某某水库初步设计报告 精品.docx

1、某某水库初步设计报告 精品1 综合说明1.1 水库基本情况1.1.1 工程概况XX县XX水库位于XX水系XX支流XX上，坝址座落于XX镇XX村，地理位置为东径1163252，北纬272757，距县城25km，坝址以上控制流域面积0.87m2，主河道长1.61km，主河道平均比降 42.0。水库设计灌溉面积0.08万亩，实际灌溉面积0.05万亩.是一座以灌溉为主，兼养殖等综合效益的小（2）型水库。水库下游有村庄及乡村公路经过。水库正常蓄水位为119.61m，相应库容为25.5104m3。多年平均降雨量1660mm，多年平均气温17.5，全年多为西北风，多年平均最大风速12.0m/s。1.1.2

2、工程建设1964年11月底开始清基，1965年2月完工，清基时将坝址表层的杂草、树木及松散岩、土进行清除，基础未完全开挖到地基岩层，开挖深度1.02.0m，底部的砂、卵石和碎石基本清除。河床段沿坝轴线未开挖截水槽，据当时施工的同志回忆：由于施工现场粘性土料缺乏，施工过程中，把相对较好的粘性土放在中心位置。由于上坝土料质量、碾压厚度均难以控制，交接面之间留有施工结合缝面。大坝未设排水排水体。输水涵管位于大坝右侧，进水口底高程为103.2m，出口底高程102.1m，洞身段全长115.0m，方型，尺寸为0.50.5m，钢筋砼衬砌，衬砌厚度为0.150.2m。平管轴线平面上不在同一直线上，而呈“S”型

3、。输水涵管基础坐落在风化岩石上，地基承载力可满足要求。溢洪道：溢洪道位于左岸山头，始建于1964年，为开敞式宽顶堰，溢洪道进口高程119.61m，宽4.0m，全长85.0m。除堰体已衬砌，池槽两边利用浆砌块石衬砌，长50.0m，断面尺寸为顶宽0.4m，底宽0.7m，高1.4m，底板未衬砌。经过多年的运行，岩石已风化，冲刷严重。进库公路：进库公路与大坝基本同时修建，从村至坝顶为土路，两边没有排水沟，路况较差，长年缺乏维修，雨天难以通行。工程自建成以来，于1998年10月1999年4月，对平、斜管进行维修。1.1.3 工程任务及规模XX水库枢纽主要建筑物由大坝（土坝）、溢洪道及放水涵组成。工程的主

4、要任务为农业灌溉，其次兼有养殖、防洪等。水库始建于1964年11月，19655年2月建成并发挥效益。水库枢纽工程为等，主要永久性建筑物为5级。正常蓄水位为119.61m，相应库容25.5万m3；设计洪水标准为20年一遇，设计洪水位为120.51m，相应库容31.0万m3；校核洪水标准为200年一遇，校核洪水位为120.75m，相应库容32.0万m3；死水位103.2m，死库容2.5万m3。1.1.4 工程布置及主要建筑物的结构XX水库由大坝、溢洪道及放水涵组成，溢洪道位于大坝左岸山头，由山头开挖而成，放水涵位于大坝右岸。（1）大坝大坝为均粘土心墙坝，坝顶长50.0m，顶宽5.0m，坝顶高程12

5、1.50m，最大坝高21.27m。大坝上、下游分别为块石和草皮护坡。上游坡比1:2.9，下游坡比1:3.0。（2）溢洪道溢洪道位于大坝左岸山头，开敞式宽顶堰，堰顶高程119.61m，溢流净宽为4.0m，全长85.0m，其中宽顶堰部位为砼，泄槽两边墙浆砌块石衬砌，长50.0m，其余未衬砌。经过多年运行，岩石已风化。（3）输水涵管输水涵管位于右坝肩，全长115.0m，进口底板高程103.2m，出口底高程为102.1m最大引用流量0.5m3/s。进出水口处为浆砌石护坡。断面型式为方型，尺寸为0.50.5m。从现场检查的情况来看，平、斜管已破损。1.2 除险加固的必要性1.2.1 工程存在的主要问题经

