水库工程论文范文

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2工程水文在水库工程设计中的运用

2．1水库基本概况

该水库为山区水库，主要任务是以工业、城镇生活供水和灌溉为主，兼顾防洪。要求灌溉服从工业和城镇生活用水。水库所在河流上游2．5km处有国家基本水文站，具有1962～2010年49年完整的、经审编的实测水文资料，主要观测项目有水位、流量、悬移质输沙率、水温、降水、水面蒸发、气温、水质监测等。

2．2泥沙资料在水库工程设计中的运用

水库建成后，并不是全部容积都可用来进行径流调节，因为泥沙的沉积迟早会将部分库容淤满，因此要根据河流泥沙资料计算水库死水位，由此推出死库容。

(1)泥沙基本资料:水库所在河流上设置有水文站点，河流实测悬移质泥沙资料从1962年开始，共收集了该站1962～2010年共49年实测输沙率及输沙量资料。水库多年平均入库悬移质输沙量为1．53×104t，多年平均入库推移质输沙量为0．38×104t，以悬移质干容重1．3t/m3计，推移质干容重1．8t/m3计，折算成体积，该水库多年平均入库悬移质输沙量为1．18×104m3，多年平均入库推移质输沙量为0．21×104m3，则库(V/WS)为2058，属于泥沙问题不严重的水库。

(2)水库泥沙冲淤计算:各月入库流量、出库流量和相应的坝前水位采用径流调节计算的长系列成果，各月入库含沙量采用相应的实测系列值，进行水库泥沙淤积计算。水库库水位变化较大时，计算时段步长和水位根据水库径流调节成果按月进行初步划分，以水位变化0．1m为一个单位进行水位内插，根据划分的水位步长再细分时段步长，由此绘制水库不同淤积水平年淤积纵断面图，再采用一维不平衡输沙数学模型进行淤积分析计算，即可计算出水库各水平年淤积量，从而得出死库容值。见表1。最终可根据水库运行水平年确定淤积水平年为50年，故该水库死库容为247×104m3。因为泥沙计算是一门专业性很强的计算，其计算过程在河流泥沙专业书籍中均详述，该文中就不叙述了。

2．3径流资料在水库工程设计中的运用

(1)径流基本资料:该水库坝址处无实测水文资料，坝址上游2．5km处设有国家基本水文站，具有1962～2010年49年较完整的实测水文资料，根据该水文站集水面积，按径流深等值线图法计算出的区间水量，演算至拟建水库坝址，推出该水库坝址处1962～2010年49年长系列径流资料。

(2)径流调节:径流调节步骤为:①确定水库坝址处的径流资料，可直接引用水文资料最终结果;②确定水库所辖范围内的用水项，确定设计水平年，设计保证率;③进行需水预测，确定各业需水过程线;④分别就现状年和设计水平年进行水资源供需分析，确定水资源可利用量(与设计保证率相对应)、参与平衡计算的需水量，并得出供需分析结论;⑤径流调节计算，采用长系列法(利用表2中数据)逐月平衡计算，可得出水库兴利库容，再采用典型年法(与设计保证率相对应的某年)对兴利库容进行复核。该水库项目供水范围是该县工业园区、22亿m3煤制天然气项目和水库下辖灌区。主要需水项为工业用水及农业灌溉用水。现状年2011年，设计水平年为2025年。根据规范要求:工业园区工业和生活用水保证率为95%，灌区中农业常规灌溉用水设计保证率为75%，滴灌灌溉用水保证率为85%。然后按照步骤③④⑤即可计算得出水库兴利库容。该水库最终推荐长系列计算兴利库容2578×104m3，对应正常蓄水位为804．55m。具体计算过程在水利计算及水利规划等相关书籍中都有详细计算方法及过程，该文中就不叙述了。

