水庫初步設計報告(改)

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概況-1-1.1工程根本情況-1-1.2大壩平安鑒定結論-2-1.3水文、氣象-2-1.4工程地質-3-1.5除險加固的必要性及工程整治任務-4-1.6工程管理-5-1.7施工組織設計-5-1.8***水庫工程主要特性表-6-1.9工程投資概算-8-2．水文-10-2.1概述-10-2.2根本資料復核-12-2.3設計洪水計算復核-13-2.4壩頂高程復核-20-2.5整治后壩頂高程計算-26-3．工程地質-32-3.1工程地質概述-32-3.2主要建筑物工程地質評價-34-3.3壩體病險與主要工程問題及整治建議-36-3.4天然建筑材料-37-4．主要建筑物除險加固設計-38-4.1工程等級和洪水標準-38-4.2設計依據(jù)-38-4.3樞紐工程除險加固設計-39-4.4大壩整治加固后的滲流及壩坡穩(wěn)定計算-49-4.5工程觀測設計-64-4.6附屬設施設計-65-5．電氣和金屬結構-67-5.1電氣-67-5.2金屬結構-67-6．工程管理-68-6.1管理機構及管理方法-68-6.2工程管理范圍和保護范圍-69-6.3工程管理設施-70-6.4水庫平安管理方法-71-7．施工組織設計-73-7.1施工條件-73-7.2施工導流-73-7.3料場的選擇與開采-74-7.4主體工程施工-75-7.5施工總布置-78-7.6施工總進度-79-8．工程征占地-82-8.1水庫淹沒處理范圍-82-8.2工程占地-82-8.3安置規(guī)劃-82-8.4工程占地補償投資概算-82-9．水土保持及環(huán)境保護-87-9.1環(huán)境現(xiàn)狀及影響-87-9.2環(huán)境影響綜合評價-89-9.3水土保持-90-10．工程投資概算-93-10.1工程概算指標-93-10.2概算編制原那么及依據(jù)-93-11．效益分析-98-11.1工程概況-98-11.2國民經(jīng)濟評價-98-11.3財務分析-103-11.4綜合評價-103-附圖：附圖1***水庫平面布置圖〔BSSK-CB-001〕；附圖2大壩最大斷面圖〔BSSK-CB-002〕；附圖3大壩迎水面護坡大樣圖〔BSSK-CB-003〕；附圖4大壩背水坡細部圖〔BSSK-CB-004〕；附圖5溢洪道縱橫斷面圖〔BSSK-CB-005〕；附圖6放水臥管結構圖〔BSSK-CB-006〕；附圖7灌漿平面布置圖〔BSSK-CB-007〕；附圖8大壩灌漿孔位孔深圖〔BSSK-CB-008〕；附圖9防汛公路設計圖〔BSSK-CB-009〕；附圖10管理房布置圖〔BSSK-CB-010〕；附圖11監(jiān)測設施平面布置圖〔BSSK-CB-011〕；附圖12監(jiān)測設施大樣圖〔BSSK-CB-012〕；附圖13施工組織設計平面布置圖〔BSSK-CB-013〕；1工程概況1.1工程根本情況***水庫位于***縣大興鎮(zhèn)茅萊村境內,水庫所在河流屬長江一級支流綦江支流上游,水庫壩址以上集雨面積0.5km2,主河道長1.148km,河道平均比降23.49‰，河流屬丘陵地區(qū)，庫區(qū)人類活動頻繁。***水庫于1973年9月開工修建，1975年5月竣工。1.2大壩平安鑒定結論***水庫目前存在多項病害。對此，2012年06月***縣水務局大壩平安鑒定專家組對***水庫工程主要建筑物進行了平安鑒定?！?**縣***水庫大壩平安鑒定報告書》結論是:1〕工程質量評價：單項綜合評價為不合格。2〕運行管理評價：單項綜合評價為差。3〕防洪標準復核：經(jīng)復核，***水庫大壩現(xiàn)有防洪能力不滿足《水利水電工程等級劃分及洪水標準》〔SL252－2000〕及《水利樞紐工程除險加固近期非常運用洪水標準的意見》〔水規(guī)[1989]21號〕要求。單項綜合評定為C級。4〕結構平安評價：根據(jù)《水庫大壩平安評價導那么》〔SL258-2000〕，綜合評定***水庫大壩結構平安定為B級。5〕滲流平安評價：根據(jù)《水庫大壩平安評價導那么》〔SL258-2000〕,大壩的滲流性態(tài)平安，單項綜合評定為B級。6〕根據(jù)《水庫大壩平安評價導那么》(SL258-2000)，該水庫大壩的抗震平安性評定為A級7〕根據(jù)《水庫大壩平安評價導那么》(SL258-2000)，故該工程金屬結構平安性評定為A級。按照《水庫大壩平安評價導那么》〔SL258-2000〕規(guī)定的平安性分級標準及平安分類原那么，綜合評定***水庫大壩為三類壩，屬病險水庫。1.3水文、氣象***水庫位于***縣大興鎮(zhèn)茅萊村境內,水庫所在河流屬長江水系壁南河支流，水庫壩址以上集雨面積0.5km2,主河道長1.148km,河道平均比降23.49***縣地處亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，氣候濕潤，雨量充分，四季清楚。具有春旱、夏熱、秋遲、冬暖、無霜期長以及風速小、濕度大、日照少、云霧綿雨多的特點。年平均氣溫18.3℃，極端最高氣溫39.7℃，極端最低氣溫2.3℃；年平均降雨量1231.2mm；年平均日照時數(shù)911.5小時；年平均風速1.6米/秒，多年平均最大風速1.4工程地質工程區(qū)位于四川盆地東部邊緣，區(qū)域地形以狹長條帶狀低山與寬緩丘陵相間分布為主要特征〔俗稱“平行嶺谷”區(qū)〕，山頂一般高程600～800m；丘陵區(qū)地形呈串珠狀圓頂淺丘，一般高程200～400m。工程區(qū)所處大地構造部位屬揚子準地臺〔Ⅰ級〕***臺坳〔Ⅱ級〕***褶皺束〔Ⅲ級〕華鎣山穹褶束〔Ⅳ級〕，構造形跡為定型于燕山運動末期的北東—南西向褶皺，斷裂構造不發(fā)育；本工程主要涉及構造為溫塘峽背斜和***向斜。區(qū)域地層主要為三疊系、侏羅系及第四系地層，巖性為灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂巖及泥巖。水文地質條件較簡單，地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶裂隙水、碳酸鹽巖巖溶溶洞水、碎屑巖基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水，工程區(qū)主要為碎屑巖基巖裂隙水。不良地質現(xiàn)象主要為小體積的崩塌、滑坡。按地震部門劃分，工程區(qū)屬華鎣——綦江地震帶，深部構造背景與華鎣山基底斷裂相關。該地震帶中小地震活動較頻繁。2008年發(fā)生的四川汶川8.0級地震對工程區(qū)的影響烈度亦小于Ⅵ度。2001年版《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》〔1：400萬〕劃定的工程區(qū)超越概率10％的地震動峰值加速度為0.05g。因此，工程區(qū)構造穩(wěn)定性良好。1.5除險加固的必要性及工程整治任務除險加固的必要性***水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、水產(chǎn)等綜合利用的小〔二〕型水庫。***水庫灌溉大興鎮(zhèn)茅萊村、槽房村、張家村、均田村等，灌溉面積515畝。大壩一旦潰壩，將對大壩下游人民群眾的生命財產(chǎn)帶來巨大損失和不良的社會影響。整治***水庫是除險加固、防洪保安和農(nóng)田灌溉的需要，也是當?shù)厣鐣€(wěn)定，經(jīng)濟持續(xù)、健康、快速開展的需要，因此，***水庫病害整治工程勢在必行。工程整治任務針對《***水庫大壩平安鑒定報告書》中的病害問題，提出的工程整治任務為：1、對大壩上、下游護坡；2、壩基防滲處理；3、改建溢洪道；4、新建排水棱體；5、新建放水設施的臥管和涵管；6、增設位移、滲流觀測設施、水位標尺和水庫監(jiān)控設備設施；7、新建管理房100.80㎡；8、新建防汛公路長約500m。1.6工程管理***縣***水庫工程是以灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的水利工程。除險加固后水庫總庫容13.82萬m3，屬Ⅴ等工程；灌面515畝。為了充分發(fā)揮工程效益，保證水庫工程正常運行，根據(jù)水利部發(fā)布的《水庫工程管理設計標準》SL106-96的有關規(guī)定，結合本工程實際情況，確定***水庫的管理機構。該工程的管理體制為實行逐層管理、分級負責的管理體制。即在***縣水務局下設梁健龍鎮(zhèn)水利工程管理站。***水庫管理所為本工程業(yè)主單位。