夹马槽水库除险加固实施方案.docx
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夹马槽水库除险加固实施方案
1、综合说明
1.1基本情况
1.1.1水库基本情况
夹马槽水库座落在青衣江水系马村河支流朝阳沟上游，位于夹江县甘霖镇朝阳村境内。
水库始建于1957年3月，坝址以上有集雨面积F=1.22平方公里，水库总库容22.2万立米，为小
（二）型水库工程。
大坝为均质土坝，坝高10.0米，坝顶宽3.0米,顶长149米,坝顶高程432.71米;总库容22.2万方,水库死库容0.22万方,正常库容12.71万方，兴利库容12.49万方。
水库设计灌面为1000亩，现有效灌面为785亩。
水库大坝枢纽由均质土坝，溢洪道，放水卧管等三大件组成。
溢洪道位于右坝肩,进口堰顶宽度8.43米,堰顶高程430.25米。
放水设施由原涵卧管改为埋于溢洪道底的φ20cm铸铁管,出口为φ15cm的阀门控制，设计放水流量为0.08m3/s。
“5.12”地震中,坝内坡砼面板出现多条纵横向裂缝，近400平方米面板松动塌陷,使该水库成为震损水库。
夹马槽水库工程主要物特性如下表:
序号
名称
单位
特性
1
集雨面积
Km2
1.22
2
多年平均降雨量
mm
1375
3
设计重现期
年
20
4
校核重现期
年
200
5
实际防洪能力
年
200
6
总库容
万m3
22.2
7
调洪库容
万m3
9.49
8
兴利库容
万m3
12.49
9
死库容
万m3
0.22
10
校核洪水位
m
432.08
11
设计洪水位
m
431.61
12
汛期限制水位
m
430.25
13
正常蓄水位
m
430.25
14
死水位
m
425.0
15
坝型
均质土坝
16
最大坝高
m
10.0
17
坝顶高程
m
432.71（防浪墙顶433.21）
18
坝顶长度
m
149
19
坝顶宽度
m
3.0
20
坝基防渗型式
21
溢洪道型式
开敞式宽顶堰
22
溢洪道进口底高程
m
430.25
23
堰顶宽度
m
8.43
24
溢洪道最大泄量
m3/s
31.2
25
放水设施
φ0.20cm铸铁管
26
放水孔尺寸
m
φ0.15cm闸阀
27
最大放水流量
m3/s
0.08
28
有效灌面
亩
1000
1.1.2工程现状
1.1.2.1大坝防洪标准达标
1、夹马槽水库为小
（二）型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL525--2000），属五等工程，采用的洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。
通过本次洪水复核得：
设计洪峰流量为25.5m3/s，设计洪水位为431.608m；校核洪峰流量38.2m3/s，校核洪水位为432.076m。
2、坝顶高程复核：
正常情况下计算高程为433.205m，非常情况下计算高程为433.037m，水库现有防浪墙顶高程433.21m，校核洪水位432.076m大于现有坝顶高程432.71m，水库满足防洪要求。
3、根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）分级标准，夹马槽水库大坝防洪安全性为A级。
1.1.2.2大坡后坡排水设施不完善
水库大坝后坡凹凸不平,杂草丛生，坝体表面无排水设施，长期雨水冲涮，已使坝体表面变形。
右坝肩及坝顶未硬化。
1.1.2.3溢洪道水毁严重
溢洪道位于右坝肩，为正槽开敞式溢洪道，前段有衬砌,边墙采用浆砌卵石衬砌,底板为混凝土;溢洪道进口为一浆砌卵石六孔人行桥，已老化严重，人行不安全，后段消力池已冲毁；排洪沟多段边坡垮塌，淤塞严重。
溢洪道进口底板高程为430.25米,溢流宽度为8.43米。
