绵江水库除险加固设计水利水电工程大学.docx
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绵江水库除险加固设计水利水电工程大学
编号：
XXXX大学本科毕业论文（设计）
（2016届）
题目：
绵江水库除险加固设计
院别：
水利水电学院
专业：
水利水电工程
姓名：
XXXXX
指导教师：
XXXXX
完成日期：
2016年5月14日
摘要
绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小
（2）型水库。
大坝建成多年以后，出现许多的险情，主要表现为坝体坝基渗漏，溢洪道冲刷严重，放水设施老化严重。
针对该问题，本次设计重点是对水库的除险加固，其设计的主要内容为：
通过对绵江水库复核基本资料为水文设计洪水复核、洪峰流量以及溢洪道最大泄洪能力复核、大坝渗流分析、稳定分析、除险加固方案设计、溢洪道加固设计等。
坝体要进行渗流分析和坝体加高方案确定，完成坝体的渗流分析和稳定分析，并完成坝体加固设计，起到保障下游城镇居民生命财产安全的作用。
关键词：
坝体；渗流；洪水位；溢洪道；除险加固
Abstract
ThedaminMianjiangreservoirislocatedinJiangyouCity,SichuanProvince.Itisanirrigation,floodcontrol,smallfishandotherintegratedfunctions
（2）reservoir.Ithasbeenbuiltformanyyears,sotherearemanyproblemssuchasseepagedam,spillwayerosionserious,drainagefacilitiesaging.Focusontheseissues,thisdesignmainlytoreservoirreinforcement,themaincontentsincludethedesignfloodreview,peakdischarge,recheckcomputationofspillwaymaximumdischargecapacity,theanalysisofdamseepage,theanalysisofdamstability,thedesignofreinforcementandspillwaystrengthening,allofthisbasedontheMianjiangreservoirbasisofbasicdata.Inordertoprotectdownstreamresidents,wehavetodoanalysisofdamseepage,andcompletethedamheighteningproject.
Keyword:
Dam;seepage;flood;spillway;reinforcement
前言
绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，地理坐标为东经104°39′，北纬31°33′。
主灌区位于涪城区龙门镇，水库距龙门场镇3公里，距绵江高等级公路3.5公里，距绵广高速路4公里。
水库为拦蓄式水库，属涪江流域，坝址以上流域面积3.3平方公里，主河道长2.0公里，河槽平均比降22.34‰。
总库容74.36万立方米，正常库容53万立方米，死库容1.86万立方米，灌溉农田2180亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小
（2）型水库。
水库枢纽由大坝、溢洪道、放水设施组成。
大坝为均质土坝，最大坝高18.25m，坝长150m，坝顶宽4.32m，坝顶高程为547.6m，坝顶为砼路面。
上游坝坡：
上游坝坡坡比为1:
2.5，坝面为砼衬砌。
下游坝坡：
马道（高程538.22m，宽4.83m）以上坡比为1：
2.5，马道以下坡比为1:
3，马道以上坝面为砼框格草皮护坡，马道以下坝面为草皮护坡，马道未衬砌。
溢洪道位于大坝右岸，为开敞式正堰，堰顶高程为547.66m，堰顶净宽8.62m，溢洪道全长130m。
溢洪道底板及跌水冲毁严重。
放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.7×0.8m（宽×高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为0.2m，最大放水流量0.155立方米/秒。
据现场发现，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭。
根据《防洪标准》（GB50201-94）与《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）的规定，绵江水库属小
（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。
经本次复核，水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，现状校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。
本次除险加固工程不改变溢洪道堰顶高程及堰顶宽度，故整治后，特征水位及其对应的库容不变。
校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。
1综合说明
1.1绪言
1.1.1研究的意义与目的
水库除险加固工程对防洪减灾和当地经济建设发挥着十分重要的作用，是保障下游城镇居民生命财产安全的屏障，若水库出现溃坝现象，将会带来十分严重的后果。
病险水库的存在一方面会使得水库长期得不到正常运转，汛期到来使得水库调蓄能力降低，同时对下游构成威胁，因此水库的除险加固任务已经刻不容缓。
中国的土石坝多建于上世纪50到70年代，普遍存在水库设施老化等问题，坝体渗水漏水、坝身较薄弱等现象。
作为一名水利水电工程专业的学生，本次的毕业论文就是要研究土石坝出现的问题以及解决问题的方法，要切合实际，理论与实践相结合，对土石坝进行一次专业的加固除险设计。
