小型水庫加固工程可行性實(shí)施計(jì)劃書

./XX市西陵區(qū)xxxxxx水庫除險(xiǎn)加固工程可行性研究報(bào)告XX市水利水電規(guī)劃XX二OO一年四月院長：X宗明項(xiàng)目負(fù)責(zé)：X湘勇編制人員：汪文鑫、韓方清、X湘勇目錄第一章基本情況 1第一節(jié)自然概況 1一、地理位置 1二、水文、氣候 1三、地質(zhì)、土壤 1第二節(jié)社會(huì)經(jīng)濟(jì) 2第三節(jié)工程概況 2一、工程規(guī)模 2 二、主要建筑物情況 3第二章可行性研究的主要任務(wù) 4第一節(jié)工程存在的主要問題 4第二節(jié)工程主要任務(wù) 4第三章水庫防洪復(fù)核計(jì)算 5第一節(jié)基本資料和依據(jù) 5第二節(jié)防洪復(fù)核計(jì)算 5第三節(jié)防洪復(fù)核計(jì)算成果與結(jié)論 8第四章整險(xiǎn)加固設(shè)計(jì) 8第一節(jié)樞紐布置 8第二節(jié)大壩橫斷面尺寸擬定 9第三節(jié)大壩防滲 10第四節(jié)壩體排水 11第五節(jié)大壩穩(wěn)定計(jì)算 11第六節(jié)溢洪道設(shè)計(jì) 14第七節(jié)輸水剅、啟閉機(jī)臺(tái)、工作橋與灌溉渠設(shè)計(jì) 19第五章施工組織設(shè)與計(jì)投資估算 21第一節(jié)施工組織設(shè)計(jì) 21第二節(jié)主要工程量 23 第三節(jié)投資估算 24第六章效益分析 26第一節(jié)社會(huì)效益 26第二節(jié)經(jīng)濟(jì)效益 27第三節(jié)環(huán)境效益 27.第一章基本情況自然概況一、地理位置黑虎山水庫原名小貓兒沖水庫,地處三岔河流域上游,位于XX市城郊xxxxxx村。該村東與XX縣龍泉鎮(zhèn)接壤,西與窯灣鄉(xiāng)石板村毗鄰,南靠大樹灣村和東山開發(fā)區(qū)。水庫壩址距XX城區(qū)10公里,水庫壩頂公路與XX公路相連,與城區(qū)和東山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)相通,交通十分便利。二、水文、氣候流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,四季分明,雨量充沛,主溪三岔河長3.5公里。流域多年平均降雨量1086毫米,年徑流總量295.4萬立方米,其降雨的特征是暴雨集中,約占全年降雨的70%,多集中在6~9月；年均氣溫16.9℃,極端最高溫度40.4℃,極端最低溫度-7.9℃三、地質(zhì)、土壤流域地勢(shì)東北高,西南低,由東北向西南傾斜,海拔最高點(diǎn)241.4米,最低點(diǎn)68米,相對(duì)高差173.7社會(huì)經(jīng)濟(jì)流域轄大樹灣、黑虎山2個(gè)村,面積6.8平方公里,總?cè)丝?029人,農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力1054個(gè)?，F(xiàn)有耕地2670畝,其中水田1590畝,梯平田375畝,坡耕地705畝。據(jù)20xx國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料,全流域工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值541萬元,其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)值306萬元,農(nóng)業(yè)人均純收入2725元。第三節(jié)、工程概況受XX市西陵區(qū)窯灣鄉(xiāng)水利站委托,XX市水利水電規(guī)劃XX承擔(dān)了黑虎山水庫除險(xiǎn)整治加固任務(wù)。20xx三月十八日至二十日用全站儀對(duì)水庫大壩測(cè)繪了1:200的地形圖,對(duì)庫區(qū)測(cè)繪了1:1000的地形圖。假定村委會(huì)路口的XX公路路面高程為100.00m,1點(diǎn)坐標(biāo)X=100.000,Y=239.600；2點(diǎn)坐標(biāo)X=100.000,Y=148.400。工程規(guī)模黑虎山水庫壩址承雨面積0.56km2,1957年冬由大樹灣、黑虎山兩村共同修建,1958年春建成。由于黑虎山水庫沒有保存工程資料,根據(jù)實(shí)測(cè)情況和對(duì)在當(dāng)?shù)卣{(diào)查推算得知：水庫壩址河床高程約84m,壩頂高程在91m左右,壩高約7m。運(yùn)行期間,對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的灌溉用水起到了十分重要作用。為了進(jìn)一步提高灌溉效益,于1974年對(duì)水庫大壩進(jìn)行續(xù)建加高。即在原壩頂高程91m基礎(chǔ)上采用迎水面砌筑直立條石〔最大塊約1.5噸〕擋土墻方式,將大壩加高4.5m至現(xiàn)在的95.5m高程,壩頂寬度增加到12m~14m,最大壩高達(dá)到11.5m。溢洪道橋涵寬4.0m根據(jù)XX市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)與水利化區(qū)劃,84年實(shí)測(cè)水庫總庫容為10.0萬立方米,死庫容為0.3萬立方米,有效庫容9.7萬立方米,防洪安全標(biāo)準(zhǔn)：130mm/h。