小型水库除险加固毕业设计Word格式.docx
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（1）thedamsections:
thematerialsofthecrestpavementisnaturalsoilanditisunabletopasswhenrains;
theupstreamslopewithnosurfacetreatmentandthesurfaceisirregular;
thedorsalsurfaceoftherightsidehasalargeareawithproblemsofsoildeformation,collapseandslide.Thestabilitysafetyfactorofdownstreamslopeslidingdoesnotmeettheregulatoryrequirements.
（2）spillwayparts:
theweirbodyexitstheproblemsofcrack,desizingandseverewaterleakage,thethicknessoftheweirrearslotbackplaneliningisnotenough.（3）whilethewatertreatmentarerepaired2003,butinJuly2007itblockedbecauseofthewoodandcannotdrainproperly.（4）reservoirwithnowaterlevelgauge,norainfallobservationfacilitiesandthedamwithnoleakageanddeformationobservationfacilities;
thedamswithnomanagementroomandnofloodcontrolfacilities.Thisdesignoftheprojectconsidersthestatusandsecurityadvicewithcomprehensiveanalysisoftheproject,determinesthereinforcementdesignandconductsthedamreinforcementandtherenovationofbuildingsdesignedtoventdrain.Thispaperrequirestocompletethereservoirdesignanddetermineareasonabledamheight.Thedamneedtheseepageanalysisandcarryoutaprojectofaddingheight,completedamseepageandstabilityanalysis,andcompletethestructuraldesignofthedam.
Keywords:
Dam;
seepage;
stability;
floodlevel;
spillway
第一章综合说明
绪言
水库枢纽距五里镇约5km，有简易公路通到右坝肩山梁上。
水库坝体为粘土均质坝，最大坝高，坝顶长，坝顶宽，坝顶高程（相对高程）。
坝址以上控制流域面积，总库容万m3，河道长，河道平均比降%。
溢洪道位于左坝肩，由寒武系薄层灰岩夹千枚岩强弱风化岩体开挖而成，为侧堰溢洪道，堰顶高程。
放水设施位于右坝肩，由卧管和放水涵洞构成。
李家沟水库工程于1954年2月由群众自建，为万方大堰，于1958年加坝升级为水库，投入使用。
1965年因漏水，坝体滑动后进行整修，同时将坝再次加高。
1977年7月因上游堰塘跨坝，导致李家沟水库漫坝，坝体形成深槽，同年进行溢洪道及坝体进行加固处理。
由于当时水库设计不规范，施工方法简陋落后，加之水库运行后主要建筑物老化失修，水库多年来一直带病运行，效益不能发挥。