6、现场检查发现，工程存在如下主要问题。（1）大坝下游坡有散浸现象，大坝下游坡右侧有一集中渗漏点，当库水位升高时，流量增大。（2）大坝上、下游凹凸不平，坝底高低不平，宽窄不一，上游正常高水位以下为块石护坡，正常水位以上及下游坡草皮护坡。（3）坝体土质差，填筑质量差。经开槽发现，坝体土质松散，坝体填筑土含砂率较高。（4）未设排水排水体。（5）溢洪道已衬砌部位的砼、砂浆脱落，众多裂缝，结构已破坏。没有衬砌部位，运行多年，岩石风化，冲刷严重。（6）放水涵管平管轴线在平面上不在同一直线上，而是呈“S”型，断面尺寸过小，砼已老化，局部露筋。（7）进坝公路路况差，路面窄，弯急、坡陡。（8）没有任何管理设施。1

7、.2.2 安全评价大坝上、下游坡较缓，坝顶宽5.0m，大坝填土含砂率较高，渗透性较大。1.2.2.1 溢洪道溢洪道已衬砌部位，结构已经破坏，未衬砌部位，运行多年，岩石风化，抗冲能力差，冲刷十分严重。1.2.2.2 涵管输水涵管的平、斜管砼已老化，局部露筋，多处裂缝。1.2.2.3 大坝安全综合评价及建议（1）渗流安全分析坝基地质条件差，坝基防渗处理不够，渗漏严重，已出现渗漏点，高水位下渗漏稳定不满足规范要求，同时存在坝肩绕渗问题。坝体填筑质量差，K值为10-310-4数量级，不满足规范要求，坝体内易形成集中渗漏，大坝的渗流性态符合该种结构土坝渗流分布规律，高水位下渗透坡降超过允许值，对坝坡稳定

8、不利，存在渗透破坏可能。未设排水排水体。1.2.3 综合评价综上所述，XX水库大坝工程存在的病险情较多，坝体填土质量较差，碾压不实，不能满足土石坝的防渗要求，易产生集中渗流；坝基及两坝肩基岩风化较剧，节理裂隙发育，渗漏较大，下游已出现多处渗漏带；溢洪道部分衬砌，冲刷严重。大坝没有安全监测设施。放水涵已破损。目前，大坝未达到设计要求，不能安全运行，根据“水库大坝安全鉴定办法”，水库属三类坝，应尽快进行除险加固。建议尽快采取一定的工程措施进行处理： 对大坝进行加固处理。对溢洪道加固处理。对放水涵加固处理。结合工程除险加固，设置大坝安全监测设施，完善水库交通及通讯、管理等设施。1.3 除险加固的主要

9、内容1.3.1 工程建设的必要性XX水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖的小（2）水库。坝体填筑土呈中等透水性。基岩岩体中节理裂隙发育并贯穿整个地基，造成坝基渗漏。溢洪道已衬砌部位结构已破坏，未衬砌部位冲刷严重，冲坑、冲沟较多。放水涵已破损。未设排水排水体。经鉴定，XX水库大坝属三类坝。为确保水库下游人民的生命和财产安全，充分发挥其综合利用效益，对XX水库的除险加固迫在眉睫。1.3.2 大坝加固的主要内容本次加固设计方案：维持现有坝顶高程不变；（1）大坝防渗：根据方案比选结果，本工程采用冲抓粘土心墙+高喷灌浆防渗方案。根据地勘资料及渗流稳定，结构稳定计算成果，对大坝进行全部防渗处理：冲抓粘土造

10、心墙孔距0.75m，单排孔，冲致高程103.50m，坝肩部位深入基岩0.2m；高喷灌浆孔距1.0m，上致105.0m高程，下部深入基岩0.5m。（2）新修排水体：贴坡式排水，排水体总长为25m，顶宽2.0m，坡比为1:3.0，顶高程103.2m，底高程100.2m。排水体渗流方向依次为第一层为10cm厚的粗砂（垂直坝坡面，下同），第二层为20cm厚的砾石，第三层为20cm厚的卵石，块石厚度0.5m。（3）上游护坡翻修：大坝上游护坡新建时，首先将现状上游护坡块石全部清除，对塌陷、凹处进行填补修整。将废弃碎石料往上游坝脚堆筑一压脚平台，高于死水位0.5m，平台宽2m，死水位以下采用块石固脚。平台以

