水库除险加固工程初步设计报告.docx
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水库除险加固工程初步设计报告
XX市YY县
NN水库除险加固工程
初步设计报告书
（报批稿）
XX市QQ水电设计院
2012年1月
项目名称：
XX市YY县NN水库除险加固工程
设计阶段：
初步设计
编制单位：
设计证号：
法定代表人：
核定：
审查：
校核：
编写：
附：
1.《大坝安全鉴定书》
2.《广西小
（2）型病险水库大坝安全鉴定成果核查意见表》
3.《NN水库除险加固工程初步设计概算书》
4.《NN水库除险加固工程初步设计图纸》
建议对大坝纵向轴部的坝身进行防渗处理，以提高大坝填土的防渗性。
建议对坝基、坝肩和溢洪道进行防渗帷幕灌浆处理，灌浆深度以达到透水率≤10Lu为准（透水率≤10Lu线见《大坝横剖面图》）。
建议清除坝外坡草木，进行培土、平整，用草皮护坡并修建排水沟和马道。
并重新修建反滤堆。
建议清除坝内坡草木，培土平整后用砼面板防渗并修建排水沟。
建议在进行大坝坝基、坝肩防渗帷幕灌浆处理时，同时对溢洪道进行防渗帷幕灌浆处理，灌浆深度以达到透水率≤10Lu为准（透水率≤10Lu线见《大坝纵剖面图》
建议新建梯级放水斜管和输水隧洞。
配套完善管理设施。
完善防汛公路。
治理坝体蚁害。
清理溢洪道右边墙杂草、小树及基岩外表风化石，溢0+000.000~溢0+074.583修建M7.5浆砌石贴破，坡比1:
0.3，高2.2m~3.4m，溢0+074.583~溢0+079.500修建M7.5浆砌石重力式挡墙。
所有迎水面采用M10水泥砂浆抹面，厚2cm。
进口段左边墙无衬砌，设计新建M7.5浆砌石挡墙，高度0~3.2m，控制段左边墙为浆砌石挡墙，浆砌石老化，设计拆除重建。
下游平流段左边墙为浆砌石边墙，局部损毁，设计对损毁段进行拆除重建。
溢洪道底板为混凝土，局部有裂缝，被淘空，长满杂草，布满堆积物，设计清理底板杂草杂物，对进口段及控制端损毁部分进行维修。
溢0+023.000~溢0+074.583段在旧底板基础上新铺厚150mmC20混凝土。
。
暗涵出口接陡坡，设计阶梯消能，下游接消力池，消力池也是分水池，灌溉渠道分水。
1.14-1NN水库工程特性表
1.14-1NN水库工程特性表续
本次设计对NN水库的集雨面积、坝址以上河道长度及坝址以上河道平均坡降进行了复核。
采用万分之一地形图复核,从下表中可以看出，本次复核成果集雨面积与历次复核成果相差不大，但是由于原设计成果丢失和本次复核采用的地形图上已有水库现状,无法对河道长度和河道坡降复核计算,故采用1995年复核设计成果做为本次复核成果。
NN水库的集雨面积与流域特征值各设计阶段的量算成果比较见下表2.2-1。
表2.2-1NN水库流域特征值成果表
设计阶段
项目
水文复核（1995年）
（2010年）
安全评价复核
（2012年）
本次设计
设计单位
市水利局
XX市QQ水电设计院
集雨面积F.（km2）
2.0
2.0
2.13
河流长度L（km）
1.7
1.7
1.38
平均坡降（I=‰）
91.0
91.0
91.0
量算依据
1∶10000地形图
1∶10000地形图
表2.3-1XX气象站气象特征值
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
资料年限
降雨量（mm）
15.0
20.7
35.2
61.4
164.5
205.0
208.4
185.2
109.7
72.3
37.8
14.3
1076
1950～2009
蒸发量（mm）
58.9
69.7
111.0
143.6
161.3
150.5
165.8
150.7
133.5
105.2
75.1
60.2
1385.4
1952～2003
相对湿度（%）
75
74
72
72
74
78
80
81
79
79
78
76
77
1961～2003
气湿（℃）
平均
13.3
15.1
19.2
23.7
26.6
28.0
28.5
27.9
26.2
22.8
18.6
14.8
22.1
1951～2003
极端最高
33.4
38.4
38.9
42.5
42.2
40.8
40.1
39.6
39.6
36.9
34.0
32.8
42.5
1951～2003
极端最低
-2.0
1.4
4.0
7.6
13.3
17.2
19.5
