陕西省某水库初步设计 精品.docx
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陕西省某水库初步设计精品
1、综合说明
1.1绪言
XX水库位于XX市西部30kmXX镇的XX村境内，区域内属典型丘岗区。
其主要功能是拦截地面径流，蓄水灌溉农田。
水库兴建于上世纪五十年代，受当时的技术条件、资金投入、人们质量意识的制约，存在着无系统规划、大坝建设标准低、工程不配套、管理制度不健全等突出问题，通过几十年的运行，病态不断显现，险情不断扩大，严重影响了水库的安全运行及功能的发挥，到了非治理不可的地步。
本次依据省、市有关小水库除险加固工程的指导意见，对该水库进行除险加固。
1.2水文气象
本水库属淮河流域汲河水系。
区域气候温和，雨量适中，平均气温15℃，年平均降水量1130mm，暴雨多集中在5—8月，洪水主要由暴雨形成。
1.3地质
工程区呈丘陵地貌，表地层多为红色砂岩，表土层多为粘壤土，大坝为均质土坝，密实性差。
地下水为上层滞水型。
1.4建设标准与内容
水库除险加固设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。
水库洪水调节采用敞开自由泄流，洪水计算采用《安徽省山丘区中小面积设计洪水计算办法》。
水库除险加固需重建泄水闸1座，新建放水建筑物3座，新建水库水库大坝加高培厚607米，砼护坡357米，增设水库监测、管理设施。
1.5工程设计
本次水库除险加固，主体工程按5级标准设计。
大坝现状顶宽2.5~4.5米，渗漏严重，放水建筑物损毁严重，本次除险重建放水建筑物3座，重建泄水建筑物1座，拆除原西坝处的泄水闸，对大坝局部渗漏段挖除重新回填，迎水坡新建砼护坡357米。
1.6施工组织
本工程对外交通条件较好，村村通公路离水库较近，相通施工场地需征用平整，施工作业面狭窄，工序间有干扰，冬季施工需做防冻措施；本地建筑材料供应充足，可就近以料场或市场采购；施工用水条件较好，用电条件差；施工期降水量小，气温较低，施工导流主要采用土围堰；土方工程施工以机械施工为主，辅之于人工，砼工程施工要求机械拌和、机械振捣。
施工场内设置临时道路，工棚、施工工厂等集中设置。
本工程计划工期5个月，其中施工期4个月。
1.7工程占地
本工程占地12.4亩，其中工程永久占地4.1亩，临时占地8.3亩。
永久占地补偿标准27824元∕亩，临时占地补偿标准1739元∕亩，总占地补偿费13.34万元。
1.8环境保护设计
水库除险加固工程对环境的影响利远大于弊。
其不利影响主要是：
挖压占地对工程范围内的居民生活有一定影响，施工期机器噪声和废气对操作和施工人员健康会有一定影响。
环境保护措施包括：
施工人员生活污水集中处理后抽排入河道；施工机械冲洗废水与生活污水统一收集，经沉淀中和后排放；选用低能耗、低污染排放的施工机械进行施工。
水土保持坚持“四同时”，坝坡及时护坡，挖填区及时恢复植被，汇流区实施退耕还林、疏林补密。
1.9工程管理设计
以镇为单位设立水库管理办公室，本水库配2名专管人员，配套水库管理、监测设施，改革用水管理模式，确定水库管理范围，制定水库安全运行管理责任制度。
1.10设计概算
工程设计概算根据《水利水电工程初步设计概算编制方法》划分项目、编制概算，其费用构成及计算标准均按水利部水总〔2002〕116号文颁发的《水利工程设计概（估）算编制规定》。
建筑工程定额采用水利部2002年颁发的《水利建筑工程概算定额》，施工机械台时费按2002年部颁《水利工程施工机械台时费定额》计算，机电安装费用依据2002部颁《水利水电设备安装工程概算定额》计算。
本工程按2009年上半年价格水平计算,总投资246.86万元。
工程特性见表1－1。
1.11经济评价
该项目经济内部收益率EIRR=15.44.51%；经济净现值ENPV=104.58万元；经济效益费用比EBCR=1.23。
表1—1XX水库除险加固工程特性表
序号
名称