該工程業(yè)主主要負責該工程的建設組織實施和工程建成后的管理、維護工作。***縣水務局為業(yè)務主管部門。根據(jù)《***市水利工程管理條例》及《水庫工程管理設計標準》〔SL106--96〕的有關規(guī)定。管理所根據(jù)劃定的管理范圍和保護范圍內實施，嚴格管護和經(jīng)營管理，實行企業(yè)化管理，獨立核算，自負盈虧，接受***縣水務局的管理監(jiān)督考核。工程維修養(yǎng)護、運行管理費來源于工程水費征收等綜合收入。1.7施工組織設計***水庫是一個以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小〔二〕型水庫。水庫樞紐由大壩、放水設備、溢洪道組成。水庫壩址以上集雨面積0.5km2,主河道長1.148km,河道平均比降23.49***水庫位于***縣大興鎮(zhèn)茅萊村，對外交通運輸條件不方便，鄉(xiāng)村路沒有通向水庫的道路，無法通車，難以到達防汛的要求。施工用水可直接在水庫取水，能滿足施工用水要求。施工期用電可直接從當?shù)匾延芯€路就近搭接，比較方便。進度安排原那么及依據(jù)為：遵循國家政策、法令和有關規(guī)程標準；嚴格執(zhí)行根本建設程序，力求縮短工程建設周期；各工程施工程序前后兼顧、銜接合理、干擾少、施工均衡；采用平均先進指標；在保證工程質量與施工總工期的前提下，充分發(fā)揮投資效益。根據(jù)水庫主管部門對整個工程的安排，結合本工程合理工期需要，方案施工總工期為6個月，即第一年10月初～第二年3月底。1.8***水庫工程主要特性表***水庫工程主要特性見表1-1：表1-1***水庫工程特性表序號項目名稱單位主要指標除險加固前除險加固后一流域特性1集雨面積Km20.500.502主河槽長度Km1.1481.1483主河槽比降‰23.4923.494多年平均降水量mm1231.21231.25設計洪峰流量m3/s9.889.886設計洪水總量萬m36.556.557校核洪峰流量m3/s15.3315.338校核洪水總量萬m39.859.85二水庫特性1死水位m——382.502正常蓄水位m384.12384.123設計洪水位m385.33385.093校核洪水位m385.87385.514死庫容萬m3——6.805正常庫容萬m39.939.936總庫容萬m314.6913.82續(xù)表1-1***水庫工程特性表序號項目名稱單位主要指標除險加固前除險加固后三樞紐特性〔一〕大壩1壩型均質土壩均質土壩2壩頂高程m385.52385.523最大壩高m15.0015.004壩頂長度m92.7092.705壩頂寬度m3.603.60〔二〕泄洪建筑物1溢洪道型式正槽開敞式正槽開敞式2堰頂寬度m3.205.003最大下泄流量m3/s10.4011.704堰頂高程m384.12384.12〔三〕放水設施1放水建筑物型式臥管臥管臥管涵管2長度m————2.8081.843斷面尺寸〔寬×高〕m————直徑2Ф3004最低取水高程m——382.505最大放水流量m3/s————四工程效益1設計灌溉面積畝5155152水庫對下游影響515畝田地和下游村莊注:本次復核工作中利用1：500實測地形圖，高程系統(tǒng)采用假定高程系統(tǒng)，坐標系采用獨立坐標系。1.9工程投資概算本次工程投資指標如下：工程總投資為180.99萬元，其中建筑工程費102.79萬元，臨時工程費10.23萬元，獨立費42.46元，預備費8.38萬元，機電設備購置費12.12萬元，水土保持費3萬元，環(huán)境保護費2萬元。2．水文2.1概述2.1.1流域概述***水庫位于***縣大興鎮(zhèn)茅萊村境內,水庫所在河流屬長江水系碑亭子河支流,水庫壩址以上集雨面積0.5km2,主河道長1.148km,河道平均比降23.49***縣地處亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，氣候濕潤，雨量充分，四季清楚。具有春旱、夏熱、秋遲、冬暖、無霜期長以及風速小、濕度大、日照少、云霧綿雨多的特點。年平均氣溫18.3℃，極端最高氣溫39.7℃，極端最低氣溫2.3℃；年平均降雨量1231.2mm；年平均日照時數(shù)911.5小時；年平均風速1.6米/秒，多年平均最大風速12m/s；年平均相對濕度80%；年平均無霜期337天。根據(jù)《***水庫工程復查說明書》〔“三查三定”報告〕，***水庫防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。結合水庫的實際情況，本次將水庫的防洪標準定為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。本次洪水復核是依據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》〔SL252-2000〕、《水利水電工程設計洪水計算標準》〔SL44-2006〕和《防洪標準》〔GB50201-94〕等規(guī)程標準要求進行的。2.1.3根本資料的收集、整理與復核⑴流域洪水復核資料本工程流域內無水文站和雨量站，屬無實測資料地區(qū)。因此采用暴雨途徑計算設計流量。按照小流域推理公式法和瞬時單位線法兩種方法計算，并進行成果合理性分析取值。本次根據(jù)流域1/10000地形圖，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，核實流域分水嶺，量算流域面積、河長及河道平均比降，量算結果與***水庫“三查三定”報告根本一致，為：F=0.50km2，L=1.148km，J=23.49⑵水庫工程資料1〕水庫庫容曲線水位～庫容曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-1。2〕水庫面積曲線水位～面積曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-2。表2-1***水庫庫容曲線高程〔m〕庫容〔萬m3〕高程〔m〕庫容〔萬m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-2***水庫水位——面積曲線高程〔m〕面積〔萬m2〕高程〔m〕面積〔萬m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————3〕水庫泄洪設施該庫現(xiàn)有泄洪設施為左岸溢洪道，堰頂寬度為3.20米，進口高程384.12m，出口高程4〕壩頂高程根據(jù)“三查三定”報告，均質土壩頂高程385.52m，庫區(qū)多年平均最大風速12.0以上資料，經(jīng)核實根本資料無誤。2.2根本資料復核本工程流域內無水文站和雨量站，屬無實測資料地區(qū)。因此采用暴雨途徑計算設計流量。按照小流域推理公式法和瞬時單位線法兩種方法計算，并進行成果合理性分析取值。本次根據(jù)流域1/10000地形圖，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，核實流域分水嶺，量算流域面積、河長及河道平均比降，量算結果與***水庫“三查三定”報告根本一致，為：F=0.50km2，L=1.148km，J=23.492.3設計洪水計算復核2.3.1暴雨特征流域處在亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候濕潤多雨，常出現(xiàn)大雨或暴雨，暴雨出現(xiàn)時間為4～10月，其中以6月和7月出現(xiàn)頻率最高，強度最大。與之相對應，年最大洪峰流量發(fā)生在4～9月，多發(fā)生在6～7月。2.3.2洪水特征工程區(qū)地形屬于深丘區(qū)，河谷狹窄，匯流較快，河槽調蓄能力小，因此，洪水具有陡漲陡落的特點，洪水多為單峰型，一次洪水過程約持續(xù)一天左右。通過該河流域洪水過程線分析，P=5%洪水漲退全過程為11.00h，形成洪峰時間為1.73h，峰型多為單峰。2.3.3設計暴雨采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中最大1/6h、1h、6h、24h暴雨均值及變差系數(shù)等值線圖的查值成果。暴雨資料統(tǒng)計參數(shù)見表2-3表2-3***水庫區(qū)域暴雨參數(shù)表利用資料時段〔h〕均值〔mm〕CvCs查手冊1/617.30.353.5Cv1430.433.5Cv6780.483.5Cv241040.53.5Cv2.3.4設計洪水2.3.4.1洪水計算方法及標準〔1〕計算方案***水庫河道流域范圍內無實測洪水資料,按照暴雨途徑計算設計流量。