三层岭水库初步设计报告1 精品.docx
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1综合说明
1.1水库基本情况
1.1.1工程地理位置、水系、水文气象
三层岭水库位于新余市高新区水西镇堆甲王家村委，距新余市城区20km，东经115°00′04″，北纬27°53′26″，属赣江水系袁河支流白杨江水。
坝址以上控制流域面积0.21km2，总库容11.45万m3，其中兴利库容为9.6万m3，死库容为0.035万m3。
原设计灌溉面积0.02万亩，实际灌溉面积0.02万亩，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小
（二）型水库。
三层岭水库流域属亚热带温和区，多年平均气温17.8℃，高温多在7月，平均为29.4℃左右，最低气温多在1-2月份，平均6℃。
最大风速15m/s。
多年平均降雨量1568mm，最大降雨量为2115.1mm（2002年），最小降雨量为1076.1mm（1971年），年际变化较大，年内分配极不均匀，其中4～6月份雨量占全年雨量的46.6%。
多年平均蒸发量E601=949.7mm，7、8月份最大，占全年的32.4%，全年无霜期283天。
1.1.2水库建设过程
三层岭水库始建于1959年7月，1959年12月完工，达现有规模。
大坝兴建时由当地群众就近取土人工夯实而成，填筑质量一般。
大坝建设时上下游未护坡，溢洪道开挖后未衬护。
坝下涵管为Φ400mm素砼圆管，未砼包管。
80年代将斜卧管取水改为斜拉式启闭闸门控制，90年代大坝上游进行砼护坡，2010年对溢洪道进行应急除险加固处理，加宽了溢洪道并进行了衬砌，无消力池及出水渠，同时在大坝右下坝脚做了一段排水体。
1.1.3加固前工程基本情况及主要建筑物
经查找原始资料，坝址以上控制流域面积0.4km2，设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇，总库容为17.23万m3，正常蓄水位为60.10m，设计洪水位为60.87m，校核洪水位为61.08m，死水位为54.60m。
水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、涵管组成。
现状大坝为均质土坝，坝顶高程为61.60~62.15m，最大坝高为8.6m，坝顶长度为166m，坝顶宽度为4.5m，上游砼护坡，坡比为1:
2.2，下游未护坡，坡比为1:
2.0，坝脚局部设排水体，已淤堵失效。
现状溢洪道位于大坝左岸坝肩，全长为42m，前面24m为浆砌石衬砌，后面18m为砼衬砌，控制段进口底高程为60.10m，溢洪道底宽3.0~2.6m，边墙高0.57~1.2m，坡比i为0.039、0.093，下游无消能设施及出水渠，洪水不能安全下泄。
现状涵管位于大坝左右端各一套，右端涵管已封堵，左端涵管管身为素砼结构，涵管为φ400mm圆管，管壁厚0.05m，采用斜拉式启闭机控制，闸门为铸铁闸门，涵管进口底高程为54.6m，出口底高程54.32m，管长35m。
1.1.4除险加固的必要性
运行中水库存在多处安全隐患，主要表现在：
①大坝填筑质量一般，清基不彻底；大坝下游右坝脚出现渗漏，坝基存在渗漏问题，渗流状态不安全；②大坝上游为砼护坡，护坡质量一般，未设垫层；下游未护坡，局部有排水体，但淤堵失效，坝面无排水沟，干渠从坝体上经过。
③溢洪道2010进行应急除险加固处理，但只是衬砌部分边墙，下游未设消能设施，有冲坑，无出水渠，洪水不能安全下泄；④右端坝下涵管已封堵，存在渗漏问题；左端坝下涵管为φ400mm素砼结构圆管，老化严重，存在结构安全隐患；⑤水库无专职管理人员，无管理房及通讯设施，无安全观测设施，上坝公路路况差。
为了确保该工程的安全和正常运行，充分发挥工程应有的效益，对该工程进行加固处理迫在眉睫。
为确保工程安全，恢复水库正常运行，根据《江西省小
（2）型水库大坝安全评估技术规定（试行）》的规定和要求，新余市水务局于2011年04月组织并成立大坝安全评估小组，对大坝安全进行了评估，通过对三层岭水库大坝现场检查，与水管人员（含参与建坝人员）的访谈记录及大坝历年运行资料和管理现状，编写了三层岭水库大坝现场安全检查报告、现场访谈记录报告和大坝安全综合评估报告表，大坝安全类别评定为三类坝，需尽快对工程进行除险加固。
