2016雷泽湖水库规模论证报告.doc

菏泽市雷泽湖水库工程规模论证报告菏 泽 市 水 利 勘 测 设 计 院二一四年一月29 菏泽市雷泽湖水库工程规模论证报告菏 泽 市 水 利 勘 测 设 计 院证书级别：水利行业乙级证书编号：A137014859二一四年一月编制单位人员名单：院 长：宋太魁总 工：房殿京项目负责人：马朝晖 参 加 人 员：张 磊 高 婷 张 博 盛 楠吴志博 张 垅韩方方目录1工程概况11.1工程位置11.2工程总体布置11.3工程建设情况12工程初步设计情况42.1初设编制批复情况42.2工程等别42.3地质情况42.3.1地震动参数42.3.2调蓄水库围坝52.3.3水库附属建筑物62.3.4沉沙池72.3.5沉沙池附属建筑物72.3.6输水管线82.4设计标准82.5设计指标92.6水库调节计算102.5.1库容曲线102.5.2死库容的确定102.5.3用水过程112.5.4蒸发损失112.5.5渗漏损失112.5.6水库调节计算112.7规模论证122.8设计批复情况123工程运行情况143.1水库建设情况143.2工程运行主要问题144工程除险加固情况164.1问题原因分析164.2设计方案164.3工程设计214.3.1井体封堵214.3.2防渗墙224.3.3.减压井224.4除险加固工程建设情况225除险加固后成效分析24附件：1、鲁建设200410号山东省建设厅关于菏泽市雷泽湖水库工程初步设计的批复；2、菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管理处菏泽市雷泽湖水库除险加固后现场观测及成效分析。1工程概况1.1工程位置雷泽湖水库工程属于城市供水工程，总库容1290万m3，调节库容1165万 m3，死库容125万 m3，设计日供水量为15万m3/d。水库位于菏泽市区西4.5km处，菏东公路以南，兖新铁路以北，东西以七里河两侧的村庄为界，水库基本以废弃的七里河南支故道为中心，利用原老河道，结合现有地形布置。沉沙池于菏刘公路以北、屈庄以南、石人刘村以东、抗旱沟以西的区域，距离水库15km。1.2工程总体布置雷泽湖水库工程位于菏泽市城区的西部，包括沉沙工程、输水工程及调蓄工程。水库自黄河右岸的刘庄引黄闸引黄河水，自流至沉沙池，沉沙后由入库泵站提水经输水管道送至雷泽湖水库调蓄，然后由出库泵站加压经输水管道至净水厂。水库枢纽工程包括围坝、截渗沟、入库涵洞、出库泵站、水库周边控制性建筑物等附属工程。1.3工程建设情况雷泽湖水库（原名丁坑水库）原为农业灌溉水库，位于菏泽市城西废弃的七里河处，水库设计总库容980万m3，死库容125万m3，坝轴线长6313m，库底高程47m，最高蓄水位55.5m。水库于1993年建设，1995年建成投产，农田灌溉面积4.5万亩，为促进水库周边农业生产发挥了重要作用。后为解决菏泽市区地下水资源不足、城市供需水矛盾日益突出的问题，通过专家论证，菏泽市委、市政府决定对原丁坑水库进行改造，作为城市供水水源地。1998年10月山东省计委鲁计投资字19981213号文同意丁坑水库兼顾农业灌溉和城市供水功能。2004年6月山东省发改委鲁计投资2004 571号文对该工程可研报告予以批复、山东省建设厅鲁建设审200410号文对该工程初步设计予以批复。同意引用黄河水，建设雷泽湖水库作为城市供水的水源地。项目建设规模为日供水能力15万吨，水库库容为1290万m3。雷泽湖水库于2007年9月完成改造，目前每年供水2870.8万m3。由于该工程主要是为菏泽市供水，距离菏泽市仅4.5km，且水库座落在活动断裂带上，工程位置比较重要，依据标准确定本工程为大()型工程，工程等别为等。水库蓄水对缓解菏泽市区水资源紧张的局面，发挥了重大作用，但由于水库前身由城建部门管理，水库在初建和改建过程中，对坝基渗漏与安全问题认识程度不够，水库坝基渗漏严重，只能一直限制蓄水，水库最高调蓄水位控制在55.0m，水库库容893万m3，不能按设计正常运行，严重了水库功能的发挥。2009年1月菏泽市水利局以菏水函20096号下发了关于明确雷泽湖水库管理级别的函，根据当时水库的的实际蓄水情况，明确雷泽湖水库规模为小型，并据此进行了水库注册登记工作。