水科院提供塘坝整治指南第二稿92.docx
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水科院提供塘坝整治指南第二稿92
江西省塘坝除险整治指南
（讨论稿）
江西省水利科学研究院
二O一二年九月
目录
1总则1
2工程等级划分标准1
3洪水标准2
4结构安全3
5渗流安全5
6溢洪道9
7土石坝坝下涵管10
8工程环境13
9工程管理13
附录A塘坝容积的估算方法14
附录B设计洪水与调洪的简化计算15
附录C波高、波浪爬高29
附录D渗流、稳定计算31
江西省塘坝除险整治指南
1总则
1.0.1为规范我省塘坝除险整治工作，明确除险整治技术要求，保障塘坝除险整治质量，特制定本指南。
1.0.2本指南适用于总容积在1～10万m3的病险塘坝，总容积小于1万m3的塘坝可参照执行。
1.0.3本指南所称的塘坝是指在山丘区、平原区建有挡水、泄水建筑物，正常蓄水位高于下游地面高程，总容积在1~10万m3以下的蓄水工程。
1.0.4本指南所称的高风险塘坝是指坝高超过10m、串联型塘坝的最上级、位于我省高暴雨区、位于人口居住地或重要设施（如公路、铁路等设施）上游，如失事可能直接造成下游人员伤亡或设施损毁的塘坝。
1.0.5塘坝除险整治原则上不应加高大坝而改变原工程的规模，如防洪标准不满足本标准规定要求的，应采用加大泄洪能力的工程措施。
确需改变规模的，须经当地的水行政主管理部门批准。
2工程等级划分标准
2.0.1塘坝的工程等别、工程规模及建筑物级别按表2.0.1进行划分。
表2.0.1塘坝工程等级划分标准
工程等别
工程规模
建筑物级别
总容积（万m3）
Ⅵ
塘
（1）型
6
5～10
Ⅶ
塘
（2）型
7
1～5
2.0.2塘坝总容积是指校核洪水位时相应的蓄水量。
3洪水标准
3.1洪水标准
3.1.1塘坝除险整治的洪水标准应符合表3.1.1的要求。
表3.1.1塘坝建筑物的洪水标准
水工建筑物
级别
洪水标准［重现期（年）］
山区、丘陵区
平原区
设计
校核
设计
校核
6
20
200～100
10
50~20
7
10
100~50
10
50~20
3.1.2当山区、丘陵区塘坝的挡水高度低于15m，上下游水头差小于10m时，其防洪标准可按平原区的确定；当平原区塘坝的挡水高度高于15m，上下游水头差大于10m时，其防洪标准可按山区、丘陵区的确定。
3.1.3高风险塘坝的洪水标准应按上限值取用。
3.2坝顶超高
3.2.1坝顶高程应不低于塘坝静水位与坝顶超高之和。
按设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高和校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高二种情况计算，取最大值。
3.2.2当大坝顶部设有稳定、坚固和不透水的且与建筑物的防渗体紧密结合的防浪墙时，坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。
同时应满足坝顶高程高出设计洪水位0.5m，且不低于校核洪水位。
3.2.3坝顶超高可按下式计算：
坝顶超高：
Y=R5%+A
式中：
Y—坝顶超高；
R5%—累计频率5%的波浪爬高，可按附录C查算，也可采用当地经验数据；
A—安全加高，按表3.2.3采用。
表3.2.3塘坝挡水建筑物安全加高单位：
m
建筑物运行工况
建筑物级别
6、7
正常运用
0.5
非常运行
0.3
由于塘坝除险整治原则上不加高大坝，故设计洪水位和校核洪水位可按下列公式计算：
塘坝的设计洪水位=塘坝的坝顶高程-0.5-R5%
塘坝的校核洪水位=塘坝的坝顶高程-0.3-R5%
4结构安全
4.1外观
4.1.1外观要求坝顶平整，排水良好；坝坡平整，无明显变形，坝面无高杆杂草、无杂树灌木、无肉眼可见裂缝；坝址区无明显隆起、变形现象。
4.2坝顶构造及坝坡