11、上按设计要求清理整坡后，先铺设10cm厚的砂卵石垫层，再铺设10cm厚C15砼预制块，预制块底部设C15砼齿脚，宽0.5m，高0.5m。预制块为六边形结构，边长30cm，左右岸均与坝肩相接。（4）大坝坝顶设计：为改善大坝交通条件，结合水库的运行管理要求，大坝坝顶设置砼路面，路面宽4.0m，路面顶高程为121.75m；路面向下游设2%的横坡，路面砼强底等级为C20，厚度为20cm，按4.0m长度进行分缝，砼路面下设厚15cm的5%水泥稳定层。（5）下游坝面整修：目前大坝下游坡虽有草皮护坡，但局部的塌陷现象，本次设计拟对洼凹处进行填补修整，在坝坡坡面整平后重新铺设新的草皮护坡，草皮采用马鞭草，护坡

12、范围为排水体顶高程以上的整个下游坝面。1.3.3 溢洪道加固设计溢洪道改建以后，分进口段、控制段、及泄槽段等。（1）进水渠长5.0m，渠底宽顺水流方向收缩，渠道渠首底宽为6.0m，末端底宽为5.0m。底板为倒坡，底板采用20cm厚C20砼衬砌；左右岸边墙均为砼护坡，边墙顶宽0.3m，底宽1.0m，砼标号C20，高2.0m。（2）控制堰为宽顶堰，堰长6.0m，溢流净宽5.0m，底板高程为119.61m。底板采用C25砼衬砌，厚50cm。墙宽60cm，高2.0m。底板与边墙分一条伸缩缝，缝宽20mm，内填沥青杉板。（3）泄槽段较平顺，此次仅对控制段以后底板及右边墙进行衬护，边墙高1.2m，底板厚3

13、0cm，边墙厚均为40cm，钢筋砼结构。（4）泄槽出水后为跌流，从现场来看：山体较稳定，基岩较完整。因此，此次不做消能设施，让水流自流。1.3.4 输水建筑物加固设计现有斜管拆除重建。由于大坝坝顶高程不够，大坝需加高，坝体厚度加大，平管加长，斜管上移约2.0m，斜管顶高程120.11m，底高程103.2m，斜管内空尺寸为0.60.6m，壁厚0.3m的钢筋砼管。平管：将现有平管封堵，在同则新开隧洞，隧洞断面尺寸为2.3m，宽2.0m，城门洞型，采用钢筋砼衬砌，衬砌尺寸为0.25m。衬砌后尺寸为高1.8m，宽1.5m。进口高程103.2m，出口高程102.7m。1.3.5 大坝安全监测水库大坝目前

14、没有任何观测设施。本次设计按“导则”要求，设立水位尺1.0组，新建管理房30m2。1.4 工程概算工程总投资为254.12万元，工程部分投资250.12万元。其中建筑工程投资216.91万元，占工程部分投资的86.72%；临时工程投资6.51万元，占工程部分投资的2.6%；独立费用投资26.7万元.占工程部分投资的10.67%。基本预备费0万元，环境保护投资1万元，水土保持投资2万元，征地、拆迁费1万元。1.5 工程特性表XX水库工程特性表序号及名称单位加固前加固后备注一、水文1、集雨面积km20.870.872、多年平均年降雨量mm166016603、设计洪水标准及流量P(%)55m3/s1

15、5.011.04、校核洪水标准及流量P(%)0.50.5m3/s24.714.4二、水库校核洪水位m120.75设计洪水位m120.51正常蓄水位m119.61119.61死水位m103.2103.20总库容（校核洪水位以下库容）万m33232.0正常库容万m325.525.5死库容（死水位以下）万m32.52.5三、工程效益保护人口万人0.10.1保护耕地亩31003100灌溉面积亩500800四、主要建筑物及设备1、主坝及副坝坝型心墙坝坝顶高程m121.50121.75最大坝高m21.2721.49坝顶长度m5052.0坝顶宽度m55.02、泄水建筑物（溢流堰、溢洪道、隧洞、底孔、闸孔等）