为解决水库运行中出现的渗漏问题， 2010年7月菏泽市引黄供水中心委托山东省水利勘测设计院进行了菏泽市雷泽湖水库除险加固工程的初步设计。2010年10山东省水利厅、山东省财政厅以鲁水管字201053号文对菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初步设计予以批复。雷泽湖水库除险加固工程于2011年1月开工，2011年9月28日竣工。据2011年12月菏泽雷泽湖水库除险加固工程建设管理处的工程建设工作情况报告，工程竣工投入使用后，据初期运行观测，工程实施前水库水位达到黄海54.00m 时，防渗段截渗沟外侧地下位为50.80m；工程实施后，当水库水位达到黄海57.60m时，防渗段截渗沟外侧地下位50.50m，水库防渗状况明显改善，可达到设计的蓄水要求。由此可见，在除险加固后，水库运行正常，在正常蓄水位为57.60m时，总库容为1290万m3，雷泽湖水库蓄水运行可满足设计要求。因此为方便雷泽湖水库的下步运行管理，让其更好的发挥工程效益，其工程规模应恢复其原设计标准，为大()型水库，工程等别为等。2工程初步设计情况2.1初设编制批复情况菏泽市雷泽湖水库工程初步设计由山东省水利勘测设计院于2004年1月编制完成，山东省建设厅鲁建设审200410号文对该工程初步设计予以批复。2.2工程等别雷泽湖水库属于城市供水工程，距离菏泽市仅4.0km，且水库坐落在活动断裂带上，工程位置比较重要。山东省水利勘测设计院编制雷泽湖水库初步设计时根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000及水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL/T5180-2003，确定本工程为大（）型工程，工程等别为等，主要建筑物级别为2级，包括围坝、放水洞、入库泵站、出库泵站及入库涵洞，其它建筑物级别为3级，临时建筑物为4级。2.3地质情况2.3.1地震动参数1、根据中国地震动参数区划图GB183062001，确定雷泽湖供水工程地震动峰值加速度0.15g，地震动特征周期为0.35s。2、根据山东省地震工程研究院2001年10月编制的菏泽市引黄供水中心雷泽湖水库工程场地地震安全性评价工作报告，雷泽湖水库供水工程场区地震动峰值加速度为0.1596g，地震动特征周期为0.60s。依据山东省地震工程研究院提供的菏泽市引黄供水中心雷泽湖水库工程场地地震安全性评价工作报告（鲁震安200126号文），工程场区位于菏泽隆起和东濮凹陷的接合部，聊考断裂南段即第四纪活动段附近，通过工程场区附近的成武-东明断裂和小宋解元集断裂在第四纪时期有过不同程度的活动，具有发生强震的活动构造和深部条件构造，小宋解元集断裂已错断中更新世地层。这两条断裂均属第四纪早期活动断裂，没有发生近地表的破裂，可以进行水库建设。15m以上的土层剪切波速平均值均大于140m/s而小于250/sm，场地土的类型为中软场地土，场地类别为类，地震烈度度条件下地基土具有液化可能性。2.3.2调蓄水库围坝1、坝基下伏土层有7层，除层壤土、-1层裂隙粘土、-2层及-3层软粘土属软弱粘性土外，其余各层工程地质条件一般或较好；围坝表层分布的层壤土、-1层裂隙粘土，具高压缩性、力学强度较低、易产生渗透破坏，具液化可能性，工程地质条件差，对坝基稳定不利，应清除。层砂壤土结构松散，具高压缩性、中等透水性、力学强度较低、易产生渗透破坏，具液化可能性，是主要的持力层，坝基的沉降变形也主要来源于该层，工程地质条件差，应进行工程处理。-3层软粘土分布广泛，层位较为稳定，具高压缩性、力学强度较低，分布范围广，工程地质条件差，不利于抗滑坝基稳定，应进行工程处理。2、层土具中等强透水性，水力联系密切，没有稳定、统一、连续的相对隔水层。建议采取有效的防渗截渗措施。3、一年按365天计，在估算深度（无限深透水坝基）为30m时，围坝年渗漏量为2339万m3，占设计年供水量的(5475万m3)的42.7%，渗漏严重，应采取有效的防渗截渗措施。