水庫除險加固設計說明書終

1、某市某區(qū)某水庫除險加固工程初步設計報告某市某設計院2010年11月目錄1 綜合說明11.1緒言11.2 水文31.3 地質41.4 工程任務和規(guī)模51.5工程加固設計71.6機電、金屬結構81.7消防91.8施工91.9工程占地91.10環(huán)境保護及水土保持設計101.11工程管理設計101.12設計概算101.13經(jīng)濟評價111.14節(jié)能設計111.15綜合評價及結論112水文132.1流域概況132.2氣象132.3水文基本資料132.4徑流132.5洪水142.6泥沙253 工程地質273.1概述273.2水庫區(qū)工程地質條件283.3樞紐區(qū)工程地質條件323.4天然建筑材料353.5結論3

2、64 工程任務和規(guī)模394.1 地區(qū)社會經(jīng)濟概況394.2 水利計算404.3 水庫除險加固后規(guī)劃指標規(guī)模474.4 施工期洪水導流計算525 工程布置及建筑物545.1 設計依據(jù)545.2 工程總體布置575.3 大壩加固585.4 溢洪道715.5 輸水洞加固改造工程755.6溢洪道上交通橋765.7管理房設計815.8交通通訊及管理設施816 機電、金屬結構826.1 電工826.2 金屬結構837 消防設計847.1 設計依據(jù)和原則847.2消防總體設計方案848 施工組織設計868.1 施工條件868.2 施工導流878.3 料場888.4 主體工程施工888.5 施工交通運輸928

3、.6施工工廠設施928.7 施工總體布置938.8 施工總進度958.9主要技術供應979工程占地989.1 基本情況989.2 本次除險加固占地情況999.3 工程占地費用、標準9910環(huán)境保護設計10110.1 環(huán)境保護設計依據(jù)10110.2 工程影響地區(qū)的自然及社會環(huán)境狀況10210.3 施工期環(huán)境保護原則10210.4 施工區(qū)環(huán)境保護設計10310.5 環(huán)境管理與環(huán)境監(jiān)測10610.6 環(huán)境保護投資概算10811水土保持設計11011.1設計依據(jù)11011.2 建設項目基本情況11011.3 建設項目防治責任范圍與分區(qū)11111.4 某水庫現(xiàn)狀水土流失及防治情況11211.5 項目區(qū)水

4、土流失預測與分析11211.6 項目區(qū)水土流失防治措施11511.7 水土流失監(jiān)測11711.8 水土保持投資概算11812工程管理設計12112.1 管理機構12112.2 管理范圍和管理設施12212.3 工程管理運用12513 設計概算13013.1 工程概況13013.2 編制依據(jù)13013.3 主要工程量及主要材料13113.4 工程投資概算13114 經(jīng)濟評價13314.1 概述13314.2 編制依據(jù)及評價方法13314.3 國民經(jīng)濟評價計算13414.4 國民經(jīng)濟評價結果13715 節(jié)能設計13915.1節(jié)能設計依據(jù)和設計原則13915.2節(jié)能措施綜述13915.3工程節(jié)能設計

5、1401 綜合說明1.1緒言某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某市石莊鄉(xiāng)某村北，控制區(qū)間流域面積4.87km2，干流長度3.529km，干流比降0.00276，是一座以防洪、灌溉為主，并可發(fā)展水產業(yè)等綜合利用的小（1）類水利樞紐工程，工程等別iv等，主要建筑物級別4級。該工程始建于1955年，當時壩高13m，后于70年二次加高至23m。下游保護3個行政村5000余人，某石化總廠大化纖廠區(qū)、二零七國道和吉孟公路，地理位置重要?，F(xiàn)有樞紐工程由大壩、泄洪洞、輸水洞等建筑物組成。表1-1 某水庫除險加固工程特性表概況位 置孟州市石莊鄉(xiāng)某村北水庫特征設計洪水位166.766m所在河流黃河二級支流老蟒

6、河校核洪水位168.241m流域面積4.87 km2汛限水位河道長度3.529km興利水位163.74m河道比降0.00276死水位158.17m總投資工程總投資459。80萬元，其中水保投資2.07萬元，環(huán)保投資3.07 萬元總庫容129.04×104m3其中: 防洪 庫容興利庫容35.9×104m3工程量土方開挖2.34萬m3死庫容42.67×104m3土方填筑1.70萬m3大壩壩 型均質土壩砼方4429.08m3壩頂高程169.80m下游情況3個行政村5000余人最大壩高20.1m多年平均降雨量614.2mm壩頂寬度7.3m水文設計重現(xiàn)期30年cv=0.55

7、cs=3.5cv溢洪道底高程163.74m24小時雨量201.60mm寬 度20m洪峰流量97.29m3/s長 度161.61m洪水總量60.58×104m3最大泄量305.94m3/s校核重現(xiàn)期300年cv=0.55cs=3.5 cv消能型式24小時雨量314.16mm洪峰流量172.18m3/s洪水總量113.96×104m3表1-2 某水庫工程特性表輸水洞型 式城門洞漿砌石觀測設備測壓管壩身6/2斷面尺寸1.8*1.2m沉陷位移33點排進口底高程洞身長度閘門型式轉盤閘門最大泄量6m3/s啟閉設備手搖啟閉機效益灌溉面積設計1500畝養(yǎng)魚水面已綠化面積1.2 水文該流域屬

