冷水滩区荷叶塘水库除险加固工程初步设计报告Word文件下载.docx
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荷叶塘水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核的洪水计算根据湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨查算手册》进行计算，以下简称《查算手册》，采用推理公式推求设计洪水。
入库洪水过程线由地面径流过程线与地下径流过程线叠加而成。
其中地面径流过程采用径流系数法推求，地下径流过程利用三角形法推求。
1.2.4调洪演算
荷叶塘水库溢洪道为开敞式，堰型为宽顶堰，从正常蓄水位172.07m（即溢洪道堰顶高程）起调，相应库容为9.93万m3。
根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算的基本方程，求得荷叶塘水库20年一遇的洪水位为172.40m，200年一遇的洪水位为172.52m。
1.3地质
1.3.1地形地貌
荷叶塘水库大坝位于冷水滩区普利桥镇小江桥村境内，属低山丘陵地貌，侵蚀剥蚀作用为中等，地势南高北低。
库区周边山体高差起伏不大，周围山体地貌呈不规则状分布。
坝址处地形切割中等，冲蚀谷地貌呈不规则“ㄩ”字型，大坝左右侧为低山，坡度较缓，坡角40～50，覆盖层厚0.5～3.0m。
1.3.2地层岩性
坝址区出露地层简单，分布有泥盆系上统锡矿山组下段（D3X1）和第四系全新统（Qh），现按自老至新的顺序简述如下：
（1）泥盆系上统锡矿山组下段（D3X1）：
岩性为浅灰色微晶后层状，灰岩夹杂色薄层状细沙岩，岩质较硬，强风化，风化节理裂隙发育，岩石破碎、零散分部坝区。
（2）新生界第四系全新统（Qh）：
残坡积层（Qel+dl），主要为棕色、黄灰色Ⅱ累粘土，不均匀含量小量碎石，稍湿--湿，呈硬塑状态，部分地段呈可塑状态，中低压缩性，厚度为0.5～5.0m，分部于坝区，为大坝基础持力层。
1.3.3地质构造与地震
坝址区及附近为泥盆系上统锡矿山组下段地层组成的单斜构造，坝址处岩层产状，走向NW310°
，倾向SW，倾角600，岩层走向与坝轴线斜交470，倾向库内，岩石较硬，节理裂隙发育，裂隙产状，走向SE1500，倾向SW，倾角820，走向EW，倾向S，倾角560。
据《中国地震烈度区划图》《中国地震动峰值加速度区划图》，冷水滩区地震动峰值加速度＜0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相对应的地震烈度＜Ⅵ度，属弱震相对稳定区，地震对区域稳定无不利影响。
1.3.4不良地质现象
现场调查，该水库坝区两岸地形平缓，坡角40～50，岩层倾向于山坡斜交，岩层倾角大，植被良好，不回发生不良地质问题，对大坝安全运行无不利影响。
1.3.5水文地质
荷叶塘水库库区地下水类型为第四系土层孔隙潜水和基岩裂隙中潜水。
孔隙潜水赋存于土层中，裂隙潜水存于基岩裂隙中。
地下水直接受大气降水，地表水下渗补给，多排泄于沟谷中。
区内地下水化学类型为HCO3-C2型水，PH值6.5-7.2，根据环境水对混凝土腐蚀性的判别标准，该地下水对混凝土结构不具侵蚀性。
1.3.6枢纽工程地质条件评价及工程地质问题
坝基工程地质条件及工程地质问题:
大坝基础岩层为泥盆系上统锡矿山组下段（D3X1）浅灰色微晶厚层状灰岩夹杂色薄层细沙岩，灰岩坚硬，溶裂发育不强，力学强度中等，细砂岩胶结物为铁泥质，力学强度低，浅部岩层，风化节理裂隙发育，掩体结构松散破碎，透水性强，地质构造简单，岩层产状变化小，倾向库内。