19.3
14.4
8.4
4.2
0.1
-2.0
1951～2003
风速
（m/s）
平均
1.1
1.4
1.7
1.8
1.6
1.3
1.3
1.0
0.9
0.9
0.8
0.9
1.2
1952～2003
极大
≥17.0
20.2
18.3
28.0
>40
20.0
20.0
28.0
28.3
17.1
28.0
17.0
>40
1951～2003
NN水库历次洪水复核计算基本数据如表2.4-1。
表2.4-1NN水库各阶段水文复核计算基本数据表
项目
频率P（%）
集雨
面积
F（km
）
河流
坡降
J‰
河流
长度
L（km）
设计
暴雨
H
（mm）
1995年复核
3.33
2.0
91
1.7
290
0.33
2.0
91
1.7
421
2010年安全评价复核
3.33
2.0
91
1.7
270
0.33
2.0
91
1.7
406
NN水库历次洪水复核和洪水调节计算成果见表2.4-2
表2.4-2NN水库历次洪水复核和洪水调节计算成果表
设计阶段
1995年复核设计
2010年安全评价水文复核
设计标准（%）
3.33
3.33
校核标准（%）
0.33
0.33
24h暴雨
（mm）
设计
校核
290
421
270
406
洪峰流量
（m3/s）
设计
校核
46.4
62.9
38.7
82.7
最高库水位（m）
设计
校核
615.37
615.94
615.54
616.14
最大下泄流量（m3/s）
设计
校核
29.7
42.7
31.0
65.4
总库容（万m3）
35.8
35.8
表2.4-3设计24h暴雨成果表
表2.4-4流域内各时段暴雨成果表
表2.4-5最大24h暴雨成果比较表
表2.4-6NN水库历次设计暴雨量成果比较表
产流期平均入渗（mm/h）
流域蓄水参数
瞬时单位线参数
K
Wm
b
Io
m
稳
n
K
8
0.9
80
1.8
24
0.411
2.87
0.143
表2.4-8NN水库瞬时单位线法各频率设计洪水成果表
频率（%）
10
3.33
1
0.33
Qm（
）
37.9
49.6
59.8
69.4
表2.4-9洪水过程线表
序号
P=0.33%
P=1%
P=3.33%
P=10%
备注
1.0
0.41
0.37
0.32
0.25
1.5
69.4
59.8
49.6
37.9
2.0
63.4
53.5
43.2
31.2
2.5
31.7
25.8
18.9
11.0
3.0
18.9
14.2
9.1
3.7
3.5
14.7
10.0
6.0
1.9
4.0
12.5
8.5
4.1
1.8
4.5
10.6
7.0
3.7
2.0
5.0
9.60
5.90
3.20
2.30
5.5
8.10
5.20
3.20
2.50
6.0
8.00
5.00
4.00
3.00
6.5
7.00
5.00
4.00
3.00
7.0
6.00
4.80
4.20
3.30
7.5
5.80
5.20
4.50
3.50
8.0
6.20
5.60
4.80
3.80
8.5
6.56
5.92
5.12
4.00
9.0
6.97
6.29
5.44
4.25
9.5
7.38
6.66
5.76
4.50
10.0
7.79
7.03
6.08
4.75
10.5
8.20
7.40
6.40
5.00
11.0
8.61
7.77
6.72
5.25
11.5
9.02
8.14
7.04
5.50
12.0
9.43
8.51
7.36
5.75
12.5
9.84
8.88
7.68
6.00
13.0
10.25
9.25
8.00
6.25
13.5
9.84
8.88
7.68
6.00
14.0
9.43
8.51
7.36
5.75
14.5
9.02
8.14
7.04
5.50
15.0
8.61
7.77
6.72
5.25
15.5
8.20
7.40
6.40
5.00
16.0
7.79
7.03
6.08
4.75
16.5
7.38
6.66
5.76
4.50
17.0
6.97
6.29
5.44
4.25
17.5
6.56
5.92
5.12
4.00
18.0
6.15
5.55
4.80
3.75
18.5
5.74
5.18
4.48
3.50
19.0
5.33
4.81
4.16
3.25
19.5
4.92
4.44
3.84