8、淺山丘陵區(qū)，地形起伏不平，溝嶺相間分布，高差較大，植被發(fā)育不完全，森林覆蓋率較低，部分屬坡耕地，存在水土流失現(xiàn)象。某區(qū)受季風的影響，年內降水分布不均，大部分集中在7、8、9月份內，尤以7月降水最多，冬季最少。多年平均降水量為614.2mm，年最大降水量為1112.7mm，年最少降雨量為448.1mm。多年平均夏季降水量為330mm，占全年的54%。工程區(qū)地下水較貧乏，為淺層黃土狀粉質粘土中孔隙水。主要分布于地勢相對低洼、匯水條件較好的第四系中更新統(tǒng)上及全新統(tǒng)低液限粘土、多鈣質結核的古土壤層。地下水以大氣降水補給為主，屬淺層孔隙水局部為上層滯水，水量、水位隨季節(jié)變化大。本次某水庫洪水復核計算成果

9、，經(jīng)采用不同方法計算結果比較，設計洪水計算采用“84圖集”計算成果。計算成果見表1-1。 表1-1 洪水計算成果表 洪水標準項目 30 300 洪量（萬m3）60.58113.96洪峰流量（m3/s）97.29172.181.3 地質水庫區(qū)出露的地層主要為第三系粘土巖夾砂礫巖、第四系上更新統(tǒng)低液限粉質粘土及全新統(tǒng)含礫低液限粘土和混土礫卵石等松散沉積物。壩段河谷呈不對稱“u”形緩谷，顯示地質體尚屬緩慢上升階段，地質營力主要為水流侵蝕作用。庫區(qū)所在地貌單元為黃土丘陵區(qū)。水庫區(qū)地震基本烈度為7度，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.35s。壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷裂通過，屬抗震相對有

10、利地段。 庫區(qū)地表水較貧乏，除汛期雨后有較大地表徑流外，枯水期僅主溝及較大支溝內有地表水流。壩址區(qū)域地下水較貧乏。地下水主要有孔隙型潛水和上層滯水。壩體土上部呈松散大孔狀，有架空現(xiàn)象，造成大壩凹陷壩坡變形。壩體質量較差，雖經(jīng)過幾十年的運行，現(xiàn)場鑒定壩體土仍未完成固結。筑壩時分層碾壓質量較差，壩體仍存在滲漏問題，但由于目前水庫中幾乎無蓄水，在壩體下游看不到出水點。河槽段壩基地層河床上部主要是第四系全新統(tǒng)含礫低液限粘土，揭露層厚3.90m，滲透系數(shù)k=4.80×10-5cm/s，屬弱透水性。在水庫正常水位運行時，右岸壩肩下部與壩基結合部位發(fā)生滲漏。輸水洞進水口已有淤積并略有變形，出水口以

11、外為深挖渠也見淤積和渠壁崩塌。輸水洞放水設施已損壞，不能正常放水，嚴重影響水庫安全運行，危及壩體穩(wěn)定。新修溢洪道位于大壩左岸。溢洪道為開敞式梯形槽，堰頂高程163.74m，底板分布的地層巖性為第四系上更新統(tǒng)可塑硬塑狀的低液限粉質粘土。溢洪道上預新建防汛交通橋。交通橋可采用砼板橋。由于第四系低液限粉質粘土在溢洪道交通橋處分布厚度較大，建議以第四系上更新統(tǒng)低液限粉質粘土為持力層，新建橋可采用墩臺基礎或灌注樁基礎。本工程區(qū)內上更新統(tǒng)q3低液限粉質粘土分布廣泛，質地好，粘重性適中，室內試驗的干重度d范圍為13.317.7kn/m3，滲透系數(shù)10-410-5cm/s，與壩體土質一致，擊實試驗的最大干密度

12、范圍為1.701.74g/cm3，最優(yōu)含水量范圍值19.119.5%，是良好的填筑壩體材料。1.4 工程任務和規(guī)模某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，上游建有劉雷水庫，劉雷水庫屬于?。?）類水庫。某水庫是一座以防洪、灌溉為主，并可發(fā)展水產業(yè)等綜合利用的?。?）類水庫。2007年5月5日，某市水利局組織有關專家對該大壩安全鑒定報告進行了審查，確定大壩為類壩，進一步明確了該工程除險加固的必要性。設計洪水標準30年一遇（p=3.33%），校核洪水標準為300年一遇（p=0.33%）。小型水庫采用24小時洪水控制，所以自溢洪道堰頂起調。按某、劉雷水庫同頻率同雨型考慮，具體將劉雷水庫同頻率下泄流量過程線與某

13、水庫入庫流量過程線錯峰1小時進行疊加，其成果如表1-2。表1-2 洪水調節(jié)計算成果表 重期期（年）洪峰流量（m3/s）24h洪水總量（萬m3）溢流水深(m)下泄流量（m3/s）最 高洪水位(m)洪水位距壩頂（m）庫容（萬m3）3097.2960.583.026168.89166.7663.034109.81300172.18113.964.501305.94168.2411.559129.04注明1.壩頂設計高程169.80m。2.調洪時段t =3600s。當300年一遇洪水接近峰值前后，調洪時段改為1800s，則洪水位達168.241m，距壩頂1.559m。3.起調水位平溢洪道底，高程為16

