水库除险加固工程可行性研究报告.docx

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水库除险加固工程可行性研究报告

xxxxxx水库除险加固工程

可行性研究报告

X市水利水电规划设计院

二OO一年四月

院长：

张宗明

项目负责：

张湘勇

编制人员：

汪文鑫、韩方清、张湘勇

第一章基本情况1

第一节自然概况1

一、地理位置1

二、水文、气候1

三、地质、土壤1

第二节社会经济2

第三节工程概况2

一、工程规模2

二、主要建筑物情况3

第二章可行性研究的主要任务4

第一节工程存在的主要问题4

第二节工程主要任务4

第三章水库防洪复核计算5

第一节基本资料和依据5

第二节防洪复核计算5

第三节防洪复核计算成果及结论8

第四章整险加固设计8

第一节枢纽布置8

第二节大坝横断面尺寸拟定9

第三节大坝防渗10

第四节坝体排水11

第五节大坝稳定计算11

第六节溢洪道设计14

第七节输水剅、启闭机台、工作桥及灌溉渠设计19

第五章施工组织设及计投资估算21

第一节施工组织设计21

第二节主要工程量23

第三节投资估算24

第六章效益分析26

第一节社会效益26

第二节经济效益27

第三节环境效益27

第一章基本情况

第一节自然概况

一、地理位置

黑虎山水库原名小猫儿冲水库，地处三岔河流域上游，位于X市城郊xxxxxx村。

该村东与X县龙泉镇接壤，西与窑湾乡石板村毗邻，南靠大树湾村和东山开发区。

水库坝址距X城区10公里，水库坝顶公路与朝阳公路相连，与城区和东山经济开发区相通，交通十分便利。

二、水文、气候

流域属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，主溪三岔河长3.5公里。

流域多年平均降雨量1086毫米，年径流总量295.4万立方米，其降雨的特征是暴雨集中，约占全年降雨的70%，多集中在6~9月；年均气温16.9℃，极端最高温度40.4℃，极端最低温度-7.9℃，年有效活动积温5115℃，无霜期278天，平均日照百分率38%。

三、地质、土壤

流域地势东北高，西南低，由东北向西南倾斜，海拔最高点241.4米，最低点68米，相对高差173.7米，地貌类型为丘陵区。

土壤以紫色土为主，成土母质为红砂岩，其岩体松脆，易于风化，矿质养分较丰富，加之水热条件好，生物活动旺盛，土壤质地较好。

适宜的农作物有水稻、油菜、蔬菜等，经济林树种以柑桔为主。

第二节社会经济

流域辖大树湾、黑虎山2个村，面积6.8平方公里，总人口2029人，农业劳动力1054个。

现有耕地2670亩，其中水田1590亩，梯平田375亩，坡耕地705亩。

据2000年国民经济统计资料，全流域工农业总产值541万元，其中农业产值306万元，农业人均纯收入2725元。

第三节、工程概况

受X市X区窑湾乡水利站委托，X市水利水电规划设计院承担了黑虎山水库除险整治加固任务。

2001年三月十八日至二十日用全站仪对水库大坝测绘了1:

200的地形图，对库区测绘了1:

1000的地形图。

假定村委会路口的朝阳公路路面高程为100.00m，1点坐标X=100.000，Y=239.600；2点坐标X=100.000，Y=148.400。

一、工程规模

黑虎山水库坝址承雨面积0.56km2，1957年冬由大树湾、黑虎山两村共同修建，1958年春建成。

由于黑虎山水库没有保存工程资料，根据实测情况和对在当地调查推算得知：

水库坝址河床高程约84m，坝顶高程在91m左右，坝高约7m。

运行期间，对当地农作物的灌溉用水起到了十分重要作用。

为了进一步提高灌溉效益，于1974年对水库大坝进行续建加高。

即在原坝顶高程91m基础上采用迎水面砌筑直立条石（最大块约1.5吨）挡土墙方式，将大坝加高4.5m至现在的95.5m高程，坝顶宽度增加到12m~14m，最大坝高达到11.5m。

