水库除险加固设计报告.docx
《水库除险加固设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水库除险加固设计报告.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水库除险加固设计报告
2水文
2.1基本资料
2.1.1水库流域特征参数
红旗水库座落于南陵县籍山镇柏林村境内，属长江流域漳河水系，水库距南陵县8km，坝址区高程在30～100m之间，库区三面环山，山青水绿，上游两岸植被良好。
本次初设根据“1/10000的航测图”及原“芜湖地区水电局勘测队所测1/2000红旗水库大坝库容图”对流域面积、主河道长度、主河道比降进行了复核。
经过复核，水库、流域特征参数如下：
控制流域面积F=2.22km2，流域平均坡度J=17.32‰
流域长度L0=2.7km，流域平均宽度B=F/L0=0.822km；
本次初设没有对水位库容、面积关系曲线进行复核。
由于整个流域范围内植被较好，水土流失较小，水库淤结较小，库容和水面变化不大，因此，仍引用原设计时的水位、库容、面积关系曲线。
其水位～面积～库容关系见表2-1。
红旗水库水位～面积、库容关系表表2.1-1
水位（m）
面积（km2）
容积（万m3）
28.0
0.000
0.00
29.0
0.014
1.30
29.5
0.022
2.21
30.0
0.030
3.51
30.5
0.040
5.26
31.0
0.050
7.51
31.5
0.060
10.26
32.0
0.069
13.48
32.5
0.080
17.21
33.0
0.090
21.45
33.5
0.099
26.17
34.0
0.111
31.42
34.5
0.120
37.20
35.0
0.131
43.47
35.5
0.140
50.25
36.0
0.150
57.50
36.5
0.160
65.25
36.9
0.171
71.87
37.5
0.182
82.46
38.0
0.191
91.78
38.5
0.210
101.81
39.0
0.231
112.83
39.5
0.245
124.73
2.1.2降雨
本流域洪水主要由暴雨形成，汛期一般在5～9月，暴雨历时一般1～3天。
主汛期6～8月多为低涡切变型暴雨，常常有强度大，历时长的暴雨形成峰高量大的洪水过程；8～9月则多为台风型暴雨，洪水一般历时短，峰量也都较小。
（1）气象统计要素：
本工程位于东经118°22′34″，北纬34°17′16″，属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，气候温和湿润，无霜期长。
根据南陵县水文站历年观测资料统计分析：
①气温：
年平均气温为15.8℃，最高气温39.8℃,最低气温-16.7℃.
②蒸发：
相对湿度70-80%年平均蒸发量为903.9mm（E80蒸发皿）。
③风向、风速：
最大风力8级，最大风速为20m/s，多年平均最大风速为12m/s。
④多年平均降水量为1385.3mm，降雨年内分配不均，降雨年际变化也较大。
最大年降水量2211.7mm（1983年），最小年降水量818.2mm（1978年），最大年降水量是最小年降水量的2.7倍。
⑤大于或等于摄氏零度以上的积温5752.4度，多年平均无霜期230天。
（2）水文资料及测站情况：
红旗水库所在的流域范围内没有水文站和雨量站，缺少入库实测洪峰流量及本流域暴雨资料，但南陵县水文站距该水库较近。
2.2设计洪水
2.2.1原设计洪水情况
该水库于1966年11月动工兴建，1970年4月开始蓄水运行，由于当时“文化大革命”的冲击，水库建设完成没有资料，水库原设计标准不详。
该水库由于当时建设未到位，后进行了多次加高培厚和除险加固及工程改造，1972至1974年对大坝进行了加高培厚，以后每年进行水利兴修，到1982年，水库大坝断面达到内坡1：
2，外坡1：
2.45，实测坝顶高程38.9m，从1982年至现在，经过十几年的水利兴修，培厚坝体，使大坝内外坡比之和达1：
5。
在配套工程方面：
1974年冬季拆除原无筋涵管，改建为φ500钢筋砼园涵，1976年兴建竖井和工作桥，1978年针对坝体出现的渗漏情况，采取了在外坡兴建砂、石导滤体和坝后输水渠道，1982年为了更好地发挥水库效益，对灌区进行了渠系配套及相应的工程建设。
因1983年的汛期大洪水造成溢洪道底板和翼墙崩坍，冲成深坑达7.5m，故在1984年对溢洪道进行维修接长。
1980再次加固设计时，采用的防洪标准为：
20年一遇洪水设计、100年一遇洪水校核。