1.2水文
1.2.1基本资料
三层岭水库属赣江流域袁河支流白杨江水，库区流域属低山丘陵区，植被一般，有一定的水土流失，流域无实测雨量资料，距坝址20km设有新余气象站，建于1959年，有1959年～2010年观测的降雨量等资料。
坝址以上控制集水面积0.21km2，主河道长度0.954km，河道平均坡降5.51%。
1.2.2设计洪水标准
根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），三层岭水库规模属小
（二）型，主体工程等级为Ⅴ级。
因该水库最大坝高小于15m，挡水高度小于10m，洪水标准参照平原滨海区，所以本次设计洪水标准为10年一遇（P=10%），校核洪水标准取上限为50年一遇（P=2%）。
1.2.3设计洪水
三层岭水库流域内无水文观测站，缺乏实测流量资料，故本次设计洪水采用与周边库区降雨相近的实测雨量站和江西省水文局2010年编制的《江西省暴雨洪水查算手册》推荐的推理公式法推求。
1.3加固设计
1.3.1大坝加固设计
本次大坝加固坝顶高程为62.10m，坝顶宽为4.5m，坝顶增设20cm厚泥结石路面；对大坝坝基开挖截水槽进行防渗，底宽2m，伸入坝基覆盖层1.5m；上游坝坡整坡至1:
2.25，正常蓄水位以下采用C15砼预制块护坡，下游坝坡维持现状1:
2.0不变，拆除干渠并在下游20m范围填塘固脚，下游坡整平后采用草皮护坡，新建贴坡排水体，离坝脚5m处新建一干渠。
1.3.2坝下涵管加固设计
本次设计挖除右涵管后粘土回填。
经方案比较，左涵管在原址破坝重建涵管，落水井进口顶高程为55.25m，涵管进口底高程为54.40m，出口底板高程为54.30m，全长36.5m，总坡降为1/365。
进口采用斜拉式启闭机控制，涵管采用φ300mmPVC管作为内模，外包0.8m×0.8m的C25钢筋砼结构，出口接消力池。
1.3.3溢洪道加固设计
本次设计拟在原址加固溢洪道，维修泄槽段和新建下游消力池。
考虑到目前水库加固实际情况，拟将进口高程保持现状高程60.10m，对现状溢洪道进行加固。
溢洪道控制段进口底高程维持现状60.1m，宽3.0m，后接泄槽，底宽为3.0~2.6m,进口底板高程60.09m，出口底板高程54.00m。
桩号0+000~桩号0+020维持现状；加高桩号0+020～桩号0+024，泄槽底坡i=0.039；桩号0+024~桩号0+038维持现状，泄槽底坡i=0.093；新建桩号0+038～桩号0+051，泄槽底坡i=0.270，进口接进水渠，出口设消力，池长3.0m。
1.4工程设计概算
1.4.1编制依据
按照江西省水利厅“赣水建管字（2006）22号文”颁发的《江西省水利水电工程系列定额》及概估算编制规定，江西省水利厅赣水建管字（2006）242号文发布的标准与定额，赣水建管字[2010]246号文，设计有关资料，设计工程量进行编制。
价格水平年按江西省造价信息2013.2（总第140期）新余市建设工程材料信息，主要材料基价按江西省定额站的要求执行。
1.4.2投资主要指标
工程总投资（静态总投资）82.85万元，其中：
工程部分投资82.85万元、水土保持投资0.00万元、环境保护投资0.00万元。
基本预备费率1%，基本预备费为0.82万元。
施工总工期8个月。
1.5工程特性表
三层岭水库工程特性表
序号
名称
单位
加固前
加固后
备注
一
水 文
1
集雨面积
km2
0.4
0.21
2
多年平均年降雨量
mm
1568
1568
3
设计洪水标准及流量
P（%）
（10%）
（10%）
m3/s
1.88
4
校核洪水标准及流量
P（%）
（2%）
（2%）
m3/s
3.49
二
水库特性
1
调节特性
年调节
年调节
2
校核洪水位
m
61.08（2%）
60.54（2%）
3
设计洪水位
m
60.87（10%）
60.38（10%）
4
正常蓄水位
m
60.10
60.10
5
死水位
m
54.6
55.25
6
总库容
万m3
17.23
14.50
7
