某水库除险加固初步设计报告 精品.docx

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1综合说明

1.1绪言

XX水库位于甘渭河支流XX沟上，地处XX县温堡乡XX沟村，距县城约25km。

坝址以上控制流域面积3.4km2，属小

（二）型水库。

水库流域气候属中温带季风区半湿润向半干旱过渡性气候，流域年平均气温5.1℃，多年平均降水量540mm，保证率为50%、75%的降水量分别为532mm、460mm，多年平均水面蒸发量（E601型）810mm。

流域多年平均径流深65mm，多年平均径流量22.1万m3，保证率P=50%、P=75%的径流量分别为20.2万m3、13.8万m3。

水库以上流域输沙模数1700t/km2，多年平均输沙总量0.578万t。

p=5%的设计洪水总量和洪峰流量分别为8.5万m3、14.3m3/s；P=0.5%的校核洪水总量和洪峰流量分别为17.5万m3、22.6m3/s。

水库于1976年建成，2007年加高1.0m，坝高25m，总库容57.0万m3，是一座以防洪为主的小

（二）型水库。

由于水库建设标准低，坝体碾压质量较差，泄洪建筑物淤积严重，水库已成为一座险库，急需进行除险加固。

受XX县水务局委托，我院于2012年4月对XX水库除险加固工程进行初步设计。

我院组织设计人员对水库进行现场踏勘，初步拟定以下方案：

①坝前培厚3.0m；②卧管改建水塔、封堵原卧管；2012年5月15日完成《宁夏固原市XX县XX水库出险加固初步设计报告》（送审稿）。

1.2工程概况

1.2.1工程建设及现状

水库于1976年建成，库容51.0万m3，由土坝、输（泄）水建筑物组成，为碾压式均质土坝，2007年坝体加高1.0m，总库容57.0万m3，最大坝高25.0m，坝顶高程2118.0m，坝顶宽3.0m，顶长156m，迎水坡比为1:

2.75，背水坡比1:

2.0,背水坡采用生物防护措施，前坝坡无任何砌护。

输水建筑物位于土坝左岸，由叠梁卧管、涵洞、明渠、陡坡及消能设施组成。

卧管为侧进水,孔口尺寸为0.85m×1.0m，廊道为箱型钢筋混凝土结构，输水涵洞为拱涵，尺寸为0.8m×1.5m（宽×高），最大输水量2.6m3/s。

2012年4月经我院实测，坝顶高程2118.0m，现状淤泥面高程2112.0m，有效库容26.1万m3，经调洪计算防洪能力满足200年一遇校核洪水标准。

1.2.2水库存在的问题

水库自建成以来，经过多年运行，目前已存在诸多问题：

1坝体碾压不均匀，质量较差，内部有裂隙，水库难以在高水位蓄水。

2前坡无砌护，坝顶无防护、平整度较差，坝后无排水体，。

3坝顶有交通要求，但坝顶宽度仅3.0m。

卧管经多年运行，淤积严重，由于建筑物尺寸较小清淤困难，且卧管泄洪流量不好控制。

水库基本没有管理设施，无法对水库进行正常的管护；无交通、通讯设施，与外界联系不通畅；主坝没有渗流和沉陷、位移观测设施，无法对主坝进行监测；缺乏必要的工情观测设施及水、雨情监测设施。

