中型水库水利工程初步设计报告Word文档格式.docx

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3、同意采用的灌溉设计水平年、供水设计水平年均选定为2010年，灌溉保证率为P=75%、供水设计保证率为95%。

4、同意初定灌溉范围为：

xx、xx、xx、xx、xx、xx等15个乡镇的12.62万亩

5、同意《可研报告》推荐的水库各特征水位，总库容3553万米3（可研推荐的无闸溢流砼重力拱坝）。

6、同意《可研报告》经优化的装机规模，五级电站总装机容量1.7万千瓦。

7、基本同意《可研报告》补充资料㈢确定的渠道规模，渠系总长144.62千米，其中干渠40.2千米。

同时提出在初步设计中应重点研究的若干问题。

2002年8月6日，xx发展计划委员会组织召开了关于xx县xx坝水利工程可行性研究报告的审查会，同年5月xx发展计划委员会[2002]1058号文下达了《xx发展计划委员会关于xx县xx坝水利工程可行性研究报告的批复》，明确批复：

1、工程建设任务：

是以农业灌溉为主，兼有旅游、乡镇供水、农村人畜饮水、发电、三峡移民安置等综合效益的中型水库工程。

2、建设规模：

⑴　水库总库容3553万米3，最大坝高45.5米、同意设计推荐的无闸溢流砼重力坝。

⑵设计干支渠长170.53千米，其中干渠长38.502千米、设计流量6.3米3/秒；

支渠长132.024千米、设计流量0.7～1.6米3/秒。

⑶灌区城镇供水人口1.6万人、农村人饮4.7万、牲畜4.5万头，年供水量336.24万米3。

⑷电站装

机五级1.7万千瓦，年发电量4683万千瓦。

2002年6月，我院受xx县水利水电开发公司委托承担了xx县xx坝水利工程初步设计工作，同月开始对坝址和各梯级电站厂址、渠系的测量及地勘工作，同时开始设计资料的收集。

于2002年10月和11月分别提交了测量和地勘成果.

1.2水文

1.2.1流域概况及气象

xx县属四川盆地周边山地中亚热带湿润气候区，气候温和，降水充沛，日照较少，四季分明，光热小时空分布不均，垂直气候差异大，灾害性天气频繁，具有春雨伏旱、秋（雨）绵、冬干等气候特点。

据最近的xx气象站1965—2000年资料统计：

多年平均降水量1357.4毫米，最大年降雨1694.5毫米（1982年）最小年降雨1012.5毫米（1976年），降雨年际变化大，年内分配不均；

4—9月降雨量占全年的76.7%；

多年平均气温11.7℃，极端最高气温40.2℃（59年8月），最低气温-4.7℃（75年12月）；

多年平均日照1140小时，霜期185天，年总积温3419.6；

多年平均蒸发量1227.5毫米，陆面蒸发量564.3毫米；

多年平均风速0.86米/秒，实测最大风速12.0米/秒（75年8月）。

1.2.2径流

㈠径流特性

本流域径流由降雨补给，径流丰沛，据xx坝站14年实测资料统计，主要来水时段为4—10月，枯水期出现在11—3月，丰水期占年径流总量的79.6%，枯水期占20.4%。

径流年际变化大，多年平均径流深倍比值达2.1倍，年平均最大径流深1227毫米（1982年），最小年平均径流深590.8毫米（1984年），年内分配极不均匀。

㈡径流计算

1、径流计算：

因设计流域属有部分资料地区，经插补延长后采用1971—2000年系列按日历年、水利年分别计算，其统计参数如xx坝站径流成果表1—2—1。

xx坝站径流成果表

表1—2—1

项目

（mm）

cv

cs/cv

hP（mm）

P=25%

P=50%

P=75%

日历年

867

0.19

2.0

972

857

751

水利年（4—3月）

866

971

856

750

2、xx坝站与xx站径流相关后计算径流

因xx坝水文站未恢复观测，为了进一步延长系列、复核径流成果，初设阶段用另一种方法延长xx坝站径流系列、计算径流。

采用xx站1980、1983～1991、1993～1996年14年同步系列与xx坝站建立11～3月、4～10月月流量相关关系，相关系数在0.85以上。

插补得xx坝站1971～1979、1981～1982、1992、1997～2000年径流系列，组成xx坝站1970-2000年月径流系列（日历年）。

经分析，统计参数为：

Q=1.40（h=867mm）、CV=0.22、CS=2CV。

系列分配过程中各月水量比例与方法一接近。

3、查等值线图

查1979年版《四川省水文手册》等值线图，=800毫米，CV=0.20，CS=2CV。

㈢成果采用及合理性分析

1、成果采用

经3种方法比较：

第一种方法是用实测资料进行计算，成果更真

实可靠，故采用第一种方法成果=866毫米。

1.2.3洪水

㈠洪水特性

xx河属山溪性雨洪河流，其洪水由暴雨形成,洪水发生时间与暴雨相应。

根据xx坝水文站1977年～1996年逐日平均流量资料统计分析，年最大洪峰流量发生在5月～9月，6月和7月出现的次数最多，洪水过程陡涨陡落，起涨时间多在2～6小时，形成洪峰时间多在13小时以内，峰型多为单峰，中、下部肥胖，上部尖锐。