溢洪道进口底高程36.90m，宽7.0m，汛前控制水位在36.9m，是根据《安徽省无资料地区山丘区中小面积设计洪水计算办法（77年修正稿）》进行计算的，推求的设计洪水位为38.01m，校核洪水位为38.75m。
2.2.2复核依据
①《防洪标准》GB50201-94
②《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）
③《水利工程水利计算规范》（SL104-95）
④《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）
《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）
⑥《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（安徽省水利厅1984年）
2.2.3洪水标准
红旗水库总库容为106.93万m3。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定：
本工程等别为Ⅳ等小
（一）型水库，水工建筑物级别：
永久性主要建筑物为4级，永久性次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。
工程的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇，根据本工程的库容及实际情况，取设计洪标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。
2.3.4设计暴雨分析
红旗水库流域无水文观测资料，其邻近上、下游地区也缺乏降水量时段摘录和流量等资料。
在其左侧下游漳河上有南陵水文站，该站始建于1934年，距水库6.5km，降雨量统计满足设计要求。
因此，本次设计暴雨采用《安徽省暴雨等值线图、中、小面积设计洪水计算办法》（以下简称“84办法”）查算推求。
并将查算值与南陵水文站统计资料进行对比分析，以验证查算值的合理性。
通过对南陵水文站实测年最大24小时降雨资料进行频率计算，得出南陵水文站的24小时点暴雨，具体见南陵水文站年最大24小时降雨量频率曲线图2—2。
计算结果见表2—2。
红旗水库属于长江流域漳河水系，位于芜湖市南陵县籍山镇柏林村境内，大坝距孙村镇8km。
根据《办法》查算年最大24小时点暴雨见表2-2：
红旗水库设计点暴雨表
表2.2-1
方法
项目
0.33%
3.3%
南陵水文站实测资料
24小时点雨量
395
255
“84办法“查算
24小时点雨量
390.5
260.7
从上述计算结果可以看出，由《办法》查得的暴雨量与统计资料推求的点暴雨量基本稳合。
由于雨量站雨量观测多是三段制观测，完整的最大24h雨量难以统计，也难以分析出最大24h与最大一天的对应关系，因而利用实测降雨（最大一天）资料进行设计暴雨（最大24h）频率计算时，其设计值相比同频率用等值线图查算的值要小。
从安全出发，本次初设设计暴雨仍采用《“84”办法》查算值。
2.2.5设计洪水计算
2.2.5.1查“84办法”计算设计暴雨
根据“84年办法”，从资料附图1～4查得红旗水库流域重心年最大24h系列和年最大1h系列的点暴雨平均值：
，CV24=0.55；
，CV1=0.54
2.2.5.2由“84办法”推算洪水
根据“84办法”查算的设计暴雨、测算的流域面积F（2.22km2）、流域长度L0（2.7km）、流域平均宽度B（F/L0=0.822km）、河道平均坡降J（17.32‰）和安徽省水利厅推荐，本次水库设计洪水采用“安徽省·水利部淮委科学研究院‘安徽省小型水库设计洪水计算程序’进行水库调洪演算”
本程序涉及有关计算参数如下：
①设计标准：
根据《安徽省小型水库除险加固设计导则》红旗水库为小
（一）型水库，库容为106.96万m3，防洪设计标准30年一遇，校核标准为300年一遇。
②地理位置：
属皖南丘陵地区点暴雨
H24=110mm，Cv24=0.55；H1=40mm，Cv1=0.54。
③水库特征参数
F=2.22km2,L0=2.7km，
B=F/L0=0.822km,f=B2/F=0.304m/km
河道平均坡降计算如下:
（27.5+35）*760+（35+38.2）*310+（38.2+44.9）*403+（44.9+51.9）+302+（51.9+62）*390+（62+88）*200+（88+106）*390-2*27.5*（760+310+403+302+390+200+390）
J=
（760+310+403+302+390+200+390）2
=17.32%0
④起调水位：
红旗水库大坝设计未经修改，考虑到连降暴雨情况，采用溢洪道设计底板高程▽36.9m为汛期限制水位。
⑤堰流判别及流量系数：