本次根據(jù)SL44-2006《水利水電工程設計洪水計算標準》，查《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》〔以下簡稱《手冊》〕中的暴雨資料，采用推理公式法及綜合瞬時單位線法計算壩址設計洪水，并進行成果合理性分析?！?〕洪水計算標準根據(jù)水利部頒發(fā)的《水利水電工程等級劃分及設計標準》〔SL252-2000〕的有關規(guī)定，***水庫為小〔2〕型水庫，工程等別為Ⅴ等，永久性主要水工建筑物級別為5級，本次采用設計洪水標準P＝5%，校核洪水標準P＝0.5%。2.3.4.2設計洪峰流量成果復核及合理性分析〔1〕推理公式計算洪水1〕暴雨參數(shù)：設計雨力Sp及暴雨公式指數(shù)n，參數(shù)n在不同暴雨歷時范圍內,其取值不同。***水庫暴雨歷時t在1～6h范圍內，故按暴雨歷時t=1～6h范圍內的相應公式計算設計雨力Sp及暴雨公式指數(shù)n。2〕產(chǎn)流參數(shù)μ：根據(jù)***水庫所在的地理位置、地質概況、植被較差；墾植度大、水土保持能力較弱，采用《手冊》中表3-1盆地丘陵區(qū)的μ值統(tǒng)計系數(shù)公式：μ=4.8F-0.19、CV=0.18、Cs=3.5CV計算各設計μ值。3〕匯流參數(shù)m：根據(jù)《手冊》中表3-2的m值綜合成果表，盆地丘陵區(qū)的m值計算公式：當θ=1～30時，m=0.40θ0.204。成果見表2-3?！?〕瞬時單位線計算洪水1〕產(chǎn)流參數(shù)：查《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中綜合分區(qū)圖，屬Ⅳ區(qū)，流域平均暴雨損失量If取25mm，流域平均穩(wěn)定入滲率fact取0.9mm。2〕匯流參數(shù)：根據(jù)設計流域地理位置結合流域實際情況，查《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》綜合瞬時單位線匯流參數(shù)分區(qū)圖④區(qū)，C=10.1686。3〕暴雨點面折減系數(shù)分區(qū)為Ⅴ1。4〕設計雨型在《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》設計雨型逐時分配比值表中為Ⅴ1區(qū)。此雨型主雨峰處于中偏后時段，且次峰靠近主雨峰。根據(jù)上述參數(shù)采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中綜合瞬時單位線計算公式推求設計洪水，成果見表2-4。表2-4洪峰流量計算成果表方法P=5%洪峰流量〔m3/s〕P=0.5%洪峰流量〔m3/s〕手冊推理公式8.9314.50瞬時單位線3.204.7“三查三定”成果9.8815.33從表2-4分析比較，瞬時單位線法計算成果與推理公式法及“三查三定”成果差值略大，綜合瞬時單位線法推求設計洪水，綜合的因素較多，參數(shù)確定較困難，計算誤差較大，且計算成果較小偏于不平安，因此不推薦瞬時單位線法計算成果；出于工程平安的考慮，本次設計采用“三查三定”計算的設計洪水成果作為***水庫本次大壩平安鑒定洪水成果。即P=0.5%時，洪峰流量為15.33m3/s，P=5%時，洪峰流量為9.88m表2-5***水庫設計洪水成果表頻率P〔％〕50.5洪峰流量Q〔m3/s)9.8815.33洪水總量W〔萬m3〕6.559.852.3該河流為山溪性河流，洪水過程具有陡漲陡落的特點，峰型為單峰尖瘦型，校核、設計洪水過程線見表2-6。表2-6***水庫校核、設計洪水過程線序號P＝0.5％P=5%時程(h)流量(m3)時程(h)流量(m3)1000020.1990.7240.2010.44630.2591.450.2610.89340.3582.890.3621.7950.4585.790.4633.5760.5588.680.5635.3670.65711.60.6647.1480.71713.70.7248.4890.79715.330.8049.88100.97613.70.9858.48111.19511.61.2077.14121.5538.681.5695.36132.1315.792.1523.57143.5842.893.621.79155.1781.455.2280.893166.3720.7246.4350.446177.76607.8430圖2-1***水庫校核、設計洪水過程線圖2.3工程河流地處亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)。洪水由暴雨形成，洪水發(fā)生時間與暴雨一致。每年4月開始進入汛期,5～9月是本流域暴雨多發(fā)季節(jié)，特大暴雨、洪水常發(fā)生在此時期。本地區(qū)洪水有明顯的季節(jié)變化規(guī)律。每年3月下旬開始，隨著氣溫的上升和降雨量增多，流量逐漸加大，4月為汛前過渡期，5～9月為主汛期，暴雨頻繁，洪水也大，年最大流量主要發(fā)生在該期。10月為汛后過渡期，隨著降雨減少，洪水量級隨之減小。11月到翌年2月是枯水期。根據(jù)洪枯水變化規(guī)律進行施工安排。由于本流域無實測洪水資料，且流域面積較小，豐水期洪水計算已采用《手冊》中推理公式法和綜合瞬時單位線法推求設計洪水，然后根據(jù)流域實際情況選擇適合本流域計算方法的洪水成果。但枯水季節(jié)施工期洪水計算采用此法計算流量偏大，故借鑒鄰近流域和規(guī)模相近的水文站的水文分析資料，按照水文面積比較法計算是可行的，對小型水庫工程而言，只要參證流域應具有長期觀測資料，氣候條件、天氣系統(tǒng)、地質地形條件和植被等下墊面相似，計算成果能滿足工程要求?！?〕參證站選擇***市北碚區(qū)中洞水文站，集雨面積55km2，觀測資料有降雨、水位、流量。水位和降雨資料都為1960年6月至1992年，流量資料為1961年6月至1992年。該站資料經(jīng)整編、審查、刊印，故資料成果可靠。***縣***水庫集雨面積0.5km2，主河道長1.148km，主河道平均比降為118.59‰。流域范圍內屬丘陵地區(qū)。施工洪水計算采用水文比較法推算，按照面積比指數(shù)0.67計算，〔2〕參證站中洞水文站枯季洪水計算成果，見表2-7?！?〕分期設計洪水計算成果通過以上分析，本水庫分期洪水計算擬用水文比較法計算，即計算公式為：Q本=Q參證×〔F本/F參〕n，面積比指數(shù)n***地區(qū)取0.67。分期洪水計算成果，見表2-8。表2-7中洞水文站施工期洪水計算成果表月份各頻率設計值(m3/s)P=5.0%P=10%P=20%33.30%P=50%1月3.852.791.731.060.662月1.991.591.060.800.533月9.025.713.051.460.804月34.2424.0214.738.764.9110月47.6431.7118.0510.306.2911月22.5615.399.025.182.7912月5.313.582.121.190.6612月～次年1月7.034.642.521.330.6611月～次年3月25.6118.7112.217.834.7810月～次年4月57.1942.7328.7919.2412.19表2-8施工期洪水計算成果月份各頻率設計值(m3/s)P=5.0%P=10%P=20%33.30%P=50%1月0.380.280.170.110.072月0.200.160.110.080.053月0.900.570.300.150.084月3.412.391.470.870.4910月4.753.161.801.030.6311月2.251.530.900.520.2812月0.530.360.210.120.0712月～次年1月0.700.460.250.130.0711月～次年3月2.551.861.220.780.4810月～次年4月5.704.262.871.921.222.4壩頂高程復核整治前調洪演算⑴水庫工程資料1〕水庫庫容曲線水位～庫容曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-9。2〕水庫面積曲線水位～面積曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-10。