x水库初步设计方案文本.docx
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x水库初步设计方案文本
1综合说明
1.1绪言
XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XX河水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小
（二）型水库。
水库隶属于XX街道办事处，集水面积1.62Km2，正常蓄水位102.6m（废黄河高程系，下同），校核洪水位104.17m，总库容41.2万m3。
XX水库下游是XX市XX镇主要粮产区，下游防洪保护人口约0.12万人，耕地0.15万亩，有效灌溉面积0.10万亩。
XX水库于1985年11月冬兴建，至1987年12月完成，建坝时基础耕作层的腐殖土、表层冻土和草皮末清理；建成后，坝体单薄，大坝渗漏现象严重。
2008年4月，XX市组织召开了“XX水库安全评估会”,专家组结论认为：
⒈本次复核按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准复核，经复核，坝顶高程不满足要求；
⒉坝身单薄，断面严重不足，上游护坡砌石损坏严重，起止高程不足；
⒊坝基清基不彻底，坝脚渗漏严重；
⒋放水涵为坝下埋管，洞身漏水严重，出口结构不完整；
⒌溢洪道断面严重不足，进出口无任何工程设施；
⒍坝坡有损坏干渠；
⒎水库无任何管护设施，运行管理条件差。
依据安徽省水利厅《安徽省小型水库大坝安全评估办法（暂行）》规定，确定XX水库大坝为三类坝。
同时专家组建议，鉴于水库大坝工程存在着严重的工程质量问题，应尽快进行除险加固。
目前，我们在安全评估工作的基础上，补充了部分勘探工作，对主要建筑物结构以及水力参数进行了复核，对大坝、溢洪道、涵洞主要加固方案进行了比选，概算了投资并对经济指标进行了分析评价，编制了本初步设计报告。
注：
本工程高程为废黄河高程系
1.2水文气象
1.2.1流域概况
XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XXXX水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小
（二）型水库。
流域内覆盖第四系粘土层组成，植被较好，水土侵蚀现象不太严重。
本次根据万分之一地形图对水库流域参数进行了复核，见流域特性表1.2.1.1。
表1.2.1.1XX水库流域特性表
流域
面积
F（km2）
境内主峰顶高程（m）
坝址河底高程（m）
河道
长度
L（km）
河道平均坡度J（‰）
流域平均
宽度B（km）
流域
形状系数f
1.62
201.4
96.4
1.4
25.30
0.808
0.4
1.2.2气象及降雨
（1）气象
XX水库位于江XX之间，处于亚热带过渡带。
由XX市气象站提供实测多年平均气温15.2℃。
多年平均无霜期210天。
全年日照时数多年平均2260.7小时，年平均风速为2.7m/s，多年平均最大风速为10m/s。
风向季节性变化明显，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年以偏东南风较多。
（2）降雨
江XX地区气候属我国南北过渡带，冷暖气团在上空交锋频繁，进退多变，降雨时间分布不均，主汛期（6～9月份）经常出现强度较大的暴雨和特大暴雨。
XX水库流域上游未设水文测站，建库前后均没有任何实测径流和洪水资料。
距水库较近的有XX市气象站，该站有1960～2006年的较完整的降水量资料。
据XX气象站资料统计，多年平均降水量为961mm，其中最大年降雨量为1506.2mm，发生在1991年，最小年降雨量为566.9mm，发生在1978年，年际变化较大。
1.2.3设计洪水及调洪演算
设计洪水计算XX水库坝址处建库前后均无实测流量资料，根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44—93），可由设计暴雨推求设计洪水。
本次设计暴雨计算采用了两种方法并对设计暴雨成果进行了比选。
1、由实测资料推求设计暴雨
根据XX水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨为95.5mm，按照《安徽省水文手册》，该地区最大24小时暴雨是最大1日暴雨的1.12～1.16倍，故该地区最大24小时暴雨为107.0～110.8mm。
2、查暴雨等值线图推求设计暴雨