按水利水電樞紐工程等級(jí)劃分與SDJ12—78設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),屬五等工程小〔二〕型水庫,主要建筑物為五級(jí)。小〔二〕型水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為20年,非常運(yùn)用〔土石壩型〕洪水重現(xiàn)期為200年。主要建筑物情況水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道和輸水管等組成,其平面位置見"水庫大壩現(xiàn)狀地形圖"。1、大壩水庫大壩系均質(zhì)土壩,土料為壩址右岸山上的紅砂土,壩頂軸線長度從1：200地形圖量得總長為116m,壩頂寬12m~14m,泥結(jié)石主路面寬約3.2m,溢洪道兩橋涵處路面寬4.0m。實(shí)測(cè)水面距壩頂5.78m~6.28m,平均6.0m,即水面高程為89.50m,壩頂高程95.28m~95.78m,壩頂高程平均為95.5m。上游面高程94.5m至93.5m為斜坡面,93.5m至91.4m為直立漿砌條石擋土墻,高程91.4m~90.5m為兩階漿砌條石大方腳,90.5m以下約為2、溢洪道溢洪道位于大壩左岸,型式為開敞式,底板沒有護(hù)砌,堰頂高程約為94.1m。建設(shè)初期為寬3.2m的單孔漿砌拱涵〔拱矢高1.6m,拱圈厚1.0m〕,后來擴(kuò)建成兩孔拱涵,使溢洪道過水凈寬達(dá)到6.2m。溢洪道出口兩側(cè)擋水墻干砌處理長度10m,陡坡段泄槽基本利用岸坡地形未作工程處理,沒有設(shè)置消能設(shè)施,行洪溝為土渠,斷面小且不規(guī)則,土渠兩側(cè)均種植了柑桔。3、輸水管輸水、放空管位于大壩右岸、左岸各一處,右岸輸水管為低剅,取水型式為斜坡笛管式,為砼方形斷面〔50×50cm〕,最低取水高程約為86.5m,出水口高程為85.5m,渠首高程為86.1m,為淹沒出流。灌溉引水渠渠床大多為土渠,部分為石渠,均未采取襯砌措施；左岸設(shè)有一處高剅,剅口高程為93.0m左右,為φ可行性研究的主要任務(wù)第一節(jié)工程存在的主要問題黑虎山水庫1974年續(xù)建加高至今,最高庫水位距溢洪道堰頂50cm左右,從未到達(dá)溢洪道堰頂高程,即溢洪道從未使用過。最近7~8年以來,蓄水位一直維持在91m左右,距離溢洪道堰頂高程94.1m差3m。據(jù)黑虎山村委會(huì)介紹,該水庫半庫運(yùn)行的主要原因是蓄水位抬高后大壩背水坡出現(xiàn)嚴(yán)重的散浸現(xiàn)象,不敢蓄水；再加上迎水面條石砌筑的直立堡坎受風(fēng)浪掏刷嚴(yán)重,最大掏深達(dá)1.2m,后將淘刷部位進(jìn)行了臨時(shí)處理,隨著蓄水位抬高會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)內(nèi)堤坍塌,危與大壩安全。另外,溢洪道堰頂后段陡坡泄槽和消力池均未采取工程措施,行洪溝斷面不足且不暢通,不能滿足泄洪要求,因此要限制蓄水；輸水剅管破損造成水庫漏水,且啟閉不靈,不僅給管理帶來不便,而且危與工程安全,嚴(yán)重影響工程效益。第二節(jié)整治主要任務(wù)針對(duì)工程存在的主要問題,根據(jù)業(yè)主的要求,此次黑虎山水庫除險(xiǎn)整治加固設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：1、大壩迎水面防滲處理；2、壩面外形整治；3、壩體排水設(shè)備設(shè)置；4、輸水剅管更換、修建啟閉機(jī)房和交通橋；5、溢洪道和陡坡段泄槽與消能設(shè)計(jì)；6、右岸灌溉渠和左岸行洪渠改造設(shè)計(jì)。水庫防洪復(fù)核計(jì)算黑虎山水庫屬小〔二〕型水庫,五級(jí)建筑物,水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為20年〔即設(shè)計(jì)洪水頻率P=5%〕,非常運(yùn)用〔土石壩型〕洪水重現(xiàn)期為200年〔即校核洪水頻率P=0.5%〕?；举Y料和依據(jù)壩址承雨面積F=0.56km2設(shè)計(jì)風(fēng)力為6級(jí),風(fēng)速V=12.3m/s校核風(fēng)力為5級(jí),風(fēng)速V=9.35m/s流域類型判別流域分類：J=H/L式中：H——壩址河床與分水嶺的高差L——壩址河床到分水嶺的距離從1：5000地形圖上量得：H=236.0－121.1=114.9m,L=1400mJ=H/L=114.9/1400=0.082=8.2%=5~15%,屬山丘區(qū)。2、流域形狀分類：f=f===0.28,屬一般。流域類型屬五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的第三種——山丘區(qū)一般。第二節(jié)防洪復(fù)核計(jì)算由暴雨資料推求洪峰流量采用原"XX省XX地區(qū)行政公署水利電力局文件,宜署水電〔85〕63號(hào)《關(guān)于水庫防洪復(fù)核計(jì)算中若干具體問題的通知》,對(duì)我區(qū)小流域大多無實(shí)測(cè)水文資料建議：小型水庫采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。一、按小流域洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Qm=KHtβ式中：Qm——洪峰流量m3/sHt——造峰暴雨,為造峰歷時(shí)t內(nèi)的相應(yīng)于洪水標(biāo)準(zhǔn)的暴雨量mmK——隨流域面積大小與地形變化的綜合系數(shù)β——造峰暴雨指數(shù)1、計(jì)算造峰雨量HtHt=HF24××式中：HF24——面雨量n——暴雨遞減指數(shù)。