单位
数量
（加固后）
备注
一
水文
1
流域面积
km2
8.35
2
水文资料系列年限
年
40
3
多年平均降雨量
mm
1130
5
洪水
设计标准洪峰
m3/s
53.52
校核标准洪峰
m3/s
94.03
6
实测最高库水位
m
37.80
二
水库
1
洪水标准
设计标准
p（%）
5
校核标准
p（%）
0.5
2
特征水位
校核洪水位
m
38.95
设计洪水位
m
38.14
正常蓄水位
m
37.50
汛期限制水位
m
38.00
死水位
m
36.60
3
库容
总库容
万m3
24.95
正常蓄水位以下库容
万m3
13.14
死库容
万m3
7.06
三
大坝
1
坝型
均质土坝
2
地基特性
土基
3
最大坝高
m
5.3
4
坝顶长度
m
607
5
坝顶宽度
m
4
6
坝顶高程
m
40.00
表1—1XX水库除险加固工程特性表（续表）
序号
名称
单位
数量
（加固后）
备注
四
溢洪设施
座
1
1
型式
m
箱涵2×2×3
（宽×高×孔数）
2
地基特性
土基
3
底板高程
m
34.70
4
流段长度
m
19.90
5
设计流量
m3/s
49.17
6
校核流量
m3/s
58.12
五
放水涵
座
3
1
结构型式
箱涵1座，
管涵2座
2
进口高程
m
36.60、37.20
3
断面尺寸
m
0.6×0.8、D=0.3
4
洞身长度
m
12.5、13.0
5
设计流量
m3/s
0.2、0.1
六
加固处理措施
1
大坝
迎水坡防渗护坡
m
357
坝身、坝坡
m
培厚
反滤
m
2
泄水闸
座
1
重建
3
放水涵
座
3
重建
七
工程占地与拆迁
1
永久占地
亩
2
临时占地
亩
3
拆迁房屋
m2
4
其它
八
经济指标
1
工程总投资
万元
2
工程效益
保护面积
km2
2.09
保护人口
人
3000
灌溉面积
万亩
0.15
2、水文气象
2.1流域概况
XX水库属淮河流域汲河水系，流域面积（坝址以上）8.35km2。
库区位于江淮之间，裕安区西北部的XX镇，距XX市约30km，紧邻312国道，水库上游无调蓄工程，为拦截自然堰沟来水成库。
2.2气象
工程区属亚热带北部边缘的东亚季风气候区，四季分明，季风明显，气候温和，温差较大，雨量适中，但时空分布不均。
区域控制性雨量站为挥手站。
根据多年降雨系列统计，其多年平均年降水量为1130mm。
由于受季风影响，降水量很不稳定，年际变化较大，最大达3.5倍。
流域年内降水较集中，一般6—8月降水占全年的40%以上，7月份最大，5—8月暴雨日约占全年的80%，年均暴雨日3—5天。
多年平均蒸发量1400mm，年平均气温15℃，极端最高气温41℃，极端最低气温-18.9℃，年日照时数2000—2300h，无霜期为220天，平均风速2.5m/s。
2.3径流与洪水
依据《XX市水资源开发利用现状分析报告》资料分析统计，本区域多年平均降水量1130mm，年径流深446.3mm，年径流系数0.388。
区域点降雨量特征为H24=105mm，H1=40mm，Cv24=0.55，Cv1=0.55，H24可能=900mm。
本区主要呈北亚热带季风气候，间或受由太平洋升成的台风登陆后的尾流影响，故降水年际年内变化大，其中年内降水多集中在7月。
本区位于暴雨中心边缘带，汇流集中，洪水主要由暴雨形成。
3、工程地质
3.1地质概况
拟建工程区为丘陵地貌，水库自流灌溉区属湾畈区。
流域地层大部分处于合肥—XX凹陷地层，为侏罗纪陆相地层，广泛分布着红砂岩。
灌溉区主要为水稻土、棕壤土。
水库大坝坝身素填土皆为就地取材，与坝脚下土质一致，所含杂质较少。
3.2主要工程地质条件
3.2.1坝身土层情况
本次设计勘测阶段对大坝外坡脚及坝身各层进行了挖洞探察，其基本情况为：
水库坝身土层为壤土，颜色呈黄灰色，呈可塑状，粗粒感较明显，部分坝段土层中夹有砾石，总体上呈轻透水，fk值在80kpa左右。
3.2.2主要工程地质问题