正常水位库容
万m3
12.51
8
兴利库容
万m3
11.82
9
死库容
万m3
0.65
0.69
三
工程效益
1
灌溉面积
万亩
0.06
0.06
2
保护人口
万人
0.04
0.04
3
保护耕地
万亩
0.06
0.06
四
主要建筑物及设备
（一）
大坝
1
坝型
均质土坝
均质土坝
2
坝顶高程
m
61.60～62.15
62.1
3
最大坝高
m
8.6
8.8
4
最大坝长
m
166
166
5
坝顶宽度
m
4.5
4.5
6
上游坝坡
1:
2.2
1:
2.25
7
下游坝坡
1:
2.0
1:
2.0
自上而下
（二）
溢洪道
1
型式
开敞式
开敞式
2
进口底高程
m
60.10
60.10
3
溢洪道底宽
m
3.0
3.0
4
全长
m
42
58
5
纵坡
0.039,0.093
0.039，0.093，0.27
6
边墙型式
砼挡墙
砼挡墙
7
最大下泄流量
m3/s
1.29
8
消能型式
无
底流消能
（三）
坝下涵管
1
进口底高程
m
54.60
54.40
2
涵管长度
m
35
36.5
3
涵管断面尺寸
m
φ0.4
φ0.3
4
最大过水流量
m3/s
0.198
5
闸门型式
铸铁闸门
铸铁闸门
6
启闭机型式
斜拉式
斜拉式
7
启闭机（孔径）
m
φ0.2
五
工程投资
总投资
万元
82.85
建筑工程
万元
68.86
机电设备及安装工程
万元
0.17
金属结构设备及安装工程
万元
1.40
施工临时工程
万元
2.07
独立费用
万元
9.53
基本预备费
万元
0.82
水土保持工程
万元
0.00
环境保护工程
万元
0.00
2水文
2.1基本资料
2.1.1自然、地理
三层岭水库位于新余市高新区马洪办事处堆甲村委，东经115°01′10″，北纬27°54′21″，距新余市区20km，属赣江流域袁河支流白杨江水。
库区属低山丘陵区，植被一般，有一定的水土流失。
2.1.2水文气象
三层岭水库流域属亚热带温和区，多年平均气温17.8℃，高温多在7月，平均为29.4℃左右，最低气温多在1-2月份，平均6℃。
最大风速15m/s。
多年平均降雨量1568mm，最大降雨量为2115.1mm（2002年），最小降雨量为1076.1mm（1971年），年际变化较大，年内分配极不均匀，其中4～6月份雨量占全年雨量的46.6%。
多年平均蒸发量E601=949.7mm，7、8月份最大，占全年的32.4%，全年无霜期283天。
2.1.3流域特征参数
本次设计根据万分之一航测图对流域面积、主河道长度、主河道比降等参数进行了量算，并与原设计参数进行了比较，成果见表2.1.1。
表2.1.1水库流域特征参数复核成果表
流域特征参数
原资料
本次复核
流域面积F（km2）
0.40
0.24
主河道长度L（km）
0.49
主河道比降J
9.50％
本次设计采用的流域特征参数：
坝址以上控制集水面积0.24km2，主河道长度0.49km，河道平均坡降9.50%。
2.1.4水位-库容曲线
因水库原实测库区地形图已缺失，本次加固测量时库水位较高，无法实测库区地形图，本次设计只能根据万分之一航测图对水库库区不同高程下的面积进行量算，绘制出水位库容曲线图，并与《安全鉴定报告书》、《新余小型水库大坝注册登记表》内查得的特征水位及库容数据进行复核，见表2.1.2。
表2.1.2三层岭水库水位-库容复核对比关系表
黄海高程
水面面积
库容
本次采用库容
原资料
本次复核
原资料
本次复核
（m）
（万m2）
（万m2）
（万m3）
（万m3）
（万m3）
84.6
0.00
0.00
0.00
85
0.02
0.01
0.01
86
0.07
0.06
0.06
87
0.14
0.17
0.17
88
0.24
0.36
0.36
89
0.36
0.66
0.66
90
0.58
1.13
1.13
91
0.86
1.85
1.85
92
1.18
2.87
2.87
93
1.54
4.22
4.22
94
1.94
5.96
5.96
95
2.38
8.12
8.12
96
2.83
10.73
10.73
97
3.31
13.80
13.80
2.2设计暴雨