除遠(yuǎn)安用0.7外其他各縣均用0.65d——暴雨參數(shù)。一律采用0.2t——造峰歷時(shí)。采用山區(qū)扇形：t=0.35F0.52=0.35×0.560.52=0.26采用丘區(qū)長形：t=0.5F0.52=0.5×0.560.52=0.37采用山丘區(qū)一般：內(nèi)插t=0.33計(jì)算綜合系數(shù)K采用山區(qū)扇形：K=0.026F0.75=0.026×0.560.76采用丘區(qū)長形：K=0.024F0.73=0.024×0.560.73采用山丘區(qū)一般：內(nèi)插K=0.0163計(jì)算造峰暴雨指數(shù)β采用山區(qū)扇形β=1.63×<F+0.5>－0.036=1.63×<0.56+0.5>－0.036=1.63采用丘區(qū)長形β=1.55×<F+0.5>－0.034=1.55×<0.56+0.5>－0.034=1.54采用山丘區(qū)一般：內(nèi)插β=1.59暴雨點(diǎn)面系數(shù)α24α24=<1+b×F>-a式中：F——承雨面積〔km2〕b為常數(shù),XX市水文分區(qū)屬第Ⅷ區(qū)a=0.168b=0.0054α24=<1+0.0054×0.56>-0.168=0.999=1面雨量HF24=α24H24=H24查XX省《水文手冊(cè)》"最大24小時(shí)點(diǎn)暴雨重現(xiàn)期表"：XX站20年重現(xiàn)期最大降水量為229.6mm,200年重現(xiàn)期最大降水量為386.1mmP=5%情況：Ht=HF24××=229.6××=37.8Qm=KHtβ=0.0163×37.81.59=5.26m3P=0.5%情況：Ht=HF24××=386.1××=63.6Qm=KHtβ=0.0163×63.61.59=12.01m3二、按小〔二〕型水庫的洪水復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算考慮到我區(qū)已出現(xiàn)過時(shí)暴雨120mm的實(shí)際情況,仍按過去復(fù)核標(biāo)準(zhǔn),即一小時(shí)暴雨120~140mm,一小時(shí)泄完,其徑流系數(shù)取1.0,水庫上游來多少,溢洪道泄多少,作為非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn),并考慮安全超高,其洪峰流量QQm=0.278×<120~140>×F式中：F為承雨面積〔km2〕XX站一小時(shí)暴雨130mm代入：Qm=0.278×130×F=0.278×130×0.56=20.24m3三、防洪復(fù)核計(jì)算成果與結(jié)論根據(jù)上述兩種經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的洪峰流量Qm比較后得出：非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)采用"小〔二〕型水庫的洪水復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)"值〔即Qm=20.24m3/s〕,正常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)采用"按小流域洪峰流量經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算"值〔即Qm=5.26m3/s〕。確定壩頂高程后用非常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量Qm=20.24m3/s計(jì)算溢洪道寬頂堰高程,以確保大壩安全。用正常運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量Qm整險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)樞紐布置如前所述,黑虎山水庫工程大壩上游邊坡存在不穩(wěn)定隱患,下游邊坡散浸嚴(yán)重,需對(duì)大壩進(jìn)行壩坡調(diào)整和防滲排水處理；壩坡調(diào)整時(shí)在滿足壩體穩(wěn)定的前提下要考慮以下三方面：一是應(yīng)盡量少占下游魚池,二是減少挖填方量,三是上游坡腳不宜向水中伸入太多,以利施工。根據(jù)上述原則,通過比較,將原壩軸線向下游平移4.4m。新壩軸線由點(diǎn)KD1〔X=101.410,Y=228.860〕和點(diǎn)KD2〔X=103.840,Y=114.940〕控制,軸線長133.942m。溢洪道改造為開敞式正堰,溢流堰軸線與壩軸線正交,交點(diǎn)坐標(biāo)為JD1〔X=101.600,Y=222.700〕,經(jīng)陡坡段和消能池與排洪溝相連。為滿足右岸交通要求,在溢流堰頂設(shè)置鋼筋混凝土雙T形梁結(jié)構(gòu)的公路橋。輸水管為壩下涵管,考慮到原輸水管放水設(shè)施落后,啟閉不便,為防止因涵管漏水而影響大壩安全與操作運(yùn)行方便,此次設(shè)計(jì)將原高剅和低剅封堵,并在原低剅右側(cè)1m處布置新的輸水管線,管線軸線與壩軸線正交,交點(diǎn)坐標(biāo)為JD2〔X=103.010,Y=154.410〕。