4.2.1高风险塘坝坝顶宽度宜不小于5.0m，其余塘坝坝顶宽度宜不小于3.0m。
不同土质的上、下游坝坡坡比（若有多级坝坡，指平均坡比）宜不小于表4.2.1要求。
4.2.2按塑性指数进行分类，粘性土可分为三类：
砂壤土（1＜Ip≤7）、壤土（7＜Ip≤17）、粘土（Ip≥7）。
利用手捻试验对土质进行简易鉴别的方法：
将稍湿或硬塑的小土块在手中捻捏，然后用拇指和食指将土捏成片状，并应根据手感和土片光滑度进行下列区分：
（1）手滑腻，无砂或极少砂，捻面很光滑，为粘土；
（2）手较滑腻，有少量砂，捻面较光滑，为壤土；
（3）有一些黏性，砂感较强，捻面较粗糙，为砂壤土。
表4.2.1不同土质类型的塘坝坝坡要求
土质类型
坝高（m）
上游坝坡
下游坝坡
粘土
≥10
1：
2.25
1：
2.00
5～10
1：
2.00
1：
1.75
＜5
1：
1.75
1：
1.50
壤土
≥10
1：
2.50
1：
2.25
5～10
1：
2.25
1：
2.00
＜5
1：
2.00
1：
1.75
砂壤土
≥10
1：
2.75
1：
2.50
5～10
1：
2.50
1：
2.25
＜5
1：
2.25
1：
2.00
4.3坝体土料填筑
4.3.1坝体加固填筑应进行压实，压实后的填筑料应密实均匀，含水率宜在最优含水率附近。
对于高风险塘坝，粘性土料压实度宜不小于95％，砂砾土料的填筑干密度宜不小于1.7g/cm3；砂砾土料含砾量在40％～70％时，填筑干密度宜不小于2.0g/cm3。
对于一般塘坝，粘性土料压实度宜不
小于92％；砂砾土料的填筑干密度宜不小于1.6g/cm3；砂砾土料含砾量在40％～70％时，填筑干密度宜不小于2.0g/cm3。
4.4护坡
4.4.1土石坝原有砌石、混凝土护坡的，应充分利用现有护坡材料优先采用局部翻修、加固处理为主，不宜拆除更换材料重建；没有护坡的，上游护坡设计洪水位以下宜选用砼预制块或干砌石护坡，上游坡设计洪水位以上及下游护坡一般采用草皮护坡。
大坝上下游坝坡宜设置坝面排水系统。
5渗流安全
5.1外观
5.1.1坝体表面无肉眼可见裂缝。
5.1.2坝体表面及坝基无明显的渗漏现象。
5.2防渗体
5.2.1防渗体顶部应不低于校核工况下的静水位。
5.2.2新设置的土质心墙、斜墙，渗透系数宜不大于1×10-5cm/s；均质土坝坝体渗透系数宜不大于1×10-4cm/s。
5.2.3新设置的其它类型防渗处理措施可参照相关的规程规范要求。
5.2.4心墙防渗要求
心墙的位置在坝的中心或略偏上游。
在地面以上部分呈顺梯形上窄下宽，地面以下部分（截水墙）呈倒梯形上宽下窄，以便土料间的结合及防止清基时坍塌。
心墙顶宽不小于1m，心墙顶高出最高水位0.3~0.5m，心墙边坡如按防渗要求，应使墙底厚度不小于1/6坝前水头，按施工方便要求及心墙底部截水槽与基础接触处防止渗流冲刷要求，心墙的边坡常采用1:
0.3。
心墙的地面以下部分的边坡视清挖的地基土质和深度而定，一般采用1:
0.5~1:
1，截水槽的底宽应不小于正常水头的1/4，嵌入不透水层的深度，岩基时0.3~0.5m，嵌入坚隔土层时深度不小于1m。
心墙嵌入两端山坡新鲜基岩至少1m，或将心墙与两岸山坡的接触宽度加宽50%，以防止沿坝头山坡的渗漏。
心墙示意图
5.2.5斜墙及铺盖防渗要求
斜墙上薄下厚，顶部厚度不小于1m，底部厚度不小于坝前水头的1/4~1/6，并不小于2m，斜墙顶应高出最高水位0.3~0.5m。
斜墙与两岸山坡接触一般一般应放宽一倍。
为使斜墙不受冲刷、冰冻、干裂，在斜墙外应覆盖砂砾保护层，其厚度不小于1.5m，或覆以干砌块石层，砌面与斜墙间加砂砾或石渣垫层，厚0.2~0.3m。
铺盖与斜墙相连接，其长度至少为水头的3~5倍，铺盖的厚度前端应不小于0.5m，末端不小于1m，铺盖的前端也应设置截水墙，与斜墙下面的截水墙都应挖穿强透水层，与
铺盖形成防渗的整体。