2．4洪水资料在水库工程设计中的运用

洪水基本资料:该水库坝址上游2．5km处国家基本水文站具有1973～1991年19年实测洪水资料及1992～2010年19年洪峰流量调查资料，共计38年洪峰流量系列资料。设计洪水典型过程线的选择，主要考虑对工程控制运用较为不利，峰高、量大的洪水过程线。最终选定1988年4月29日～5月6日洪水过程作为典型洪水。选列该水库4月29、30两日不同频率设计洪水过程线，其余各日情况类似。一般为正常蓄水位;③选择泄洪方式，一般分为溢洪道单独泄洪，溢洪道与放水洞(定流量)共同泄洪等几种泄洪方式;④对应洪水标准进行洪水调节，多采用试算法。采用设计洪水过程线调节出来的为设计洪水位，对应库容为拦洪库容;采用校核洪水过程线调节出来的为校核洪水位，对应库容为调洪库容。该水库根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252－2000的规定，本工程等别Ⅲ等，工程规模为中型，设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用1000年一遇。该水库起调水位为水库正常蓄水位804．55m。采用溢洪洞单独泄洪方式，溢洪洞型式为侧槽式溢洪洞，根据《溢洪道设计规范》选择正确计算公式后，编制表格即可进行洪水调节计算。该水库最终计算出设计洪水位为806．64m，拦洪库容为232×104m3;校核洪水位为808．04m，调洪库容为392×104m3。具体计算过程在水利计算及水利规划等相关书籍中都有详细计算方法及过程，该文中就不叙述了。

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2工程设计变更及原因分析

2．1大坝设计变更

2．1．1大坝设计变更的主要内容(1)筑坝堆石料的的变化情况:初步设计时，筑坝堆石料场位于坝址上游右岸的蹶马屯附近，距坝址约5km，有乡间小路相通，分布高程在350m～370m。下游刘家崴子堆石料场运距较近约1．5km，但储量较小，不能满足设计要求。修正初步设计料场利用情况为:上游蹶马屯料场7．43万m3，下游刘家崴子料场13．75万m3，溢洪道开挖二次倒运堆石料11．44万m3，合计堆石料32．62万m3。(2)施工阶段筑坝料场情况:堆石料场位于坝址上游5km处的蹶马屯附近，施工期间由于库区征林、征地手续未办理，至今未完成移民、征地工作。修正初步设计将堆石料的料场选在了大坝下游2．5km右岸富裕村四队东侧。(3)大坝坝坡变化方案:原初步设计大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，最大坝高22．86m，上下游边坡均为1∶1．5。本次施工图设计:大坝上下游坝坡分别调整为1∶1．6，1∶1．75。(4)沥青心墙变化方案:原初步设计沥青混凝土心墙厚度分为三段，底部高程从344．5～346．00m为梯形断面，底宽为1．5m，顶宽为0．6m;中部高程从346．00～354．50m，厚度为0．6m;上部高程354．50～364．09m厚度为0．5m;施工图设计心墙底部高程从343．5～345．5m为梯形断面，底宽为1．32m，顶宽为0．6m，中部和上部厚度统一为0．6m。

2．1．2大坝设计变更的主要原因筑坝材料技术指标变化引起坝坡变化及设计优化引起的变化、由于施工阶段地质条件改变引起的变化、由于停工等历史遗留问题引起的变化、新增项目引起的变化、截流方案改变引起的变化、其他内容引起的变化。

2．2溢洪道设计变更内容及原因分析

2．2．1溢洪道末端挑流消能后增加尾水渠原初步设计溢洪道末端为挑流消能，由于修正初步设计将轴线向山体内平移了15m，施工时发现挑坎后地形较高阻水，无法挑流泄洪，且河道下游为耕地。为了便于泄洪及避免泄洪冲毁耕地引发社会矛盾，本次设计变更新增挑坎后尾水渠，让水流消能后通过尾水渠进入河道。

2．2．2溢洪道钢筋混凝土及边墙与岸坡之间回填碎石土量的增加主要原因是由于修正初步设计轴线向右岸平移了15m，由于地形、地质条件发生变化，造成回填断面加大，从而增大了回填碎石土量。