2007年4月安康市防汛办、汉滨区防汛办组织有关专家对李家沟水库进行了安全鉴定，鉴定结论是：
李家沟水库大坝属三类坝，建议尽快进行除险加固处理
除险加固的必要性
现场检查存在的问题
由于受当时历史条件制约，水库施工质量差，竣工运行以来出现多处病害，长期带病运行。
本次设计根据水库除险加固工程设计导则要求。
通过检查大坝、溢洪道及放水设施等主要建筑物存在的安全问题，结论如下：
大坝部分
①坝顶：
坝顶为自然土路面，降雨不能通行，对大坝维修及汛期防汛不利。
②上游坝坡:
上游坝坡没进行护面处理，坝坡面不规整，冲刷侵蚀严重。
③下游坝坡：
背水面右侧有较大面积的土体产生了变形、塌陷和滑动，结合钻孔资料，土体最深滑移面达4m。
下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求；
且坝面杂草、树木从生，无坝面排水系统；
坝趾排水棱体部分已被掩埋，且有部分坍塌，从现状出露的排水棱体表面看，排水体不规整且排水不畅。
溢洪道评价：
溢洪道设计虽满足泄洪能力需要。
但现状溢洪道折线堰为宽，高的浆砌石结构，堰体砌石部分裂缝、脱浆，漏水严重，堰后侧槽底板衬砌厚度不够，现状冲刷破坏严重，已形成深冲坑；
泄槽左侧为约8m高边坡，侧槽边墙砌筑高约2m砌石，溢洪道泄洪时，水位高于侧墙，冲刷边坡，对溢洪道泄洪带来安全隐患，一旦边坡坍塌，将淤塞溢洪道。
引水设施部分：
引水设施虽经2003年处理，但在2007年7月因柴头堵塞，无法正常放水。
其它设施：
①水库无水位尺，无雨量观测设施；
②大坝无渗漏、位移变形等观测设施；
③大坝无管理房及抗洪设施；
水库运行50多年以来，为工程所在的刘营村及附近村庄的农业和农村经济发展发挥了巨大的作用。
1958年3月完工，1965年因漏水，坝体滑动后进行整修，1977年7月因上游堰塘跨坝，导致李家沟水库漫坝，坝体形成深槽，淹没下游刘家营村，冲毁大量房物及农田，后回填坍塌坝体，烣复水库部分功能，施工时均为人工填筑，也未对坝体加宽，安全难以保障，且不能发挥正常效益。
水库下游居民人口较集中，刘营村、石天高速公路均在水库下游，一旦水库失事，将会造成较大的灾害损失。
因此，李家沟水库除险加固对该地区至关重要，应从速立项以除后患。
设计依据及任务
设计依据
（1）《水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000；
（2）《防洪标准》GB50201-94；
（3）《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-1996；
（4）《溢洪道设计规范》SL253-2000；
（5）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；
（6）《水利水电工程工程量计算规定》（DL/T5088-1999）；
（7）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》SL189-96；
（8）《陕西省中小型水库工程险除加固初步设计报告编制规程》
（9）《安康市汉滨区李家沟水库大坝安全鉴定报告》。
设计任务
针对水库目前存在的主要问题，确定除险加固工程初步设计的主要任务为：
坝体：
对坝体上、下游坝坡进行护坡加固处理，增设踏步，坝顶路面硬化；
背水坡设置排水系统；
清理坝直坡积物，加固排水棱体。
加厚下游坝体，使其抗滑满足规范规定要求。
（2）对现状溢洪道工程进行复核、加固水毁段，保证行洪安全通畅；
（3）加固改建引水设施，对其进行翻修加固；
（4）增设管理房；
（5）完善水库工程监测设施。
水文
（1）水文气象概况
李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内，月河右岸支沟李家沟下游，水库枢纽距安康市约10km。
坝址以上流域面积，河道长度，平均比降‰。
汉滨区属于北亚热带大陆湿润性季风气候区。
