老洪港应急水源水库工可设计方案.docx

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1、5.1.3水库 .1.3.1工程任务 .1.3.2工程等级 .1.3.3设计原则(1)满足南通市净水应急供水水源规划的要求根据南通市城市总体规划及红线要求，新建老洪港景观水库，作为南通市域及东、北片的备用水库(应急水源)，备用水库位于规划老洪港生态绿地内。老洪港应急水源水库分为两个水库建设，分别为云湖和星湖，其中云湖位于已建洪港水厂东北侧，占地面积约1550亩(含五座湖心岛，占地面积约135亩)；星湖位于已建洪港水厂西北侧，占地面积约225亩。两个湖进行系统考虑，有效水深约3.2m,云湖有效库容约250万m3,星湖有效库容约35万m(2)水库用地宜统筹布局、功能为先(3)工程方案因地制宜、措施

2、合理(4)环境友好、涵养水源 .1.3.4设计依据南通市区域供水老洪港应急水源工程水库二岩土工程初步勘察中间资料江苏省地质工程勘察院，2012.03南通市区域供水老洪港应急水源工程项目建议书一一上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，2012.02 .1.3.5设计标准及规范 城市给水工程规划规范GB50282-1998 生活饮用水水源水质标准CJ3020 水利水电工程项目建议书编制暂行规定 平原水库工程设计规范DB37/1342-2009 土工合成材料应用技术规范GB50290 水库渔业设施配套规范SL95 水利水电工程边坡设计规范SL386-2007 水利水电工程水文计算规范SL278-

3、2002 水电水利工程工程量计算规范DL/T5088-1999 堤防工程设计规范GB50286-1998 碾压式土石坝设计规范SL274-2001 水库工程管理设计规范SL106 水工建筑物抗震设计规范SL203 水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T225 水利水电工程等级划分及洪水标准SL2525.1.3.6地质条件(1)场地条件1)地形地貌拟建场地属长江下游冲积平原区新三角洲平原，成陆时间较晚，主要覆盖第四纪松散沉积物。场区原大部为鱼塘，场地有少量民居，场区民居大部均已拆除，星湖区域局部场地已采用长江砂进行了吹填工作，现为闲置地，场地相对高差较大，原农田部位孔口高程一般为1.80-

4、2.00m,现已吹填部位孔口高程一般为3.50-4.00m,局部可达6.40m；云湖区域无相关地质勘察资料，现参考星湖区域勘察中间成果。2)工程地质条件已有勘察中间成果表明，本次勘察30.OOm以浅场地地基土可分为8个工程地质层11亚层，由上至下依次为：T层冲填土：灰色，松散稍密，很湿饱和，母土以长江砂混粉土、粉质粘土冲填为主，极不均质，仅分布于场地西南侧，层底高程0.682.17m,层厚1.40-4.10m,为高压缩性低强度地基土,不可直接利用，地基土承载力特征值fak=4060kPa；一2层素填土：灰色，松软，以粉质粘土混粉土为主，含少量植物根茎，极不均质，均有分布，层底高程-0.30L4

5、6m,层厚0.603.00m,为高压缩性低强度地基土，不可直接利用，地基土承载力特征值fak=50kPa;-a层淤泥：黑色，流塑软塑，以淤泥质粉质粘土混粉土为主，含少量贝壳等杂物，有腥臭，极不均质，仅分布暗沟底部，层底高程0.48m,层厚0.50m,具高压缩性低强度极不均质特点，地基土承载力特征值f140kPa;层粉土夹粉质粘土：灰色，稍密，以粉土为主，局部夹少量粉质粘土薄层，干强度低，低韧性，摇振反应中等，无光泽，具水平层理，欠均质，除局部明（暗）沟部位及填土超深部位缺失外其余地段均有分布，层底高程-2.0-0.64m,层厚L06m,为中等压缩性低强度地基土，地基土承载力特征值fak=70k