3.00
20.0
4.51
4.07
3.52
2.75
20.5
4.10
3.70
3.20
2.50
21.0
3.69
3.33
2.88
2.25
21.5
3.28
2.96
2.56
2.00
22.0
2.87
2.59
2.24
1.75
22.5
2.46
2.22
1.92
1.50
23.0
2.05
1.85
1.60
1.25
23.5
1.64
1.48
1.28
1.00
24.0
1.23
1.11
0.96
0.75
二、推理公式法
根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）推理公式：
式中
——洪峰流量（
）；
——在全面汇流时代表相应于
时段的最大净雨（mm）；
——流域汇流时间（小时）；
——汇流参数；
——沿主河从出口断面至分水岭的最长距离（km）；
——沿流程的平均比降（以小数计）；
——流域面积（km
）。
本次洪水复核算采用基本数据表2.4-10。
表2.4-10本次复核采用设计洪水计算基本数据表
频率P%
集雨面积
F（km2）
河流坡降
J‰
河流长度
L（km）
流量系数
设计暴雨
H24（mm）
10
2.0
91.0
1.7
0.968
224
3.33
2.0
91.0
1.7
0.97
301
1
2.0
91.0
1.7
0.972
370
0.33
2.0
91.0
1.7
0.975
437
表2.4-11本次复核洪水成果表
P%
F
L
J
备注
10
2.0
91.0
1.7
0.8
0.691
34.6
3.33
2.0
91.0
1.7
0.8
0.633
47.7
1
2.0
91.0
1.7
0.8
0.595
57.8
0.33
2.0
91.0
1.7
0.8
0.566
67.5
从表中可见，水库设计峰量模数在面上是平衡协调的。
表2.4-13设计峰量模数比较表
作为基础资料的设计暴雨成果采用的是2010年新图表成果，设计暴雨精度比历次复核有所提高。
表2.4-14NN水库历次设计洪峰流量成果比较表
根据施工组织设计要求及水情变化，施工洪水选11月至次年的4月时段进行计算，采用沙里站雨量资料，对各施工洪水计算时段最大24小时暴雨进行频率计算，其统计参数采用数学期望和矩法公式计算，再经P－Ⅲ型理论频率曲线适线确定，各频率设计暴雨成果见表2.4-15。
表2.4-15枯水期雨量统计成果表
枯水期
11月～4月
备注
雨量均值（mm）
18.2
Cv
0.50
Cs/Cv
3.5
P=20%（mm）
24.0
P=50%（mm）
15.7
按瞬时单位线法计算施工洪水，计算成果见表2.4-16。
表2.4-16施工期设计洪水成果表
F（km2）
各频率施工洪水（m3/s）
备注
20%
50%
2.0
0.77
0.37
11月～4月
表2.4-17施工期5年一遇设计洪水与洪水调节计算成果表
NN水库控制集雨面积2.0㎞2，为小
（2）型水库。
目前水库没有任何水文观测设施，由于集雨面积较小，所以水库库区的水文观测设施设1组雨量自记设施及1组水尺即可。
枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施等建筑物组成：
大坝为均质土坝，坝顶高程为617.3m，最大坝高24m，坝顶长105m。
溢洪道位于大坝右岸，为河岸式溢洪道，进口高程613.3m，溢洪道净宽7m，最大下泄流量53.1m3/s。
放水设施位于左坝肩，由梯级放水斜管和平管组成，放水斜管为φ0.3m混凝土管，平管为φ0.4m混凝土穿坝涵管。
最大放水量0.2m3/s。
水库垮坝影响范围：
耕地600亩。
由于水库小及受当时的技术力量限制，建库时没有进行地质勘察，没有地质图纸和地质报告，有简单的水工设计资料。
本次水库除险加固初步设计的所有地质资料均来自于本次的地质勘察。
NN水库经过多年运行，本次地质勘察发现水库存在如下问题：
①大坝内坡没有护坡，杂草丛生，坝面凹凸不平，局部有变形，未设排水沟。
②大坝外坡无护坡，局部坝土体裸露，雨水冲刷严重，两侧无排水沟，无上坝人行阶梯。
有一小路从外坡通过，使雨水沿深切的人行道冲刷坝体。
③坝顶高低不平，宽度不一。
④大坝坝基、坝体均有渗漏现象，外坝左边坝肩中部有渗漏现象（见《枢纽建筑物工程地质平面图》），渗漏水量约1L/s，影响大坝安全运行。
⑤勘察时未发现坝脚有反滤堆，若有也被坝土体覆盖掩埋失效，故可当做坝脚无反滤堆。
