抹子沟水库除险加固工程设计

康亚静

（河北省水利水电勘测设计研究院，石家庄 050081）

1 工程概述

抹子沟水库位于滦河流域，青龙县境内八道河乡抹子沟村，控制流域面积1.45km2，原设计总库容11.65万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖、生态等综合效益的小（2）型水库。水库主要由大坝、溢洪道、放水洞等建筑物组成，该库于1979年建成蓄水。

水库地处青龙县西北部丘陵区，属浅山丘陵地貌，流域内主要为耕地和荒山，山体由吕梁旋迴黑云母花岗岩组成，岩性较单一，山体较缓；坝址区左岸基岩裸露，右岸为砂壤土。坝址区植被较茂密，覆盖较好。河床两侧漫滩及阶地不发育。

2 水文地质

水库流域位于燕山迎风区，属暖温带半温润季风气候，四季分明。基本特点是：春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季昼暖夜凉，冬季寒冷干燥。青龙县多年平均年降水量658.5mm，年内分配不均，其中汛期（6～9月）降水量533.0mm，约占全年降水量的81%。流域多年平均陆面蒸发量523mm，多年平均水面蒸发量为920mm。年平均气温8.9 ℃，无霜期平均174d。全年日照平均2742h，日照百分率为62%。

该河流主要是靠大气降水和地表径流补给。流域内地下水以第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种形式存在。

2.1 孔隙潜水

孔隙潜水主要赋存于第四系覆盖层中。主要靠大气降水和河水的渗透补给，以侧向地下水径流形式向下游排泄。

2.2 基岩裂隙水

基岩裂隙水主要贮存于岩体的节理、裂隙中。岩体节理、裂隙发育且以张性为主，构成地下水主要贮存场地。

3 坝址区工程地质

3.1 地质结构

3.1.1 坝体

黏土心墙部分，岩性为含少量砾砂壤土（Qs），黄褐色，稍湿～湿，硬塑，土质较不均匀，含少量砾，粒径0.2～2cm，呈次棱角形，含砂量20%～40%，砂为风化砂，坝顶左侧MZGK1孔，孔深0.7～0.8m，1.0～1.1m为粗砂，坝顶右侧MZGK2孔，孔深1.2～1.3m为中砂，砂质较纯；坝体贴坡部分，岩性为含少量砾粉砂（Qs），黄褐色，稍湿，稍密，含砾石约10%，粒径0.2～0.5cm，呈次棱角形，其余为砂，砂质较纯，砂为风化砂；坝坡表层护砌石，一般块径20～50cm，最大65cm，呈棱角状。

3.1.2 坝基

4 水库淤积及防洪标准

4.1 水库淤积

水库多年平均淤积量0.039万m3/a，淤积水平年2022年，由建库到2022年淤积年限43年，总淤积量1.65万m3，对应的水位为165.44m。淤积后的库容曲线如表1。

表1 水库水位～库容曲线

4.2 水库现状防洪标准

4.2.1 设计防洪标准

水库原总库容11.65万m3，根据GB50201—94《防洪标准》，水库为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，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。

4.2.2 调洪计算条件

（1）库容曲线采用现状库容曲线进行调洪计算，如表1。

（2）采用本次计算的设计洪水过程线。

（3）水库泄洪建筑物为溢洪道，其泄量关系按本次复核计算成果，水位～库容～泄量关系如表2。

表2 水位～库容～泄量关系线

4.2.3 调洪计算

水库汛限水位169.16m。当库水位超过169.16m时利用溢洪道泄洪。

根据水库调洪条件和防洪调度运用方式进行调洪计算，20年一遇设计洪水位为171.32m；200年一遇校核洪水位为172.82m。

5 环境保护

5.1 自然环境现状

工程对环境的主要不利影响是： 施工期产生的“三废”和噪声对沿线周围环境的影响，采取相应的环境保护措施和环境管理措施后可得到减缓与控制，这些不利影响随着施工期的结束得以补偿。

5.1.1 水环境

施工生活区饮用水执行GB5749—85《生活饮用水卫生标准》； 施工污废水排放执行GB8978—1996《污水综合排放标准》二级标准。保护抹子沟水库下游水质，不因工程施工生产废水和生活污水的排放而造成明显污染，局部水域污染得到控制。