未发现大的断裂构造。
由于荷叶塘水库施工时大坝清基未清至基岩，坝体直接座落在残坡积层上，坝体与岸坡结合部位山体仅清除了树皮草根，未做防渗齿槽，也未采取其它必要措施进行防渗处理。
坝体是由大批民工分区填筑而成，填筑土料主要为山坡残积风化土，施工时缺乏碾压机械，采用石夯和水锤夯砸夯实。
水库运行后，水库沿经透水层渗漏，现以大坝外坡脚两处漏水点，对大坝安全运行构成了严重威胁。
目前坝体存在以下问题：
①大坝坝面破烂不堪，杂草丛生，坝内防浪护墙及砼护面大面积已垮塌，失去原有功能；
②大坝外坡靠中间段散浸渗漏，且有部分滑坡。
大坝左右坝脚与山体接触处有集中渗漏点；
③涵洞处漏水，水量0.02m3/s；
未见坝脚排水设施及上、下坝踏步。
根据现场勘察，填筑土料为局部含少量砾石的棕黄色粉质粘土，较松散，可塑，局部可~软塑。
由于施工没有严格按照施工规范要求施工，坝体存在填筑土料局部质量差、填土层厚、碾压质量差，密实不均、夯压不实等现象，以致坝体填筑土的抗剪性偏小，渗透性偏大，坝体于山体接触面处理不好，以上原因造成局部坝体和坝肩渗漏。
溢洪道位于水库大坝左岸，为正槽式宽顶堰，浆砌石导墙及侧墙质量较差，尾端为天然状态，无消力池，溢洪时水流直接冲入下游鱼塘。
溢洪道基础工程地质与大坝左段相同，基础持力层为岩性为浅灰色微晶后层状，灰岩夹杂色薄层状细沙岩，岩质较硬，强风化，风化节理发育，岩石破碎、零散分部。
荷叶塘水库放水设施由输水涵洞和卧管组成，位于大坝右端。
输水涵洞为浆砌石箱涵，砌石为灰岩块石，洞身座落在坝体填筑土内。
断面尺寸0.30×
0.40m（宽×
高），涵洞长约26.0m，由于施工时未按规范要求施工，砌筑质量差，库水沿涵洞与坝体接触带渗漏；
卧管封堵不严，周边漏水严重，洞口长年水流不断，严重影响水库的正常蓄水，急待翻新加固。
1.4除险加固工程设计
根据地质专家现场对该水库的工程地质勘查结果及设计现场查勘，确定荷叶塘水库存在坝体散浸、坝体与坝基接触界面渗漏，坝基渗漏，溢洪道底板未做衬砌抗冲刷能力较弱、侧墙垮塌比较严重，且无消能工设施，输水涵洞卧管侧墙开裂，坝下涵管基础和涵管上方沉陷等影响水库正常运行的工程隐患。
本次拟对上述存在的各种隐患进行除险加固设计。
1.4.1除险加固工程项目
（1）.对大坝坝体进行冲抓套井回填防渗处理。
（2）.大坝下覆基岩进行帷幕灌浆防渗处理，帷幕设置深度应深入坝基弱透水层（相对不透水层）1.00m。
灌浆前先布置先导孔施工，以取得准确的地质参数，进一步验证和调整灌浆设计，以取得最佳防渗效果。
（3）.坝顶破损严重，并有村级公路从坝顶经过，拟采用砼硬化路面的方式进行处理。
上、下游坝坡整治：
上游坝坡采用砼护坡到正常水位170.07m，170.07m高程以上采用浆砌石护砌至坝顶；
下游坝坡采用草皮护坡，坝面设置排水系统，且上、下游坝坡增设踏步台阶。
（4）.卧管、涵洞老化、漏水严重，重建钢筋砼卧管、钢筋砼涵洞。
（5）.溢洪道为浆砌石溢洪道，有少量浆砌石护砌，但破损严重。
溢洪道采取通过调洪计算复核过流能力，完善溢洪道设计。
1.4.2大坝加固处理措施
大坝坝体进行冲抓套井回填防渗处理，坝基及坝肩采用帷幕灌浆。
坝坡整治在上、下游坝坡同时进行，原坝顶宽4.36m，不能满足稳定和施工要求，本次设计加固后坝顶总宽为4.5m。
上游坝坡设计修整到171.9m高程坡比为1：
2.3，171.9m高程至坝顶采用浆砌石护砌；
大坝下游坡比设计为1：
2.4，在169.00m高程处设0.35m宽过坝渠道。
本次设计对上游坝坡进行20cm厚的C20砼护坡，两侧与山体接触处设计C20砼基座；
坡脚设置C20砼基座。
护坡范围为：
大坝170.07高程（正常水位）至坝坡脚基座166.70m高程。
