水庫初步設計報告1

1、1 1 綜合說明綜合說明 1.1 水庫概況 1.1.1 地理位置、流域水系以及水文氣象 xx 水庫位于江西省 xx 縣南部，壩址位于 xx 鄉(xiāng) xx 村，所在水系為鄱陽湖-潤 溪水；距 xx 縣城 65km，地理座標為東徑 116038/48/，北緯 28023/02/。水庫壩址 以上控制流域面積 1.39km2。 本流域屬亞熱帶多雨區(qū)，氣候濕潤，四季分明，雨量充沛，降雨主要受季風 影響。流域內主要氣象要素根據 xx 縣氣象站資料為： 氣溫：流域多年平均氣溫 17.9，極端最高氣溫發(fā)生在 1971 年 7 月 31 日， 達 40；極端最低氣溫發(fā)生在 1973 年 2 月 21 日，為-9.1

2、。 濕度：流域內多年平均相對濕度為 78%，流域多年平均日照小時數為 1887.7h。 無霜期：流域內多年平均無霜期 265d。 蒸發(fā)量：流域內多年平均蒸發(fā)為 1366.8mm。 風向與風速：流域內風向、風速受季風影響而變化，夏季多為偏南風，冬季 多為偏北風，多年平均風速為 2.4m/s，多年平均最大風速 15m/s,最大風速 20.7 m/s,相應風向為北風，發(fā)生在 1976 年 4 月 22 日。 1.1.2 水庫建設與運行情況 水庫自 1965 年 10 月開工建設,由原坂上公社等村委會成立指揮部參加建設, 大壩為均質土壩, 壩基進行了簡單清基處理，當時壩基接觸處由風化料填筑形成， 建壩

3、時層夯層實，但由于由于壩基處理不當，完工后蓄水時，壩腳就有滲漏。當 年修建時未設灌溉涵管，只預留出水溝渠灌溉，1966 年 12 月才埋設 200 砼預 制涵管，持續(xù)到 1968 年 12 月工程才達到現有規(guī)模。溢洪道位于壩左山體開挖而 成。建成后大壩壩高約為 17 米。1966 年 3 月開始蓄水以來，壩坡有散浸和多處 集中滲水點，壩腳漏水嚴重。1968 年大壩壩右涵管處決口寬 4 米，同年由 xx、 坂上村修復，并新建斜臥涵及拆除重建壩下涵管，改用 500 砼預制管。1997 年 對上游坡培土加固。因壩體滲漏，2002 年進行局部灌漿處理，效果不佳。最高水 位發(fā)生在 1998 年 7 月，

4、水位 84.3m。2011 年，xx 縣水利局根據江西省?。?）型 病險水庫應急除險實施方案的通知，對 xx 水庫進行了緊急除險，對溢洪道控制 段降低底板高程，將底板進行了襯護處理，水庫達現有規(guī)模。 1.1.3 工程樞紐現狀 xx 水庫樞紐建筑物由由一座大壩、開敞式溢洪道、大壩灌溉涵管等組成，是 一座以灌溉為主，結合防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小（二）型水庫。樞紐工程各建 筑物特性如下： 大壩為均質土壩，最大壩高 17m，現狀壩頂為泥質路面，高程為 85.5m ，壩 頂長約 150m，壩頂寬 3.5m5.1m。上游壩坡坡為 1：2.33，未護坡；下游壩坡坡 比為 1:1.57、1:1.97，為雜草坡

5、面。壩腳處未設置任何排水設施。 開敞式溢洪道位于左岸山體，沿線為全強風化千枚巖，底板砼襯護，兩側 邊坡陡，跌水消能段，沖坑無襯護。 灌溉涵管位于右壩端，為壩下涵管。進口采用斜涵取水，斜涵為砼結構。平 涵為 500 預制管，全長 59m，平涵進口底高程 72.6m，出口底 72.55m。 1.1.3 工程任務及規(guī)模 xx 水庫的興建是按水利開發(fā)規(guī)劃的要求，以服務農業(yè)生產任務為中心，滿足 1600 畝農田用水的要求，后期在滿足實際灌溉 1000 畝農田的基礎上，利用水庫 庫面發(fā)展水產養(yǎng)殖。本工程的任務是以灌溉為主，結合防洪、養(yǎng)殖等綜合效益。 本次設計根據水利水電工程等級劃分及洪水標準sl25220

6、00 和防洪 標準gb5020194 的規(guī)定，本工程等別為等，因 xx 水庫大壩壩高超過了 15m,且 上下游最大水位差超過了 10m,所以設計洪水標準取 20 年一遇，所以主要建筑物 按山區(qū)，丘陵區(qū)標準確定，設計洪水標準確定為 20 年一遇，校核洪水標準確定 為 200 年一遇。針對現狀泄洪設施，經調洪演算，水庫設計洪水位 83.32m(p=20%)， 相應庫容為 54.53 萬 m3，相應最大下泄流量 11.21m3/s；校核洪水位為 84.04m(p=0.5%)，總庫容為 60.37 萬 m3,相應最大下泄流量 20.37m3/s。 1.2 除險加固的必要性 2011 年 07 月，江西

7、省 xx 縣水利局主持召開了 xx 水庫大壩安全評估會議， 并提出了 xx 水庫大壩安全評估報告書。安全評估結論如下： 1、水庫按 20 年一遇的洪水標準設計，200 年一遇的洪水標準校核，相應庫 水位分別為 83.32m 和 84.04m。大壩現狀壩頂高程滿足規(guī)范的要求。 2、據中國地震動參數區(qū)劃圖 （gb18306-2001）壩址區(qū)地震動峰值加速度 小于 0.05g，相應地震烈度小于 vi 度，可不進行抗震安全復核。 3、大壩 大壩壩頂寬度約 3.5m5.1m，上游坡未護坡，淘刷嚴重。下游壩坡雜草坡面， 坡面不規(guī)則,壩坡有散浸，壩腳存在滲水點(高程 73.20m72.60m，樁號 0+04