㈡洪水标准

xx坝水库总库容2815万米3（本阶段推荐的上坝址堆石坝有闸方案），根据GB5021—94《防洪标准》，xx坝水库工程等别为Ⅲ等，永久性主要水工建筑物级别为3级，其设计洪水标准为100～50年一遇，取50年一遇，校核洪水标准为1000～500年一遇（比较方案砼重力拱坝）取500年一遇，或2000～1000年一遇（土石坝），本阶段推荐的堆石坝有闸方案取1000年一遇。

1.2.4洪水计算

㈠设计暴雨计算

工程流域附近有xx雨量站、xx雨量站和桥头雨量站。

xx站和xx站暴雨资料为1965年～2000年资料，桥头站暴雨资料为1967年～2000年资料，但这三站暴雨资料只收集到6小时和24小时暴雨，10分钟和1小时暴雨为查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》资料，用这三站暴雨平均值作为工程流域面平均暴雨，得出工程流域面平均6小时和24小时暴雨系列为1965年～2000年共36年资料，经频率分析计算后得出工程流域暴雨参数,见设计暴雨参数表1—2—2。

设计暴雨参数

表1—2—2

历时

（小时）

参数

1/6

6

24

暴雨均值（mm）

15

40

67.6

96.2

CV

0.35

0.40

0.43

0.48

CS

3.5CV

㈡设计洪水计算成果

xx坝水库设计洪水总量成果表

表1—2—4

P（%）

坝址

0.1

0.2

2

5

10

50

上坝址

W（万m3）

1838

1696

1171

966

804

412

xx坝水库分期设计洪水成果表

表1—2—5

P（%）

分期

20

统计参数

（m3/s）

4月

62.1

48.2

34.3

15.5

21.5

0.95

2CV

10月

40.1

31.2

22.2

10.0

13.9

11月～3月

36.8

28.3

19.8

8.53

12.3

1.00

10月～3月

48.1

38.4

28.5

14.5

18.4

0.82

5月～9月

266

195

131

62.7

96.4

0.88

1.2.5泥沙

工程以上xx河流域地势高、河床深切、地质构造单一，无大断层

通过，岩石较完整，土层较薄。

高山有森林分布，植被良好，流域内降水充沛，多集中在7—9月。

但流域比降小为7.24‰，流域产沙量少。

悬移质主要来自降水对流域内大面积表土的冲蚀，推移质主要来自支沟及滑坡。

该流域无实测泥沙资料,根据相邻流域xx水文站悬移质测验资料,多年平均输沙模数为636吨/千米2，输沙量在年内分配不均，主要集中在汛期，年际变化也大。

再查等值线图输沙模数为650吨/千米2。

考虑洪水期xx河河水较清，且xx坝植被好，坡降小，经分析采用输沙模数636吨/千米2，计算上坝址输沙量及淤积总量。

悬移质年平均输沙量3.3772万吨，推移质取悬移质的10%为0.3377万吨。

考虑悬移质按多年平均排沙比法计算，由α==0.798查水库多年平均拦沙率关系曲线β=0.95，得水库悬移质多年平均拦沙量为3.2083万吨，年总输沙量为3.546万吨，年淤积量为2.5329万米3，50年淤积总量为126.6万米3，淤沙高程为1441.2米。