輸水管由閘門控制,通過工作橋在閘室內(nèi)進(jìn)行啟閉,輸水管出口在下游KD4〔X=69.350,Y=152.720考慮到水庫的運(yùn)行管理,利用大壩上游壩坡取土回填的機(jī)會(huì),在庫內(nèi)右岸修建水庫管理用房100m2,高程96.0m,距壩軸線80大壩橫斷面尺寸擬定大壩橫斷面尺寸應(yīng)滿足壩體穩(wěn)定要求,對(duì)一級(jí)均質(zhì)壩,碾壓容重為1.7~1.8t,取上游壩坡1:2.0~1:2.5,下游壩坡1:2.0。黑虎山水庫大壩最大壩高11.5m,為一級(jí)均質(zhì)壩,加固設(shè)計(jì)確定上游壩坡為1:2.25,下游壩坡1:2.0。上游采用10cm厚C15砼預(yù)制塊護(hù)坡,下鋪20cm厚砂墊層；下游壩殼用草皮護(hù)坡,草皮應(yīng)選擇爬地矮草,也可采用植草護(hù)坡,在壩坡上先鋪腐植土,加肥料后再撒草籽。確定壩頂高程時(shí),考慮現(xiàn)狀壩頂左岸高,右岸低,并結(jié)合溢洪道公路橋的布置和壩頂公路與XX公路的平順連接,將壩頂高程劃分為四段：溢洪道處壩頂公路橋面高程為96.5m,樁號(hào)為0+000〔KD1點(diǎn)〕——0+010,路面縱坡i=0；0+010——0+040段壩頂公路面高程從96.5m漸變到94.7m壩頂高程,路面縱坡i=2.7%；0+040——0+133.94段壩頂公路面高程為94.7m；現(xiàn)狀壩頂公路到左壩頭XX公路由于縱坡太大需進(jìn)行改線,在KD1與KD3〔X=77.220,Y=257.700,高程97.0m〕處作圓弧相連。轉(zhuǎn)角=75°,圓弧半徑R=30m,圓弧長39.3m,圓弧段路面縱坡i=1.3%。圓心點(diǎn)坐標(biāo)為X=228.300,Y=71.200,折線交點(diǎn)JD3坐標(biāo)為X=100.700,Y=252.100。壩頂寬度按構(gòu)造對(duì)中低壩選用5~10m,確定壩頂寬度為6m,其中壩頂公路寬4.5m。在壩頂上游側(cè)設(shè)90cm高的防浪墻,防浪墻可防止浪花濺到壩頂并保障行人安全,用鋼筋混凝土修建。壩頂路面澆筑15cm厚C20砼,下鋪考慮從下游背坡到魚池、排洪溝和灌溉渠的交通要求,在下游背坡中部設(shè)置寬200cm的踏步,沿大壩橫斷面順踏步設(shè)置排水溝,將壩面雨水匯入下游坡腳縱向排水溝,最后排入灌溉引水渠。踏步和排水溝用漿砌石砌筑,用水泥砂漿抹面。第三節(jié)大壩防滲防滲方案：土壩防滲的目的一是減少壩體滲漏量,二是降低下游壩坡浸潤線高度,保持大壩滲流水出流穩(wěn)定。根據(jù)本壩壩型與滲漏情況可考慮三種防滲方案。1、水泥漿或水泥粘土漿灌漿：這一方案由于壩體填筑材料的D15和滲透系數(shù)K未取樣做物理力學(xué)試驗(yàn),因此它的可灌性和灌漿材料也無法確定。但從我市堤防堤身灌漿的實(shí)踐看,結(jié)合本壩實(shí)際,采用水泥粘土漿灌漿應(yīng)該是可能的,灌漿時(shí)可采用單排孔,孔距1—2m,總進(jìn)尺大約1100m。2、砼剛性防滲墻：在壩頂上游側(cè)向下挖一深槽,成型槽底寬1.0m,然后澆筑厚1.0m、S4、C10砼,該方案需砼1500m33、土工膜防滲：按照設(shè)計(jì)橫斷面預(yù)留出上游護(hù)坡〔約10cm〕和砂墊層厚度〔20cm〕后,將上游壩坡按1:2.25削坡修整,然后鋪設(shè)一布一膜土工布。其上鋪20cm厚粗中砂,表面為10cm厚C15預(yù)制砼塊護(hù)坡,該方案需土工布3500m2方案比較：上述三個(gè)方案中,方案二所需砼方量較大,投資大,且深槽開挖對(duì)壩體損傷大,不可??；方案一按其總進(jìn)尺,投資最少,但由于缺乏試驗(yàn)資料,可灌性和灌漿材料難以確定；方案三即土工膜防滲,其防滲可靠,施工技術(shù)成熟、簡單,缺點(diǎn)是投資高于第一方案。根據(jù)上述各方案優(yōu)缺點(diǎn)比較,本階段推薦第三方案即土工膜防滲方案。采用土工膜防滲防滲在施工中應(yīng)注意以下問題：土工膜的物理力學(xué)指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)要求；在上游壩坡中部應(yīng)設(shè)一道防滑槽,槽的截面尺寸為50×50cm；土工膜的上部鋪至校核洪水位以上,下部和兩岸應(yīng)鋪設(shè)至基巖或粘土層；要保證土工膜的搭接長度和焊接質(zhì)量。第四節(jié)壩體排水排水設(shè)備應(yīng)設(shè)置在壩的下游部靠近壩體和壩基相接的地方。排水設(shè)備應(yīng)在任何時(shí)候都具有充分的排水能力,以保證排走全部滲水。表面式排水設(shè)備的用途是防止在滲流逸出表面時(shí)發(fā)生流土,同時(shí)還起著保護(hù)壩坡的作用。本壩采用土工膜防滲效果較好,壩體排水采用表面式排水設(shè)備。因?yàn)楸砻媸脚潘O(shè)備是最簡單的排水設(shè)備,尤其是當(dāng)缺乏足夠數(shù)量的石料時(shí)更為適宜。表面式排水設(shè)備易于觀察和檢修,當(dāng)壩體中浸潤線位置不高,沒有必要降低下游壩體中的浸潤線時(shí),應(yīng)采用這種排水設(shè)備。為了防止下游壩坡雨水沖刷而形成雨淋溝,應(yīng)設(shè)置縱橫排水溝,匯集徑流,排到壩腳。順著踏步在壩坡的橫向設(shè)置兩條排水溝,與縱向排水溝連接。沿著壩坡與岸坡的連接線,必須設(shè)置排水溝,溝的最小寬度不應(yīng)小于30cm,以利清淤。