8、4、0+128)，已沼澤化。大壩存在白蟻危害。 4、溢洪道 溢洪道位于大壩左側，沿線為全強風化千枚巖，底板砼襯護，兩側邊坡陡， 跌水無消能保護設施，沖坑無襯護。 5、灌溉涵管 灌溉涵管位于大壩右壩端，壩腳灌溉斜涵砼老化嚴重，接頭漏水嚴重；平涵 滲漏量大，導致左壩腳農田沼澤化。 6、其他 水庫無水、雨情觀測設施；無上壩公路，不能滿足防汛搶險期間材料運輸的 需要；無管理房。 綜上所述，根據“水庫大壩安全評估辦法”第六條大壩安全狀況分類標準， xx 水庫大壩屬第三類壩。 大壩安全類別評定：三類壩 水庫地理位置非常重要，水庫下游是 xx 鄉(xiāng) xx 村等幾個村，水庫灌溉面積 1600 畝；保護人口 20

9、00 人，保護耕地 1300 畝。工程一旦失事，將給下游造成嚴 重的洪澇災害。由于 xx 水庫存在諸多危及大壩安全的因素，影響了工程的應有 效益正常發(fā)揮，給國家造成了經濟損失。對 xx 水庫工程進行除險加固，不僅是 對水庫本身產生經濟效益，而且也有社會效益，同時解除了洪水對下游的威脅， 人民群眾更能安居樂業(yè)，對社會穩(wěn)定大有好處。為此，應盡快進行工程的除險加 固實施，以保證工程安全運行，充分利用水資源，發(fā)揮工程的經濟效益和社會效 益。 1.3 除險加固的主要內容 根據江西省重點?。?）型病險水庫除險加固初步設計及審批導則 ，本次 設計的方針針對重點病險問題進行除險加固設計。確定大壩除險加固設計的

10、主要 內容如下： （一）大壩 1、大壩防滲處理加固設計：由于現狀壩體較規(guī)則，壩腳有滲漏，本次設計 在壩軸線處設置沖抓套井回填粘土均質對大壩壩體進行防滲加固處理，沖抓套井 粘土防滲墻中心線布置在大壩加固后壩軸線上，造孔布置壩頂高程 85.50m，單排 布孔，沖抓鉆孔自樁號 0+0000+145，沖抓孔徑為 1.1m，孔距 0.75m，有效墻厚 0.80m，均質粘土心墻頂部高程為 84.04m，底部伸入強風化基巖面以下 0.51.0m，粘土均質最大深度約為 18.00m。 2、壩頂加固處理：現狀壩頂高程滿足設計要求，壩頂寬度寬窄不一不滿足 設計要求，本次設計待壩中防滲、上下游坡加固施工完后，先對壩

11、頂進行挖填整 平，壩頂高程在現狀上新建砼路面至 85.80m 高程，壩頂寬 5m。路面結構為底部 先鋪設一層 15cm 砂卵石墊層，并碾壓整平，后鋪一層 18cm 的 c25 砼面層。 3、上游護坡設計：本次結構設計上游壩坡由兩部分組成，高程 42.60m 以上 為 1:2.5，對塌陷、洼凹處進行填補修整后先鋪筑 10cm 厚度的砂墊層，再鋪設 10cm 厚的 c15 砼預制塊。預制塊平面為六邊形，邊長 30cm，護坡范圍從死水位 高程 72.60m 至設計洪水位高程 83.32m,設計洪水位高程 83.32m 至壩頂采用草皮 護坡，坡腳采用 0.60.8mc15 砼護腳，與岸坡交接處采用 0

12、.40.5mc15 砼岸坡 固腳，死水位 72.60m 高程以下采用填筑風化料固腳處理。 4、下游護坡設計 下游坡為雜草坡面，無坡面排水系統(tǒng)，表面凹凸不平，設計將原有雜草、小 樹全部清除至壩體土并對其夯實，采用風化料填筑至坡比 1：2.5。在壩坡坡面整 平后重新鋪設新草皮 (植草皮)，草皮護坡范圍為貼坡排水體頂高程以上的整個 下游壩面（壩面排水溝除外） 。 為防止下游壩坡雨水集中沖刷而形成雨淋溝，根據規(guī)范sl2742001要 求，在下游坡面設置縱向排水溝和岸坡排水溝?？v向排水溝在貼坡排水體頂內側 布置，采用c15砼預制塊漿砌?？v向排水溝斷面尺寸為0.3m0.4m；岸坡排水溝 斷面尺寸為0.5m

13、0.5m，采用c15砼預制塊漿砌。 5、下游反濾排水體設計 現狀大壩下游無反濾排水設施，本次設計新建貼坡排水體，排水體頂長 117m，頂寬 1.45m，根據校核水位下壩體浸潤線出逸點高程，確定排水體頂高程 為 73.96m，坡比 1：2.5，反濾層由砂礫料綜合組成，反濾層由一層 20cm 厚砂墊 層，一層 20cm 厚卵石墊層，最后為 40cm 厚干砌石體。在大壩貼坡排水體頂設縱 向排水溝，排水溝底寬 0.4m，排水溝襯砌用 c15 砼預制塊漿砌；另在排水體腳設 縱向導滲溝，溝底寬 0.5m。 （二）溢洪道 溢洪道除險加固內容包括進水渠、控制段、消力池段等部分，現將溢洪道各 部分建筑物結構布置

14、及設計計算分述如下： 1、進水渠 現狀進水段部分襯砌，為改善進流條件，本次設計對原進水段拓寬后采用 300mm厚的c15砼襯護（樁號0-0300+000） ，底板由進口的10m寬漸變?yōu)?m,邊墻 采用c20砼重力式擋土墻。因滿足交通需求，樁號0-0200-016段設計一座 4.1m4m的板式橋。 2、控制段 現狀溢洪道為無閘控制的明渠，底板為素砼襯砌，右側山體高陡，經經濟比 選，本次加固設計溢洪道控制段為長18m的2.5m2.5m的c25鋼筋砼箱涵結構，箱 涵底板、邊墻和蓋板均為500mm厚,加固后控制段底板高程仍保持82.10m不變。 3、泄槽段 設計在控制段后新建一座弧形泄槽段（樁號0+0