1.1.2.4放水设施老化失灵
水库放水设施为埋于溢洪道底的φ20cm铸铁管,出口为φ15cm的金属闸阀,已启闭失灵,进口岩体时常垮塌,影响进水。
1．1．2．5白蚁危害
2009年2月湖北罗田县白蚁防治研究所到夹马槽水库现场进行了大坝和四周的白蚁普查,发现有建巢危害。
1．1．2．6其他
目前该水库的震损内坡和管理设施及上坝道路,已经安排震损应急资金进行了修复。
1.1.3大坝安全鉴定情况
根椐水利部《关于发布（水库大坝安全鉴定办法）的通知》（水管[1995]86号）和《乐山市小型水库大坝安全鉴定初步意见》精神，夹江县水利局2008年12月委托乐山市水利电力勘察设计研究院，组织技术人员现场检查，收集运行期间病害资料，编写了《夹江县夹马槽水库大坝安全评价报告》，并经夹江县水利局大坝安全鉴定专家组对夹马槽水库安全进行鉴定，评定大坝安全类别为二类坝，并对大坝加固整治提出建议。
2、水库基本情况
2.1水库概况
夹马槽水库座落在青衣江水系马村河支流朝阳沟上游，位于夹江县甘霖镇朝阳村境内。
水库始建于1957年3月，坝址以上有集雨面积F=1.22平方公里，水库总库容22.2万立米，为小
（二）型水库工程。
大坝为均质土坝，坝高10.0米，坝顶宽3.0米,顶长149米,坝顶高程432.71米;总库容22.2万方,水库死库容0.22万方,正常库容12.71万方，兴利库容12.49万方。
水库设计灌面为1000亩，现有效灌面为785亩。
水库大坝枢纽由均质土坝，溢洪道，放水卧管等三大件组成,该库是一座以灌溉为主兼以防洪养殖的综合利用水库。
大坝坝高10.0米，坝顶长149米，坝顶宽3.0米，坝顶高程432.71米，校核洪水位（P=0.5%）432.076米，相应库容22.2万立米；设计洪水位（P=5%）431.608米，相应库容19.5万立米；正常蓄水位430.25米，相应库容12.71万立米，死水位425.0米，相应库容0.22万立米。
溢洪道位于大坝右端，正槽开敞式，净宽8.43米，溢流底坎高程430.25米，最大溢洪水深1.83米，最大下泄流量31.2m3/s；溢洪道前段有衬砌,边墙采用浆砌卵石衬砌,底板为混凝土;溢洪道进口为一浆砌卵石六孔人行桥，已老化严重，人行不安全，后段消力池已冲毁；排洪沟多段边坡垮塌，淤塞严重。
水库放水设施为埋于溢洪道底的φ20cm铸铁管,出口为φ15cm的金属闸阀,已启闭失灵,进口岩体时常垮塌,影响进水。
2.2工程现状
夹马槽水库枢纽工程于1957年3月建成蓄水,大坝为均质土坝，水库建设期间，由于缺乏正规设计，属典型的“三边工程”。
在土坝筑料过程中，大坝由于修建时建筑标准低，且技术力量和施工机具达不到要求，故坝体填筑质量较差，大坝外坡建设时未建排水反滤设施，仅用大卵石在大坝外坡脚表面沿坝坡堆砌一层堆石体。
大坝外坡脚未建排水沟。
溢洪道前段有衬砌,边墙采用浆砌卵石衬砌,底板为混凝土;溢洪道进口为一浆砌卵石六孔人行桥，已老化严重，人行不安全，后段消力池已冲毁；排洪沟多段边坡垮塌，淤塞严重。
2.2.1、大坝防洪标准达标
2009年2月大坝安全鉴定对大坝洪水标准进行复核，复核结果正常情况下计算高程为433.205m，非常情况下计算高程为433.037m，水库现有防浪墙顶高程433.21m，水库满足《防洪标准》（GB5021-94）的防洪要求。
2.2.2、放水设施老化失灵
水库放水设施为埋于溢洪道底的φ20cm铸铁管,出口为φ15cm的金属闸阀,已启闭失灵,进口岩体时常垮塌,影响进水。
2.2.3、白蚁情况
2009年2月湖北省罗田县白蚁防治所派人到夹马槽水库现场进行了大坝和四周的白蚁普查,经检查发现有白蚁在坝体建巢，四周发现缦延危害，应尽快治理。
2.3大坝安全鉴定情况