2．2．3溢洪道铺盖底板分缝处铜止水改为天然橡胶止水带原初步设计溢洪道铺盖底板分缝处均设铜止水，本次设计将铜止水改为天然橡胶止水带。右岸翼墙1与山体结合处回填碎石为回填粘土，粘土与下游碎石土之间铺筑砂砾石过渡料衔接。其主要原因为:溢洪道铺盖已伸入库区，泄洪时铺盖上部水流流速较小，底板到正常蓄水位水头只有6．3m，属于低水头、低流速运行。因此采用天然橡胶止水带也能满足强度及防渗要求。右岸翼墙1与山体结合处由碎石土换填为粘土的主要目的是防渗，防止高水位时溢洪道边墙两侧形成渗漏通道。

2．2．4溢洪道检修门上部工作桥由预制改为现浇钢筋混凝土结构，取消桥两侧排架初步设计检修闸门采用电动葫芦启闭，由于电动葫芦使用中可靠性低，容易出现故障，且起吊闸门时同步性差，因此做此变更。

2．3输水洞设计变更

2．3．1闸门室后尾水渠长度增加主要原因是2009年修正初步设计时输水洞轴线向右坝肩平移了15m，地形条件发生了变化，施工时发现出口地面高程较高，输水洞出口无法和下游河道联通。

2．3．2尾水渠上新建涵管桥大坝截流后，输水洞承担导流任务，需在尾水渠上修建交通桥，满足上坝填筑要求，同时也便于运行管理。在输水洞尾水渠上新建涵管桥1座。

2．4施工组织变更变更后方案为:直接将原设计一期左、右岸上游围堰及缺口导流部位加高培厚至二期围堰高程，围堰采用壤土斜墙防渗。围堰顶宽5．0m，上下游坡比均为1∶2．0。

2．5管理设施变更水库生产区原办公用房建筑面积不变，根据水库生产区的实际需要本次设计新增内容为:在生产区增加砖围墙、门卫、铁大门、绿化及深水井等。水库办公生活区原办公用房及住宅建筑面积不变，新增内容吸是在办公生活区增加砖围墙、门卫、电动伸缩门、车库等。

3工程设计变更投资比较

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2沙河水库灌溉工程监理工作要点

2.1监理工作的主要内容在本工程中，监理工作的内容主要涉及以下几个方面:

2.1.1设计方面1)对设计文件进行审核，如设计图纸、技术要求、相关技术措施、操作规程等等，并反馈审查意见。2)组织并主持设计技术交底会议，对技施图进行会审。3)会同设计单位对承包人提出的与设计文件相关的意见和建议进行研究，并在监理授权的范围内进行批复实施，同时报委托人进行备案。4)按照工程总体进度计划和施工阶段的进度安排要求，对设计单位提交的施工供图计划和分项工程供图计划进行审核。