16、型式宽顶堰各建筑物分别列出堰顶高程m119.87119.61溢流段长度（或泄洪洞尺寸及条数、闸孔尺寸及孔数）m45设计泄洪流量m3/s5.607.75校核泄洪流量m3/s6.5011.4闸门型式3、输水建筑物设计流量m3/s0.20.5长度m115117.0断面尺寸m0.50.50.50.52 水 文2.1 基本资料XX水库位于XX县XX镇XX村，距XX县约25km，地理位置为东径1163252，北纬272757。坝址座落于XX水系XX支流XX水上，坝址流域内和附近无水文测站和雨量观测资料。该水库安全鉴定时对流域参数进行了计算，本次设计根据1/10000地形图复核水库的集水面积为0.87km2

17、，主河道长为1.61km，河道加权平均比降为42.0，水库正常蓄水位为119.61m，相应库容为25.5104m3。水位库容关系见表2.1。表2.1 XX水位库容关系水位（m）103.2104106108110112114116118120122库容（104m3）2.52.733.64.856.58.7011.615.520.526.834.72.2 水文计算水文计算按照江西省小（2）型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查算方法进行。2.2.1 设计暴雨设计暴雨采用江西省归纳的赣北和赣南分区成果。XX县为赣北区，设计暴雨成果见表2.2。表2.2 赣北区设计暴雨参数及成果表名称时段点暴雨参数和设

18、计值1h6h24h均值（mm）4585140Cv0.450.50.45P=2%(mm)101.3205.7315.0P=0.5%(mm)125.5260.1390.62.2.2 设计洪水该水库属山区、丘陵区，根据水利水电工程等级划分及洪水标准，确定其设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。根据该水库流域特征参数，查江西省赣北区小（2）型水库设计洪水成果表，其成果见表2.3。表2.3 XX水库设计洪水成果频率（%）50.5洪峰流量（m3/s）11.014.424h洪量(104m3)20.829.02.3 设计洪水成果的合理性分析因江西省小（2）型病险水库应急除险定型设计设计洪水位查

19、算方法是根据江西省水文局2010年编制的江西省暴雨洪水查算手册分析计算的成果，其资料系列长，已客观地反映了暴雨洪水在我省的变化规律，采用其成果是安全可靠的。2.4 洪水调节计算据XX水库流域特征值，查江西省小（2）型水库设计洪水位查算方法，附图表并计算得：在溢洪道净宽为5m时，设计水位为120.51m，相应库容为31.0万m3，相应泄量为7.75m3/s；校核水位为120.75m，相应库容为32.0万m3，相应泄量为11.4m3/s。2.5 施工期洪水本除险加固工程对大坝坝体、坝基的施工期安排在枯水期的10月2月之间进行，根据施工组织的安排，拟在9月底放空水库，10月2月利用放水涵导流。据规范

20、，施工期洪水标准为5年一遇。本工程及附近无实资料，拟采用山坳小（一）型水库施工洪水成果并按面积比移用到水库坝址，得本工程施工期洪水洪峰流量及24h洪水总量如下表：工期102月备注洪峰流量（m3/s）0.4824h洪量(104m3)1.52.6 水、雨情监测为了了解库区降水及库水位变化情况，为水库防汛抗旱的合理调度提供可靠依据，确保工程安全，充分发挥工程效益，根据江西省重点小（2）型病险水库除险加固工程初步设计导则的通知要求，本次加固设计在水库设置简单的大坝水雨情测报设施等。本着增设新站须少而精，既满足需求，又节省投资的原则，因此拟在坝址处增设水位雨量站及单个雨量站各1个，以观测水库瞬时水位变化

