凉水井工程毕业设计 第一章综合说明.docx
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凉水井工程毕业设计第一章综合说明
第一章综合说明
第一节工程概况
一、概述
凉水井水库位于南充市**区小井乡内，距**城区40km。
所在河流属渠江水系龙滩河。
水库坝址以上集水面积1.56km2，设计总库容331.0万m3，兴利库容260万m3，滞洪库容33.0万m3，死库容38万m3。
设计灌溉水井、观园、团堡、广兴四个乡32166亩农田（有效灌溉面积7115亩，现实际灌溉面积4100亩），是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合利用的小
（一）型水利工程。
根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》**水库枢纽工程主要建筑物工程等级为Ⅳ等4级，建筑物洪水标准按30年一遇设计，300年一遇校核，溢洪道消能防冲建筑物设计洪水标准为20年一遇。
二、枢纽主要建筑物现状
1.大坝
大坝为均质土坝，1958年10月动工兴建，1979年10月建成，1980年投入运行。
坝顶最大长度135.8m，最大坝高23.81m，坝顶宽2.7m，最大坝底宽118.4m，坝顶高程334.30m。
2.溢洪道
溢洪道位于大坝右坝肩20m处，结构型式为正埝开敞式，埝型为宽顶埝，埝顶净宽7.5m，埝顶高程331.80m，埝后由陡槽及消力池组成，陡槽段水平投影长度68.8m，陡槽宽5.5m，纵坡1:
3.2。
陡槽后消力池长10m，宽5.5m，深2.2m。
消力池后无尾水渠，洪水泄出出消力池后直接漫淹冲刷下游坝脚。
3.放水设施
**水大坝左岸有一涵卧管式放水洞，由于漏水严重于1981年封堵，在距大坝左端72m垭口处另建竖井式放水隧洞。
隧洞长75.2m，竖井前17.4m为园形砼洞，洞径1.0m，竖井后54.9m为城门洞形隧洞，断面尺寸为1.0×1.7m，设有消力池一处，池长12m，池深0.8m。
放水竖井深10.0m，园形井径3.0m，内设工作闸及简修闸各１道，手动启闭机2台。
三、枢纽工程存在的主要问题
**水库在24年的运行中发挥了巨大的灌溉功能和效益，但由于多种原因，枢纽工程也出现了如下不安全隐患和病险。
（一）大坝
1．大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求：
根据《**水库大坝安全鉴定论证报告》中对坝坡的稳定分析：
大坝在以下三种工况下的最小安全系数均不满足规范要求：
大坝上游坝坡在正常水位331.89m，下游无水工况下：
Kmin=0.87＜[k]=1.15；
大坝上游坝坡在正常高水位331.89骤降至死水位，且下游无水工况下：
Kmin=0.84＜[k]=1.05；
大坝下游歧在正常高水位，下游无水工况下：
Kmin=0.86＜[k]=1.15；
2．大坝左、右坝肩有漏水现象。
3.由于大坝坝面未进行封闭，大坝有白蚁蔓延危害趋势。
4.下游坝面无排水系统及上坝梯道，坝面水土流失严重。
5.大坝无观测设施。
6.防洪抢险道路不完善，影响水库安全及正常运行。
（二）溢洪道
1.消力池出口边墙高度不满足规范要求。
2.消力池长度不够。
3.尾水渠未与下游河道连接，洪水直接漫浸冲刷大坝下游坝脚。
（三）放水设施
1.原施工涵卧管堵塞后有严重漏水现象。
**水库特性水位与相应库容
校核水位：
332.78m相应库容：
331.0万m3
设计洪水位：
332.53m相应库容：
321.0万m3
正常水位：
331.89m相应库容：
298.0万m3
死水位：
321.1m相应库容：
38.0万m3
第二节
水文
一、概况
1.流域概况
**水库位于**市**区小井乡境内的渠江水系龙滩河支流范家桥河上。
坝址以上控制集水面积1.56km2，主河道长2.22km，河道平均坡降15.18%。