截水墙与地基的接触要仔细处理，夯打密实。
斜墙及铺盖示意图
5.3反滤层及过渡层
5.3.1新填筑的坝体料与相邻土层间如不满足层间关系时，应设置合理的反滤层和过渡层。
5.3.2土质防渗体与坝壳排水体或坝基透水层之间应满足反滤原则，否则应设置反滤层或同时设置反滤层和过渡层。
5.3.3当采用几种不同性质的土石料填筑坝体时，各土层之间应遵循反滤原则。
5.3.4对反滤层的要求如下：
（1）能防止被保护土的渗透变形反滤层材料应为非管涌土；
（2）应大于被保护土的透水性能通畅地排除渗透水；
（3）不被细颗粒（粒径小于0.1mm）淤堵失效；
（4）耐久、稳定，在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而改变性质。
5.3.5反滤层和过渡层应压实。
反滤的厚度应根据材料的用途及施工方法等情况确定。
水平反滤层每层的最小厚度可采用30cm，竖向或倾斜反滤层每层的最小厚度可采用40cm。
采用机械填筑时最小水平宽度视施工机械和施工方法确定。
5.3.6软土地基上填筑的反滤层应适当加厚。
5.4坝体排水
5.4.1下游坝面宜设置坝体排水设施，排水设施应具有充分的排水能力，同时应满足反滤的要求，保证渗透稳定。
（1）坝体排水一般有棱体排水、贴坡排水两种。
①棱体排水：
不推荐新建，翻修的棱体排水体顶部宽度不小于0.8m，排水体顶高程应超过坝脚最高水位和地面1.0m，棱体内坡可采用1:
1，外坡可采用1:
1.5。
棱体排水示意图
②贴坡排水：
当未设置粘土心墙、斜墙防渗，或浸润线出逸点很高，渗水量较大时，建议修建贴坡排水。
排水体厚度（含反滤厚度）不小于0.6m，排水体高度高出浸润线出逸点0.5m。
贴坡排水示意图
（2）下游坝面与两边岸坡连接部位宜设置排水沟，排水沟应采用浆砌石或混凝土砌筑，断面尺寸应不小于0.25m×0.25m。
其它部位的坝面排水设置宜结合护坡形式进行设置。
5.4.2坝基及坝肩应满足渗透稳定安全的要求。
6溢洪道
6.0.1溢洪道的泄洪能力应满足相应防洪标准的要求。
6.0.2溢洪道宽度的计算见附录B。
6.0.3溢洪道的进水口段与泄流段两侧山体边坡应满足稳定要求。
6.0.4靠坝溢洪道
（1）溢洪道靠坝一侧边墙应采用混凝土或浆砌石衬砌（其中与防渗体连接部位的边墙应采用混凝土浇筑，防渗处理可靠），边墙结构稳定。
边墙高度应高于泄流水面线50cm以上，且不低于相应部位的坝体高程。
对非靠坝一侧，则视山体岩土情况确定是否采用护砌措施。
（2）溢洪道底板根据基础情况，可采用混凝土或浆砌石衬砌，混凝土衬砌厚度不小于20cm，浆砌块石衬砌厚度不小于30cm。
若基础为坚硬岩体，也可不做衬砌保护。
（3）泄洪出口或洪水应下泄安全，宜设消能防冲设施，使下泄洪水不冲坝脚。
6.0.5为提高防汛的安全可靠性，对位于高暴雨区或有特殊要求的塘坝，也可挖深溢洪道，使溢洪道的底板低于正常水位50~100cm，在底板上设一厚10~15cm的挡水板，挡水板顶部高程与正常水位平齐，当超标洪水来临，取下挡水板加大泄洪能力。
7土石坝坝下涵管
7.0.1对于原有的钢管、钢筋混凝土管，若其基础位于基岩，并有可靠的保护及防渗措施的，经论证可保证运行安全的，可不废除。
其它类型的坝下涵管应废除。
7.0.2废除的坝下涵管可采用原址或异址重建钢筋混凝土结构涵管进行处理。
7.0.3坝下涵管一般由进口段、管身及出口段三部分组成。
（1）对于塘坝，进口建筑物主要有分级卧管式进水口（斜涵）、斜拉闸门式进水口两类，这两类进水口的结构设计可分别参考图7-1、7-2。
①图7-1中，高程系统为假定高程系统；尺寸单位除高程、桩号以m计外，其余均以mm计；α大小根据现场实际地形情况确定。
②图7-2中，高程系统为假定高程系统；尺寸单位除高程、桩号以m计外，其余均以mm计；涵管进口设有4.5×2.4m的消力箱与涵管管身相连，涵管段每10m分一横缝,采用橡皮止水带止水及沥青杉板填缝。