大壩穩(wěn)定計(jì)算一、穩(wěn)定計(jì)算的目的穩(wěn)定計(jì)算的目的是保證壩體在自重、各種情況的空隙壓力和外荷載的作用下,具有足夠的穩(wěn)定性,不致發(fā)生通過壩體或壩體和地基的整體剪切破壞。由于土壩體積很大,沒有傾復(fù)的問題,也沒有受水壓力、浪壓力而發(fā)生滑動(dòng)的問題,因此不必對(duì)這些作用力加以計(jì)算。但是滲透壓力能降低壩坡的穩(wěn)定性。土壩中的滲透壓力主要有以下兩種滲透形式：在正常運(yùn)行情況下,當(dāng)滲流自上游流向下游時(shí)所產(chǎn)生的穩(wěn)定滲流；當(dāng)水庫水位下降時(shí),上游壩體產(chǎn)生不穩(wěn)定滲流,壩體孔隙中所含的水自坡面上流出,同時(shí)壩體中水位隨著逐漸下降。黑虎山水庫大壩為均質(zhì)壩,本次除險(xiǎn)加固上游面坡率為1：2.25,迎水面采用一布一膜土工布防滲處理,壩體浸潤線位置低,加上水庫消落水位小,因此穩(wěn)定計(jì)算只復(fù)核在正常運(yùn)行情況的穩(wěn)定滲流所產(chǎn)生滲透壓力下的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù),以此復(fù)核確定的下游壩坡是否滿足要求。二、計(jì)算壩體浸潤線雖然迎水面采用一布一膜土工布防滲處理后壩體浸潤線位置低,但是在計(jì)算壩體浸潤線時(shí),不考慮土工布的作用,按在不透水地基上土壩滲流水力學(xué)解法中的均質(zhì)壩下游無排水設(shè)備情況進(jìn)行復(fù)核。1、基本資料設(shè)計(jì)溢洪道堰頂高程為94.0m,正常水位94.0m,河床高程約為84.0m,上游坡率m1=2.25,下游坡率m2=2.0。2、壩體浸潤線確定一個(gè)下游無水也無排水設(shè)備的均質(zhì)土壩由于上游三角形壩體的阻滲作用,使浸潤線進(jìn)入壩體的一段向上游彎曲,見下圖。上游正常水位到河床高差H=94.0－84.0=10.0m土壩的滲徑=<95.7－94.0>×2.25+6.0+<95.7－84.0>×2.0=33.225m查β值表：==3.32m1=2.25得β=0.244向上游彎曲長度=βH=0.244×10.0=2.44mL=+=33.225+2.44=35.67m查表確定浸潤線在下游壩坡的出逸點(diǎn)高度：m2=2.0,=3.567,得=0.473,=4.73m按達(dá)塞定律q=kJA,則單位壩長的滲流量為：=壩體內(nèi)浸潤線各點(diǎn)的高度,根據(jù)該點(diǎn)與出逸點(diǎn)的水平距離x由下式算得：浸潤線如下圖所示三、穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定計(jì)算采用水電部XX勘測(cè)XX編制的"K—1土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序",程序在計(jì)算方法方面采用了瑞典條分法和考慮土條水平側(cè)向力的簡化畢肖甫法。程序適用于均質(zhì)壩、心〔斜〕墻壩和土石混合壩的壩坡穩(wěn)定計(jì)算。采用混合法連續(xù)計(jì)算方式,即計(jì)算一個(gè)指定的滑弧,就是先用網(wǎng)格法以給定滑弧圓心為中心,以大步長向四周布設(shè)49個(gè)點(diǎn)逐一計(jì)算,找出安全系數(shù)最小的點(diǎn),轉(zhuǎn)入優(yōu)選法計(jì)算,向最小安全系數(shù)逼近,找出該滑弧深度的最小安全系數(shù)。按程序建立坐標(biāo)系、節(jié)點(diǎn)編號(hào)、線條編號(hào)、編區(qū)域號(hào),將原始數(shù)據(jù)編寫數(shù)據(jù)文件輸入程序進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果如下：見浸潤線圖,最危險(xiǎn)滑弧的滑弧深度Dp=13.80m,最危險(xiǎn)滑弧的圓心坐標(biāo)X0=15.90m,Y0=-10.30m,最大滑弧深度的最小安全系數(shù)為A1=1.285大于規(guī)X允許的最小安全系數(shù)K=1.05,滿足要求,下游壩坡設(shè)計(jì)合理。溢洪道設(shè)計(jì)本次改造設(shè)計(jì)仍采用河岸式溢洪道,由進(jìn)口段、陡坡段和出口消能段組成。寬頂堰設(shè)計(jì)現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)口段兩橋涵拱腳之間寬8.2m,拱涵凈寬6.2m,溢洪道進(jìn)口段底板距涵洞拱頂2.6m〔拱矢高1.6m,拱圈厚1.0m1、堰頂高程確定設(shè)計(jì)進(jìn)口段采用寬頂堰型,過堰流量采用Qm=20.24m3/sQ=式中：ε—側(cè)收縮系數(shù)m—流量系數(shù)溢流前緣長度H0—堰上水頭,水庫流速水頭取為0取P/H≥3時(shí),m=0.36不同長度的堰頂溢流前緣所對(duì)應(yīng)的堰頂水頭如下：溢流前緣長度Q=5.26m3Q=20.24m3b=8.0mH0=0.554mH0=1.36b=7.0mH0=0.606mH0=1.488mb=6.0mH0=0.671mH0=1.649mb=5.0mH0=0.758mH0=1.862m非溢流壩頂安全超高下限值按以下標(biāo)準(zhǔn)確定：正?！苍O(shè)計(jì)洪峰流量〕情況：△h=0非常〔校核洪峰流量〕情況：△h=0根據(jù)上述計(jì)算可以得出：溢洪道結(jié)構(gòu)形式應(yīng)由雙孔拱涵改為單孔箱形涵,上部為雙梁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)公路橋,公路橋截面高擬定為,此次設(shè)計(jì)以溢洪道頂部過壩公路橋面高程96.5m〔溢洪道以右壩頂路面高程為95.7m〕來控制寬頂堰頂部高程。