伯公岭设计综合报告书630.docx
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伯公岭设计综合报告书630
设计证书号：
A144019651
设计证书等级：
乙级
浈江区伯公岭水库除险加固工程
设计报告书
韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司
二O一四年六月
审核：
校核：
设计：
第一章综合说明
第一节工程概况
第二节工程存在的主要问题
第三节工程等级和洪水标准
第四节工程除险加固项目及措施
第五节加固后工程规模
第六节工程投资预算
第七节工程效益
第二章水文水利计算
第一节工程等级和洪水标准
第二节工程水文计算
第三节水库调洪演算
第三章工程地质
第一节概述
第二节区域地质概况
第三节水库区工程地质条件及评价
第四节坝址区工程地质条件
第五节坝基主要工程地质问题及评价
第六节大坝质量评价
第七节大坝岩土体主要地质参数建议值
第八节溢洪道工程地质条件及评价
第九节输水涵管工程地质条件及评价
第一十节筑坝土料
第一十一节结论
第四章工程加固设计
第一节工程总体布置
第二节大坝工程加固设计
第三节溢洪道工程加固设计
第四节输水涵加固设计
第五节棱体排水加固设计
第五章其他项目设计
第六章工程管理
第七章施工组织设计
第八章投资预算
附件：
1、工程量计算书
2、伯公岭水库除险加固工程初步设计报告专家审查意见
第一章综合说明
第一节工程概况
一、基本情况
伯公岭水库位于浈江区北部花坪镇石屋村村委，距韶关市区约32km，河流属珠江流域北江支流武江河支流。
水库于1979年竣工蓄水，设计灌溉面积500亩，水库建成后担负着下游石屋村村委500亩农田的用水任务，对当地农作物的抗旱保收起到了保证作用，对解决当地农民的温饱和促进农业生产的发展起到了积极的作用。
二、水文气象及地质情况
本流域所在位置属亚热带季风气候区，受季风和地形影响较大，具有高温多雨、湿度大等特点。
气候较温和，夏季炎热，秋季凉爽，多年平均气温20.1℃。
最高气温39.5℃，（1969年7月27日），最低气温-5.3℃，（1963年1月15日）；多年平均降雨量1428.6mm，雨量充沛，降水年内分配极不均匀，多集中在4-6月，占全年降雨量的50％；多年平均风速8m/s，最大风速15m/s，一般雨季来得早，春季阴雨绵绵，夏季高温湿热，秋季少雨，冬季有短期霜冻。
伯公岭水库位于珠江流域北江支流武江河一级支流，水库大坝现状坝顶长42m，坝顶高程196.5m，坝顶宽4m，最大坝高5.1m，上游坝坡坡比为1：
0.6，下游坝坡坡比为1：
1.5。
加固后水库坝址以上集雨面积0.64km2，相应总库容15万m3，坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m。
上游坝坡坡比为1:
2.0，下游坝坡坡比为1:
2.5，土坝坝顶高程196.5m。
溢洪道位于大坝左岸，宽2.5m，堰顶高程为194.0m，为开敞式宽顶堰溢洪道，溢洪道底板为C20砼。
输水底涵为φ800mm有压砼预制管圆涵；放水斜涵为φ400mm的PVC管，放水孔直径为Φ15cm。
详见“水库工程特性表”
三、工程地质
水库区属构造剥蚀丘陵地貌，山顶高程一般为200～300m，山头分布零乱，多为缓坡园顶状，冲沟发育，山坡较平缓，植被较好；水库区未见有滑坡、泥石流等不良物理地质现象，自然山坡较稳定。
库区出露的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。
第四系全新统松散堆积物分布在库区平缓山坡及沟谷部位。
水库区在正常蓄水位范围内，组成库盘及库岸的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。
上部岩体较风化破碎，下部岩石较完整，透水性较弱。
库岸山体较雄厚，因地下分水岭较高，库内未见有导水断裂破碎带连通库外，水库自运行以来未发现库周渗漏现象；坝下游可见渗水点，水库存在永久性渗漏问题。
放水底涵布置在大坝右侧；放水斜涵布置在大坝右侧的山坡上；溢洪道位于大坝左侧坝肩与山坡接合处，详见工程枢纽平面布置图。
四、工程任务、规模和效益
伯公岭水库工程的任务就是确保其所担负灌溉用水的500亩农田旱涝保收；水库除险加固工程完成后可以保证自身担负的500亩农田的灌溉用水外，同时要在遭受200年一遇的洪水侵袭时保证下游900亩农田
和村庄等人民的生命和财产的安全。
详见水库特性表。
伯公岭水库工程特性表
序号及名称
单位
数量或名称
备注
加固前
加固后
一、水文
1、水库集雨面积△
km2
0.64
0.64
2、设计洪水标准△
P（%）
5
5
3、设计洪峰流量△
m3/s
8.55
4、校核洪水标准△
P（%）
0.5
