某水庫(kù)樞紐工程除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書

四川省 XX 縣 XX 水庫(kù) 除險(xiǎn)加固工程 初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 XX 縣水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 二 九 年 十二 月 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 1 1 綜合說(shuō)明 . 5 1.1 工程概況 . 5 1.2 大壩安全鑒定結(jié)論 . 6 1.3 工程水文特性 . 8 1.4 工程地質(zhì) . 9 1.5 工程設(shè)計(jì) . 10 1.6 施工組織設(shè)計(jì) . 11 1.7 施工安排 . 12 1.8 施工總體布 置 . 12 1.9 水土保持與環(huán)境影響評(píng)價(jià) . 12 1.10 除險(xiǎn)加固工程建設(shè)的必要性 . 13 2 水庫(kù)水文及調(diào)洪演算 . 13 2.1 流域概況 . 13 2.2 洪水設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) . 14 2.3 調(diào)洪演算 . 14 3 工程設(shè)計(jì) . 18 3.1 工程等級(jí)和設(shè)計(jì)依據(jù) . 18 3.2 安全復(fù)核 . 19 3.3 大壩整治設(shè)計(jì) . 22 3.3.1 上游壩坡整治設(shè)計(jì) . 22 3.3.2 下游壩坡整治設(shè)計(jì) . 22 3.3.3 壩肩帷幕灌漿設(shè)計(jì) . 23 3.3.4 溢洪道整治設(shè)計(jì) . 25 3.3.5 涵臥管整治設(shè)計(jì) . 25 3.3.6 機(jī)耕橋設(shè)計(jì) . 25 4 施工組織設(shè)計(jì) . 26 4.1 施工條件 . 26 4.2 天然建筑材料 . 27 4.3 施工組織 . 27 4.4 施工布置 . 29 4.5 施工計(jì)劃 . 30 4.6 施工安全 . 31 4.7 主要工程施工方法 . 31 5 水土保持與環(huán)境影響評(píng)價(jià) . 33 6 水庫(kù)運(yùn)行管理 . 33 6.1 工程管理現(xiàn)狀 . 33 6.2 工程建后管理 . 34 6.3 工程管理運(yùn)用 . 35 6.4 工程監(jiān)測(cè) . 36 6.5 綜合經(jīng)營(yíng) . 37 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 2 6.6 供水管理章程 . 37 6.7 水費(fèi)收取改革方案 . 38 7工程概算 . 40 7.1 編制原則和依據(jù) . 40 7.2 主要項(xiàng)目及工程量 . 40 7.3 有關(guān)費(fèi)率 . 41 7.4 調(diào)差 . 41 7.5 工程概算 . 42 附： 1、 四川省 XX縣 XX水庫(kù)除險(xiǎn)加固整治設(shè)計(jì)圖 2、四川省 XX縣 XX水庫(kù)大壩安全鑒定書 3、四川省 XX縣 XX水庫(kù)大壩整治工程土工試驗(yàn)報(bào)告 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 3 主要工程特性表 (一 ) 序號(hào) 名稱 特性 備注 一 樞紐主要水文特征 1 壩址以上集雨面積 33.5km2 2 多年平均氣溫 17.4 3 多年平均降雨量 900mm 4 最大一日暴雨量 120mm 5 年最大風(fēng)速多年平均值 20.7m/s 6 多年平均徑流深 162mm 7 主河道長(zhǎng) 15km 8 主河道平均比降 5.3 二 灌區(qū)特征 1 設(shè)計(jì)總灌面積 (畝 ) 4100 2 有效灌面積 (畝 ) 1500 3 灌溉時(shí)期 3 6個(gè)月 4 灌溉保證率 75% 三 特征水位及庫(kù)容 1 設(shè)計(jì)洪水位 474.66m 2 校核洪水位 475.27m 3 正常蓄水位 471.30m 4 死水位 467.05m 5 總庫(kù)容 296.8萬(wàn)立米 6 正常水位庫(kù)容 127萬(wàn)立米 7 有效庫(kù)容 70.6萬(wàn)立米 8 死庫(kù)容 56.4萬(wàn)立米 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 4 主要工程特性表 (二 ) 序號(hào) 名稱 特性 備注 四 大壩工程 1 壩型 土壩 2 壩頂長(zhǎng) 116m 3 最大壩高 22.2m 4 壩頂寬度 