2.气象特征
范家河流域属亚热带湿润气候区，多年平均气温17.4℃，多年平均降水量1100mm，多年两分钟平均最大风速5.7m/s，最大风速22.0m/s。
二、基本资料
范家河流域内无水文站和雨量站，邻近有长滩桥水文站和天池雨量站，长滩桥水文站设立于1958年，本次洪水计算采用长滩桥水文站及天池雨量站的资料作为参证资料。
三、径流
根据《四川省水文手册》，利用等值线查出**水库设计径流如下表：
时段
均值
（mm）
CV
CS/CV
设计值（mm）
P=20%
P=50%
P=80%
年径流深
500
0.47
2.0
680
464
299
四、洪水
1.防洪标准
**水库为小
（一）型水库，大坝为均质土坝，防洪标准为：
30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，消能防冲建筑物洪水标准为20年。
2.设计暴雨
根据查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》等值线的设计暴雨与长滩桥实测雨量资料计算成果比较，设计暴雨采用成果如下：
计算方法
或站名
时段
均值
（mm）
CV
CS/CV
各频率设计值（mm）
备
P=0.33%
P=3.3%
P=5%
注
由等值
线查算
1/6小时
16.0
0.37
3.5
40.0
29.4
27.4
采用
1小时
40.0
0.43
3.5
113
79.8
73.6
采用
6小时
74.0
0.48
3.5
231
158
144
采用
24小时
100
0.50
3.5
324
218
199
采用
3.洪峰流量
洪峰流量采用两种计算方法，一是推理公式法，二是瞬时单位线法。
经比较，**水库的设计洪峰流量成果采用推理公式法，计算成果如下表：
频率
P=0.33%
P=3.3%
P=5%
推理公式法
32.5
20.5
18.4
瞬时单位线法
25.8
15.2
13.1
4.洪量
根据设计暴雨量推求设计洪水总量如下：
频率
P=0.33%
P=3.3%
P=5%
洪量（万m3）
40.1
26.1
23.6
五、调洪计算
调洪计算中只考虑溢洪道泄洪，计算成果如下表：
洪水频率
（%）
最高库水位
（m）
相应库容
（万m`3）
滞洪库容
（万m`3）
溢流水深
（m）
最大下泄流量
（m3/s）
P=0.33%
332.78
331
33
0.89
9.6
P=3.3%
332.53
321
23
0.64
5.86
P=5%
332.48
319
21
0.59
5.15
六、坝顶高程确定
1.坝顶超高Δh：
安全加高：
设计情况下0.5m，校核情况下0.3m。
风壅高度：
设计情况下e=0.004m，校核情况下e=0.002m。
波浪爬高：
设计情况下Rm=0.83m，校核情况下Rm=0.52m。
设计情况下：
Δh=0.5+0.004+0.83=1.33m；
校核情况下：
Δh=0.3+0.002+0.52=0.82m。
2.坝顶高程
设计情况下：
Z坝顶=Z设＋Δh设=332.53+1.33=333.86米
校核情况下：
Z坝顶=Z校＋Δh校=332.78+0.82=333.60米
采用**水库的坝顶高程为333.86米，取坝顶高程为333.90m。
七、泥沙
根据《四川省水文手册》悬移质等值线图查算，**水库的多年平均悬移质输沙量为655吨，推移质为98.3吨。
第三节
工程地质
一、枢纽区工程地质条件
1.地形地貌：
枢纽区河谷高程280～300m，两岸高程320-350m，最大地形高差70m,属丘陵地貌单元。
2.地层岩性：
枢纽区基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂泥岩互层，覆盖层为第四系全新统松散堆积层。
3.地质构造及地震：