不同長度堰頂溢流前緣所對(duì)應(yīng)的寬頂堰頂部高程如下：溢流前緣長度公路橋截面高橋高+安全超高寬頂堰頂部高程上限b=8.0m0.8m1.1m9b=7.0m0.7m1.0m94.012mb=6.0m0.6m0.9m93.951mb=5.0m0.5m0.8m93.838m現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)口段堰頂高程為94.1m,從上述表中比較后看出,當(dāng)溢流前緣長度b=8.0m,堰頂高程為94.039m時(shí),公路橋面高程為96.5m,溢洪道以右的壩頂高程為95.70m,滿足壩面高程要求,因此確定進(jìn)口段堰頂高程為2、進(jìn)口段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得出：現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)口段兩橋涵拱腳之間寬8.2m,拱涵凈寬6.2m,涵洞拱矢高1.6m,斷面不能通過Q=20.24m3/s的流量,危與大壩安全。加上右側(cè)拱圈斷面已經(jīng)剪斷破壞,此次設(shè)計(jì)拆除現(xiàn)有的雙孔拱涵,將溢洪道進(jìn)口段寬頂堰改建為單孔箱形涵。堰頂公路橋采用C25雙梁式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),截面高0.8m,寬8.0m。將現(xiàn)狀堰底板開挖到設(shè)計(jì)高程,下部采用40cm厚80#砂漿砌石,上部澆筑15cm厚C20鋼筋混凝土。進(jìn)口圓弧面導(dǎo)水墻根據(jù)上游壩坡確定高程,寬頂堰段進(jìn)出口兩側(cè)邊墻頂高程為96.5m,采用80#砂漿砌石擋土墻梯形斷面,外層為二、陡坡段和出口消能段設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)測(cè)地形圖得知：現(xiàn)狀底板落在紅砂巖基礎(chǔ)上,從拱涵出口30m處,高程由94m下降到88m左右,在30m處形成陡坡,高程由88m下降到86.5m,根據(jù)地形條件,確定陡坡長30m,采用坡度i=0.23。即泄水陡槽緊接寬頂堰末端,陡槽進(jìn)口高程為94.0m,經(jīng)30m陡坡段后高程降為87.0m,后接消力池,消力池底板高程為85.0m。溢洪道下泄流量Q=20.24m3/s陡坡段水面曲線與邊墻高度確定臨界水深計(jì)算：hk===0.895m式中：q——單寬流量,q===6.75m3/s/m——1.1正常水深計(jì)算：陡坡段泄槽采用矩形斷面,底寬B=3.0m,混凝土襯砌,n=0.017i=0.23,按明渠流公式計(jì)算正常水深h0=0.496m<hk=0.895m,判斷水面線為急流降水曲線。陡坡段邊墻高度的確定邊墻高度H=h++=0.496+0.08+0.5=1.076m式中：h——泄槽水深,——超高,采用=0.5m——摻氣后增加的水深,===0.08m最后確定陡坡段邊墻高度統(tǒng)一采用H=1.20m。出口消能段設(shè)計(jì)出口消能段設(shè)計(jì)采用校核洪峰流量Q=20.24m3/s,排洪溝渠道水深經(jīng)計(jì)算為h下=2.052m,陡坡段泄槽按明渠流公式計(jì)算正常水深h上=0.496m。消力池〔跌水消力塘〕擬定底寬3.0m,坎高p=2.0m,池深d=1.0當(dāng)為垂直式跌水墻,按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：D===0.58跌落水舌長度=4.30D0.27P=4.30×0.580.27×2.0=7.42m水舌后水深hp=D0.22P=0.580.22×2.0=1.77m收縮水深hc=0.54D0.425P=0.54×0.580.425×2.0=0.86m躍后水深=1.66D0.27P=1.66×0.580.27×2.0=2.86m水躍長度=<1.9－h(huán)c>=1.9×2.86－0.86=4.57m池深s=－h(huán)t=2.86－2.052=0.808m池長=+0.8=7.42+0.8×4.57=11.08m消力池下游水深h下=ht+d=2.052+1.00=3.052mh下=3.052m>σ=1.05×2.86=3.003m池深滿足要求,根據(jù)計(jì)算結(jié)果最后確定消力池深1.0m,池長12.0m。陡坡段邊墻采用80#砂漿砌石擋土墻梯形斷面,外層為15cm厚C15鋼筋混凝土。消力池底板下層采用80#砂漿砌石,面層為15cm厚C15鋼筋混凝土。三、排洪溝設(shè)計(jì)對(duì)溢洪道行洪溝斷面尺寸確定：采用砼襯砌梯形過水?dāng)嗝?設(shè)計(jì)過水流量Q=5.26m3/s,糙率n=0.017,擬定縱坡i=1/500采用均勻流公式計(jì)算過水?dāng)嗝嫠頠=bmnih1.5m0.50.0171/10001.556m1.0m1.00.0171/10001.459m1.5m0.50.0171/15001.744m1.5m1.00.0171/15001.427m1.5m0.50.0171/5001.276m1.0m1.00.0171/5001.236m1.5m1.00.0171/5001.078m1.5m1.250.0171/5001.020m1.2m1.250.0171/5001.096m1.0m1.250.0171/5001.152m對(duì)現(xiàn)狀溢洪道排洪溝縱斷面實(shí)測(cè)：從溢洪道拱涵出口至三岔河入?yún)R口長度為325m,土渠斷面底寬在60cm~120cm之間,土渠斷面右側(cè)緊鄰魚池,渠深在50cm~80cm,土渠斷面左側(cè)為山坡,為半挖半填式渠道,渠堤種植柑桔樹。