4、水库蓄水后，桩号1+8002+300段因坝后现有较深的抗旱沟，坝后的农田及村庄不会受到浸没危害；其他坝段坝后将会产生较大范围的浸没危害，应采取截渗措施，尤其桩号2+7003+215坝段、4+0505+150坝段、5+9006+200坝段地势低洼，坝后浸没会更严重，会产生淹没危害。水库的建设会打破原有的排灌系统，应加以恢复。总之，库址区位于雷泽湖洼地，属地下水汇集处，水库建成蓄水后，应重视对坝后浸没、盐渍化等次生灾害的防治处理。5、坝基渗透变形坝基表层土一般有两种土：砂壤土和壤土。砂壤土、壤土的渗透变形一般表现为流土破坏形式。建议砂壤土的允许比降采用0.20、壤土采用0.22。坝基表层的冲积堆积层中多有层理结构，既上层为层或-1层裂隙粘土、下层为层砂壤土，可能会产生接触流失破坏。6、水库围坝需要筑坝土料240万m3，勘察期间，库区地下水埋深不大于0.3m, 计算储量均属水下取土。适宜筑坝的土料仅34.22万m3。工程施工若采用砂壤土作为均质坝土料，应采取工程处理措施并进行现场碾压试验，并根据现场碾压试验所得数据进行设计复核。若采用粉砂作为筑坝材料，须做专项研究。勘察筑坝土料储量不满足水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）初步设计阶段不少于设计需要量的两倍要求，应另辟料场并进行料场勘察，并在技施阶段作专题勘察。7、小宋解元集断裂穿越围坝设计桩号为2+210、3+390，建议该桩号两侧筑坝土料选用壤土。2.3.3水库附属建筑物1、出库泵站出库泵站底板置于砂壤土中上部，该层砂壤土为新近堆积层，结构松散,力学强度低，工程地质条件差，不能作为建筑物天然地基。建议采用钻孔灌注桩，桩端可置于32.0m 高程以下，钻孔灌注桩的有关参数见表5-6-3。2、入库涵洞入库涵洞底板开挖高程约为47.5m，位于层砂壤土中，该层结构松散，厚度大，力学强度低，因此不宜用作建筑物天然地基；考虑建筑物荷载较小，可以采用预压法处理地基，待地基沉降稳定后再进行建筑物施工。若采用钻孔灌注桩基础，桩端可置于32.0m 高程以下，钻孔灌注桩的有关参数见表5-6-3。2.3.4沉沙池1、沉沙池围堤荷载较小，地基土承载力可以满足要求。开挖过程中在水位以下的层砂壤土易产生流土现象，施工时应引起注意。2、沉沙池运营时，勘探桩号0+6971+991堤后的农田存在浸没危害，应采取相应的工程措施。3、沉沙条渠筑堤土料局部为砂壤土，该类土抗冲蚀能力、抗渗稳定性均较差，设计宜应根据工程运用的实际情况对渠堤适当进行衬护处理。建议层壤土出口无保护条件下允许比降采用0.22，层砂壤土的出口无保护条件下允许比降采用0.20。4、 筑堤土料壤土、粘土土料储量（平行断面法）总计为41.7万m3，设计需要量约为25万m3，勘察储量基本满足水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）初步设计阶段不少于设计需要量的两倍要求。2.3.5沉沙池附属建筑物1、入库泵站入库泵站主厂房底板置于置于-1层壤土或层砂壤土中，该层土力学强度低，工程地质条件差，不能用作基础持力层。建议采用钻孔灌注桩基础，桩端可置于31.0m高程以下，钻孔灌注桩的有关参数见表5-6-3。2、抗旱沟节制闸抗旱沟节制闸底板位于层砂壤土中，该层厚度大而稳定，但力学强度较低，工程地质条件差，不宜作为建筑物天然地基。若采用桩基，可采用钻孔灌注桩，桩端宜置于高程36.0m以下。闸底板与层砂壤土的摩擦系数f值建议采用0.25。3、引水闸、排水闸引（排）水闸底板置于层砂壤土中，层为新近堆积层，结构松散,力学强度低，抗冲刷能力差，工程地质条件差，不宜用作为建筑物天然地基。考虑建筑物荷载较小，可以采用预压法处理地基，待地基沉降稳定后再进行建筑物施工。闸底板与层砂壤土的摩擦系数f值建议采用0.25。2.3.6输水管线输水管线开挖深度一般为3.5m，沟底位于层砂壤土、-2层粘土中，地基承载力均能满足设计要求，但为新近堆积的欠固结土，设计应注意跨越不同土层、以及同一土层厚度差别较大段，防止出现不均匀沉降。