多年平均含沙量：

0.834千克/米3。

1.2.6水文站网规划

xx坝水库为一中型水库，所在流域暴雨频繁、量大，为确保施工期安全和有利于工程的运行管理，需作好水情预报。

应尽快请具有相应资质的水文专业单位重设xx坝水文站，进行降雨、水位、流量观测。

同时根据xx河山溪性河流特性，流域面积和形状分布，在三坝村、xx村新设两个雨量站，以控制观测坝址以上流域的降水变化，并在水库枢纽建立水情预报中心站。

1.2.7通信方式

由于xx河洪水来势迅猛，陡涨陡落，为了争取预见期，拟用短波

人工传递通信方式，中心站采用微机和实施作业预报，短波通信系统由三个测站及一个中心站组成。

1.3工程地质

1.3.1水库区域地质

库区属侵蚀——剥蚀低中山地貌单元的山原地形，地面标高1427～1600米。

xx河在建库河段的走向为南东——北西向，河谷多为横谷与斜向谷，两岸冲沟呈树枝状展布，沟底最低标高1427米，岸坡坡度一般在25°

～50°

之间，地形相对高差一般120～180米。

总体地势为南东高北西低。

经复核，水库区地质构造单一，无断层存在，构造稳定性良好；

水库区属弱震地质环境，地震活动水平低，地震基本烈度为Ⅵ度。

库区主要出露侏罗系中统上沙溪庙组及第四系地层。

上沙溪庙组为暗紫色、紫红色泥岩、砂质泥岩与黄灰色、灰绿色、灰色长石石英砂岩不等厚互层，库区无危及水库安全的严重滑坡、崩塌等不良地质现象。

水库库岸均由砂岩、砂质泥岩不等厚互层组成，岩层倾角平缓。

xx河建库河段河谷多为横谷与斜向谷，库岸稳定性良好。

水库库容有限，由库水形成并施加于库盆岩体上的附加应力小；

库内无断层等导水通道存在；

库内无喀斯特。

因此，水库蓄水后不会引起构造型、喀斯特型及浅表应力调整型等常见的水库诱发地震。

1.3.2枢纽区工程地质条件

坝址属侵蚀剥蚀低中山地貌单元的山原地形。

xx河由南东向北西流经坝址，流向344°

。

河段平直，河谷较开阔，河床底宽18米，右岸漫滩宽35米，河谷剖面型态为左岸略缓的不对称“U”型，在1465米高程河谷宽高比为4.2。

坝址区主要出露第四系冲积层（Q4al）、第四系残坡积层（Q4el+dl）、

第四系人工堆积层（Q4r）及侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）。

J2S2厚层长石石英砂岩体中部夹有一大型透镜体。

透镜体岩性为三层暗紫色中层状砂质泥岩与二层灰色中厚层状长石石英砂岩互层，透镜体分布于整个坝址，产状与上覆、下伏岩层一致，在坝轴线方向上，透镜体厚度较稳定，而在顺河流方向上，透镜体厚度有变薄趋势。