根椐水利部水建管[2003]271号文件《关于发布（水库大坝安全鉴定办法）的通知》，夹江县水利局2009年1月委托乐山市水利电力勘察设计研究院，组织技术人员现场检查，收集运行期间病害资料，编写了《夹江县夹马槽水库大坝安全评价报告》，并经夹江县水利局大坝安全鉴定专家组对夹马槽水库安全进行鉴定，评定大坝安全类别为二类坝，并对大坝加固整治提出建议：
一是坝体外坡加固，完善表面排水设施；二是对溢洪道进口及垮塌段进行治理,保证汛期能够正常溢洪；三是为防止白蚁筑巢穿透坝体，引发溃坝，应及时进行白蚁防治；四是完善管理和观测设施。
此外，在实施除险加固治理前，应加强对大坝监测，尽可能合理调度汛期洪水，防止病害加剧。
《大坝安全鉴定报告书》列于附件中。
3、水文
3.1流域概况
夹马槽水库座落在青衣江水系马村河支流朝阳沟上游，位于夹江县甘霖镇朝阳村境内。
坝址以上集水面积1.22km2，主河道长度1.79km，河床坡降19.43‰。
流域海拔高程在459~422m，以丘陵地貌为主，流域内冲沟发育呈不规则扇型，植被条件一般，多为灌木，次为乔木，水土流失现象较重。
库区属四川盆地中亚热带湿润气候区，具有气候温和，四季变化分明，雨量较丰的特点。
多年平均气温17.2℃，最高气温36.6℃，最低气温-4.2℃，，年平均蒸发量约1100mm，无霜期311天，年日照时数约1156.3hr。
多年平均降水量1375mm。
该流域径流主要由降雨形成，径流的年内分配、年际变化和降雨的年内、年际变化基本一致多年平均径流深570mm。
全年主导风向为偏北，最大风速13.0m/s，出现方向为NNE。
3.2洪水计算
3.2.1洪水标准
夹马槽水库总库容22.2万m3，大坝为均质土坝。
设计灌面1000亩，实际灌面1000亩。
按照《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252－2000），夹马槽水库工程等别为V等工程，主要建筑物级别为5级，设计洪水标准采用20年一遇（P＝5%），校核洪水采用200年一遇（P＝0.5%）。
3.2.2设计洪水计算
夹马槽水库流域内无实测水文资料，按《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）要求，可由雨量资料推求洪水。
采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（以下简称《手册》）推荐的推理公式法进行。
1、设计点雨量
从《手册》附图查得夹马槽水库流域中心处不同历时的多年平均暴雨量及其Cv值见表3-1。
夹马槽水库不同历时的多年平均暴雨量及其Cv值表
表3-1
不同历时的暴雨量（mm）
Cv
Cs
历时（小时）
符号
雨量
1/6
H1/6
20
0.32
3.5Cv
1
H1
60
0.35
3.5Cv
6
H6
105.0
0.48
3.5Cv
24
H24
145.0
0.55
3.5Cv
2、设计洪峰流量
采用《手册》推荐的推理公式法推求设计洪峰流量。
推理公式中有关参数确定如下：
（1）流域特征参数：
在1/10000航测图上量算F=1.22km2，L=1.79km，J=19.43‰。
（2）产流参数μ值：
本流域属浅丘区，地形相对较平缓，植被覆盖率较低。
经分析确定采用盆地丘陵区公式，多年平均值为μ=4.8×F-0.19，Cv=0.18，Cs=3.5Cv。
（3）汇流参数m值：
由于本流域地处盆地丘陵区，暴雨强度集中，开垦度较大，洪峰涨落较快。
参照《手册》采用盆地丘陵区公式：
当θ=1～30，m=0.40θ0.204当θ>30，m=0.092θ0.636
θ=L/（J1/3F1/4）。
经计算得θ=6.34，m=0.58
经分析计算，各频率设计洪峰流量计算成果见表3-2。
夹马槽水库指定频率设计洪峰流量计算成果表
峰流量计算成果表
表3-2
频率
P（%）
暴雨指数n
产流参数u
mm/h
雨力
SP
mm/h