14、3.74m。目前工程存在的主要問題：1、大壩迎水坡無護砌，背水坡無排水溝、反濾體，背水坡長滿灌木、樹叢，壩基及右岸壩肩有明顯滲漏現(xiàn)象，壩坡存在凹陷和沖溝。大壩下游坡抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求,水庫防洪標準不能滿足要求，壩體填筑質量較差，壩體壓實度不滿足規(guī)范要求。2、泄洪洞堵塞報廢。3、輸水洞有裂縫且淤積嚴重，不能正常運用。4、輸水洞進口閘門及附屬構件損壞、銹蝕嚴重。 5、無管理、觀測設備及管理房。2010年7月，受某區(qū)農委委托，某市某設計院對水庫進行除險加固初步設計。本次除險加固工程設計，水庫仍以防洪、灌溉為主，兼顧水產養(yǎng)殖和旅游等綜合效益的?。?）型水庫，不改變興利任務和水庫控制運行方式。主要任

15、務是針對水庫安全鑒定存在問題，進行除險加固設計，其主要內容為：（1）在大壩上游壩坡建粘土斜墻防滲，迎水坡增設現(xiàn)澆砼護坡，放緩修整下游壩坡，新建貼坡排水、排水溝。（2）新建溢洪道及其上交通橋。（3）對輸水洞清淤，拆除原有啟閉機房和閘門，新建斜臥管，并與原輸水洞銜接。（4）增設增設通訊、安全監(jiān)測、管理房等管理設施。1.5工程加固設計壩體：針對壩體填筑質量差，壩體滲漏情況，決定在154.45m高程以上壩體采用粘土防滲斜墻進行防滲處理。先將現(xiàn)狀上游壩坡按現(xiàn)狀坡度平均削坡1.0厚，并清除表層雜草或石礫，自154.45m高程自下而上鋪筑土質防滲斜墻，防滲斜墻最小水平厚度為4.0m，防滲斜墻頂高程165.3

16、6m，在該高程處設4.0m寬平臺，在高程160.0m設1.5m寬平臺，防滲斜墻高10.91m，頂部垂直厚度1.69m，底部垂直厚度1.73m。防滲斜墻深入兩岸山體各2.0m。上游壩坡在高程165.36m平臺以上1：2.5，以下1：3.0。下游在高程160m處設1.5m寬的馬道，馬道以上壩坡1：2.5，馬道以下壩坡1：2.75。在高程153.1m以下設貼坡排水。具體詳見圖紙。護坡：本次工程對高程165.36m以下上游壩坡采用現(xiàn)澆混凝土護砌，護砌厚度15cm。貼坡排水：下游壩坡高程153.1m以下設貼坡排水，高程153.1m150.6m坡比為1:3，高程150.6m設2m寬平臺，平臺以下坡比為1:

17、1.5。排水溝：在160m平臺及153.1m處設置縱向排水溝。穩(wěn)定計算：大壩壩坡加固后穩(wěn)定計算采用簡化畢肖甫法。從計算成果看，大壩加固設計斷面對可能出現(xiàn)的各種工況都是安全的，抗滑安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。壩頂：壩頂設計高程為169.80m，壩頂寬度7.3m。新建壩頂泥結碎石路面，厚度為30cm。壩基：水庫已運行50余年，壩前已淤積7.3m，已形成天然鋪蓋，隨著以后的運行，淤積會越來越厚，滲漏問題會慢慢減弱甚至消失，根據(jù)現(xiàn)場查勘，壩基滲漏不明顯，結合對壩基的滲透穩(wěn)定計算，本次加固決定對壩基滲漏不進行處理。觀測設施：大壩在建成時無觀測設施，本次除險加固設計大壩觀測布置2個觀測斷面，共設6個觀測點。測壓

18、管布置2排，樁號0075、0130每排3個點，分別安設在壩頂下游側、下游馬道處和貼坡反濾體上游側。溢洪道：對于原泄洪洞，進口處開挖5m長，用c15砼封堵，泄洪洞中間部位打孔灌粘土漿。新建溢洪道位于大壩左岸，分為進口段、控制段、陡坡段、消力池、海漫組成，設計最大泄量305.94m3/s。輸水洞：輸水洞進口閘門及附屬構件損壞、銹蝕嚴重。拆除原閘門啟閉設施，新建斜臥管與原輸水洞銜接，安裝轉盤閘門。對原輸水洞進行勾縫處理。管理房：新建磚混結構單層管理房，總建筑面積122.8m2（走廊面積按一半計算）。1.6機電、金屬結構本次設計輸水洞進口閘門孔口尺寸0.6m，閘門采用轉盤式鑄鐵閘門，轉軸選用0.04&