水库大坝存在的主要工程地质问题是渗透稳定。
由于大坝为人工填筑，坝身夯实不力或末经夯实，且筑坝时多为就近取土，导致坝身产生散浸漏水，高水位运行时多处出现管涌险情；从走访知情人了解的情况显示：
坝基与坝身结合面的杂物没有完全清除，对坝体的稳定带来重大影响。
水库迎水面无护坡，风浪冲刷的倒坎对大坝的稳定也有一定影响。
3.3地下水
场地地下水为上层滞水类型，其水量不大，其补给来源主要是大气降水和地表径流渗透，地下水位的高低受季节性降雨和水库水位高低的影响。
3.4场地地震性能
根据国家标准，该场地的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g。
从场区的地貌形态及场地土的性质判定，该场区土属中软土，建筑场地类别为Ⅲ类，属于建筑抗震不利地段。
4、工程任务与规模
4.1工程建设地社会经济概况
XX水库位于裕安区XX镇XX村境内，水库汇水区坡耕地占50%，乔冠杂木林占20%；水库自流灌溉区主要以水稻生产为主，平均亩产450kg。
库区人均耕地0.65亩，2010年末农民人均年纯收入3750元。
水库水面以养鱼为主，主要鱼种有鲢鱼、草鱼、鲫鱼等。
近坝区有一条砼路面的村村通道路，但未至坝顶，交通较为便利。
自流灌溉区是国家商品粮生产基地的重要组成部分，在稳定地方粮食总产体系中占有重要位置。
4.2水库现状及存在的的问题
4.2.1水库现状
水库修建于1954年10月至1956年10月，由原XX县水利电力局设计，地方民工施工。
水库管理机构为乡村两级，无专职管理人员和管理设施，运行管理规章不健全。
水库汇水面积8.35km2，原设计总库容32.0万m3，兴利库容15.0万m3，死库容5.0万m3，坝型为均质土坝，最大坝高4.5m，坝顶高程38.00～40.00m，水库为圈堤拦截自然堰沟，主坝长度607m，坝顶宽2.5～4.5m，设计灌溉面积0.15万亩。
水库保护耕地2200亩，保护人口3000人。
水库大坝施工方式主要是人工填筑，人工夯实，坝体施工时清基不彻底，土体不密实，标准质量较差。
水库自建成后一直未进行除险加固。
水库原泄水建筑物损毁严重，放水涵为管涵，孔径30cm。
4.2.2水库存在的问题
⑴水库大坝坝体单薄，填土料密实性差，渗漏量较大，蓄水挡水功能严重不足。
迎水坡无护坡，浪坎塌陷严重；背水坡无导渗体，有滑坡现象。
⑵水库泄水建筑物损毁严重，泄洪通道被堵死，已失去泄洪功能，泄洪安全无法保障。
⑶放水涵损毁严重，控制放水的功能消失。
⑷水库无观测、管理设施，没有配备专用管理人员，管理职责不清，管理制度不健全。
4.3水库加固洪水标准
XX水库为小
（二）型水库，防洪对象主要是坝下人口、耕地。
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，水库加固设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。
4.4水库洪水调节计算
4.4.1水库洪水调节方式、方法
根据工程等级标准，其计算洪水的频率分别为P=5%和P=0.5%。
汇流分析采用纳希线性瞬时单位线模型，并据区域降雨各时段特征值及水库流域特征值，参照《安徽省山丘区中小面积洪水计算办法》（1984版）进行。
水库库容不大，不承担下游防洪任务，防洪调度采用敞开泄洪。
4.4.2调洪演算
通过演算，20年、200年一遇洪水水库洪水位、泄流量、库容量成果及调洪计算过程见水库调洪计算。
4.4.3水库调洪计算
4.4.3.1河道及流域的一般参数
在万分之一的地形图上量得水库的汇水面积为8.35km2，河道长度6.5km，河道末端高程38.00m，溢洪道底高程为36.00m。
则：
流域平均宽度:
B＝F／L＝1.28km。
河道平均坡度：
根据各等高线及间距，按面积、辅助图等计算得HA=60.0m，HB=38.00m,则J＝（HA－HB）／L＝3.38%0
流域形状系数：
f＝B2÷F=0.20。