5.1.2 人群健康

搞好施工区环境卫生，预防与工程施工较为密切的传染性疾病的发生和流行。

5.1.3 环境空气

保护对象为工程影响涉及区施工人员，尽量减轻施工对局部区域的环境空气污染，施工区的总体环境空气质量控制在GB3095—1996《环境空气质量标准》二级标准内。

5.1.4 施工期废水处理

5.1.4.1 生活污水处理

根据施工组织设计，施工生产生活区布置在大坝下游平坦位置，施工高峰人数为50人，生活用水指标50L/人·d，污水排放量按生活用水量的80%计算，日排放总量为2.0m3/d。施工生活污水中主要污染物来源于排泄物、食物残渣、洗涤剂等，生活污水排放量很小，只设置简易化粪池对生活污水进行初级处理，并在出水处铺碎石，经化粪池初级处理后定期清掏用作农肥，处理后的污水可以直接排入附近沟渠。

生活区选用1个有效容积为4.2m3的化粪池，清掏周期为90d，化粪池采用一池两格形式，下设5cm厚C5混凝土垫层，池壁为水泥砂浆砖砌结构，池体结构尺寸为3m×1.2m×1.3m。

5.1.4.2 生产废水处理措施

本工程使用混凝土量较少，冲洗水可自然蒸发，不须设置冲洗水沉淀池； 机械设备和运输车辆用量较少，保养冲洗水可直接排入沟渠。

5.1.5 施工期环境空气保护

施工期大气污染主要是二次扬尘、 燃油燃煤废气对空气的污染。对施工期空气污染的防护措施，主要通过加强施工管理，规范施工作业来控制，同时安装必要的除尘设施等，具体包括：

（1）施工材料运输采用封闭性车辆或遮盖措施，特别是散装水泥在运输过程中要采用水泥车罐装运输，防止在运输过程中泄漏，造成大气污染。

（2）施工单位应配置专用洒水车，对容易产生二次扬尘的路段、搅拌装运现场、材料堆放场等洒水抑尘，每天洒水频次以不产生扬尘为原则。施工场地内洒水车控制不到的地方，配置人力手推式洒水车进行人工辅助洒水。

（3）允许尾气排放达标的车辆施工作业，不达标的施工机械要强制安装尾气净化器。

（4）对土方采取表面夯实或遮盖处理，对作业场地采取硬质围挡，围挡高度不得低于1.8m。

5.1.6 施工期噪声防治

（1）噪声源控制。施工机械设备尽量选用低噪声的设备，高噪声机械配置降噪设备。加强机械设备的维修和保养，减少运行噪声。

（2）个体防护。给高噪声的施工作业人员配发噪声防护用具；对操作混凝土搅拌机、推土机等噪声大于70dB的作业人员实行轮班制，每人每天工作时间不超过6h。

（3）实行施工时间申报制度。施工单位施工作业时间申报登记，严格按照管理部门要求的时间施工，减少影响。如果需夜间22：00～6：00及中午12：00～14：00时间施工，要提前向有关主管部门通报，经批准方可进行。

5.1.7 施工期固体废弃物处理

抹子沟水库除险加固工程产生的固体废弃物包括生产弃渣和生活垃圾。生活垃圾数量根据施工高峰期人数50人，按每日产生垃圾1.3kg/人计算，高峰日产生活垃圾65kg/d，施工期共产生生活垃圾23.4t。因此，施工期间施工生活区设置2个容积为1m3垃圾箱，租赁一辆密封垃圾运输车，定期运至附近垃圾处理场处理。以减少生活垃圾对环境和施工人员的健康产生不利影响。

5.1.8 施工迹地恢复

施工迹地恢复包括各类加工厂、仓库、堆料场、生活区、厕所填埋等，施工结束后，恢复迹地原有土地功能。

5.2 环境管理、监理与监测

5.2.1 环境管理

（1）环境保护管理是在施工期、运行期执行和遵守国家、省、市的有关环境保护法律、法规和政策，接受地方环境保护主管部门的环境监督，调整和制定环境保护规划和目标，加强项目环境管理，及时调整过程运行方式和环境保护措施，取得更好的综合环境效益。

（2）在工程招标过程中将环境保护措施纳入工程建设招标合同内容，包括生活废水处理、生产废水的沉淀处理、生产原料及设备的防泄漏及除尘、对敏感区的噪声防护、 施工区施工人员的卫生防疫等项内容。承包商按照合同环境保护条款要求进行管理，同时建立工程建设环境监理制度。建设单位应建立环境质量报告制度，实施环境监理和环境工程“三同时”检查验收制度，制定施工区环境管理办法，加强宣传教育，增强施工人员的环保意识。

