水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)說明書

某水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1綜合說明 11.1緒言 11.2水文 31.3地質(zhì) 41.4工程任務(wù)和規(guī)模 51.5工程加固設(shè)計(jì) 71.6機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu) 81.7消防 91.8施工 91.9工程占地 91.10環(huán)境保護(hù)及水土保持設(shè)計(jì) 101.11工程管理設(shè)計(jì) 101.12設(shè)計(jì)概算 101.13經(jīng)濟(jì)評價(jià) 111.14節(jié)能設(shè)計(jì) 111.15綜合評價(jià)及結(jié)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(zhì) 273.1概述 273.2水庫區(qū)工程地質(zhì)條件 283.3樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件 323.4天然建筑材料 353.5結(jié)論 364工程任務(wù)和規(guī)模 394.1地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況 394.2水利計(jì)算 404.3水庫除險(xiǎn)加固后規(guī)劃指標(biāo)規(guī)模 474.4施工期洪水導(dǎo)流計(jì)算 525工程布置及建筑物 545.1設(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 815.8交通通訊及管理設(shè)施 816機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu) 826.1電工 826.2金屬結(jié)構(gòu) 837消防設(shè)計(jì) 847.1設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 847.2消防總體設(shè)計(jì)方案 848施工組織設(shè)計(jì) 868.1施工條件 868.2施工導(dǎo)流 878.3料場 888.4主體工程施工 888.5施工交通運(yùn)輸 928.6施工工廠設(shè)施 928.7施工總體布置 938.8施工總進(jìn)度 958.9主要技術(shù)供應(yīng) 979工程占地 989.1基本情況 989.2本次除險(xiǎn)加固占地情況 999.3工程占地費(fèi)用、標(biāo)準(zhǔn) 9910環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì) 10110.1環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù) 10110.2工程影響地區(qū)的自然及社會(huì)環(huán)境狀況 10210.3施工期環(huán)境保護(hù)原則 10210.4施工區(qū)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì) 10310.5環(huán)境管理與環(huán)境監(jiān)測 10610.6環(huán)境保護(hù)投資概算 10811水土保持設(shè)計(jì) 11011.1設(shè)計(jì)依據(jù) 11011.2建設(shè)項(xiàng)目基本情況 11011.3建設(shè)項(xiàng)目防治責(zé)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(xiàng)目區(qū)水土流失預(yù)測與分析 11211.6項(xiàng)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(shè)計(jì) 12112.1管理機(jī)構(gòu) 12112.2管理范圍和管理設(shè)施 12212.3工程管理運(yùn)用 12513設(shè)計(jì)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(jì)評價(jià) 13314.1概述 13314.2編制依據(jù)及評價(jià)方法 13314.3國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)計(jì)算 13414.4國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)結(jié)果 13715節(jié)能設(shè)計(jì) 13915.1節(jié)能設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)原則 13915.2節(jié)能措施綜述 13915.3工程節(jié)能設(shè)計(jì) 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(chǎn)業(yè)等綜合利用的?。?）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(dāng)時(shí)壩高13m，后于70年二次加高至23m。下游保護(hù)3個(gè)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(xiǎn)加固工程特性表概況位置某村北水庫特征設(shè)計(jì)洪水位166.766m所在河流黃河二級支流老蟒河校核洪水位168.241m流域面積4.87km2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(zhì)土壩砼方4429.08m3壩頂高程169.80m下游情況3個(gè)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(shè)計(jì)重現(xiàn)期30年CV=0.55CS=3.5CV溢洪道底高程163.74m24小時(shí)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=3.5CV消能型式24小時(shí)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(shè)備測壓管壩身6/2斷面尺寸1.8*1.2m沉陷位移3／3點(diǎn)／排進(jìn)口底高程洞身長度閘門型式轉(zhuǎn)盤閘門最大泄量6m3/s啟閉設(shè)備手搖啟閉機(jī)效益灌溉面積設(shè)計(jì)1500畝養(yǎng)魚水面已綠化面積1.2水文該流域?qū)贉\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(fēng)的影響，年內(nèi)降水分布不均，大部分集中在7、8、9月份內(nèi)，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(zhì)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(zhì)結(jié)核的古土壤層。地下水以大氣降水補(bǔ)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(fù)核計(jì)算成果，經(jīng)采用不同方法計(jì)算結(jié)果比較，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用“84圖集”計(jì)算成果。計(jì)算成果見表1-1。