15、180+079） ，底寬2.5m，樁 號0+0180+068縱坡i=0. 0897，樁號0+0680+079縱坡i=0. 727,本次加固設計 將原底板開挖后，采用400mm厚的c25鋼筋砼襯護，底板底面設10cm厚c10砼墊層。 邊墻采用c20砼重力式擋土墻，邊墻、底板分別每10m處設伸縮縫，縫寬20mm，內 填瀝青杉板，并采用橡膠帶止水。在底板兩邊各設置一道4040mm的縱向排水溝， 橫向每10m設一道3030mm的橫向排水溝，溝內填充砂卵石。 4、消力池段 設計溢洪道消能設施為底流式消能，全長7.0m，池深0.85 m，池寬2.0 m。 設計消力池為c20鋼筋砼底板，消力池底板厚40cm

16、，邊墻采用砼重力式擋土墻結 構，池后接12.0m長的水平防沖段連接泄洪渠，底板高程為45.00m，為減輕揚壓 力，本次設計在消力池護坦上設100pvc排水管縱橫間距1.0m，呈梅花形布置。 （三）（三）輸水建筑物加固 xx 水庫輸水建筑物為灌溉涵管，針對涵管存在的主要問題，本次設計輸水建 筑物加固如下： 本次設計對壩下涵管進行挖除原址重建處理，涵管由進口段、管身段、出口 消能段組成。 進口段采用斜涵取水口，中間接消力井，后接灌溉涵洞，斜涵以 0.5m 一級， 管口口徑 0.2m，采用 c20 鋼筋砼結構，斜涵基礎座落在壩體上，底板下設 c10 砼 墊層。 管身段樁號 0+0000051，平涵管

17、身采用現澆 c20 鋼筋砼涵管，單根管長 9m，采用銅片止水，管身下墊 0.1m 后 c10 砼墊層，涵管尺寸為 1.01.6m，管 壁厚 0.3m，底坡 i=0.005，進口底高程 42.60m，出口底高程 42.35m。 出口消能段樁號00510061.5，底板采用c20鋼筋砼，邊墻采用c15砼結 構。 附錄 a：xx 水庫工程特性表 序號及名稱單位加固前加固后備注 一、水文 1集雨面積 km20.54 2多年平均年降雨量 mm1739.7 p（%） 2% 3設計洪水標準及流量 m3/s2.73 p（%） 10% 4校核洪水標準及流量 m3/s1.63 二、水庫 校核洪水位 m49.42

18、設計洪水位 m49.21 正常蓄水位 m48.50 死水位 m42.60 總庫容（校核洪水位以下庫容）萬 m3 27.83 正常庫容萬 m3 21.65 死庫容（死水位以下）萬 m3 1.40 三、工程效益 保護人口萬人 0.14 保護耕地畝 3200 灌溉面積畝 600 四、主要建筑物及設備 1主壩及副壩 壩型均質壩均質壩 壩頂高程 m 51.3952.2 0 51.00 最大壩高 m12.012.0 壩頂長度 m200200 壩頂寬度 m 3.13.5 5.0 2泄水建筑物（溢流堰、溢洪道、隧洞、底孔、閘孔等） 型式開敞式明渠 開敞式 寬頂堰 各建筑物 分別列出 堰頂高程 m48.5m48

19、.5m 溢流段凈寬 m2.02.0 設計泄洪流量 m3/s5.60 校核泄洪流量 m3/s8.23 閘門型式 3輸水建筑物 設計流量 m3/s0.06m3/s 長度 m51.0 斷面尺寸 m 矩形 1.0*1.6 2 2 水文水文 2.1 基本資料 2.1.1 流域概況 xx 水庫位于江西省 xx 縣南部，壩址位于 xx 鄉(xiāng) xx 村，所在水系為鄱陽湖- 潤溪水；距 xx 縣城 65km，地理座標為東徑 116038/48/，北緯 28023/02/。水庫 壩址以上控制流域面積 1.39km2，河道長度 1.75km，河道比降 25.1。水庫正 常蓄水位 82.1m（黃海高程，下同） ，設計洪

20、水位(p=5%)83.32m，校核洪水位 (p=0.5%)84.04m，水庫總庫容 60.37104m3。設計灌溉面積 1600 畝,實際灌溉 面積 1000 畝，是一座以灌溉為主，結合防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的?。ǘ┬退?庫工程。 xx 水庫水庫下游有 xx 等幾個自然村，保護人口 2000 人，保護耕地 1300 畝。工程一旦失事，將給下游造成嚴重的洪澇災害。 2.1.1 水文基本資料 流域內無水文測站，相鄰及相近流域有信江水系的鉛山河鐵路坪水文站， 鉛山河項源水文站、瀘溪水柏泉水文站、白塔河耙石水文站、信江干流梅港水 文站和昌江流域支流荷塘水文站。這六個水文站均進進行流量觀測，但相對流 域

21、面積較小的只有荷塘水文站。荷塘水文站有流量、水位、降雨觀測資料； 荷塘水文站位于翻陽縣荷塘墾殖場路家?guī)X村，地理坐標為東徑 117 09，北緯 2910，集水面積為 16.3km2，主河長 5.35km，加權平均坡降為 18.01。荷塘水文站有 1978 年至今的實測流量和降水資料。 2.1.3xx 水庫庫容曲線 xx水庫的庫容曲線是1958年根據庫區(qū)實測地形圖量算所得，其曲線摘錄如 表2.1-1。 表2.1-1 g(m)72.60 73.00 74.00 75.00 76.00 77.00 78.00 v(104m3/s)2.20 3.06 4.86 6.79 9.02 11.9316.34

22、g(m)79.00 80.00 81.00 82.00 83.00 84.00 85.00 v(104m3/s)22.8929.6236.52 44.06 51.97 60.04 68.59 2.2 設計暴雨 2.2.1、實測暴雨資料推求設計暴雨 xx 水庫庫區(qū)河流域內沒有設置雨量觀測站，鄰近流域且距離本水庫最近的 是信江干流上的梅港雨量站。梅港雨量站為國家基本雨量站，觀測項目齊全完 整，實測資料系列長，資料已通過整編，觀測資料精度能滿足設計要求。梅港 水文站有 1h、6h、24h 暴雨實測暴雨資料，本次設計采用梅港站的實測暴雨資 料替代水庫壩址以上流域中心的點暴雨。 根據梅港站 195420