0.5
5、校核洪峰流量△
m3/s
13.12
6、施工导流
P（%）
\
\
7、施工导流流量
m3/s
\
\
二、水库
1、校核洪水位△
m
195.16
2、设计洪水位△
m
194.88
3、正常蓄水位△
m
194.00
194.00
4、死水位△
m
190.10
190.10
5、校核洪水位相应库容△
104m3
15
6、设计洪水位相应库容△
104m3
14
7、正常蓄水位相应库容△
104m3
11.5
8、死水位相应库容△
104m3
0.2
三、下泄流量
1、校核洪水位下泄流量△
m3/s
6.2
2、设计洪水位下泄流量△
m3/s
4.1
四、工程效益
1、捍卫人口
人
700
700
2、捍卫耕地
亩
900
900
3、灌溉面积
亩
500
500
4、供水
m3/d
\
\
5、发电装机
KW
\
\
伯公岭水库工程特性表
续表
序号及名称
单位
数量或名称
备注
加固前
加固后
五、主要建筑物
（一）挡水建筑物
A、主坝
1、型式△
均质土坝
2、顶部高程△
m
196.5
196.5
3、最大坝高△
m
5.1
5.1
4、坝顶宽度△
m
4.0
5.0
5、坝顶长度△
m
42
43
（二）输水建筑物
1、型式△
斜涵
2、断面尺寸△
mm
φ300
φ800
3、长度△
m
31.94
4、闸门型式
m
梯级放水涵
（三）泄水建筑物
1、型式△
开敞式溢洪道
2、堰顶高程△
m
194.0
194.0
3、过水净宽△
m
1×2
1×2.5
4、消能方式△
无消能设施
底流消能
5、闸门型式
无闸门
无闸门
第二节工程存在的主要问题
伯公岭水库兴建时，受社会条件所限，工程无专业设计，且施工条件较差，既无专业施工队伍，又无机械设备，都是由群众肩挑或用手推车运送土方，人工夯实来完成。
因而施工质量得不到保证，土坝密实性差，透水性大，水库坝体渗漏严重。
水库运行了几十年，期间曾对水库进行了局部的维修，但由于受当时的条件和资金的约束。
对水库的维修和除险加固都是头痛医头，脚痛医脚，未能从根本上解决问题。
工程存在的主要问题是：
大坝前后坝坡坡比及坝顶宽未达能到规范要求，上游坝坡无护坡，坡后坡无排水及反滤设施，坝体渗漏严重；溢洪道过流断面无法满足泄洪要求且两侧无挡墙，两侧边坡崩塌；放水涵管为斜涵，管身存在内崩塌、渗漏等隐患，且管径不足、尾段无消能设计等。
这些都严重威胁着水库的防洪安全。
此外，还有其他配套设施如防汛公路、管养房、通讯设施、观测设施等均不完善；防汛沙石备料也未达到要求。
经2008年8月10日对水库进行安全鉴定，本水库被评为三类坝。
伯公岭水库的各种安全隐患，严重地影响当地的农业生产，因此应及时对其进行除险加固处理，让水库重新发挥其应有的效益，继续为当地农业生产起到保证作用。
第三节工程等级和洪水标准
现状伯公岭水库最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01×108m3，根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定：
本工程属Ⅴ等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。
因此确定水库防洪标准：
设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。
第四节工程除险加固项目及加固措施
伯公岭水库虽然经过了几次维修加固，也解决了一些工程隐患。
但是由于受原工程施工条件所限，工程在运行中又出现了许多新隐患，必须及时进行维修加固，以免造成更大的工程隐患。
根据现场检查情况，本次除险加固的项目有：
1、大坝：
土坝加高及修坡培厚加固。
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，坝顶宽度最小要达到5.0m。
加固后水库土坝坝高5.1m，坝顶宽为5.0m，土坝前按1:
2.0削坡、后坝坡按1:
2.5的坡比进行培厚加固。
坝前坡设砼护坡，后坡铺设植播种草护坡并设排水沟及贴坡排水反滤棱体。
同时做好土坝防治白蚁的措施。
2、重建放水涵管：
由于坝内放水涵管存在多处隐患，且管径不足，因此需破坝重建放水涵，管径为Φ800。
3、重建溢洪道。
由于目前溢洪道过于简陋且断面过流能力不满足泄洪要求，发挥不到其应有的泄洪作用，因此需重建。
重建按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）及《溢洪道设计规范》（SL253-2000）要求进行。
详见工程设计图纸。
4、兴建管理房，修建入库公路：
根据省厅要求，为了更好地管理好伯公岭水库，在水库边兴建一座80m2的管养房，并维修防汛公路0.8km，防汛公路路面为泥结碎石。
5、完善水库动态监管系统：