由于地下水位埋深较小，须进行施工排水；建议开挖临时边坡值为1:2.01:2.5。2.4设计标准1、城市供水保证率为95%。2、水流出沉沙池含沙量小于2kg/m3.2.5设计指标主要建筑物的特征水位和流量1、沉沙池进口引水闸闸上设计水位为54.5m，闸下水位为54.4m，设计流量为8.5m3/s。2、沉沙条渠设计流量为8.50 m 3/s，设计水位为54.1m54.5m。 3、沉沙池出水闸闸上游设计水位54.1m ，闸下游设计水位为53.80m，设计流量为8.0m3/s。4、沉沙池排水闸闸上游设计水位54.1m 闸下游设计水位为54.0m，设计流量为4.0m3/s。5、抗旱沟节制闸闸上游设计水位54.5m，闸下游设计水位为54.40m，设计流量为25.0m3/s。6、输水管道设计流量为8.0m3/s。7、调蓄水库满足日供水15万t的要求，库底高程为47.0m，设计水位为57.60m。 8、入库泵站前池设计水位为54.1m，设计流量为8.0m3/s。9、出库泵站前池设计水位57.60m，平均水位为52.26m，日供水15万t/d。2.6水库调节计算2.5.1库容曲线根据水库库区地形及边界形状，求出水库水位水面面积水库库容关系曲线（见图2-1），水库水位、面积、库容指标见表2-5-1。表2-5-1 雷泽湖水库水位面积库容关系曲线水位（m）47.047.548.049.050.050.850.851.052.053.054.055.056.057.057.6面积（104m2）87.287.988.589.991.292.5144.6144.9146.8148.6150.5152.3154.2157.3158.4库容（104m3）031631402182802803064505957438931045120012902.5.2死库容的确定引进的黄河水经过沉沙池沉沙后，仍有少量的细粒泥沙进入水库，为满足电厂供水水质要求，为尽量不影响供水，水库需预留一定的库容，接纳这都分的细沙，以保证水库有效的调节库容，水库连续运行保证30年不清淤。另外，当水库低水位运行时，为防止微生物繁殖，影响水库水质，应保证水库水深不小于1.0m，拟定水库死库容为125万m3，相应死水位48.80m。2.5.3用水过程根据需水预测，到2010年需为城市增加引黄供水量14.61万m3/d，考虑净水厂、出库泵站自用水量及输水管道损失，其损失量按需供水量的3.0%计算，则水库日均出库水量为15.0万m3,年供水量5475万m3，供水保证率为95%。2.5.4蒸发损失因水库库址处没有测站，故采用附近测站的蒸发、降雨资料。选取相应黄河可引水保证率95%的2001年作为典型年，采用该年的蒸发量、降雨量、径流深及年内各月分配，计算水库水面蒸发损失，典型年各月扣除降雨后的蒸发增损见表6-1-2。表2-5-2 典型年各月蒸发增损成果表月份123456789101112全年蒸发深（mm）15.719.242.555.378.288.681.569.357.247.017.012.7584.22.5.5渗漏损失根据水库库址处的地质条件，参照类似工程的实际渗漏量，考虑采取防渗、截渗工程措施产生的效果，雷泽湖水库月渗漏量按月蓄水量的2%计。2.5.6水库调节计算根据黄河保证率95%的典型年充库过程及菏泽市用水量、水库蒸渗损失水量，按完全年调节的方法，进行水量平衡计算，成果见表2-5-3。由调节计算可知，由于可引水过程年内分配不均匀，在充库流量5m3/s，充库天数133d时，即能满足工程用水要求，相应水库总库容1290万m3，其中调节库容1165万m3，死库容125万m3。