23、02 年 49 年的實測 1h、6h、24h 實測暴雨資料排頻統(tǒng) 計，以 p型理論適線、定線，求得各時段暴雨的統(tǒng)計參數，其成果見表 2.21。 表 2.2l 梅港站實測暴雨特征表 最大 1 小時最大 6 小時最大 24 小時 時段 項目 降雨量 (mm) 年、月、日 降雨量 (mm) 年、月、日 降雨量 (mm) 年、月、日 第一位 66.21992.6.25235.81983.6.27306.71983.6.2 第二位 65.31975.6.27158.21967.6.15280.11954.7.11 第三位 62.51983.6.2147.61954.7.11229.41997.7.7 第

24、四位 6l_31999.8.26135.51985.6.3225.41967.6.15 第五位 60.42000.5.30133.71964.6.18 2lo9 1995.6.25 暴雨系列19672002 年共 33 年 19542002 年共 48 年 19542002 年共 48 年 暴雨特征超過 45mm 的有 19 年超過 80mm 的有 25 年超過 120mm 的有 27 年 多年平均 45.084.8136.5 cvo.30o.45o.47 cscv 3.53.53.5 二、 江西省暴雨洪水查算手冊查算設計暴雨 1986 年江西省水文總站編制的江西省暴雨洪水查算手冊 （以下簡稱

25、 手冊 ）是為江西省水文資料短缺地區(qū)，作為中、小型水利水電工程進行安全 復核及新建工程設計洪水計算的依據。根據手冊推求本工程的設計暴雨， 成果見表 2.5-1。 2、根據手冊推求 江西省暴雨洪水查算手冊是經水電部 1983 年(83)水電水建字第 28 號 和(83)水電水規(guī)字第 7 號文件批準使用的，是為我省水文資料短缺的地區(qū)，作 為中、小型水利水電工程進行設計洪水計算的依據。根據手冊提供的暴雨 等值線圖，可查算各時段的設計暴雨，其成果見表 2.22。 xxxx 水庫設計暴雨計算成果比較表水庫設計暴雨計算成果比較表 表表 2.22.22 2 計算 方法 暴雨時段 均值 (mm) cv cs/

26、 cv 0.2%1%2%3.3%5%10% 最大 1 小時 44.8o.273.091.579.874.567.161.054.2 最大 6 小時 84.30.503.5292.7230.6203.7167.6140.0111.8 按實 測資 料推 算 最大 24 小時 136.1 o.453.5427.1342.7305.8256.1217.6177.7 最大 l 小時 450.453.5 125.5 113.4 101.2 94.0 84.6 72.0 最大 6 小時 840.543.5 275.5 244.4 214.2 194.0 173.9 143.6 按 手 冊 推算 最大 24

27、小時 1300.553.5 434.2 384.8 335.4 308.3 273.0 223.6 2.3 設計洪水 2.3.1 設計洪水計算 xx 水庫無入庫流量資料，工程附近也無流域面積接近的水文站，所以只能 采用暴雨資料來推求入庫洪水。 根據手冊規(guī)定，集雨面積小于 30km2的流域，一般采用推理公式計算 設計洪水；xx 水庫大壩壩址以上集雨面積為 1.39km2，故此，xx 水庫設計洪水 計算采用推理公式法。信江古丁河流域屬第 iv 產流區(qū)，計算中前期影響雨量取 70mm。根據所求得的設計暴雨，并以查算手冊中的推理公式法計算洪水， 公式參數為 vii 區(qū)，計算公式為： 1、地面洪峰計算公

28、式： 4 3/1 ) 278 . 0 ( 278 . 0 jm l q tf h q 394 . 0 265 . 0 108 . 0 ,60 181 . 0 ,60 m m 式中 q壩址地面洪峰流量，m3/s； h設計凈雨，mm； f壩址以上流域面積，f =1.39km2； l壩址以上河道長度，l=1.75km； j壩址以上河道坡降，j=25.1； 匯流時間； 地理指標系數，m0.299。98 . 5 / 3/1 jl 2、地下徑流峰值計算公式： t)6 . 3( /f 下下 rq 式中： q 下為地下流量峰值； r 下為下滲總徑流深； f設計流域面積； t地面徑流過程線底寬。 由概化五點折腰

29、多邊形過程線推求洪水過程線，設計洪水過程線為同時刻 的地面流量和地下流量的疊加。經過計算，壩址各頻率設計洪峰成果及洪水過 程線見表 2.3-1。 xx水水庫庫計計算算洪洪水水成成果果表表 表 2.3-1 流量單位：m3/s，洪量單位：104m3 頻率 0.5%1%2%3.30%5%10%20% 洪峰流量 29.55 26.10 22.37 19.96 17.40 13.95 10.29 一次洪量 57.53 50.44 43.36 39.52 34.45 27.50 20.55 洪水過程線 時間 流量 00000000 0.1t3.05 2.70 2.33 2.08 1.83 1.48 1.1

30、1 0.25t29.55 26.10 22.37 19.96 17.40 13.95 10.29 0.5t6.47 5.77 5.02 4.52 4.00 3.29 2.53 t1.24 1.23 1.20 1.17 1.15 1.12 1.04 備注 t=16.18ht=15.86ht=15.63ht=15.76ht=15.47ht=14.91ht=14.41h 2.3.2 洪水成果合理分析 本次設計洪水成果在與周邊地區(qū)其他水庫設計洪水成果比較，在流域特征 相近的情況下，xx 水庫洪峰模數與鄰近的八里源水庫的洪峰流量、洪峰模數成 有規(guī)律的變化，其主要原因是水庫流域及暴雨特征相似，故 xx 水

31、庫設計洪水采 用手冊推理公式法計算的成果是合理的。 設設計計洪洪水水成成果果比比較較表表 表 2.32 設計頻率(%) 洪峰流量（m3/s）洪峰模數（q/f2/3） 水庫名稱 集雨面 積 河道長 度 加權 平均 坡降 210210 xx 水庫 0.521.4553.09.065.814.018.97 山東塢水庫 0.571.6212.47.514.6010.926.69 2.4 洪水調節(jié)計算 2.4.1 泄洪設施 原溢洪道位于大壩右壩頭，由山體開挖形成，由進口控制段、泄槽段和出 水渠組成。兩岸邊坡陡，為強風化千枚巖，底部高低不平，控制段溢流凈寬 2.0m。泄洪渠出水渠彎曲，淤積嚴重?，F設計溢洪