随着社会科技的不断进步，为了更好地对伯公岭水库进行动态监控管理，使水库更好地发挥其应有的效益，完善水库动态监管系统是非常有必要的。
水库动态监管系统包括：
智能主控机、水位计、雨量计、摄像头及动态监管系统软件等设备各一个（套）。
6、对因施工破坏的场地进行水土保持处理。
综上所述，伯公岭水库由于受当时施工条件的限制，造成施工质量差，建筑设施不够完善，水库长期处于不安全的状态下运行，造成水库未能发挥其应有的效应，特别是近一两年更是连续不断地出现险情，对下游人民的生命和财产安全构成严重的威胁，为保障下游人民的生命和财产安全，同时也为了让水库尽早正常蓄水灌溉农田。
必须立即对该水库进行除险加固，解除工程隐患，使工程安全达标发挥其应有的作用。
第五节加固后工程规模
一、水库库容
工程加固后水库校核洪水位195.16m，相应库容15万m3；设计洪水位194.88m，相应库容14万m3；正常蓄水位194.00m，相应库容11.5万m3；死水位194.1m，相应库容0.2万m3。
坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m。
二、挡水建筑物
加固后土坝为均质土坝，坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m，上游坝坡坡为1:
2.0；下游坝坡坡比为1：
2.5，土坝坝顶高程196.5m。
反滤排水型式为贴坡排水。
三、泄水建筑物
加固后溢洪道仍为宽顶堰开敞式溢洪道，溢洪道底板为C20砼，溢洪道堰顶净宽2.5m，堰顶高程194.0m，控制段侧墙高2.5m。
设计洪水位时相应最大流量4.1m3/s，校核洪水位时相应最大流量6.2m3/s。
四、输水建筑物
输水底涵改为φ800mm有压钢筋混凝土预制管，全长31.94m；进水口高程191.50m，出水口高程191.40m，设计输水流量0.06m3/s，放水涵管进水口尺寸为2.3m（长）×1.8m（宽）×2.1m（深）；出水口尺寸为1.5m（长）×2.0m（宽）×1.6m（深）。
详见工程设计图纸。
第六节工程投资预算
本工程预算编制依据为广东省水利厅经济定额站2006年编制的《广东省水利基建工程设计概（估）算费用构成或及编制方法》，定额依据为《广东省水利建筑工程预算定额》及补充进行。
伯公岭水库安全加固工程按设计图纸计算工程量。
工程主要建筑工程量为：
土方明挖2956.29m3，石方明挖95.9m3，土石方填筑4981.64m3，混凝土337.68m3，模板318.57m2。
劳动总工日1558.20工日。
主要材料消耗量为：
钢筋1.183t，水泥149.26t，块石327.35m3，碎石524.6m3，砂389.142m3，柴油7.926t。
工程项目总投资预算为92.64万元。
其中建安工程费74.86万元，独立费17.78万元。
详见工程量计算书及工程投资预算书。
第七节工程效益
伯公岭水库位于浈江区花坪镇石屋村村委，担负着石屋村村委500亩农田灌溉用水任务，前几年由于伯公岭水库带病运行，未能发挥其应有的效应，许多农田的用水得不到保证，严重地阻碍了当地农民的生产发展，因各种原因水库险情未能及时解决，使得当地村民产生许多怨情。
伯公岭水库除险加固工程完成后，水库的防洪标准达到了200年一遇，水库担负的500亩农田在遭遇旱情后仍可以得到丰收，这对保证当地村民的温饱打下了坚实的基础；为当地村民铺出了一条奔康大道。
第二章水文水利计算
第一节工程等级及洪水标准
现状伯公岭水库坝最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01×108m3，根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定：
本工程属Ⅴ等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。
因此确定水库防洪标准：
设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。
第二节工程水文计算
一、流域水文、气象情况
本流域所在位置属亚热带季风气候区，受季风和地形影响较大，具有高温多雨、湿度大等特点。
气候较温和，夏季炎热，秋季凉爽，多年平均气温20.1℃。
最高气温39.5℃，（1969年7月27日），最低气温-5.3℃，（1963年1月15日）；多年平均降雨量1428.6mm，雨量充沛，降水年内分配极不均匀，多集中在4-6月，占全年降雨量的50％；多年平均风速8m/s，最大风速15m/s，一般雨季来得早，春季阴雨绵绵，夏季高温湿热，秋季少雨，冬季有短期霜冻。
二、水量平衡计算
1、水库来水量计算