表1-1洪水計(jì)算成果表洪水標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目30300洪量（萬m3）60.58113.96洪峰流量（m3/s）97.29172.181.3地質(zhì)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(zhì)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(zhì)體尚屬緩慢上升階段，地質(zhì)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(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)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(nèi)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(zhì)量較差，雖經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，現(xiàn)場鑒定壩體土仍未完成固結(jié)。筑壩時(shí)分層碾壓質(zhì)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(diǎn)。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(yùn)行時(shí)，右岸壩肩下部與壩基結(jié)合部位發(fā)生滲漏。輸水洞進(jìn)水口已有淤積并略有變形，出水口以外為深挖渠也見淤積和渠壁崩塌。輸水洞放水設(shè)施已損壞，不能正常放水，嚴(yán)重影響水庫安全運(yùn)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(zhì)粘土。溢洪道上預(yù)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(zhì)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(zhì)粘土為持力層，新建橋可采用墩臺(tái)基礎(chǔ)或灌注樁基礎(chǔ)。本工程區(qū)內(nèi)上更新統(tǒng)Q3低液限粉質(zhì)粘土分布廣泛，質(zhì)地好，粘重性適中，室內(nèi)試驗(yàn)的干重度γd范圍為13.3～17.7KN/m3，滲透系數(shù)10-4～10-5cm/s，與壩體土質(zhì)一致，擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度范圍為1.70～1.74g/cm3，最優(yōu)含水量范圍值19.1～19.5%，是良好的填筑壩體材料。1.4工程任務(wù)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(chǎn)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(guān)專家對該大壩安全鑒定報(bào)告進(jìn)行了審查，確定大壩為Ⅲ類壩，進(jìn)一步明確了該工程除險(xiǎn)加固的必要性。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)30年一遇（P=3.33%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇（P=0.33%）。小型水庫采用24小時(shí)洪水控制，所以自溢洪道堰頂起調(diào)。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水庫入庫流量過程線錯(cuò)峰1小時(shí)進(jìn)行疊加，其成果如表1-2。表1-2洪水調(diào)節(jié)計(jì)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(shè)計(jì)高程169.80m。2.調(diào)洪時(shí)段△t=3600s。當(dāng)300年一遇洪水接近峰值前后，調(diào)洪時(shí)段改為1800s，則洪水位達(dá)168.241m，距壩頂1.559m。3.起調(diào)水位平溢洪道底，高程為163.74m。目前工程存在的主要問題：1、大壩迎水坡無護(hù)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(biāo)準(zhǔn)不能滿足要求，壩體填筑質(zhì)量較差，壩體壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求。2、泄洪洞堵塞報(bào)廢。3、輸水洞有裂縫且淤積嚴(yán)重，不能正常運(yùn)用。4、輸水洞進(jìn)口閘門及附屬構(gòu)件損壞、銹蝕嚴(yán)重。5、無管理、觀測設(shè)備及管理房。2010年7月，受某區(qū)農(nóng)委委托，某設(shè)計(jì)院對水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)。本次除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)，水庫仍以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合效益的?。?）型水庫，不改變興利任務(wù)和水庫控制運(yùn)行方式。主要任務(wù)是針對水庫安全鑒定存在問題，進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容為：（1）在大壩上游壩坡建粘土斜墻防滲，迎水坡增設(shè)現(xiàn)澆砼護(hù)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(jī)房和閘門，新建斜臥管，并與原輸水洞銜接。（4）增設(shè)增設(shè)通訊、安全監(jiān)測、管理房等管理設(shè)施。1.5工程加固設(shè)計(jì)壩體：針對壩體填筑質(zhì)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(jìn)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(zhì)防滲斜墻，防滲斜墻最小水平厚度為4.0m，防滲斜墻頂高程165.36m，在該高程處設(shè)4.0m寬平臺(tái)，在高程160.0m設(shè)1.5m寬平臺(tái)，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(tái)以上1：2.5，以下1：3.0。下游在高程160m處設(shè)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(shè)貼坡排水。具體詳見圖紙。護(hù)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(hù)砌，護(hù)砌厚度15cm。貼坡排水：下游壩坡高程153.1m以下設(shè)貼坡排水，高程153.1m～150.6m坡比為1:3，高程150.6m設(shè)2m寬平臺(tái)，平臺(tái)以下坡比為1:1.5。排水溝：在160m平臺(tái)及153.1m處設(shè)置縱向排水溝。穩(wěn)定計(jì)算：大壩壩坡加固后穩(wěn)定計(jì)算采用簡化畢肖甫法。從計(jì)算成果看，大壩加固設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)高程為169.80m，壩頂寬度7.3m。新建壩頂泥結(jié)碎石路面，厚度為30cm。壩基：水庫已運(yùn)行50余年，壩前已淤積7.3m，已形成天然鋪蓋，隨著以后的運(yùn)行，淤積會(huì)越來越厚，滲漏問題會(huì)慢慢減弱甚至消失，根據(jù)現(xiàn)場查勘，壩基滲漏不明顯，結(jié)合對壩基的滲透穩(wěn)定計(jì)算，本次加固決定對壩基滲漏不進(jìn)行處理。觀測設(shè)施：大壩在建成時(shí)無觀測設(shè)施，本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)大壩觀測布置2個(gè)觀測斷面，共設(shè)6個(gè)觀測點(diǎn)。測壓管布置2排，樁號0＋075、0＋130每排3個(gè)點(diǎn)，分別安設(shè)在壩頂下游側(cè)、下游馬道處和貼坡反濾體上游側(cè)。溢洪道：對于原泄洪洞，進(jìn)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(jìn)口段、控制段、陡坡段、消力池、海漫組成，設(shè)計(jì)最大泄量305.94m3/s。輸水洞：輸水洞進(jìn)口閘門及附屬構(gòu)件損壞、銹蝕嚴(yán)重。