32、道為寬頂堰形式，凈寬 2.0m。 經計算，xx水庫加固后的泄洪能力見表2.4-1 表 2.41 g(m)48.448.648.84949.249.449.649.8 q(m3/s)0.00 0.46 1.31 2.36 3.52 4.76 6.06 7.39 2.4.2 洪水調節(jié)計算 根據水量平衡原理，即在某一時段t內，進入水庫的水量與水庫下泄水量 之差，應等于該時段內水庫蓄水量的變化值，并與水庫下泄量與蓄水位的函數 關系進行聯解。聯解關系式為： )()( 22 12 2121 zfvfq vvt qq t qq 式中：q1、q1時段初入庫、出庫流量（m3/s）； q2、q2時段末入庫、出庫流

33、量（m3/s）； v1、v2時段初、時段末水庫蓄水量（m3）； 計算時段（s）。t 根據上述計算原理和水庫庫容曲線、溢洪道泄流曲線及水庫調節(jié)原則，可 求得溢洪道重建后各設計頻率的最高水位、最大下泄量和相應庫容，其調洪成 果見表2.4-2 xx 水庫洪水調節(jié)成果表 表 2.4-2 頻率（%） 洪峰流量 （m3/s） 最大泄量 （m3/s） 最高庫水位 （m） 相應庫容 （104m3） p=2% 9.065.7349.5522.71 p=10% 5.793.4649.1921.23 3 3 工程地質工程地質與工程質量與工程質量 3.1 概述 3.1.1 區(qū)域地質情況 本區(qū)域屬構造剝蝕丘陵地貌，植被

34、發(fā)育，水土保持良好好。未見較大規(guī)模 滑坡、坍塌落等不良物理地質現象。 本區(qū)出露地層主要為前震旦系雙橋山群（ptsh）變質巖系，以及第四系殘 坡積層和沖洪積層（q4） 。巖性主要為絹云千枚巖、殘坡積層、沖洪積層。 該區(qū)未發(fā)現區(qū)域性大斷裂帶。由于巖層古老，受其影響，區(qū)域內斷層構造 和褶皺發(fā)育，構造產狀復雜。 據中國地震動參數區(qū)劃圖gb18306-2001（1：400 萬）界定，本工程區(qū) 域地震動峰值加速度小于 0.05g，相應地震烈度小于度，區(qū)域穩(wěn)定性較好，建 筑物可不進行抗震復核。 本區(qū)屬亞熱帶多雨氣候，降雨豐富，補給充足。區(qū)內地下水類型為第四系 孔隙潛水與基巖裂隙水。孔隙潛水主要賦存于第四系沖

35、洪積層中，埋藏較淺。 基巖裂隙水主要賦存于裂隙發(fā)育且連通的巖體中，以大氣降水補給為主，從溝 谷或低洼處以泉水形式排泄于地表，水量較貧乏，地下水位相對埋藏較深。地 下水動態(tài)類型屬降雨徑流型。 3.1.3 勘察工作量簡介 xx 縣 xx 水庫建于 1957 年，同年 12 月基本建成并蓄水。大壩為均質壩， 由于當時特定的歷史條件，以及受生產力條件的制約，工程實施主要由大規(guī)模 的群眾運動完成，施工工藝簡陋，主要采用人力挖土、挑運土料，人力夯實， 繩索拉抬石夯，xx 水庫由于建壩時間較早，建設初期未進行過工程地質的勘察 工作。殘存資料中，也沒有任何的地質資料。本水庫地質勘探工作主要手段為 現場勘測和開

36、挖探坑。本此勘探共挖探坑 4 個，位于正常高水位以下，上、下 游壩坡各 2 個。對工程除險加固所需的天然建筑材料進行了詳細調查。 3.2 工程地質條件及評價 3.2.1 主要建筑物的工程質量評價 一、大壩一、大壩 1、壩基清基質量評價 本壩設計為均質壩。根據工程參建人員回憶整理，以及本次勘探情況成果 分析，壩基僅進行部分坡積層和沖積層的清理，上部壩基均為全風化絹云千枚 巖。因此認為，壩基清基不徹底。 2、壩體質量評價 大壩為均質土壩，壩體土料主要為粘土質礫含礫低液限粉土，土體呈中 高壓縮性，局部孔隙比偏大，具中等透水性，礫含量 8.232.6，均值 18.3；粉粒含量 51.758.5，均值

37、54.1，粘粒含量 8.718.5，均值 15.4；局部粘粒含量偏低、礫含量偏高?？紫侗?0.8660.924，均值 0.887，壓縮系數 0.470.52mpa-1，均值 0.49 mpa-1，土體不密實，存在壩體 滲漏問題。 二、溢洪道質量評價二、溢洪道質量評價 溢洪道位于左壩頭山坡，為岸坡開敞式，開挖山體全風化巖體而成，進口 底高程為 48.5m，底寬 2.0m。無消能保護設施，出水直接跌落到渠道中，泄洪 時沖毀出水土渠。 三、灌溉涵管質量評價三、灌溉涵管質量評價 輸水灌溉涵管位于大壩左坡下，由平涵和斜涵組成。斜涵為臺階式，木塞 控制取水；平涵為預制圓涵，管徑 0.3m。涵管老化嚴重，漏

38、水嚴重，致使涵管 出口段土體塌陷，坡腳渠道長年有水。斜涵表層砼剝蝕現象嚴重，多處漏水。 3.2.2 主要建筑物的工程地質條件和評價 一、壩址區(qū)工程地質條件及評價一、壩址區(qū)工程地質條件及評價 1、地形地貌及物理地質現象 壩址區(qū)為構造剝蝕丘陵地貌，兩岸山體低矮，較寬厚。壩址區(qū)多出露全風 化巖體，以及殘坡積層，植被發(fā)育，為人工種植林和山草。未見塌落、崩岸等 不良物理地質現象，自然山坡穩(wěn)定。 2、地層巖性 壩址區(qū)出露地層巖性主要為前震旦系雙橋山群（ptsh）絹云千枚巖，以及 第四系殘坡積層（q4edl） 。 （1） 、前震旦系雙橋山群（ptsh）絹云千枚巖：青灰色灰色，未風化時 巖質較硬；弱風化時巖質