表2-9***水庫水位——庫容曲線高程〔m〕庫容〔萬m3〕高程〔m〕庫容〔萬m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-10***水庫水位——面積曲線高程〔m〕面積〔萬m2〕高程〔m〕面積〔萬m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————⑵水庫泄流能力曲線***水庫正常蓄水位為384.12m，相應正常庫容9.93萬m3。水庫調洪設計、校核洪水采用壩址設計洪水過程線，設計洪水標準為P=5%，校核洪水標準為P=0.5%，水庫無防洪限制水位，調洪按靜庫容水量平衡法從水庫正常水位384.12起調。溢流進口寬度3.20表2-11***水庫水位——泄流曲線高程〔m〕流量〔m3/s〕高程〔m〕流量〔m3/s〕384.200.06385.608.16384.300.22385.709.00384.400.46385.809.87384.501.06385.9010.77384.601.51386.0011.69384.702.00386.1012.63384.802.54386.2013.60384.903.12386.3014.59385.003.74386.4015.61385.104.40386.5016.65385.205.09386.6017.71385.305.81386.7018.79385.406.57386.8019.89385.507.35386.9021.01⑶調洪成果***水庫正常蓄水位為384.12m。水庫調洪設計、校核洪水采用壩址設計洪水過程線，設計洪水標準為P=5.0%，校核洪水標準為P=0.5%，水庫無防洪限制水位，下游無限制泄量要求，調洪按靜庫容水量平衡法，溢洪道自由下泄進行計算，其調洪成果見表2-12表2-12***水庫調洪演算結果洪水頻率〔%〕0.5%5.0%起調水位〔m〕384.12384.12洪峰流量〔m3/s〕15.339.88最高洪水位〔m〕385.33385.87最大庫容〔萬m3〕13.3514.69最大泄流量〔m3/s〕6.0110.40由表2-12可知：調算結果水庫校核、設計洪水位分別為385.87m和385.33m，最大下泄流量分別為10.40m3/s和6.01m3/s，相應庫容分別為14.69萬m2.4.2復核整治前壩頂高程按《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕要求，壩頂超高〔指壩頂高于正常運用或非常運用情況時靜水位的高度〕按公式計算確定為：設計洪水位〔P=5%〕385.33m，校核洪水位(P=0.5%)385.87m。***水庫大壩為均質土壩。溢流超高按下式確定：y＝R＋e＋A式中：y——壩頂超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風壅水面高度，m；A——平安加高，m。波浪的波高和平均波長采用官廳水庫公式：；式中：h——當gD/W2=20-250時，為累積頻率為5%的波高h5%〔m〕；當gD/W2=250-1000時，為累積頻率為10%的波高h10%〔m〕；W——計算風速〔m/s〕。正常運用情況下取W=1.5V；非常運用情況下取W=V。V為多年平均最大風速，V=12m/s。D——風作用于水域的長度〔km〕，在此取D＝0.36Lm——平均波長〔m〕。由該公式求得hw。風雍水面高度計算公式如下：式中：e——計算點處的風雍水面高度〔m〕；D——風作用于水域的長度〔km〕，在此取D＝0.36K——綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；——計算風向與壩軸線法線的夾角〔°〕；Hm——水域平均水深〔m〕；平均波浪爬高計算公式如下：式中：Rm——平均波浪爬高〔m〕；m——單坡的坡度系數(shù)；——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)坡面類型確定，笨工程為砼護坡，取=0.9；——經(jīng)驗系數(shù)；hm——平均波高〔m〕；經(jīng)計算，壩高復核成果見表2-13：表2-13***水庫壩高復核成果表項目水庫水位(m)R(m)e(m)A(m)壩頂高程設計情況385.330.720.000.5386.55校核情況385.870.470.000.3386.64從表中可以看出現(xiàn)狀壩頂高程小于復核壩頂高程，故水庫現(xiàn)狀的泄洪和大壩的防洪能力不滿足相關標準要求。但是校核洪水位高于壩頂高程，所以可以采用拓寬溢洪道，以保證大壩平安運行，既可以滿足設計要求。2.5整治后壩頂高程計算整治后調洪演算⑴水庫工程資料1〕水庫庫容曲線水位～庫容曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-14。2〕水庫面積曲線水位～面積曲線采用“三查三定”復核成果，見表2-15。表2-14***水庫水位——庫容曲線高程〔m〕庫容〔萬m3〕高程〔m〕庫容〔萬m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-15***水庫水位——面積曲線高程〔m〕面積〔萬m2〕高程〔m〕面積〔萬m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————⑵水庫泄流能力曲線***水庫正常蓄水位為384.12m，相應正常庫容9.93萬m3。水庫調洪設計、校核洪水采用壩址設計洪水過程線，設計洪水標準為P=5%，校核洪水標準為P=0.5%，水庫無防洪限制水位，調洪按靜庫容水量平衡法從水庫正常水位384.12起調。溢流進口寬度5.00表2-16***水庫水位——泄流曲線高程〔m〕流量〔m3/s〕高程〔m〕流量〔m3/s〕384.200.092385.6012.754384.300.347385.7014.068384.400.707385.8015.425384.501.659385.9016.822384.602.356386.0018.259384.703.129386.1019.735384.803.972386.2021.249384.904.88386.3022.8385.005.848386.4024.387385.106.872386.5026.008385.207.95386.6027.665385.309.08386.7029.355385.4010.258386.8031.078385.5011.483386.9032.833⑶調洪成果***水庫正常蓄水位為384.12m表2-17***水庫調洪演算結果洪水頻率〔%〕0.5%5.0%起調水位〔m〕384.12384.12洪峰流量〔m3/s〕15.339.88最高洪水位〔m〕385.51385.09最大庫容〔萬m3〕13.8212.75最大泄流量〔m3/s〕11.706.80由表2-17可知：調算結果水庫校核、設計洪水位分別為385.51m和385.09m，最大下泄流量分別為11.70m3/s和6.80m3/s，相應庫容分別為13.28萬m3和12.75萬m3。整治后壩頂高程計算按《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕要求，壩頂超高〔指壩頂高于正常運用或非常運用情況時靜水位的高度〕按公式計算確定為：設計洪水位〔P=5%〕385.09m，校核洪水位(P=0.5%)385.51m。***水庫大壩為均質土壩。溢流超高按下式確定：y＝R＋e＋A式中：y——壩頂超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風壅水面高度，m；A——平安加高，m。波浪的波高和平均波長采用官廳水庫公式：；式中：h——當gD/W2=20-250時，為累積頻率為5%的波高h5%〔m〕；當gD/W2=250-1000時，為累積頻率為10%的波高h10%〔m〕；W——計算風速〔m/s〕。正常運用情況下取W=1.5V；非常運用情況下取W=V。V為多年平均最大風速，V=12m/s。D——風作用于水域的長度〔km〕，在此取D＝0.36Lm——平均波長〔m〕。由該公式求得hw。風雍水面高度計算公式如下：式中：e——計算點處的風雍水面高度〔m〕；D——風作用于水域的長度〔km〕，在此取D＝0.36K——綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；——計算風向與壩軸線法線的夾角〔°〕；Hm——水域平均水深〔m〕；平均波浪爬高計算公式如下：式中：Rm——平均波浪爬高〔m〕；m——單坡的坡度系數(shù)；——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)坡面類型確定，笨工程為砼護坡，取=0.9；——經(jīng)驗系數(shù)；hm——平均波高〔m〕；經(jīng)計算，壩高復核成果見表2-18：表2-18***水庫壩高復核成果表項目水庫水位(m)R(m)e(m)A(m)壩頂高程設計情況385.090.720.000.5386.31校核情況385.510.470.000.3386.28從表2-13中可以看出現(xiàn)狀壩頂高程小于復核壩頂高程，故水庫現(xiàn)狀的泄洪和大壩的防洪能力不滿足相關標準要求。