2.2.1设计暴雨资料的选择
库区无雨量站，可采用的设计参证降雨资料有两种。
①实测暴雨资料
根据水库周边雨量站，采用和库区降雨成因相近的各雨量站实测雨量为参证降雨资料。
现取新余站历年最大一日暴雨值（见表2.2.1），组成暴雨系列进行频率分析，按P-III型曲线进行，得设计暴雨参数和最大一日暴雨值，设计最大24小时暴雨值由设计最大一日暴雨值乘以系数1.14求得。
其适线成果见表2.2.2。
表2.2.1新余气象站实测历年最大一日暴雨值
日期
降雨量（mm）
日期
降雨量（mm）
1959.11.1
69.4
1985.7.1
57.6
1960.5.28
117.1
1986.9.7
58.7
1961.6.10
92.2
1987.9.25
59.1
1962.6.18
128.7
1988.5.11
51.7
1963.7.18
79.5
1989.6.30
83.6
1964.6.17
56.2
1990.9.23
100.6
1965.9.12
72.0
1991.3.21
78.3
1966.6.30
129.6
1992.3.19
76.4
1967.6.20
123.6
1993.7.4
93.8
1968.6.27
135.5
1994.6.13
113.9
1969.1.29
154.3
1995.5.26
127.9
1970.5.31
72.2
1996.5.31
142.1
1971.8.8
64.6
1997.7.8
87.4
1972.8.19
116.4
1998.6.14
117.6
1973.9.2
96.8
1999.8.9
87.1
1974.5.5
74.2
2000.6.22
121.3
1975.8.4
94.7
2001.4.19
134.2
1976.6.17
62.3
2002.6.13
132.7
1977.6.19
129.7
2003.8.14
126.7
1978.3.20
47.6
2004.5.12
82.3
1979.6.21
130.2
2005.9.3
81.0
1980.4.28
80.6
2006.4.12
111.7
1981.6.30
73.9
2007.8.12
56.8
1982.6.18
89.1
2008.5.28
97.1
1983.5.15
74.7
2009.4.19
103.6
1984.8.9
125.1
2010.5.13
130.1
表2.2.2各频率实测暴雨成果表单位：
mm
频率（%）
项目
10
5
2.0
1.0
0.5
参数
24小时
158.23
178.58
204.14
222.78
240.77
H=96.22mm
CV=0.35
CS=3.5CV
②江西省水文局2010年编制的《江西省暴雨洪水查算手册》（以下简称《手册》）设计暴雨
根据工程地理位置查《手册》附图，得流域中心最大24小时点暴雨量H24=110mm，Cv24=0.45，最大6小时和60分钟点暴雨量分别为H6=70mm，Cv6=0.44，H60=46mm，Cv60=0.39，由F=0.24km2和t=60、3、6、24小时分别查得点面系数α60=0.99991，α3=0.99992，α6=0.99993，α24=0.99997。
由H3=H131-n2，计算出3小时点暴雨量，式中1-n2=1.285lg（H6/H1），各频率60分钟、3、6、24小时点面暴雨量成果见表2.2.3。
表2.2.3各频率点面暴雨成果表单位：
mm
频率（%）
项目
10
5
2
1
0.5
参数
H60面
69.91
80.49
94.29
104.41
114.07
H=46mm
CV=0.39
CS=3.5CV
H3面
92.97
108.09
127.73
142.59
156.51
H6面
111.29
130.19
154.69
173.59
191.09
H=70mm
CV=0.44
CS=3.5CV
H24面
175.99
206.79
247.49
277.19
306.89
H=110mm
CV=0.45
CS=3.5CV
从表2.2.2和2.2.3可以看出，实测资料的变差系数Cv及点雨量均较《手册》查算得出的结果偏小，从偏安全考虑本次设计采用《手册》查算方法进行洪水推算。