枢纽区位于四川沉降带川中褶皱带旋扭构造体系龙女寺半环状构造东北部，断裂不发育，挽近斯地壳运动微弱，据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》规定，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35。
4.水文地质条件：
枢纽区地下水不发育，地下水主要为堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水。
5.不良地质作用：
枢纽区不良地质作用主要表现为岩石的风化和岩体的卸荷崩塌。
二、枢纽工程建筑物地质病害及处理措施
1.大坝：
（1）大坝坝坡失稳，抗滑稳定安全系数小于规范要求。
（2）大坝排水棱体部分失效。
（3）大坝左、右肩散漏水严重。
处理措施：
大坝上游抛石压脚，下游培厚加固，补做排水棱体反滤层，对左、右坝段及坝肩进行帷幕灌浆。
2.溢洪道：
溢洪道地质条件较好，无不良工程地质问题。
3.取水建筑物
取水隧洞洞身围岩为砂质泥岩，地质条件较好，无不良工程地质问题。
三、土工试验资料分析
大坝共取样6组，由于组数偏少，土体物理力学性及设计建议指标采用较小值，石碴料、抛石体，干砌石的建议指标参照类似工程选取，如下表：
坝体材料计算参数建议值
参数
材料
自然容重
（kn/m3）
饱和容重
（kn/m3）
浮容重
（kn/m3）
饱固快
渗透系数
cm/s
C（KPa）
ø
坝体土
19.8
20.3
10.3
20
15°30′
1.29×10-5
石碴料
20.0
20.5
10.4
20
24°
2.43×10-4
抛石体
8.7
0
28°
5.0×10-1
干砌石
0
30°
1.0×10-2
四、天然建筑材料
1.石料：
桂兴块石料场：
运距20km，储量20万m3；
观阁条石料场：
运距15km，储量30万m3
2.卵砾石及砂
卵砾石：
建议在桂兴镇灰岩区加工，运距24km；
砂：
在**梭罗河砂料场购买，运距15km。
3.石碴料及粘土料
石碴料开采在大坝左端500m处，运输方便。
粘土料在大坝下游1.5km处的徐家桥开采，质量满足要求。
第四节枢纽工程除险加固的必要性
**水库自1980年投入运行至今已有24年，现已出现较多病害，严重影响工程的安全运行。
1999年11月**市**区水电局组织有关专家对**水库的现状进行了安全鉴定，经专家认真分析后得出如下结论：
**水库存在大坝上下游坝坡不稳定，大坝左、右坝肩漏水严重等安全隐患，终评为Ⅲ类坝，必须尽快对病险进行全面整治，除险加固，确保大坝安全。
**水库除险加固后，将发挥如下效益：
㈠灌溉效益
**水库建成投入运行后，由于各种病害原因，造成水库不能按设计标准正常运行。
目前水库的现有灌面4100亩，仅为设计有效灌面7115亩的57.6%，水库除险加固后，可增加有效灌溉面积3015亩。
㈡多种经营效益
水库除险加固后，可投入正常运行，增大库水面积极大地提高水产养殖效益。
㈢防洪效益
水库下游地势平坦开阔，有场镇集市3个，有耕地2.2万余亩，人口5万9千多人，并有襄渝铁路龙滩河段从灌区通过，一旦溃坝，将对下游人民的生命财产造成极其重大损失。
水库除险加固后，工程能安全运行，为大坝下游的人民群众的生命财产及其他设施提供防洪保证及安全保障。
综上所述：
**水库由于运行年代较久，工程病害太多，致使水库不能正常运行，灌区42.4%的农田不能得到灌溉，水库不能发挥应有的灌溉功能。
且大坝的稳定安全系数不能满足规范要求，一旦溃坝，将对下游造成严重的危害及重大经济损失。
所以对**水库枢纽工程进行除险加固，使其能安全运行是完全必要，也是十分迫切。
第五节枢纽工程整治设计
一、枢纽工程存在的主要问题
1.大坝上下游坝坡的稳定安全系数不满足规范要求
本阶段设计中，我院对**水库大坝的现状再次进行了稳定复核验算，其结果如下：