6、Pa;层粉砂夹粉土：青灰色，稍密中密，饱和，以粉砂为主，局部夹少量粉土薄层，含少量云母碎片，具水平层理，欠均质，均有分布，层底高程-7.3111b层厚6.50m,为中等压缩性中低强度地基士,地基土承载力特征值fak=140kPa;层粉砂夹粉土：青灰色，稍密，饱和，以粉砂为主，局部粉土薄层多见，含少量云母碎片，具水平层理，欠均质，均有分布，层底高程-9.61m,层厚2.30m,为中等压缩性中低强度地基土，地基土承载力特征值fak=130kPa;层粉砂：青灰色，中密，饱和，以粉砂为主，成分以石英、云母为主，具水平层理，尚均质，均有分布，层底高程-14.91m,层厚5.30m,为中等压缩性中高强度地

7、基士,地基土承载力特征值fak=180kPa;层粉砂夹粉土：青灰色，稍密中密，饱和，以粉砂为主，局部夹少量粉土薄层，含少量云母碎片，具水平层理，欠均质，均有分布，层底高程T9.11m,层厚420m,为中等压缩性中等强度地基土,地基土承载力特征值fak=160kPa;层粉质粘土夹粉土：灰色，软塑，以粉质粘土为主，局部偶夹少量粉土薄层，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，无光泽，具水平层理，欠均质，均有分布，层底高程-22.Ilm,层厚3.OOm,为中高压缩性低强度地基土，地基土承载力特征值fak=100kPa;8层粉土夹粉质粘土：灰色，软塑，以粉土为主，局部夹少量粉质粘土薄层，干强度低，低韧性，摇

8、振反应中等，无光泽，具水平层理，欠均质，均有分布，未揭穿，层底高程小于-27.31m,层厚大于5.20m,为低压缩性高强度地基土，地基土承载力特征值f1115kPa3）水文地质条件从新开向南沿江一带新近系和第四系厚度270290m,向东厚度增大。地下水类型主要是松散岩类孔隙水，根据含水介质特征、水理性质和地下水循环深度可划分为4个含水层组，即孔隙潜水含水层组和第I、n、In承压含水层组。a、孔隙潜水含水层组由全新统三角洲相亚粘土、亚砂土和粉细砂组成，区内广泛分布，埋藏于5055m以浅，处于开放的地质环境中，具自由水面。富水性随砂层厚度和渗透性不同而变化，单井涌水量100-200md,水质具垂向

9、变化特征，浅部受降水稀释淡化，本区一带矿化度一般为0.70.9gL,水质类型为HCO3Cl-CamgNa型。下部矿化度3.Og/L左右，水质类型为ClHCO3-Na型。水位埋深1.5m左右，水位动态受降水周期变化的影响，江边与受涨落潮变化的影响，潜水接受降水和高水位期地表水补给，就近排向地表水体等方式排泄。b、第I承压含水层组由上更新统冲积冲海积砂层组成，埋深在130138m以浅，厚度一般7085m岩性为含砾中粗砂、中细砂、粉细砂。单井涌水量变化大，东方红农场达6200m3d,南兴约1200m7do矿化度1.97-2.71gL,水质类型为ClHCO3-CaNa(NaCa)型。水位埋深东方红农场

10、L60,南兴2.70m。开采条件下，有周边水平迳流补给和潜水渗透补给，江边有江水激化补给，人工开采是主要排泄途迳。区域上作为冷却用水开采利用，本区一带没有开采。c、第11承压含水层组由中更新统含水砂层组成，埋深在130-140m以下，砂层有2-4层，单层厚度2-15In不等，岩性主要为中细砂。新开一一东方红农场一带水质为淡水，南兴上部微咸水，下部淡水。本区内没有开采利用。d、第In承压含水层组由下更新统河流相砂层组成，埋深在210220m以下，由于沉积环境不同，砂层厚度变化大，东方红农场一带为古河道至中更新世早期连续沉积，砂层厚度约90m,岩性为含砾粗砂、中细砂。单井涌水量4100m7d,矿化