21、。3 工程地质3.1 概述3.1.1 水库施工质量及施工情况简述XX水库位于XX县XX镇XX村，坝址座落于XX水系XX支流XX水上，距县城约25km，总库容32.0万m3，工程由大坝、溢洪道及输水涵管等组成，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（2）型水利工程。水库始建于1964年11月，1965年2月建成并发挥效益。大坝为均质土坝。据施工回忆：大坝填筑前清基不彻底，未设置截水槽，仅对坝基表面杂草、松散岩、土等做简单清除处理，清基效果较差。大坝填土主要为坝区附近山坡全强风化土料、第四系残坡积层和库区第四系洪冲积层，土料中含风化岩块较多，成分较杂，均一性较差。大坝填筑方式采用人挑肩运，

22、碾压不实，施工中各村、组分区、分块填筑，存在较多的施工界缝，块间留有孔隙及空洞，局部存在碎石、块石集中架空现象，大坝填筑质量较差。水库一直处于带病运行状态，目前工程仍存在以下问题：大坝渗漏及坝基渗漏，下游坡有集中漏水及散浸现象，近坝脚土湿软沼泽化，见有集中渗漏点；溢洪道底板未衬砌，岩石风化，冲刷严重；输水涵管平、斜管年久失修，砼老化剥落，局部露筋，管身破损开裂，渗水严重。工程存在诸多问题和隐患严重危及大坝安全，影响其发挥应有的社会效益及经济效益，水库急需加固处理。3.1.2 坝址区域地质情况本区内属丘陵剥蚀地貌，河谷呈宽“U”字型，区内冲沟发育，岸坡较缓，植被一般。未见大的不良物理地质现象。区

23、域内出露的地层主要有震旦系地层，岩性组合为千枚岩、板岩、变质砂岩，分布于库区两岸并构成库盆基底，地表多呈全强风化状；第四系残坡积层主要为含砾低液限粘土，分布两岸山坡，厚度2.03.0米；第四系冲积层为含泥质粉土质砂、砾，分布河谷地段，二元结构不明显，厚度2.03.0米。工程区位于华南褶皱系赣中南褶隆武夷隆起武夷山隆断束大地构造单元内，根据国家地震局2001年颁布的中国地震动力参数区划图(GB18306-2001)界定，地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相当于地震基本烈度小于VI度区。区内无大的断裂构造通过，坝区稳定性较好。本区属亚热带季风气候区，温暖潮湿，雨量充

24、沛，冲沟发育，区内地下水类型主要有基岩裂隙水及孔隙潜水。3.1.3 地勘工作内容及工作量2009年12月XX县水务局组织专家对长古垅水库进行了安全鉴定，将水库大坝安全类别评定为三类坝。受XX县水务局委托，我院承担了该水库除险加固（初步设计阶段）工程地质勘察工作，勘察遵照水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）、中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）、江西省重点小（2）型病险水库除险加固工程初步设计报告编制提纲和其他有关规程规范，结合水库实际险情进行。水库前期地勘资料缺乏，本次勘察手段以地质测绘、坑探为主，外业工作始于2011年2月中旬，终于2011年2月底。完成的主要

25、工作量如下： 1 1：1000工程地质平面测绘0.02km2；2 1：200工程地质剖面测绘190m/2条；3 探坑4个；4取土样4组。3.2 工程地质条件及评价3.2.1 水工建筑物工程质量评价一 大坝水库正常高蓄水位119.61m，水库按20年一遇洪水设计，校核洪水标准为200年一遇。大坝现状坝顶长50.0m，顶宽5.0m，最大坝高21.27m。上游坡比1:2.9，块石护坡；下游坡比1:30，无坝面排水设施；坝脚无排水反滤体。大坝为均质土坝。坝体填筑土取自坝区附近山坡全强风化土料、第四系残坡积层和库区第四系洪冲积层，主要由灰黄、土黄色含砾、砂低液限粘土、低液限粘土组成，杂填大量风化碎岩块，

26、上部呈干稍湿，可塑硬塑状；下部呈稍湿湿，可塑状。为了解坝体填土的物理力学性质及渗透性，本次勘察取坝体土样4组进行室内土工试验，经统计及计算，坝体填土各项物理力学指标建议值如下：含水量：31.0%;湿密度：1.83g/cm3;干密度：1.40g/cm3;孔隙比：0.95；压缩系数：0.507Mpa-1；压缩模量：3.97Mpa凝聚力：25.0Kpa；内摩擦角：16.52；渗透系数：4.2910-4cm/s；根据坝体土颗粒组成、渗透系数分析，坝体土组成以细粒土为主，渗透变形为流土破坏形式，结合土工试验成果及工程类比，建议坝体填土的临界水力比降为0.90，建议允许水力坡降为0.45。坝体填筑土的有关