3.5m 5 壩頂高程 476.20m 五 溢洪道 1 形式 正 槽式 2 堰頂形式 寬頂堰 3 寬度 6.5m 4 長(zhǎng)度 170m 六 放水設(shè)施 1 臥管 0.6 0.8m 寬高 2 涵管 0.6 1.2m 寬高 七 勞力 (工日 ) 2.08萬(wàn) 八 工期 1 總工期 5個(gè)月 九 工程靜態(tài)總投資 87.54萬(wàn) 元 1 需國(guó)家補(bǔ)助 50萬(wàn)元 2 縣財(cái)政補(bǔ)助 5萬(wàn)元 3 自籌 32.54萬(wàn)元 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 5 1 綜合說(shuō)明 1.1 工程概況 1.1.1 樞紐工程 XX水庫(kù)系涪江水系梓江支流上的一座以灌溉為主，兼有防洪、人飲、養(yǎng)殖等綜合效益的小 型水庫(kù)。 該庫(kù) 位于 XX 縣劍河鄉(xiāng)一村，樞紐地理坐標(biāo)東經(jīng) 105 13，北緯 31 27，距劍河鄉(xiāng) 3公里，距 XX 縣城 38Km，水庫(kù)管理站公 路、電源、通訊均通。 水庫(kù)壩址處河床底部海拔高程約 452.36m，壩址以上自然集雨面積33.5km2，總庫(kù)容 296.8萬(wàn) m3，正常庫(kù)容 127萬(wàn) m3，死庫(kù)容 56.4萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)控制灌面 4100畝，灌區(qū)為 XX縣劍河鄉(xiāng)部分村社，現(xiàn)實(shí)際有效灌溉面積1500畝。洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇洪水設(shè)計(jì)， 500年一遇洪水校核。 樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)備三部分組成。 1.1.2 大壩 XX水庫(kù)大壩為粘土心墻壩，壩頂高程為 476.20m，最大壩高 22.2m ，壩頂寬 3.5 m，壩頂軸線長(zhǎng) 116m。 大壩上游邊坡坡率從壩頂 至壩腳分別為 1:2.25、 1:1.9、 1:2.3、 1:2.75，大壩下游邊坡坡率從壩頂至壩腳分別為 1:1.9、 1： 2.0、 1： 1.8，坡面為草皮護(hù)坡，設(shè)置有一堆石排水體。 大壩基巖為棕褐色長(zhǎng)石石英巖、粉砂質(zhì)泥巖。長(zhǎng)石砂巖為砂、鈣質(zhì)膠結(jié)、較硬；粉砂質(zhì)泥巖含鈣質(zhì)結(jié)核較少，泥鈣質(zhì)膠結(jié)為主，處于弱風(fēng)化狀態(tài)。砂巖裂隙較為發(fā)育，溶蝕較嚴(yán)重。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 6 1.1.3 溢洪道 水庫(kù)現(xiàn)有正槽式溢洪道一座，位于河床左岸，堰頂高程 471.30m，堰頂寬 16m，泄槽橫斷面為矩形斷面，泄槽寬 6.5m ，溢洪道全長(zhǎng) 170m，溢洪道主要由進(jìn)口段 、控制段和陡槽段組成 。 1.1.4 放水設(shè)施 水庫(kù)放水設(shè)備位于大壩右岸，由臥管、消力池、壩下涵管等組成 ，放水由臥管放水孔控制，放水孔為單排，孔徑 0.22m，最大放水流量 0.102 m3/s 。 壩下涵管全長(zhǎng) 42m，斷面型式為漿砌條石矩形斷面，斷面尺寸 0.8m 0.6m（高寬）。 1.2 大壩安全鑒定結(jié)論 1.2.1 鑒定結(jié)論 2006 年 11 月，由 綿陽(yáng)市水務(wù)局 組織有關(guān)工程技術(shù) 專家 對(duì) XX 水庫(kù) 進(jìn)行了大壩安全鑒定，經(jīng)大壩安全鑒定專家現(xiàn)場(chǎng)檢查和對(duì)大壩原來(lái)有關(guān)資料進(jìn)行審閱和論證，將該水庫(kù)大壩定為“三 類壩”。 1.2.2 存在的主要問(wèn)題 1.大壩： 一是 通過(guò)對(duì)大壩穩(wěn)定及滲漏計(jì)算， 上 游壩坡 所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均小于規(guī)范允許值，不滿足規(guī)范要求 ，存在不穩(wěn)定因素 ，且 由于常年遭受風(fēng)浪沖刷侵蝕，坡面多處存在隆起現(xiàn)象，破損較多 ；二 是右 壩肩滲漏 ， 主要原因是由于工程建設(shè)期間未能按正規(guī)的基本建設(shè)程序進(jìn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 7 行， 施工時(shí)右壩肩截流槽未嵌入至設(shè)計(jì)深度，軟弱巖層沒(méi)有清除徹底，導(dǎo)致 右 壩肩與山體結(jié)合處并不緊密，由此產(chǎn)生 右 壩肩滲漏 ， 經(jīng)實(shí)測(cè)最大一處日漏水量達(dá) 52.5立方米，滲漏量隨庫(kù)水位變化較大。 