19、#215;0.6m圓鋼，閘門自重0.35t，閘門啟閉設備選用一臺滾筒手搖式啟閉機。1.7消防消防設計貫徹“預防為主，防消結合”和確保重點，兼顧一般的原則，分清主次，以易引起火災部位為重點，采取措施加以預防。消防應嚴格按照水利水電工程設計防火規(guī)范(sdj278-90)執(zhí)行。附屬建筑物主要有防汛倉庫、生產管理房等設施。消防用電設備的電源采用二級負荷供電。消防用電設備采用單獨的供電回路，當發(fā)生火災時，應能保證供電。1.8施工加固工程對外交通依靠公路，水與電可直接由水庫與附近某村供應，施工臨時建筑物利用水庫管理所已有場地和建筑。某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某市石莊鄉(xiāng)某村北，對外交通條件良好。

20、供水水源考慮從某水庫抽取，可直接用于施工生產用水，生活用水可架管道從附近某村引用。施工用電，可就近從某村接10kv線路，電力資源豐富，只需另設變壓器即可，變壓器容量為500kva；本工程所需砼骨料可自采砂場購得，據(jù)調查在距大壩約2km的坡底黃河灘，分布有砂、卵礫石，有正在使用的料場。1.9工程占地本次除險加固工程，主體工程均位于水庫管理范圍內，已辦有土地使用證，因此工程建設不需另外征地，防汛交通道路可利用村村通公路，亦不需另外征地。根據(jù)工程占地范圍，工程占地總面積9.5畝，全部為施工臨時占地。1.10環(huán)境保護及水土保持設計對施工區(qū)的環(huán)境保護、水土保持及綠化、施工安全、庫區(qū)景觀建設等環(huán)保項目進行

21、了設計，并提出環(huán)境保護管理監(jiān)測計劃，監(jiān)測內容包括水質監(jiān)測、大氣質量監(jiān)測和噪聲監(jiān)測。1.11工程管理設計水庫現(xiàn)沒有專門的管理機構，由某區(qū)政府代為管理。根據(jù)有關部委精神，擬成立某水庫管理所，管理所人數(shù)為4人。工程管理區(qū)范圍如下：大壩左、右壩肩輪廓線外100m及壩軸線上游100m范圍內；大壩下游壩腳線下游150m范圍內；辦公基地周圍20m范圍內；正常蓄水位以下的庫區(qū)；對外交通道路、上壩公路道路中心線向左右兩側各10m范圍內；溢洪道兩側50m范圍。工程保護區(qū)范圍為保證工程安全，除設置工程管理區(qū)外，另設工程保護區(qū)。水工建筑物保護范圍為管理范圍界線外延50m。1.12設計概算除險加固工程概算總投資459.

22、80萬元，其中建筑工程243.19萬元，機電設備及安裝8.50萬元，金屬結構設備安裝工程1.40萬元，施工臨時工程36.05萬元，獨立費用143.87萬元，基本預備費21.65萬元，水保措施費2.07萬元，環(huán)境措施費3.07萬元。1.13經(jīng)濟評價依據(jù)國民經(jīng)濟效益分析計算，經(jīng)濟內部收益率14.85%，大于國家要求的社會折現(xiàn)率8%；經(jīng)濟凈現(xiàn)值為297.79萬元，經(jīng)濟效益費用比3.01，符合規(guī)范規(guī)定大于1的要求。以上指標均說明該項目經(jīng)濟效益較好，從國民經(jīng)濟評價看該項目經(jīng)濟合理可行。依據(jù)敏感性分析結果，當投資上浮浮10%時，經(jīng)濟內部率為10.89%，當效益下浮10%時，經(jīng)濟內部收益率為10.10%，均

23、大于8%，說明該項目具有一定的抗風險能力。1.14節(jié)能設計 根據(jù)負荷容量，供電距離及分布，用電設備特點等因素合理設計供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。 某水庫除險加固初步設計中需更換1臺變壓器。均采用s11系列節(jié)能型變壓器。s11系列電力變壓器性能優(yōu)越，其指標達到當今國際先進水平。設計中從減少電阻做了以下幾個方面考慮：1）盡量選用電阻率較小的導線，如銅芯導線。2）盡可能減少導線長度，設計中線路盡量走直線少走彎路。 3）提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。1.15綜合評價及結論 (1) 某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某市石莊鄉(xiāng)某村北，下游保護3個行政村5000余人，某石化總廠大化纖廠區(qū)、

24、二零七國道和吉孟公路，地理位置重要，為使水庫盡快除險，希望抓緊進行下一階段的工作； (2)工程區(qū)區(qū)域地質構造穩(wěn)定，地震基本烈度7度，壩址區(qū)地質條件較好，壩基為土基，庫區(qū)不存在永久滲漏問題；(3)綜合考慮水文、地形、地質和工程造價等，推薦新建溢洪道；大壩壩體充填灌漿、壩基、壩肩帷幕灌漿；輸水洞修補方案；除險方案合理，安全可靠，施工便捷且較為經(jīng)濟；(4)溢洪道左岸有較為寬闊的臺地，施工布置方便；附近天然砂礫石料儲量不足，采用外購方式進行補充；對外交通采用公路運輸，交通便利；施工期為10個月；(5)本項目不存在影響工程建設的環(huán)境問題，施工期的影響可通過采取適當措施降低或減免；除險后有利于周邊地區(qū)生產