4.4.3.2求20年、200年一遇洪水过程线
⑴计算方法和依据：
采用《安徽省山丘区中、小面积设计洪水计算办法》（84年修订稿）。
因f＝0.20，故计算出的洪峰流量需修正，修正系数为0.85。
⑵由附图1-4查读出流域中心处
H24＝100mm，CV24＝0.55，H1＝40mm，Cv1＝0.55。
⑶根据H24，CV24，H1，Cv1查表－2得H24和H1。
重现期
CV24
kp24
H24
H24
CV1
kp1
H1
H1
备注
20年一遇
0.55
2.1
100
210
0.55
2.1
40
84
H24=kp24×H24
H1=kp1×H1
200年一遇
0.55
3.34
100
334.0
0.55
3.34
40
133.6
⑷计算面雨量P24、P1（F＝8.35Km2,由表3得а24＝1.0,а1＝1.0）
重现期
a24
H24
p24
a1
H1
p1
备注
20年一遇
1
210
210
1
84
84
p24=H24×a24
p1=H1×a1
200年一遇
1
334.0
334.0
1
133.6
133.6
⑸计算面净雨量：
由于地处江淮之间，故损失量地下水由查表4查得。
重现期
损失
地下水
合计
p24
R24
p1
R1
备注
20年一遇
50
30
80
210
130
84
4
R24=p24-合计
R1=p1-合计
200年一遇
30
30
60
334.0
274.0
133.6
73.6
⑹暴雨衰减指数的计算，根据P1÷P24的比值查表6得：
重现期
p1/p24
n
R3/R24
R24
R3
备注
20年一遇
0.40
0.71
0.55
130
71.50
200年一遇
0.40
0.71
0.55
274
150.7
⑺瞬时单位线参数K值采用地区经验公式计算，因F／J2＜1，K值取（3）式，即：
K＝1.13（F/J2）0.24．（R3/30）-0.34（F/J2）-0.12
重现期
F
J2
F/J2
（F/J2）0.24
（F/J2）-0.12
0.34
（F/J2）-0.12
0.34
（F/J2）-0.12
取值
R3/30
（R3/30）-取值
K
20年一遇
8.35
11.5
0.73
0.927
1.039
0.353
0.353
2.38
0.74
0.8
200年一遇
8.35
11.5
0.73
0.927
1.039
0.353
0.353
5.02
0.57
0.6
⑻求200年、20年一遇洪水过程线
XX水库20年一遇洪水过程线
XX水库200年一遇洪水过程线
流
量
时
段
根据n、K
查表得
（修正系数0.85）
乘以
FR24/1000
流
量
时
段
根据n、K
查表得
（修正系数0.85）
乘以
FR24/1000
1
0.3
0.33
1
0.8
1.83
2
1.3
1.41
2
2.5
5.72
3
2.4
2.61
3
3.6
8.24
4
3.4
3.69
4
4.5
10.30
5
4.4
4.78
5
5.4
12.35
6
5.2
5.64
6
5.9
13.50
7
6.0
6.51
7
7.1
16.24
8
7.3
7.92
8
8.9
20.36
9
8.7
9.44
9
10.2
23.34
10
14.9
16.17
10
15.7
35.92
11
39.8
43.20
11
41.1
94.03
12
49.3
53.52
12
13.2
30.20
13
37.0
40.16
13
11.7
26.77
14
17.7
19.21
14
9.8
22.42
15
9.6
10.42
15
7.3
16.70
16
7.1
7.71
16
6.7
15.33
17
6.3
6.84
17
6.0
13.73
XX水库q-（V/△t+q/2）关系曲线计算表
Z（m）
H（m）
V总（万m3）
V（万m3）
V/△t
（m3/s）
q
（m3/s）
q/2
（m3/s）
V/△t+q/2
（m3/s）
