三层岭水库初步设计报告1 精品.docx

1、三层岭水库初步设计报告1 精品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1150004，北纬275326，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

2、。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46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400mm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

3、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61.6062.15m，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

4、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3.02.6m，边墙高0.571.2m，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400mm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：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

5、渗漏问题，渗流状态不安全；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。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；右端坝下涵管已封堵，存在渗漏问题；左端坝下涵管为400mm素砼结构圆管，老化严重，存在结构安全隐患；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

6、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0.954k

7、m，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

8、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300mm PVC

9、管作为内模，外包0.8m0.8m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3.02.6m,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

10、，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2010246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。

11、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km20.40.212多年平均年降雨量mm156815683设计洪水标准及流量P(%) (10%) (10%)m3/s1.884校核洪水标准及流量P(%) (2%) (2%)m3/s3.49二水库特性1调节特性年调节年调节2校核洪水位m61.08 (2%)60.54(2%)3设计洪水位m60.87 (10%)60.38(10%)4正常蓄水位m60.1060.105死水位m54.655.256总库容万m317.2314.507正常水位库容万m312.518兴利库容万m311.829死库容万m30

12、.650.69三工程效益1灌溉面积万亩0.060.062保护人口万人0.040.043保护耕地万亩0.060.06四主要建筑物及设备（一）大坝1坝型均质土坝均质土坝2坝顶高程m61.6062.1562.13最大坝高m8.68.84最大坝长m1661665坝顶宽度m4.54.56上游坝坡1:2.21:2.257下游坝坡1:2.01:2.0自上而下（二）溢洪道1型式开敞式开敞式2进口底高程m60.1060.103溢洪道底宽m3.03.04全长m42585纵坡0.039,0.0930.039，0.093，0.276边墙型式砼挡墙砼挡墙7最大下泄流量m3/s1.298消能型式无底流消能（三）坝下涵管1

13、进口底高程m54.6054.402涵管长度m3536.53涵管断面尺寸m0.40.34最大过水流量m3/s0.1985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）m0.2五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0.002 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1150110，北纬275421，距新余市区20km，属赣江流域袁河支流白杨江水。库

14、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46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

15、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)0.400.24主河道长度L(km)0.49主河道比降J9.50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

16、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)84.60.000.000.00850.020.010.01860.070.060.06870.140.170.17880.240.360.36890.360.660.66900.581.131.13910.861.851.85921.182.872.87931.544.224.22941.945.965.96952.388.128.12962.8310.7310.73973.3113.8013.80 2.2 设计暴雨2.2.1 设计暴雨资料的选

17、择库区无雨量站，可采用的设计参证降雨资料有两种。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(m m)日期降雨量(m m)1959.11.169.41985.7.157.61960.5.28117.11986.9.758.71961.6.1092.21987.9.2559.119

18、62.6.18128.71988.5.1151.71963.7.1879.51989.6.3083.61964.6.1756.21990.9.23100.61965.9.1272.01991.3.2178.31966.6.30129.61992.3.1976.41967.6.20123.61993.7.493.81968.6.27135.51994.6.13113.91969.1.29154.31995.5.26127.91970.5.3172.21996.5.31142.11971.8.864.61997.7.887.41972.8.19116.41998.6.14117.61973.9.2

19、96.81999.8.987.11974.5.574.22000.6.22121.31975.8.494.72001.4.19134.21976.6.1762.32002.6.13132.71977.6.19129.72003.8.14126.71978.3.2047.62004.5.1282.31979.6.21130.22005.9.381.01980.4.2880.62006.4.12111.71981.6.3073.92007.8.1256.81982.6.1889.12008.5.2897.11983.5.1574.72009.4.19103.61984.8.9125.12010.5

20、.13130.1表2.2.2 各频率实测暴雨成果表 单位：mm 频率(%)项目1052.01.00.5参数24小时158.23178.58204.14222.78240.77H=96.22mmCV =0.35CS =3.5CV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60=0.99991，3=0.9

21、9992，6=0.99993，24=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105210.5参数H60面69.91 80.49 94.29 104.41 114.07 H=46mmCV =0.39CS =3.5CVH3面92.97 108.09 127.73 142.59 156.51 H6面111.29 130.19 154.69 173.59 191.09 H=70mmCV =0.44CS =3.5CV

22、H24面175.99 206.79 247.49 277.19 306.89 H=110mmCV =0.45CS =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

23、，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=0.278Fht/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、=0.278/mQ1/4。作Qt-t、Q-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

24、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（%）105.02.010.5洪峰流量（m3/s）2.803.704.925.796.58一日洪量(万m3）2.372.993.814.415.012.3.3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

25、%P=2%P=10%艾坑水库0.3734.992.829.635.442010版山背水库0.5246.333.659.745.622010版三层岭水库0.243.812.3710.786.722010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

26、下开始向前后每增加一个t时段，其流量随之减少一个Q地下=T/TQm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