校核洪水位高于壩頂高程，所以可以采用拓寬溢洪道至5米，以保證大壩平安運行，既可以滿足設計要求。3．工程地質3.1工程概況***水庫位于***縣大興鎮(zhèn)茅萊村境內,水庫所在河流屬長江水系碑亭子河支流,水庫壩址以上集雨面積0.5km2,主河道長1.148km,河道平均比降23.49‰，河流屬丘陵地區(qū)，庫區(qū)人類活動頻繁。水庫附近無公路相通，交通較差。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》〔SL252-2000〕的規(guī)定，該水庫為Ⅴ等小〔2〕型水利工程，其主要建筑物工程等級為Ⅴ級，次要建筑物等級為5級，臨時性水工建筑物為5級。受業(yè)主委托，我院于2014年6月10-15日進場開展外業(yè)地質工作，同時開展室內資料整理及報告編寫工作，并于2014年7月下旬提交全部勘察成果。本次完成主要工作量見表1-1。本報告主要采用的標準為《中小型水利水電工程地質勘察標準》〔SL55－2005〕中病險水庫除險加固工程勘察的有關規(guī)定。表3-1工作量表工作工程比例尺單位工作量備注壩址區(qū)1/200km20.026地質剖面1/500m/條310/3室內土工試驗組6引用水質簡分析組23.2工程地質概述區(qū)域地質水庫屬長江水系梅江河支流上。工程區(qū)地處四川盆地東部，總體上為華鎣山低山～淺丘地形，山脈走向根本與構造線方向一致，工程區(qū)西側為縉云山山脈，山頂高程一般600～1000m，東側為嘉陵江支流梁灘河谷地，河谷高程235m。***水庫座落在縉云山山脈西側的坡腳地帶。工程區(qū)主要出露三疊系至侏羅系地層，巖性為碎屑巖〔砂巖、泥巖〕與碳酸鹽巖〔灰?guī)r、白云巖〕相間分布，地層總厚度大于4000m工程區(qū)大地構造單元屬揚子準地臺〔Ⅰ〕***臺坳〔Ⅱ〕之***陷褶束〔Ⅲ〕的華鎣山穹褶束〔Ⅳ〕。本工程涉及的主要構造自西向東為溫塘斜背斜、北碚向斜、中梁山背斜〔觀音峽背斜〕。工程區(qū)主要涉及侏羅系地層，工程區(qū)水文地質條件簡單。工程區(qū)不良地質現(xiàn)象不發(fā)育，僅見零星小體積崩塌及土體滑坡。區(qū)內巖體以較軟～極軟巖為主，少量砂巖屬中硬巖，巖體抗壓、抗滑、抗變形及抗風化性能差。巖體強風化帶一般厚1～3m工程區(qū)屬華鎣山—綦江地震帶，外圍雖有弱～中強地震發(fā)生，但對工程區(qū)的影響烈度均小于Ⅵ度。根據(jù)2001年版《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》〔1:400萬〕劃定的工程區(qū)超越概率10％的地震動峰值加速度為0.05g〔相應地震根本烈度為Ⅵ度〕，3.2.2庫區(qū)地質概況庫區(qū)河谷多呈“V”型，為橫向谷，谷底寬10～20m不等，屬侵蝕、剝蝕低山丘陵地貌，岸坡地形坡角10°～30°。出露地層為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組〔J2s〕砂巖夾泥巖，第四系主要為殘坡積層，覆蓋層厚度一般小于3.0m。庫區(qū)構造簡單，無斷層通過。庫區(qū)裂隙主要發(fā)育走向SW及NW兩組，傾角69～86°3.2.3壩區(qū)地質概況3.2.壩址區(qū)屬侵蝕、剝蝕低山丘陵地貌，巖層傾向上游，為橫向谷。壩址以上原河床淺而寬，底寬10～30m，原谷底高程370.0～375.0m，兩岸地形坡度10～25°，河床及兩岸大多被第四系覆蓋，兩岸坡高程390m以上大多基巖出露，鄉(xiāng)村公路不能到達大壩，距大壩直線距離約500m。3.2.壩址區(qū)地層主要為第四系人工堆積層〔Q4s〕、殘坡積層〔Q4el+dl〕和侏羅系中統(tǒng)新田溝組〔J2x〕，現(xiàn)由新到老分述如下：人工堆積層〔Q4s〕：為壩體組成物，主要為褐黃色粘土，局部含碎石，可～軟塑狀，上部稍濕～濕，下部濕～飽和，中密～密實，背坡地表夾有植物根莖，鉆孔揭示最大厚度15.殘坡積層〔Q4el+dl〕：紫紅及紫褐色粘土，可塑狀，結構較緊密，厚1～3m，主要分布于壩址兩岸岸坡。侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組〔J2s〕：主要為黃色長石砂巖、泥巖，厚度大于200m3.2.壩址位于瀝鼻峽背斜南東翼，巖層產(chǎn)狀125°∠8°，區(qū)內構造簡單，無斷層存在。工程地質測繪說明，除層面裂隙外，壩址區(qū)主要見二組節(jié)理，其產(chǎn)狀分別為：①30～55°∠60～75°，②182～210°∠41～58°。節(jié)理淺層多微張～張開，附泥膜，向深部逐漸趨于閉合，延伸長度2～3m，間距1～3m。工程區(qū)屬華瑩山—綦江地震帶，地震帶內有歷史記載的震級如南川陳家場5.5級地震、***渝北區(qū)統(tǒng)景5.4級地震、榮昌縣5.3級地震由于距離水庫區(qū)較遠，對礦廠溝水庫影響烈度均小于Ⅵ度。根據(jù)2001年版《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》〔1:400萬〕劃定的工程區(qū)超越概率10％的地震動峰值加速度為0.05g〔相應地震根本烈度為Ⅵ3.2.壩區(qū)水文地質條件較為簡單，地下水主要有第四系孔隙水和基巖裂隙水。1〕壩區(qū)水質類型引水附近水庫的水樣資料，河水、地下水水質類型主要為HCO3-Ca型水。2〕水質特征本次地表水、地下水水樣試驗成果〔引用〕見表1-2。從表中可見水質類型均為HCO3－-SO4-Ca型水，水樣中均無侵蝕性CO2存在。表1-2水質簡分析成果表編號離子含量〔mg/L〕總硬度(mg/L)總堿度(mg/L)游離CO2(mg/L)PH水質類型Ca2+Mg2+k++Na+Cl－SO42－HCO3－地下水59.797.6512.638.3178.53127.42180.80104.493.717.40HCO3-Ca河水56.168.9611.149.2070.30122.11177.13100.142.627.78HCO3-Ca3〕地下水對混凝土的腐蝕性評價根據(jù)《水利水電工程地質勘察標準》附錄L的評價標準，河水及兩岸地下水對普通硅酸鹽水泥混凝土無腐蝕性。第四系孔隙水主要分布于大壩壩體土及第四系殘坡積層的孔隙中。本次勘察對大壩回填土坑槽內做了注水試驗，其成果見表1-3。由表中可以看出：粘土滲透系數(shù)(K)在4.56×10-5～2.71×10-8cm/s，為表1-3注水試驗成果統(tǒng)計表鉆孔編號孔深〔m〕土層名稱滲透系數(shù)〔cm/s〕TK11.7粘土4.36×10-5TK22.2粘土4.56×10-5TK32.3粘土6.37×10-6TK42.3粘土2.38×10-8TK52.1粘土2.71×10-8基巖裂隙水主要分布于壩基、壩肩淺部砂巖裂隙中，強風化巖石由于裂隙發(fā)育，完整性較差，其透水性較大，屬中等透水層，弱風化巖石完整性較好，其透水性較小，屬弱透水層。3.2.巖體風化主要為物理風化，形式以碎塊狀風化為主，多呈帶狀分布，經(jīng)測繪揭示強風化帶厚度1～3.0m。3.2.壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌等不良地質現(xiàn)象。3.2.本階段主要對壩體土取樣進行室內試驗，試驗工程有：顆分、物理性質及抗剪強度，其成果統(tǒng)計見表1-4、1-5。