拆除原閘門啟閉設(shè)施，新建斜臥管與原輸水洞銜接，安裝轉(zhuǎn)盤閘門。對原輸水洞進(jìn)行勾縫處理。管理房：新建磚混結(jié)構(gòu)單層管理房，總建筑面積122.8m2（走廊面積按一半計(jì)算）。1.6機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)輸水洞進(jìn)口閘門孔口尺寸0.6m，閘門采用轉(zhuǎn)盤式鑄鐵閘門，轉(zhuǎn)軸選用Φ0.04×0.6m圓鋼，閘門自重0.35t，閘門啟閉設(shè)備選用一臺(tái)滾筒手搖式啟閉機(jī)。1.7消防消防設(shè)計(jì)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”和確保重點(diǎn)，兼顧一般的原則，分清主次，以易引起火災(zāi)部位為重點(diǎn)，采取措施加以預(yù)防。消防應(yīng)嚴(yán)格按照《水利水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(SDJ278-90)執(zhí)行。附屬建筑物主要有防汛倉庫、生產(chǎn)管理房等設(shè)施。消防用電設(shè)備的電源采用二級負(fù)荷供電。消防用電設(shè)備采用單獨(dú)的供電回路，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)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(yīng)，施工臨時(shí)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，壩址在某村北，對外交通條件良好。供水水源考慮從某水庫抽取，可直接用于施工生產(chǎn)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(shè)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(diào)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(xiǎn)加固工程，主體工程均位于水庫管理范圍內(nèi)，已辦有土地使用證，因此工程建設(shè)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(shí)占地。1.10環(huán)境保護(hù)及水土保持設(shè)計(jì)對施工區(qū)的環(huán)境保護(hù)、水土保持及綠化、施工安全、庫區(qū)景觀建設(shè)等環(huán)保項(xiàng)目進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并提出環(huán)境保護(hù)管理監(jiān)測計(jì)劃，監(jiān)測內(nèi)容包括水質(zhì)監(jiān)測、大氣質(zhì)量監(jiān)測和噪聲監(jiān)測。1.11工程管理設(shè)計(jì)水庫現(xiàn)沒有專門的管理機(jī)構(gòu)，由某區(qū)政府代為管理。根據(jù)有關(guān)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：①大壩左、右壩肩輪廓線外100m及壩軸線上游100m范圍內(nèi)；②大壩下游壩腳線下游150m范圍內(nèi)；③辦公基地周圍20m范圍內(nèi)；④正常蓄水位以下的庫區(qū)；⑤對外交通道路、上壩公路道路中心線向左右兩側(cè)各10m范圍內(nèi)；⑥溢洪道兩側(cè)50m范圍。工程保護(hù)區(qū)范圍為保證工程安全，除設(shè)置工程管理區(qū)外，另設(shè)工程保護(hù)區(qū)。水工建筑物保護(hù)范圍為管理范圍界線外延50m。1.12設(shè)計(jì)概算除險(xiǎn)加固工程概算總投資459.80萬元，其中建筑工程243.19萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝8.50萬元，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝工程1.40萬元，施工臨時(shí)工程36.05萬元，獨(dú)立費(fèi)用143.87萬元，基本預(yù)備費(fèi)21.65萬元，水保措施費(fèi)2.07萬元，環(huán)境措施費(fèi)3.07萬元。1.13經(jīng)濟(jì)評價(jià)依據(jù)國民經(jīng)濟(jì)效益分析計(jì)算，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率14.85%，大于國家要求的社會(huì)折現(xiàn)率8%；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為297.79萬元，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比3.01，符合規(guī)范規(guī)定大于1的要求。以上指標(biāo)均說明該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較好，從國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)看該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)合理可行。依據(jù)敏感性分析結(jié)果，當(dāng)投資上浮浮10%時(shí)，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部率為10.89%，當(dāng)效益下浮10%時(shí)，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為10.10%，均大于8%，說明該項(xiàng)目具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。1.14節(jié)能設(shè)計(jì)根據(jù)負(fù)荷容量，供電距離及分布，用電設(shè)備特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)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(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)中需更換1臺(tái)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(biāo)達(dá)到當(dāng)今國際先進(jìn)水平。設(shè)計(jì)中從減少電阻做了以下幾個(gè)方面考慮：1）盡量選用電阻率ρ較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線。2）盡可能減少導(dǎo)線長度，設(shè)計(jì)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(jià)及結(jié)論(1)某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某村北，下游保護(hù)3個(gè)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，為使水庫盡快除險(xiǎn)，希望抓緊進(jìn)行下一階段的工作；(2)工程區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，地震基本烈度7度，壩址區(qū)地質(zhì)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(zhì)和工程造價(jià)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(bǔ)方案；除險(xiǎn)方案合理，安全可靠，施工便捷且較為經(jīng)濟(jì)；(4)溢洪道左岸有較為寬闊的臺(tái)地，施工布置方便；附近天然砂礫石料儲(chǔ)量不足，采用外購方式進(jìn)行補(bǔ)充；對外交通采用公路運(yùn)輸，交通便利；施工期為10個(gè)月；(5)本項(xiàng)目不存在影響工程建設(shè)的環(huán)境問題，施工期的影響可通過采取適當(dāng)措施降低或減免；除險(xiǎn)后有利于周邊地區(qū)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境改善；(6)該工程除險(xiǎn)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(jì)內(nèi)部收益率14.85%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值297.79萬元。