贵州省小二型水库除险加固初步设计报告 精品.docx
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贵州省小二型水库除险加固初步设计报告精品
贵州省XX县
XX水库除险加固工程
初步设计报告
贵州XX建设项目管理有限公司
二O一一年三月
1综合说明
1.1工程概况
1.1.1地理位置
XX水库位于XXXX县XX乡XX村境内，项目区距XX县城38km，有乡村公路通至XX村，但路况较差，部分路段不能通行，无上坝公路。
坝址地理位置东经108º58′，北纬26º8′。
坝址座落在珠江水系双江河上游XX村林场上的山脚处。
从XX村到坝址有2.5公里，从XX至XX村有6公里，虽有通乡村路，但路况较差。
1.1.2工程任务
本工程是一座以灌溉为主兼防洪等综合效益的小
（二）型水库。
XX水库总库容27.54万m3，死库容0.55万m3,兴利库容22.58万m3,防洪库容4.41万m3,设计灌溉面积590亩。
1.1.3工程建设及现状
据XX水库原资料介绍，大坝为均质土坝，工程于1957年12月开始建设；1985年4月25日完工，并于1990年对坝顶进行加高0.5米及放水涵管的整修。
但至今仍未充分发挥效益。
从而制约了下游590亩水田的灌溉。
影响下游人口660余人，耕地（田、土）1024亩。
管理不到位，加之坝体、卧管、涵洞的渗漏及损坏，严重影响大坝稳定安全，因此，一直以来均未发挥其应有的效益。
XX水库枢纽主要建筑物包括大坝、溢洪道及放水涵洞。
大坝为均质土坝，坝顶高程790.27～790.35m，校核洪水位789.97m，设计洪水位789.35m，正常水位788.79m，死水位779.57m。
最大坝高13.3m（复核为13.037m，实测时上游水面线高程为779.59m。
坝高以下游坝体底部实测），坝顶轴线长度53m，坝顶宽2.6m，大坝上游面平均坝坡为1:
2.0，坡面无护坡措施，且长满了树木、杂草丛生，土体坍塌损坏；下游面坝坡平均为1:
2.15，坝面杂草丛生，平整度较差，凹凸不平，与岸坡交界处未设排水沟。
坝体没有排水体。
溢洪道位于水库大坝左岸，为渠槽式溢洪道，溢流控制高程788.79m，控制段溢流净宽2.6m，溢洪道总长36.0m,左右侧墙均未作砼衬砌，为人工开凿一深槽式溢洪道，为自然岩石或土质边坡，极为粗糙，且杂草丛生；底板及侧墙未用砼浇筑处理，底板坑洼不平，冲刷严重、杂草丛生，局部已损坏。
放水涵洞位于大坝右坝段，长约65m，为浆砌石矩形放水涵，断面尺寸（b×h）0.40×0.55m，放水涵洞进水口底板高程779.57m，出口底板高程779.25m。
放水涵洞进口为卧管控制取水，未设简易拦污栅，无消能设施。
经多年运行，拱涵洞身上部有明显变形破坏，取水卧管已损坏，取水口存在严重渗漏现象,严重影响水库正常运行。
XX水库设计控制灌溉面积为590亩，影响下游的人口600余人，1024亩耕地。
1.1.4工程存在的问题
根据贵州省XX县XX水库《大坝安全鉴定报告书》结论：
（1）上、下游坝坡凸凹不平，树木、杂草丛生，荆棘覆盖；坝身单薄，坝坡较陡；坝脚未设排水体，下游坝坡未设排水沟。
（2）由于当时施工质量差和施工技术的限制，水库目前出现坝基础渗漏严重、坝体散浸渗漏及放水涵管渗漏。
因坝体渗漏范围较大，隐患部位不能完全确定，坝下游散侵现象严重，目前推荐坝体采用迎水面铺设土工膜防渗。
（3）修复排水凌体，在坝脚设导渗沟。
（4）溢洪道边墙稳定不能满足要求,需采取加固措施。
（5）放水涵洞由于年久失修，加上管理不当，该放水涵洞洞身渗漏较为严重。
1.1.5项目建设的必要性
1、XX镇蚕洞村的灌溉水源主要依靠XX水库，当地政府将该水库工程作为解决缺水的重要工程，迫切希望尽快修复。
2、防洪安全隐患。
水库大坝下游有人口600余人，耕地1024亩。
若大坝一旦发生失事，严重威胁着下游人民群众的生命及财产安全。
3、灌溉面积为590亩，对提高当地粮食生产，提高当地群众生活水平起了举足轻重的作用。
4、对水库下游600余人，耕地1024亩的防洪安全起着很大的作用。
1.2工程管理运行现状
1.2.1管理机构及管理现状
1985年水库建成后，隶属XX县水利局进行管理。
没有管理站，直接管理人员1人。
常处于无人管理状态。