1.1.2国内外研究成果
20世纪以来，土石坝已经成为世界上最常见的的一种坝型，与其它坝型相比较，土石坝都占了绝对的优势。
国内土石坝大多建于建国初期，由于当时的技术条件不成熟，导致许多土石坝出现了各种问题。
其中最重要的是渗漏问题，但是许多土石坝没有检测设施，渗流问题难以发现，国外在解决渗流问题上技术已经趋于成熟，而国内的技术还有待于提高。
1.1.3研究的思路与内容
（1）通过水文资料，推求设计暴雨，通过公式推求设计洪水，并根据水量平衡方程原理进行调洪演算。
根据《水库大坝安全评价导则》对大坝坝高、心墙高程以及溢洪道高程进行校核，确保大坝安全抗洪和泄流。
（2）对大坝溢洪道和排水设施进行改造，对大坝建筑物出现问题的地方进行设计与修整。
1.2工程概况
绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，地理坐标为东经104°39′，北纬31°33′。
主灌区位于涪城区龙门镇，水库距龙门场镇3公里，距绵江高等级公路3.5公里，距绵广高速路4公里。
水库为拦蓄式水库，属涪江流域，坝址以上流域面积3.3平方公里，主河道长2.0公里，河槽平均比降22.34‰。
总库容74.36万立方米，正常库容53万立方米，死库容1.86万立方米，灌溉农田2180亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小
（2）型水库。
1.2.1水库存在病险情况
（1）大坝
①库区右岸存在边坡垮塌现象，直接影响溢洪道泄洪；
②大坝右坝肩排水沟未衬砌，淤积严重；
③大坝下游坝坡马道及以下未衬砌，坝下涵管出口位置损坏约10m长；
④大坝下游坝坡存在渗漏现象；
⑤大坝下游坝坡存在白蚁活动迹象；
（2）溢洪道
溢洪道底板及跌水冲毁严重。
（3）放水设施
放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.7×0.8m（宽×高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为0.2m，最大放水流量0.155立方米/秒。
据现场发现，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭，闸房存在漏雨现象。
（4）观测及管理设施
水库无水情、沉降位移及渗流等观测设施；水库管理房老化严重且面积太小，为砖砌瓦房，面积为9m2，已无法正常使用。
1.3水文
1.3.1水文特征
经本次复核，水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，现状校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。
1.4工程地质
1.4.1地形地貌
工程区位于四川盆地中部浅丘区，总体地势北西高南东低，地貌类型为构造剥蚀型与侵蚀堆积型。
其构造剥蚀型地貌单元主要为丘陵，以浅丘为主，表现为圆形山包、条状山脊，其山顶海拔高程一般为400～600m，相对高差100～200m；侵蚀堆积型地貌单元包括山间凹地及河谷，其山间凹地相对较为平缓，多呈阶地状缓倾，其凹地宽一般为100～300m左右，沿各山包间绵延分布。
河谷地貌主要为河床、漫滩及阶地，阶地沿涪江两岸广泛分布。
1.4.2地层岩性
工程区主要出露地层为白垩系苍溪组内陆河湖相沉积物，岩性主要为由砖红色、紫红色泥岩、紫红色砂岩不等厚互层构成，间夹凸镜状砾岩，其层内水平方向上岩相变化大；砂岩多尖灭或呈透镜体状；泥岩强度较低，岩性弱，易风化，碎裂崩解。
1.4.3地质构造与地震
据1/100万《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》（国家标准第1号修改单）查得：
工程区地震动峰值加速度值为0.10g，对应的基本烈度为7度，地震动反应谱特征周期为0.40s
2水文分析计算
2.1工程等级及洪水标准
根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的相关规定，绵江水库属小
（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为Ⅴ级,校核洪水标准为200年一遇（P＝0.5%），设计洪水标准为20年一遇（P=5.0%），下游消能防冲设计标准为20年一遇（P＝5.0%）
2.2设计洪水复核
由于本水库流域集水面积较小，无实测洪水资料及地表径流流料，故本次设计根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》1984年版（下文简称《手册》）和四川省水文水资源勘测局于2006年12月新编制的《四川暴雨统计参数图集》，采用推理公式法由设计暴雨推求设计洪水，集水面积为3.3km2。
2.2.1设计暴雨
年最大1/6、1、6、24小时暴雨，由《四川暴雨统计参数图集》查读出各历时暴雨均值、变差系数、皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数KP值，则各时段设计频率年最大暴雨量按下式求得：
（2-1）
式中：
——各时段暴雨平均值，mm；
KP——皮Ⅲ模比系数；
——暴雨量，mm。
各时段设计频率年最大暴雨量计算成果见下表。
表2-1绵江水库各时段设计频率年最大暴雨量成果表
历时h
（h）
最大暴雨量
均值H（mm）
变差系数
CV
CS/CV
KP
设计频率最大暴雨量
HP（mm）
10%
5%
0.50%
10%
5%
0.50%
1/6
16.3
0.34
3.5
1.46
1.65
2.24
23.80
26.90
36.51
1
45.0
0.38
3.5
1.51
1.73
2.43
67.95
77.85
109.35
6
80.0
0.46
3.5
1.61
1.9
2.84
128.80
152.00
227.20
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