經(jīng)濟(jì)合理，財(cái)務(wù)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?qū)儆跍\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，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(gè)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(gè)別在3月。項(xiàng)目區(qū)地下水埋藏較深，開采利用困難。區(qū)內(nèi)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)、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(shè)計(jì)水文資料根據(jù)安全鑒定報(bào)告中水文資料復(fù)核。2.4徑流某水庫區(qū)間流域面積4.87km2，區(qū)域無水文站，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(jì)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(nèi)及鄰近地區(qū)沒有實(shí)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(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》SL44-2006有關(guān)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[2007]7號“河南省水利廳關(guān)于試行《河南省暴雨參數(shù)圖集》（2005年版）的通知”的有關(guān)規(guī)定，洪水計(jì)算應(yīng)分別同時(shí)按河南省水利設(shè)計(jì)院1984年10月編印的《河南省中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》（以下簡稱“84圖集”）和2005年12月河南省水文局編制的《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(jì)算成果進(jìn)行合理性分析。2.5.2防洪標(biāo)準(zhǔn)某水庫為小（1）型水庫，大壩為均質(zhì)土壩，本次復(fù)核計(jì)算，按現(xiàn)行《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB59201-94）規(guī)定，本工程屬Ⅳ等，永久性建筑物屬4級，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30～50年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為300～1000年一遇，確定某水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。2.5.3“84”圖集設(shè)計(jì)洪水計(jì)算（1）設(shè)計(jì)雨量查省圖集，本流域?qū)偈∷姆謪^(qū)VI區(qū)。設(shè)計(jì)雨量：根據(jù)圖集附圖，在流域重心處讀得各時(shí)段點(diǎn)暴雨均值和相應(yīng)的變差系數(shù)，以Cs=3.5Cv查皮Ⅲ型曲線模比系數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)頻率點(diǎn)暴雨量，再根據(jù)流域面積查附圖求得點(diǎn)面折減系數(shù)，計(jì)算面暴雨量。成果如表2-1。（2）設(shè)計(jì)雨型及設(shè)計(jì)洪量計(jì)算1）暴雨遞減指數(shù)：根據(jù)圖集公式計(jì)算，結(jié)果如表2-2。2）設(shè)計(jì)雨型及凈雨時(shí)程分配和設(shè)計(jì)洪量。a、設(shè)計(jì)雨型：采用長短歷時(shí)雨量同頻率相包形式。b、設(shè)計(jì)凈雨及設(shè)計(jì)洪量:采用24小時(shí)暴雨計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，其凈雨量由圖集附圖次暴雨徑流關(guān)系P+Pa～R曲線查得，P為24小時(shí)雨量，Pa為前期影響雨量，R為24小時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)洪量用公式:W24=1000RF計(jì)算，W24為24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量，F(xiàn)為流域面積，則各設(shè)計(jì)頻率凈雨量及設(shè)計(jì)洪量成果如表2-3。2-1暴雨量計(jì)算成果時(shí)段（h）項(xiàng)目1624點(diǎn)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(diǎn)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(shè)計(jì)頻率暴雨遞減指數(shù)（年）30300N10.600.60N20.740.74N30.760.806表2-3設(shè)計(jì)凈雨量及洪量計(jì)算成果表設(shè)計(jì)頻率項(xiàng)目（年）3030024小時(shí)暴雨量（mm）201.60314.16前期影響雨量（mm）4560P+Pa246.60374.1624小時(shí)凈雨量（mm）124.423424設(shè)計(jì)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:200km2以下宜采用推理公式法計(jì)算。1)基本公式：Qm=0.278ψ(S/τn)F(m3/s)ψ=1-(μ/s)τnτ=0.278L/(mJ1/3Q1/4)(h)式中:Qm—設(shè)計(jì)洪峰流量(m3/s)；ψ—洪峰逕流系數(shù)；τ—洪峰匯流時(shí)間(h)；F—流域面積(km2)；L—干流長度，設(shè)計(jì)斷面至干流分水嶺(km)；J—L的干流長度(以小數(shù)計(jì))；S—設(shè)計(jì)最大1小時(shí)雨量平均強(qiáng)度，即設(shè)計(jì)頻率1小時(shí)雨量(mm/h)；N—設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)；μ—平均入滲率，以mm/h計(jì)；m—匯流參數(shù)。2)洪峰流量計(jì)算根據(jù)實(shí)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(jì)算成果表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)ⅥⅥ平均入滲率μ6.56.5θ=L/(F1/4J1/3)16.93616.936匯流參數(shù)m1.6131.613設(shè)計(jì)雨強(qiáng)S（mm/h）97.17150.68設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)n0.600.60洪峰匯流時(shí)間τ(h)1.33741.1755洪峰逕流系數(shù)ψ0.91710.9514設(shè)計(jì)洪峰流量Qm(m3/s)97.29172.182.5.4“05圖集”設(shè)計(jì)洪水復(fù)核根據(jù)省廳要求，本次計(jì)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(jìn)一步復(fù)核計(jì)算，成果如下。