XX水库无安全监测设施，未对大坝变形进行监测，现汛期只能对水库进行简单的水位观测和临时防汛值班，因此水库管理条件差，无交通道路上坝，且无应急措施。
1.2.2运行管理调度
XX水库是一座以灌溉为主，同时兼顾防洪等综合效益的小
（二）型水库，水库位于XX县城上游38km处，水库调度主要是利用XX气象站降水资料及其他预报资料，根据用水过程或防洪时弃水过程进行水库调度运行，在长期的水库运行过程中，存在以下问题：
（1）水库放空设施
水库未设放空设施，放空时采用灌溉取水口放空。
其调度实际是通过取水系统来完成，即通过对取水量的大小控制，以满足灌溉和防汛要求，来决定水库蓄水还是放水。
由于取水设施过流量较小，因此利用取水系统对水库进行调度，其放水设施应灵活安全，需适时进行更新改造。
（2）水库没有专门的防洪调度的通讯、监测、交通运输等设施设备。
1.3水库大坝安全鉴定及复核结论
1、坝体抗洪能力差，防洪能力不能满足规范要求，洪水不能安全下泄。
2、坝顶高低不平，上、下游坝坡较陡，且存在少许跨塌和损坏等现象；上、下游坝面均不规则，两坝坡面松散体较多，同时坝面均杂草丛生。
3、溢洪道侧墙多处损毁，底板被乱石泥土淤积，树木、杂草丛生，多处损坏；两岸边坡未进行支护处理；末端为自然坡体，未修建任何防护措施，并且坡底也无消能设施。
溢洪道结构不能满足安全泄洪要求，影响大坝的安全运行。
4、水库无管理用房，影响工程日常运行及维护管理，故水库一直无专人现场管理。
5、放水设施是运用卧管取水，由于年久失修，加上无人管理，取水口、放水卧管及涵洞进口已破损严重，不能正常运行。
6、本工程无金属结构。
7、水库大坝无必要的观测及管理设施，且交通极为不便。
1.4工程特性表
工程特性表
序号及名称
单位
数量
备注
现在
加固后
一．水文特性
1.坝址以上集雨面积
km2
1.58
1.88
2.水文系列长度
年
/
46（1957～2003）
3.代表性流量
设计洪水标准及流量
m3/s
22.5
50.46
5%
校核洪水标准及流量
m3/s
33.75
82.55
0.5%
4.洪量
设计洪水洪量
万m3
/
50.46
5%
校核洪水洪量
万m3
/
82.55
0.5%
二．水库特性
1.水库水位
校核洪水位
m
789.97
789.93
0.5%
设计洪水位
m
789.35
789.28
5%
正常蓄水位
m
788.79
788.5
死水位
m
779.57
779.57
2.水库库容
总库容
万m3
27
27.41
兴利库容
万m3
22.58
22.45
正常蓄水位以下库容
万m3
23.13
23.00
死库容
万m3
0.55
0.55
调洪库容
3.87
4.41
3.下泄流量
设计洪水下泄流量
m3/s
/
22.35
校核洪水下泄流量
m3/s
/
51.94
三.主要建筑物
1.大坝
坝型
均质土坝
均质土坝
地基岩性
左岸及河床为泥质粉砂岩；右岸中部灰岩、泥质灰岩，上部为砂质、钙质泥岩
工程特性表（续表）
序号及名称
单位
数量
备注
原成果
加固后
地震基本烈度
度
Ⅵ
Ⅵ
坝顶高程
m
790.27
790.27
最大坝高
m
13.3
13.0
坝顶长度
m
46
46
2.溢洪道
型式
渠槽式
渠槽式
地基
泥质粉砂岩及粉砂质泥岩
堰顶高程
m
788.79
788.5
溢流净宽
m
2.3
3
消能方式
无
无
3.放水设施
型式
矩形涵洞
矩形涵洞
进口底部高程
m
779.295
779.295
出口底部高程
m
778.95
778.95
断面尺寸
m
0.4×0.55
0.4×0.55
进口闸门型式/尺寸
卧管
卧管
四.工程效益及下游影响
1.灌溉
设计灌溉面积
亩
590
590
2.下游影响
人口
人
600
600
耕地
亩
1024
1024
2水文
2.1水文及复核
2.1.1流域概况及流域特征值复核
XX水库地处XX县XX镇XX村境内，坝址地理位置东经108º56′，北纬26º04′，距XX县城约38km，距XX集镇约14km。
水库位于珠江水系双江河上游。
根据1:
10000地形图复核，坝址以上集水面积为1.58km2，主河道长1.88km，河流比降为26‰。
本流域地处贵州省东南部，水库所在区域属亚热带季风气候区，气候温和湿润，雨量丰沛，光水热同季。