产流历时tc
h
试取
QP
m3/s
汇流历时
τ
h
洪峰流量QP
m3/s
0.5
0.548
7.26
137.4
50.24
38.2
1.28
38.2
5
0.6012
6.15
100.2
22.48
25.4
1.42
25.5
3、设计洪水总量及设计洪水过程线
设计洪水总量由设计暴雨量按综合分区的暴雨径流关系计算。
根据本流域面积较小、河床坡度较大、洪水陡涨陡落等特点，洪水过程按单峰考虑。
各频率设计洪水总量见表3-3，设计洪水成果见表3-4。
夹马槽水库洪水总量计算表表3-3
频率
P（%）
单峰洪水
历时
T=12.8F1/4
小时
暴雨指数
N3
雨力
SP
（mm/h）
设计暴雨量Htp
（mm）
洪水总量
WP
（万立米）
0.5
13.45
0.675
172.44
401.3
45
5
13.45
0.7137
122.45
257.7
30
夹马槽水库设计洪水成果表表3-4
项目
P=0.5%
P=5%
备注
设计洪峰流量（m3/s）
38.2
25.5
设计洪水总量（万m3）
45
30
设计洪水过程线采用《暴雨洪水手册》中典型洪水放大推求，其中典型洪水选用我省东部地区概化洪水过程线单峰模型
（2），设计洪水过程线成果见表4-5。
夹马槽水库设计洪水过程线表表3-5
设计洪水（P=5%）
校核洪水（P=0.5%）
T（h）
Q（m3/s）
t（h）
Q（m3/s）
0
0
0
0
0.36
1.275
0.36
1.91
0.49
2.55
0.49
3.82
0.65
5.1
0.65
7.64
0.8
10.2
0.8
15.28
1.03
15.3
1.03
22.92
1.31
20.4
1.31
30.56
1.62
24.225
1.62
36.29
1.96
25.5
1.96
38.2
2.29
24.225
2.29
36.29
2.67
20.4
2.67
30.56
3.22
15.3
3.23
22.92
4.04
10.2
4.04
15.28
5.36
5.1
5.37
7.64
6.87
2.55
6.88
3.82
8.44
1.275
8.45
1.91
12.59
0
12.61
0
3.2.3夹马槽水库调洪计算
1、水库设计洪水过程线见表4-5。
2、水库库容曲线
夹马槽水库调洪演算时采用水库库容曲线为“三查三定”复查实测计算而得，经复核认为基本可靠，本次直接采用。
详见附图。
3、溢洪道参数
夹马槽水库溢洪道位于大坝枢纽主坝右岸。
溢洪道为岸边开敞式宽顶堰，进口净宽8.43m，溢流堰堰顶高程430.25m。
溢流堰流量系数及侧收缩系数按规范和水力学有关公式计算。
即溢洪道泄流量Q=MBH3/2，流量系数M=1.5。
经推求夹马槽水库溢洪道水位和泄量关系见表3-6。
夹马槽水库水位～泄量关系表
表3-6
库水位（m）
430.25
430.35
430.45
430.55
430.65
430.75
430.85
430.95
本次泄量（m3/s）
0
0.4
1.13
2.08
3.20
4.47
5.88
7.41
库水位（m）
431.05
431.15
431.25
431.35
431.45
431.55
431.65
431.75
本次泄量（m3/s）
9.05
10.80
12.65
14.59
16.62
18.74
20.95
23.23
库水位（m）
431.85
431.95
432.05
432.15
432.25
本次泄量（m3/s）
25.59
28.03
30.54
33.12
35.77
调节计算中不考虑洪水预报，洪水来临时，水库水位为溢流堰顶高程430.25m，自由泄流。
根据上述基本资料和调节方式，按照水量平衡方程，采用试算法逐时段计算溢流堰下泄流量过程，并据以确定最大下泄流量和最高库水位。