11、度0.6gL,水质类型为HCO3-CaNa型。南兴砂层厚度40In左右，单井涌水量1400H!?),矿化度0.7gL,水质类型为HC03-Namg型。该层为区域上地下淡水主采层，现本区一带现水位埋深1617m0深层承压水主要西部上游地区水平径流补给，总体上向下游方向排泄，人工开采是主要排泄途径场地地下水类型为松散土层孔隙潜水，主要赋存于26层粉土、粉砂中，7层为相对隔水层。其中粉土层赋水性及透水性一般，粉砂层赋水性及透水性较好。根据地区经验推荐的浅部各土层渗透性评价见下表。表5.1.3-1地基土渗透性评价一览表名称水平渗透系数Kh(cm/s)垂直渗透系数kv(cm/s)渗透性评价1-1冲填土3

12、.OOXlO32.00103透水1-2素填土4.001052.00IO5弱透水1-a素填土混淤泥4.OOXlO62.00IO6微透水2粉土夹粉质粘土6.0010,3.00lO1弱透水3粉砂夹粉土5.OOXlO33.OOXlO3透水4粉砂夹粉土4.OOXlO32.OOXlO3透水5粉砂8.OOXlO36.00103透水6粉砂夹粉土6.00IO-34.00IO3透水7粉质粘土夹粉土4.001062.00IO6微透水8粉土夹粉质粘土4.0010,2.0010,弱透水备注1、上表渗透性评价参考工程地质手册(第三版)有关内容进行：k=l.16X1061.16X10-5为微透水；k=L16X105L16X

13、IO为弱透水；k=L16X103L16XIO”为透水。勘察期间测得孔隙潜水静止水位埋深约为1.20m左右，孔隙潜水水位受降雨影响明显且与邻近河流联系密切，水位呈季节性变化明显，年变幅L50m,根据区域常年水位观测成果，最高地下水位为埋深0.50m；历史最高洪水位为1985国家高程2.80m。孔隙潜水，因埋藏浅，分布广泛，加上本区气候湿润、降水充沛,与地表水互相联系，两者呈互补关系。本区有长江、长虹河等，洪水期潜水得到河水的补给，枯水期则潜水排泄给河水。潜水的蒸发，侧向入渗地表水体，民井开采，及向第I承压含水层越流补给是组成垂直和横向排泄的四项排泄途径，其中潜水蒸发及民井开采是潜水的主要排泄途径

14、。根据本工程所取地下水水质分析资料，地下水水质对混凝土具微腐蚀，在长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀。4）不良地质现象勘察表明，场地无岩溶、采空区等不良地质作用。5）场地地震效应根据建筑抗震设计规范GB50011-2010,南通市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第二组。可不考虑饱和砂土、粉土液化问题。就整个场地而言，抗震地段划分为一般地段。根据场地实测剪切波速成果，20.OOm以浅等效剪切波速VSe一般170ms左右，另根据1：50万江苏省地质图，本区覆盖层厚度大于50.00m,划分建筑场地类别为1

15、1I类，设计特征周期为0.55s。 .1.3.7工程方案（1）总图布置1）布置原则A结合地形、因地制宜。充分利用现状鱼塘低洼地形进行库区工程布置，减少工程投资。A合理布置、规划协调。同周边已规划路网、变电站高压线路相协调，采用绿化隔离带合理分隔。A美观和谐、生态护岸。老洪港应急水源水库已经规划为老洪港生态绿地的一部分。在水库设计时充分考虑景观绿化要求，水库与周边规划景观相协调，最终形成较完善的老洪港生态绿地。2）总图布置根据规划及红线要求，老洪港应急水源水库分为两个水库建设，分别为云湖和星湖，其中云湖位于已建洪港水厂东北侧，占地面积约1550亩（含湖心岛，占地面积约135亩）；星湖位于已建洪港

16、水厂西北侧，占地面积约225亩。新建云湖呈长条形，东西向最大长度约1800m,南北向最大长度约850m,总周长约4438m；新建星湖呈方形，东西向最大长度约450m,南北向最大长度约350m,总周长约1518mo两个水库用地红线内侧均设置8IOm宽的绿化隔离带，此部分作为周边景观另行考虑。3）设计水位与竖向高程由于星湖与云湖相距较近，且现状均为鱼塘以及虾蟹养殖场，因此设计星湖与云湖的断面一致。根据地质报告，库底开挖标高为现状鱼塘清淤后的标高约-LOm,考虑到建成后水质问题，再往下开挖约0.8m,开挖库底标高约-1.8m,设计库底标高-1.2m,设计死水位1.0m,设计正常水位2.2m,设计最高