表2-1XX水库地理参数成果表
坝址以上流域面积（km2）
主河道长度
（km）
主河道加权平均坡降
（‰）
流域
形状系数
1.58
1.88
26
0．447
2.1.2气象概况
本流域地处高海拔低纬度区域，属于中亚热带温暖湿润的季风气候，夏无酷暑，冬无严寒，雨水充沛，雨热同期，但季节分配不均，雨雾日多，相对湿度大，气候垂直差异大，立体气候明显。
根据县气象站历年资料统计，多年年平均气温为18℃，极端最高气温36.5℃（出现在1966年8月17日），极端最低气温-9.3℃（出现在1977年1月30日），最冷月1月平均气温4.5℃，最热月7月平均气温25.8℃。
平均日照时数1317.9h，占可照时数的30%，全年雾日数24.5d，雷暴日数10.0d，平均相对湿度83%，平均降雪日数为9.1d，积雪日数为5.2d，
无霜期多年平均为277天，相对湿度达83%，较大，多年平均最大风速为1.9m/s。
多年平均水面蒸发量900mm，多年平均陆地蒸发量723mm。
据XX县气象局历年降水量资料统计，多年平均降水量为1321.7mm，年雨量最小值为889mm（1998年），年雨量最大值为1761.4mm（1994年），最大和最小年降雨量比值达1.98倍。
雨季一般4月上中旬开始出现，10月下旬末结束，历时5个多月。
全年降水分配集中于春、夏两季，约占全年降水总量的75.7%，尤以5～6月达到高峰区。
年平均降水日数（日降水量≥0.1mm）为189.1天，日降水量≤10.0mm（小雨）的日数为149.9天，日降水量10.1～25.0mm（中雨）的日数为25天，日降水量25.1～50.0mm（大雨）的日数为11.5天，日降水量50.1～100.0mm（暴雨）的日数为2.6天，日降水量100.1～250.0mm（大暴雨）的日数为0.1天。
实测最大一日降水量154.3mm（1999年9月10日）。
2.1.3径流复核
本流域属典型的山区雨源型河流，径流由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，即径流年际变化小，年内分配不均。
根据《贵州省地表水资源附图》分析，本流域径流深600mm左右，径流洪枯差异不大，年内分配不均。
设计流域的径流均由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，即年际变化小而年内分配不均。
根据选择的参证站XX气象站的降水资料，结合《贵州省地表水资源》成果并按照枯水调查分析成果控制，采用降水径流频率相应法作出坝址处的径流成果。
依据XX气象站的降水资料，按
计算1960～2003年的统计参数，其多年平均降水量为1321.7mm，Cv＝0.15，Cs＝2Cv，其XX气象站最大一日降水量、5月～8月（丰水期）和11月～次年2月（枯水期）降水量频率曲线图见下。
查《贵州省地表水资源附图》，设计地区的多年平均年径流系数在0.45左右，根据所作的降水成果，计算得本工程多年平均径流深为595mm；再查“多年平均径流深等值线图”知本流域的多年平均径流深在600mm左右，说明确定的多年平均径流深是合理的。
径流的变差系数根据《贵州省地表水资源》中的公式计算：
式中：
………………年径流变差系数；
………………年降雨量变差系数；
F………………集雨面积，F﹤100km2时取F=100km2
A………………径流系数，α=0.5；
m、β、γ——地区性经验参数；m=0.7，β=0.04查《贵州省地表水资源》附图得γ=1.30。
根据上式计算得项目区年径流变差系数
=0.31，结合《贵州省地表水资源》上有关等值线图，确定年径流的变差系数Cv为0.30，偏态系数Cs取2Cv。
XX气象站最大一日降雨量频率曲线图
XX气象站5月～8月降雨量频率曲线图
XX气象站11月～次年2月降雨量频率曲线图
2.1.4基本资料及参证站
本流域内无水文测站，没有实测的流量资料，邻近流域内也无合适的参证水文测站。
XX水库自运行以来无水库运行记录（水位、流量），流域邻近地区有中潮、洪州雨量站、XX气象站降雨资料系列，各站点基本情况见表2-1。
表2-2气象、雨量站资料系列统计表
站名
地理位置
设置地点
资料统计
年代
主要观测项目
备注
东经
北纬
XX气象站
109°09′
26°14′
XX县城关镇