根据《安徽省暴雨系数等值线图、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》（以下简称“84办法”），查得XX水库所在流域最大24小时暴雨均值为105mm。
3、设计暴雨采用
根据以上两种方法计算所得的设计暴雨均值基本一致。
由于“84办法”中的暴雨等值线图是根据我省近600多个雨量站观测资料绘制的，且对地形条件、高低值地区变化规律、抽样误差及各种历时参数图之间的协调等作了全面考虑，因此选用“84办法”暴雨成果更为合理，设计暴雨参数见表1.2。
表1.2.3.1设计暴雨参数表
年最大24小时点雨量均值
105mm
年最大1小时点雨量均值
50mm
变差系数CV24
0.60
变差系数CV1
0.50
偏差系数CS=3.5CV
4、设计洪水推求
XX水库流域面积1.62km2，暴雨点面系数α24＝α1＝1.0，形状系数f=0.4，由于f=0.4，所以洪峰修正系数0.95。
汇流计算中瞬时单位线参数江XX之间山丘区经验公式，由于F/J2=1.62/25.32=0.003＜1,所以用K=1.13（F/J2）0.24×（R3/30）－0.34（F/J2）－0.12计算瞬时单位线参数K值
根据流域特征计算频率为1/20的设计洪水和频率为1/200的校核洪水，计算成果见表3.2.2。
表1.2.3.1XX水库各种频率洪水计算成果表
频率
KP24
KP1
P24
P1
R24
n
R3
K
qm
FR24/1000
Qm
1/20
2.20
1.99
231
97.51
151
0.73
86.07
0.15
122.1
0.24
29.8
1/200
3.62
3.24
406.35
158.7
346.4
0.70
183.6
0.10
130.8
0.52
67.8
3.3调洪计算
（2）调洪成果
XX水库泄洪设施为溢洪道，溢洪道为明渠，坡比为0.01，底宽5米，起调水位按现状底高102.6m起调。
各频率调洪演算成果见表1.4。
表1.4调洪演算成果表
频率
洪水位
（m）
相应库容
（万m3）
洪峰流量
（m3/s）
最大泄量（m3/s）
备注
1/5
103.06
32.06
10.78
7.47
1/10
103.35
34.37
21.09
15.53
1/20
103.62
36.52
33.79
25.45
1/30
103.77
37.77
41.11
31.72
1/50
104.01
39.67
51.42
38.60
1/100
104.07
40.24
67.26
48.55
1/200
104.17
41.20
53.38
53.38
（3）施工期洪水
即每年1～4月和10～12月期间，五年一遇洪峰流量10.78m3/s，总洪水量27.9万m3。
1.3工程地质
1.3.1地形地貌
XX水库位于XX市XX镇夹港村境内，距XX市约28km，属XX河流域XX河水系。
库区位于我国东部新华夏系第二沉降带和秦岭纬向构造带的交合部位；按传统的观点则是中朝准地台的南缘；地貌单元上属于江XX丘陵的一部分，位于江XX分水岭的北侧，按成因为堆积—剥蚀河湖漫滩及一级阶地地形类型。
主要由第四纪全新世粘性土层组成，受河流控制，河流的宽窄决定于河水面积和河流流量的大小，一般上游狭窄，下游开阔。
根据有关资料结合本次钻探揭露，下伏基岩主要为厚达数百米的灰白、白褐石英片岩。
经钻孔揭示，大坝坝身土主要由重粉质壤土夹砾砂（砾砂系基岩风化所致）；坝基地层主要由重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂地层组成；底部强风化石英片岩。
1.3.2地层岩性
水库区广泛分布为第四系冲积-洪积层，其厚度一般为2.50-5.00m，其岩性上部主要为重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂；灰、灰褐色，软塑-可塑状；下伏基岩为强风化石英片岩，暗褐、绿灰色。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程现状
枢纽工程由土坝、溢洪道、放水涵洞等建筑物组成。
是一座以灌溉为主、兼防洪、水产养殖为一体的小
（2）型水库。
大坝：
XX水库大坝为均质土坝，坝长205m，坝顶宽为2.5～4m，坝顶高程为105.56m～105.67m，最大坝高10.0m；上游坝坡1：
2，块石护砌，护砌块石风化严重；下游坝坡比1：
2.0～1：
2.5，无戗台，坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0+070、0+145段缺土较多。
由于原施工时清基不到位，碾压不密实，分工段没处理好，部份坝段坝脚出现大面积阴潮、沼泽等异常现象。