大坝下游坝坡在坝脚处增设排水棱体，其以上至坝顶采用草皮护坡，左右两端均与山体搭接处修建排水沟。
对坝顶通道进行C20砼硬化设计。
大坝坝顶长182.00m，本次设计加宽至4.5m，坝顶砼厚度为20cm。
坝体排水采用棱体排水和贴坡排水相结合的方式。
棱体总长度约87.0m，排水棱体底部高程为167.00m，顶部高程为168.00m，坡比为1:
1，顶宽1.5m；
贴坡排水底部高程为168.00m，顶部高程为169.30m，坡比为1：
2.4。
1.4.3输水涵洞加固处理措施
由于原坝下输水涵洞已出现渗漏情况，不利于空库检修枢纽各建筑物和灌溉用水，故将原输水涵管拆除重建。
为满足使用要求，按原坝下底涵泄水量设计，涵洞底板高程：
进口高程167.64m，出口高程167.24m。
该洞为灌溉输水之用，断面形式选用圆管涵，采用PVC管外衬砼，尺寸为D=0.5m。
涵洞放水卧管设计：
原放水卧管由于施工质量差，清基不彻底，管身沉陷断裂，木塞止水不严，启闭方式落后。
根据安全鉴定意见，将现有卧管管身及镇墩全部拆除后，对基础进行清挖处理，重新设计卧管。
1.4.4溢洪道加固处理措施
根据业主要求及实际情况，本次设计对溢洪道控制段底板拆除重建，导墙局部改造；
泄槽段底板拆除新建，侧墙局部改造；
新建下游消力池。
设计将溢洪道在原位置衬砌，仍为正槽开敞式溢洪道。
溢流堰的堰面型式为宽顶堰，堰顶高程172.07m。
溢洪道由控制段、泄槽段和消能段组成，设计控制段进口宽4.0m。
溢洪道断面形式见相应标准断面图。
1.5施工组织设计
1.5.1施工条件
荷叶塘水库位于湖南省**市冷水滩区普利桥镇小江桥村境内，有村级公路与普利桥镇及冷水滩城区相连，距冷水滩城区45km，交通较方便。
1.5.2施工导流
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，（小
（二）型）水库Ⅴ等工程，导流临时建筑物为5级，土石类围堰设计洪水标准为10～5年一遇洪水重现期。
本工程导流建筑物采用均质土围堰，选择导流临时建筑物设计洪水标准为5年一遇洪水重现期。
根据施工进度安排，本次水库除险加固工程均安排在枯水期施工，由于需保护的项目工作量较小，导流时段选择10月～次年2月。
根据设计，施工需要导流的项目为坝低截水墙和涵洞改造。
新开输水涵管为开挖埋设，施工时可利用围堰加开挖沟槽导流。
在修建截水墙时需修围堰。
1.5.3施工总进度布置
本工程2013年10月开始施工，次年2月完成，总工期共5个月。
施工准备期1个月，工程施工期4个月，完建扫尾1个月。
工程筹建期不计入总工期，主要完成项目招标，施工征地等。
施工期准备期1个月主要进行临时房屋，施工生产设施的修建，临时道路的修建等。
工程施工期4个月，完成项目的主体施工。
完建扫尾1个月，主要为扫尾工程施工，施工场地恢复与撤离，不计入总工期。
1.6水土保持和环境保护
1.6.1环境保护
荷叶塘水库除险加固工程的实施，能使水库大坝和主要建筑物的险情隐患得到有效控制，为水库的安全运行提供了保障，也为水库的灌溉、防洪、养殖是明显的、主要的。
但工程的实施也不可避免对区域的自然环境、生态环境、社会环境等产生一定的不利影响，而不利影响大部分发生在工程实施过程中，影响程度不大，持续时间不长，只要采取适当的措施，其不利因素可以得到控制和减轻。
总之，该工程的兴建，其有利影响大于不利影响，体现了经济效益、社会环境效益的统一，工程建设是可行的。
荷叶塘水库除险加固工程环境保护的主要任务是具体落实环境影响评价中提出的各项环境保护措施，着重对施工期施工区进行环境保护设计，并提出环境保护管理和环境保护投资预算。