經(jīng)過對(duì)上述過水?dāng)嗝孢M(jìn)行比較,選用排洪溝梯形斷面尺寸為：底寬b=1.2m,左右邊坡系數(shù)m=1.25,糙率n=0.017縱坡i=1/500,渠道過水深h=1.096m。排洪溝渠道采用砼三面光襯砌,襯砌厚度為10cm,考慮到溢洪道使用機(jī)率少,渠道高度確定為1.2m,出現(xiàn)超設(shè)計(jì)洪水時(shí)允許漫渠頂。根據(jù)現(xiàn)有的土渠斷面,渠道盡量鄰山坡布置為半挖半填式,以增加渠道邊坡的穩(wěn)定。排洪溝右側(cè)堤頂高程在85m~76m之間,渠床高程多在84m~75m之間,樁號(hào)230m斷面到樁號(hào)250m斷面土渠溝底高程相差近輸水剅、啟閉機(jī)臺(tái)、工作橋與灌溉渠設(shè)計(jì)輸水剅設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)將左岸一處高剅〔位于溢洪道進(jìn)口,剅口高程為93.0m左右,φ200mm的砼管〕廢除,只在右岸設(shè)置一處輸水管。將右岸現(xiàn)有斜坡笛管取水型式改造為螺桿啟閉式鑄鐵閘門,根據(jù)現(xiàn)有渠首高程86.1m確定閘室底板高程為輸水管徑確定設(shè)計(jì)灌溉引水渠引用流量Q=0.3m3/s,采用有壓管道恒定流公式計(jì)算輸水管徑。Q=μc式中：μc——管道流量系數(shù),μc=ω——管道斷面面積d——管道直徑——管道計(jì)算段長度——管道計(jì)算段中各局部損失系數(shù)之和H——作用水頭——?jiǎng)幽芨恼禂?shù),直管=1.05~1.10——沿程阻力系數(shù)根據(jù)試算結(jié)果：H=2.5m,=60m,即水庫輸水高程為88.6m時(shí),采用管徑40cm的混凝土管能通過引用流量Q=0.3m3/s。當(dāng)庫水位高于88.6m時(shí),引水流量大于Q=0.3m3/s,可以通過控制閘門開度來調(diào)節(jié)引水流量；當(dāng)庫水位低于88.6m時(shí),引水流量小于Q=0.3m3/s,庫水位平管頂〔高程8剅管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引水灌溉剅管由八字型上游連接段、閘室段、洞身段和出口連接段組成。閘室布置：閘室順?biāo)鞣较蜷L度L=1.5m,閘室寬度考慮采用0.5×0.5m的鑄鐵平板閘門〔選用LQ—1.0T螺桿式啟閉機(jī)〕,取閘室凈寬為0.8m。閘室邊墻、胸墻和進(jìn)口八字墻結(jié)合上游壩坡平順布置,底板澆筑20cm厚C洞身段采用頂管施工方法,避免破堤抽槽,但要注意混凝土頂管的進(jìn)口封堵處理,避免管內(nèi)有壓水流掏刷壩體,危與壩身安全。洞身段出口設(shè)置3m的扭曲翼墻與灌溉渠道相連。二、啟閉機(jī)臺(tái)、工作橋設(shè)計(jì)為方便閘門啟閉,將啟閉機(jī)臺(tái)高程同壩頂95.7m,設(shè)置工作橋連接壩頂和啟閉機(jī)房。啟閉機(jī)臺(tái)和工作橋均采用排架式,排架支柱為Φ300mm圓柱截面,支柱基礎(chǔ)根據(jù)平面布置埋入上游壩坡1.0m,基礎(chǔ)底面為二階大方腳。工作橋面寬1.2m,兩邊設(shè)置鋼管欄桿；啟閉機(jī)臺(tái)為直徑3.0m的圓形結(jié)構(gòu),周圍設(shè)置鋼管欄桿,上部設(shè)置直徑1.5m的圓形結(jié)構(gòu)啟閉機(jī)房,房頂為六角亭結(jié)構(gòu)。上述結(jié)構(gòu)均采用C20鋼筋混凝土,啟閉機(jī)房采用磚墻圍護(hù)。三、灌溉渠設(shè)計(jì)對(duì)灌溉渠斷面尺寸確定：采用砼襯砌梯形過水?dāng)嗝?設(shè)計(jì)考慮右岸壩坡匯流排入渠道,因此,渠道設(shè)計(jì)流量為Q=0.5m3/s,糙率n=0.017,擬定縱坡i=1/500采用均勻流公式計(jì)算過水?dāng)嗝嫠頠=bmnih0.8m1.00.0171/10000.485m1.0m1.00.0171/10000.437m1.0m1.00.0171/15000.487m1.5m1.00.0171/15000.398m0.5m1.00.0171/5000.483m0.8m1.00.0171/5000.401m對(duì)現(xiàn)狀灌溉渠縱斷面實(shí)測(cè)：從引水剅出口渠首至三岔河入?yún)R口長度為435m,土渠斷面底寬多在80cm~100cm之間,土渠左側(cè)堤頂高程在86m~75m之間,渠床高程上段在85m~底寬b=0.8m,左右邊坡系數(shù)m=1.0,糙率n=0.017縱坡i=1/1000,渠道過水深h=0.485m。設(shè)計(jì)渠線仍采用現(xiàn)有斷面,若過水?dāng)嗝娌蛔?則盡量鄰山坡側(cè)布置。其中,在樁號(hào)210m和樁號(hào)390m兩段渠床為巖石,水流在渠道樁號(hào)435m處左轉(zhuǎn)彎注入河道。渠道考慮襯砌超高0.15m,確定渠道高度為0.65m,渠道斷面為8第五章施工組織設(shè)計(jì)與投資估算第一節(jié)施工組織設(shè)計(jì)交通、水電與通訊黑虎山水庫交通便利,距城區(qū)中心10公里,水庫壩頂公路與XX路相連。