表2-5-3 雷泽湖水库调节计算成果表月份可引水天数（天）充库天数（天）充库流量(m3/s)充库水量（万m3）用水量（万m3）损失水量（万m3）月末库容（万m3）用末水位（米）蒸发渗漏合计9 23145620450 53816249.28 10 12115475465 43716549.3211 10105432450 23514249.0312 31115475465 13414849.101 28115475465 13415449.182 14105432420 23516149.273 31115475465 43716449.314 30225950450 12193163353.325 272751166465 143044129057.606 22586450 10122290355.117 0050465 951442551.838 645173465 62812548.81合计21413357515475 70891592.7规模论证根据水库调节计算，雷泽湖水库的死库容为125万m3，相应死水位48.80m，调节库容1165万m3，相应水位57.60m。根据可引水天数分析结果，保证率95%的可引水天数为214d，由于可引水天数在典型年内分配不均匀，实际充库天数为133d。由于是采用1997年的典型年，小浪底水库运用后，高村站来水应趋于均匀，水库充库保证程度应有所提高，水库近期充库水量是有保证的。基于前述选取高村站最小流量为200m3/s的原因，水库的远期运用应做好用水预测工作，在用水规模达到日供水15万t/d后，应根据实际情况扩大工程的输水规模，确保满足供水目标用水需求。2.8设计批复情况2004年6月山东省发改委鲁计投资2004 571号文对该工程可研报告予以批复、山东省建设厅鲁建设审200410号文对该工程初步设计予以批复。同意引用黄河水，建设雷泽湖水库作为城市供水的水源地。建设内容包括：沉沙池工程，建设沉沙渠及进水闸、排水闸、抗旱沟节制闸；输水工程，建设送水泵站1座，输水管道15km；水库工程，建设围坝、入库涵洞、出库泵站及放水洞。项目建设规模为日供水能力15万吨，水库库容为1290万m3。雷泽湖水库于2007年9月完成改造，目前每年供水2870.8万m3。3工程运行情况3.1水库建设情况雷泽湖水库于2007年9月建成。水库枢纽工程包括围坝、截渗沟、入库涵洞、出库泵站、水库周边控制性建筑物等附属工程。水库围坝坝型为非土质材料防渗体的复合土工膜防渗体坝。坝顶高程59.40m，防浪墙顶高程60.2060.55m，坝顶宽度8.0m，上下游边坡1:3.0，上游坝坡在50.80m高程设平台，宽90m，下游边坡在50.80m高程设平台，宽30m，库底高程47.0m。大坝上游采用复合土工膜防渗，其上设厚0.25m干砌方块石，其下设碎石和中粗砂垫层；封堵库内水井；库底全断面铺设复合土工膜，其上覆土0.5m（在建设施工过程中，由于工期及资金方面的原因，只在库底靠近坝脚120m范围内铺设土工膜水平防渗）；在围坝堤外脚设置截渗沟，截渗沟底宽2.0m，边坡1:2.5，底高程为47.648.0m。水库建设中及建成后出现以下险情：2007年桩号0+600处，截渗沟外侧田间井出现溢水现象，2008年水库降至50.8m后发现0+8003+800段库内部分施工降水井封堵不彻底，水库管理单位进行了进一步检查发现，库区共有78眼水井存在类似问题，水井封堵未完全达到设计要求。3.2工程运行主要问题水库运行后，在水位超过55.5m高程后，水库西北侧吴楼村南附近，（围坝设计桩号0+0001+300范围），局部农田地下水位上升较快，出现返碱现象，造成农作物减产，当地群众意见很大，为此，水库最高运行水位一直控制在55.5m以下，不能充分发挥经济和社会效益。根据菏泽市引黄供水中心提供的2007年10月和2010年7月的测压管观测资料，0+200和l+200断面4#测压管水位分别为50.79m、50.88m，基本平地面50.80m，截渗沟水位低于地面1.0m左右，说明该处基本形成稳定渗流，而平台下游减压井内水位为50.850.87m，略高于4#测压管水位，截渗沟外侧田间井内水位低于地面0.3m左右，说明减压井和田间井均为承压水，同时根据菏泽市引黄供水中心工作人员说明的施工过程、蓄水情况及运行中发现的渗漏问题，结合该段工程地质情况，综合分析认为，由于库区施工期降水井未完全按设计要求进行封堵及库底土工膜未全断面铺设等原因，水库和下游农田通过层中细砂形成坝基下的深层渗漏通道，造成坝后农田浸没。4工程除险加固情况2010年10月山东省水利勘测设计院接受菏泽市引黄供水中心的委托承接了菏泽市雷泽湖水库除险加固工程设计。