39、軟，抗風化能力差。巖層產狀為 n87w / ne85。 強風化時為褐色，千枚狀構造，局部存在小撓曲。 （2） 、第四系殘坡積層殘坡積層（q4edl）：為褐紅色（含礫）低液限粘土、 礫質粘土等。主要分布在壩后山坡上。 3、地質構造 壩址區(qū)未發(fā)現斷層構造，構造形跡主要表現為較發(fā)育的裂隙。 （1） 、n87w / ne85，層間裂隙，表部微張張開 3mm，充填少量泥 砂，延伸較長，fe、mn 質浸染。 （2） 、n44e / nw6672：構造裂隙，裂面較平，間距 0.53.0 m，延伸較長。裂隙表部微張張開 1mm，有少量泥質充填。 4、巖體風化特征 壩址區(qū)巖體風化情況，主要受地形以及裂隙發(fā)育情況

40、等因素影響。地勘表 明，左岸全風化層厚度 34m，右岸 2m；探坑揭露，河床段全風化層厚度大于 1m。 5、水文地質條件 （1）地下水類型 壩址區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水與基巖裂隙水。第四系孔隙潛水主要 賦存于第四系殘坡積層，由大氣降水及庫水補給，排泄入溝谷及河床中，壩址 區(qū)孔隙水極少?；鶐r裂隙水主要賦存于基巖裂隙中，以大氣降水和庫水補給為 主，隨季節(jié)和庫水位的變化而變化，壩址區(qū)裂隙水貧乏。 （2）壩址區(qū)環(huán)境水化學性質及侵蝕性評價 地質勘探時，庫水清澈，水樣物色透明，無懸浮物。庫區(qū)及上游無污染源。 根據相同條件庫水水質分析成果比較認為，庫水和滲漏水具 hco3-中等腐蝕，對 鋼結構具弱腐蝕性

41、。 二、溢洪道工程地質條件及評價二、溢洪道工程地質條件及評價 溢洪道位于左壩頭山坡，為岸坡開敞式，開挖山體全風化巖體而成，由泄 槽段、出水渠組成，無任何襯護。無消能保護設施，出水直接跌落到渠道中， 泄洪時沖毀出水土渠。溢洪道泄槽段中段兩側邊坡較陡，坡角 7585；左側 邊坡高 8m，右側與壩頂平。目前，左側邊坡存在鍥型小塌滑體。出水渠底板及 兩側邊坡均為低液限粘土組成，未襯護，兩側邊坡較陡，抗沖刷能力極差。 溢洪道全段為前震旦系雙橋山群（ptsh）絹云千枚巖，全段呈全風化狀態(tài)， 未發(fā)現斷層構造，構造形跡主要為層間裂隙，次為構造裂隙，其中，層間裂隙 為 n87w / ne85，構造裂隙為 n44

42、e / nw6672。 建議全風化絹云千枚巖承載力建議值：200300kpa，允許開挖邊坡 10.7511，允許抗沖刷流速 1.02.0m/s。 三、灌溉涵管工程地質條件及評價三、灌溉涵管工程地質條件及評價 輸水灌溉涵管位于大壩左坡下，由平涵和斜涵組成。斜涵基礎為全風化巖 石，承載力建議值為 200300kpa，滿足要求。但涵管老化嚴重，漏水嚴重， 致使涵管出口段土體塌陷，坡腳渠道長年有水。斜涵表層砼剝蝕現象嚴重，多 處漏水。目前，涵管成為了影響壩體安全的隱患。 四、壩址區(qū)土體主要物理力學參數地質建議值四、壩址區(qū)土體主要物理力學參數地質建議值 本壩設計為均質壩。通過對本工程土工試驗成果的統(tǒng)計，

43、參比類似工程試 驗數據，提出本大壩工程地質參數建議值如下表。 表表 3-1 大壩主要工程地質參數建議值大壩主要工程地質參數建議值 工 程 地 質 參 數 建 議 值 deav1-2cki允 部位 g/cm3g/cm3-mpa-1kpacm/s- 壩體 粘土質礫- 低液限粉土 1.951.570.8870.498.019.53.810-40.45 壩基全風化層1.921.550.8000.4710.018.06.010-50.35 3.3 天然建筑材料 根據設計要求，xx 水庫除險加固工程需要壩體防滲土料約 2.0104m3、塊 石料約 0.3104m3、卵礫石約 0.2104m3、砂 0.21

44、04m3。為滿足這一要求， 本階段對上述天然建筑材料進行了勘查。 3.3.1 防滲土料 本工程除險加固所需壩體防滲粘土，本階段推薦料場位于本水庫大壩下游 汪家源村，該處距壩址區(qū) 2.5km，取土、運輸方便。 料場取土部位為平緩坡地，植被較發(fā)育，為雜木和山草。料場地下水位低， 開采時無積水。開采棄土厚度 0.30.5 m，可開采厚度 24m，最優(yōu)開采面積 約 2104m2，平均厚度計算儲量為 6104 m3，滿足勘測對設計需求量的要求。 料場土為殘積土，土質為褐紅色低液限粘土（cl） 。室內試驗表明，礫含量 8.3%，最大礫徑 10，粘粒含量 27.5，最優(yōu)含水量 22.8%，最大干密度 1.6

45、1g/cm3，相對應的滲透系數為 2.810-7cm/s。本水庫為?。?）型，取壓實 度為 0.96，干密度 1.55g/cm3時，相對應的滲透系數為 8.710-7cm/s。土質和 試驗指標滿足要求。 3.3.2 砂礫石料 經勘察比較，本階段砂礫石料場選定白馬背商業(yè)料場。該料場位于白馬背 村委會旁的信江河上，由料場至壩址區(qū)的運距 8km。 本料場為水下開采的砂礫石混合料，砂、礫石料儲量巨大，開采能力遠大 于本工程需求量。 本料場成品料中，砂料為中砂，成份為石英、長石及巖屑；礫石多呈弱 微風化，不含針片狀顆粒及泥質，礫徑一般 1060mm，磨圓度較好，力學性能 較好。 本料場砂、礫石料廣泛地用