1.3水文

XX水库位于甘渭河支流XX沟上，流域面积3.4km2，地势自东向西倾斜，沟道流向与地势相同展布。

地貌类型以阴湿土石山区为主，流域上游植被良好，林草茂密。

土壤为山地草甸土。

山顶浑圆，土坡陡陖多阶状。

水库区域气候属中温带季风区半湿润向半干旱过渡性气候，春低温少雨，夏短暂多雹，秋阴涝霜旱，冬严寒绵长。

降雨集中，历时短、强度大，蒸发强烈，气温变化大，无霜期较短，日照充足。

灾害性天气主要有大风、干旱、冰雹、霜冻等，年均气温5.1℃,1月份最低，极值为－25.7℃；7月份最高，极值为31.4℃。

热量丰富，春温上升快，秋温下降迅速，无霜期124天，最少94天。

年平均太阳总辐射量5007兆焦耳/平方米，年日照时数2228小时，夏季多偏南风，冬季多偏北风，平均风速2.2m/s。

冻土深度最大为1m，流域内沟道一般11月中、下旬开始有岸冰，次年2月开始融冰，2月底至3月初终冰。

封冻期水温0℃。

XX水库流域多年平均降水量为540mm，降水年内分配不均，主要集中在6～9月，占全年总降水量的72%。

保证率为50%、75%的年降水量分别为532mm、460mm、多年平均水面蒸发量（E601型）810mm。

流域多年平均径流深65mm，多年平均径流量22.1万m3，保证率为50％、75%的径流量分别为20.2万m3、13.8万m3。

水库以上流域输沙模数1700t/km2，多年平均输沙总量0.578万t。

因水库流域为干旱黄土丘陵区，洪水的产流方式为超渗产流。

洪水的形状受暴雨的影响多为尖瘦形，陡涨陡落，一般不超过一天。

由于坝址处无实测流量资料，因此采用暴雨资料推求设计洪水，依据《宁夏暴雨洪水图集》及重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图。

采用暴雨资料推求设计洪水，经计算P=5%的设计洪峰流量及洪水总量分别为14.3m3/s、8.5万m3；P=0.5%的校核洪峰流量及洪水总量分别为22.6m3/s、17.5万m3。

1.4工程地质

1.4.1库区工程地质条件

库区属中低山地貌单元,河谷受水流的冲刷切割,使河谷形成“U”字型。

两岸冲沟发育.第三系基岩零星出露.风化强烈,裂隙发育,使表部岩体呈碎块状。

库区出露的地层岩性有第三系红柳沟组（N1h）泥岩；第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土；第四系全新统冲积层（Q41aL）壤土；第四系全新统冲洪积层（Q42apL）角砾。

由老至新分述如下：

第三系红柳沟组（N1h）泥岩：

浅红，砖红色，厚层状，泥质结构，风化强烈，裂隙发育，表部岩体呈碎块状。

该层分布于库区下部。

出露于坝体上下游的冲沟中。

第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土：

灰白、土黄色，坚硬状态，具大孔隙，垂直节理发育，具湿陷性。

广泛分布于库区两岸，厚度大于20m。

第四系全新统冲积层（Q41aL）壤土：

灰白、灰褐色，坚硬状态，具水平层理，局部含砾，有机质含量较高，植物根系发育，主要分布于河谷的Ⅰ、Ⅱ级阶地上。

厚度1—5m。

第四系全新统冲洪积层（Q42apL）角砾：

杂色，松散—稍密状，呈棱角及片状，主要由砂岩、泥灰岩、泥岩等组成。

常见粒径1—3cm,充填物为砂及粘性土，主要分布于河谷的底部。

厚度1—2.5m左右。

库区地表水主要由上游各沟谷流水汇集，受季节性影响较强。

勘察期间沟内有地表水和地下水，其地表水化学类HCO3––SO42-––CL—Mg—Na––Ca型，对混凝土一般酸性、重碳酸盐型、镁离子型不具有腐蚀性，仅硫酸盐型具有中等腐蚀性，[SO42-]含量434.67mg/L。

对钢筋混凝土结构中的钢筋，具有弱腐蚀性。

（CL=CL+SO42-×0.25=386.96mg/L），对钢结构具中等腐蚀性。

（PH值3-11.CL+SO42-=712.95mg/L）。

该库地下水水化学类型为HCO-3––SO42-—Ca—Mg型水，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）附录L环境水腐蚀性评价，对混凝土一般酸性型、碳酸盐型、重碳酸盐型、镁离子型、硫酸盐型不具有腐蚀性。

对钢筋混凝土结构中的钢筋，不具腐蚀性。

对钢结构具有弱腐蚀性。

库区地处中低山区，两岸为低山均高于设计最高水位线，也没有低于该库设计正常蓄水位的邻谷及洼地。

为此不存在两岸渗漏问题。

水库地处中低山地貌单元，两岸低山或丘陵均高于正常蓄水位。

经调查水库在正常蓄水位高度范围无村庄、公路、农田及低于库水位的洼地，故培厚后不存在浸没问题。

经调查库区上部覆盖层较厚，没有发现有断裂，特别是没发现活动性断裂存在，也未发现有滑坡现象。

该水库规模较小，蓄水量不大，因此水库加高、培厚后诱发地震的可能性不大。

1.4.2坝体（址）工程地质条件

坝址区经现场地质调查及区域地质资料分析，库区未发现有大的断裂和断层等对坝体有不利影响的构造形迹。

通过地质勘察，坝址区的地层岩性有第三系中新统红柳沟组（N1h）砂质泥岩、第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土、第四系全新统冲洪积（Q41apL）壤土、（Q42apL）角砾碎石，人工填土（Q4mL）等