25、和生態(tài)環(huán)境改善；(6)該工程除險加固后，需永久占地5.32畝；(7)工程總投資459.80萬元；國民經(jīng)濟內部收益率14.85%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值297.79萬元。經(jīng)濟合理，財務可行。2水文2.1流域概況某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某市石莊鄉(xiāng)某村北，控制區(qū)間流域面積4.87km2，干流長度3.529km，干流比降0.00276，該流域屬于淺山丘陵區(qū)，地形起伏不平，溝嶺相間分布，高差較大，植被發(fā)育不完全，森林覆蓋率較低，部分屬坡耕地，存在水土流失現(xiàn)象。該水庫上游建有劉雷水庫，劉雷水庫屬于?。?）型水庫，控制流域面積15km2，干流長度7.8km，干流比降0.002。2.2氣象該區(qū)域氣溫比較適中

26、，年平均氣溫14.2，最熱月（七月）平均氣溫27.5，最冷月（一月）平均氣溫-0.3。極端最高氣溫42.3（1960年6月21日），極端最低氣溫-18.3（1955年1月3日）。年極端最高氣溫多出現(xiàn)在6月份與7月份，極個別在8月。年極端最低氣溫多出現(xiàn)在1月，其次是12月和2月，極個別在3月。項目區(qū)地下水埋藏較深，開采利用困難。區(qū)內可利用水資源較為短缺，是河南省的貧水地區(qū)。又要降雨過于集中，且年際分布不均，加之蒸發(fā)量大，因此干旱常見，對農業(yè)生產、植物生長極為不利。2.3水文基本資料該區(qū)域無水文站，本次初步設計水文資料根據(jù)安全鑒定報告中水文資料復核。2.4徑流某水庫區(qū)間流域面積4.87km2，區(qū)域

27、無水文站，根據(jù)河南省水資源（07版）查得該地區(qū)多年平均徑流深110mm，水庫控制流域面積4.87km2，經(jīng)計算多年平均徑流量53.57萬m3。2.5洪水2.5.1 基本資料及徑流流域內及鄰近地區(qū)沒有實測的洪水流量資料，水庫控制流域小于200km2.根據(jù)水利水電工程設計洪水計算規(guī)范sl44-2006有關規(guī)定，對于小流域，可采用小流域推理公式法用暴雨資料推算洪水。根據(jù)豫水辦20077號“河南省水利廳關于試行河南省暴雨參數(shù)圖集（2005年版）的通知”的有關規(guī)定，洪水計算應分別同時按河南省水利設計院1984年10月編印的河南省中小流域設計暴雨洪水圖集（以下簡稱“84圖集”）和2005年12月河南省水文

28、局編制的河南省暴雨參數(shù)圖集（以下簡稱“05圖集”）查暴雨參數(shù)圖集，并用“84圖集”相配套的洪水查算圖表推求洪水并對洪水計算成果進行合理性分析。2.5.2 防洪標準 某水庫為?。?）型水庫，大壩為均質土壩，本次復核計算，按現(xiàn)行水利水電工程等級劃分及洪水標準（sl252-2000）及防洪標準（gb59201-94）規(guī)定，本工程屬等，永久性建筑物屬4級，其設計洪水標準為3050年一遇，校核標準為3001000年一遇，確定某水庫設計洪水標準為30年，校核洪水標準為300年一遇。2.5.3 “84”圖集設計洪水計算 （1）設計雨量 查省圖集，本流域屬省水文分區(qū)vi區(qū)。設計雨量：根據(jù)圖集附圖，在流域重心處

29、讀得各時段點暴雨均值和相應的變差系數(shù)，以cs=3.5cv 查皮型曲線模比系數(shù)計算設計頻率點暴雨量，再根據(jù)流域面積查附圖求得點面折減系數(shù)，計算面暴雨量。成果如表2-1。（2）設計雨型及設計洪量計算1） 暴雨遞減指數(shù)：根據(jù)圖集公式計算，結果如表2-2。2） 設計雨型及凈雨時程分配和設計洪量。a、設計雨型：采用長短歷時雨量同頻率相包形式。b、設計凈雨及設計洪量:采用24小時暴雨計算設計洪水，其凈雨量由圖集附圖次暴雨徑流關系p+par曲線查得，p為24小時雨量，pa為前期影響雨量，r為24小時凈雨深。50年一遇以上頻率pa=imax，30年一遇pa= 3/4imax，此區(qū)imax=60mm。24小時設

30、計洪量用公式:w24=1000rf計算，w24為24小時設計洪量，f為流域面積，則各設計頻率凈雨量及設計洪量成果如表2-3。2-1 暴雨量計算成果 時 段（h）項 目 1624點雨量均值（mm）41.062.084.0變差系數(shù)（cv）0.570.600.5830年一遇97.17151.90201.60300年一遇150.68239.94314.16點面折減系數(shù)1.01.01.0面雨量（mm）30年一遇97.17151.90201.60300年一遇150.68239.94314.16表2-2 暴雨遞減指數(shù) 設計頻率暴雨遞減指數(shù)（年）30300n10.600.60n20.740.74n30.760