上游坝坡在正常水位331.89m、设计洪水位332.53m、校核洪水位332.78m，降至死水位321.10m的三种工况下最小稳定安全系数分别为：
工况一：
Kmin=1.065<[K]=1.15（不能满足稳定要求）;
工况二：
Kmin=1.062<[K]=1.15（不能满足稳定要求）;
工况三：
Kmin=1.059<[K]=1.058（不能满足稳定要求）。
下游坝坡在正常水位331.89m形成的稳定渗流期下游无水；设计洪水位形成稳定渗流期，下游水位312.00m；校核洪水位332.78m形成稳定渗流期，下游水位314.10m，三种工况下的最小抗滑稳定安全系数分别为：
工况一：
Kmin=1.069<[k]=1.15（不能满足稳定要求）；
工况二：
Kmin=1.066<[k]=1.15（不能满足稳定要求）；
工况三：
Kmin=1.062＞[k]=1.058（满足稳定要求）。
以上数据表明，大坝是不安全的。
2.大坝两坝肩漏水严重。
3.大坝无水平、垂直观测设施，无浸润线及渗流等观测设施。
4.大坝坝面水土流失严重且存在白蚁蔓延危害。
5.溢洪道消力设施长度及高度不能满足30年一遇洪水要求，消力池后无导洪渠，溢洪时洪水对大坝坝脚浸泡冲刷严重。
6.放水隧洞过水断面不能满足设计过水流量要求，且未作回填灌浆，洞身结构存在不安全隐患。
二、大坝整治设计
1.坝顶高程确定
根据调洪计算成果，坝顶高程应为333.86m，采用坝顶高程为333.90m。
2.大坝整治加固
大坝加固采用两个方案进行比较，即方案Ⅰ：
上游坝坡320.60m以下抛石压脚，上游坝坡320.60m以上削坡减载，下游培厚加固；方案Ⅱ：
内削外帮。
通过对以上两个方案进行综合比较，本阶段选用上游抛石压脚，坝坡削坡减载，下游培厚加固方案作为大坝加固方案。
经稳定分析计算，加固后的大坝稳定安全系数如下：
上游坡：
工况一Kmin=1.162>[K]=1.15（满足抗滑稳定要求）
工况二Kmin=1.160>[K]=1.15（满足抗滑稳定要求）
工况三Kmin=1.103>[K]=1.058（满足抗滑稳定要求）
下游坡：
工况一：
Kmin=1.290>[K]=1.15（满足抗滑稳定要求）
工况二：
Kmin=1.250>[K]=1.15（满足抗滑稳定要求）
工况三：
Kmin=1.200>[K]=1.058（满足抗滑稳定要求）
以上数据表明：
整治加固后的大坝上、下游坝坡是稳定、安全的。
3.上、下游坝面整治
（1）大坝顶面：
用厚10cm的C15砼对大坝顶进行硬化；
（2）上游坝坡：
用厚15cm的C15砼预制块对320.60m以上大坝坝面进行护坡；
（3）下游坝坡：
用厚10cm的C15砼预制块对326.40m高程以上的大坝坝面进行护坡。
4.大坝灌浆设计
（1）岩基帷幕灌浆
大坝左、右坝肩新增帷幕灌浆，帷幕灌浆线长共80m（左右各40m）总进尺400m。
（2）坝体劈裂灌浆
坝体劈裂灌浆进尺70m。
（3）回填灌浆
大坝及放水设施回填灌浆共1018m2。
5.大坝白蚁整治
（1）设置毒土隔墙，沟槽断面1.5×1.5m；
（2）施放毒饵诱杀白蚁。
三、溢洪道整治设计
1.进口控制段
进口段长25m，呈八字形，进口宽由13.2m渐变至7.5m，控制段长13.4m，底宽由7.5m渐变至7.32m。
进口控制段采用浆砌条石衬护，为满足防洪抢险要求，在控制段新建一座净跨7.5m，宽5.0m的钢筋砼简支桥。
2.渐变段
渐变段长14.1m，底宽由7.32m渐变至5.5m，浆砌条石衬护。
3.陡槽段
陡槽段水平投影长度68.8m，底宽5.5m，纵坡I=0.316，浆砌条石衬护。
4.消力池
消力池长度由原10.0m加长至14.0m，边墙加高0.8-1.0m。
5.排洪渠
消力池后增设58.0m长的排洪渠，解决泄洪时洪水对大坝坝脚的浸泡冲刷危害。
四、放水设施整治
1.整修改造闸门房25m2，更换止水及启闭机。