17、蓄水位2.5m。云湖设计总库容约270万11A其中有效库容约250万n,死库容约20万n星湖设计总库容约37万3,其中有效库容约35万n,死库容约2万nA满足库容要求。(3)水库结构设计1)设计标准参照平原水库工程设计规范(DB37/1342-2009)及堤防工程设计规范(GB50286-98),本工程水库总库容约270万?,属于小(1)型IV级水库，考虑供水对象的重要性，设计时本工程水库等级提升为In级水库。水库周边围堤设计标准为：A堤坝级别：III级水工建筑物；A抗震等级：按地震烈度6设防；A抗滑稳定安全系数要求：正常运行条件1.20；非常运行条件1.10o2)堤顶标高论证平原水库堤顶高程

18、的确定应按照工程设计情况时的静水位加相应的波浪爬高、风壅增高和安全加高确定。本工程设计水位为2.2m。根据气象资料,选取最大风速为7.5ms,计算得波浪爬高为0.32m,风壅增高为0.01mo根据平原水库工程设计规范(DB37/1342-2009)及堤防工程设计规范(GB50286-98)中规定，III级水工建筑物的堤防安全加高值为0.7m,计算的堤防高程为3.23mo因此本工程堤顶标高取3.5mo3)围堤坝型及筑坝材料平原水库围堤一般采用碾压式土坝，坝型主要有均质土坝、土质防渗体分区坝以及土工膜防渗体坝。根据地质报告，本工程场地内均为渗透系数较高的粉砂性土层,不利用构建防渗体分区坝。土工膜防

19、渗体坝将增长施工工期，同时增加相应的造价。因此综合场地筑坝材料、运输条件以及工期、造价等因素，本工程围堤坝型为均质土坝。堤身填筑采用场区开挖出的层素填土或翻晒后的层粉土夹粉砂，由于土质较差，不便于碾压，因此填筑时采用加筋的形式，加筋材料采用双向土工格栅（抗拉强度30KNm）,格栅长度约6m（两侧各3m）。压实密度不小于0.94（轻型压实标准）。4）围堤断面堤顶标高取3.5m,堤顶宽8.0m,在坝顶布置4.0m宽管理通道。管理通道采用沥青混凝土路面。围堤内侧考虑1.2m宽的生态护岸，坡度为1：0.5,再设置4.5m长的缓坡带，坡度为1：5,再按照1：3的坡度放坡至库底，生态护岸至坡脚段种植水生植

20、物。设计库底标高为-1.41.2m0围堤外侧按照1：2的坡度放坡与现状地面相接，堤身高度在原地面以上约1.5m。堤顶面向围堤外侧坡面倾斜，坡度约2%,雨水沿着坡面散排至现状地面。5）地基承载力分析本工程围堤局部位于现状鱼塘位置,鱼塘清淤后底部高程约2m,基础基本坐落于第层粉砂夹粉土层，最终围堤顶部标高3.5m,围堤填土高度达到5.5m,整个填土荷载约100kPao而根据地质报告，第层粉土夹粉砂层的承载力特征值约140kPa,满足承载力要求，且底部无下卧土层，因此本工程地基无需进行处理。对于非鱼塘位置，场地清基至第层粉土夹粉砂粘土层后，进行围堤的填筑，填筑高度约为3m,填土荷载约55kPa,根据

21、地址报告,第层粉土夹粉砂粘土层的承载力特征值约70kPa,满足承载力要求,且底部无下卧土层，因此同样无需进行地基处理。6）围堤稳定性分析本工程背水面坝高约1.5m,坝坡为1：2,迎水面坝高约4.9m,坝坡依次为1：0.5、1：5、1：3o应用理正岩土计算系列软件（网络版6.0）子项“边坡稳定分析”，计算分别迎水面在施工完建期、稳定渗流期、水位降落期以及正常运行遇地震时的坝坡稳定，见下表：表5.1.3-1各工况下迎水面坝坡稳定安全系数表施工完成期稳定渗流期水位降落期正常运行遇地震时抗滑稳定安全系数2.072.141.911.99规范规定最小安全系数1.201.301.201.15（4）防渗工程1