由于大坝坝顶宽没有达到设计标准，下游坡太陡，又无戗台，坝身单薄现象严重。
该水库只有北面一座放水涵，放水南渠用混凝土预制板制作从大坝下游坡经过，目前该段渠道已损坏漏水，继续使用，将影响大坝安全。
溢洪道：
溢洪道工程：
溢洪道位于大坝北侧，原设计为宽顶堰，堰顶高103.1m，底宽为4m，因经费原因未能按设计标准建设。
现溢洪道底高程102.6m，底宽2～3m，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深。
溢洪道对岸有近100亩农田，因每年都有近2～3个月时间泄洪，泄洪时直接影响对岸农业生产。
放水涵：
放水涵位于大坝北部，为斜拉式卧涵，直径为φ40cm，底高程98.1m，洞身长45m。
因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。
目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。
1.4.2建筑物存在的主要问题
（1）土坝工程
①坝体填筑质量差，存在较严重的隐患。
一是坝身与坝基的结合面耕作层、老河槽及其附近淤泥层未彻底处理，局部有透水层，致使水库蓄水后，坝基与坝身结合面渗漏。
二是坝体堆筑土料质量差，渗透系数大，抗渗性能不能满足设计要求，因此坝体下游坝坡大面积散浸。
二是进土层过厚，夯压不密实，新老坝体之间结合部处理较差而渗漏；筑坝时，未按碾压式土XX要求施工，严重存在质量控制不严这一薄弱环节，填筑质量差。
三是坝下埋管接触面处理较差，导致大坝渗漏；大坝虽然经21年运行，固结效果不明显，依然土质结构松散，土体自重压密条件较差，给大坝安全运行带来一定隐患。
②坝基部分。
由绘制的工程地质剖面图揭示，②层及②层以下地层均为坝基的天然地层，其中③层重粉质壤土夹砾砂，主要分布于坝身与坝基的接合部位。
②层软塑状重粉质壤土夹中砂为软-中等强度地层，强度相对较低，工程地质条件较差，含水量ω=24.45%。
③上游干砌块石护坡毁损、塌陷严重。
④坝顶凹凸不平，雨后积水严重，致使下游坝坡湿陷。
⑤下游坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0+070、0+145段缺土较多；有多处塌陷现象。
⑥无排水系统。
下游坝面无排水设施、无贴坡，致使下游坝坡多处出现雨淋沟，坝脚和滩地段长期潮湿，局部沼泽化严重。
⑦无坝体观测设施，不能掌握土坝在运行过程中出现的问题，影响安全运行。
（2）溢洪道工程
溢洪道建设时，由于经费原因，标准低、基础差，原设计为宽顶堰，堰顶高103.1m，底宽为4m，因经费原因未能按设计标准建设。
现溢洪道底高程102.6m，底宽2～3m，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深，致使溢洪道不能安全运行。
（3）涵洞工程
放水涵位于大坝右侧，为斜拉式卧涵，直径为φ40cm，底高程98.1m，洞身长45m。
因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。
目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。
1.4.3本次除险加固的主要任务
大坝：
坝身土方加固，坝身采用防渗处理，上游及砼预制块护坡、下游建排水沟。
溢洪道：
对进水口段、明渠部分、陡水坡、消力XX、海漫等工程进行建设，对下游不畅河床进行疏通。
放水涵：
对放水涵洞工程进行拆除重建；更换闸门及启闭机；建工作便桥。
1.5加固工程设计
1.5.1工程等别及设计标准
（1）工程等级及设计标准
XX水库总库容41.20万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，水库工程等别属Ⅴ等，枢纽建筑物为Ⅴ级。
由于XX水库最大坝高10.0m，洪水标准根据规范采用丘陵区水库标准；因该库地理位置重要，设计和校核洪水标准为：
为20年一遇设计，200年一遇校核。
（2）消能防冲设计标准
根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），溢洪道消能防冲设计标准按10年一遇。
（3）抗震设计烈度
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），XX水库工程区地震动峰值加速度0.10g，反应谱特征周期0.35s，对应地震基本烈度为7度。
1.5.2加固措施
（1）土坝
①防渗处理：
土坝坝身坝基防渗加固处理0+117～0+366坝段均选用粘土井柱方案，从坝顶穿过坝身与坝基结合面以下1.0m。