1956～2005
降雨、蒸发
中潮雨量站
109°10′
27°02′
XX县中潮镇
1965～2005
降雨量
缺1968年
洪州雨量站
109°25′
26°08′
XX县洪州镇
1965～2005
降雨量
中潮、洪州雨量站属贵州省水文水资源局，两站观测项目为降雨量，汛期为四段制观测，枯期为两段制观测。
观测资料由XX州水文水资源局整编后报贵州省水文水资源局审查汇编刊印，已刊印至1979年，1980年至今有整编成果，资料较为可靠。
XX气象站地理位置东经109°09′，北纬26°14′，观测场海拔高程555.1m。
该站于1937年4月设站至1948年12月停测，其间资料不完整。
1956年10月起恢复测验工作至今，为国家基本气象站网点，观测项目有气温、降水、风、湿度、蒸发等，观测方法正确，资料可靠，至今已观测积累了连续50年气象资料。
经对XX气象站降雨资料系列分析，1956年以前降雨量资料缺测较多，资料系列不完整，精度差，不予采用。
1956年至今降雨量采用人工与自记相结合观测，其观测成果经省气候中心整编刊印，成果可靠性强，资料系列年限长，代表性好，可满足水利水电工程规划设计的要求。
根据对资料的收集情况，XX县气象站距坝址最近，且属国家基本站，汛期进行四段制、八段制观测，枯季采用二段制观测。
降水量采用自计雨量记观测，人工观测值校核，降水量精度较高，降水观测均按规范要求进行，资料整编的精度较高。
XX县气象站建站时间较早，实测资料年限较长，观测场位置基本不变，气象站观测资料是在一致条件下产生的。
所处流域内气候条件及下垫面条件基本稳定，现有1957～2003年46年降水资料、暴雨资料观测系列较长，对本工程洪水复核具有一定的可靠性、一致性和代表性。
本次主要采用的XX气象站作为主要参证站。
本次洪水复核采用XX县气象站1957～2003年46年降水资料、暴雨资料，和《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的有关数据及其修订本中的雨洪公式进行复核。
2.1.5水库库容曲线复核
水库库容曲线是根据现场勘测、原始记录资料及1:
10000地形图量算而得，采用高程为假设高程系统。
XX水库库容曲线详见表2-3。
表2-3XX水库库容曲线表
高程（m）
777.85
779.00
780.00
781.00
782.00
783.00
784.00
785.00
库容（万m3）
0.00
0.00
0.7
1.25
2.65
4.20
6.87
8.35
高程（m）
786.00
787.00
788.00
789.00
789.97
库容（万m3）
13.54
16.21
21.35
23.54
27.41
2.1.6水利调节计算
2.1.6.1灌溉制度和灌溉定额
XX水库灌区灌溉对象主要是大季种植水稻，小季种植油菜，复种指数为1.8，水稻灌溉方式主要是进行“浅、薄、湿、晒”的灌溉，确保用水，促进粮食稳产、高产。
根据《贵州省<灌溉用水定额>编制成果报告》，结合当地的干旱情况、降水情况，水稻生育期从移栽起共分：
返青、分蘖、拔节，抽穗（扬花），乳熟，黄熟七个阶段，各段需水系数约0.9～1.1。
水稻的营养生长期主要包括秧苗期和分蘖期。
在秧苗期前，需先进行打田，保持土壤的含水量。
秧苗期指种子萌发开始到拔秧这段时间；分蘖期是指秧苗移栽返青到拔节这段时间。
秧苗移栽后由于根系受到损伤，需要5～7天时间，秧苗的地上部分才能恢复生长，根系萌发出新根，这段时期称返青期。
水稻返青后分蘖开始发生，直到开始拔节时分蘖停止，一部分分蘖具有一定量的根系，以后能抽穗结实，称为有效分蘖；一部分出生较迟的分蘖以后不能抽穗结实或渐渐死亡，这部分分蘖称为无效分蘖。
分蘖前期产生有效分蘖，这一时期称有效分蘖期，而分蘖后期所产生的是无效分蘖，称无效分蘖期。
水稻的生殖生长期包括拔节孕穗期、抽穗开花期和灌浆结实期。
在抽穗前，需先进行晒田，保证稻穗颗粒饱满，生长良好。
拔节孕穗期是指幼穗分化开始到长出穗为止，一般需1个月左右；抽穗开花期是指稻穗从顶端茎鞘里抽出到开花齐穗这段时间；灌浆结实期是指稻穗开花后到谷粒成熟的时期，又可分为乳熟期、蜡熟期和完熟期。
水稻生殖生长期的生育特点是长茎长穗、开花、结实，形成和充实籽粒，这是夺取高产的主要阶段，要及时灌水。