2.1.2施工方面1)对承包合同进行全面管理，并对承包人进行审查，主要内容包括组织机构、资源配置、人员资质、特殊工种是否持证上岗等等，同时对承包人所选择的分包单位和试验单位的资质进行审查，并提出相关意见。2)督促发包人根据施工合同中的具体约定，落实必须提供的施工条件，并对承包人的开工准备情况进行全面、系统检查，及时签发开工令。3)对施工组织技术文件、施工进度计划、作业规程、安全措施等进行审查，并重点对施工技术方案和施工质量控制措施进行审查。4)对施工承包商给出的测量设计方案和相关措施进行审查，并对测量控制网进行校核，直至符合水利工程相关测量规范标准要求。5)对设备调试大纲进行审查，当分部试运行不合格时不准进入整套启动试运行环节，同时参与分系统试运行和整套试运行工作，并对调试报告进行审查。6)进度控制。协助发包人对工程总体进度计划进行编制，并对承包人编制的二级网络计划进行核查、审批，同时对进度计划的执行情况进行跟踪检查，当实际进度与计划进度出现较大偏差时，及时提出调整意见和建议，采取相应的措施确保工程如期完工。7)施工质量控制。对承包人制定的质保体系及相关措施进行审查，并监督实施，同时监督承办人建立健全质量管理体系，根据有关规定对承包人进场的工程机械设备、材料、构配件、半成品进行跟踪检测，并对承包人提出的工程质量缺陷处理方案进行审核，参与重大质量事故的调查工作。8)成本控制。协助发包人对付款计划进行编制，并对承包人提交的资金流量计划进行审查，对完成的工程量进行核定，同时受理索赔申请，并针对索赔情况进行调查。9)施工安全控制。对承包人提供的安全技术措施和专项施工方案进行审查，并对措施和方案的具体实施情况进行检查，同时对防洪度汛措施的落实情况进行检查，并参与重大安全事故的调查;督促承包人加强对参与施工建设人员的安全培训，监督安全生产文明施工状况。10)根据相关规定参加工程验收，对承包人的合同执行情况进行检查，提交监理工作报告和监理日记，督促承包人做好档案编制工作。

2.2监理工作流程与方法

2.2.1施工阶段监理工作流程监理的具体工作流程见图1。

2.2.2监理方法在本工程中，监理工作过程中所采用的主要方法如下:1)现场记录。具体包括每日施工现场的人员、设备、材料、施工环境、天气以及施工中出现的各种情况的记录。2)旁站式监理。监理机构依据合同的约定，在施工现场对工程中的关键工序和重要部位的施工进行旁站式监理。3)巡检。对工程项目进行定期或不定期的监督、检查及管理。4)跟踪检查。监理人员在承包人对试样进行检测的过程中实施全程监督，并对检测结果的可信性进行确认。5)协调。对参与工程项目施工建设各方之间的关系进行协调，并对施工过程中发生的问题进行调解。

2.3监理工作要点

2.3.1隧洞开挖为进一步确保本工程隧洞开挖的整体质量，在对隧洞进出口进行边坡开挖时，采用的是自上而下的开挖方式和分层梯段爆破开挖的方式。分层开挖台阶的高度为100～150cm，台阶周边采用预裂爆破，并遵循浅孔、少药、分层的爆破原则;隧洞洞身拟采用全面开挖的方式，周边采用光面爆破技术。为了有效提高钻爆残留孔率，并减少超欠挖，必须对钻孔的布置及排间距进行严格控制，若是钻孔过程中遇到围岩破碎或节理裂隙发育，应当采用短进尺浅孔少药量。在钻孔控制措施方面，因隧洞进出口采用的是手持式风钻，洞身采用的是气腿式风钻，故此必须对钻孔进度加以严格控制。在隧洞混凝土的衬砌施工措施方面，底板混凝土施工采用的是立模浇筑，标准段的边顶拱衬砌混凝土施工采用钢模台车进行立模浇筑，以此来提高混凝土浇筑成形之后的外观质量，同时还有利于加快浇筑施工进度。由于大沙河水库工程地下洞室开挖围岩岩性为砂泥岩，且地下水较多，因而在对洞室进行开挖的过程中，必须严格根据设计图纸进行及时支护，同时还需要布设相应的集水坑和抽排水设施，以确保施工的安全进行。

2.3.2大坝基础开挖为保证大坝基础开挖质量，在施工过程中采用的是自上而下的开挖方式和分层梯段爆破开挖的方式进行，大坝开挖要严格按设计坐标进行开挖放样，同时做好开挖过程的复核放样测量，控制好大坝外型轮廓尺寸。大坝趾板、垫层区及过渡区基础岩石为砂泥岩，注意控制光面爆破的效果，开挖时应采用浅孔、少药、预留保护层的开挖方式施工，防止因爆破作业损坏大坝基础。