表1-4壩體土顆分試驗成果表土體名稱試驗編號顆粒組成(%)塊碎石砂粒(mm)粉粒(mm)粘粒(mm)粗中細粗中細200～6060～2020～55～22～0.50.5～0.25<0.005粘土T14214421.51.98.841.746.1T14214431.01.48.946.142.6T14214441.51.39.041.946.3表1-5壩體土物理力學試驗統(tǒng)計表試樣編號物理性質指標抗剪強度土的壓縮性天然含水量%天然密度g/cm3比重孔隙比e液限%塑限%塑性指數(shù)液性指數(shù)天然固結快剪飽和固結快剪壓縮系數(shù)a1-2(MPa-1)壓縮模量Es(MPa)C(KPa)φ(°)C(KPa)φ(°)T142144225.41.962.730.74737.719.917.80.3142.316.832.513.60.345.12T142144327.61.942.740.80238.218.319.90.4742.316.634.111.20.424.24T142144422.32.022.720.64734.617.816.80.2750.315.435.7120.344.86T142144524.91.972.720.72538.219.2190.342.116.632.213.80.354.93T142144622.72.012.740.67339.317.921.40.2245.316.434.611.60.35.49T142144721.32.022.730.63935.717.518.20.2151.315.235.112.70.315.37子樣個數(shù)n66666666666666平均值μ024.01.992.730.7137.318.418.90.3045.616.234.012.50.35.00標準差σ2.3490.0340.0090.0641.7680.9291.6340.0944.2120.6861.4111.0670.0420.446變異系數(shù)δ0.0980.0170.0030.0900.0470.0500.0870.3170.0920.0420.0410.0850.1230.089修正系數(shù)γs0.9190.9860.9970.9250.9610.9580.9280.7380.9240.9650.9660.9290.8980.926標準值μk22.11.962.720.6535.817.717.50.2242.1215.632.911.60.34.63最小值21.31.942.720.63934.617.516.80.242.1015.232.211.20.34.24最大值27.62.022.740.80239.319.921.40.4751.3016.835.713.80.425.49〔1〕顆粒組成由表1-4可以看出，粘土顆粒組成以＜0.005的粘粒為主，含量在42.6～46.3%；其次為0.075～0.005mm的粉粒，含量在41.7～46.1%；0.075～2.0mm砂粒含量均較少。〔2〕土的物理性質從表1-5可以看出，粘土物理性質指標天然含水量在21.3～27.6％之間，天然密度在1.94～2.02g/m3之間，孔隙比在0.64～0.80之間，液限在17.5～19.9％之間，塑性指數(shù)在IP=16.8～21.4之間，平均值19.1，為粘土，液性指數(shù)在IL=0.21～0.47之間，呈可～硬塑狀?！?〕土的力學性質從表1-5可以看出，粘土的力學性質指標：壓縮系數(shù)a〔1-2〕在0.30～0.42之間，為中壓縮性土，壓縮模量ES=4.24～5.49MPa；天然固結快剪強度標準值：內聚力C=42.1kPa，內摩擦角Φ=15.6°，飽和固結快剪強度標準值：內聚力C=32.9kPa，內摩擦角Φ=11.6°。根據(jù)表1-5，類比相似工程經(jīng)驗，提出土體物理力學指標建議值見表1-6、1-7。表1-6壩體填料計算參數(shù)建議值表巖土名稱孔隙率重度(KN/m3)滲透系數(shù)〔cm/s〕天然固結快剪飽和固結快剪天然飽和C(Kpa)Φ(度)C(Kpa)Φ(度)壩體土〔粘土〕4219.920.24.36×10-529172313堆石棱體2522232×10-2032028表1-7壩基巖體計算參數(shù)建議值表巖石名稱透水率q〔Lu〕摩擦系數(shù)抗剪強度C’(Mpa)f強風化砂巖250.300.100.40弱風化砂巖120.550.750.603.3主要建筑物工程地質評價3.3.1大壩大壩為均質土壩〔根據(jù)“三查三定”資料〕，始建于1973年9月開工修建，1975年5月完工建成現(xiàn)有規(guī)模。近年對水庫大壩壩頂局部硬化，并修建防浪墻。現(xiàn)壩底高程370.73m，壩頂高程385.73m〔黃海高程，下同〕，最大壩高15.0m；壩頂寬2.80m，最大壩底寬50.0m，壩頂長95.0m。上游壩坡系數(shù)自上而下為1:1.13，384.16m高程以上雜草叢生，采用3.3.壩體填筑土為粘土，局部含碎石，其含量分布不均，團塊間有架空現(xiàn)象。根據(jù)試驗成果，壩體填料粘土壓縮系數(shù)a〔1-2〕在0.30～0.42之間，為中壓縮性土。3.3.〔1〕壩體滲漏評價壩體填料試驗成果說明：壩體主要由粘土組成，壩體土塑性指數(shù)滿足標準要求，天然含水率與塑限根本接近，但壩體土粘粒含量偏低〔41.7～46.3%〕，根據(jù)表1-3注水試驗成果表可知，粘土室內及野外滲透系數(shù)為6.37×10-6～4.36×10-5cm/s，屬微透水層，粘土土料質量綜上所述：壩體填筑粘土質量較好，其防滲性能滿足標準強制性條文〔均質土壩滲透系數(shù)不大于1×10-4cm/s〕的要求〔2〕壩基滲漏評價根據(jù)三查三定及現(xiàn)場測繪，修建時開挖到基巖，但未對壩基作防滲處理，壩基強風化巖石裂隙發(fā)育，完整性較差，其巖體透水率較大為20Lu，屬中等透水層，本次勘察在壩下游排水棱體見一泉水，流量5L/min。3.3.壩基及巖體無軟土層和其它軟弱夾層分布，不存在滑移面，在壩體自重和動水水位形成的滲透空隙水壓力作用下，不會產(chǎn)生壩坡沿深層軟弱滑面滑動，且水庫已經(jīng)平安運行了30多年，因此大壩抗滑穩(wěn)定性較好。但因壩體局部質量較差，建議設計根據(jù)各種荷載組合、不同的運行工況進行壩坡穩(wěn)定校核驗算。3.3.2溢洪道溢洪道布置在大壩左岸，為正堰開敞式溢洪道，堰頂高程384.12m，寬2.5～3.0m，全長79.51m。溢洪道由進口段、水平段、調整段、陡槽段組成，溢洪道全段底板坡度不一，斷面不規(guī)那么。溢洪道底板無砼，現(xiàn)狀為基巖，側墻采用漿砌條石襯砌。溢洪道末端直接沖刷壩腳堡坎，兩側擋墻受洪水沖刷掏空嚴重，底板基巖沖惻后外表不平整。經(jīng)現(xiàn)場調查溢洪道根底位于基巖上，為砂巖，強風化帶厚0.9～2.0m。3.3.3放水建筑物本工程放水建筑物與溢洪道一起位于左壩肩，在溢洪道進口內側采用放水臥管梯步放水。經(jīng)現(xiàn)場調查放水臥管根本不起作用，建議在溢洪道底板基巖上重新埋放水涵洞。3.4壩體病險3.4.1壩體及壩基滲漏壩體主要由粘土組成，屬微透水層，防滲性能滿足標準強制性條文〔均質土壩滲透系數(shù)不大于1×10-4cm/s〕的要求；壩基強風化巖石完整性較差，巖體透水率較大。根據(jù)水利水電相關標準，結合本工程的大壩規(guī)模，大壩的防滲標準為采用透水率q＞10Lu以下巖體作為相對隔水層。本水庫強風化至弱風化巖層壓水試驗透水率大于10Lu3.4.2壩坡穩(wěn)定由于壩體局部質量較差，建議設計根據(jù)大壩穩(wěn)定性復核結果，必要時進行加固設計，并對壩坡坡面進行護坡處理。3.5天然建筑材料本工程所需天然建材包括粘土、塊石及混凝土骨料。庫尾附近有可供開采的粘土料場，參考壩體填料試驗成果，粘土質量較好，儲量大于5000m3，運距0.5km。塊石在壁山縣大棚石廠購置，運距約15km，塊石料料源為侏羅系中統(tǒng)上沙廟組砂巖，微新砂巖飽和抗壓強度大于25Mpa，儲量大于5萬m3，日開采量約500m3/天。混凝土骨料中碎石在壁山縣葫蘆村購置，運距約25km，河沙在江津區(qū)長江邊碼頭購置天然河沙，運距約50km。碎石及河沙的日產(chǎn)量約1000m33.6結論與建議〔1〕壩體主要由粘土組成，防滲性能滿足標準強制性條文的要求；壩基強風化巖石透水率較大，應對壩基作防滲處理。〔2〕建議根據(jù)大壩穩(wěn)定性復核結果，必要時進行加固設計，并對上游壩坡坡面損毀的四方塊進行更換處理，下游壩坡作護坡處理。〔3〕無管理房及監(jiān)測設施。〔4〕溢洪道底板基巖裸露，不平整，兩側邊墻底部掏空嚴重，末端尾水直接沖壩腳堡坎，影響大壩平安，需改道?！?〕需新建防汛公路，長約500m。4．主要建筑物除險加固設計4.1工程等級和洪水標準工程等別及建筑物級別***水庫是一個以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小〔二〕型水庫。水庫樞紐由大壩、放水設備、溢洪道組成。整治后正常蓄水位384.12m，相應庫容9.93萬m3，設計洪水位385.09m，相應庫容12.75萬m3，校核洪水位385.51m，相應庫容13.82萬m3，有效灌溉面積515畝。