2. 溢洪道 : 洪水復(fù)核結(jié)果表明， 三道嘴水庫(kù)防洪能力滿足中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50201 94及水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252 2000規(guī)定的 50年一遇洪水設(shè)計(jì)和 500年一遇洪水校核的標(biāo)準(zhǔn)，但一是大部分溢洪道邊墻及底板尚未襯砌；二是其邊墻及底板多為泥粉質(zhì)砂巖構(gòu)成，強(qiáng)度較低，極易垮塌，嚴(yán)重危及壩腳安全，不利于安全泄洪和溢洪道的穩(wěn)定，嚴(yán)重影響下游兩岸的穩(wěn)定 ， 需要對(duì)其進(jìn)行整治。 3.放水設(shè)施： 水庫(kù)放水設(shè)備位于大壩右岸，由臥管、消力池、壩下涵管等組成 ， 放水由臥管放水孔控制，放水孔為單排，孔徑 0.22m，最大放水流量 0.102 m3/s 。由于該水庫(kù)一直采用臥管放水孔取水，一來(lái)取水極不方便，二來(lái)對(duì)放水人員極不安全 ，需要進(jìn)行改造。 1.2.3 對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題的處理意見 （ 1）改造放水設(shè)施； （ 2）整治大壩 右 壩肩滲漏； （ 3）對(duì)大壩 上 游壩坡進(jìn)行加固處理； （ 4） 襯砌溢洪道邊墻及處理底板，鑒于防洪期間的交通問(wèn)題，增設(shè)一機(jī)耕橋； （ 5）完善水庫(kù)管理設(shè)施。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 8 1.3 工程水文特性 1.3.1 概述 XX水庫(kù)位于 涪江水系梓江二級(jí)支流 上，控制 流域面積 33.5Km2。流域形狀近似長(zhǎng)條型。流域區(qū)屬淺丘陵區(qū)，植被較好，多年平均 氣溫 17.60C，最大風(fēng)速 20.7m/s，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，夏長(zhǎng)秋短，四季分明。據(jù) XX縣氣象站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降水量 900mm，年最大降水量 1296mm，最低降水量 400mm，近年有呈逐年減少的趨勢(shì)。多年平均徑流深 162mm。該流域處于四川盆地西北暴雨邊緣區(qū)，雨量充沛，暴雨大而且次數(shù)頻繁，統(tǒng)計(jì)資料表明，最大暴雨多出現(xiàn)在 7 9月，流域內(nèi)洪水主要由暴雨形成，陡漲陡落，單雙峰均出現(xiàn)，一次洪峰過(guò)程小于 12小時(shí)。 1.3.2 泥沙 該水庫(kù)建成初期，由于庫(kù)內(nèi)植被較差，致使庫(kù)尾有部分淤積。 80 年代以來(lái)，加強(qiáng) 了庫(kù)內(nèi)植樹造林和水土保持等措施，植被得到了很大改善，現(xiàn)在森林覆蓋率已達(dá) 45.5%，庫(kù)內(nèi)淤積減少。 1.3.3 水庫(kù)洪水復(fù)核 XX水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500年。按推理公式計(jì)算洪峰流量，當(dāng) P=2%時(shí)，洪峰流量為 198.6m3/s，設(shè)計(jì)洪水位474.66m。當(dāng) P=0.2%時(shí)，洪峰流量為 313.6m3/s，校核洪水位 475.27m。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 9 1.4 工程地質(zhì) 1.4.1 工程地質(zhì)條件 庫(kù)區(qū)屬淺丘陵地形，地質(zhì)構(gòu)造主要出露為中生界白堊系蓬萊鎮(zhèn)組的黃褐色巖石層，以黃褐色長(zhǎng)石砂巖為主，夾雜部 分沙頁(yè)巖互層，成為主要的垮塌和滲漏途徑。地層似斜南北，傾角 3 50，近似水平。 1.4.2 滲漏問(wèn)題 該水庫(kù)建成后不久 右 壩肩出現(xiàn)繞壩滲漏， 70 年 代末 只對(duì)滲漏部位用水泥粘土漿進(jìn)行了簡(jiǎn)單處理，因?yàn)槠浣Y(jié)實(shí)強(qiáng)度較低，加之水庫(kù)經(jīng)過(guò) 30 余年的滲透侵蝕，水庫(kù)運(yùn)行至 2003年，大壩右壩肩 473.5m高程出現(xiàn)漏水，當(dāng)庫(kù)水位較高時(shí)，滲漏量隨之嚴(yán)重，經(jīng)實(shí)測(cè)現(xiàn)在最大 一處 日漏水量達(dá)52.5m3， 且有逐漸加劇的趨勢(shì)，須進(jìn)行徹底整治。 