（2）管身（平涵）是进口建筑物后面的输水部分，为满足检修要求，推荐采用尺寸为80cm（宽）*120cm（高）的钢筋混凝土平涵。
（3）出口段一般距坝脚较近，若出口水流的流速较大，应设消力池以减小流速，使水流平顺而均匀地进入渠道。
图7-1分级卧管式进水口（斜涵）典型结构设计图
图7-2斜拉闸门式进水口典型结构设计图
8工程环境
8.0.1位于村庄附近的塘坝，应结合除险工程进行生态环境建设，防止水土流失。
工程设施完整坚固，外形美观，环境整洁，与周边环境相协调。
8.0.2塘坝整治应划定塘坝的水域保护范围。
作为饮用水水源的塘坝，应采取水源保护措施，防止水源污染。
9工程管理
9.0.1除险工程应划定工程保护范围，工程保护范围为大坝外边线以外50~100m，并禁止在保护范围内危害大坝的一切活动。
9.0.2应设置塘坝水位观测设施。
9.0.3大坝宜设有简易上坝道路，以提供塘坝应急抢护时必要的交通条件。
9.0.4应结合除险工程搜集以往的工程技术资料，积累、保管好除险工程的批文、工程地质勘探、设计、施工和竣工以及塘坝基本参数等方面的各种技术资料，建立塘坝工程档案，并上报上级主管部门归档。
附录A塘坝容积的估算方法
参照武汉水利电力学院农水系编的《小型水库工程》，利用公式A.1进行估算。
（A.1）
V—塘坝库容，m3;
H—满库时坝前最大蓄水深度，m；
B—满库时坝前水面宽度，m；
L—满库时水面长度，m；
θ—系数，依库址地形特点决定，见表A.1。
表A.1系数θ取值表
河谷形状
系数θ
河流纵坡
峡谷形
开阔形
忽陡忽平
0.2
0.3
比较平顺
0.3
0.4
上陡下平
0.4
0.5
附录B设计洪水与调洪的简化计算
B.1小流域设计洪水过程
一些中小型水库，能对洪水起一定的调蓄作用，此时即需要设计洪水过程线，通过对有实测资料地区的洪水过程线分析，求得概括洪水特征的平均过程线，下图是江西省根据全省集雨面积在650km2以下的81个水文站、1048次洪水过程资料分析得出的概化洪水过程线。
图B.1-1概化洪水过程线
图B.1-1中T为洪水历时，可按下式计算：
（B.1.1）
T—洪水历时，h；
W—洪水总量，104m3。
应用时规定洪水总量W按24小时设计暴雨所形成的径流深R计算。
（B.1.2）
W—洪水总量，104m3；
R—24小时设计暴雨所形成的径流深R，mm。
计算参数取值及结果见表B.1.2；
F—流域面积，km2；Qm—洪峰流量，m3/s。
Qm值的确定可采用经验公式计算（《江西省水文手册》1973）
（B.1.3）
C、x—为因流域自然地理及频率等因素而变的参数面积指数。
我省各水文分区不同频率的C、x值见表B.1.1：
表B.1.1我省各水文分区不同频率的C、x值
频率%
C
x
Ⅰ.赣江上游东部区
0.50
44
0.6
1
37
0.6
2
29.5
0.61
Ⅱ.赣江上游西部区
0.50
32.4
0.63
1
25
0.64
2
19.5
0.65
Ⅲ.赣江中游区
0.50
54
0.56
1
46
0.56
2
39.5
0.56
Ⅳ.抚河区
0.50
26.7
0.67
1
20.7
0.69
2
15.2
0.71
Ⅴ.信江区
0.50
57
0.65
1
47
0.66
2
35
0.68
Ⅵ.饶河区
0.50
55.5
0.64
1
46.5
0.65
2
36
0.66
Ⅶ.赣江下游及湖泊水纲区
0.50
26
0.65
1
22.2
0.66
2
18
0.67
Ⅷ.修河区
0.50
23.3
0.75
1
19.4
0.76
2
15.7
0.76
表B.1.224小时设计暴雨所形成的径流深R（mm）
多年平均最大一日暴雨（mm）
变差系数Cv
最大一日暴雨偏差系数Cs
频率（%）
离均差φ
不同频率最大一日暴雨量（mm）
多年平均径流系数α
径流深R（mm）
Ⅰ
90
0.4
1.40
0.5
4.28
244.08
0.55