2.3设计洪水
2.3.1设计洪水标准
根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），三层岭水库规模属小
（二）型，主体工程等级为Ⅴ级。
所以本次设计洪水标准为10年一遇（P=10%），校核洪水标准为50年一遇（P=2%）。
2.3.2设计洪水计算
根据《手册》使用说明，流域面积小于30km2的，一般采用推理公式法计算设计洪水，本工程坝址以上控制流域集水面积0.24km2，故本次设计洪水采用推理公式法进行推算，成果如下：
查《手册》得水库产流在IV区，设计前期影响雨量Pa=80mm，Im=130.0mm。
根据表2.5的各种历时各频率暴雨量，按《手册》中的雨型分配表，以1小时为时段，求得设计频率的各时段暴雨量，扣除初损失求得各时段净雨后，再列表计算Qt=0.278F∑ht/t。
由《手册》得，本工程在推理公式分区图的第IV区。
应用第IV经验公式计算m、τ=0.278θ/mQ1/4。
作Qt-t、Qτ-τ曲线，求得各设计频率洪水的地面洪峰Q地面及地面洪水过程。
按《手册》要求，利用地下径流深R下，求出相应频率的地下径流洪峰流量Q地下及地下洪水过程。
将地面、地下洪水过程对应时段流量叠加，即为所求的设计洪峰流量，洪水总量，结果见表2.3.1。
表2.3.1三层岭水库设计洪水成果表
频率（%）
10
5.0
2.0
1
0.5
洪峰流量（m3/s）
2.80
3.70
4.92
5.79
6.58
一日洪量（万m3）
2.37
2.99
3.81
4.41
5.01
2.3.3设计洪水成果合理分析
（1）与周边水库设计洪水成果比较
为进一步论证本次洪水复核成果的合理性，将本次设计洪水成果与本地区周边水库设计洪水成果进行比较，见表2.3.2。
表2.3.2设计洪水成果比较表
水库名称
集雨面积（km2）
洪峰流量（m3/s）
洪峰模数Q/F2/3
备注
P=2%
P=10%
P=2%
P=10%
艾坑水库
0.373
4.99
2.82
9.63
5.44
2010版
山背水库
0.524
6.33
3.65
9.74
5.62
2010版
三层岭水库
0.24
3.81
2.37
10.78
6.72
2010版
本水库洪峰模数与本地区周边水库洪峰模数较一致，说明成果是合理的。
2.3.4设计洪水过程线推求
坝址设计洪水过程线推求，均按《手册》中推理公式法计算洪水过程线的方法与要求进行推算。
将地面洪水的洪峰、洪量、洪水历时，按五点法概化出地面洪水过程线。
将各设计频率暴雨所产生的地下径流深R下，以及地面洪水过程历时，计算地下径流峰值Qm地下=R下·F/3.6T，地面洪水结束时间，即为地下径流峰值出现时间。
然后自Qm地下开始向前后每增加一个Δt时段，其流量随之减少一个ΔQ地下=ΔT/T·Qm地下，从而求得地下径流过程。
将地面、地下径流过程对应时段流量相加，即为所求的设计洪水过程线，结果见表2.3.3
表2.3.3三层岭水库设计洪水过程线表
P=10%
P=5%
P=2%
P=1%
P=0.5%
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
T（h）
Q（m3/s）
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.83
0.30
0.79
0.39
0.76
0.52
0.75
0.61
0.75
0.69
2.08
2.80
1.99
3.70
1.91
4.92
1.87
5.79
1.87
6.58
4.16
0.66
3.97
0.86
3.81
1.14
3.74
1.33
3.74
1.51
8.33
0.22
7.95
0.27
7.62
0.34
7.49
0.39
7.49
0.43
9.33
0.19
8.95
0.24
8.62
0.29
8.49
0.33
8.49
0.37
10.33
0.17
9.95
0.20
9.62
0.25
9.49
0.28
9.49
0.31
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