粘土井柱直径1100mm，孔距为0.78m，粘土井柱有效防渗厚度为0.78m。
②坝顶及坝坡结构
设计坝顶高程27.30m，坝顶宽度5m，坝顶路面选用20cm手摆石层，再铺设15cm泥结石路面。
上游坝坡：
坡比1：
2.5，建干砌块石护坡，并做10cm碎石垫层，高程从21.2m～26.63m。
下游坝坡：
考虑到大坝经常出现滑坡现象，将96年上坝的虚土彻底清除，推到坝下填塘固基，并开挖成台状，以便新老结合层的结合。
在25.20m建宽2.0m戗台，戗台上1：
2的坝坡，戗台下1:
2.5坡。
戗台下侧与坝脚22.2m高程处各做一条纵向排水沟。
两沟之间布置横向排水沟，其沟距为50m；台地段没有平台，因此沿坝坡与岸坡连接处做一条排水沟。
下游草皮护坡为天然杂草，因此需重新铺设草皮护坡。
（2）溢洪道
本次加固溢洪道仍布置在大坝桩号0+000处，溢洪道形式根据地形采用明渠段，堰后陡坡跌水和消力XX。
溢洪道进口段长30.0m，宽度为5.0m，坡降为0.01，浆砌块石护砌厚度040m，表面浇注10cm厚砼。
堰后设陡坡跌水，跌坡跌差6.6m，XX长14m，XX深1.0m，出口宽5m。
跌水墙采用浆砌块石重力墙，底板采用底板采用0.40m浆砌石底，0.10m砼面层。
根据地形两岸翼墙浆砌块石重力墙。
经计算海漫长度12m，设渐变段与下游排洪渠连接，出口宽7m下游渠首20m范围内需要用砌块石护坡及护底。
（3）涵洞
本次加固将斜拉卧式放水涵拆除，重建放水涵，涵底高程98.10m，并更换闸门、启闭机,建工作便桥。
1.6施工组织设计
1.6.1施工条件
（1）场外交通
XX水库距省道309有20公里,有简易砂石路至水库，能满足施工运输的要求。
（2）场内交通
本工程由于施工场地窄而长，施工场地较分散，除利用坝顶作为施工道路外，还可以利用大坝东、西两侧土方整平后作为主体工程施工和交通场地，这样可解决施工场地内部的交通问题。
1.6.2施工导流
本工程施工导流非汛期主要采用涵洞进行，使水库的水位控制在大坝和溢洪道施工要求水位以下；汛期按正常的防洪调度规定进行，此期间要保证溢洪道能进行安全泄洪。
大坝坝顶和坝下游坡和正常溢洪道施工水库水位控制在24.2m以下高程，大坝粘土井柱灌浆和上游护砌、涵洞施工期间必须打围堰，使水位在高程20.60m以下，
1.6.3主体工程施工
XX水库除险加固施工场地及道路比较狭小，运输宜采用小型农用自卸车。
土方工程尽可能采用机械施工，以便提高工作效率，降低工程造价。
砼工程比较分散，采用半机械化施工，搅拌机以0.4m3为主，水平运输采用胶轮车，垂直向下运输采用溜槽。
砌石工程采用人工操作为主，但砂浆要采用机械搅拌。
工地不集中设加工厂，钢筋、模板、铁件采用小型机械分散加工。
（1）大坝加固施工
大坝加固的主要内容：
坝身土方加固，坝身单排防渗粘土井柱心墙，上游护坡采用干砌石护砌；下游坝坡做纵横排水沟及贴坡排水。
（2）溢洪道加固施工
在大坝0+000段建溢洪坝，主要建设内容：
进口段、跌水段、消力XX、海漫等工程。
进口段底板工程在第二年枯水期打围堰进行施工。
汛前完成跌水坡及消力XX底板砼工程量。
（3）涵洞施工
本次加固将东、西涵进出口全部拆除，进口浆砌石底板和八字翼墙，东涵底高程21.12m，西涵底高程21.85m，上游增设工作栈桥及更换启闭机，与大坝防渗墙施工同步进行。
1.6.4施工总布置
尽量利用水库已有的设施与条件，减少工程投资。
施工主要场地在大坝坝面、两端段适当地方加以改造；各种加工厂可分散在工程附近。
1.6.5施工总年度
大坝除险加固施工分二水利年进行：
第一年枯水期放空库容进行大坝粘土井柱和上游护坡施工，并与涵洞的除险加固施工相配合，工程完成后，可进行坝顶路面和大坝观测工程施工；第二年主要与溢洪道的除险加固施工相配合，进行下游坝坡的坝后排水沟及草皮护坡施工。
计划总工期10个月，其中施工预备期1个月，主体施工期8个月，要求主体工程基本完工；施工完建期1个月。
1.7环境保护设计及水土保持设计
1.7.1环境保护设计
XX水库除险加固工程属已建工程，主要是施工期对环境有一些不利的影响，但施工区居住人口稀少，地域广宽，施工项目较分散，施工工期较短。
影响大多是暂时的、短期的，采取一定的对策和措施，可以得到避免和降低，使其影响在允许范围内。
因此XX水库除险加固工程对环境不会带来深远的影响，不会制约工程的实施，工程竣工后环境将恢复到原有状况。
在施工期中产生的影响，在水环境保护、噪声及粉尘防护、生物保护及生态保护、人群健康保护等四个方面进行环境保护工作，并做环境的环境监测与管理。
本工程环保投资包括环境保护措施、临时措施和独立费用共三项，本项目环境保护费用共计1.2万元。