调洪计算中，未计动库作用，洪水调节方法采用列表试算法，计算时段采用Δt=1小时。
调洪计算方法采用瞬态法，其公式如下：
=（Q1+Q2）/2-（q1+q2）/2=（V2-V1）/△t=△V/△t
式中：
Q1，Q2—计算时段初、末入库流量，
q1，q2—计算时段初、末溢洪道下泄流量，
V1，V2—计算时段初、末的库容，
△t—计算时段。
水库下泄流量和库存水量是库水位的函数：
q=f1（HR）V=f2（HR）
调洪计算结果见表3-7。
水库调洪计算成果表
表3-7
频率
（%）
堰顶净宽（m）
堰顶高程（m）
起调水位（m）
最大泄量（m3/s）
最高库水位（m）
总库容（万m3）
0.5
8.43
430.25
430.25
31.2
432.076
22.2
5
8.43
430.25
430.25
20.0
431.608
19.5
由表4-5可知，夹马槽水库校核洪水位为432.076m，相应下泄流量31.2m3/s，设计洪水位为431.608m，相应下泄流量19.5m3/s。
总库容22.2万m3。
3.2.4夹马槽水库大坝防洪安全计算
大坝高程计算：
计算坝顶高程=Z＋风浪爬高hB＋安全超高A
Z:
设计、校核洪水位（m）
hB：
风浪爬高，采用安得杨诺公式：
hB=0.06656K1/mV5/4D1/3
m:
大坝内坡坡比m=2.0
K:
迎水坡面粗糙系数K=0.9
V：
库面以上10米高处风速。
正常运用情况V=14.7m/s，非常运用情况：
Vm=22.05m/s。
D：
水库有效吹程，D=0.45Km。
A：
安全超高
工程为Ⅴ等工程，大坝为5级建筑物。
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001），正常运用安全加高0.50m，非常运用安全加高0.30m。
水库大坝为均质土坝，现有坝顶最低点高程为432.71m，防浪墙顶高程433.21m。
坝顶高程计算成果见表3-8。
坝顶高程计算成果表
表3-8
名称
正常运用
非常运用
备注
洪水位Z（m）
431.608
432.076
有效吹程D（m）
450
450
多年平均最大风速Vmax（m/s）
14.7
14.7
计算风速W（m/s）
22.05
14.7
安全加高A（m）
0.5
0.3
波浪爬高R（m）
1.097
0.661
坝顶超高y（m）
1.597
0.961
复核要求坝顶高程（m）
433.205
433.037
现有坝顶高程（m）
432.71
432.71
最低处
现有防浪墙高程（m）
433.21
433.21
尚差（m）
+0.005
+0.173
由上表可知，在正常运用（设计）情况下要求坝顶高程433.205m，非常运用（校核）情况下要求坝顶高程433.037m，现有防浪墙顶高程433.21m，水库校核洪水位432.076m大于现有坝顶高程432.71m，水库满足防洪要求。
3.2.5.洪水计算结论
1、夹马槽水库为小
（二）型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL525--2000），属五等工程，采用的洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。
通过本次洪水复核得：
设计洪峰流量为25.5m3/s，设计洪水位为431.608m；校核洪峰流量38.2m3/s，校核洪水位为432.076m。
2、坝顶高程复核：
正常情况下计算高程为433.205m，非常情况下计算高程为433.037m，水库现有防浪墙顶高程433.21m，校核洪水位432.076m大于现有坝顶高程432.71m，水库满足防洪要求。
3、根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）分级标准，夹马槽水库大坝防洪安全性为A级。