2.改造扩建闸后放水隧洞55m。
3.对闸前园形隧洞段进行回填灌浆。
五、大坝观测设施
1.新设大坝水平、垂直位移观测桩16个，基点桩16个。
2.新设Ф50mm测压管2排，每排4根。
4.增设坝后三角埝观测渗流量。
5.设置雨量筒及水位尺。
第六节水土保持设计
一、建设项目及周边情况
**水库是一座以灌溉为主，兼有养殖防洪等综合利用的小㈠型水利工程，设计灌面3.2万亩，现已实现灌面0.41万亩。
集雨面积1.85km2，坝高23.81m。
坝顶长135.8m。
水库位于四川盆地腹部丘陵区的中部地带。
平均海拔高度320m左右。
气候属亚热带湿润季风气候区，常年平均气温17.4℃，最低气温-3.7℃，最高气温41.5℃。
项目区内无大的工厂和矿产资料，属纯农业区。
二、水土流失特点及预测
㈠水土流失特点
1.工程规模较大，影响区较大。
2.属轻度水土流失类型区，以水力侵蚀为主，工程施工影响远不及水力侵蚀严重。
3.工程整治对水土流失压力小。
4.地面扰动涉及面小。
5.工程弃渣、弃石量小。
㈡水土流失预测
从工程水土流失特点可以看出，水土流失不严重，辅以工程和植物措施，工程病害整治对项目区周边地区不会造成水土流失危害，对水产养殖，生态环境不会构成任何威胁。
三、水土保持措施
㈠防治原则和目标
1.三同时原则。
2.因地制宜原则。
3.通过治理避免水土流失对工程造成危害，使水库自身环境得到极大改善。
㈡水土保持措施
根据项目区内水土流失特点，水土保持措施以植物措施为主，工程措施相结合，形成较完整的防治体系。
1.植物措施
道路、生活区、枢纽工程两侧均采用植物措施，种植防护林、经果林，栽种各种花草。
2.工程措施
对弃渣料采用修建挡渣墙，对料场采用还耕，建筑物侧修排水沟等工程措施。
四、水土保持投资估算及效益
该项目水土保持投资（含工程、植物投资及水土保持补偿费、绿化工程及其它费用）为19.22万元。
方案实施后，将改善生态环境，经果林的种植将使水库每年收增加1.3万元。
第七节环境保护设计
一、工程区环境现状
㈠自然环境
工程区地面高程320m左右，冲沟较为开阔，地质构造上位于**穹窿背斜西南翼东端，岩层产状较平缓，无大的断裂存在。
常年平均气温17.4℃，最高气温41.5℃，最低气温-3.7℃，相对湿度76～80%，多年平均降雨量1100mm。
工程区内无珍稀陆生、水生动物。
由于为农业区，河流污染含量少，水质为Ⅲ类水环境质量标准。
㈡社会环境
库区经济结构以农业为主，粮食以水稻、小麦为主。
经济作物以油菜、蚕桑、果树为主。
农村人均年纯收入1200元。
㈢环境质量现状评价
1.主要环境问题
由于干旱现象发生频繁，造成粮食减产，溪河断流，人畜饮水无法解决，人群居住环境质量恶化。
2.环境现状评价
工程施工会给当地自然环境造成一定程度的破坏，但通过采取一定措施会大大减轻环境污染。
因此，从自然环境和环境现状评价，无制约工程建设的重大不利因素。
二、环境影响评价
㈠有利影响
1.为地区经济发展创造条件
由于枢纽病害原因，水库达不到设计灌面，枢纽整治完成后，灌溉用水保证率的提高对促进灌区经济发展和农民增收有积极意义。
2.改善灌区环境状况
枢纽整治完成后，灌区用水将得到保证，对干旱频繁区而言，可避免干旱造成的人畜饮水困难，同时，灌溉区渠道放水及落干期回归水量的汇入，可补给此时段内灌区溪河来水不足，在一定程度上改善了当地环境质量，遏制水域环境恶化下降。
对促进灌区内生态环境良性发展具有积极作用。
㈡不利影响及对策措施
不利影响主要有以下几个方面：
1.工程占地影响；
2.施工中废水、废气的排放及声环境、交通环境对人群健康的影响，对策及措施如下：
1）工程完工时对临时用地中的耕地还耕，对非耕地还林还草；
2）采用修建厕所、废水拦蓄沉淀池，垃圾站和水质监测站等手段和措施解决废水、废物排放。
3）采用人工湿润砂、石为以降低空气中粉尘。
4）施工应尽量安排在白天进行，以减少夜晚施工噪声对周边居民影响。