1.7.2水土保持设计
本工程施工项目主要有土石方开挖回填、围堰拆除、砌筑砌体结构、混凝土浇筑，工程实施过程中将不可避免扰动原地貌，损坏土壤和植被，造成水土流失。
经分析计算，工程共扰动原地貌、挖损土地及其植被面积为1.2hm2。
在综合考虑工程特点及地域自然条件的基础上，对可能产生水土流失的区域采取水土保持防护措施。
植物措施：
在土料场、弃渣场、临时设施、施工道路和临时施工场地处工程完工后，植树种草，恢复植被。
工程措施：
在土料弃土临时堆场，进行拦护；在弃渣场修建拦渣墙和护坡等。
本工程水土保持工程投资共计1.8万元。
1.8工程管理
XX水库为小
（2）型水库。
除险加固以后，水库设管理所，下设工程管理、和行政办公二个科室，隶属于XX街道办事处。
工程管理的主要职责是管理枢纽及灌溉工程，防洪调度等工作，同时发展多种经营，综合利用。
在这次加固中建管理房60m2及其它附属设施。
根据水利部《水利工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705-81）的有关规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，水库管理所确定编制人员2人，其中管理人员1人，其它人员1人。
1.9设计概算
本概算为2007年第二季度价格水平，枢纽加固工程总投资为203.58万元。
1.10经济评价
XX水库经水库安全评估属Ⅲ类坝。
防洪保护范围总面积约5km2，耕地0.05万亩，人口0.05万人，现有固定资产总值2000万元，国内生产总值3000万元。
水库多年平均滞洪效益为25万元，本次除险加固工程静态总投资为203.58万元，经工程经济评价计算，经济净现值79.45万元，经济内部收益率为14.2％，益本比为1.27满足《水利建设项目经济评价规范》的要求，经济上是可行的。
1.7附表
表1.1 XX水库工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
工程建设
1
主管部门
XX市水务局
2
管理机构
XX市XX镇镇政府
3
所在地点
XX镇三关村
4
所在河流
XX河流域XX河支流
5
建设日期
开工
年、月
1985.11
竣工
年、月
1987.12
二
水文
1
集水面积
km2
1.62
2
多年平均降雨量
mm
944
3
多年平均年径流量
万m3
4
代表性流量及洪量
多年平均流量
m3／s
设计洪峰流量（p＝5％）
m3／s
33.79
设计洪水总量
万m3
70.7
校核洪峰流量（p＝0.5％）
m3／s
73.45
校核洪水总量
万m3
122.4
三
水库
1
调节性能
多年
2
水库水位
校核洪水位
m
104.17
设计洪水位
m
103.62
正常蓄水位
m
102.6
汛期限制水位
m
102.6
死水位
m
21.2
3
水库容积
总库容
万m3
41.20
调洪库容
万m3
35
兴利库容
万m3
27
死库容
万m3
0.1
四
工程效益指标
1
设计防洪效益
万元
25
2
城市防洪效益
万m3/年
3
灌溉效益
设计灌溉面积
万亩
0.2
有效灌溉面积
0.17
最大实际灌溉面积
万亩
0.16
供水量
万m3/年
32
4
养鱼效益
养鱼水面
亩
280
最高总产量
万kg
0.42
最高单产量
kg/亩
15
五
主要建筑物及启闭设备
1
挡水建筑物
型式
地震基本烈度／设防烈度
度
7/7
坝顶高程
m
27.38
最大坝高
m
7.05
坝顶长度
m
696
坝顶宽度
m
5.0
2
泄水建筑物
⑴
正常溢洪道
型式
宽顶堰
堰顶高程
m
25.2
堰底高程
m
堰顶宽度
m
28
堰顶长度
m
8
最大泄量
m3／s
59
消能方式
3
输水建筑物
东、西涵洞
型式
砼园涵
断面尺寸
m×m
东φ0.3、西φ0.3
进、出口底高程
m
东21.12、西21.85
最大流量
m3／s
东0.22、西0.20
闸门型式
启闭设备
东手动螺杆式，
西手动螺杆式
2水文
2.1流域概况
XX水库座落在清XX河东南方向，该支流由二支小岔子分别由东南方向及正南方向汇合坝址前。
流域内属丘陵区，最高点高程47.2m。
流域形状为长条形，现将流域特性列于表2.1。
表2.1流域特性表
流域
面积
（km2）
河流
长度
（km）
河源
高程
（m）
河口
高程
（m）
河流
平均
落差
△H（m）
河流
平均
坡度
J（‰）
流域
平均
宽度
B（Km）
流域
形状
系数
f
洪峰
修正
系数
3.92
2.2
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