134.24
1.0
3.27
207.72
114.25
2.0
2.94
195.84
107.71
Ⅱ
85
0.4
1.40
0.5
4.28
230.52
0.55
126.79
1.0
3.27
196.18
107.90
2.0
2.94
184.96
101.73
Ⅲ
100
0.35
1.23
0.5
4.07
242.45
0.55
133.35
1.0
3.15
210.25
115.64
2.0
2.84
199.4
109.67
Ⅳ
100
0.4
1.40
0.5
4.28
271.2
0.55
149.16
1.0
3.27
230.8
126.94
2.0
2.94
217.6
119.68
Ⅴ
110
0.4
1.40
0.5
4.28
298.32
0.65
193.91
1.0
3.27
253.88
165.02
2.0
2.94
239.36
155.58
Ⅵ
110
0.4
1.40
0.5
4.28
298.32
0.60
178.99
1.0
3.27
253.88
152.33
2.0
2.94
239.36
143.62
Ⅶ
100
0.4
1.40
0.5
4.28
271.2
0.50
135.60
1.0
3.27
230.8
115.40
2.0
2.94
217.6
108.80
Ⅷ
90
0.4
1.40
0.5
4.28
244.08
0.55
134.24
1.0
3.27
207.72
87.91
2.0
2.94
195.84
76.03
经计算，各水文分区不同频率下的洪峰流量及洪水历时取值见表。
B.2查用表的计算
我省塘坝溢洪道均为无闸控制，可假定洪水入流和出流过程线为三角形，因此一般都采用Д.И.高切林公式计算。
B.2.1确定三角形洪水过程线
图B.2.1-1设计洪水折现过程线ABCDE
根据1973年《江西省水文手册》设计洪水折现过程线ABCDE（图B.2.1-1），将CB延长至J，将CD延长至F，取三角形JCF为简化后的洪水过程线。
三角形JCF的洪水历时按比例计算：
T涨=0.167T总（B.2.1）
T退=0.313T总（B.2.2）
T涨+T退=0.48T总（B.2.3）
三角形JCF的洪水总量Wi：
（B.2.4）
多边形ABCDE的洪水总量W：
（B.2.5）
洪水总量折算系数
从图形来看，
的水量很小只有0.0042QmT，占总水量的1.4%；
虽然有一定的水量，但调洪后使溢洪道流量小于0.2Qm（即泄流量交在D点以下）的情况很少。
因此将折线形洪水过程简化为三角形洪水过程的调洪计算误差是很小的。
Ⅰ区
0.5%
1.0%
2.0%
5.0%
10.0%
集雨面积（km2）
洪峰流量Qm
（m3/s）
洪水总量Wi
（1×104m3）
洪水历时T
（h）
集雨面积（km2）
洪峰流量Qm
（m3/s）
洪水总量Wi
（1×104m3）
洪水历时T
（h）
集雨面积（km2）
洪峰流量Qm
（m3/s）
洪水总量Wi
（1×104m3）
洪水历时T
（h）
集雨面积（km2）
洪峰流量Qm
（m3/s）
洪水总量Wi
（1×104m3）
洪水历时T
（h）
集雨面积（km2）
洪峰流量Qm
（m3/s）
洪水总量Wi
（1×104m3）
洪水历时T
（h）
0.20
16.75
2.24
0.08
0.20
14.09
1.91
0.08
0.20
11.05
1.80
0.09
0.20
8.33
1.47
0.10
0.20
6.28
1.27
0.12
0.40
25.39
4.48
0.10
0.40
21.35
3.82
0.10
0.40
16.87
3.60
0.12
0.40
12.81
2.94
0.13
0.40
9.71
2.54
0.15
0.60
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