1.4.3 穩(wěn)定問(wèn)題 該水庫(kù)樞紐部份屬蓬萊鎮(zhèn)組中生界地層，傾向下游，傾角 3 50，為近似水 平巖層，從地質(zhì)條件分析，大壩不會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)原因發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 1.4.4 工程地質(zhì)結(jié)論 該水庫(kù)無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造變化，地層結(jié)構(gòu)單一，傾角較小，地質(zhì)條件較好，無(wú)不良地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)四川省地震烈度分布圖，該區(qū)域的地震烈度度。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 10 1.5 工程設(shè)計(jì) 1.5.1 工程等級(jí) XX水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼有防洪、 人飲、 養(yǎng)殖等綜合效益的小 型水庫(kù)。水庫(kù)總庫(kù)容 296.8萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)灌面 4100畝。按照水利水電工程等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn) SL252-2000 之規(guī)定。該水庫(kù)為等工程，相應(yīng)主要建筑物按四級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑 物和臨時(shí)建筑物按五級(jí)設(shè)計(jì)。 1.5.2 洪水標(biāo)準(zhǔn) 水庫(kù)工程永久性建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為 50 年，校核洪水重現(xiàn)期為 500年。 1.5.3 工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目及方案 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察并結(jié)合大壩安全鑒定論證報(bào)告。本次工程整治設(shè)計(jì)的項(xiàng)目及方案如下： 1. 大壩加固 上游： 先將 上游壩坡 未達(dá)到設(shè)計(jì)坡度的 壩坡采用 土石填筑至設(shè)計(jì)坡度（ 1： 2.5） ，然后 澆筑 C15混凝土作封閉處理 ，混凝土下部鋪填 10cm 厚沙礫石作為反濾層 ；死水位以下壩坡采用拋填塊石使其達(dá)到坡比達(dá)到 1： 2.75，進(jìn)行加固處理。 下游： 將壩坡先填 筑至坡比（ 1： 2.5），將堆石排水體后移（坡比不變），設(shè)置兩個(gè)馬道，其寬度均為 2 米；壩坡兩側(cè)及馬道內(nèi)側(cè)均采用 M7.5水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 11 漿砌條石設(shè)置排水溝，排水溝尺寸為 30cm 40cm。 2. 壩肩滲漏處理 對(duì) 右壩肩 滲漏采取 帷幕灌漿 處理 ， 灌漿全部采用單排孔，孔距 2m，灌漿深度為 25米。 3、溢洪道處理 首先將未襯砌的邊墻及底板用條石重新砌筑，然后對(duì)易風(fēng)化的溢洪道底板澆筑砼作封閉處理， 泄槽段 底板澆筑砼厚度為 30cm，陡坡段底板砼厚度為 40cm，消力池底板澆筑砼厚度為 60cm， 確保溢洪安全。 4、涵臥管整治 鑒于多個(gè)水庫(kù)涵管底板 容易斷裂漏水的教訓(xùn)，為了防止涵管漏水危及大壩安全，本次設(shè)計(jì) 將涵管底板澆筑 20cm 砼作封閉處理；同時(shí)由于該水庫(kù)一直采用臥管放水孔取水，一來(lái)取水極不方便，二來(lái)對(duì)放水人員極不安全，設(shè)計(jì)將臥管 放水洞改為折懸臂閥門，便于運(yùn)行管理 。 5、 新建機(jī)耕橋 為了保證汛期防洪搶險(xiǎn)物資運(yùn)輸及行人安全，本次設(shè)計(jì)在溢洪道上方增設(shè)一機(jī)耕橋。機(jī)耕橋?yàn)榱喊迨浇Y(jié)構(gòu)，采用 C25 鋼筋砼現(xiàn)澆，橋面寬 2.2米，橋板厚度為 30cm，梁厚 30cm，高度為 50cm。 