（1）設(shè)計(jì)雨量查省圖集，本流域?qū)偈∷姆謪^(qū)Ⅵ區(qū)。設(shè)計(jì)雨量：根據(jù)圖集附圖，在流域重心處讀得各時(shí)段點(diǎn)暴雨均值和相應(yīng)的變差系數(shù)，以Cs=3.5Cv查皮Ⅲ型曲線模比系數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)頻率點(diǎn)暴雨量，再根據(jù)流域面積查附圖求得點(diǎn)面折減系數(shù)，計(jì)算面暴雨量。成果如表2-7。（2）設(shè)計(jì)洪量１）設(shè)計(jì)洪量設(shè)計(jì)凈雨及設(shè)計(jì)洪量:采用24小時(shí)暴雨計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，其凈雨量由（84）圖集附圖次暴雨徑流關(guān)系P+Pa～R曲線查得，P為24小時(shí)雨量，Pa為前期影響雨量，R為24小時(shí)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(shí)設(shè)計(jì)洪量用公式:W24=1000RF計(jì)算，W24為24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量，F(xiàn)為流域面積，則各設(shè)計(jì)頻率凈雨量及設(shè)計(jì)洪量成果如表2-5。表2-5降雨量計(jì)算成果表時(shí)段（h）項(xiàng)目1624點(diǎn)雨量均值（mm）3557.080.0變差系數(shù)（Cv）0.530.570.5530年一遇79.10135.09185.20300年一遇119.88209.48284.00點(diǎn)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2－6設(shè)計(jì)凈雨量及洪量計(jì)算成果表設(shè)計(jì)頻率項(xiàng)目（年）3030024小時(shí)暴雨量（mm）185.20281.16前期影響雨量（mm）4560P+Pa230.20344.0024小時(shí)凈雨量（mm）111207.524設(shè)計(jì)洪量(104m3)54.06101.05（3）設(shè)計(jì)洪峰流量因本水庫流域面積較小，只有4.87km2，根據(jù)省（84）圖集規(guī)定采用推理公式法計(jì)算。1)基本公式：Qm=0.278ψ(S/τn)F(m3/s)ψ=1-(μ/s)τnτ=0.278L/(mJ1/3Q1/4)(h)式中:Qm—設(shè)計(jì)洪峰流量(m3/s)；ψ—洪峰逕流系數(shù)；τ—洪峰匯流時(shí)間(h)；F—流域面積(km2)；L—干流長度，設(shè)計(jì)斷面至干流分水嶺(km)；J—L的干流長度(以小數(shù)計(jì))；S—設(shè)計(jì)最大1小時(shí)雨量平均強(qiáng)度，即設(shè)計(jì)頻率1小時(shí)雨量(mm/h)；N—設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)；μ—平均入滲率，以mm/h計(jì)；m—匯流參數(shù)。2)設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算根據(jù)實(shí)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(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果表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)ⅥⅥ平均入滲率μ6.56.5θ=L/(F1/4J1/3)16.93616.936匯流參數(shù)m1.6131.613設(shè)計(jì)雨強(qiáng)S（mm/h）79.10119.88設(shè)計(jì)暴雨遞減指數(shù)n0.600.60洪峰匯流時(shí)間τ(h)1.42081.2573洪峰逕流系數(shù)ψ0.89340.9365設(shè)計(jì)洪峰流量Qm(m3/s)73.78129.832.5.5洪水成果評價(jià)（1）成果評價(jià)采用不同圖集查算的降雨量及以此計(jì)算的設(shè)計(jì)洪峰流量和設(shè)計(jì)洪量成果見表2－8、表2－9。根據(jù)省廳有關(guān)精神，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用（84）圖集計(jì)算成果。計(jì)算成果見表2－10。表2-8不同圖集計(jì)算設(shè)計(jì)洪峰流量成果表設(shè)計(jì)頻率項(xiàng)目（年）3.33%0.33%（84）圖集設(shè)計(jì)洪峰流量(m3/s)97.29172.18（05）圖集設(shè)計(jì)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(jì)算設(shè)計(jì)洪量成果表設(shè)計(jì)頻率項(xiàng)目（年）3.33%0.33%（84）圖集24設(shè)計(jì)洪量(104m3)60.58113.96（05）圖集24設(shè)計(jì)洪量(104m3)54.06101.05相差百分比-12.1％-12.8％表2-10洪水計(jì)算成果表洪水標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)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(shí)程分配：采用省圖集說明中表（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(jì)算:a由次降雨徑流關(guān)系查算出24小時(shí)設(shè)計(jì)凈雨量R24，計(jì)算24小時(shí)設(shè)計(jì)洪量W24。b采用省圖集說明中表（3）分配比例分配。c將設(shè)計(jì)洪峰Qm和τ，對應(yīng)τ時(shí)段的最大平均凈雨強(qiáng)度，繪出概化等腰三角形，其頂高為Qm，底寬為2τ。d列表計(jì)算出主峰τ前后各個(gè)τ時(shí)段的凈雨量Rτ，以各個(gè)τ時(shí)段的凈雨平均強(qiáng)度計(jì)算各次峰的洪峰流量Qi=0.278(Rτ/τ)F，按等腰三角形對應(yīng)于凈雨過程繪于圖上，疊加繪出24小時(shí)洪水過程線。過程線量算的洪量應(yīng)與凈雨計(jì)算的W24相等。某水庫洪水過程線見表2-12。洪水過程成果表002.0404.16010.331.3416.7837.4846.7297.29172.1831.4241.260.7513.9405.8802.6800.58000000表2-11某水庫設(shè)計(jì)頻率凈雨時(shí)程分配成果表因許昌勘測設(shè)計(jì)研究院編制的《河南省某市劉雷水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)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(jié)果見表2-13。表2-13劉雷水庫洪水過程成果表單位：（m3/s）002.239.51203.64330.01.5316.9500.23注：300年一遇洪水過程線由《河南省某市劉雷水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告》得出；30年一遇洪水過程線由《河南省某市劉雷水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)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(jì)算根據(jù)施工進(jìn)度安排及施工條件，按施工期５年一遇洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算施工期設(shè)計(jì)洪水，根據(jù)施工導(dǎo)流工期安排，分別計(jì)算非汛期５年一遇單月入庫水量，具體計(jì)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(jì)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(yīng)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PⅢ型曲線得到5年一遇設(shè)計(jì)年來水量為:98.18萬m3。