土料场布置在大坝右岸，料场平均运距为150m左右。

块石料场地位于三关口，开采多年，已形成规模，岩性为奥陶系灰岩，致密、坚硬，天然容重在2.6g/cm3以上，符合建筑材料标准，属外购料，距坝址区65km，交通方便。

砾料场与块石料为同一料场，岩性及指标相同，同属外购料。

砂料位于静宁威戎砂料场，主要分布于甘肃省静宁县城的河谷中，为第四系冲积作用形成，属砂砾混合料，总储量大于500万立方米，砂含量占70%，属中粗砂。

砂料的总储量约350万立方米，可做为建筑材料使用，现料场开采已形成一定规模，属外购料，距XX水库坝址区约35km，交通方便。

结论与建议:

该水库处第三系地层广泛分布，第四系覆盖较薄，无不良工程地质构造，适宜兴建该工程。

水库所处的第三系地层是良好的天然隔水层，不存在渗漏问题。

原坝体碾压不均，施工质量差，坝后坡最为明显，培厚后高水位运行时可能会产生渗漏及渗透变形破坏，危及大坝安全，应进行处理。

水库两岸均有大面积第三系岩层，培厚时应对两岸淤积面以上强化岩层进行处理，以防止由于风化裂隙，岩体破碎而引起绕坝渗漏。

库区上游植被覆盖较差，水土流失严重，库区淤积很严重，应进行必要的措施。

工作区地表水对普通水泥具硫酸盐型中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

建议采用抗硫酸盐水泥。

坝址区及库区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期0.45S，地震基本烈度Ⅷ度，属抗震不利地段。

该地区最大冻土深度115cm。

1.5工程任务及规模

1.5.1工程任务

该水库是一座以防洪为主的小

（二）型水利枢纽工程。

防洪任务：

利用水库滞洪、削峰作用保护水库下游村庄、农田，及隆秦公路的防洪安全。

水库水资源利用任务：

该水库是一座防洪兼水资源利用的多功能水库，由于淤积严重，蓄水量逐年下降，水库灌溉功能基本丧失。

环境保护：

本工程拦截地表径流，减少下游河道泥沙及水土流失，充分利用当地水资源，要求对水土保持及涵养水源发挥作用。

1.5.2工程规模

XX水库属小

（二）型水库，主要建筑物（土坝、输水建筑物）属Ⅴ等5级。

次要建筑物及临时建筑物（库内施工围堰等）属Ⅴ等5级。

设计洪水标准：

主要建筑物20年一遇，临时性建筑物10年一遇；校核洪水标准：

200年一遇；水库设计水平年（淤积年限）为20年。

本次除险加固的主要内容有：

（1）坝前培厚3.0m,前坡面用8cm厚的C15、W4、F150的砼预制板护坡；

（2）卧管改建水塔，新建5.0m方涵连接段，设计泄流量2.6m3/s。

1.6工程布置及主要建筑物

1.6.1工程等别、洪水标准及抗震标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000规定，该水库属小

（二）型水库,工程等别Ⅴ等,主要建筑物Ⅴ等5级,次要建筑物及临时工程Ⅴ等5级,设计洪水标准20年，校核洪水标准200年,抗震标准按8°设防,设计淤积年限20年。

1.6.2除险加固方案

XX水库是一座以防洪及拦泥为主的水利枢纽工程，总库容57.0万m3，已淤积库容30.9万m3,有效库容26.1万m3,设计水平年取20年，校核洪水标准取200年，根据水文资料，经调洪计算库容能够满足防洪要求，因此坝体不用加高。

1.6.2.1坝体加固、防渗

在本次勘察中，所有钻孔钻至孔深6m处，孔口均不返水，且漏水漏浆。

由此可判定原坝体施工质量差，碾压不均匀，压实度未达到设计要求，现在坝后可见库水渗漏汇成地表水沿沟道排泄。

设计拟采用坝前培厚方案进行坝体防渗处理。

坝前培厚的目的是形成一道防渗斜墙，增长渗径，降低坝后渗流溢出点高程及水力坡降值，防止发生流土破坏，培厚土料的渗透系数应小于1.0×10-5cm/s,压实度不小于0.96，筑坝土料含水率控制在17.1%（最优含水率）±3%之间。

为使新老坝体良好结合，在坝脚新旧坝体结合处设置结合槽，底宽3.0m，高2.0