4.1问题原因分析山东省水利勘测设计院在菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初步设计报告中对工程出现的问题进行了分析：根据菏泽市引黄供水中心提供的2007年10月和2010年7月的测压管观测资料，0+200和l+200断面4#测压管水位分别为50.79m、50.88m，基本平地面50.80m，截渗沟水位低于地面1.0m左右，说明该处基本形成稳定渗流，而平台下游减压井内水位为50.850.87m，略高于4#测压管水位，截渗沟外侧田间井内水位低于地面0.3m左右，说明减压井和田间井均为承压水，同时根据菏泽市引黄供水中心工作人员说明的施工过程、蓄水情况及运行中发现的渗漏问题，结合该段工程地质情况，综合分析认为，由于库区施工期降水井未完全按设计要求进行封堵及库底土工膜未全断面铺设等原因，水库和下游农田通过层中细砂形成坝基下的深层渗漏通道，造成坝后农田浸没。4.2设计方案由问题原因分析可知，库区水井和层中细砂是水库主要渗漏通道，工程的主要任务是对坝基进行深层截渗。首先对库区施工期降水井及水井进行封堵，采用水下浇筑C15膨胀砼的封堵措施；同时，对层中细砂采取相应工程措施，根据相关工程处理经验，拟采取以下几种方案进行比选：1、垂直截渗方案垂直截渗主要有塑性砼防渗墙、高喷板墙、水泥土搅拌桩、垂直铺塑等方案。（1）该渗漏段中细砂顶高程34.338.3m，底高程24.027.2m，砂层厚度7.114.8m，围坝上游平台高程为50.8m左右，截渗深度为23.626.8m，水泥土搅拌桩和垂直铺塑方案明显不合适；（2）高喷板墙具有以下优点：施工简便、设备简单、占地较少，临时工程费低，施工振动小、噪音低，处理细砂、粉细砂的效果较好。但一般高压喷射高压区的有效半径不大于0.5m，0.5m以外为高喷扩散区，两区域材料差异巨大，有时因为孔距较大防渗处理效果不太理想，但可通过减小孔距、合理选择高喷方式等措施解决。（3）塑性砼防渗墙方案具有以下一些优点：施工时振动小，噪音低；防渗性能好；适用于多种地基条件；工效高、质量可靠，但也存在一些不足：造价略高，施工作业面大，槽孔稳定性要求高，如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不连续等问题。本工程上部为壤土和砂壤土，下部为细砂，考虑到高喷板墙处理细砂效果显著且砼防渗墙在细砂层中成槽相对困难，垂直截渗方案选择上部采用塑性砼防渗墙、下部细砂层采用高喷板墙的组合方案。塑性砼防渗墙墙体厚度主要由墙体允许水力坡降控制，另外要考虑施工机具和墙体寿命。墙体允许水力坡降受材料配比影响，有一定变化范围。取塑性砼防渗墙允许渗透比降为60，上下游最大水位差8.3m，计算墙厚为0.14m，取孔斜率为0.4%，计算偏差为0.lm，参照已建工程经验并考虑施工和耐久性，设计墙厚取0.30m。根据防渗墙的位置不同进行两个方案比选。防渗墙方案：防渗墙轴线位于围坝上游坝脚外1.0m，防渗墙顶高程52.0m，深入壤土层1.0m，底高程为23.526.7m，围坝渗漏范围约为设计桩号0+0001+300段，受资金制约，本次加固设计防渗墙处理范围主要为吴楼村渗漏较为严重的坝段，即围坝设计桩号0+3500+800段，共450m，防渗墙面积12258m2，土方开挖33850m3，土方回填33174m3，复合土工膜3150m2，该方案工程建安投资费用约347.9万元。防渗墙方案：防渗墙轴线和围坝轴线重合，防渗墙顶高程59.0m，深入壤土层1.0m，底高程为23.526.7m，围坝渗漏范围约为设计桩号0+0001+300段，受资金制约，本次加固设计防渗墙处理范围主要为吴楼村渗漏较为严重的坝段，即围坝设计桩号0+3500+720段，共370m，防渗墙面积13074m2，坝顶路面恢复1900m2，该方案工程建安投资费用约350万元。2、水平防渗方案该方案和初步设计及施工图设计阶段防渗思路一致，即采用增加水平铺盖的措施延长渗径以达到防渗目的。