1.6 施工組織設(shè)計(jì) XX水庫(kù) 位于 劍河鄉(xiāng)一村 ，距 劍河鄉(xiāng) 3公里， 距 XX縣城 38Km， 水 庫(kù)至劍河鄉(xiāng) 和 XX 縣 城 有 瀝青油路 相通，外購(gòu)材料及設(shè)備從鹽綿二級(jí)公路直接運(yùn)至工地，對(duì)外交通比較方便。當(dāng)?shù)夭牧现凉さ赜写宓拦废嗤?，壩區(qū)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 12 地形較為平坦，工程附近的采石場(chǎng)質(zhì)量好， 砼所用卵石在梓江河購(gòu)買，砂用涪江砂，水泥用雙馬或者劍門水泥，均可直接運(yùn)至工地。施工用電可連接附近變壓器，能滿足施工用電及生活用電，施工用水采用以庫(kù)內(nèi)抽水。 1.7 施工安排 水庫(kù)主要承擔(dān)灌溉用水，大壩加固既要保證工程順利進(jìn)行，又要不影響水庫(kù)的灌溉和蓄水， 上 游壩坡 及 溢洪道 整治 涉及夏季行洪，須在洪水期來(lái)臨前整治完工；帷幕灌漿為了保證質(zhì)量 ，可以盡量安排在春灌后的低水位進(jìn)行。 1.8 施工總體布置 施工布置主要遵循因地制宜，易于管理施工，經(jīng)濟(jì)合理的原則。本工程施工集中，應(yīng)盡量避免相互間的干擾或影響，生活區(qū)布置在水庫(kù)管理房處，施工用水在庫(kù)內(nèi)抽取，民工生活用水采用水庫(kù)管理房供水設(shè)施，生活用電利用管理站設(shè)施供給，只需架設(shè)部份線路就可解決，施工料場(chǎng)主要在大壩兩端 480m高程布置。 1.9 水土保持與環(huán)境影響評(píng)價(jià) 該工程為除險(xiǎn)加固整治工程，需移動(dòng)的土石方量不大，對(duì)水庫(kù)功能的正常發(fā)揮和環(huán)境改善十分有利，不利的因素是帷幕灌漿可能會(huì)對(duì)下游魚池產(chǎn)生 一定污染，但都是局部和暫時(shí)的，抓緊施工可以避免不利的情況出現(xiàn)。從環(huán)境分析，不存在影響工程的重大制約因素，整治工程從環(huán)境與水保方水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 13 面評(píng)價(jià)是完全可行和有利的。 1.10 除險(xiǎn)加固工程建設(shè)的必要性 XX水庫(kù) 總庫(kù)容 296.8萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)灌面 4100畝，該水庫(kù)是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼 有 防洪、 人飲、 養(yǎng)殖 等 綜合效益顯著的小 型水庫(kù)。 該水庫(kù)位置比較重要， 其下游涉及劍河鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)及該鄉(xiāng)多個(gè)村社 1萬(wàn)多人口，水庫(kù)一旦潰壩失事，將會(huì)對(duì)下游的居民及建筑物造成極大的威脅，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和不利的社會(huì)影響。 所以，整治水庫(kù)大壩、溢洪 道、壩肩滲漏，保證其安全運(yùn)行是十分必要的。 2 水庫(kù)水文及調(diào)洪演算 2.1 流域概況 XX 水庫(kù)位于 XX 縣劍河鄉(xiāng)一村，距劍河鄉(xiāng) 3 公里，距 XX 縣城 38Km，屬涪江水系梓江二級(jí)支流，控制流域面積 F=33.5km2。該水庫(kù)流域面積內(nèi)地形屬深丘及山區(qū)，植被較好，中上部為森林，下部為旱地，兼有少量水田。 XX 水庫(kù)處于四川盆地西北暴雨邊緣區(qū)，雨量充沛，暴雨大而且次數(shù)頻繁，統(tǒng)計(jì)資料表明，最大暴雨多出現(xiàn)在 7 9 月，流域內(nèi)洪水主要由暴雨形成，陡漲陡落，單雙峰均出現(xiàn)，一次洪峰過(guò)程小于 12 小時(shí)。流域區(qū)屬淺丘陵區(qū)，植被較好， 多年平均氣溫 17.60C，最大風(fēng)速 20.7m/s，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，夏長(zhǎng)秋短，四季分明。據(jù) XX縣氣象站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降水量 900mm，年最大降水量 1296mm，最低降水量 400mm，近年水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 14 有呈逐年減少的趨勢(shì)，多年平均徑流深 162mm。 