2.3.3坝体填筑坝体填筑分为特殊垫层区、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区。现场施工对采用划线分区，各填料区连接部位处理按设计要求进行控制，严格坝体填筑分区，铺料、找平、碾压等工序加强控制，保证坝体填筑质量。

2.3.4面板砼浇筑面板是大坝的主要防渗体，关系水库成败，是大坝施工质量控制的关键点，要从原材料质量控制、钢筋制安、止水制安保护、模板安装、砼生产、砼入仓平仓、砼振捣及抹面、滑模提升速度、砼养护等工序和阶段加强质量控制。面板砼浇筑要严格控制滑模提升速度，平均提升速度控制在1～2m/h，最大提升速度不宜超过4m/h，砼表面抹面要采取多次成形抹光。

2.3.5施工过程的监理控制要点1)在本工程中，应当对以下关键环节的施工进行旁站式监理:钢筋绑扎、混凝土仓面验收、混凝土浇筑、模板检查及重要隐蔽工程等。2)在隧洞开挖过程中，应对以下内容进行控制:贯通误差、轴线与周边孔放样、孔间距及装药量、光面与预裂爆破，并将检查的重点放在轴线、周边孔偏差、超欠挖量、残留孔率指标等方面上，一旦检查过程中发现问题，必须及时进行纠偏处理。3)混凝土浇筑情况进行严格的质量控制，必须做好各种原材料的质检工作，并对模板及具体支撑情况进行认真检查，同时还要对混凝土仓面进行质量验收，并检查混凝土的坍落度和浇捣情况，严格控制混凝土的内在强度和外观质量以及内外温差。4)大坝帷幕灌浆、固结灌浆及隧洞回填灌浆。灌浆作业可将检查的重点放在孔位、孔深、冲洗以及灌浆压力等指标的检查上，并对实际灌浆质量进行严格控制。大坝防渗灌浆应当根据先固结灌浆后帷幕灌浆的顺序进行，隧洞回填灌浆必须在衬砌混凝土强度达到设计要求的70%以上时才能进行。浆液可采用的水灰比见表1。对于空隙相对较大的部位应当灌注水泥砂浆或是高流态混凝土，砂浆的掺砂量不得超过水泥重量的200%。5)在设计规定的灌浆压力下，当浆液注入率＜0.4L/min时，应当延续灌注时间60min;如果注入率＞1.0L/min时，继续灌注90min便可结束灌注。

2.3.6施工成品质量的监理控制措施应对混凝土试块等成果进行相应的试验检测，借此来对施工成品质量进行有效控制;对施工完毕的分项工程及工序应进行相应的质量评定，对不符合设计和规范标准要求的应及时予以跟踪处理，直至合格为止。

2.3.7确保施工人员安全在隧洞等地下建筑施工中，必须确保有足够的通风和照明设备及排水设施，以确保施工人员的安全;所有进入地下建筑物进行施工的人员都必须佩戴安全防护用具;在施工过程中必须配备对有害气体的检测和报警装置，如防爆灯、报警器等等，当发现有害气体泄漏时，应及时停止施工并疏散人员;所有可能遭遇雷击的电器设备都必须安装避雷装置。

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1.1费用分析

费用主要包括固定资产投资、年运行费和流动资金。根据项目投资估算结果，工程静态总投资为6640万元。扣除其中属于国民经济内部转移支付部分，经分析，影子投资调整系数为0.9，国民经济评价采用的投资为5976万元，则扣除占地淹没补偿费用后的固定资产原值为3896万元。项目年运行费包括职工工资及福利费、材料费、燃料及动力费、修理费、管理及其他费用等，年运行费合计90万元。流动资金按年运行费的15%计算为13.5万元。流动资金在建设期末投入，形成流动资产，在计算期末一次回收。