水库集雨面积0.64km2，查《广东省韶关市江河流域综合规划专题报告之灌区水量平衡计算》得浈江区新韶地区P=90%水库年来水量W=75.2万m3/km2，则伯公岭水库年来水量48.13万m3。
2、灌溉需水量计算
水库灌溉面积500亩，同样查《广东省韶关市江河流域综合规划专题报告之灌区水量平衡计算》得新韶地区P=90%农田灌溉定额为830m3/亩，则500亩农田年需水量为41.5万m3。
3、供需水量平衡计算
水库年来水量48.13万m3，灌溉年需水量41.5万m3，小于水库来水量，因此水库可满足灌区农田灌溉用水。
三、水库洪水复核计算
因伯公岭水库流域内无实测洪水资料，本次除险加固的洪水复核采用设计暴雨推求法。
考虑到《广东省暴雨参数等值线图》（2003年版）是收集最新的暴雨资料编制而成的，因此利用该等值线图直接查取暴雨参数推算设计洪水。
本工程属小
（2）型工程，依据《广东省暴雨径流查算图表使用手册》的规定，一般可仅用推理公式法（1988年修订）计算设计洪水。
因此采用推理公式法计算水库洪水，并作为本次的设计洪水依据。
1、复核洪水标准
现状伯公岭水库大坝最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01×108m3，根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定：
本工程属Ⅴ等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。
因此确定水库防洪标准：
设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。
2、洪水计算的有关参数
（1）、流域参数
坝址以上集雨面积：
F=0.64km2；
坝址以上河流长度：
L=1.4km；
坝址以上河床平均比降：
J=0.0086；
集水区域特征参数：
θ=L/J1/3=6.83
（2）、洪水计算参数
本工程集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区图的北江上游分区，区内部分属低丘，土壤以壤土为主，透水性及植被情况属中等，所以应采用：
北江上游设计雨型，暴雨低区的αt～t～F关系图，内陆产流参数，大陆地区推理公式（1988年修订）汇流参数m～θ关系。
根据《广东省暴雨参数等值线图》（2003年版）及《广东省暴雨径流查算图表使用手册》（1991年版）查取该工程有关暴雨参数。
具体暴雨参数值见表1-1。
2、洪水计算
洪水计算按广东省水文总局2003年编制的《广东省暴雨径流查算图表》中提供的推理公式法和综合单位线法，依据上述参数，利用“广东水文水利设计计算软件平台”中的“暴雨洪水设计计算”软件，采用推理公式法进行计算，计算成果见表1-2；计算过程见后。
表1-1暴雨统计参数表
项目
t（h）
1/6
1
6
24
72
Ht（mm）
19
45
70
105
145
Cv
0.3
0.35
0.45
0.44
0.42
表1-2洪水计算成果
位置
计算频率P（%）
相应洪峰流量Qmax（m3/s）
坝址
0.5
13.12
5.0
8.55
第三节水库调洪演算
一、调洪原则
1、水库起调水位：
194m；
2、自由出流，无限泄要求；
3、调洪时段△t=1200s。
二、确定泄流参数
1、现状水库调洪演算
（1）、现状水库水位～库容关系复核
溢洪道堰顶高程为194m，本次除险加固，重新对水库库区进行了测量，结合1:
10000地形图。
对水库水位～库容关系曲线进行复核，计算成果见表1-4。
表1-4伯公岭水库水位～库容关系曲线
水位（m）
相应库容（104m3）
水位（m）
相应库容（104m3）
193
9.5
196
19.5
194
11.5
196.5
22.5
195
14.5
197
25.5
（2）、溢洪道水位泄流曲线复核
伯公岭水库溢洪道为开敞式溢洪道，堰型为宽顶堰，因此计算流量过流能力时应采用宽顶堰自由出流公式：
q=mBσ
式中：
B——泄洪宽度，
H0——堰顶水头，取H0=H+v02/2g，
m——流量系数，当上游水头为设计水头时，m＝0.385；
σ——淹没系数，σ=1；
溢洪道进口高程为194.0m，溢洪道净宽2.5m。
经计算不同水深的过流量Q值见表1-5。
表1-5现状溢洪道水位～泄流曲线
库水位H（m）
过流量Q（m3/s）
库水位H（m）
过流量Q（m3/s）
194
0.00
196.5
18.39
195
4.92
197
23.98
196
13.31
（3）、现状水库调洪演算
本次调洪演算采用广东省水利厅推荐“调洪演算公式（TH-3）”进行调洪演算，并以此作为本次鉴定采用成果。
经计算，伯公岭水库调洪演算成果见表1-6:
表1-6现状水库调洪演算成果表
P（%）
设计洪水（P=5%）
校核洪水（P=0.5%）
水库水位及库容
最高水位（m）