2.2 洪水設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)水利部 SL252 2000防洪標(biāo)準(zhǔn)，工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核，即設(shè)計(jì) P=2%，校核 P=0.2%。 2.3 調(diào)洪演算 2.3.1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 1） 河流特征 XX水庫(kù)位于涪江水系梓江二級(jí)支流上， 控制流域面積 33.5Km2，平均流域比降為 5.3，流域長(zhǎng)度 15Km。 2） 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算 本庫(kù)流域無(wú)實(shí)測(cè)洪水資料，但有長(zhǎng)系列暴雨資料，故采用推理公式法由暴雨推求設(shè)計(jì)洪峰流量。 推理公式為： Qp = 0.278 S F/ n = f (F、 L、 J、 S、 n、 m) 式中： Qp 最大流量（ m3/s）； 洪峰徑流系數(shù)； 流域匯流時(shí)間（ h）； F 流域集雨面積（ km2）； L 自出口斷面沿主河道到分水嶺的河流長(zhǎng)度（ km）； 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 15 J 河道平均坡度； S 暴雨雨力，即最大一小時(shí)暴雨量（ mm/h）； n 暴雨公式指數(shù)； 產(chǎn)流參數(shù)（ mm/h）； m 匯流參數(shù)。 推求設(shè)計(jì)洪峰流量，必須確定上式右端的如下三組參數(shù)： （ 1） 流域特征參數(shù) F、 L、 J； （ 2） 暴雨參數(shù) S、 n； （ 3） 產(chǎn)流參數(shù)和匯流參數(shù) m。 流域特征參數(shù)用原量算數(shù)據(jù)。暴雨參數(shù)由 四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)（ 1984 年 6月版）（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）上的等值線圖查算。 產(chǎn)流參數(shù)和匯流參數(shù) m基本上按手冊(cè)上推薦的方法計(jì)算。各參數(shù)計(jì)算成果見表 2 1 表 2 1 F (km2) L (km) J ( ) J1/3 F1/4 Q= L/ J1/3 F1/4 m H24 mm Cv Cs 33.5 15 5.3 0.174 2.406 35.8 0.895 114.4 0.5 3.5 Cv P (%) H24 mm n S (mm/h) s1/4 0.383 Q /(m/s1/4) 0 0n (mm/h) /s0n -1/(4-n) n Q 驗(yàn)算 Q1/4 m， 2.0 277 0.595 76.4 2.956 5.183 6.91 3.159 2.46 0.102 0.898 1.032 7.131 3.218 198.6 3.754 0.895 0.2 398 0.585 106.5 3.212 4.770 6.234 2.917 2.46 0.067 0.933 1.02 6.359 2.951 313.6 4.208 0.895 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 16 3） 洪水總量計(jì)算 設(shè)計(jì)洪水總量 Wp，按下式計(jì)算： Wp=0.1 HTPF (萬(wàn) m3) 式中： F 流域面積 （ km2）； 洪量徑流系數(shù)； HTP 歷時(shí) T的設(shè)計(jì)暴雨量； T=12.8 F1/4（單峰型時(shí)） HTP= SPt1-n2p（ T/24） 1-n3。 上式中 查 手冊(cè)確定， H24P由表 4 1 給出。設(shè)計(jì)洪水總量計(jì)算成果見表 2 2。 表 2 2 XX水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水總量計(jì)算成果表 P（ %） H (mm) h(mm) Wp(萬(wàn) m3) 3.33 261.7 223 0.852 746.9 2 297 255.1 0.859 854.7 0.33 397.4 349.3 0.879 1170.2 0.2 462.8 411.9 0.89 1379.8 4.2.3 調(diào)洪計(jì)算 按堰： q1=mB(2g)1/2H1.5 q2=Qp(1-Va/ Wp) 假設(shè) Va用試算法使 q1= q2即為正確，見下表 : 表 2 3 XX水庫(kù)調(diào)洪演算計(jì)算表 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 17 P(%) 2 0.2 Va(萬(wàn) m3) 124.2 198.7 H(m) 3.18 4.31 Qp(m3/s) 198.6 313.6 Wp(萬(wàn) m3) 854.7 1379.8 q(m3/s) 169.8 268.6 2.3.3 已成壩高情況下設(shè)計(jì)，校核水位的確定 1） 有關(guān)參數(shù) 1.