采用船只将购置的粘土沉入库底形成水平防渗铺盖，为保证防渗效果，防渗铺盖和现状复合土工膜之间搭接20m，根据水库现状渗漏情况，粘土铺盖设置的范围为：自围坝设计桩号0+084开始，沿北围坝向东至桩号1+674处转而沿东围坝向东南至桩号2+049处，再沿西南方向铺设至桩号3+857后转向南至桩号4+080处，最后再向西铺设至桩号5+814处，铺设面积50.2万m2，库底铺盖厚0.3m，共需粘土15.05万m3，该方案工程建安投资费用约1178万元。3、排水减压方案水库蓄水运行以后，北围坝存在坝后农田浸没现象，特别是桩号0+0001+300段下游农田浸没和返碱现象较严重，菏泽市引黄中心在围坝下游压重平台外侧设减压井，浸没和返碱现象有所缓解。排水减压方案是在现状减压井的基础上，加密布置减压井以降低外围水位。减压井直径0.5m，顶高程高于地面0.5m，为51.3m，底高程23.026.0m，减压井间距30m，共需减压井45眼，井深按平均27m计算，工程造价按300元m计算，该方案工程建安投资约37万元。4、排渗泵站方案该方案是在围坝下游新建蓄水池收集减压井内的积水，再通过排渗泵站排入水库。新建排渗泵站约300万元，根据菏泽市引黄中心提供的“水库阴供水量报表”，经分析计算，2010年度水库渗漏流量约为0.lm3/s，排渗泵站设计流量按0.lm3/s考虑，配置电机功率18.5kW，运行期按50年计算，运行费约486万元，该方案工程建安投资费用约为786万元。5、方案选定从以上比较分析可以看出，粘土铺盖防渗方案投资最大，其次为排渗泵站方案和塑性砼防渗墙方案，排水减压方案工程直接投资最小。（l）排渗泵站方案不能从根本上解决渗漏和浸没问题，还有可能加大水库渗漏，浪费了水资源和能源，运行费用高，予以排除；（2）排水减压方案虽然投资最小，但渗漏问题并没有解决，库区水资源流失、浪费现象依然存在，水库经济效益下降，不建议单独采用。（3）水平防渗方案该方案和初步设计及施工图设计防渗思路一致，但由于水库常年供水，不能完全放空，只能采用水下作业的方式铺设粘土，施工难度大，施工质量不易控制，同时，该方案需购置粘土，且方量较大，也存在一定的困难，所以，该方案可行性较差，不推荐采用；（4）防渗墙方案1）该方案本身防渗效果较好，质量可靠，施工工艺也较成熟。2）受投资限制，该方案防渗墙设在库内坝脚平台和坝顶中心线处，其铺设长度分别仅450m或370m，仅能解决该段的渗漏问题，相邻坝段的渗漏和通过防渗墙两侧的绕渗现象依然存在，不能完全排除坝后渗漏对附近村庄的影响。3）防渗墙方案I由于防渗墙位于库内，工程施工时将破坏现状围坝土工膜，墙体施工完成后和土工膜的连接为工程薄弱环节，施工质量控制存在一定难度；由于水库常年供水，不能完全放空库容，根据菏泽市引黄供水中心的意见，水库施工期间为满足城市基本生活用水，库内最低水位不能低于50.8m，根据围坝横断面图，防渗墙施工作业面位于52.00m高程，施工前须将平台开挖，切割下部土工膜，平台回填后再进行防渗墙施工，施工完成后须开挖平台焊接土工膜后回填至现状高程，工程施工工艺复杂、难度很大，同时，一旦后期防渗土工膜搭接出现问题，则将造成更大的渗漏问题；库内防渗墙施工需修建临时马道，现状大坝砌石护坡和土工膜将遭到不同程度的破坏。4）防渗墙方案将防渗墙设置于坝轴线位置，解决了防渗墙方案I存在的墙膜连接、施工繁琐及砌石护坡破坏等问题，但也存在以下问题：防渗墙高度增加，长度变短，防渗效果进一步下降；防渗墙施工期间将中断坝顶交通道路；水平土工膜和防渗墙不能结合为一个防渗整体，防渗效果不如防渗墙方案I；综上所述，从资金、施工工艺、质量保证、经济效益等方面综合考虑，本次加固设计推荐采用防渗墙方案。塑性砼防渗墙方案I施工期库水位需降至51.0m左右，根据菏泽市引黄供水中心的意见，由于冬季施工，水库水源相对紧张，为保证城市用水的正常供应，本次设计推荐防渗墙方案，但应加强坝体测压管及坝后排水井水位的观测。根据上述分析，按照水库供水需求以及资金因素，经综合分析，采取库内水井封堵、坝顶设置防渗墙和坝后设置排水减压井的综合方案。4.3工程设计除险加固设计的主要内容为北坝段坝外浸没进行处理。