27、物理力学性质参数值详见土工试验成果表。坝体填土主要由含含砾、砂低液限粘土、低液限粘土组成，含有较多风化碎岩块，成分较杂，均一性较差。坝体填筑采用人挑肩运，碾压不实，施工中存在较多施工界缝，块间留有孔隙及空洞，局部存在碎石、块石集中架空现象，大坝体填筑质量较差。坝体填土局部含水率偏大，干密度偏小，孔隙比偏大，具中等压缩性，局部具高压缩性，压实度不满足现行规范要求。坝体填土渗透系数建议值K=4.2910-4cm/s,具中等透水性，不满足现行规范对均质土坝防渗性能的要求。下游坝坡见有集中渗漏和散浸现象，坝体存在渗漏问题。现场检查，上游坝坡护坡块石风化、架空、错位现象普遍；下游坝坡柴草丛生，无坝面排水

28、设施；坝脚无排水反滤体。综上所述，大坝填筑质量较差，碾压不实，坝体存在渗漏隐患等严重质量问题，应尽快对其进行除险加固处理。二 溢洪道溢洪道位于大坝左岸山头，开敞式宽顶堰，堰顶高程119.61m，溢流净宽为2.5m，全长85.0m，其中宽顶堰部位为砼，泄槽两边浆砌块石衬砌，长50.0m。砼老化，砂浆脱落，墙体开裂，块石风化、松动，底板未衬砌。无消能防冲设施，无出水渠。应尽快对其进行除险加固处理。三 输水涵管输水涵管位于右坝肩，全长115.0m，进口底板高程103.2m，出口底高程为102.1m最大引用流量0.5m3/s。断面型式为方型，尺寸为0.50.5m。输水平、斜涵管年久失修，砼老化剥落，局

29、部露筋，管身破损开裂，渗水严重。应尽快对其进行除险加固处理。3.2.2 水工建筑物工程地质条件及评价一 大坝坝址地处构造侵蚀丘陵地貌单元，河谷呈“U”字型，河宽约2030m，山坡较陡，坡角3040。坝区基岩裸露较好，两坝肩山坡未见不良物理地质现象存在，近坝库岸稳定。坝区出露的地层主要有震旦系地层，岩性组合为千枚岩、板岩、变质砂岩，地表多呈全强风化状。节理裂隙较发育，岩石破碎。第四系残坡积层主要为浅黄、浅红色含砾低液限粘土，呈稍干稍湿，可塑状，土质较松散。分布两岸山坡，厚度2.03.0m；第四系冲积层为含泥质粉土质砂、砾，分布河谷地段，二元结构不明显，厚度2.03.0m。坝区地质构造比较简单，岩

30、层呈单斜构造，岩层走向NE，倾向坝下游，倾角35。坝区没有大的断裂构造通过。浅部岩体节理裂隙较发育。坝址区地下水类型主要有基岩裂隙水及孔隙潜水。全强风化岩体岩质破碎，节理裂隙发育，为坝基主要含水-透水岩体。孔隙潜水主要赋存于坝下河床冲积层及人工填筑土体的孔隙中，含水较丰，受库水补给，向河床下游排泄。大坝填筑前清基不彻底，未设置截水槽，坝基仍残留有第四系冲积粉土质砂、砂砾石层，厚度2.5m，呈湿，松稍密状。渗透系数建议值K=6.5010-4cm/s,具中等透水性，渗透变形为管涌破坏形式，建议允许水力坡降为0.35。力学指标建议值为c=5.0Kpa,=23.5,允许承载力值200250Kpa，可以满足上部坝体荷载要求，不存在沉降变形问题。大坝基浅层全强风化岩体节理裂隙发育，岩质破碎，是坝基渗漏的主要因素，透水率建议值q=1030Lu，具中等透水性。近坝脚土湿软沼泽化，见有集中渗漏