22、）防渗工程的必要性根据勘察中间成果，该区域地下水量丰富，水系较发达，地下水的流动性较大，年地下水位变幅较大，同时本工程设计库底以下地质渗透系数较大，透水性较好。根据地质资料设计地下高水位为1.66m,年最大变幅为l5m,因此取枯水期地下水位为0.16m,水库正常蓄水位2.0m,相对不透水层位于第层粉质粘土夹粉土层，层厚约3m,层顶面标高约-9.11m,根据水库渗漏量估算公式计算的，当周边地下水为最低水位，水库位于正常设计水位时，水库渗漏量约为40000m3do由现场踏勘情况显示本工程区域附近有化工厂，难免会污染地下水。本工程为应急水源水库，水质必须有严格的控制，必须对本水库的水体进行保护。同时

23、进行防渗工程的实施，可有效的降低堤坝的浸润线高度，增强堤坝的稳定性。综上所述，为了保证水质不受污染，同时保证水库的水量及堤坝的稳定，通过实施防渗工程，既可以防止区域内的水向四周外渗，同时又可以有效地降低区域外受污染的地下水流入区域内，因此对本工程进行防渗工程的设计是必要的。2）防渗工程方案比选库区防渗工程一般可分为以下几种形式：垂直防渗工程、迎水面防渗铺盖、库底铺塑等。结合相关工程经验，本工程选取全库水平铺盖+垂直防渗的方案。在库区实施防渗系统后，根据渗流量计算，整个库区通过防渗系统的水库渗漏量约为50m3do3）垂直防渗工程垂直防渗帷幕沿着库区四周进行布置。垂直防渗帷幕采用三轴水泥（膨润土）

24、混和料搅拌桩，直径为850mm,桩顶标高为2.5m,底平均标高约22.5m,进入相对不透水层第层粉质粘土夹粉土层约2m,桩长平均25.0m（具体实施深度需与详勘资料核实确认），云湖平面总长度约5700m,星湖平面总长度约1518m。设计主要工艺参数如下：（1）垂直防渗中心线按照库区周边围堤中心线进行布置（按总图要求进行封闭)；(2)采用三轴(直径85Omm)水泥(膨润土)搅拌桩工艺，帷幕厚度不小于600mm；(3)帷幕顶标高2.5m,底平均标高约-22.5m；(4)水泥(膨润土)搅拌桩形成的垂直防渗帷幕渗透系数等级达到1.0x10-65x107c11iso4)水平防渗工程为了更好地保护围堤的稳

25、定性、水库的水质，以及减少水库的渗漏量，在全库库底范围内铺设一层60Cm厚的粘土防渗铺盖，并结合垂直防渗工程形成完整的防渗系统。(5)护坡工程为了防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冻胀、漂浮物和冰层的撞击及冻冰的挤压，在围堤内侧即迎水面应设置护坡。为防止雨水、冻胀、干裂及蚁、鼠等动物破坏，在围堤外侧即背水面同时也应设置护坡。对于迎水面的护坡形式主要有干砌块石、浆砌块石、预制混凝土板块以及生态护坡等。本工程规划处于老洪港生态景观区域内，对工程的景观要求较高，同时结合工程要求，本工程选择较美观的生态砌块护坡。护坡沿库区堤坝迎水面约1.2m范围内布置，边坡1：0.5,高度约2.4m。生态砌块护坡采用挡排砌

26、块挡墙的形式，每隔60Cm高设置一层单向土工格栅，将砌块与围堤内填土连接，平面总长度约5900mo对于背水面的护坡形式主要有草皮、草皮格框以及预制混凝土块等。本工程背水面的护坡从经济及与周边环境相协调来考虑，建议采用种植草坡的形式进行背水面的护坡，此部分作为景观工程另行考虑。(6)景观工程老洪港应急水源水库规划为老洪港生态绿地的一部分，因此对其生态景观提出了更高的要求。1)堤顶绿化环库区堤顶设置一圈管理便道，宽约4m,平面总长度共约6000mo便于维修管理以及行人参观、游览，同时堤顶人行便道内侧种植绿化。2)水生植物在库区内侧1：5和1：3的坡面上种植水生植物，直至库底，纵向长度约10m,一方

