管【1999】523号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》；
（3）水利部水总【2002】116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。
1.9.1.2编制办法及费用标准
（1）依据湖南省水利厅湘水建管[2008]16号文颁布的《湖南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》。
1.9.2 工程量及工期
该工程主体建筑工程量为土石方明挖6639.7m3，洞挖石方480m3, 土方填筑7255m3，砼及钢筋砼978.5m3，钢筋制安17.7t，模板1537.1m2，砌石648.6m3，帷幕灌浆744.5m，冲抓回填3141.9m。
该工程主要材料用量为水泥466t，钢筋19.1t，河砂834m3，碎石2254m3，块石701m3。
该工程计划工期9个月，施工总工时14.55万个。
1.9.3 投资主要指标
按2011年第三季度物价水平计算，本工程静态总投资462.60万元。
工程总投资 462.60万元
工程静态总投资 462.60万元
基本预备费 22.03万元
大坝除险加固工程 211.27万元
溢洪道除险加固工程 25.65万元
输水涵管加固工程 69.81万元
防汛公路改造工程 14.51万元
房屋建筑工程 5.00万元
机电设备及安装工程 3.50万元
金结设备及安装工程 19.82万元
临时工程 30.47万元
其他费用 51.42万元
环境保护与水土保持投资 6.00万元

21

2 水文及调洪演算
2.1 流域概况
石桥水库位于资江水系三级支流珠溪河上游，坝址座落在新化县坐石乡石桥管区同心村境内，大坝集雨面积3.0km2（基本流域参数从湖南省测绘局1974年出版的1：1万图-海安坪进行量测获得），水库控制干流长度1.70km，河流平均坡将为17.00‰，总库容55.00万m3，正常蓄水位475.80m，正常库容为49.60万m3，死水位为466.30m，死库容为3.5万m3，属山丘小(Ⅱ)型水库，距县城38km，库区内植被发育较好，水库上游无其他大的水利设施。
2.2 气象
石桥水库地处新化县北部，属于典型的中亚热带季风气候区，气候温和，降水丰沛、径流丰富，新化县降雨时空分布不均，自然灾害频繁，根据新化气象站资料，水库区多年平均年降雨量为1520.96mm，石桥水库多年平均径流量为214.45万m3，径流系数为0.48，基本符合娄底小流域汇流特点，石桥水库洪水主要由暴雨产生，洪水暴涨暴落。据新化气象站资料统计推算，石桥水库区域多年平均风速1.7m/s，多年平均年最大风速13.0m/s。多年平均气温16.8℃，年极端最高气温40.1℃，最低气温-10.7℃，高温一般发生在7～8月，低温一般出现在1～2月，具体气温和降雨见表2.2-1、表2.2-2。
表2.2-1 新化气象站历年各月气温统计表 单位：℃
项目
月份
全年
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月平均气温
4.9
6.1
10.9
16.6
20.9
25.1
28.4
27.4
23.4
18.0
12.2
7.3
16.8
最高气温
24.0
28.2
31.4
35.1
35.2
38.6
40.1
39.4
38.7
34.6
31.0
25.2
40.1
最低气温
-10.7
-6.7
-1.6
2.0
8.3
14.7
19.0
16.4
10.8
3.7
-3.3
-4.8
-10.7
表2.2-2 新化气象站历年各月日不同降雨强度出现天数统计表 单位：d
降雨强度
月 份
降雨天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
d
5mm
3.1
5.0
6.6
10.0
10.5
7.5
5.0
6.0
3.5
4.5
4.3
2.6
68.6
10mm
1.4
2.7
4.0
6.6
7.5
5.5
3.7
3.8
2.1
3.0
2.5
1.3
44.1
25mm
0.0
0.3
0.9
2.5
3.0
2.7
1.9
1.5
0.8
1.2
0.6
0.2
15.6
50mm
0.0
0.0
0.1
0.3
0.8
0.9
0.4
0.7
0.3
0.2
0.1
0.0
3.8
2.3 洪水
2.3.1 基本原理
石桥水库缺乏完整的水文、气象观测资料，此次洪水计算的有关资料按湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》（以下简称《查算手册》）进行查算，主要步骤为：设计暴雨的查算——设计净雨过程的计算——用推理公式求各频率的洪水。为了更合理确定洪水，本次初设阶段采用了水库相邻水文气象站的实测资料对洪水暴雨查算相关计算成果进行了合理性及可靠性复核。根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，确定石桥水库工程为Ⅴ等工程，相应主要建筑物拱坝为5级建筑物。本次洪水复核标准为20年一遇设计，200年一遇校核，消能防冲设施按10年一遇洪水设计。
2.3.2 设计暴雨及净雨
根据水库的地理位置，根据《查算手册》，查及暴雨一致区分区第七区，产流为第Ⅱ区，此时I0＝27mm，查得：P＝10％，Kp＝1.62；P＝5％，Kp＝1.93；P＝0.5％，Kp＝2.89；α=1（流域面积较小，均取1.0）。
（1）点暴雨：H24点＝×Kp
（2）面暴雨：H24面＝H24面×α
（3）设计暴雨的时程分配：按以下公式推求1－24小时各种历时的暴雨：
1～6小时用：Ht＝H24.24n3-1.6n2-n3.t1-n2...(a)
6～24小时用：Ht＝H24.24n3-1.t1-n3...(b)
根据H24面、F值查n2-F-H24面和n3-F-H24面关系图查得n2、n3值，将其值代入（a）、（b）两式得出1、3、6、12小时的面暴雨，见下表2.3-1，同时按《查算手册》表（十）概化雨型分配百分数，计算P＝10％，P=5％，P=0.5％时24小时暴雨的时程分配。
（4）设计净雨过程计算：根据时程分配表和除初损I0＝27mm，计算时段净雨深，根据净雨深计算得出地表径流深R上＝R总×ψ，再依据R上自最大时段净雨开始，向前后相应时段连续累加，并除以相应的历时，得出R上/t值，其计算成果见表2.3-1。
表2.3-1 水库设计暴雨参数及成果表
项目
P(%)
备注
10%
5.00%
0.50%
Kp
1.62
1.93
2.89
F＝3.00Km2
L=1.7Km
J=17‰
H24点=105mm
Cv=0.47
Cs=3.5Cv
Io=27mm
α=1
H24点（mm）
170.10
202.65
303.45
H24面（mm）
170.10
202.65
303.45
n2
0.685
0.672
0.624
n3
0.726
0.76
0.74
H1(mm)
66.16
80.73
107.89
H3(mm)
93.52
115.75
163.07
H6(mm)
116.34
145.30
211.62
H12(mm)
140.68
171.59
253.41
H3-H1(mm)
27.36
35.02
55.18
H6-H3(mm)
22.82
29.55
48.55
H12-H6(mm)
24.33
26.30
41.79
H24-H12(mm)
29.42
31.06
50.04
R总（mm）
143.10
175.65
276.45
ψ
0.75
0.75
0.7
R上（mm）
107.33
131.74
193.52
R下（mm）
35.78
43.91
82.94