壩頂高程： 476.20m 2.堰頂高程： 471.30m 3.吹程 D=0.45Km 安全超高 a, 設(shè)計(jì) a=0.5米 校核 a 0.3米 4.多年平均最大風(fēng)速 Vf=20.7m/s 5.設(shè)計(jì)風(fēng)速 V=1.5Vf=1.5 20.7=31.05m/s 6.校核風(fēng)速 V2=Vf 2） 計(jì)算公式 1.安全加高 d=HB+a 2.爬高 HB 3.2k（ 2hL） tg a 3浪高 2hL 0.0166Vf5/4 D1/3 取 k 0.8 a 23。 58， 3） 計(jì)算成果 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 18 表 2-4 計(jì)算成果 項(xiàng) 目 2hL(m) hB（ m） a(m) d（ m） 設(shè)計(jì)情況 0.932 1.04 0.5 1.54 校核情況 0.562 0.63 0.3 0.93 已成壩高情況下設(shè)計(jì)、校核洪水位確定： 設(shè)計(jì)洪水位 476.20-1.54 474.66 校核洪水位 476.20-0.93 475.27 根據(jù)堰頂高程和調(diào)洪演算的溢洪水深重新確定洪水位。具體水位如下： 1.設(shè)計(jì)洪水 位 =471.30+3.18 474.48m 2.校核洪水位 =471.30+4.31 475.61m 現(xiàn)壩頂高程 476.20m，滿足規(guī)范要求。 3 工程設(shè)計(jì) 3.1 工程等級(jí)和設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)水利部 SL 2000 防洪算準(zhǔn)中水利水電樞紐工程等級(jí)劃分規(guī)定，XX 水庫(kù) 屬小 型水庫(kù)，樞紐為等工程，主要永久建筑按四級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按五級(jí)建筑設(shè)計(jì)，本次工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)依據(jù)，采用上述工程等級(jí)劃分和大壩安全鑒定結(jié)論。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 19 3.2 安全復(fù)核 3.2.1 基本資料 1.最大壩高： 22.2m； 2.壩長(zhǎng)： 116 m； 3.壩頂高程： 476.20m； 4.設(shè)計(jì)洪水位： 474.66m； 5.校核洪水位： 475.27m； 6.死水位： 467.05 m； 3.2.2 土力學(xué)指標(biāo) XX水庫(kù) 為粘土心墻壩，修建于 70年代，壩體為人工填筑，履帶式拖拉機(jī)碾壓。壩體上下游部分均為亞粘土，心墻部分為粘土，排水體為堆石排水體。采用土力學(xué)指標(biāo)見下表： 表 3 1 壩體土材料的力學(xué)指標(biāo) C、值 部 位 非飽和固結(jié)快剪 飽和固結(jié)快剪 C(Kpa) (度 ) C(Kpa) (度 ) 壩體土 19.2 17.5 17.3 14.3 壩 基 堆石體 0 36 22.5 0 18.5 34 3.2.3 壩坡穩(wěn)定計(jì)算 1、 壩體各種材料的容重 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 20 根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告，壩體各種材料的容重見表 3 2。 表 3 2 壩體土料的容重 部 位 干容重（ g/cm3） 濕容重 （ g/cm3） 飽和容重 （ g/cm3） 浮容重 （ g/cm3） 壩體土 1.58 1.94 2.0 1.0 壩 基 堆石體 1.95 2.1 2.2 1.1 1.2 2、 計(jì)算工況 1）上游壩坡： （ 1）工況一：由正常高水位 471.30m降至死水位 467.05m； （ 2）工況二：由校核洪水位 475.27m驟降至溢洪道堰頂高程再降至死水位 467.05m。 2）下游壩坡： （ 1）工況一：正常高水位 471.30形成的穩(wěn)定滲流期； （ 2）工況二：校核洪水位 475.27m形成的滲流期。 3、 壩體各部位容重的采用 壩體各部位容重的采用如表 3 3。 