水库除险加固设计报告.docx

1、水库除险加固设计 报告2 水文2.1基本资料2.1.1水库流域特征参数红旗水库座落于南陵县籍山镇柏林村境内，属长江流域漳河水系，水库距南陵县8km，坝址区高程在30100m之间，库区三面环山，山青水绿，上游两岸植被良好。本次初设根据“1/10000的航测图”及原“芜湖地区水电局勘测队所测1/2000红旗水库大坝库容图”对流域面积、主河道长度、主河道比降进行了复核。经过复核，水库、流域特征参数如下：控制流域面积 F=2.22km2，流域平均坡度J = 17.32流域长度L0=2.7km，流域平均宽度 B=F/L0=0.822 km；本次初设没有对水位库容、面积关系曲线进行复核。由于整个流域范围内

2、植被较好，水土流失较小，水库淤结较小，库容和水面变化不大，因此，仍引用原设计时的水位、库容、面积关系曲线。其水位面积库容关系见表2-1。 红旗水库水位面积、库容关系表 表2.1-1水位(m)面积(km2)容积(万m3)28.00.0000.0029.00.0141.3029.50.0222.2130.00.0303.5130.50.0405.2631.00.0507.5131.50.06010.2632.00.06913.4832.50.08017.2133.00.09021.4533.50.09926.1734.00.11131.4234.50.12037.2035.00.13143.473

3、5.50.14050.2536.00.15057.5036.50.16065.2536.90.17171.8737.50.18282.4638.00.19191.7838.50.210101.8139.00.231112.8339.50.245124.732.1.2降雨本流域洪水主要由暴雨形成，汛期一般在59月，暴雨历时一般13天。主汛期68月多为低涡切变型暴雨，常常有强度大，历时长的暴雨形成峰高量大的洪水过程；89月则多为台风型暴雨，洪水一般历时短，峰量也都较小。(1)气象统计要素：本工程位于东经1182234，北纬341716，属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，气候温和湿润，无霜

4、期长。根据南陵县水文站历年观测资料统计分析：气温：年平均气温为15.8，最高气温39.8,最低气温-16.7.蒸发：相对湿度70-80%年平均蒸发量为903.9mm(E80蒸发皿)。风向、风速：最大风力8级，最大风速为20m/s，多年平均最大风速为12m/s。多年平均降水量为1385.3mm，降雨年内分配不均，降雨年际变化也较大。最大年降水量2211.7mm(1983年)，最小年降水量818.2mm(1978年)，最大年降水量是最小年降水量的2.7倍。大于或等于摄氏零度以上的积温5752.4度，多年平均无霜期230天。 (2)水文资料及测站情况：红旗水库所在的流域范围内没有水文站和雨量站，缺少

5、入库实测洪峰流量及本流域暴雨资料，但南陵县水文站距该水库较近。2.2设计洪水2.2.1原设计洪水情况该水库于1966年11月动工兴建，1970年4月开始蓄水运行，由于当时“文化大革命”的冲击，水库建设完成没有资料，水库原设计标准不详。该水库由于当时建设未到位，后进行了多次加高培厚和除险加固及工程改造，1972至1974年对大坝进行了加高培厚，以后每年进行水利兴修，到1982年，水库大坝断面达到内坡1：2，外坡1：2.45，实测坝顶高程38.9m，从1982年至现在，经过十几年的水利兴修，培厚坝体，使大坝内外坡比之和达1：5。在配套工程方面：1974年冬季拆除原无筋涵管，改建为500钢筋砼园涵，

6、1976年兴建竖井和工作桥，1978年针对坝体出现的渗漏情况，采取了在外坡兴建砂、石导滤体和坝后输水渠道，1982年为了更好地发挥水库效益，对灌区进行了渠系配套及相应的工程建设。因1983年的汛期大洪水造成溢洪道底板和翼墙崩坍，冲成深坑达7.5m，故在1984年对溢洪道进行维修接长。1980再次加固设计时，采用的防洪标准为：20年一遇洪水设计、100年一遇洪水校核。溢洪道进口底高程36.90m，宽7.0m，汛前控制水位在36.9m，是根据安徽省无资料地区山丘区中小面积设计洪水计算办法（77年修正稿）进行计算的，推求的设计洪水位为38.01m，校核洪水位为38.75m。2.2.2 复核依据防洪标

7、准GB50201-94水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）水利工程水利计算规范（SL104-95）水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-93）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法（安徽省水利厅1984年）2.2.3洪水标准红旗水库总库容为106.93万m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定：本工程等别为等小（一）型水库，水工建筑物级别：永久性主要建筑物为4级，永久性次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。工程的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇

8、，根据本工程的库容及实际情况，取设计洪标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。2.3.4设计暴雨分析红旗水库流域无水文观测资料，其邻近上、下游地区也缺乏降水量时段摘录和流量等资料。在其左侧下游漳河上有南陵水文站，该站始建于1934 年，距水库6.5km，降雨量统计满足设计要求。因此，本次设计暴雨采用安徽省暴雨等值线图、中、小面积设计洪水计算办法（以下简称“84办法”）查算推求。并将查算值与南陵水文站统计资料进行对比分析，以验证查算值的合理性。通过对南陵水文站实测年最大24小时降雨资料进行频率计算，得出南陵水文站的24小时点暴雨，具体见南陵水文站年最大24小时降雨量频率曲线图22。计算结果

9、见表22。红旗水库属于长江流域漳河水系，位于芜湖市南陵县籍山镇柏林村境内，大坝距孙村镇8km。根据办法查算年最大24小时点暴雨见表2-2： 红旗水库设计点暴雨表表2.2-1方法项目0.33%3.3%南陵水文站实测资料24小时点雨量395255“84办法“查算24小时点雨量390.5260.7从上述计算结果可以看出，由办法查得的暴雨量与统计资料推求的点暴雨量基本稳合。由于雨量站雨量观测多是三段制观测，完整的最大24h雨量难以统计，也难以分析出最大24h与最大一天的对应关系，因而利用实测降雨（最大一天）资料进行设计暴雨（最大24h）频率计算时，其设计值相比同频率用等值线图查算的值要小。从安全出发，

10、本次初设设计暴雨仍采用“84”办法查算值。2.2.5设计洪水计算2.2.5.1查“84办法”计算设计暴雨根据“84年办法”，从资料附图14查得红旗水库流域重心年最大24h系列和年最大1h系列的点暴雨平均值：，CV24=0.55；， CV1=0.542.2.5.2由“84办法”推算洪水根据“84办法”查算的设计暴雨、测算的流域面积F（2.22km2）、流域长度L0(2.7km)、流域平均宽度B（F/ L0=0.822 km）、河道平均坡降J（17.32）和安徽省水利厅推荐，本次水库设计洪水采用“安徽省水利部淮委科学研究院安徽省小型水库设计洪水计算程序进行水库调洪演算” 本程序涉及有关计算参数如下

11、：设计标准：根据安徽省小型水库除险加固设计导则红旗水库为小（一）型水库，库容为106.96万m3，防洪设计标准30年一遇，校核标准为300年一遇。地理位置：属皖南丘陵地区点暴雨 H24=110mm，Cv24 =0.55 ；H1=40mm，Cv1 =0.54。水库特征参数F=2.22km2, L0=2.7km， B=F/ L0=0.822 km, f=B2/F=0.304m/km河道平均坡降计算如下:(27.5+35)*760+(35+38.2)*310+(38.2+44.9)*403+(44.9+51.9)+302+(51.9+62) *390 +(62+88)*200+(88+106)*39

12、0-2*27.5*(760+310+403+302+390+200+390)J= (760+310+403+302+390+200+390)2 =17.32 %0起调水位： 红旗水库大坝设计未经修改，考虑到连降暴雨情况，采用溢洪道设计底板高程36.9m为汛期限制水位。堰流判别及流量系数：溢洪道底部高程36.9 m，底宽7.0m，经设计程序计算设计洪水位为38.02m，校核洪水位为38.82m，堰前水头分别为H设=1.12m，H校=1.92m，则x=堰顶宽度/堰前水头分别为x设=6.25、 x校=3.65，在2.5x10范围内，故溢洪道为宽顶堰。根据堰前水深P1=8.5m（36.9-28.4）、

13、 H设、 H校，计算得：P1/H设=7.66，P1/H校=4.47，查溢洪道设计规范（SL253-2000）附录A得m设=0.324；m校=0.326。风速：坝址处多年平均年最大风速12m/s，根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001），正常运用条件下的4级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍,即1.512m/s计算；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。库区水域平均深度（沿风向作出地形剖面图求得，见图图2.2-1）：Hm设=5.95m，风区长度吹程D设=683m；Hm校=5.19m，风区长度吹程D校=920m坝前水深：H设=38.02-28.4=9.62m，H校 =38.82-28.

14、4=10.42m2.2.5.3 30年一遇设计洪水计算根据安徽省水利部淮委科学研究院安徽省小型水库设计洪水计算程序，将上述有关参数输入计算程序得30年一遇设计洪水计算成果如下：水库水位-库容关系曲线(图2.2-1)图2.2-1 红旗水库水位-库容关系曲线水库设计来水量-泄水时段关系曲线(图2.2-2)图2.2-2 红旗水库设计洪水来水量-泄水量时段关系曲线水库设计洪水过程曲线红旗水库设计洪水过程曲线(图2.2-3)图2.2-3 红旗水库设计洪水过程曲线水库设计洪水调洪演算成果表红旗水库30年一遇调洪计算结果 表2.2-2最高水位=38.02时段序号来水流量泄洪流量水库库容水库水位00074.6

15、536.9010.4110.00074.7236.9121.1100.01274.9936.9331.5580.08775.4636.9641.9660.20576.0436.9952.3360.43676.7037.0362.5810.68077.3837.0873.0760.97278.1037.1283.8531.34578.9337.1794.3431.80479.8437.23108.4672.70881.3337.331129.7066.55086.5437.661216.44311.38091.6238.00138.65111.75691.9738.02144.08710.340

16、90.2937.91153.1548.38088.2237.78162.8706.85986.5637.67172.5795.85685.2537.58182.3774.97384.2037.51192.1714.29983.3537.46201.9233.76582.6337.41211.7623.42982.0037.37221.7193.04281.4637.33231.6802.73681.0337.31241.6392.49980.6937.29251.3102.29780.3637.26260.7332.07879.9437.24270.3271.81979.4337.20280.