根據(jù)典型年年內(nèi)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(duì)2010年實(shí)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年淤積量27.67m3，按水庫除險(xiǎn)加固后再使用30年，年淤積量按0.503萬m3計(jì)算，估算淤積量為15萬m3，則死庫容為42.67萬m3，則相應(yīng)的死水位為158.17m。另根據(jù)水庫實(shí)際淤積情況，用下面公式反推侵蝕模數(shù)：V淤=m×S×F×N/γs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；γs—淤積泥沙干容重（t/m3），取1.3t/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(gè)流域面積19.87km2自1955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/γs+m×S×F2×N2/γsS=27.67×104×1.3/0.7/（19.87×42+4.87×13）=572t/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600t/km2·a，這與反推的浸蝕模數(shù)572t/km2·a比較接近，說明實(shí)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(zhì)3.1概述3.1.1工程概況某水庫始建于1955年，當(dāng)時(shí)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(zhì)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(cè)，全長890m，進(jìn)口高程155m，進(jìn)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(bào)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(chǔ)上，對壩體及其他存在的相關(guān)地質(zhì)問題進(jìn)行詳細(xì)勘察，主要任務(wù)是進(jìn)一步調(diào)查、分析壩體危害的分布范圍、類型及成因，評價(jià)其危害程度；查明壩區(qū)工程地質(zhì)危害分布范圍和類型，分析其產(chǎn)生的原因，為除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)提供工程地質(zhì)資料與建議；并對本工程所需天然建筑材料的產(chǎn)地、儲(chǔ)量、質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。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(xiàng)目單位完成工作量地質(zhì)調(diào)查km21.0地質(zhì)剖面km1.2勘探鉆孔m/個(gè)136.1/6探井m/個(gè)37.5/6取樣原狀土樣件80散狀土樣件1土工試驗(yàn)常規(guī)組80濕陷64原狀快剪6滲透18飽和快剪7擊實(shí)33.2水庫區(qū)工程地質(zhì)條件3.2.1地質(zhì)概況（1）地形地貌壩址位于某村北，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，高程一般在160～280m左右，一般山嶺高出河床50～100m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(nèi)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(yán)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(zhì)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2～6cm，部分7～10cm，個(gè)別達(dá)20cm，含量占50～70%左右，以鈣泥質(zhì)膠結(jié)為主。膠結(jié)程度不一，局部呈松散狀態(tài)。呈透鏡體狀分布。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(tuán)塊～團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。間夾砂礫層，屬軟質(zhì)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(zhì)粘土（Q3al+pl）：黃褐色、褐黃色，具柱狀節(jié)理，孔隙較發(fā)育，質(zhì)地較均勻，局部含鈣質(zhì)結(jié)核及小鈣礫，一般呈可塑狀。注水試驗(yàn)的滲透系數(shù)范圍值：7.4910-5cm/s，屬弱透水地層。主要分布在兩岸臺(tái)地上部，組成谷肩。全新統(tǒng)（Q4）含礫低液限粘土（Q4al+pl）：灰褐色、深褐色，小孔隙發(fā)育，質(zhì)地不均勻，見層狀結(jié)構(gòu)，含少量白色鈣末，夾少量卵礫石及鈣質(zhì)結(jié)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(yàn)的滲透系數(shù)范圍值：4.8010-5cm/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(zhì)粘土組成，土的成份和顏色變化較大，土質(zhì)不均勻，間夾生土塊，見大量鈣質(zhì)結(jié)核，經(jīng)分層碾壓而成，壓實(shí)程度不一，組成大壩壩體。室內(nèi)試驗(yàn)的滲透系數(shù)范圍值：4.3010-6cm/s～8.3710-4cm/s，屬中等～微透水地層；注水試驗(yàn)的滲透系數(shù)范圍值：1.5010-5cm/s～5.1910-3cm/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)(Q2～3)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(jié)透鏡體狀態(tài)。庫區(qū)內(nèi)沒有導(dǎo)水?dāng)嗔褬?gòu)造通過，經(jīng)調(diào)查，水庫運(yùn)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)(Q2～3)低液限粉質(zhì)粘土，抗沖刷能力低，雖然直立性好，但柱狀節(jié)理發(fā)育，調(diào)查中局部發(fā)現(xiàn)塌岸現(xiàn)象，岸坡穩(wěn)定性不好。3.2.4水庫浸沒水庫周邊大壩下游地層巖性主要為上、中更新統(tǒng)(Q2～3)低液限粘土及第四系全新統(tǒng)（Q4）含礫低液限粘土，庫區(qū)周邊上第三系（N）粘土巖與砂礫巖中的深層地下水無統(tǒng)一含水體，且地下水位埋深較大，區(qū)域調(diào)查未發(fā)現(xiàn)土壤鹽漬化和沼澤化現(xiàn)象，由此可判定庫區(qū)不產(chǎn)生浸沒問題。3.2.5固體徑流水庫區(qū)地處黃土丘陵區(qū)，基底為粘土巖及砂礫巖，上覆不完整低液限粘土蓋層，具有一定抗沖刷能力。致使控制流域內(nèi)無大量固體徑流來源，但仍有少量細(xì)顆粒物質(zhì)入庫。3.2.6水庫地震根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（1/400萬）（GB18306-2001）及《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5073-2000）查知：水庫區(qū)地震基本烈度為7度，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷裂通過，屬抗震相對有利地段。