气候温和，雨量充沛，四季分明，无霜期长。
年平均气温℃。
无霜期263天。
流域年均降水量850mm，60%集中在7、8、9月，最低值（1966年），最大值为（1983年）相差。
工程控制流域仅为，为特小流域，流域内无水文站。
本设计水文计算按照无资料地区，依据《安康地区水文手册》采用多种方法计算，进行合理性分析。
（2）设计洪水
依据《安康地区水文手册》，按照无资料地区计算李家沟水库设计洪水，采用洪峰面积相关法、综合参数法、推理公式法进行多方案分析计算。
不同方法计算的洪峰流量列入表。
表:
洪峰面积相关法计算成果表
频率
洪峰面积
相关法
综合参数法
推理公式法
采用值
P=％
从表可以看出，三种方法计算出的设计洪水成果值均有差异。
本工程控制面积，属于特小流域。
洪峰面积相关法为单因素的经验公式，忽略了河长、坡度等地形特征值的影响以及植被损失等下垫面和汇流过程等重要因素，仅以综合参数Kn表现。
对于特小流域，不能准确反映各流域的特殊性，其结果仅供参考。
综合参数法也忽略了植被损失等下垫面和汇流过程等重要因素，同样不使用于特小流域洪水计算。
对特小流域暴雨洪水，无论是暴雨的时空分布或流域汇流特性，推理公式更能适应其概化条件。
但是其参数为统计经验值，与实际存在一定的差异。
本工程为特小流域，，一旦发生特大暴雨，汇流时间极短，为安全起见，洪水采用前三种方法推求的最大值，设计洪水为Q=s（20年一遇），校核洪水Q=s（200年一遇）。
设计洪水过程
本工程为无资料的特小流域，洪水过程线采用三角形概化过程线法推求。
结果见表。
洪水过程线成果表
P（%）
5
历时（h）
流量（m3/s）
工程地质
（1）区域地质概况
李家沟水库枢纽位于月河一级支流李家沟下游，流域呈狭长带状。
地势北高南低，坝址上游两岸地形陡峻，坡度45°
～60°
之间，峰谷高差50~200m，为侵蚀中低山地貌。
水库枢纽区位于秦巴山脉之间，大地构造位于南秦岭东西向构造带中段南部，属月河断陷盆地。
盆地南为凤凰山复式背斜，北为牛背山复式背斜，中部为月河复式向斜。
（2）坝址区工程地质条件
李家沟水库坝址区河谷底宽35m，呈不对称“U”型河谷，河床高程，沟谷高差50~100m，属侵蚀中低山峡谷地貌。
左坝肩坝岸坡为岩质边坡，高出坝顶10多m，坡角约为25°
~35°
。
右坝肩为土质边坡，坡顶低于坝顶3~5m。
两坝肩边坡基本稳定。
坝址出露地层主要淤泥质土（Q4L）、残坡积土（Q4dl+el）、粉砂质粘土（Q4s）、粉质粘土（Q3al）、砂砾石（Q4al+pl）、砂砾石（Q3al）、寒武系（∈）薄层灰岩夹千枚岩，坝址处岩层走向110°
～120°
，倾向SW，倾角35~45°
坝址处岩层走向与岸坡大角度相交，倾向下游。
（3）坝体填筑土质量评价
李家沟水库坝体整体表现为不规则弧形，大坝建设经历了建坝、加坝和水毁恢复三次建设过程，根据勘察资料，分析坝体填筑土渗透系数为渗透系数为*10-6~*10-6cm/s，符合设计要求和规范标准；
压实度P=，压实度未达到设计要求和规范标准，碾压质量较差。
应对大坝进行稳定性复核。
野外地质勘查表明，虽然坝体土渗透系数符合设计要求和规范标准，但坝体仍存在渗漏现象，主要原因是坝体经过三次建设，存在三次填筑结合面，造成渗水通道；
坝体背水面右侧有较大面积的土体产生了变形、塌陷和滑动，结合钻孔资料，土体最深滑移面达4m，因此建议，对大坝整体进行防渗处理。
对坝体背水面右侧滑移面上部土体全部清除，再进行加固处理。
溢洪道场地工程地质条件
溢流堰堰底和左侧侧墙主要由薄层灰岩夹千枚岩强风化岩体组成，岩石裂隙发育，但整体边坡基本稳定。
强风化岩体基本质量级别为Ⅴ级，属Ⅴ类工程岩体，其承载力特征值的建议值fak=400kpa，变形模量E0的建议值为*103Mpa，冲坑系数k为。
（5）天然建筑材料
库区坝址下游月河二级阶地区粉质粘土分布较广，无论储量还是质量均能满足水库除险加固工程的筑坝用料要求。