在透镜体顶面存在编号为NJ1的泥化夹层。

该泥化夹层为褐黄色粘土，手搓可呈2毫米左右细条，略有砂感（因取样困难，因此无颗分资料），软塑，饱和，一般厚0.5～1.0厘米，最大厚度10厘米。

泥化夹层顶、底面起伏明显。

坝址位于xx向斜南东翼，岩层产状310°

～350°

∠6°

～15°

，即岩层总体倾向下游偏左岸（个别透镜体及交错层理除外）,岩层接触关系正常,无断层存在。

坝址区存在的软弱结构面有软弱夹层（岩层）、宽张层面裂隙、泥化夹层及由节理密集发育而形成层间破碎带。

节理密集发育带：

零星存在于砂岩体内，一般厚度1.0～2.0米，延伸距离短，成层性差。

长石石英砂岩岩体结构为厚层～中层状结构（局部为薄层状结构），工程地质分类为BⅢ，按抗压强度划分，岩体属中硬～坚硬岩，抗滑与抗变形性能好，抗风化及抗冲能力较强；

砂质泥岩岩体结构为中层状结构，工程地质分类CⅣ，按抗压强度划分，岩体属软岩～较软岩，抗滑、抗变形性能较差，抗风化与抗冲刷能力弱。

坝址风化形式以碎块状风化与夹层风化为主，前者主要表现为风化岩体以碎块形式从母岩体剥落，一般发生在砂质泥岩岩体中；

后者表现为沿张开的结构面产生强烈风化，结果是在结构面表面形成厚1～10厘米的强风化层，从而产生层间风化夹层。

坝址区强风化层主

要分布于两岸坡中、上部，一般强风化层厚度2～5米，弱风化层厚度18～30米。

根据平洞揭示，水平强卸荷带内节理多为张开～宽张，粘土充填，平均裂隙间距约0.5米；

弱卸荷带内节理多为微张～闭合，裂面水蚀痕迹明显，平均裂隙间距约1米。

1.3.3主要工程地质问题及其处理建议

㈠重力拱坝：

1、坝肩抗滑稳定性：

左坝肩：

下游200米有一浅切割冲沟，坝肩中上部存在有偏厚（4.0～6.5米）的强风化岩体，中部与上部分别存在大范围泥化夹层（NJ1）与软弱夹层，因此，左坝肩略显单薄。

坝肩存在潜在滑移体：

下游侧滑面为第①组节理底滑面为NJ1泥化夹层或层面。

中下部坝肩抗滑稳定性优于中上部。

考虑左坝肩的工程地质特性，为了减小拱端推力，降低坝体对坝肩的依赖程度，选择重力拱坝是适当的。

右坝肩：

坝肩坡面平顺，下游近距离内无冲沟切割，山体宽厚。

坝肩亦存在潜在滑移体：

上游侧滑面为第③组节理（330°

∠80°

，浅层连通率30％），下游侧滑面为第②组节理（200°

∠40°

，浅层连通率20％），底滑面为层面裂隙或NJ1泥化夹层。

同左坝肩一样，右坝肩中下部岩体抗滑稳定性优于中上部岩体。

2、坝基抗滑稳定性：

在拱弧下游88米的河床存在有一个厚度2.5米、最小埋深8米的泥质胶结粉砂岩透镜体（RJ2），其产状为以8°

～10°

的视倾角倾向下游。

该透镜体属软弱夹层，岩体抗冲能力低。

由于透镜体规模小，且位于消力池下游，因此不会影响坝基抗滑稳定性。

3、边坡稳定性：

由于岩层产状平缓，边坡岩体均较完整，岩性

又以中硬～坚硬的长石石英砂岩为主，开挖基坑所形成的边坡多为逆向坡或切向坡，故边坡稳定性良好。

4、防渗：

沿拱弧以帷幕灌浆防渗。

5、基坑开挖：

河床：

直接出露弱、微风化厚层长石石英砂岩，最小厚度15.5米，挖除表层宽张层面裂隙，帷幕灌浆过程中亦可充填中浅层宽张层面裂隙。

遇砂质泥岩层时，可扩大拱座设计，并注意拱间衔接。

对NJ1泥化夹层和软弱夹层，可用混凝土塞予以封闭，提高其抗剪强度。

所有较光滑的基坑表面均予以凿毛处理。

㈡钢筋砼面板堆石坝：

1、边坡稳定性：

同重力拱坝一样，由于岩层产状平缓，边坡岩体以厚层状长石石英砂岩为主，面板堆石坝基坑开挖过程中所形成的边坡多为逆向坡或切向坡。

因此，边坡稳定性良好。

2、防渗：

沿趾板线以帷幕灌浆防渗。

3、基坑开挖：

对趾板，应以弱风化基岩为持力层，由于长石石英砂岩与砂质泥岩岩体物理力学性能差异明显，应注意岩性过渡段趾板的衔接，防止地基不均匀沉陷而导致面板开裂；

砂质泥岩段基坑应尽快封闭，防止建基面岩体进一步风化；

较光滑的基面宜进行凿毛处理。

对堆石区，可直接以基岩为持力层。

㈢坝型比选

坝址河谷宽高比为4.2，河段顺直，两岸坡坡面较平顺，地形坡度22～35°

地形条件适宜兴建重力拱坝与面板堆石坝。

坝基坝肩岩体以厚层～中层状长石石英砂岩为主，夹有中层状砂质泥岩透镜体，岩体整体物理力学性能较高，抗滑、抗变形性能较好。

因此，坝基坝肩岩体物理力学性能可满足重力拱坝的要求，对面板堆石坝来说更不存在问题。

两坝肩尤其是左坝肩中上部岩体的抗滑稳定

性较差：

两坝肩存在贯通性的NJ1泥化夹层与小范围的软弱夹层；

两坝肩中上部岩体泥质含量的增加及岩体结构的变化使两坝肩中上部岩体物理力学性能下降。

为了保证建筑物安全，建议采用以下工程措施改善其抗滑稳定性：

对泥化夹层与软弱夹层用混凝土塞予以封闭，并进行固结灌浆处理，提高其抗剪强度与岩体完整程度；

适当调整拱弧中心角与半径，调低拱弧弧度，降低拱端对坝肩的依赖程度。

本工程重力拱坝最大坝高46.3米，面板堆石坝最大坝高41.6米。

虽然重力拱坝坝址工程地质条件要求较高，就本工程实际而言，经过适当的工程处理，坝基坝肩工程地质条件可以满足重力拱坝的要求；

面板堆石坝对地质条件要求较低，现有坝址地形地质条件完全满足其要求。

相对来说，选择面板堆石坝所面临的不确定地质条件要少。

进行多专业综合比较后再对坝型作出最终选择。

1.3.4结论

⑴经复核，xx县xx坝水利工程位于四川盆地东部边缘，区域构造部位属扬子准地台（Ⅰ级）扬子台褶带（Ⅱ级）川东褶皱束（Ⅲ级），构造型式多为成生于燕山运动期的褶皱，断裂构造一般伴于背斜核部。