5.2.2 环境监理

（1）工程建设环境监理是工程监理的重要组成部分。环境监理可根据施工特点和环境状况，采用检查、旁站和指令文件等监理方式，监督、检查施工单位对合同中有关环保条款的落实情况，发现和掌握施工过程中环境问题，提出要求施工单位限期整改指令；根据施工过程中环境问题，提出改善意见，对施工中不合适的环保措施，提出改进措施并经设计单位同意。

（2）环境监理按要求编写环境监理日志，并对施工单位提交的环境月报、季报、年报进行审查，提出审查和修改意见。环境监理工程师编写的环境监理日志，作为建设单位编制工程环境监理报告的主要依据。

（3）工程竣工验收时，建设单位应提交工程环境监理总结报告，并作为环境保护验收的文件。

（4）环境监理参加施工单位组织的施工方案论证会，参与工程阶段验收和竣工验收。对已经完成的项目，责成施工单位进行现场清理消毒、迹地恢复。

5.2.3 环境监测

施工期环境监测主要包括施工期生活饮用水和废水水质监测、大气质量监测、噪声监测和人群健康监测。考虑到本工程施工工期较短、战线长，施工对项目区环境影响主要是施工扬尘和噪声，因此必需安排施工期废水水质、空气质量和噪声监测。

5.3 环保投资概算

各项环保措施投资以数量乘以单价计算，科研勘测设计费按《工程勘察设计费管理规定》［2002］10号取费，其他独立费用和基本预备费取费费率参照《水利水电工程环境保护设计概（估）算编制规程》执行。

本工程环境监理人员由主体工程监理人员兼任，不再单独计列费用。

环保工程投资为4.58万元（环保工程概算表略）。

6 水土保持

本工程以水土保持措施与项目主体工程相适应的原则，紧密结合项目区水土流失现状和项目工程建设过程中造成的水土流失特点，根据工程建设的总进度安排及各项目建设活动对水土流失的影响，对施工期和运行期可能发生的水土流失进行防护设计；坚持“水土保持设施应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用”原则，制定分区水土流失防治措施。

7 经济评价

本工程按2013年第三季度价格水平编制，工程总投资330.11万元。其中建筑工程197.54万元，机电及安装工程3.09万元，金属结构及安装工程0.23万元，施工临时工程35.41万元，独立费用65.52万元，基本预备费为15.09万元，水土保持费8.65万元，环境保护费4.58万元。

7.1 国民经济评价

7.1.1 费用计算

国民经济评价中建设项目的费用包括项目的固定资产投资、流动资金和年运行费。

（1）在工程投资概算成果基础上，调整国民经济评价投资297.1万元。

（2）参照类似工程分析，正常运行期流动资金0.30万元。在工程运行的第一年投入，计算期末一次性回收。

（3）年运行费主要包括工资及福利费、材料及动力费、工程维护费及其他费用。工程年运行费参照同类工程，取工程投资的1%，为2.97万元。

7.1.2 效益计算

本次除险加固工程，主要提高水库的防洪标准，对大坝进行加固及溢洪道与输水洞放水的防洪安全问题。其经济效益主要为防洪效益。在确保大坝安全的前提下，通过水库拦蓄洪水，受益的村庄有7个行政村，保护人口2781口人，有效灌溉土地面积16.67hm2。

本次经济评价采用减免洪灾损失法计算其多年平均防洪效益，为38万元。

7.1.3 评价指标

通过上述费用和效益流量，计算的国民经济评价指标为：

（1）效益费用比：1.34。

（2）内部收益率：10.98%。

（3）经济净现值：105.70万元。

7.1.4 敏感性分析

为进一步论证国民经济评价的可靠性，估计项目承担风险的能力，应进行敏感性分析。在影响项目评价成果的众多因素中，选取固定资产投资和效益作为敏感性因素，对该工程进行敏感性分析。按固定资产投资增加10%、效益减少10%两项不确定性因素单独发生浮动，敏感性分析结果如表4。

表4 国民经济敏感性分析

从国民经济评价指标可以看出，该项目经济内部收益率大于社会折现率，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，表明该项目在经济上是合理可行的。

从敏感性分析结果可以看出，在效益减少10%或固定资产投资增加10%的情况下，该项目的经济内部收益率大于社会折现率，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，表明该项目具有一定的抗风险能力。

8 结语

（1）抹子沟水库于1975年8月动工兴建，由当时所在公社组织施工。由于当时资金紧张，工程属于边勘测、边设计、边施工的三边工程，一直到1979年大坝主体竣工投入使用。

（2）工程建成至今发挥了较大的效益，受益的村庄有7个行政村，保护人口2781人，灌溉土地面积9.78hm2。