⑥输水设施老化、开裂，破损漏水严重。
⑦溢洪道经过多年的运行，已导致左侧边墙局部老化，溢洪道口左侧边墙距大坝比较近（0.8米），有些边墙已掏空、崩塌、剥落。
⑧无进库公路，需步行40分钟至坝首。
经安全鉴定NN水库为三类坝，存在较大安全隐患，必须进行除险加固工作。
本次水库除险加固初步设计共完成以下工作量，见表3-1-1。
表3-1-1工作量统计表
序号
工作内容
单位
工作量
备注
1
1:
50000区域地质图
Km2
189.5
2
1:
1000枢纽建筑物工程地质平面图
Km2
0.038
3
1:
500大坝工程地质纵剖面图
m
179.3
4
1:
500大坝工程地质横剖面图
m
135
5
1:
500溢洪道工程地质纵剖面图
m
151
6
1:
500放水顶管轴线工程地质纵剖面图
m
101
7
钻孔柱状图
副
3
8
大坝共完成钻孔
m/个
67.23/3
9
钻孔注水试验
段
14
10
采取原状土样/土工试验原状土样
个/个
24/24
11
采取扰动土样/土工试验扰动土样
个/个
3/3
3.2.2地层岩性
库区段沿河两岸基岩为印支期基性的辉绿岩侵入岩及石炭系下统岩关阶的灰岩夹硅质灰岩、泥岩，覆盖层为坡残积及河流冲积。
现分述如下。
1、第四系冲积（QaL）：
主要分布于河床中。
含砾淤泥质粘土、粉质粘土、粉土为主，夹有大量的灰岩角砾和辉绿岩碎块。
2、第四系坡残积层（QdL-eL）：
为灰黄色、黄色、黄褐色粉质粘土夹碎石或碎石土，碎石土的土质也是粉质粘土，只是碎石含量大于50%。
一般越往下部碎石含量越多。
土质上部松散～稍密，下部中密～密实。
稍湿，呈硬塑~可塑状态。
在辉绿岩地段碎石成分主要为风化程度不一的辉绿岩，在石炭系下统岩关阶灰岩夹硅质岩、硅质灰岩、泥岩地段碎石主要为灰岩、硅质岩、硅质灰岩、泥岩角砾。
4、印支期第一次（第一次补充）侵入基性岩（βμ51）（γ5a＇）：
岩性为辉绿岩，近地表的辉绿岩及部分地段的辉绿岩破碎，为破碎辉绿岩，裂隙发育，裂隙面的岩石有一很薄层的黄色、黄褐色风化层，内部岩石黑绿色微风化～新鲜。
新鲜辉绿岩为辉绿结构，块状构造，岩石呈黑绿色杂斑状白色，斜长石自形晶较好，辉石及角闪石、绿泥石等呈它形晶。
库区河段无断裂构造，辉绿岩为侵入岩，无产状。
但辉绿岩与围岩石炭系下统岩关阶沉积岩的接触界线有10～20m的蚀变破碎带，部分地段有角砾岩。
石炭系下统岩关阶灰岩夹硅质灰岩、泥岩呈单斜构造。
库区处于亚热带，植被茂盛，降雨量充沛。
地下水有：
碳酸盐岩区的岩溶水、岩浆岩区的裂隙水和孔隙水。
碳酸盐岩区溶洞规模不大，但小溶洞、溶沟、溶槽等小规模的岩溶较发育，有一定规模的岩溶地下水。
岩溶地下水通过地下暗河等排泄。
辉绿岩近地表裂隙发育，裂隙中充填物较少，含构造裂隙水。
孔隙水埋藏于第四系坡残积层、辉绿碎裂岩、冲积层及断层破碎带的孔隙中。
尤其在岩浆岩与沉积岩的接触破碎带及断层破碎带的岩石很破碎，埋深很深，含有很可观的孔隙水。
而辉绿碎裂岩虽然埋深大，含水体积大，但此种碎裂岩以砂状、角砾状存在，其渗透性强，蓄水能力差，孔隙水含量有限。
同时由于碳酸盐岩、岩浆岩区的坡残积层相对薄，因此其孔隙水含量也一般。
坡残积层地下水补给主要是大气降水，裂隙水、岩溶地下水有大气降水及坡残积层地下水补给。
库区上游地下水位高于库水面，地表水、地下水汇聚成小溪流流入库区，补给库水。
库区为中低山，两岸山体浑厚地形连续封闭，不存在低于水库正常蓄水位的坳口。
山体为辉绿岩及灰岩夹硅质灰岩、硅质岩、泥岩组成。
由于灰岩山体主要是由灰岩夹硅质灰岩、硅质岩、泥岩组成的，而且岩层产状较陡。
由于岩层产状陡、灰岩所夹的硅质岩及泥岩使灰岩的岩溶作用受制约，无法形成较大规模的岩溶。
因此库区两侧由灰岩夹硅质岩、泥岩组成的山体没有岩溶造成的大规模渗漏。
由于岩浆岩（为辉绿岩）与围岩沉积岩（为二迭系下统的灰岩夹泥岩、硅质岩、硅质灰岩）的接触界线的岩石较破碎～破碎极严重，此界线在库区段存在，此界线在坝址上游在200～300m（为直线距离）（见《区域地质平面图》）。
破碎带由角砾组成的构造破碎岩，此构造破碎岩有一定的渗透性。
因此，建库后库水有可能沿破碎带向外渗漏，但由于路径较长，上游破碎带风化、泥化形成一定的隔水作用，加上库水位差较小，渗漏量较小。
因此
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