1.6.2水土保持
根据工程分布的特点，项目建设区水土保持以工程措施为先导，项目建设施工工作面（或“点”）在施工期的水土流失结合建筑物建设预以防治，防止暴雨洪水时施工面上的土、渣入河、入沟。
在可能新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上草、林植被建设和土地复垦措施，保护新生地表，改善库区生态环境，使建设工程能充分发挥其效益。
1.7工程管理
1.7.1工程建设初期管理
荷叶塘水库大坝工程属V等工程，主要建筑物级别为5级，除险加固工程规模较大，须组织一个强有力的领导班子，成立专门的管理机构，相对独立地行使工程建设期内各项管理职能，以确保工程各项建设有序、有效、顺利进行。
参照同类工程的经验和模式，初步确定管理机构框架：
成立荷叶塘水库大坝除险加固工程建设指挥部，指挥部由镇政府主要领导任指挥长，村主要领导任副指挥长。
指挥部管理人员由相关单位业务人员组成，工程技术人员主要考虑由水利局抽调。
1.7.2工程运行期管理
荷叶塘水库除险加固工程完建后，产权及管理权仍归村集体所有，由村委会独立行使管理职能，镇水管站协管，冷水滩区防汛办总调度。
1.8工程概算
静态总投资196.78万元
建筑工程费146.55万元
机电设备及安装工程1.71万元
金属结构设备及安装工程0.80万元
临时工程12.43万元
独立费用25.92万元
基本预备费9.37万元
2水文
2.1基本情况
荷叶塘水库位于湖南省**市冷水滩区普利桥镇小江桥村境内，坝址座落在普利桥镇小江桥村境内。
坝址地理位置处于东经111°
库区内山丘众多，地势比较平缓，植被较好，水土流失较轻。
2.2气象情况
荷叶塘水库属中亚热带季风气候，夏季多为低纬度海洋暖湿气团盘踞，温高湿重。
冬季常为西伯利亚和蒙古干湿气团控制，清冷干燥。
气候温和，光热充足，雨热基本同季；
春温多变，冷气入侵频繁；
春夏多雨，夏秋多旱；
冬冷期短，暑热期长，无霜期长。
全区年平均日照1620.4小时，年太阳辐射总量107.8千卡/厘米2，年平均气温17.6℃，日平均稳定通过10℃的初日为3月21日，终日为11月27日，间隔期252天；
大于或等于10℃活动积温5660℃；
无霜期289天；
年均降雨量1440mm，70%以上集中在4∽9月。
2.3设计暴雨
38′、北纬26°
41′）和集雨面积（0.46km2），在《查算手册》上查得该水库数湖南省暴雨一致区第八区，库区多年平均最大降雨量H24点为90.0mm，其它参数的查算结果见表2.3-1。
表2.3-1荷叶塘水库设计暴雨成果
P（%）
项目
0.5
5.0
10.0
备注
KP
2.53
1.78
1.53
1.统计参数
H24点=90mm
CV=0.4
CS=3.5CV
2.点面关系数
α=1.0
3.初损
I0=30mm
H24点（mm）
227.7
160.2
137.7
H24面（mm）
n2
0.662
0.692
0.702
n3
0.792
0.817
0.827
H1（mm）
93.14
71.584
63.52
H3（mm）
135.02
100.41
88.12
H6（mm）
170.66
124.3
108.34
H12（mm）
197.13
141.12
122.14
R总（mm）
192.41
127.09
105.26
ψ
0.75
R上（mm）
144.30
97.65
78.94
2.4设计洪水
a）设计净峰流量及汇流时间
参照《查算手册》，采用推理公式求净峰流量和汇流时间。
Qm=0.278×
F×
Rt/t…………………………………2-3
…………………………………2-4
通过试算求得。