46、于水利工程和工民建工程的混凝土工程。據歷 次原材料試驗成果，本料場砂、礫石的各項指標均能滿足規(guī)范要求。 3.3.3 塊石料 本階段對塊石料進行了較詳細的調查，經比較，推薦選用外購東鄉(xiāng)縣商業(yè) 塊石，料場至壩址區(qū)總運距 60km，運輸方便，儲量巨大，廣泛地用于 xx 縣鄱 陽湖二期工程及水庫除險加固工程。 該料場巖性為花崗巖，塊石成材率高，巖質堅硬，是很好的工程塊石料。 由于本運距范圍內沒有更好的塊石料場，因此推薦本料場作為 xx 水庫工程除險 加固的塊石料場。 3.4 結論與建議 一、工程區(qū)地震動峰值加速度小于 0.05g，區(qū)域穩(wěn)定性較好，建筑物不須 進行地震安全復核。 二、水庫區(qū)屬構造剝蝕丘陵

47、地貌，水庫不存在永久性滲漏問題，無庫岸再 造問題，庫岸和近壩庫岸穩(wěn)定；庫區(qū)沒有淹沒、浸沒問題，固體徑流微弱。 三、壩址區(qū)出露地層主要為前震旦系雙橋山群（ptsh）絹云千枚巖和第四 系殘坡積層。 基巖表部為全風化層，具弱透水性，厚度大于 1m，不存在基巖滲漏問題。 四、壩體填筑土料為粘土質礫含礫低液限粉土。試驗資料表明，局部孔隙 比偏大，土體具中等透水性，防滲性能不滿足規(guī)范強制性條文要求。建議對壩 體進行防滲處理。 五、溢洪道全段為全風化千枚巖，無任何襯護，抗沖刷能力差；左側邊坡 較高且陡，存在鍥型小塌滑體，自穩(wěn)差；溢洪道尾部無消能保護設施，出水直 接跌落到渠道中，泄洪時沖毀出水土渠。建議對溢洪

48、道以及邊坡進行徹底處理。 六、灌溉涵管為壩內涵管，地基全風化基巖，巖體承載力滿足要求。但涵 管老化嚴重，漏水嚴重，涵管出口段土體塌陷；斜涵表層砼剝蝕現象嚴重，多 處漏水，涵管成為了影響壩體安全的隱患。 建議將涵管徹底處理。 七、天然建筑材料 防滲粘土料場位于本水庫大壩下游汪家源村，運距 6.0km，儲量、土質和 試驗指標滿足要求，取土、運輸方便。 砂礫石料場選定白馬背商業(yè)料場。該料場位于白馬背村委會旁的信江河上， 運輸方便，運距 8km，儲量和試驗指標滿足要求。 塊石料推薦選用外購東鄉(xiāng)縣花崗巖商業(yè)塊石料，巖質堅硬，是很好的工程 塊石料。料場至壩址區(qū)總運距 60km，運輸方便，儲量巨大，曾廣泛地

49、用于 xx 縣鄱陽湖二期工程及水庫除險加固工程。 八、環(huán)境水具 hco3-中等腐蝕，對鋼結構具弱腐蝕性。 4 4 加固設計加固設計 4.1 工程任務與規(guī)模 4.1.1 工程任務 xx 水庫的興建是根據當地水土資源、自然條件和社會經濟情況，按水利開 發(fā)規(guī)劃的要求，以服務農業(yè)生產任務為中心，滿足 0.06 萬畝農田用水的要求， 利用灌溉用水及其余水，發(fā)展水產。本工程的任務是以灌溉為主，結合防洪、 養(yǎng)殖等綜合效益。 1、灌溉：根據有效調節(jié)庫容，原設計灌溉農田 0.06 萬畝，目前實際灌溉 農田 0.025 萬畝。 2、養(yǎng)殖：水庫正常蓄水位為 48.50m，相應水面積為 89 畝。 3、防洪影響：水庫

50、建成后洪水經調節(jié)削減洪峰流量，可減緩這一帶地區(qū)的 水災發(fā)生及增加人民生命財產的安全度。 4、社會效益 (1)帶動了工、農業(yè)生產，使受益地區(qū)能夠提供足夠的農產品作為工業(yè)原料。 (2)促進文化教育事業(yè)的發(fā)展。使受益地區(qū)的農民有錢辦學校、俱樂部、文 化室。 (3)改變了當地用水和環(huán)境衛(wèi)生狀況。 由于 xx 水庫的主要建筑物存在質量問題，且灌區(qū)配套未完成，故水庫自投 入運行以來，水庫被控制水位運行，工程效益低下，與此同時水庫帶病運行， 存在嚴重的安全隱患。由于 xx 水庫的工程規(guī)模及有關建筑物設計均已定型，本 次除險加固設計的原則是：盡量維持現狀工程規(guī)模，對存在安全問題的建筑物 進行除險加固。包括對大

51、壩進行防滲加固處理，對溢洪道進行改造和灌溉涵管 進行廢棄重建處理，以及按規(guī)范要求增設和完善大壩水情、雨情觀測設施，防 汛通訊、管理設施。 4.1.2 工程規(guī)模復核 4.1.2.1特征水位 xx 水庫原設計正常蓄水位為 48.50m，本工程在原設計的基礎上除險加固， 加固后水庫正常蓄水位仍維持為 48.50m。 xx 水庫原設計死水位為 42.60m，本工程重建灌溉涵管底板與原涵高程相同， 所以加固后水庫死水位仍為 42.60m。 4.2 主要加固項目 針對xx水庫大壩現狀存在的主要問題，確定大壩除險加固設計的主要內容 如下： 1、大壩壩身防滲處理設計； 2、大壩壩頂設計； 3、上游壩坡護坡設計

52、； 4、下游壩坡護坡及壩面排水設計； 5、下游反濾排水體設計； 6、大壩監(jiān)測設計。 4.3 設計依據 4.3.1 工程等別和建筑物級別 根據水利水電工程等級劃分及洪水標準 （sl 252-2000）的規(guī)定，本工 程永久性擋水和泄水建筑物所采用的設計洪水標準為 10 年一遇，校核洪水標準 為 50 年一遇，消能防沖標準按 10 年一遇。 xx 水庫是一座以灌溉為主，結合防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小（二）型水 庫工程。根據水利水電工程等級劃分及洪水標準 （sl2522000）和國家技 術監(jiān)督局、中華人民共和國建設部聯合發(fā)布的防洪標準 （gb5020194）的 有關規(guī)定，本水庫工程等別為 v 等，主要建

