水库除险加固工程初步设计报告Word格式文档下载.docx
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序号及名称
单位
加固前
加固后
备注
一、水文
1、集雨面积
km2
3.23
2、多年平均年降雨量
mm
1600
3、设计洪水标准及流量
P（%）
5
m3/s
30.5
4、校核洪水标准及流量
0.5
48.8
二、水库
校核洪水位
m
224.45
设计洪水位
224.07
正常蓄水位
222.50
死水位
205.19
总库容（校核洪水位以下库容）
万m3
60
正常库容
45.8
41.0
死库容（死水位以下）
0.8
三、工程效益
保护人口
人
40
保护耕地
亩
1300
灌溉面积
800
四、主要建筑物及设备
1、主坝及副坝
坝型
均质土坝
粘土斜墙坝
坝顶高程
225.30
最大坝高
23.3
坝顶长度
110
续表1-1 水库工程特性表
坝顶宽度
4.3
6.0
2、泄水建筑物
型式
明渠
溢洪道进口高程
底宽
11.8
设计泄洪流量
24.5
校核泄洪流量
34.3
堰顶高程
溢流净宽
溢流堰长
泄槽净宽
泄槽长
消力池长
消力坎高
池宽
3、输水建筑物
**拱形
长度
110.2
断面尺寸
0.8*1.2
进口高程
出口高程
204.50
2水文
2.1基本资料
2.1.1地理位置及水系情况
**水库位于某村，坝址坐落在赣江水系泸水支流**水上，距县城约45km。
坝址以上控制集水面积3.23km2,主河长1.90km，河道加权平均坡降20.4%。
流域属山地，库区植被良好。
流域内多年平均降水量为1600mm，多年平均最大风速14m/s。
2.1.2水文基本资料
坝址以上流域内无水文测站，邻近流域也无与坝址集雨面积相近水文测站。
距坝址约15km处有某县气象站，该站具有1960～2006年雨量观测资料，雨量资料可作为本次设计参考的依据。
泸水支流陈山水上有彭坊水文站，该站控制集雨面积122km2，有1980年至2004年共24年实测流量资料。
2.1.3流域参数复核
根据万分之一航测图量算水库流域面积等基本参数，各参数如下：
水库流域面积：
F=3.23km2，原设计F=3.23km2；
河道长度：
L=1.90km，原设计:
1.89km
河道平均坡降：
J=20.4‰，原设计：
19.6‰。
本次复核量算的流域面积与原设计有相差，洪水计算流域参数采用本次复核量算的成果。
即F=3.23km2,L=1.90km，J=20.4%。
2.1.4水库库容曲线
本次采用万分之一航测图圈量各水位对应面积，计算相应库容。
成果见表2－1。
表2－1**水库水位~库容曲线表
水位（m）
202
205
207.5
210
202.5
215
217.5
220
222.5
225
库容（万m3）
1.75
3.8
7.2
12.4
20.2
29.6
56.4
面积
（万m2）
0.4
0.72
2.72
4.16
6.56
水位库容曲线图见附图。
2.2设计暴雨
根据坝址邻近15km处**站1960—2004年实测降雨资料进行频率计算，计算暴雨参数见表2-2。
另由《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称手册）查算出坝址的各历时暴雨均值和变差系数见表2-2。
表2-2设计暴雨参数成果比较
时段
1小时
3小时
6小时
24小时
**气象站资料推求
暴雨均值
42.5
70.2
96.2
变差系数
0.42
0.38
Cv/Cs
3.5
查《手册》法
45
75
100
0.43
0.45
3．5
从上表看出，实测资料推求24h暴雨比查《手册》法小，主要因为实测暴雨系列比较均匀，没有特大暴雨发生，也没有调查到历史上特大暴雨。
而《手册》图集暴雨经全国拼图分析，参考的资料历时长，范围大，代表性较好。
从偏于安全考虑，各时段设计暴雨最终采用《手册》查算值作为本次设计的暴雨成果。
3h暴雨根据《手册》推荐公式H3P=H1P·
31-n2计算，式中1-n2=1.285log（H6p/H1p）。
各时段设计面暴雨量见表2—3。
表2-3**水库各时段设计暴雨成果表
时段（h）
24
6
3
1
均值
cv
278.8
208.9
168.7
120.3
2
224.9
168.4
136.5
97.9
187.9
140.7
114.5
82.6
10
169.9
119.8
97.6
70.5
2.3设计洪水
2.3.1设计洪水推求
由于水库流域内无实测流量资料，且坝址以上流域面积较小，本次设计采用设计暴雨推求坝址设计洪水，采用《手册》推荐的推理公式法推求坝址设计洪水。
2、设计洪水推求
根据《手册》推荐的以1时段的暴雨雨型进行暴雨时程分配。
本工程属于推理公式法计算分区第Ⅲ区，产流分区第1区。