34.70
0
0.27
0
0.00
0
0
0.00
35.00
0.30
0.74
0.47
1.30
0
0
1.30
35.50
0.80
2.02
1.75
4.86
0
0
4.86
36.00
1.30
3.95
3.68
10.21
0
0
10.21
36.60
1.90
7.06
6.79
18.86
0
0
18.86
37.00
2.30
9.60
9.33
25.90
0
0
25.90
37.50
2.80
13.14
12.87
35.74
0
0
35.74
38.00
3.3
16.92
16.65
46.24
47.45
23.73
69.97
38.40
3.7
20.15
19.88
55.21
52.21
26.10
81.32
38.80
4.1
23.59
23.32
64.77
56.57
28.28
93.05
39.00
4.3
25.38
25.11
69.74
58.63
29.31
99.06
XX水库20年一遇洪水调洪计算表
时间
t
时段
△t
（小时）
Q
（m3/s）
（Q1+Q2）/2
（m3/s）
q
（m3/s）
V/△t+q/2
（m3/s）
备注
0
0
0.16
0
0
V洪=18.03万m3
Z洪=38.14m
Hm=3.44m
1
1
0.33
0.87
0.000
0.16
2
2
1.41
2.01
0.000
1.03
3
3
2.61
3.15
0.000
3.04
4
4
3.69
4.23
0.000
6.19
5
5
4.78
5.21
0.000
10.42
6
6
5.64
6.08
0.000
15.63
7
7
6.51
7.22
0.000
21.71
8
8
7.92
8.68
0.000
28.93
9
9
9.44
12.81
2.592
37.61
10
10
16.17
29.69
16.758
47.83
11
11
43.20
48.36
34.682
60.76
12
12
53.52
46.84
49.323
74.44
13
13
40.16
29.69
48.281
71.95
14
14
19.21
14.82
24.424
53.36
15
15
10.42
9.06
11.107
43.75
16
16
7.71
7.27
8.275
41.71
17
17
6.84
3.42
6.886
40.71
XX水库200年一遇洪水调洪计算表（完）
时间
t
时段
△t
（小时）
Q
（m3/s）
（Q1+Q2）/2
（m3/s）
q
（m3/s）
V/△t+q/2
（m3/s）
备注
0
0
0.92
0
0
V洪=24.95万m3
Z洪=38.95m
Hm=4.25m
1
1
1.83
3.78
0.000
0.92
2
2
5.72
6.98
0.000
4.69
3
3
8.24
9.27
0.000
11.67
4
4
10.30
11.33
0.000
20.93
5
5
12.35
12.93
0.000
32.26
6
6
13.50
14.87
13.177
45.19
7
7
16.24
18.30
15.541
46.88
8
8
20.36
21.85
19.394
49.64
9
9
23.34
29.63
22.819
52.10
10
10
35.92
64.98
32.318
58.91
11
11
94.03
62.12
56.061
91.57
12
12
30.20
28.48
58.137
97.62
13
13
26.77
24.59
47.973
67.97
14
14
22.42
19.56
12.346
44.59
15
15
16.70
16.02
22.411
51.81
16
16
15.33
14.53
13.489
45.41
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