表 3 3 壩體各部位采用的計(jì)算容重 迎 水 坡 背 水 坡 抗滑力 滑動(dòng)力 抗滑力 滑動(dòng)力 部 浸潤(rùn)線以上 濕容重 濕容重 濕容重 濕容重 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 21 位 浸潤(rùn)線以下 靜水位以上 浮容重 飽和容重 浸潤(rùn)線以下 浮容重 浮容重 靜水位以下 浮容重 浮容重 驟降影響區(qū)域 浮容重 飽和容重 4、 計(jì)算方法 上、下游壩坡計(jì)算方法 根據(jù)輾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 SL274 2001 認(rèn)可的方法 瑞典圓弧法，在微機(jī)上采用 QuickBasic 語(yǔ)言及瑞典圓弧法計(jì)算公式編制的程序進(jìn)行計(jì)算。該程序可用以計(jì)算具有粘性土防滲墻的各種土石壩的上、下游壩坡及庫(kù)水位驟降時(shí)的壩坡穩(wěn)定情況。 5、 上、下游壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算成果 1）上游壩坡： （ 1）工況一：其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.035，小于 K=1.15； （ 2）工況二：其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.025，小于 K=1.05。 2）下游壩坡： （ 1）工況一：其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.153， 大于 K=1.15； （ 2）工況二：其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.116， 大于 K=1.05。 3）成果分析 （ 1）上游壩坡所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均小于規(guī)范允許值，不滿足規(guī)范要求。 （ 2）下游壩坡所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。 因此，大壩上游坡存在壩坡不穩(wěn)定的安全隱患問(wèn)題。 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 22 3.3 大壩整治設(shè)計(jì) 3.3.1 上游 壩坡整治設(shè)計(jì) 雖然 根據(jù)大壩安全穩(wěn)定復(fù)核， 上游壩坡 穩(wěn)定安全系數(shù) 均小于規(guī)范允許值 ， 且壩面由于長(zhǎng)時(shí)間受風(fēng)浪沖刷，毀損嚴(yán)重， 還存在隆起現(xiàn)象， 需進(jìn)行加固處理。本次 整治 設(shè)計(jì) 將 死水位以上 壩坡先夯填至 1： 2.5 的坡比，然后再 澆筑 C15混凝土 （垂直高度為 9.15米） 進(jìn)行護(hù)坡，混凝土下部采用 10Cm厚 沙礫石作為反濾層 ；死水位以下壩坡采用拋填塊石使其達(dá)到坡比達(dá)到 1：2.75（垂直高度為 12.05米）， 進(jìn)行加固處理。 詳見 XX水庫(kù)大壩整治設(shè)計(jì)橫剖面圖 。 3.3.2 下游 壩坡整治設(shè)計(jì) 根據(jù)大壩安全 穩(wěn)定復(fù)核， 雖然 XX 水庫(kù)下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)到 了規(guī)范要求， 但其坡度較陡 （分別為 1： 1.9； 1： 2.0； 1： 1.8） ， 仍然存在不穩(wěn)定因素， 需進(jìn)行加固處理。 本次設(shè)計(jì)采用如下方案： 將壩坡先填筑至 坡比 （ 1： 2.5） ， 將 堆石排水體 后移（坡比不變）， 設(shè)置兩個(gè)馬道， 其寬度均為 2 米 ；壩坡兩側(cè)及馬道內(nèi)側(cè)均采 用 M7.5漿 砌條石設(shè)置排水溝，排水溝尺寸為 30cm 40cm， 詳見 XX 水庫(kù)大壩整治設(shè)計(jì)橫剖面圖 。 通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算分析，大壩壩坡加固后 穩(wěn)定安全系數(shù)已能達(dá)到規(guī)范要求 ，具體安全系數(shù)見下表。 大壩壩坡加固后穩(wěn)定計(jì)算成果表 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書 水利電力勘察設(shè)計(jì)隊(duì) 23 計(jì)算工況 大壩 規(guī)范允許最小值 上游坡 下游坡 正常高水位降至死水位 1.254 1.15 校核洪水位 430.13 降至溢洪道堰頂高程，再由堰頂高程降至死水位 417.20 米 1.143 1.05 正常高水位形成的穩(wěn)定滲流 1.237 1.15 校核洪位穩(wěn)定滲流 1.165 1.05 3.