溢洪道桥涵宽4.0m，同时对大坝背水坡进行了填土培厚处理。

根据X市水资源调查评价及水利化区划，84年实测水库总库容为10.0万立方米，死库容为0.3万立方米，有效库容9.7万立方米，防洪安全标准：

130mm/h。

按水利水电枢纽工程等级划分及SDJ12—78设计标准，属五等工程小

（二）型水库，主要建筑物为五级。

小

（二）型水库洪水标准：

正常运用洪水重现期为20年，非常运用（土石坝型）洪水重现期为200年。

二、主要建筑物情况

水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道和输水管等组成，其平面位置见“水库大坝现状地形图”。

1、大坝

水库大坝系均质土坝，土料为坝址右岸山上的红砂土，坝顶轴线长度从1：

200地形图量得总长为116m，坝顶宽12m~14m，泥结石主路面宽约3.2m，溢洪道两桥涵处路面宽4.0m。

实测水面距坝顶5.78m~6.28m，平均6.0m，即水面高程为89.50m，坝顶高程95.28m~95.78m，坝顶高程平均为95.5m。

上游面高程94.5m至93.5m为斜坡面，93.5m至91.4m为直立浆砌条石挡土墙，高程91.4m~90.5m为两阶浆砌条石大方脚，90.5m以下约为1:

3干砌石护坡镇脚。

下游坝坡平均坡率为1:

2，坡脚高程85.3m，整个坡面长满杂草，坡脚紧邻两处鱼池，两坝肩部分种植柑桔。

2、溢洪道

溢洪道位于大坝左岸，型式为开敞式，底板没有护砌，堰顶高程约为94.1m。

建设初期为宽3.2m的单孔浆砌拱涵（拱矢高1.6m，拱圈厚1.0m），后来扩建成两孔拱涵，使溢洪道过水净宽达到6.2m。

溢洪道出口两侧挡水墙干砌处理长度10m，陡坡段泄槽基本利用岸坡地形未作工程处理，没有设置消能设施，行洪沟为土渠，断面小且不规则，土渠两侧均种植了柑桔。

3、输水管

输水、放空管位于大坝右岸、左岸各一处，右岸输水管为低剅，取水型式为斜坡笛管式，为砼方形断面（50×50cm），最低取水高程约为86.5m，出水口高程为85.5m，渠首高程为86.1m，为淹没出流。

灌溉引水渠渠床大多为土渠，部分为石渠，均未采取衬砌措施；左岸设有一处高剅，剅口高程为93.0m左右，为φ200mm的砼圆管，用于控制水库蓄水位，两处均未设启闭设备。

第二章可行性研究的主要任务

第一节工程存在的主要问题

黑虎山水库1974年续建加高至今，最高库水位距溢洪道堰顶50cm左右，从未到达溢洪道堰顶高程，即溢洪道从未使用过。

最近7~8年以来，蓄水位一直维持在91m左右，距离溢洪道堰顶高程94.1m差3m。

据黑虎山村委会介绍，该水库半库运行的主要原因是蓄水位抬高后大坝背水坡出现严重的散浸现象，不敢蓄水；再加上迎水面条石砌筑的直立堡坎受风浪掏刷严重，最大掏深达1.2m，后将淘刷部位进行了临时处理，随着蓄水位抬高会随时出现内堤坍塌，危及大坝安全。

另外，溢洪道堰顶后段陡坡泄槽和消力池均未采取工程措施，行洪沟断面不足且不畅通，不能满足泄洪要求，因此要限制蓄水；输水剅管破损造成水库漏水，且启闭不灵，不仅给管理带来不便，而且危及工程安全，严重影响工程效益。

第二节整治主要任务

针对工程存在的主要问题，根据业主的要求，此次黑虎山水库除险整治加固设计的主要任务是：

1、大坝迎水面防渗处理；2、坝面外形整治；3、坝体排水设备设置；4、输水剅管更换、修建启闭机房和交通桥；5、溢洪道和陡坡段泄槽及消能设计；6、右岸灌溉渠和左岸行洪渠改造设计。