3.2.7水文地質(zhì)條件（1）地表水庫區(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(nèi)有地表水流。據(jù)調(diào)查區(qū)內(nèi)水工砼設(shè)施年久完好，說明該區(qū)地表水對砼不具侵蝕性。（2）地下水壩址區(qū)域地下水較貧乏。地下水主要有孔隙型潛水和上層滯水?？紫稘撍饕植加诤庸热陆y(tǒng)級配不良礫卵石層中，以大氣降水補(bǔ)給為主。水位隨季節(jié)變化較大，水量一般不大。上層滯水受地形、地層巖性和匯水條件影響，則主要分布于丘間地形低洼、匯水條件好的洼地下部上中更新統(tǒng)低液限粘土中。水位、水量隨季節(jié)性變化較大。地下分水嶺與地表分水嶺基本一致。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該區(qū)地下水類型為HCO3-Ca·Mg型水。該地下水對砼不具侵蝕性。3.3樞紐區(qū)工程地質(zhì)條件3.3.1大壩(1)壩身質(zhì)量綜合情況根據(jù)勘探采取的原狀土樣所做土工試驗(yàn)資料知：壩體主要由黃色及褐色低液限粉質(zhì)粘土組成，土的成份和顏色變化較大，土質(zhì)不均勻，含較多鈣質(zhì)結(jié)核和少量卵礫石等。擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度為1.72g/cm3，最優(yōu)含水量為19.5％。壩體土天然含水量范圍值10.0～26.9%、平均值20.9%；干密度范圍值1.30～1.73g/cm3、平均值1.58g/cm3；壓實(shí)度范圍值76％～100％、平均值91.8％；壓縮系數(shù)ａ1～2范圍值0.172～0.518MPa-1,平均值0.232MPa-1,一般屬中壓縮性土，局部高壓縮性；壓縮模量范圍值3..83～9.90Mpa，平均值7.85MPa；飽和快剪：粘聚力范圍值5.9～36.3KPa,平均值14.6KPa;內(nèi)摩擦角范圍值7.0～21.0°,平均值14.4°。(2)壩身土透水情況根據(jù)室內(nèi)滲透試驗(yàn)，壩身土的滲透系數(shù)范圍值為4.30×10-6～8.37×10-4cm/s之間，平均值1.42×10-4cm/s，一般屬中等透水，局部呈弱～微透水性。詳見表3《壩體土透水性一覽表》。表3壩體土透水性一覽表土樣編號取樣位置取土深度(m)滲透試驗(yàn)含水量(%)干密度(g/cm3)滲透系數(shù)(cm/s)1-14.018.21.505.45×10-51-38.020.91.593.24×10-51-512.023.21.532.23×10-41-614.022.41.585.87×10-52-10壩體20.024.71.552.71×10-5TJ2-21.5023.41.524.48×10-5TJ2-43.5024.41.454.73×10-5TJ4-11.0020.51.368.37×10-4TJ4-21.5020.91.582.55×10-5TJ4-32.0021.71.611.66×10-4TJ4-53.0024.81.524.30×10-6TJ4-63.5025.61.502.52×10-4TJ4-74.0026.11.453.10×10-4(3)壩基、壩肩滲漏評價(jià)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。筑壩時(shí)壩基雖做截水墻，但未徹底截?cái)嗤杆畬樱箟位€存在滲漏問題，鑒于大壩修建已達(dá)50余年，壩前已淤積7.3m，庫區(qū)淤積物主要成份為粉粒及粘粒成份，透水性較弱，已經(jīng)形成壩前天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。壩肩主要由第四系上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土（即次生黃土）組成。上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土，具柱狀節(jié)理，孔隙發(fā)育且連通性好，室內(nèi)試驗(yàn)的滲透系數(shù)為1.94×10-4～1.08×10-3cm/s，屬中等透水性。壩肩土滲透性詳見表4《壩肩土滲透性一覽表》。在水庫正常水位運(yùn)行時(shí)，右岸壩肩下部與壩基結(jié)合部位發(fā)生滲漏。滲漏的原因主要是壩體與壩肩結(jié)合部位沒有處理好，導(dǎo)致繞壩肩發(fā)生滲漏，引起壩腳滲漏出水；壩肩土層本身也具有較強(qiáng)透水性，在滲漏途徑短的情況下也會(huì)產(chǎn)生地層滲漏。目前水庫中水深僅有約0.70m，在下游未見滲漏。表4壩肩滲透性一覽表土樣編號取樣位置取土深度(m)滲透試驗(yàn)含水量(%)干密度(g/cm3)滲透系數(shù)(cm/s)TJ1-1壩肩2.0013.41.561.94×10-4TJ1-2壩肩3.5016.91.512.26×10-4TJ1-3壩肩5.5018.41.331.08×10-3(4)溢洪道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(zhì)粘土。兩岸邊坡為第四系上更新統(tǒng)低液限粘土，柱狀節(jié)理發(fā)育，易產(chǎn)生崩塌，工程地質(zhì)條件一般。建議邊坡系數(shù)可采用1：0.75～1：1，并進(jìn)行護(hù)砌或噴錨加固。(5)查明管理房基礎(chǔ)情況大壩無管理房，擬建管理房初選于大壩右壩肩上游，以上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土為持力層，可采用天然地基條形基礎(chǔ)。根據(jù)GB50025-2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，基底應(yīng)鋪設(shè)不小于0.50m厚的三七灰土墊層。基礎(chǔ)埋深1.50m，地基承載力特征值可采用140kPa。3.4天然建筑材料本工程區(qū)內(nèi)上更新統(tǒng)Q3低液限粉質(zhì)粘土分布廣泛，質(zhì)地好，粘重性適中，室內(nèi)試驗(yàn)的干重度γd范圍為13.3～17.7KN/m3，滲透系數(shù)10-4～10-5cm/s，與壩體土質(zhì)一致，擊實(shí)試驗(yàn)的最大干密度范圍為1.70～1.74g/cm3，最優(yōu)含水量范圍值19.1～19.5%，是良好的填筑壩體材料。3.5結(jié)論3.5.1壩身質(zhì)量根據(jù)以往工程運(yùn)行中大壩壩體質(zhì)量出現(xiàn)的問題以及本次對壩身質(zhì)量的檢查結(jié)果資料分析，壩體土填筑碾壓不均勻，平均壓實(shí)度為91.8%，壓實(shí)度大于96%以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅占27.5%；壩體土的滲透性主要屬弱透水～中等透水，達(dá)不到《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）中對填筑土的要求。建議對壩體進(jìn)行充填防滲灌漿處理，對迎水坡進(jìn)行翻新改造，對塌陷處用低液限粉質(zhì)粘土進(jìn)行夯實(shí)整平，并用塊石進(jìn)行護(hù)坡或增設(shè)防滲面板等處理；對背水坡應(yīng)清除雜草及灌木，然后植草，并修建排水溝。3.5.2壩基滲漏及滲透變形河槽段壩基地層主要是由厚度較大的第四系全新統(tǒng)含礫低液限粘土組成，屬弱等透水性，局部中等透水性。筑壩時(shí)壩基截水墻未將透水層全部切斷，使壩基存在滲漏問題，但大壩修建已達(dá)50余年，壩前庫區(qū)淤積已經(jīng)形成天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。為了徹底解決壩基滲漏和滲透變形問題，建議對其進(jìn)行帷幕灌漿處理。3.5.3壩肩滲漏右壩肩地層主要為厚度較大的第四系上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土，其室內(nèi)試驗(yàn)的滲透系數(shù)為1.94×10-4～1.08×10-3cm/s，屬中等透水性。