相应库容（万m3）
最高水位（m）
相应库容（万m3）
194.88
14
195.16
15
最下泄流量（m3/s）
4.1
6.2
伯公岭水库大坝坝顶高程为196.5m,而校核洪水位为195.16m,根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，大坝抗洪能力满足要求，大坝防洪满足规范要求。
详细计算见附件二。
第三章工程地质
第一节概述
浈江区伯公岭水库位于武江河支流，属花坪镇石屋村管辖，坝址距韶关市城区约32km。
坝址以上控制集雨面积0.64km2，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小
（2）型水库。
灌溉面积500亩。
伯公岭水库于1979年建成并发挥效益，现状水库按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。
本次评价根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，以及国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布的《防洪标准》GB50201—94的有关规定，该工程规模为小
（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，水库枢纽工程大坝、溢洪道、灌溉涵管等永久性主要建筑物级别为5级。
现状大坝为均质坝，坝顶高程196.5mm，现坝顶宽4.0m，现坝顶长42m，最大坝高为5.1m，坝顶为泥质路面。
上游坝坡坡比为1：
0.6，下游坝坡坡比为1：
1.5，上、下游坡均为杂草。
但由于坝体渗漏变形，已产生较多裂缝。
开敞式溢洪道位于大坝左岸，进口底高程191.50m，宽2.5m，溢洪道是开挖山体而成的明槽，目前溢洪道过于简陋且断面过流能力不满足泄洪要求。
灌溉涵管位于大坝右坝肩的坝体内。
枢纽工程目前存在的主要问题有：
大坝坝顶高低不平，大坝清基不彻底，坝脚有渗漏水现象；溢洪道底板及两侧边坡岩石风化严重，未做任何衬护，泄槽断面极不规则，冲坑很多，冲刷非常严重。
大坝灌溉斜涵砼老化断裂，有多处裂缝，衬砌质量较差，存在漏水现象；水库无水雨情观测设施和大坝安全监测设施；水库管理、通讯及交通设施简陋。
无上坝公路。
该工程兴建时未做过任何的地质勘探工作，为了解大坝填筑质量，本次对大坝进行了地质调查工作。
经踏勘，采用坑探（探坑与探槽）、原位土工试验、原位测流量试验等多种勘测手段。
具体工作方法：
①在坝体上下游坝坡各布置1个探坑，采取原状土样。
在库尾测入库流量3组，在坝脚、坝肩各测渗漏流量3组。
③加强库区、坝区的全面地面查勘、地质测绘及室内土工试验工作。
土工试验由韶关市水利水电工程质量检测站完成，
主要工作量见表1
表1主要工作量
项目名称
单位
完成工作量
1/2000地形测量
km2
0.0354
1/2000地质填图
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土工试样
个
3
第二节区域地质概况
一、地形地貌及物理地质现象
本工程区为构造剥蚀低山地貌，山顶高程一般为200～300m，山头分布零乱，多为缓坡园顶状，冲沟发育，山坡较陡，植被较好。
本区域未见有规模较大的滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地质现象，自然山坡稳定。
二、地层岩性
本区出露的地层主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩及第四系全新统等。
现将各地层岩性由老至新分述如下：
1、（QJ1）长石石英砂岩
岩性主要为灰绿色中厚层状，细～粗粒长石石英砂岩夹薄层粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。
具波状层理，收敛斜理。
广泛出露于坝址区。
2、第四系全新统（Q4）
岩性主要为残坡积及冲积粉质壤（粘）土、砾质壤土、砂和砂卵砾石等，主要分布于流域下游和平缓低洼山坡及丘陵沟谷一带。
三、地质构造与地震
根据《中华人民共和国区域地质调查报告》（韶关幅），伯公岭水库位于库区位于东西向九峰构造带与北东向英德—仁化断裂构造带交汇处。
按《广东省区域地质志》（1988）划分，本区属华南褶皱系，横跨诸广山隆起区和粤北拗陷之翁源凹褶断束两个构造单元。
区内地质构造复杂，主要有褶皱、脆性断层及构造盆地。
这些构造形迹在区内十分发育，纵横交错，以北东向和北西向构造为主，交织成复杂的构造格局。
根据《中国地震动参数区划图
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