31、.806表2-3 設計凈雨量及洪量計算成果表 設計頻率項目 （年）3030024小時暴雨量（mm）201.60314.16前期影響雨量（mm）4560p + pa246.60374.1624小時凈雨量（mm）124.423424設計洪量(104m3)60.58113.96（3）洪峰流量因本水庫流域面積較小，只有4.87km2，根據(jù)省圖集規(guī)定:200 km2以下宜采用推理公式法計算。1) 基本公式：qm=0.278(s/n)f (m3/s) =1-(/s)n=0.278l/(mj1/3q1/4 )(h)式中:qm設計洪峰流量 (m3/s)； 洪峰逕流系數(shù)； 洪峰匯流時間 (h)；f 流域面積 (

32、km2)；l 干流長度，設計斷面至干流分水嶺 (km) ；j l的干流長度 (以小數(shù)計)；s 設計最大1小時雨量平均強度，即設計頻率1小時雨量(mm/h)；n 設計暴雨遞減指數(shù)； 平均入滲率，以mm/h計；m匯流參數(shù)。2) 洪峰流量計算 根據(jù)實測資料及圖集查算出上述參數(shù)，按公式用試算法求解成果見表2-4。表2-4 洪峰流量計算成果表 頻 率項 目3.33%0.33%流域面積f（km2）4.874.87干流長度l（km）3.5293.529平均坡度j0.002760.00276水文分區(qū)平均入滲率6.56.5=l/(f1/4j1/3)16.93616.936匯流參數(shù)m1.6131.613設計雨強s

33、（mm/h）97.17150.68設計暴雨遞減指數(shù)n0.600.60洪峰匯流時間(h)1.33741.1755洪峰逕流系數(shù)0.91710.9514設計洪峰流量 qm(m3 /s)97.29172.182.5.4 “05圖集”設計洪水復核根據(jù)省廳要求，本次計算根據(jù)河南省水文水資源局2005年12月編制的河南省暴雨參數(shù)圖集規(guī)定對某水庫進一步復核計算，成果如下。（1）設計雨量查省圖集，本流域屬省水文分區(qū)區(qū)。設計雨量：根據(jù)圖集附圖，在流域重心處讀得各時段點暴雨均值和相應的變差系數(shù)，以cs=3.5cv 查皮型曲線模比系數(shù)計算設計頻率點暴雨量，再根據(jù)流域面積查附圖求得點面折減系數(shù)，計算面暴雨量。成果如表2

34、-7。（2）設計洪量） 設計洪量設計凈雨及設計洪量:采用24小時暴雨計算設計洪水，其凈雨量由（84）圖集附圖次暴雨徑流關系p+par曲線查得，p為24小時雨量，pa為前期影響雨量，r為24小時凈雨深。50年一遇以上頻率pa=imax，30年一遇pa= 3/4imax，此區(qū)imax=60mm。24小時設計洪量用公式:w24=1000rf計算，w24為24小時設計洪量，f為流域面積，則各設計頻率凈雨量及設計洪量成果如表2-5。表2-5 降雨量計算成果表 時 段（h）項 目 1624點雨量均值（mm）3557.080.0變差系數(shù)（cv）0.530.570.5530年一遇79.10135.09185.

35、20300年一遇119.88209.48284.00點面折減系數(shù)1.01.01.0面雨量30年一遇79.10135.09185.20300年一遇119.88209.48284.00表26 設計凈雨量及洪量計算成果表 設計頻率項目 （年）3030024小時暴雨量（mm）185.20281.16前期影響雨量（mm）4560p + pa230.20344.0024小時凈雨量（mm）111207.524設計洪量(104m3)54.06101.05（3）設計洪峰流量因本水庫流域面積較小，只有4.87km2，根據(jù)?。?4）圖集規(guī)定采用推理公式法計算。1) 基本公式：qm=0.278(s/n)f (m3/s

36、)=1-(/s)n=0.278l/(mj1/3q1/4 )(h)式中:qm設計洪峰流量 (m3/s)； 洪峰逕流系數(shù)； 洪峰匯流時間 (h)；f 流域面積 (km2)；l 干流長度，設計斷面至干流分水嶺 (km) ；jl的干流長度 (以小數(shù)計)；s 設計最大1小時雨量平均強度，即設計頻率1小時雨量(mm/h)； n 設計暴雨遞減指數(shù)； 平均入滲率，以mm/h計；m匯流參數(shù)。 2) 設計洪峰流量計算 根據(jù)實測資料及圖集查算出上述參數(shù)，按公式用試算法求解成果見表2-7。表2-7 設計洪峰流量計算成果表 頻 率項 目3.33%0.33%流域面積f（km2）4.874.87干流長度l（km）3.529

37、3.529平均坡度j0.002760.00276水文分區(qū)平均入滲率6.56.5=l/(f1/4j1/3)16.93616.936匯流參數(shù)m1.6131.613設計雨強s（mm/h）79.10119.88設計暴雨遞減指數(shù)n0.600.60洪峰匯流時間(h)1.42081.2573洪峰逕流系數(shù)0.89340.9365設計洪峰流量 qm(m3/s)73.78129.83 2.5.5 洪水成果評價（1）成果評價采用不同圖集查算的降雨量及以此計算的設計洪峰流量和設計洪量成果見表28、表29。根據(jù)省廳有關精神，設計洪水計算采用（84）圖集計算成果。計算成果見表210。表2-8 不同圖集計算設計洪峰流量成果