地面径流洪水按推理公式推求：
Q=0.278F·
h/t，τ=0.278L/mJ1/3Q1/4
式中参数如下：
F=3.23km2,L=1.9km,J=20.4%,m=0.25（L/J1/3）0.265=0.418
地面洪水过程线历时T=9.67W/Q
地面洪水总量：
W=0.1h.F
h—地面净雨，据《手册》查算，由产流计算得出
τ—汇流时间（h）
地下洪峰流量按Q地下=R下·
F/3.6T计算，Q地下为地面径流终止点，其过程采用以Q地下为顶点的等腰三角形，底宽为二倍的地面径流过程时间。
R下为地下径流深，T为地面径流过程底宽。
地面径流过程按五点概化，设计洪水过程采用地面径流过程线与地下径流过程线叠加，设计洪水成果见表2-4，各频率洪水过程线见表2-5。
表2-4**水库设计洪水成果表
Qm（m3/s）
37.6
21.8
W（万m3）
76.1
55.0
46.6
35.0
表2-5**水库设计洪水过程表
T（1h）P（%）
1.8
1.6
1.5
7.4
6.4
6.2
5.8
28.4
22.0
17.4
14.0
4
29.5
26.7
21.4
16.2
13.2
7
21.3
13.4
10.5
9.0
8
10.2
8.2
6.3
5.1
9
8.98
5.7
4.7
7.8
6.5
11
5.6
4.5
3.9
12
5.3
3.4
13
4.1
3.3
3.0
14
2.9
2.7
2.4
15
2.2
2.1
2.0
16
17
1.9
1.7
2.3.2设计洪水成果合理性分析
（1）与原设计洪水比较
原设计洪水成果资料不详。
（2）与邻近水库设计洪水比较
为对设计洪水计算成果合理性进行分析，将**水库设计洪水与邻近流域水库设计洪水进行比较，结果见表2-6。
表2-6**水库设计洪水与邻近水库洪水比较表
水库
名称
集雨
面积（km2）
设计洪峰流量（m3/s）
综合系数Q/F2/3
1
**
17.2
13.9
某县
浬汶
1.1
22.5
19.3
14.7
21.1
18.1
13.7
竹稍坑
0.7
12.1
10.4
15.4
13.1
10.0
鄱塘水库
26.8
22.9
20.5
17.5
13.3
江口水库
319
274
25.2
21.7
麻下水库
6.28
84.8
72.1
55
24.9
21.2
吉州区
万硕水库
9.7
82.1
71.0
50
18.0
15.6
11.0
由表2—6可知，水库综合系数与相邻水库比较接近，说明本次设计洪水成果基本合理。
2.4洪水调节
2.4.1溢洪道泄流能力复核
溢洪道位于大坝右端，进口控制段为开敞式无闸控制宽顶堰，堰顶高程222.50m，与正常蓄水位相同，设计堰宽11.8m，溢洪道泄流能力按宽顶堰计算，泄流曲线见表4-1，泄流曲线图见附图。
表4-1**水库溢洪道水位~泄量曲线表
223.00
223.50
224.00
224.50
下泄流量（m3/s）
4.40
23.0
38.7
2.4.2调洪原则及调洪成果
调洪原则：
不考虑洪水预报和预腾调洪库容，也不考虑水库涵管泄洪。
调洪起调水位为正常高水位222.50m，当库水位高于222.50m时，溢洪道自由泄洪。
**水库属小
（2）型水库，库面较小，调洪计算采用静库容，调洪计算方法用瞬态法，即
式中：
q=f1（H）--------为水库水位下泄流量关系
v=f2（H）---------为水库水位、库容关系
调洪成果见下表。
**水库调洪计算成果表
0.5（校核）
5（设计）
洪峰流量（m3/s）
最大泄流量（m3/s）
30.1
20.3
水库洪水位（m）
224.30
223.88
相应库容（万m3）
54.2
52.0
50.8
49.6
2.5施工洪水
2.5.1施工洪水标准
根据SDJ338-89《施工组织设计规范》规定，本水库除险加固施工洪水标准取5年一遇（P=20％）。
2.5.2施工期设计洪水及径流分析
由于坝址无实测流量资料，分析采用邻近流域彭坊水文站（集雨面积122km2）1980－2004年枯水期10～3月各月平均径流进行频率计算，按面积比一次方换算到坝址，经计算，各月径流成果见表2-7。
分期洪水采用彭坊水文站1980－2004年实测分期洪水进行频率计算，按面积比三分之二次方换算到坝址，计算期分别为10~3月、10~2月、11~3月、11~2月，分期洪水成果见表2-8。
分期洪水过程线选择彭坊站1983年1月31日的实测洪水过程作典型，进行缩放，分期洪水过程线见表2-9。
表2-7**水库枯水期月径流成果表单位:
m3/s
分期（月）
20
0.053
0.048
0.036
0.041
0.050
0.058
表2-8**水库分期洪水成果表单位:
10~3
10~2
11~3
11~2
2.76
2.04
2.73