5）加强交通管理，确保交通安全和畅通。
6）设立医疗点，安排专职医务人员，负责施工期卫生防疫和人群健康保护。
三、占地安置规划及补偿措施
该工程临时占地13.3亩，无搬迁人口。
对被占耕地的农民应按国家政策作好安置补偿工作，对临时占地尽量给予复耕措施。
四、综合评价
工程建设的经济、社会环境影响效益显著，有利影响深远，不利影响有一定局限性，且时间较短，经采取措施后可将不利影响减低至最小程度。
因此，在环境影响方面利大于弊，工程建设可行。
第八节工程管理
一、管理机构设置
**水库管理机构为“**水库管理所”。
负责水库枢纽、渠系的防洪及运行管理，负责工程的招投标以及工程整治管理。
负责制定水库及灌区规章制度，负责枢纽及灌区环境规划实施，搞好水土资源开发，搞好综合经营以及征收水费等工作。
根据《水库工程管理设计规范》水库工程管理所编制人员15人。
灌区内以支渠为单位成立用水管理委员会，与**水库管理所确立供用水关系。
二、工程管理范围
按《水库工程管理设计规范》确定管理范围，并经县水行政主管部门和国土部门认可。
由国土部门进行确权，划界和颁证。
三、主要管理设施
完善生产生活用房500m2，购置一定数量交通工具，完善通讯设施。
四、工程监测
为确保工程安全运行，必须对各水工建筑物进行原型观测和安全监测，以便及时发现和预报异常现象。
观测项目有大坝水平、铅直位移、水文观测及渠系量水测量、大坝渗流等。
为实现和达到工程监测目的，需配备经纬仪、水平仪、流速仪、雨量仪、浮子式自计水位计，垂摆、测斜仪、挠曲仪等必要仪器和设备。
五、工程综合改革方案
1.以邓小平理论和党的十六大精神为指针，对工程的管理体制、运行机制、投入机制、水价及人事制度等方面进行改革。
2.改革内容
⑴灌区体制改革：
一是由政府协调管水逐步转向依法管水，二是由过去计划调配水转向市场调节用水。
⑵经营机制改革：
依据国家水利产业政策，实行目标责任管理，科学管理工程，对水土资源采取租赁承包经营方式管理。
⑶投入机制改革：
对在建项目主要采用争取上级补助，水利建设基金，群众投劳折资，新增财政资金，农发资金，水费收入等多渠道筹集。
对经营性项目实行谁投资、谁建设、谁管理、谁收益方式进行。
⑷水价及水费征收办法改革：
对农业用水实行成本加微利，计量供水，超合同加价，逐步从以亩计费过渡到以方计费方式的水费征收办法。
⑸人事制度改革：
依照减员增效原则，建立一支精干、高效管理队伍。
对干部实行聘用制，职工实行合同制，改革吃大锅饭不合理分配制度，定岗、定责、定报酬，竞争上岗、优化组合。
3.改革保障措施
加强组织领导，成立改革领导小组，负责水库改制审定及其实施督促与指导。
严格执行法律、法规、以法管水。
定期召开会议，研究和决定重大问题。
第九节施工组织设计
一、施工条件
1.地理位置及施工条件
**水库位于渠河二级支流范家桥河上，地处**区小井乡，控制集雨面积1.85km2，总库容331万m3，有效库容260万m3，设计灌溉面积3.2万亩。
工程对外公路交通，距**市区40km，水库目前已有公路与小~大公路相通。
2.工程条件
⑴工程概况
**水库枢纽整治工程由大坝、溢洪道、放水设施组成，本次设计整治项目为大坝、溢洪道、放水设施及帷幕灌浆。
工期为一年。
⑵自然条件
**水库枢纽位于四川盆地中部丘陵区，多年平均气温17.4℃，最高气温41.5℃，最低气温-3.7℃。
多年平均两分钟最大风速5.7m/s。
多年平均降雨量1100mm。
水库枢纽地质位于**穹窿背斜西南翼东端，岩层产状较平缓，地质条件稳定，地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期0.35。
⑶建材、水、电供应及当地机械修配条件
主要材料（五大材）
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