17、1231.54678.9037.17290.0801.29978.4337.14300.0001.09278.0137.12310.0000.92177.6537.09320.0000.84877.3337.07330.0000.72077.0537.05340.0000.61276.8137.04350.0000.52676.6037.03大坝超高计算成果设计大坝平均波长 6.99m，设计大坝超高1.42m。2.2.5.4 300年一遇校核洪水计算根据安徽省水利部淮委科学研究院安徽省小型水库设计洪水计算程序，将上述有关参数输入计算程序得300年一遇校核设计洪水计算成果如下：1 红旗水库水位-

18、库容关系曲线(图2.2-4)图2.2-4 红旗水库水位-库容关系曲线水库校核来水量-泄水时时段关系曲线(图2.2-5)图2.2-5 红旗水库校核设计洪水来水量-泄水量时段关系曲线水库设计洪水过程曲线(图2.2-6)图2.2-6 红旗水库校核设计洪水过程曲线水库校核洪水调洪演算成果表红旗水库300年一遇调洪计算结果 表2.2-3最高水位=38.82时段序号来水流量泄洪流量水库库容水库水位00074.6536.9011.4930.01374.9136.9222.9740.14675.6936.9733.4140.42376.7437.0444.1350.83977.8737.1154.6611.3

19、7479.0537.1864.8941.97380.1737.2576.4482.67981.3837.3387.9283.60882.8337.4298.5024.68084.3037.521018.6867.02687.0837.701160.61917.36396.9738.341227.76026.498104.9838.82137.35023.870102.2438.66145.32217.74297.0338.35155.68813.75193.3438.11165.04111.00390.8237.95174.2819.04988.8837.82184.0617.75787.36

20、37.72193.5486.62686.1437.64203.1085.73285.1237.57213.0345.03484.2837.52222.9614.62983.6237.47232.9614.19283.1037.44242.9613.86882.7237.42251.7613.56082.2337.38260.5012.99981.4537.33270.0732.46180.5837.28280.0001.99179.7937.23290.0001.62379.1437.19300.0001.40478.5937.15310.0001.16478.1337.12320.0000.

21、97477.7437.10330.0000.82477.4237.08340.0000.76177.1437.06350.0000.65076.8837.04大坝超高计算成果设计大坝平均波长 5.10m，设计大坝超高0.97m。2.2.6洪水计算成果分析本次复核计算成果与原成果有所差别，主要是采用的计算方法和设计标准不同所造成的。原设计的洪水过程的推求是根据安徽省无资料地区山丘区中小面积设计洪水计算办法（77年修正稿）进行计算的，设计标准是20年一遇设计，100年一遇校核。本次洪水过程的推求是根据“84办法”，利用安徽省水利部淮委科学研究院安徽省小型水库设计洪水计算程序计算的，设计标准为30年

22、一遇设计，300年一遇校核。由于“84办法”是在“77年修正稿”基础上进一步修订而成，因此，计算结果更加合理。2.2.7 施工设计洪水本工程部分水下工程有施工导流要求，因此需推算相应施工期洪水。根据该库现状和安全鉴定报告，需在无水条件下的除险加固项目为放水涵拆除重建和上游坝坡整治。根据气候条件和工程特点，施工选在枯水期，安排在12月至次年2月。由于该水库无水文观测资料，通过对其附近南陵水文站枯水期降雨量资料进行频率计算，枯水期最大日降雨量5年一遇为30.9mm（具体见红旗水库枯水期12月至次年2月最大日降雨量经验频率计算表），总量为6.86万m3，根据24小时净雨量时程分配表，1小时约占24小

23、时总量的22%左右，则1小时降雨量为6.8mm，经洪水计算得枯水期5年一遇洪水过程。因此，施工期需架设临时供水设施，本次拟架设2台300HW-8水泵配2台22kW的电机，以满足施工期供水和导流需要，设计抽水流量为0.4m2/s。经调洪演算，得枯水期5年一遇库水位为70.55m。2.3水、雨情测报设施红旗水库是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小（一）型水库。目前，水库无水情、雨情观测设施。为了保障大坝安全，充分发挥水库的综合效益，及时准确地掌握流域内雨洪信息，拟设置一个自动雨量、水位测报系统，自动雨量、水位测报系统设置在水库大坝右坝肩库区内（靠近管理房），观测设备主要为带太阳能电板自计雨量器和自计雨量井的遥测终端机，并入安徽省高密度自动观测站网