水库所需砼用砂石料可在五里镇月河口石场采运，月河口石场砂石料质地坚硬，为安康市区建筑工程主要石料来源，储量丰富，交通方便，运距约5km。
工程设计
李家沟水库枢纽工程大坝为均质土坝，通过查阅资料可知，水库现状大坝最大坝高，顶宽度，坝轴线长约，坝顶高程在500m～（相对高程）之间。
上游坡比1:
，下游坡比1:
排水棱体顶宽度，高程484m，外侧坡比1:
，内侧坡比1:
李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内。
水库枢纽建在月河一级支流的李家沟中游。
枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施等建筑物组成，设计总库容万m3，水库灌溉面积850亩，是一座以蓄水灌溉为主的V等小
（2）型水利枢纽工程。
（1）下游坝体培厚
根据计算，坝体抗滑不满足规范系数要求坝面主要是下坝面，本次设计时主要考虑从下游坝面培厚加固。
坝顶宽度，满足设计顶宽要求，本次培厚加固拟主要培厚高程以下坝体。
设计培厚坝坡时，在高程设置马道，马道宽，坝坡坡比1:
，至高程排水棱体顶部，排水棱体顶宽，下游坡1:
，上游坡1:
1。
下游坝体培厚时，原设计上坝公路结合坝体填筑设计布置，沿原高程平移，公路内侧采用浆砌石挡墙挡护公路以上填筑体，挡墙高1m，顶宽，外侧直立，内侧坡比1:
排水棱体顶宽，外侧坡比1:
排水棱体内侧和底部分别设计反滤层，反滤层分上、下两层，上层为20cm砂砾石垫层（d5～d20），下层为10cm厚粗砂垫层（＜5mm）。
培厚坝坡为防止坝面土体流失，在坝坡面设置干砌石格构，格构边长10m的菱形网格，浆砌石表面抹2cm厚砂浆，垂直于上游坡面，格构宽，高。
格构间回填砂砾土，平整坝坡后种植草皮。
本次设计考虑增设五道排水沟，分别在坝体高程设置一道纵向排水沟，排水棱体底部设贴坡排水沟，左右坝肩沿坝体两侧山体结合部位各设置一道岸坡排水沟。
右岸上坝公路内侧设置一道排水沟。
岸坡排水沟采用砂浆砌筑，M10砂浆抹面，比降为自然山体与坝坡结合处的坡比，排水沟断面为底宽30cm、顶宽30cm，深40cm的梯形断面，砂浆砌筑，M10砂浆抹面；
公路内侧排水沟为20cm矩形断面，纵向排水沟与岸坡排水沟连接，最后排入坝下游河道。
为方便上下坝体，坝后中部由坝顶至坝基设置台阶，台阶宽120cm，砂浆砌筑，M10砂浆抹面。
（2）坝顶
坝顶高程，坝顶长，坝顶宽。
现状坝顶为土路面，考虑坝体多年运行情况，本次设计坝顶上、下游侧设置路缘石，铺筑泥结石路面。
坝顶泥结石路面分两层，上层泥结石路厚30cm，下层碎石厚15cm。
路面施工前，将坝顶草皮及杂物清理，平整辗压坝体至300m高程，为便于坝顶排水，设2％横坡倾向两侧。
（3）上游护坡设计
上游护坡从现状分析、主要是坡面无防护民，且存在脱坡、坝面不平整，必须先进行坝面修整，以保持平整。
根据平次大坝稳定复核，坝坡稳定计算满足规范要求，故对坝坡不作大的修改。
主要内容为：
对坝坡表面腐质土进行清基、夯实；
对坝面树根、草皮挖除，表层回填并夯实，坝面清基厚度控制在～。
上游坡处理从淤积面以下1m，即处理从高程以上采用干砌块石护坡，干砌石护坡下设反滤层。
干砌块石厚度30cm，反滤层分上、下两层，上层为20cm砂砾石垫层（d5～d20），下层为10cm厚粗砂垫层（＜5mm）。
为加强干砌石护坡的整体性和稳定性，防止干砌石大面积滑落，在大坝坡面增设浆砌石格构，格构为边长8m的菱形网格，采用浆砌石砌筑，垂直于上游坡面，格构宽，高。
为方便上下坝体，坝前中部由坝顶至库内设置台阶，台阶宽120cm，砂浆砌筑，M10砂浆抹面。
（4）放水卧管主要采用如下方案：
考虑卧管2003处修复，现状结构满足规范要求，只因2007年柴草堵塞。
本次卧管处理针对堵塞部位进行拆除，清除堵塞物，再按原结构恢复。
改造卧管在原位置槽挖后，回填垫层砼，再浇筑C20砼。
卧管底坡坡比与坝体坡比相同为1：