27、面可以进行水土保持，一方面可以起到净化水质，恢复生态的作用。(7)湖心岛根据景观规划要求，在云湖内部设置占地面积约135亩的湖心岛，岛屿总分为5座，以梅、兰、竹、菊、桃分别命名，平面总周长约3000m。由于无相关景观的具体资料，因此暂定岛屿顶部标高同周边围堤标高3.5m,岛屿四周边坡形式同水库周边的边坡形式。 .1.3.8平原水库的生态环境保护与水质控制（1）生态环境保护1）水库建成蓄水后，对周围地下水位将有一定的影响，并使周边地区地下水位有一定程度的升高，本工程采用垂直防渗+水平防渗的防渗系统工程来加以控制，防止周边土地次生盐渍化。2）水库建成蓄水后，库区内外形成新的湿地生态系统，并可能改变

28、或部分改变所在区域的生物多样性状态，因此在周边湿地设计时应充分结合水库工程进行综合考虑。3）本工程为引用长江水源部位水库的补给，长江水质具有一定的含沙量，容易造成一定程度的泥沙淤积，如果清淤和泥沙处理不当，将影响周边生态环境。因此长江水源在进入水库前，需采取可靠的措施，降低含沙量，使水流含沙量降低到1.5kg以下，同时需要对水库进行定期的清淤工作，特别是入水口区域，以保证水库的库容。同时库底设计总计约22万?的死库容，以防止泥沙淤积对周边生态环境以及水库水质的影响。（2）水质控制本工程作为应急水源水库，根据应急水源的要求，应对本工程新建的应急水源水库进行相应的保护措施。1）加强监管。对进入水库

29、的水应确保符合国家地表水（湖库）环境质量In类以上水质标准，对于不符合饮水标准的水，应坚决不准入库。同时堤顶设置管理通道，要加强水源安全管制，要严格限制旅游观光对水质的损害，防止人为破坏。2）措施到位。本工程采用垂直防渗+水平防渗的工程措施，防止工业污水、城镇生活污水、农田及养殖排出水进入水库，污染水质。3）定期置换。为保证水库水的水质，水库水需经常流动，对水库水应在一定时间内进行置换。本工程靠近洪港水厂，因此在调蓄过程中，水厂每天的部分进水从本工程水库中抽取，在水库出水口考虑1台泵，每天抽取水库水约10万n的水进入洪港水厂，同时水库进水口每天也通过管道从洪港水厂长江取水口取水进行水量的补给，

30、以达到水库水经常流动、置换的效果，保证水库水质，同时水库水也可以考虑作为灌溉或者绿化用水，做到“平战结合”。4）定期清淤。对水库运行过程中的底泥应适时进行疏浚，以消除内源污染，净化水质。5）加强监测。水库运行时应建立完善的定期监测体制，对于影响水库水质的各种因素（例如养鱼、捕捞等）都应记录存档，发现问题及时采取预案对策。6）生物措施。藻类控制，水体中营养元素含量较多造成水体中的藻类大量繁殖，形成富营养化状态，致使水体透明度下降、溶解氧降低、水质变坏，由于藻类过多，水处理比较困难、水处理成本较高。可通过放养滤食性鱼类达到控制水体中藻类的目的。通过食物链将水体中的营养物质转移出去。同时在水库中种植水草，适当投放草鱼等食草性鱼类，净化水质，延缓水体富营养化过程。 .1.3.9结论（1）老洪港应急水源水库共分为两个水库建设，其中云湖占地面积约1550亩，设计有效库容250万nA星湖占地面积225亩，设计有效库容35万n(2)云湖与星湖设计水位均为2.2m,设计库底标高为-1.4m-1.2m,设计死水位Om,设计最高蓄水位2.5m。堤顶标高为3.5m。(3)云湖与星湖设计断面相同。迎水面由岸向水库侧边坡依次为1：0.5、1：5、1：3,直至库底，背水面设计边坡1：2o(4)围堤护岸设计为生态砌块护岸，边坡1：0.5,分别在1：5、1：3的坡面上种植水生植物，以满足景观及保持水质的要求。