第三章水库防洪复核计算

黑虎山水库属小

（二）型水库，五级建筑物，水库洪水标准：

正常运用洪水重现期为20年（即设计洪水频率P=5%），非常运用（土石坝型）洪水重现期为200年（即校核洪水频率P=0.5%）。

第一节、基本资料和依据

一、坝址承雨面积F=0.56km2

设计风力为6级，风速V=12.3m/s

校核风力为5级，风速V=9.35m/s

二、流域类型判别

1、流域分类：

J=H/L

式中：

H——坝址河床与分水岭的高差

L——坝址河床到分水岭的距离

从1：

5000地形图上量得：

H=236.0－121.1=114.9m，L=1400m

J=H/L=114.9/1400=0.082=8.2%=5~15%，属山丘区。

2、流域形状分类：

f=

f=

=

=0.28，属一般。

流域类型属五级标准的第三种——山丘区一般。

第二节防洪复核计算

由暴雨资料推求洪峰流量

采用原“湖北省X地区行政公署水利电力局文件，宜署水电（85）63号《关于水库防洪复核计算中若干具体问题的通知》，对我区小流域大多无实测水文资料建议：

小型水库采用经验公式计算。

一、按小流域洪峰流量经验公式计算

Qm=KHtβ

式中：

Qm——洪峰流量m3/s

Ht——造峰暴雨，为造峰历时t内的相应于洪水标准

的暴雨量mm

K——随流域面积大小与地形变化的综合系数

β——造峰暴雨指数

1、计算造峰雨量Ht

Ht=HF24×

×

式中：

HF24——面雨量

n——暴雨递减指数。

除远安用0.7外其他各县均用0.65

d——暴雨参数。

一律采用0.2

t——造峰历时。

采用山区扇形：

t=0.35F0.52=0.35×0.560.52=0.26

采用丘区长形：

t=0.5F0.52=0.5×0.560.52=0.37

采用山丘区一般：

内插t=0.33

2、计算综合系数K

采用山区扇形：

K=0.026F0.75=0.026×0.560.76=0.0167

采用丘区长形：

K=0.024F0.73=0.024×0.560.73=0.0157

采用山丘区一般：

内插K=0.0163

3、计算造峰暴雨指数β

采用山区扇形β=1.63×（F+0.5）－0.036=1.63×（0.56+0.5）－0.036=1.63

采用丘区长形β=1.55×（F+0.5）－0.034=1.55×（0.56+0.5）－0.034=1.54

采用山丘区一般：

内插β=1.59

4、暴雨点面系数α24

α24=（1+b×F）-a式中：

F——承雨面积（km2）

a、b为常数，X市水文分区属第Ⅷ区

a=0.168b=0.0054

α24=（1+0.0054×0.56）-0.168=0.999=1

面雨量HF24=α24H24=H24

查湖北省《水文手册》“最大24小时点暴雨重现期表”：

X站20年重现期最大降水量为229.6mm，200年重现期最大降水量为386.1mm。

P=5%情况：

Ht=HF24×

×

=229.6×

×

=37.8

Qm=KHtβ=0.0163×37.81.59=5.26m3/s

P=0.5%情况：

Ht=HF24×

×

=386.1×

×

=63.6

Qm=KHtβ=0.0163×63.61.59=12.01m3/s

二、按小

（二）型水库的洪水复核标准计算

考虑到我区已出现过时暴雨120mm的实际情况，仍按过去复核标准，即一小时暴雨120~140mm，一小时泄完，其径流系数取1.0，水库上游来多少，溢洪道泄多少，作为非常运用标准，并考虑安全超高，其洪峰流量Qm公式：

Qm=0.278×（120~140）×F式中：

F为承雨面积（km2）

X站一小时暴雨130mm代入：

Qm=0.278×130×F