新构造运动期间，本区表现为大面积间歇性抬升，差异运动弱。

本区属弱震地质环境，地震活动水平低；

1990年版《中国地震烈度区划图》（1：

400万）将本区划定为Ⅵ度地震区；

2001年版《中国地震动峰值加速度区划图》（1：

400万）划定的工程区地质动峰值加速度为0.05米/秒2。

因此，工程区区域构造稳定性良好，地震基本烈度为Ⅵ度（地震动峰值加速度为0.05米/秒2）。

⑵水库所在河流xx河建库河段流向大致为南东——北西向，即与构造线近垂直，河谷为横谷或斜向谷，两岸斜坡多为逆向坡或切向坡，地形坡度在30°

～45°

之间。

侏罗系上沙溪庙组基岩多直接出露

于岸坡，且倾角平缓。

经勘察，库内xx坝白水沟口、锣鼓坝七星沟与xx河交汇处零星存在危岩体，但方量有限。

从总体上讲，水库库岸稳定性较好。

水库库周地形封闭良好，分水岭高程一般在1530米以上。

库盆岩体在25～50米以下多为弱透水岩体。

水库两岸10千米以内无深切邻谷存在。

因此，水库不存在库水向邻谷渗漏问题，事实上，已在同一地层中建成的xx镇水库也不存在渗漏问题。

库周植被良好，故水库淤积不突出。

库内无重要文物及矿产资源。

毛细水升高是主要浸没形式，其饱和高度约0.5米，极限高度约3.0米，在饱和高度之上，毛细水升高对植物生长无实质性影响。

水库不具备产生常见水库诱发地震的必要地质条件。

⑶从坝址的地形地质条件来比较重力拱坝与面板堆石坝，二方案均有其地质缺陷：

对重力拱坝，主要地质缺陷为：

两坝肩存在有贯通性泥化夹层（NJ1）与零星的小范围软弱夹层，需进行工程处理；

坝肩上部岩体泥质含量有所增加，岩体结构变为薄～中层状结构，岩体抗滑与抗变形性能较坝肩中、下部岩体低；

帷幕灌浆深度较大。

对面板堆石坝，其主要地质缺陷仅仅为帷幕灌浆深度较大。

对二坝型方案来说，上述地质缺陷不足以导致方案的不成立。

因此，重力拱坝和面板堆石坝均为适宜坝型。

相对来说，选择面板堆石坝所要面临的由地质条件而引起的不确定因素要少。

⑷渠系展布于方斗山背斜两翼，除xx支渠前段存在有较大方量的滑坡外，其它干渠、支渠仅见零星小方量崩塌与土层塌滑体，工程地质条件较好。

各渠系隧洞进、出口地形坡度在20°

～35°

之间，基岩多裸露，挂洞条件较好；

洞身围岩以砂岩、灰岩（围岩类别Ⅲ类）为主夹砂质泥岩、页岩（属Ⅳ类围岩）。

无不良气体存在，施工受地下

水影响较小，应对Ⅳ类围岩段与Ⅲ类围岩中局部节理密集发育段进行衬砌。

各级电站站址第四系覆盖层小，基岩强风化带厚度薄，无严重不良地质现象存在。

置电站基础于弱风化基岩上，场地稳定性良好。

应对二级电站北部高边坡进行喷锚。

⑸灌区土壤以粘土与粉质粘土为主，土壤类型有黄壤土、紫色土、水稻土、冲积土四类，PH值在6.0～7.2之间，基本属微酸性，以水库微碱重碳酸钙、重碳酸钠型水长期灌溉灌区农作物对灌区土壤酸碱度将起到中和作用，有利于农作物生长。

⑹天然建筑材料的石料（条石料、块石料、碎石料）储量、质量可以满足要求，运距短，开采条件尚好。

坝址范围内无天然砼骨料；

以xx石料场长石石英砂岩人工制取砼骨料，粗骨料中针、片状物质含量较高，细骨料中石粉含量大于20%，不过。

根据同类工程经验类比，只要在一定搅拌时间内适当提高水泥用量，配制较低标号（C15以下）砼并无难度；

当需要更高标号砼时，则宜开采xx骨料场灰岩人工制备砼骨料。

砂岩砼骨料属非活性性骨料。

1.4工程任务和规模

1.4.1工程任务

根据xx坝水利工程在全县农业灌溉中所占重要地位和上级主管