1.76
表2—9五年一遇分期洪水过程线表单位：
分期
小时
10-3
10-2
11-2
0.27
0.21
0.17
1.49
1.11
0.93
2.77
2.25
1.66
1.42
1.73
1.28
1.21
0.90
0.76
0.69
0.52
0.59
0.51
0.34
0.31
0.24
0.14
0.06
2.5.3施工期最高库水位
**水库除险加固施工需依靠现坝下涵管放水降低施工前水位，现坝下涵管进口底高程205.19m,中心点高程205.59m,考虑到枯水期也会有少量来水，本次设计起调水位采用205.59m,根据施工期洪水过程线及坝下涵管泄流曲线进行洪水调节,经计算施工期（10－2月）最高库水位为206.55m，施工期（11－2月）最高库水位为206.50m。
3工程地质
3.1工程概述
大坝为均质土坝，大坝现状坝顶高程为225.10～225.30m（黄海高程，下同）最大坝高23.3m，坝顶长110m，坝顶宽4.20～4.30m。
2.29，以下
坡比1：
为开敞式明渠，进口底高程222.50m，底宽11.80m，未衬砌。
进口、控制段岩石强～弱风化，节理裂隙发育，抗冲刷能力较差，边坡较陡。
泄槽段为天然岩石山坡，坡度陡峭，落差20m，岩石坚硬完整，抗冲刷能力较强。
现场检查：
启闭机、闸门老化、锈蚀严重，操作困难，漏水严重；
竖井砼老化。
蜂窝麻面普通，管理房破旧。
输水涵洞年久失修，砼老化剥落，洞身破损开裂，渗水严重，与坝体土存在接触渗漏问题。
水库于1980年11月兴建，1981年12月完工。
大坝为均质土坝。
施工前期未进行专门工程地质勘查工作，无任何工程地质资料。
由于历史背景及当时技术的原因，工程由群众大会战完成，施工存在较多缺陷，施工时只进行了简单的清基，大坝填土土料不均一，碾压不密实，工艺简单，给工程运行留下隐患。
经安鉴阶段检查，发现大坝存在较多安全隐患，长年带病运行，工程远未发挥其应有的社会效益及经济效益。
2009年11月30日，**市水务局组织专家对**水库进行了安全鉴定，将水库大坝安全类别评定为三类坝。
受某县水务局委托，我院承担了该水库除险加固（初步设计阶段）工程地质勘察工作，勘察遵照《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）、《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）、《江西省重点小
（2）型病险水库除险加固工程初步设计报告编制提纲》和其他有关规程规范，结合水库实际险情进行。
水库前期地勘资料缺乏，本次勘察手段以地质测绘、坑探为主，外业工作始于2011年2月中旬，终于2011年2月底。
完成的主要工作量如下：
11：
1000工程地质平面测绘0.02km2；
21：
500工程地质剖面测绘335m/3条；
3探坑5个；
4取土样5组。
3.2工程主要病险情
经勘察检测和现场检查以及调查、走访查明：
一大坝
坝体填筑土取自坝区附近山坡全～强风化土料、第四系残坡积层和库区第四系洪冲积层，主要由灰黄、土黄色含砾、砂低液限粘土、粉土质砂、砾组成，杂填大量风化碎岩块，上部呈干～稍湿，可塑～硬塑状；
下部呈稍湿～湿，可塑状。
为了解坝体填土的物理力学性质及渗透性，本次勘察取坝体土样5组进行室内土工试验，经统计及计算，坝体填土各项物理力学指标建议值如下：
含水量：
23.26%;
湿密度：
1.85g/cm3;
干密度：
1.50g/cm3;
孔隙比：
0.80；
压缩系数：
0.406Mpa-1；
压缩模量：
4.67Mpa
凝聚力：
12.40Kpa；
内摩擦角：
24.48°
；
渗透系数：
5.44×
10-4cm/s；
根据坝体土颗粒组成、渗透系数分析，坝体土组成以细粒土为主，渗透变形为流土破坏形式，结合土工试验成果及工程类比，建议坝体填土的临界水力比降为0.70，建议允许水力坡降为0.35。
坝体填筑土的有关物理力学性质参数值详见土工试验成果表。
坝体填土主要由含砾、砂低液限粘土、粉土质砂、砾组成，含有大量风化碎岩块，成分较杂，均一性较差。
坝体填筑采用人挑肩运，碾压不实，施工中存在较多施工界缝，块间留有孔隙及空洞，局部存在碎石、块石集中架空现象，大坝体填筑质量较差。
坝体填土局部含水率偏大，干密度偏小，孔隙比偏大，具中等压缩性，局部具高压缩性，压实度不满足现行规范要求。
坝体填土渗透系数建议值K=5.44×
10-4cm/s,具中等透水性，不满足现行规范对均质土坝防渗性能的要求。
下游坝坡见有二处集中渗漏点，渗漏量随库水位升高而加大，坝体存在严重渗漏问题。
大坝现场检查，上、下游坝坡均较陡，坝面不平整；
上游坝坡块石护坡存在
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