38、表 設計頻率項目 （年）3.33%0.33%（84）圖集設計洪峰流量(m3/s)97.29172.18（05）圖集設計洪峰流量(m3/s)73.78129.83相差百分比-31.9-32.6表2-9 不同圖集計算設計洪量成果表 設計頻率項目 （年）3.33%0.33%（84）圖集24設計洪量(104m3)60.58113.96（05）圖集24設計洪量(104m3)54.06101.05相差百分比-12.1-12.8表2-10 洪水計算成果表 洪水標準項目 30 年一遇300 年一遇洪量（萬m3）60.58113.96洪峰流量（m3/s）97.29172.18（2）某水庫凈雨時程分配：采用省圖集

39、說明中表（3）分配比例分配，如表2-11。（3）洪水過程線 采用概化過程線疊加方法，按以下步驟計算:a 由次降雨徑流關系查算出24小時設計凈雨量r24，計算24小時設計洪量w24。b 采用省圖集說明中表（3）分配比例分配。c將設計洪峰qm和，對應時段的最大平均凈雨強度，繪出概化等腰三角形，其頂高為qm，底寬為2。d 列表計算出主峰前后各個時段的凈雨量r，以各個時段的凈雨平均強度計算各次峰的洪峰流量qi=0.278(r/)f，按等腰三角形對應于凈雨過程繪于圖上，疊加繪出24小時洪水過程線。過程線量算的洪量應與凈雨計算的w24相等。某水庫洪水過程線見表2-12。表2-12 洪水過程成果表 單位：（

40、m3/s） 段t（h）頻率30300備 注9 00時段流量合計數(shù)乘以時段3600秒，與各頻率24小時洪量一致。10 02.0411 04.1612010.33131.3416.781437.4846.721597.29 172.18 1631.4241.26170.7513.941805.8819 02.6820 00.5821 0022 0023 00合計×3600/10000 60.58 113.96 表2-11 某水庫設計頻率凈雨時程分配成果表 因許昌勘測設計研究院編制的河南省孟州市劉雷水庫除險加固初步設計報告中無劉雷水庫30年一遇洪水過程線，有50年、300年、500年一遇洪

41、水過程線，本次按劉雷水庫已有洪水過程線按比例推算出30年一遇洪水過程線，結果見表2-13。表2-13 劉雷水庫洪水過程成果表 單位：（m3/s） 段t（h）頻率30300備 注1300142.239.5115203.64 330.0161.5316.951700.23注：300年一遇洪水過程線由河南省孟州市劉雷水庫除險加固初步設計報告得出； 30年一遇洪水過程線由河南省孟州市劉雷水庫除險加固初步設計報告50年、300年、500年一遇洪水過程線按比例推出。2.5.6 施工期洪水計算根據(jù)施工進度安排及施工條件，按施工期年一遇洪水設計標準計算施工期設計洪水，根據(jù)施工導流工期安排，分別計算非汛期年一遇

42、單月入庫水量，具體計算如下。某水庫洪水資料缺乏,今根據(jù)2007年河南省水資源圖集間接計算某水庫施工洪水。根據(jù)圖表,某水庫多年平均年徑流深為:110mm,對應多年平均年徑流量為:4.87×110×1000=53.57萬m3,多年年徑流變差系數(shù)cv=0.55,cs/cv=3.0。查p型曲線得到5年一遇設計年來水量為:98.18萬m3。根據(jù)典型年年內分配比例,非汛期5年一遇單月最大來水量為9.82萬m3。2.6泥沙根據(jù)我院測量隊2010年實測地形圖，水庫目前壩前淤積高程154.45m，55年淤積量為27.67萬m3，年均淤積0.503萬m3。某水庫壩前淤積高程154.45m，55

43、年淤積量27.67m3，按水庫除險加固后再使用30年，年淤積量按0.503萬m3計算，估算淤積量為15萬m3，則死庫容為42.67萬m3，則相應的死水位為158.17m。另根據(jù)水庫實際淤積情況，用下面公式反推侵蝕模數(shù)： v淤=m×s×f×n/s 式中：v淤淤積庫容，萬m3； s侵蝕模數(shù)，t/km2·a； f流域面積，km2； n淤積年限； s淤積泥沙干容重（t/m3），取1.3 t/m3； m庫中泥沙沉積率，取0.7。因某水庫始建于1955年，而其上游的劉雷水庫始建于1997年，固淤積量27.67萬m3，包括一部分為整個流域面積19.87km2自1955

44、至1997年之間的淤積量，另一部分為區(qū)間流域面積4.87km2自1997年以來的淤積量，由以上公式反推侵蝕模數(shù)如下： v淤=m×s×f1×n1/s+ m×s×f2×n2/s s=27.67×104×1.3/0.7/（19.87×42+4.87×13）=572 t/km2·a查河南省水資源07年版侵蝕模數(shù)圖知該水庫平均侵蝕模數(shù)為600 t/km2·a，這與反推的浸蝕模數(shù)572 t/km2·a比較接近，說明實測的淤積量和確定的死庫容42.67萬m3是合理的。3 工程地質