具体为：一是查明库内未封堵的水井、排水井等渗漏通道并实施封堵；二是采用高喷板墙结合混凝土防渗墙截渗，防渗墙轴线与坝顶轴线重合；三是在防渗墙范围外采用减压井，减压井轴线位于坝后截渗沟轴线内侧12m。工程主要工程量为：C15膨胀混凝土306.31m3，C10塑性混凝土防渗墙8140 m2，高喷板墙3307m，减压井416m，坝顶路面恢复1900m2。4.3.1井体封堵对库内水井采用水下浇筑C15膨胀砼进行封堵，根据有关施工记录，共需封堵水井约78眼。为保证封堵效果水下浇筑，膨胀砼采用导管法进行，混凝土采用船舶运输。导管顶部设置漏斗，浇灌混凝土前，导管下放至距基底约2540cm处，浇筑时要边浇灌混凝土边提升导管和分段拆卸导管。浇灌过程中导管应始终埋在混凝土中，其埋深不少于lm，也不应大于6m。4.3.2防渗墙围坝设计桩号0+3500+720段采用防渗墙截渗，防渗墙轴线和围坝轴线重合，墙顶高程59.00m。上部壤土、砂壤土层采用C10塑性砼防渗墙，墙厚0.3m，墙底高程37.00m；下部层细砂层采用高喷板墙，墙底深入层壤土1.0m，高喷板墙钻孔间距1.5m，采用摆喷方式成墙。施工中，应做好高喷板墙和砼防渗墙的连接，防渗墙施工完成后将坝顶路面按现状标准恢复。防渗墙各项指标应能达到：抗压强度：R284MPa；弹性模量：E281000MPa；渗透系数：K110-7cm/s。4.3.3.减压井受资金制约，除险加固设计仅在围坝设计桩号0+3500+720设置防渗墙，根据菏泽市引黄供水中心反映的情况和现场查勘，围坝渗漏范围约为设计桩号0+0001+300段，所以防渗墙方案并没有解决根本问题，为降低防渗墙两侧绕渗对下游水位的影响，在防渗墙两侧0+0000350及0+720l+300段围坝下游设置减压井。围坝下游减压井位于设计桩号0+4500+950段，间距50m，共11眼。减压井设计范围为0+0000+350及0+9501+300段，间距50m，共16眼，新建减压井和原有减压井轴线重合，均位于截渗沟轴线内侧12m处。4.4除险加固工程建设情况2010年10月山东省水利厅、山东省财政厅以鲁水管字201053号文下达了关于菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初步设计的批复，同意建设雷泽湖水库除险加固工程，核定工程概算总投资473万元，资金来源为国家规划内水库除险加固专项资金。2010年10月15日，菏泽市引黄供水中心以关于组建雷泽湖水库除险加固工程项目法人的请示（菏引供字20108号）文上报项目法人组建方案，菏泽市水利局菏水函201053号文批复，同意成立法人单位菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管理处，具体负责工程设计、招投标及质量、进度、投资控制与管理等建设工作。2010年12月25日开工建设。工程于2010年12月25日开工，2011年9月28日全部竣工。5除险加固后成效分析菏泽市雷泽湖水库除险加固工程于2010年9月竣工，并通过竣工验收。2011年12月20日菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管理处进行了雷泽湖水库除险加固后现场观测及成效分析。据现场观测及成效分析，工程建成后工程效益明显。经过蓄水运行，防渗状况明显改善。经观测，工程实施前当水库水位达到黄海54.00m时，防渗段截渗沟外侧地下水位为50.80m，工程实施后，当水库水位达到黄海高程57.60m时，防渗段截渗沟外侧地下水位50.50m，满足水库设计及运行要求。根据菏泽市引黄供水中心与菏泽水利勘测设计院在水库正常运行时期实测的水位、库容资料，绘制水库水位水面面积水库库容关系曲线如下（见图5-1），水库水位、面积、库容指标见表5-1。图5-1 雷泽湖水库正常运行期水位面积库容关系曲线表5-1 雷泽湖水库正常运行期水位面积库容关系表水位（m）47.047.548.049.050.050.850.851.052.053.054.055.056.057.057.6面积（104m2）87.287.988.589.991.292.5144.6144.9