溢洪道底部高程▽36.9m，底宽7.0m，经设计程序计算设计洪水位为38.02m，校核洪水位为38.82m，堰前水头分别为H设=1.12m，H校=1.92m，则x=堰顶宽度/堰前水头分别为x设=6.25、x校=3.65，在2.5＜x＜10范围内，故溢洪道为宽顶堰。
根据堰前水深P1=8.5m（36.9-28.4）、H设、H校，计算得：
P1/H设=7.66，P1/H校=4.47，查《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A得m设=0.324；m校=0.326。
⑥风速：
坝址处多年平均年最大风速12m/s，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），正常运用条件下的4级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍,即1.5×12m/s计算；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。
⑦库区水域平均深度（沿风向作出地形剖面图求得，见图图2.2-1）：
Hm设=5.95m，风区长度吹程D设=683m；Hm校=5.19m，风区长度吹程D校=920m
⑧坝前水深：
H设=38.02-28.4=9.62m，H校=38.82-28.4=10.42m
2.2.5.330年一遇设计洪水计算
根据安徽省·水利部淮委科学研究院‘安徽省小型水库设计洪水计算程序，将上述有关参数输入计算程序得30年一遇设计洪水计算成果如下：
①水库水位-库容关系曲线（图2.2-1）
图2.2-1红旗水库水位-库容关系曲线
②水库设计来水量-泄水时段关系曲线（图2.2-2）
图2.2-2红旗水库设计洪水来水量-泄水量时段关系曲线
③水库设计洪水过程曲线红旗水库设计洪水过程曲线（图2.2-3）
图2.2-3红旗水库设计洪水过程曲线
④水库设计洪水调洪演算成果表
红旗水库30年一遇调洪计算结果
表2.2-2
最高水位=38.02
时段序号
来水流量
泄洪流量
水库库容
水库水位
0
0
0
74.65
36.90
1
0.411
0.000
74.72
36.91
2
1.110
0.012
74.99
36.93
3
1.558
0.087
75.46
36.96
4
1.966
0.205
76.04
36.99
5
2.336
0.436
76.70
37.03
6
2.581
0.680
77.38
37.08
7
3.076
0.972
78.10
37.12
8
3.853
1.345
78.93
37.17
9
4.343
1.804
79.84
37.23
10
8.467
2.708
81.33
37.33
11
29.706
6.550
86.54
37.66
12
16.443
11.380
91.62
38.00
13
8.651
11.756
91.97
38.02
14
4.087
10.340
90.29
37.91
15
3.154
8.380
88.22
37.78
16
2.870
6.859
86.56
37.67
17
2.579
5.856
85.25
37.58
18
2.377
4.973
84.20
37.51
19
2.171
4.299
83.35
37.46
20
1.923
3.765
82.63
37.41
21
1.762
3.429
82.00
37.37
22
1.719
3.042
81.46
37.33
23
1.680
2.736
81.03
37.31
24
1.639
2.499
80.69
37.29
25
1.310
2.297
80.36
37.26
26
0.733
2.078
79.94
37.24
27
0.327
1.819
79.43
37.20
28
0.123
1.546
78.90
37.17
29
0.080
1.299
78.43
37.14
30
0.000
1.092
78.01
37.12
31
0.000
0.921
77.65
37.09
32
0.000
0.848
77.33
37.07
33
0.000
0.720
77.05
37.05
34
0.000
0.612
76.81
37.04
35
0.000
0.526
76.60
37.03
⑤大坝超高计算成果
设计大坝平均波长6.99m，设计大坝超高1.42m。
2.2.5.4300年一遇校核洪水计算
根据安徽省·水利部淮委科学研究院‘安徽省小型水库设计洪水计算程序，将上述有关参数输入计算程序得300年一遇校核设计洪水计算成果如下：
1
红旗水库水位-库容关系曲线（图2.2-4）
图2.2-4红旗水库水位-库容关系曲线
②水库校核来水量-泄水时时段关系曲线（图2.2-5）