根據(jù)水電部頒發(fā)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252－2000)規(guī)定，水庫為小〔二〕型，屬V等工程，主要建筑物為4.1.2設計洪水標準及相應特征水位按《防洪標準》GB50201-94、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000標準執(zhí)行?！?〕洪水標準水庫擋水壩壩型為均質土壩，樞紐工程永久建筑物設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇。消能防沖設計標準為10年一遇?！?〕特征水位校核洪水〔P=0.5%〕時，最大下泄流量11.70m3/s，校核洪水位385.51m，設計洪水〔P=5.0%〕時，最大下泄流量6.80m4.2設計依據(jù)4.2.1根本資料〔1〕***市水利局、***市發(fā)改委等部門對工程的各項要求；〔2〕《***市***縣***水庫平安鑒定報告》；〔3〕***市***縣***水庫樞紐地質勘察報告。4.2.2規(guī)程標準〔1〕《工程建設標準強制性條文》(水利工程局部)；〔2〕《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》〔DL5021-93〕；〔3〕《防洪標準》〔GB50201-94〕；〔4〕《水利水電工程等級劃分及洪水標準》〔SL252－2000〕；〔5〕《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導那么》〔S1189-96〕；〔6〕《碾壓式土石壩設計標準》〔DL/T5395-2007〕；〔7〕《水利水電工程設計洪水計算標準》〔SL44－2006〕；〔8〕《溢洪道設計標準》〔SL253－2000〕；〔9〕《土石壩平安監(jiān)測技術標準》〔SL60－94〕；〔10〕《水工建筑物抗震設計標準》〔SL203－97〕；〔11〕《水利水電工程地質勘察標準》GB50487-2008；〔12〕《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》〔GB50199-94〕；〔13〕《水工建筑物水泥灌漿施工技術標準》〔SL62-94〕；〔14〕《土壩壩體灌漿技術標準》〔SD266-88〕;〔15〕《四川省暴雨洪水計算實用手冊》；〔16〕《水庫工程管理設計標準》〔SL106-96〕。4.3樞紐工程除險加固設計***水庫現(xiàn)狀⑴大壩大壩：***水庫大壩為均質土壩，壩頂高程385.52m，壩頂最小寬度3.60m，迎水面從低到頂坡比為：1：3.49和1：1.72，背水面從低到頂坡比依次為1：⑵溢洪道溢洪道控制段為寬頂堰型式，現(xiàn)場檢查堰寬度為3.20米，控制段邊坡為直立式，控制段高程為384.12。⑶防汛公路沒有防汛道路，無法通車，不能滿足防汛要求。***水庫主要整治任務本工程為水庫除險加固工程。依據(jù)《***水庫大壩平安鑒定報告書》的要求，對水庫現(xiàn)存在問題進行整治。主要整治任務如下：1、對大壩上、下游護坡；2、壩基防滲處理；3、改建溢洪道；4、新建排水棱體；5、新建放水設施的臥管和涵管；6、增設位移、滲流觀測設施、水位標尺和水庫監(jiān)控設備設施；7、新建管理房100.80㎡；8、新建防汛公路長約500m。4.3.4.3.3.1上游護坡表層用混凝土六棱塊護坡上游壩坡的六棱塊混凝土護坡有局部損壞，對局部損壞的壩坡進行維修，將原六棱塊撤除，壩坡平整后鋪設10cm碎石后，鋪設六棱塊。標準規(guī)定，對具有明縫的砼護坡板，板在浮力作用下穩(wěn)定的面板厚度可按下式計算:式中：—系數(shù)，對整體式大塊護面板取1.0，對裝配式護面板取1.1；hp—累積頻率為1％的波高，m；b—沿壩坡向板長，m；—板的容重，取24kN/m3。m—上游壩坡坡率，加固后根本維持現(xiàn)狀壩坡。預制塊計算其成果見表4-2。表4-2六邊形砼預制塊計算成果表序號順坡板長(m)砼板厚度(m)邊長(m)體積(m3)塊重(kg/塊)10.2600.1130.1500.00715.87620.3460.1020.2000.01125.37930.4330.0950.2500.01537.01940.5250.0890.3000.02150.984根據(jù)以上計算結果，設計選用C15厚100mm，邊長300mm4.3.3.2下去除壩面雜草，下游壩坡維持原坡比，采用C20〔二級配〕鋼筋混凝土植草格護坡；按照下游壩坡坡比，在壩頂?shù)脚潘怏w設置C20混凝土踏步。4.3.4大壩壩基帷幕根據(jù)三查三定及現(xiàn)場測繪，修建時開挖到基巖，但未對壩基作防滲處理，壩基強風化巖石裂隙發(fā)育，完整性較差，其巖體透水率較大為20Lu，屬中等透水層。因此，本次除險加固設計在壩頂中心線上對壩基進行帷幕灌漿，孔間距2.0m。本次設計帷幕灌漿共布置57孔，帷幕灌漿深度為入相對不透水層5.0米，帷幕灌漿總進尺336.80m，鉆孔總深度為845.55米。a、設計參數(shù)選用由于大壩壩基滲漏，故采用帷幕灌漿處理。灌漿前必須先進行地質勘察，獲得較全面的地質資料，以便詳細進行壩基及繞壩滲漏灌漿設計。帷幕的深度應根據(jù)基巖透水性〔q≤10lu〕要求確定。b、灌漿設計灌漿孔按照地勘報告中防滲線布孔，孔距為2.0m，灌漿分一、二、三序孔間隔布置，且應通過先導孔壓水試驗進一步核實相對不透水層的界線。c、防滲帷幕的深度帷幕的深度應根據(jù)基巖透水性及降低揚壓力的要求確定，以10Lu控制防滲深度，根據(jù)勘探鉆孔壓水試驗確定帷幕控制線，本工程帷幕入相對不透水層5.0米。帷幕厚度按下式計算得之：Jmax=βH/L＜[J]式中：β—水頭折減系數(shù)，取0.6H—壩上下游水頭差L—帷幕厚度，對于單排灌漿孔，帷幕厚度為孔距的0.7-0.8倍，此處取0.75倍。[J]—帷幕允許水力坡降，根據(jù)帷幕厚度確定：當帷幕厚度L=1~2m時，[J]=18，當帷幕厚度L=>2m時，[J]=25。d、灌漿孔的孔距和直徑灌漿孔的孔距取決于巖石的滲透性和大壩的作用水頭。本工程灌漿孔距取2.0m。灌漿孔擬采用硬質合金鉆鉆進，孔徑110mm。e、灌漿壓力灌漿壓力通過現(xiàn)場試驗確定，在帷幕上部灌漿壓力不小于1.5倍壩前水頭，帷幕下部灌漿壓力不小于2-3倍壩前水頭。f、灌漿材料擬采用水泥漿,水泥為選用普通硅酸鹽425#水泥，其細度模數(shù)小于5%。水灰比須經(jīng)現(xiàn)場灌漿試驗確定。有關技術要求參見《水工建筑物水泥灌漿施工技術標準》〔DL/T5148-2001〕。g、工程量：帷幕灌漿共57孔，灌漿總長度為336.80m，鉆孔總長度為845.554.3.5由于***水庫沒有放水設施，根據(jù)運行需要，此次新建放水設施。本次設計在382.50m高程處，新建C20混凝土放水臥管，便于水庫灌溉。輸水管采用Ф300雙壁波紋管，在溢洪道底板下挖1.6m，4.3.6在溢洪道上新建一座人行橋。橋的跨度為5米，寬度3.00米，橋面采用15cm厚的現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土。4.34.3.7根據(jù)《***縣***水庫大壩平安鑒定報告》溢洪道結構不滿足要求。由于原溢洪道擋墻為墻式擋墻，還有大多數(shù)擋墻根底以被掏空，擋墻薄弱和結構不能滿足要求。本次設計將原溢洪道擋墻撤除，新建直立重力式M7.5漿砌塊石擋墻，頂寬0.4米，迎水坡坡比1：0.1，背水面坡比為1：0.4；溢洪道控制段人性橋下的擋墻頂寬0.6米，迎水面坡比1：0.1，背水面坡比為1：0.5。溢K0+000.00至溢K0+009.00為溢洪道控制段,墻高1.7m；溢K0+009.00至溢K0+079.51為溢流道漸陡槽段，自上而下坡比分別為i=0.53，i=0.29，i=0.05，i=0.38，i=0.12。溢K0+009.00到溢K0+056.11段墻高從1.7m漸變到1.6m；溢K0+056.11至溢K0+079.51段墻高從1.7m漸變到4.3.7.2按照《溢洪道設計標準》SL253—2000，泄槽水面線由能量方程采用分段求和法推算，校核下泄流量按5.38m3/s計。計算公式：式中：hc—臨界水深；α—流速不均勻系數(shù)，取1.05；q—單寬流量；g—重力加速度；△l1-2—分段長度；h1、h2—分段始、末端面水深；v1、v2—分段始、末斷面平均流速；α1、α2—流速分布不均勻系數(shù)；θ—泄槽底坡角度；i—泄槽底坡，i=tgθ；—分段內平均摩阻坡降；n—泄槽槽身糙率系數(shù)；—分段平均流速，=〔v1+v2〕/2；—分段平均水力半徑，=〔R1+R2〕/2。