右壩肩與壩體結(jié)合不好，導(dǎo)致右壩肩及大壩右側(cè)滲漏嚴(yán)重，影響水庫蓄水，建議對右壩肩及結(jié)合部進(jìn)行壓力帷幕灌漿或粘土鋪墊防滲，也可做防滲攪拌墻處理。3.5.4輸水洞輸水洞位于大壩左岸第四系上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土上，輸水洞淤塞嚴(yán)重，放水設(shè)施損壞，不能正常放水，建議對輸水洞進(jìn)行清淤，并重修放水設(shè)施。3.5.5溢洪道和交通橋本水庫原有溢洪洞堵塞，報(bào)廢，建議新修溢洪道。擬建溢洪道側(cè)壁及底板為低液限粉質(zhì)粘土（Q3），易剝落、坍塌，建議邊坡系數(shù)可取1：0.75～1：1，并對其進(jìn)行護(hù)砌或防風(fēng)化沖刷處理，同時(shí)修建消能工程，以便于溢洪道正常使用。溢洪道開挖后，大壩上交通將中斷，建議在溢洪道上新建交通橋。交通橋可采用砼板橋。由于第四系低液限粉質(zhì)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(zhì)粘土為持力層，新建橋可采用墩臺(tái)基礎(chǔ)或灌注樁基礎(chǔ)。地基承載力及樁基設(shè)計(jì)參數(shù)見下表：防汛交通橋橋位地基土設(shè)計(jì)參數(shù)建議采用值表土層名稱容許承載力(KPa)樁側(cè)土極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)低液限粉質(zhì)粘土14050根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)資料知第四系上更新統(tǒng)低液限粉質(zhì)粘土具濕陷性，濕陷系數(shù)最大值為0.066mm，自重濕陷系數(shù)最大值為0.011mm，計(jì)算濕陷量值為99mm，根據(jù)GB50025-2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》判定該場地為非自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅰ級（輕微），濕陷性土層分布深度為6.50m。若采用墩臺(tái)式基礎(chǔ)，應(yīng)鋪設(shè)不小于1.00m厚的三七灰土墊層，并采取防水措施。初步設(shè)計(jì)時(shí)灰土墊層承載力特征值可采用180kPa。4工程任務(wù)和規(guī)模4.1地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況（1）地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況某區(qū)位于某市東北部黃河北岸，華北平原的西南端，太行山南麓。地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°29′22″～112°38′50″與北緯34°51′～34°51′之間。西和西北與濟(jì)源市接壤，北和東與某市相鄰，南瀕黃河與孟津縣隔河相望。東西長13.9km，南北寬11.16km。全區(qū)總面積為79.9km2。某區(qū)交通便利，四通八達(dá)。西部有焦柳鐵路穿境而過，東有207國道通過黃河公路橋與連霍高速公路交叉，中部有濟(jì)（源）、孟（州）公路東西貫穿。某區(qū)主要有丘陵、平原、灘地等地貌類型。北部丘陵起伏、溝壑縱橫，多為坡地和梯田，海拔高度在160m～290m之間。中部平原，屬侵蝕沖積階地。地形是北高、南低，西北偏高，向東南逐漸降低。南部為黃河超漫灘，西北較窄，東南較寬。北部是黃土剝蝕丘陵區(qū)，中部為侵蝕沖積階地平原。南部為黃河灘地。底層形成年代為第四系晚期，地質(zhì)條件一般屬于濕陷性黃土。某區(qū)下轄一個(gè)鄉(xiāng)和一個(gè)辦事處，總?cè)丝诩s6.5萬，農(nóng)業(yè)人口和城市人口大體上各占一半。2001年統(tǒng)計(jì)某區(qū)生產(chǎn)總值90150萬元，完成地方財(cái)政收入8318萬元。城鎮(zhèn)居民人均可支配收入6591元，農(nóng)民人均純收入3300元。人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、人均財(cái)政收入、農(nóng)民人均純收入連續(xù)多年居某市首位、河南省前列。目前某區(qū)工業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，形成了以汽油、柴油、液化石油氣等產(chǎn)品為主，溶劑油等為輔助產(chǎn)品達(dá)多門類石油化工系列，成為目前全國主要的集科研、生產(chǎn)、開發(fā)于一體的聚丙烯生產(chǎn)基地之一。（2）綜合利用要求某水庫位于黃河二級支流老蟒河上，壩址在某村北，控制區(qū)間流域面積4.87km2，干流長度3.529km，干流比降0.00276。該水庫是一座以防洪、灌溉為主、并可發(fā)展水產(chǎn)業(yè)等綜合利用的小（1）類水利樞紐工程。水庫控制流域面積4.87km2，水庫總庫容129.04萬m3，其中興利庫容78.57萬m3。某水庫為改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，保護(hù)下游防洪安全，發(fā)揮了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。4.2水利計(jì)算4.2.1計(jì)算方法根據(jù)入庫出庫水量平衡方程，采用蓄率泄量曲線半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算?；竟剑阂祈?xiàng)后得：式中：Q1、Q2——時(shí)段Δt始末的入庫流量；q1、q2——時(shí)段Δt始末的出庫流量；V1、V2——時(shí)段Δt始末的水庫容量；Δt——計(jì)算時(shí)段。4.2.2計(jì)算原則小型水庫采用24小時(shí)洪水控制，所以自堰頂高程起調(diào)。由于輸水洞輸水能力較小，在洪水調(diào)節(jié)計(jì)算中不參加泄水計(jì)算。可根據(jù)中長期測報(bào)洪水和灌溉用水情況，提前騰出一部分庫容，以增加工程泄洪的安全性。4.2.3調(diào)洪計(jì)算條件（1）興利庫容確定某水庫按年調(diào)節(jié)水庫考慮，興利庫容采用多年平均徑流量的0.67倍，即53.57×0.67=35.9萬m3。（2）起調(diào)水位溢洪道位于大壩左岸，為開敞式溢洪道，分為引水渠、控制段、陡坡段、消力池、海漫組成，設(shè)計(jì)最大泄量305.94m3/s，全長161.5m。溢洪道寬20m，由上面確定的興利庫容35.9萬m3和第2章確定的死庫容42.67萬m3之和對應(yīng)的水位為本次調(diào)洪驗(yàn)算起調(diào)水位，即按堰頂高程163.74m計(jì)算。（3）水庫水位～庫容曲線水庫水位～庫容曲線，采用某水庫安全鑒定時(shí)的水庫水位～庫容曲線，經(jīng)復(fù)核又考慮淤積后的水庫水位～庫容曲線，如表4－1。表4－1水位～庫容曲線關(guān)系表水位(m)庫容(萬m3)水位(m)庫容(萬m3)147015946.11483.716050.91497.316156.61501116263.515114.716371.715218.416481.115322.116591.215425.9166101.315529.8167112.615633.6168125.615737.6169140.4157.539.8170156.515841.8(3)溢洪道水位～泄量關(guān)系曲線泄流曲線采用矩形寬頂堰流公式計(jì)算：q=MBH3/2其中：q—溢洪道下泄流量。M—第二流量系數(shù)，M=m(2g)1/2，與堰入口形狀和流量系數(shù)有關(guān)，對于鈍角入口形狀，取M=1.60。B—堰寬，根據(jù)地形條件按20m計(jì)算。H—堰頂作用水頭（m）。溢洪道率定曲線計(jì)算結(jié)果見表4-2。表4－2溢洪道率定曲線成果表溢洪道水深溢洪道泄流量（m3/s）04.2421.2045.2674.72108.72146.73188.35233.31281.36332.32386.04442.37501.20（5）水庫特性數(shù)據(jù)根據(jù)庫容曲線、溢洪道泄量曲線及不同調(diào)洪要求，分別計(jì)算出不同水庫特性數(shù)據(jù)表，見表4-3、表4-4。表4-3水庫