图2.2-5红旗水库校核设计洪水来水量-泄水量时段关系曲线
③水库设计洪水过程曲线（图2.2-6）
图2.2-6红旗水库校核设计洪水过程曲线
④水库校核洪水调洪演算成果表
红旗水库300年一遇调洪计算结果
表2.2-3
最高水位=38.82
时段序号
来水流量
泄洪流量
水库库容
水库水位
0
0
0
74.65
36.90
1
1.493
0.013
74.91
36.92
2
2.974
0.146
75.69
36.97
3
3.414
0.423
76.74
37.04
4
4.135
0.839
77.87
37.11
5
4.661
1.374
79.05
37.18
6
4.894
1.973
80.17
37.25
7
6.448
2.679
81.38
37.33
8
7.928
3.608
82.83
37.42
9
8.502
4.680
84.30
37.52
10
18.686
7.026
87.08
37.70
11
60.619
17.363
96.97
38.34
12
27.760
26.498
104.98
38.82
13
7.350
23.870
102.24
38.66
14
5.322
17.742
97.03
38.35
15
5.688
13.751
93.34
38.11
16
5.041
11.003
90.82
37.95
17
4.281
9.049
88.88
37.82
18
4.061
7.757
87.36
37.72
19
3.548
6.626
86.14
37.64
20
3.108
5.732
85.12
37.57
21
3.034
5.034
84.28
37.52
22
2.961
4.629
83.62
37.47
23
2.961
4.192
83.10
37.44
24
2.961
3.868
82.72
37.42
25
1.761
3.560
82.23
37.38
26
0.501
2.999
81.45
37.33
27
0.073
2.461
80.58
37.28
28
0.000
1.991
79.79
37.23
29
0.000
1.623
79.14
37.19
30
0.000
1.404
78.59
37.15
31
0.000
1.164
78.13
37.12
32
0.000
0.974
77.74
37.10
33
0.000
0.824
77.42
37.08
34
0.000
0.761
77.14
37.06
35
0.000
0.650
76.88
37.04
⑤大坝超高计算成果
设计大坝平均波长5.10m，设计大坝超高0.97m。
2.2.6洪水计算成果分析
本次复核计算成果与原成果有所差别，主要是采用的计算方法和设计标准不同所造成的。
原设计的洪水过程的推求是根据《安徽省无资料地区山丘区中小面积设计洪水计算办法（77年修正稿）》进行计算的，设计标准是20年一遇设计，100年一遇校核。
本次洪水过程的推求是根据“84办法”，利用安徽省·水利部淮委科学研究院‘安徽省小型水库设计洪水计算程序计算的，设计标准为30年一遇设计，300年一遇校核。
由于“84办法”是在“77年修正稿”基础上进一步修订而成，因此，计算结果更加合理。
2.2.7施工设计洪水
本工程部分水下工程有施工导流要求，因此需推算相应施工期洪水。
根据该库现状和安全鉴定报告，需在无水条件下的除险加固项目为放水涵拆除重建和上游坝坡整治。
根据气候条件和工程特点，施工选在枯水期，安排在12月至次年2月。
由于该水库无水文观测资料，通过对其附近南陵水文站枯水期降雨量资料进行频率计算，枯水期最大日降雨量5年一遇为30.9mm（具体见红旗水库枯水期12月至次年2月最大日降雨量经验频率计算表），总量为6.86万m3，根据24小时净雨量时程分配表，1小时约占24小时总量的22%左右，则1小时降雨量为6.8mm，经洪水计算得枯水期5年一遇洪水过程。
因此，施工期需架设临时供水设施，本次拟架设2台300HW-8水泵配2台22kW的电机，以满足施工期供水和导流需要，设计抽水流量为0.4m2/s。
经调洪演算，得枯水期5年一遇库水位为70.55m。
2.3水、雨情测报设施
红旗水库是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小
（一）型水库。
目前，水库无水情、雨情观测设施。
为了保障大坝安全，充分发挥水库的综合效益，及时准确地掌握流域内雨洪信息，拟设置一个自动雨量、水位测报系统，自动雨量、水位测报系统设置在水库大坝右坝肩库区内（靠近管理房），观测设备主要为带太阳能电板自计雨量器和自计雨量井的遥测终端机，并入安徽省高密度自动观测站网
升级会员 