汇流公式中，Qm为地面最大净峰流量（m3/s），F为流域面积（km2），Rt/t为地面径流强度，t为汇流时间（h），L为流域干流长度（km），J为干流平均坡降，m为因流域形状而变的系数，由水库集雨面积（0.46km2），干流长（1.1km）及干流平均坡降（0.01819），得
，m=0.145θ0.489=0.321。
将有关数据代入汇流公式，求得荷叶塘水库的地面洪峰流量及其它有关参数如表2.4-1。
表2.4-1地面洪峰流量
重现期（a）
200
20
10
Q上m（m3/s）
4.98
3.45
2.91
τ（h）
2.43
2.66
2.78
ΣQi（m3/s）
18.4
12.2
10.1
Q上m/∑Qi
0.27
0.284
0.289
Q下m（m3/s）
0.47
0.31
0.21
△Q下m（m3/s）
0.04
0.02
0.01
W（万m3）
8.85
5.85
4.84
b）入库洪水过程线
其中地面径流过程采用径流系数法推求，地下径流过程利用三角形法推求，入库洪水过程线成果见表2.4-2。
表2.4-2荷叶塘水库入库洪水过程线（推理公式）单位:
m3/s
1
3.5
2.4
0.4
2
2.1
3
2.9
1.9
3.0
4
2.0
1.3
1.7
5
1.6
1.0
1.2
6
0.9
7
0.7
8
0.6
9
0.8
11
12
0.3
13
14
0.2
15
16
17
18
19
0.1
21
22
23
24
2.4.2成果合理性分析
从洪水模数定性上分析：
荷叶塘水库200年一遇洪峰模数为10.98m3/s.km2，20年一遇洪峰模数为7.61m3/s.km2，10年一遇洪峰模数为6.42m3/s.km2，符合流域一般特性。
因此，荷叶塘水库设计洪水在面上分析是合理的，本次设计成果可满足本阶段设计的要求。
2.4.3分期洪水
荷叶塘水库枯水期一般为10月至次年3月，水库除险加固施工最好选择在这段时期进行。
根据库区降雨情况分析，一般分10月至次年3月、11月至次年2月、12月至次年1月三种，根据经验数据统计，各种洪水的估算结果如表2-4。
表2-4分期洪水估算结果表
项目
10月至次年3月
11月至次年2月
12月至次年1月
统计参数
一日降雨量均值（mm）
42.1
33.2
26.4
CV
CS/CV
一日洪量（万m3）
10年一遇
2.2
1.14
5年一遇
1.45
1.26
0.96
3年一遇
1.18
1.05
0.84
水库水位
（m）
167.82
167.71
167.64
167.73
167.62
167.58
167.68
167.54
167.46
备注：
1、径流系数采用枯水期平均值0.47；
2、起调水位为死水位167.24m，相应库容0.2万m3；
3、集雨面积内的来水量全部留在水库内；
4、水库水位由库容曲线查算。
2.5调洪演算
2.5.1调洪演算的基本原则
1）荷叶塘水库溢洪道为开敞式，堰型为宽顶堰，从溢洪道堰顶高程水位172.07m起调，相应库容为9.93万m3。
2）溢洪道无闸门控制，当水位超过溢洪道堰顶时，库水自动溢泄，水库水位随入库流量增大而上涨，直到设计和校核洪水位，其下泄流量相应达到设计和校核流量，入库洪水流量小于溢洪道的泄流能力，库水位下降。
3）为了水库安全起见，出库流量只计溢洪道的泄流能力，不计输水涵洞的出库流量。
2.5.2调洪演算的基本方程
根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程为：
式中：
Q—入库流量（m³
/s）;
q—出库流量（m³
/s）；
V—库容（万m³
）；
—计算时段长（s）；
i—时段编号。
2.5.3调洪演算的
升级会员 