表2-4灌区水稻灌溉制度表
水稻生长期
时间
天数
各次净灌水定额（m3/亩）
灌水
次数
1次灌溉天数
打田期
4.21～5.5
15
90
1
15
返青期
5.6～5.20
15
40
3
3
分蘖期
5.21～6.22
32
48
6
3
晒田期
6.23～6.27
5
30
1
5
拔节及孕穗期
6.28～7.31
34
50
5
3
抽穗期
8.1～8.19
19
40
5
3
灌浆期
8.20～9.4
16
40
5
3
成熟期
9.5～9.14
10
12
2
3
合计
146
350
灌区秋冬季种植油菜。
油菜需水量较小，主要是在移栽时需进行灌水，其余生长时节天然补水即可。
移栽时一次灌水量为5m3/亩。
2.1.6.2灌溉需水量
XX水库设计灌溉面积为590亩（水田），春夏季种植水稻，秋冬季种植油菜，复种指数为1.8。
根据根据《贵州省<灌溉用水定额>编制成果报告》，XX水库渠道水利用系数为0.75，田间水利用系数为0.95，即灌溉水利用系数为0.71，所需水量如表所示：
表2-5XX水库灌区作物逐月灌溉需水量
月份
灌溉面积
作物
灌溉定额
灌溉水利用系数
需水量
（亩）
（m3/亩）
（万m3）
4月
590
水稻
60
0.71
4.99
5月
590
86
0.71
7.15
6月
590
72
0.71
5.98
7月
590
40
0.71
3.32
8月
590
70
0.71
5.82
9月
590
22
0.71
1.83
10月
472
油菜
5
0.71
0.33
11月
472
0
0.00
12月
472
0
0.00
1月
472
0
0.00
2月
472
0
0.00
3月
472
0
0.00
合计
355
29.42
2.1.6.3水库兴利调节计算
参照XX县气象局资料，XX水库多年平均径流量为93.98万m3，P=80%年径流量为48.27万m3，年内径流分配如下表所示：
表2-6P＝80％时降水年内径流量分配情况表
水源点月份
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
全年
Pi（㎜）
149.3
184.8
153.8
84.5
23.1
76.6
48.6
10.2
58.1
71.6
86.7
57
1004.3
分配系数（%）
14.9
18.4
15.3
8.4
2.3
7.6
4.8
1.0
5.8
7.1
8.6
5.7
100
XX水库（万m3）
7.2
8.9
7.4
4.1
1.1
3.7
2.3
0.5
2.8
3.4
4.2
2.7
48.27
XX水库集雨面积为1.58km2，正常蓄水位库容23.13万m3，兴利库容22.58万m3，死库容0.55万m3，P=80%时，年来水量为48.27万m3，设计灌溉面积590亩，损失水量（蒸发、渗漏损失量）按月初库容的1%计。
水库的兴利调节计算见下表。
表2-7（P=80%）XX水库兴利调节计算表单位：
万m3
月份
水库月初库容
来水量
需水量
盈余
水量
损失水量
水库月末库容
弃水量
万m3
万m3
万m3
万m3
万m3
万m3
万m3
4月
23.13
7.176
4.99
2.190
0.22
23.13
1.95
5月
23.13
8.883
7.15
1.736
0.22
23.13
1.49
6月
23.13
7.393
5.98
1.409
0.22
23.13
1.17
7月
23.13
4.062
3.32
0.738
0.22
23.13
0.50
8月
23.13
1.110
5.82
-4.707
0.22
17.74
0.00
9月
17.74
3.682
1.83
1.854
0.18
19.58
0.00
10月
19.58
2.336
0.33
2.004
0.20
21.58
0.00
11月
21.58
2.793
0.00
2.793
0.22
23.13
1.07
12月
23.13
0.490
0.00
0.490
0.24
23.13
0.25
1月
23.13
3.442
0.00
3.442
0.24
23.13
3.20
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