水庫緊鄰黑虎山村委會(huì),與外界通訊聯(lián)絡(luò)方便。施工與生活用水取自東山運(yùn)河,若遇運(yùn)河檢修停水,可在庫內(nèi)臨時(shí)筑堤蓄水；施工與生活用電采用大網(wǎng)電源,保證率高。施工中主要建筑材料如水泥、砂、骨料塊石、和管材等可直接從城區(qū)采購；大壩回填用料可以利用削坡后的土料,不足部分從庫內(nèi)右岸取土,即能解決土源不足,又能增加水庫庫容。施工布置與技術(shù)要求施工布置：遵循因地制宜、統(tǒng)籌安排、易于管理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則,以保證工程施工質(zhì)量,加快施工進(jìn)度。水泥倉庫、鋼筋加工廠和施工人員辦公、生活用房可以利用水庫左壩頭閑置的村幼兒園,不足部分則就近解決。砼拌合設(shè)備布置在水庫右岸,周圍平整出場地堆放砂石料。技術(shù)要求：黑虎山水庫除險(xiǎn)加固工程根據(jù)資金籌措情況,對(duì)工程可一次施工,也可分年施工。若分年實(shí)施,則先安排溢洪道和大壩下游背坡的施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,拆除現(xiàn)有的兩孔漿砌石橋涵,對(duì)寬頂堰、陡坡段和消力池底板開挖到設(shè)計(jì)高程后,完成上述底板和側(cè)墻的漿砌,修建鋼筋混凝土雙T形梁結(jié)構(gòu)壩頂公路橋,恢復(fù)交通要求,最后澆筑溢洪道面層鋼筋混凝土；對(duì)下游壩坡進(jìn)行削坡整治,盡量保留左岸柑桔,根據(jù)溢洪道的布置要求和左岸壩頂公路的降坡改線要求,對(duì)設(shè)計(jì)X圍內(nèi)兩側(cè)柑桔進(jìn)行移栽,按設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行削坡修整,然后安排表面式排水設(shè)備的施工,要按圖紙要求,最下層緊靠土壩鋪筑厚20cm砂,第二層為20cm卵石,面層為40cm塊石；最后完成下游排水溝和臺(tái)階的砌筑。大壩上游迎水面壩坡施工要選擇冬季或春季,將水庫放空,拆除上游直立漿砌堡坎。清除設(shè)計(jì)壩坡線內(nèi)的淤泥和雜物,對(duì)壩坡回填壓實(shí)整平到設(shè)計(jì)要求后,鋪設(shè)一布一膜土工布,然后在其上鋪筑20cm厚的中粗砂保護(hù)層,再在保護(hù)層上鋪設(shè)10cm厚C15預(yù)制砼塊護(hù)坡。土工布下墊層土粒越細(xì),土工布斜墻抗水壓的能力越大,在坡面中部設(shè)置一道防滑槽,可以預(yù)防壩體沉陷將土工布拉壞,在鋪設(shè)土工布時(shí)還要避免土工布的刺破,還要保證土工布的搭接長度和焊接質(zhì)量；同時(shí)完成過堤管的頂管施工與輸水預(yù)制砼管的安裝、止水處理,剅管閘室、排架、啟閉機(jī)房和工作橋的施工。完成溢洪道、下游坡整治和上游防滲與坡面整治后,對(duì)排洪溝和灌溉引水渠進(jìn)行砼三面光整治。第二節(jié)主要工程量下游壩體：挖方79m3,填方1027m3,削坡修整1728m2,草皮護(hù)坡1728m2,排水溝和踏步漿砌石144m3,排水體——塊石333m3,卵石159m32、上游壩體：挖方1935m3,漿砌石拆除346護(hù)坡墊層中粗砂450m3,護(hù)坡C15砼：225m3,土工膜〔一布一膜,200g/m2〕3220m2。3、壩頂：填方109m3,公路墊層〔混合料〕99m3,C20砼公路路面117m3,防浪墻C4、溢洪道：80#漿砌石93m3,C15砼21m3,鋼筋1350kg,挖方〔風(fēng)化巖石〕57m5、陡坡段：80#漿砌石126m3,C15砼27m3,鋼筋6、消力池：80#漿砌石135m3,C15砼14m3,鋼筋7、排洪溝：挖方605m3,填方1083m3,C15砼8、灌溉引水渠：挖方193m3,填方210m3,C15砼9、剅管：閘室C15砼4.8m3,φ40cm過堤頂管安裝60m,啟閉設(shè)備LQ—1.0T,0.5×0.5鑄鐵閘門一套；排架C20砼2.7m3,鋼筋270kg；工作橋C20砼3.8m3,鋼筋：420kg；啟閉房C20砼6.3m3,鋼筋760kg,琉璃屋面瓦10、水庫管理用房：10011、公路橋：C25砼17.8m3,鋼筋：1970kg12、柑桔移栽2.2畝。由于水庫長期半庫運(yùn)行,庫水位低,溢洪道從未使用過,致使下游兩岸壩肩種植的柑桔已成大樹；庫內(nèi)在94.0m高程以下也種植了部分柑桔樹。此次水庫除險(xiǎn)整治恢復(fù)蓄水后,正常水位94.0m淹沒造成庫內(nèi)柑桔移栽1.4畝；修建溢洪道和壩頂左岸公路降坡造成庫外左岸柑桔移栽0.8畝。第三節(jié)投資估算編制說明投資估算的編制原則按照"鄂水計(jì)[1998]266號(hào)"文頒發(fā)的《XX省水利水電工程概〔估〕算費(fèi)用構(gòu)成與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》〔試行〕〔以下簡稱《費(fèi)用與標(biāo)準(zhǔn)》〕的規(guī)定,不計(jì)價(jià)差預(yù)備費(fèi)；和按能源部、水利部"能源水規(guī)〔1991〕527號(hào)"文頒發(fā)的《水利水電工程初步設(shè)計(jì)概算編制辦法》〔試行〕的辦法和格式執(zhí)行?；A(chǔ)單價(jià)人工預(yù)算單價(jià)執(zhí)行《費(fèi)用與標(biāo)準(zhǔn)》和"鄂水計(jì)[1999]318號(hào)"文頒發(fā)的《關(guān)于水利水電工程