4工程地质
4.1勘测工作简介
2009年2月，受业主委托，我院承担了夹江县爱国水库枢纽工程治理项目的勘案设计工作。
工程地质人员采用地表工程地质测绘为主，辅以少量人工露头的方法，初步查明了项目工程地质条件，完成地勘工作量详见表。
项目
工作内容
比例
单位
完成工作量
地质测绘
平面
区域地质（调绘）
1:
100000
Km2
130
夹马槽水库区
1∶1000
Km2
5
剖面
大坝地质横剖面图
1:
200
m/条
40/1
大坝地质纵剖面图
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勘探
m3/个
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4.2区域地质条件
4.2.1地形地貌
工程区地处四川盆地西南边缘，向峨眉山中山区的过渡地带。
地貌形态相对较复杂，主要由四种地貌单元构成：
西部为低山区，这里山峦起伏，谷壑纵横；中部为青衣江冲积平坝，地势开阔、地形平坦；东部为台地和丘陵并存的地貌形态，这里总体地势舒缓。
地势呈北西高南东低之趋势。
4.2.2地层及岩性
区内侏罗纪至第三纪末，由于地壳不断上升，由海相环境变为陆相环境，沉积了一套陆相红色泥、页岩、碎屑岩构造，主要分布于西部低山以及东北部的深丘区。
第四系以来，以冲积、洪积、冰水堆积的松散物为主，主要分布于青衣江冲积平坝和东部台、丘，广大地区，见区域地质图。
4.2.3构造及地震
区域构造部位，位于扬子江准地台坳川西台陷之南部。
四川运动之后奠定了区内现代构造轮廓。
西部以褶皱断裂为主要特征；中、东部为第四系沉积层向斜槽地；南东部边缘为龙泉山褶束的北西部。
基本构造格架以北东向为主。
区域内无深大断裂，新构造活动形迹不明显，历史上从未有过中、强地震发生的记载，本区只是外围强震的波及区，见表所以为相对稳定区域。
外围历史强震对测区影响情况表
表3-1
震中
时间
震级
地震测区影响情况
境外
1512年9月
有震感
境外
1748年1月25日
地微动
境外
1917年6月初
地动七、八次，屋瓦几乎倾倒
汉源
1957年8月9日
5
有震感
炉霍
1973年2月6日
7.9
有震感
雷波、永善
1974年5月11日
7.1
有震感
松潘、平武
1976年8月6日~23日
7.2
两次，地微动
盐源
1976年11月、12月
6.9和6.8
两次，地微动
汶川
2008年5月12日
8
有房屋、烟囱倒塌，强烈震感
据《中国地震动峰值加速度区划图》（1/400万）和《中国地震动及应谱特征周期区划图》（1/400万）中查得，工程区地震动峰值加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.4s，相当于基本烈度Ⅶ度。
4.2.4水文地质条件
工程区内地下水受地形地貌、地质构造、岩性等因素控制而类型各异，按赋存条件和出露形态分类，主要有孔隙潜水，基岩裂隙水两类。
1、孔隙潜水：
分布于松散岩类孔隙之中，主要含水层包括全新统冲洪积层，颗粒成分为砂、卵石、砾石和少量粉粘土组成，含水量较丰富，为测区主要地下水。
受大气降水及河流补给，排泄入流，季节性特征较明显。
2、基岩裂隙水：
赋存于基岩类隙之中，含水量小，并受裂隙宽度、长度控制，季节性明显，分布于测区西北部基岩区。
无供水意义。
工程区内所有地表水，地下水，化学类型为重碳酸钙、镁型，对混凝土无腐蚀性。
4.3库区地质条件
库区位于县境东部的丘陵，这里地势舒缓起伏，地形坡度小，大面积覆盖雅安期的冰水沉积物，厚度约40——100m，无基岩出露。
库区无未见断层，也无深大的隐伏断裂
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