1.2效益分析

拟建巴拉河水库工程主要任务是为城区提供生活用水，属于公益性项目。水库供水效益按照水库运行第一年即全部发挥。工程建成后每年向城区供水1825万m3，本地区未明确颁布影子水价，本工程影子水价测算根据用户可承受的水价作为支付意愿计算供水影子价。根据调查，城区城镇居民2011年人均可支配收入为11000元，按照5%的增长率测算工程中期2030年正常供水年人均可支配为27796元，初步确定按1.0%计算的可承受水价278元，人均平均供水量为153m3，水价为1.82元/m3，供水工程投资12995万元。枢纽工程投资6640万元，那么枢纽工程占供水工程的34%分摊水价，本工程影子水价0.62元/m3，据此测算年供水效益为1131.5万元。国民经济评价效益为1131.5万元。

1.3国民经济评价指标

经计算，本工程经济内部收益率为15.7%，大于8%；经济净现值5210万元，大于0；效益费用比1.82，大于1。国民经济各主要经济指标均大于基本要求，国民经济评价可行。

1.4敏感性分析

影响指标的不确定因素主要为固定投资、工程效益、年运行费，现对以上三种因素单项增加和减少±10%，±20%，进行敏感性分析。从敏感性分析表可看出，当固定资产投资和工程效益向不利方向增加和减少10%以上时，工程主要经济指标满足基本要求，说明项目抗风险能力强。

2工程财务评价

2.1水价预测及分析

本县2011年用户综合水价为4.72元/m3，其中包括污水处理费0.65元/m3、大水厂建设基金0.2元/m3，未计或未完全计原水费，各种用水价格不同，居民生活用水3.0元/m3，工业用水3.85元/m3，特殊行业用水9.85元/m3，水价含污水处理费和大水厂建设基金。根据调查，城镇供水水费支出可支配收入的1.0%～1.5%作为水费控制上线。工程区2011年平均支配收入为11000元，按照5%的增长率测算工程中期2030年正常供水年人均支配收入为27796元，初步确定按1.0%计算的可承受水价278元，人年平均供水量为153m3，水价为1.82元/m3，财务收入按照枢纽工程占供水工程34%进行分摊水价计算，本工程用户可承受水价0.62元/m3；按1.5%计算可承受水价2.73元/m3；本工程用户可承受水价0.93元/m3。按2030年可承受水价1.82～2.73元/m3计算，可承受的水价为0.62～0.93元/m3。根据工程实际情况初步确定城镇供水水价为0.8元/m3。

2.2成本费用分析

2.2.1城镇供水成本。

职工工资及福利费为15.6万元，材料费为4.3万元，修理费为43.3万元，管理费为23.4万元，其他费用为6.3万元。经计算，年运行费合计为111.61万元，折旧费合计为162.78万元。工程总成本费用为274.39万元。

2.2.2供水单位成本。

根据成本费计算成果测算供水单位成本，工程年供水量1825万m3，总成本费用274.39万元/年（生产期平均），总成本水价0.15元/m3；运行成本费用111.61万元/年（生产期平均），运行成本水价0.06元/m3。

2.3财务收入

工程建成后每年向城镇供水1825万m3，第一年按照设计供水量的60%供水，第二年达到设计供水量的80%，第三年达到设计供水量的100%。根据投资测算本工程能够维持正常运行水价为0.8元/m3，据此计算正常供水年收益为1460万元。工程年效益为各功能效益总和为3362万元。从财务收支情况看，城镇供水子项的财务收入大于运行成本，项目收入大于总成本，工程建成后能够满足自身良性运行。

2.4财务评价结论

从财务初步分析可知，项目收入能够保证项目正常运行，项目具备基本生存能力，财务分析可行。工程建成后每年能提供城镇供水1825万m3/a，提水规模5万m3/d，可为城区提供丰富的水源，是缓解居民生活用水供需矛盾的有效手段，也是贯彻《中华人民共和国水法》第十四条关于“开发利用水资源，应当首先满足城乡居民生活用水”规定的具体体现。对加快城区社会经济的发展和城市建设，提升城市综合实力和城市发展水平，带动贵州东南部区域经济发展具有重要作用。