45、3.1概述 3.1.1工程概況某水庫始建于1955年，當時壩高13m，后于70年二次加高至23m。水庫工程主要由大壩、輸水洞、溢洪洞等建筑物組成。大壩為均質碾壓土壩，壩頂長約220.0m，壩高23.0m，壩頂寬約5.0m，總庫容128萬m3。輸水洞位于左側，全長890m，進口高程155m，進口斷面1.80×1.20m，為城門洞型，漿砌料石砌筑。最大泄量6m3/s。泄洪洞位于大壩右岸，現(xiàn)已堵塞報廢。3.1.2本次勘察概況本次勘察是在安全鑒定勘察的基礎上，對壩體及其他存在的相關地質問題進行詳細勘察，主要任務是進一步調查、分析壩體危害的分布范圍、類型及成因，評價其危害程度；查明壩區(qū)工程地質

46、危害分布范圍和類型，分析其產生的原因，為除險加固設計提供工程地質資料與建議；并對本工程所需天然建筑材料的產地、儲量、質量進行評價。本次勘察從2010年7月8日開始，全部工作于2010年8月3日完成，勘察完成工作量情況見下表1。 表1 勘察工作量一覽表勘察項目單位完成工作量地質調查km21.0地質剖面km1.2勘探鉆孔m/個136.1/6探井m/個37.5/6取樣原狀土樣件80散狀土樣件1土工試驗常規(guī)組80濕陷64原狀快剪6滲透18飽和快剪7擊實33.2水庫區(qū)工程地質條件3.2.1地質概況（1）地形地貌壩址位于某區(qū)某村北，黃河二級支流老蟒河上，庫區(qū)地形起伏不平，地勢西北高東南低，溝嶺相間分布，高

47、程一般在160280m左右，一般山嶺高出河床50100m左右。壩址處溝谷呈“u”字型，河谷寬約200m，河底高程147m。地貌屬黃土丘陵區(qū)，區(qū)域內大部被第四系土層覆蓋，森林覆蓋率低，植被不發(fā)育，水土流失較嚴重。（2）地層巖性水庫區(qū)出露的地層主要為第三系粘土巖夾砂礫巖、第四系上更新統(tǒng)低液限粉質粘土及全新統(tǒng)含礫低液限粘土和混土礫卵石等松散沉積物。壩址區(qū)地層分布情況分述如下：第三系（n）砂礫巖：雜灰色，卵礫石成分以安山巖及石英巖、石英砂巖等沉積巖為主，一般呈亞園形，粒徑多為26cm，部分710cm，個別達20cm，含量占5070%左右，以鈣泥質膠結為主。膠結程度不一，局部呈松散狀態(tài)。呈透鏡體狀分布。

48、據(jù)鉆孔揭露壩基處與粘土巖呈互層分布，并組成河谷基底。粘土巖：棕黃色為主，局部為雜色，成巖程度不高，團塊團粒狀結構，層狀構造。間夾砂礫層，屬軟質巖石，膨脹率小于1，具輕微膨脹性。主要分布于壩基，并組成丘墚骨架。第四系（q）上更新統(tǒng)（q3al+pl）低液限粉質粘土（q3al+pl）：黃褐色、褐黃色，具柱狀節(jié)理，孔隙較發(fā)育，質地較均勻，局部含鈣質結核及小鈣礫，一般呈可塑狀。注水試驗的滲透系數(shù)范圍值：7.49´10-5cm/s，屬弱透水地層。主要分布在兩岸臺地上部，組成谷肩。全新統(tǒng)（q4）含礫低液限粘土（q4 al+pl）：灰褐色、深褐色，小孔隙發(fā)育，質地不均勻，見層狀結構，含少量白色鈣末，

49、夾少量卵礫石及鈣質結核，層中夾薄層砂礫透鏡體，呈軟塑狀；下部為混土礫卵石。注水試驗的滲透系數(shù)范圍值：4.80´10-5cm/s，屬弱透水地層。主要分布于主河谷中。壩體土（q4s）：主要由上更新統(tǒng)（q3）褐黃色、黃褐色低液限粉質粘土組成，土的成份和顏色變化較大，土質不均勻，間夾生土塊，見大量鈣質結核，經(jīng)分層碾壓而成，壓實程度不一，組成大壩壩體。室內試驗的滲透系數(shù)范圍值：4.30´10-6cm/s8.37´10-4cm/s，屬中等微透水地層；注水試驗的滲透系數(shù)范圍值：1.50´10-5cm/s5.19´10-3cm/s，屬中等弱透水地層。第四系松散層與下伏第三系地層呈角度不整合接觸。3.2.2水庫滲漏水庫區(qū)兩岸分水嶺山體寬厚，均由上、中更新統(tǒng)(q23)低液限粘土及上第三系（n）的粘土巖與砂礫巖組成，低液限粘土及粘土巖透水性一般較小，砂礫巖分布局限，大部呈半膠結透鏡體狀態(tài)。庫區(qū)內沒有導水斷裂構造通過，經(jīng)調查，水庫運行至今，未發(fā)現(xiàn)庫水外漏問題。3.2.3庫岸穩(wěn)定水庫區(qū)兩岸主要分布為上、中更新統(tǒng)(q23)低液限粉質粘土，抗沖刷能力低，雖然直立性好，但柱狀