2.3.3 设计洪水及洪水过程线
依据《查算手册》，此次洪水复核时地面径流的洪峰流量用推理公式推求，地下径流过程用径流分配系数法推求，地下径流过程及洪峰流量用等腰三角形关系推求，有关计算及成果见表2.3-2、2.3-3。
表2.3-2 水库设计洪水成果表
项目
P(%)
备注
10%
5%
0.5%
F＝3.0Km2
L=1.70Km
J=17.00‰
θ=5.4
m=0.42
t(h)
2.34
2.22
2.03
Qm(m3/s)
17.68
22.39
35.23
Wm(万m3)
32.20
39.52
62.20

表2.3-3 各频率洪水过程线表 （单位：m3/s）
时段△t=1h
P10%
P 5%
P 0.5%
时段△t=1h
P10%
P 5%
P 0.5%
0
0.05
0.05
0.08
24
1.07
1.09
1.71
1
12.06
15.75
24.78
25
1.01
1.04
1.63
2
17.68
22.39
35.23
26
0.96
0.99
1.55
3
9.59
12.72
20.02
27
0.91
0.93
1.47
4
6.26
8.33
13.11
28
0.86
0.88
1.39
5
5.00
6.65
10.47
29
0.81
0.83
1.31
6
4.05
5.30
8.35
30
0.76
0.78
1.22
7
3.41
4.45
7.00
31
0.71
0.73
1.14
8
2.77
3.60
5.66
32
0.66
0.67
1.06
9
2.20
2.82
4.44
33
0.61
0.62
0.98
10
1.75
2.22
3.49
34
0.56
0.57
0.90
11
1.42
1.78
2.79
35
0.51
0.52
0.82
12
0.91
1.00
1.58
36
0.46
0.47
0.73
13
0.71
0.73
1.14
37
0.41
0.42
0.65
14
0.76
0.78
1.22
38
0.36
0.36
0.57
15
0.81
0.83
1.31
39
0.30
0.31
0.49
16
0.86
0.88
1.39
40
0.25