2，卧管结构尺寸保持原结构尺寸不变，为60×
60cm，台阶宽80cm，高60cm，平台设置直径为20cm圆形放水孔。
对涵管因坝体加厚，需相应将涵管加长，修建至坝外。
外延涵管布置在原引水渠位置上，涵管设计为50×
50cm浆砌石矩形断面。
（5）溢洪道改造
折线堰设计
结合现场地形、地质条件，本次堰体加固设计拟在原浆砌石堰体迎水面及堰顶采用钢筋混凝土结构加厚处理。
迎水面加厚结构开挖至新鲜基础面，浆砌石面清理干净后浇筑钢筋混凝土，混凝土厚，布置双层φ12钢筋网，钢筋间距15cm，保护层5cm。
堰顶加厚砼为保定原堰顶高程不变，加固时拟拆除原堰顶50cm浆砌石，再浇筑混凝土结构。
混凝土与浆砌石结构缝面设置锚杆锚固，锚杆为φ18钢筋，间距1m，梅花型布置，入浆砌石堰体，外露,呈“L”型。
加厚混凝土分槰与原浆砌石堰体分缝一致，缝面设置橡胶止水。
堰后侧槽加固
侧槽底板加固拟拆除原侧槽底板混凝土结构，采用钢筋混凝土至原底板高程。
钢筋混凝土底板厚，布设双层钢筋网，上层为φ16钢筋，下层为φ14钢筋，钢筋间距15cm，保护层5cm。
混凝土浇筑前需清理基础至基岩面，底板分槰不得大于10m，缝间设置橡胶止水。
泄槽左边墙加固
根据水力学计算，泄槽左侧墙高度不满足要求，需进行加高处理。
本次设计拟在原浆砌石的基础上加高2m。
侧墙加高采用浆砌石砌筑，加高浆砌石顶宽，为贴坡式结构，浆砌石分槰与原边墙分槰线一至。
第二章水文
流域概况
李家沟水库位于汉滨区五里镇刘营村，枢纽工程位于月河右岸支流李家沟下游。
李家沟发源于凤凰山东端大掌梁，于五里镇刘营村汇入月河，坝址以上流域面积，河道长度，平均比降‰。
流域中上游山高坡陡，人烟稀少，属封山育林区，植被较好；
下游大部分为耕地，杂以小块林地，整个流域水土流失轻微。
气象特性
水文基本资料
水文站网基本情况
其它有关资料整编
本次还收集了《安康地区实用水文手册》。
基本资料的收集、整理及复核
本工程水文计算按照无资料地区，依据《安康地区水文手册》采用多种方法计算，进行合理性分析。
设计洪水
计算方法
洪峰面积相关法
《安康地区实用水文手册》公式：
（2-1）
式中：
QN一重现期为N的设计洪峰流量（m3/s）；
F一流域面积（km2）；
KN,n一经验关系式参指数。
本工程属于江北区，《水文手册》上江北区适用范围为2～1000km2。
而本工程流域面积为，在适用范围之内，洪水计算结果见表。
洪峰面积相关法计算成果表
P（％）
N
K值
n值
F（km2）
Q（m3/s）
20
200
（2-2）
（2-3）
QP—设计频率为P的洪峰流量（m3/s）；
F—设计流域面积（Km2）；
J—主河道平均比降（千分率的分子值）；
H6P—设计频率为的P六小时点暴雨量（mm）；
K6P—设计频率为的P六小时暴雨模比系数；
α、β、γ、η—分区综合的经验性指数。
Ht—设计历时的暴雨均值，由《手册》图5-4查得，H6=50mm；
计算结果见表
综合参数法计算成果表
P（％）
KP
H6p
1、设计暴雨历时
根据《水文手册》中表5-1，流域面积小于20km2的流域，暴雨设计历时取3～6小时，暴雨计算时段取1/3小时，故该流域暴雨设计历时取3小时，暴雨计算时段取1/3小时。
2、设计点暴雨量
按《水文手册》计算1、3、6小时的点暴雨量。
现将各参数取值及计算结果列入表。
（2-4）
（2-5）
设计点暴雨量计算
T（h）
Ht（mm）
Cv
1
31
Kp
HtP
3
6
50
3、设计面暴雨量
根据《水文手册》，流域的1、3小时面平均暴雨量，计算公式如下：
（2-6）
（2-7）
Ht面——设计历时为t的流域平均面雨量（mm）；
Ht——设计历时为t的点暴雨量（mm）；
αt——设计历时为t的暴雨点面系数。
at、bt一线形拟合参数与指数，查《手册》中表5-4确定。
1/3小时暴雨按照下列公式计算：
（2-8）
（2-9）
Ht——设计历时为t的暴雨量（mm）；
H
升级会员 