摻氣水深按如下公式計算：式中：h—不摻氣水深，m；—摻氣后的水深，m；V—不摻氣情況下計算斷面的流速，m/s；ξ—修整系數(shù)，可取1.0—1.4s/m，流速大者取大值；本次取1.3s/m。按標準規(guī)定，平安加高可取0.5～1.5m，因本水庫為小〔2〕型水庫，單寬下泄流量不大，下泄較高標準洪水頻率不高，平安加高取0.5m。水面線計算結果見表4-4。表4-4溢洪道泄槽水面線計算成果表距陡槽首端工程0+000.000+037.100+056.110+080.26流速V(m/s)1.304.633.594.27計算水深(m)0.830.580.750.63摻氣高(m)0.0380.0370.0370.037平安加高(m)0.500.500.50.5計算墻高(m)1.371.1171.2871.167設計墻高(m)1.401.301.301.20從表中可以看出，溢洪道經(jīng)整治后過流能力滿足要求，邊墻高度滿足《溢洪道設計標準》要求。4.3.7.3計算公式：KC：按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)；f：邊墻與基巖接觸面的抗剪摩擦系數(shù)；∑W：作用于邊墻上的全部荷載對計算滑動面的法向分量；∑P：作用于邊墻上的全部荷載對計算滑動面的切向分量。溢洪道結構主要復核邊墻結構穩(wěn)定，分別選取墻高1.7m、1.6m、1.5m為典型計算斷面。計算按最不利情況考慮，即邊墻墻內無水，墻外有土壓力及墻后地下水情況進行溢洪道邊墻穩(wěn)定計算。計算參數(shù)依照相似條件的工程參數(shù)值取用：地基抗剪摩擦系數(shù)f=0.45,墻體容重23KN/m3；回填土料：c=0Kpa，φ=28°，表4-5溢洪道邊墻穩(wěn)定計算成果表計算斷面工程抗滑平安系數(shù)抗傾覆平安系數(shù)墻高1.71.2572.814墻高1.61.2842.946墻高1.5m1.3183.107計算結果說明，新建溢洪道邊墻穩(wěn)定滿足要求。4.4大壩整治加固后的滲流及壩坡穩(wěn)定計算4.4壩頂高程385.52m，最大壩高15m，水庫正常蓄水位384.12m，庫容為9.93萬m3；死水位382.50m，庫容為6.10萬m3；校核洪水位385.51m〔P=0.5%〕，庫容為13.82萬m3；設計洪水位385.09m〔P=5.0%〕根據(jù)地質所提供的土工試驗成果及工程經(jīng)驗類比，建壩材料的物理力學性質計算值見表4-3和表4-4。表4-3壩體填料計算參數(shù)建議值表巖土名稱孔隙率重度(KN/m3)滲透系數(shù)〔cm/s〕天然固結快剪飽和固結快剪天然飽和C(Kpa)Φ(度)C(Kpa)Φ(度)壩體土4219.920.24.36×10-529172313堆石棱體2522232×10-2032028表4-4壩基巖體計算參數(shù)建議值表巖石名稱透水率q〔Lu〕摩擦系數(shù)抗剪強度C’(Mpa)f強風化砂巖250.300.100.40弱風化砂巖120.550.750.604.4.2原壩體滲流復核計算取水庫大壩最大橫剖面，按照水力學達西定律進行滲漏分析，滲漏分析采用北京理正軟件設計研究院開發(fā)的理正巖土計算軟件，采用有限元法進行滲漏計算分析。1、計算工況根據(jù)《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕第條之規(guī)定，進行了以下4種水位組合工況的滲流計算?！?〕三分之一壩高與下游相應的最低水位；〔2〕正常蓄水位與下游相應的最低水位；〔3〕設計洪水位與下游相應的水位；2、計算結果***水庫大壩滲流穩(wěn)定計算成果圖見圖4-1～圖4-3，滲透最大坡降計算見表4-5。表4-5大壩滲流穩(wěn)定計算成果表大壩名稱工況單寬滲流量〔m3/d·m〕滲透最大坡降J允許滲透坡降［J］***水庫三分之一壩高0.0300.00620.687正常蓄水位0.0390.00680.687設計洪水位0.0480.00720.687由上表可知，***水庫各種工況下壩體最大單寬滲流流量為0.21m3/d·＝41.25其中PC—土的細粒顆粒含量，以質量百分率計〔%〕,本次計算取60%；n—土的孔隙率，采用n＝0.394；可知本工程壩體只會發(fā)生流土破壞，其允許滲透坡降計算公式如下：式中：—土粒比重，＝2.70；n—土的孔隙率，n＝0.394；KB—流土平安系數(shù)，此處采用1.5。土粒密度及孔隙率通過類似工程類比得知，大壩允許滲透坡降[J]=0.687。經(jīng)計算***水庫大壩最大滲透坡降J=0.0072＜[J]=0.687，所以***水庫滿足滲透穩(wěn)定要求。圖4-1三分之一壩高工況浸潤線圖圖4-2正常蓄水位工況浸潤線圖圖4-3設計洪水位工況浸潤線圖4.4.3原壩坡穩(wěn)定根據(jù)《碾壓式土石壩設計標準》SL274-2001的規(guī)定，本工程應進行邊坡穩(wěn)定分析，計算程序采用北京理正分析軟件，計算方法采用了瑞典圓弧法和簡單Bishop法。根據(jù)《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕第條之規(guī)定，***水庫大壩邊坡穩(wěn)定分析計算工況組合見表4-6～4-7，壩坡穩(wěn)定分析計算成果見表4-8,計算成果圖見圖4-4～4-10?！?〕計算工況表4-6上游壩坡計算工況正常工況工況1：三分之一壩高上游壩坡的穩(wěn)定分析工況2：正常蓄水位上游壩坡的穩(wěn)定分析工況3：設計洪水位上游壩坡的穩(wěn)定分析表4-7下游壩坡計算工況正常工況工況1：三分之一壩高低游壩坡的穩(wěn)定分析工況2：正常蓄水位下游壩坡的穩(wěn)定分析工況3：設計洪水位下游壩坡的穩(wěn)定分析〔2〕計算結果***水庫壩坡穩(wěn)定分析計算按照《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕第條及8.3.10條規(guī)定及附錄D.1.2條規(guī)定：土體的抗剪強度計算穩(wěn)定滲流期時采用有效應力法；***水庫壩坡穩(wěn)定計算成果見表4-8。結果圖見圖4-4～圖4-9。表4-8***水庫壩坡平安系數(shù)計算結果計算工況計算最小平安系數(shù)標準允許最小平安系數(shù)上游壩坡下游壩坡瑞典圓弧法簡單Bishop法瑞典圓弧法簡單Bishop法瑞典圓弧法簡單Bishop法工況11.7841.9881.1991.2841.151.25工況21.7531.8041.2961.3381.151.25工況31.9632.2251.1811.2661.151.25工況42.1252.4361.1711.2511.151.25從表4-8可知：大壩只有設計洪水位下游壩坡抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)均小于《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕規(guī)定的5級壩壩坡抗滑穩(wěn)定允許最小平安系數(shù)，其余在正常條件的壩坡抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)均大于《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕規(guī)定的5級壩壩坡抗滑穩(wěn)定允許最小平安系數(shù)，水庫大壩未能到達整體穩(wěn)定平安。圖4-4三分之一壩高工況上游壩坡穩(wěn)定計算圖4-5正常蓄水位工況上游壩坡穩(wěn)定計算圖4-6設計洪水位工況上游壩坡穩(wěn)定計算圖4-7三分之一壩高工況下游壩坡穩(wěn)定計算圖4-8正常蓄水位工況下游壩坡穩(wěn)定計算圖4-9設計洪水位工況下游壩坡穩(wěn)定計算設計后壩體滲流計算取水庫大壩最大橫剖面，按照水力學達西定律進行滲漏分析，滲漏分析采用北京理正軟件設計研究院開發(fā)的理正巖土計算軟件，采用有限元法進行滲漏計算分析。1、計算工況根據(jù)《碾壓式土石壩設計標準》〔SL274-2001〕第8.1.2條之規(guī)定，進行了以下5種水位組合工況的滲流計算。〔1〕死水位與下游相應的最低水位；〔2〕三分之一壩高與下游相應的最低水位；〔3〕正常蓄水位與下游相應的最低水位；〔4〕設計洪水位與下游相應的水位；2、計算結果***水庫大壩滲流穩(wěn)定計算成果圖見圖4-13～圖4-17，滲透最大坡降計算見表4-9。表4-9大壩滲流穩(wěn)定計算成果表大壩名稱工況單寬滲流量〔m3/d·m〕滲透最大坡