53、筑物大壩、溢洪道、放水涵洞按 5 級建筑物設計。xx 水庫所在區(qū)域屬低山丘陵區(qū)，大為均質壩，最大壩高 12.0m，本工程永久性擋水和泄水建筑物所采用的設計洪水標準為 10 年一遇， 校核洪水標準為 50 年一遇，消能防沖標準按 10 年一遇。樞紐建筑物相應的運 用洪水標準見表 4.31。 樞紐建筑物設計、校核洪水及相應流量樞紐建筑物設計、校核洪水及相應流量 表 4.31 建筑物名稱工況 洪水頻率 （p） 設計洪峰 （m3/s） 最大下泄流量 （m3/s） 最高洪水位 （m） 設計 10%5.601.6349.21 大壩、溢洪道 校核 2%8.232.7349.42 溢洪道消能防沖建筑物設計 1

54、0%5.601.6349.21 出水渠防洪設計 10%5.601.6349.42 4.3.2 設計基本資料 一、設計采用的技術規(guī)范和文件資料一、設計采用的技術規(guī)范和文件資料 1.防洪標準gb5020194； 2.水利水電工程等級劃分及洪水標準sl2522000； 3.水利水電工程設計洪水計算規(guī)范sl442004； 4.碾壓式土石壩設計規(guī)范sl2742001； 5. 溢洪道設計規(guī)范sl2532000； 6.小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則sl2792002； 7. 江西省暴雨洪水查算手冊 江西省水文總站 1986.12； 8. xx縣xx水庫安全評估質量檢測報告（上饒市水利工程質量檢測站 2

55、007.2）； 9.水工砼結構設計規(guī)范sl/t19196； 10.水工砼施工規(guī)范dl/t51442001； 11.水利水電工程施工組織設計規(guī)范sl3032004； 12.水利水電工程圍堰設計導則dl/50871999； 13.水庫工程管理設計規(guī)范sl10696； 14. 水利工程管理單位定崗標準 （試點）2004.5； 15 水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程dl502193； 16.江西省水庫大壩安全評價病險水庫除險加固工程初步設計技術規(guī)定 （江西省水利廳）2004.2； 17.江西省xx縣xx水庫大壩安全評估報告（xx縣水利電力勘察設計院， 2011.3）； 二、水文氣象及地震烈度二、水文氣

56、象及地震烈度 本流域屬亞熱帶多雨區(qū)，氣候濕潤，四季分明，雨量充沛，降雨主要受季風 影響。流域內無氣象實測資料，本次設計采用流域附近的 xx 縣氣象站 19602003 年共 44 年觀測資料統(tǒng)計分析，流域內主要氣象要素為：流域多年平 均氣溫 17.9，極端最高氣溫發(fā)生 1971 年 7 月 31 日，達 40；極端最低氣溫 發(fā)生在 1973 年 2 月 21 日，為-9.1。流域內多年平均相對濕度為 78，流域多 年平均日照小時數為 1887.7h。流域內多年平均無霜期 265d。流域內多年平均蒸 發(fā)為 1366.8mm。流域內風向、風速受季風影響而變化，夏季多為偏南風，冬季多 為偏北風，多年

57、平均風速為 2.4m/s，多年平均最大風速 15m/s，最大風速 20.7m/s，相應風向為北風，發(fā)生在 1976 年 4 月 22 日。 壩址區(qū)位于地震動峰值加速度小于0.05g，設計可不考慮地震荷載。 三、建筑材料特性及設計參數三、建筑材料特性及設計參數 壩體設計采用壩體物理力學參數見表 4.3-2。 表表 3-13-1 大壩主要工程地質參數建議值大壩主要工程地質參數建議值 4.4 工程總體布置 本工程為除險加固工程，受本工程現狀地形條件限制，加上工程規(guī)模較小， 樞紐建筑物總體布置方案仍在現狀基礎上進行，大壩、溢洪道、灌溉涵管布置如 下述： 現狀大壩為均質壩，最大壩高約 12.00m，壩頂

58、長 200m。根據壩體防滲要求， 工 程 地 質 參 數 建 議 值 deav1-2cki允 部位 g/cm3g/cm3-mpa-1kpacm/s- 壩體 粘土質礫 -低液限 粉土 1.951.570.8870.498.019.5 3.810- 4 0.45 壩基全風化層 1.921.550.8000.4710.018.0 6.010- 5 0.35 本次設計在大壩加固壩軸線上布置 1 排沖抓套井回填粘土均質，沖抓鉆孔自樁號 0+0000+200，沖抓孔徑為 1.1m，孔距 0.75m，有效墻厚 0.80m。沖抓套井粘土 心墻頂高程 49.40m，底部深入全風化基巖面以下 0.51.0m。 通

59、過對現狀大壩壩頂高程的復核計算，現狀壩頂高程 51.3952.20m，滿足 設計要求，壩頂寬 3.1m3.5m，泥質路面，寬窄不小，不滿足設計要求。本次設 計先對壩頂進行挖填整平，再澆筑砼路面；上游壩面采用 c15 砼預制塊護坡，下 游壩面采用草皮護坡，下游壩腳增設貼坡排水體。 溢洪道位于大壩左岸，溢洪道堰頂高程 48.5m，溢流凈寬 2.0m。根據洪水調 節(jié)計算成果復核壩頂超高，壩頂高程滿足設計要求，本次設計在現有溢洪道結構 基礎上進行加固。 灌溉涵管位于大壩左岸，為斜涵取水口，砼結構，平涵為 d300 預制砼管， 本次設計考慮原址拆除重建斜涵取水口及灌溉平涵。 4.5 加固設計 根據江西省

60、重點?。?）型病險水庫除險加固初步設計及審批導則 ，本次 設計的方針對重點病險問題進行除險加固設計。確定大壩除險加固設計的主要內 容如下： 1、大壩防滲處理加固設計：由于現狀壩體較規(guī)則，壩腳有滲漏，本次設計 在壩軸線處設置沖抓套井回填粘土均質對大壩壩體進行防滲加固處理，沖抓套井 粘土防滲墻中心線布置在大壩加固后壩軸線上，造孔布置壩頂高程 49.40m，單排 布孔，沖抓鉆孔自樁號 0+0000+200，沖抓孔徑為 1.1m，孔距 0.75m，有效墻厚 0.80m，均質頂部高程為 49.40m，底部伸入強風化基巖面以下 0.51.0m，粘土 均質最大深度約為 11.00m。 2、壩頂加固處理：現狀