xx水库初步设计报告

XX 水库除险加固工程 初步设计报告 水务局水利水电勘测设计队 2011 年 8 月 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 0 目 录 1.综合说明 1 1.1 工程概况 1 1.2 除险加固的必要性 14 1.3 除险加固设计 3 1.4 结论及建议 16 1.5 工程特性表 17 2 水文 .20 2.1 流域概况 .20 2.2 基本资料 .23 2.3 设计洪水 .24 2.4 泥沙 .38 2.5 水文设施 .39 3 工程地质 .40 3.1 概述 40 3.2 地震动参数与地震基本烈度 42 3.3 工程地质条件 43 3.4 坝体工程质量检测与评价 44 3.5 天然建筑材料 50 3.6 结论及建议 51 4 工程任务与规模 .54 4.1 区域社会经济概况 54 4.2 除险加固后的工程任务、规模 .54 4.3 采用设计洪水、水位、面积、库容曲线，水位泄流能力曲线变化情况 54 4.4 年洪水调洪演算 55 5.除险加固工程设计 .60 5.1 工程现状及存在问题 60 5.2 除险加固设计依据 64 5.3 除险加固工程总布置 67 5.4 挡水建筑物 68 5.5 泄水建筑物 86 5.6 输水建筑物 92 5.7 其他除险加固内容设计 94 5.8 工程量汇总 95 6施工组织设计 96 6.1 施工条件 96 6.2 施工导流 .99 - 1 - 6.3 围堰施工 99 6.4 料场选择与开采 .100 6.5 主体工程施工 101 6.6 施工交通 104 6.7 施工总布置 .104 6.8 施工总进度 106 6.9 主要技术供应 .107 7.环境保护与水土保持 108 7.1 环境保护 108 7.2 水土保持 112 8.工程管理 113 8.1 设计依据 113 8.2 管理机构及定员岗位职责 114 8.3 工程管理和保护范围 114 8.4 工程管理设施 115 8.5 工程运用管理 116 8.6 供水管理及水费计收办法 120 8.7 施工期工程管理 120 9 设计概算 .121 9.1 编制说明 121 9.2 概算表 127 9.3 附件 133 10 经济评价 169 10.1 国民经济评价 170 10.2 综合评价 175 11 附图、附件 176 11.1 附图 176 11.2 附件 176 - 1 - 1.综合说明 1.1 工程概况 1.1.1 地理位置及水系 XX 水库位于 XX 县 XX 乡兴龙村，距县城 15 公里。行政区划属 XX 县 XX 乡 兴龙村，地理位置为东经 982731，北纬 251036。坝顶高程 1921m，库区为缓坡凹地，属低中山陡坡地形，水库流域地势南高北低，三查三 定时核定本区控制径流面积为 1.9km2, 引用水源沐水河属伊落瓦底水系龙川江 支流，沐水河由南向北流，往下汇入主河道龙川江。XX 水库流域多年平均降水 量 1715.0mm，年均气温 13.9，属北亚热带季风气候区。 XX 水库坝顶高程 1921.00m，三定三查时核定水库总库容 40.0 万 m3,兴利库 容 32.0 万 m3，调洪库容为 4 万 m3，死库容 4.0 万 m3。此次除险加固设计重新 复核得最大坝高 7m，坝顶高程为 1922m（加防浪墙） 。正常蓄水位 1919.79m ， 库容 34.48 万 m3（本次复核值） ；设计洪水位 1920.39m ，库容 34.48 万 m3（本 次复核值） ；校核洪水位 1920.81m，库容 39.29 万 m3（本次复核值） ；防洪限制 水位 1919m，库容 20.45 万 m3（本次复核值） ；死水位 1916.20m ，库容 4.2 万 m3（本次复核值） ；水库规模为小（二）型，工程等别为等，主要建筑物级别 为 5 级，次要建筑物为 5 级。 本次除险加固初步设计复核水库总库容 39.29 万 m3,兴利库容 30.28 万 m3，调洪库容为 4.81 万 m3，死库容 4.2 万 m3，控制径流面积为 4km2。 XX 水库以农田灌溉为主，兼顾防洪。受益区为 XX 乡 4 个兴龙村田边、左 所等 7 个社 300 户 700 多人。水库设计灌溉面积 1840 亩，现实际灌溉面积 600 亩，水库影响下游腾板公路 2 km ，村庄道路 1.6 km ,人口 8000 人，耕地 2000 亩。 1.1.2 水文 气象 XX 县气象站是国家基准气候站，其气象资料精度较高，据其实测资料，项 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 2 目区属北亚热带季风气候区，具有冬春干燥、夏秋湿润、冬无严寒、夏无酷暑、 干湿季分明的气候特点。该项目区多年平均气温 17.5，极端最高温度 29.5， 极端最低温度-2.2，极端最高气温出现在 8 月，最低气温出现在 1 月；年平 均降雨量 1716.6 毫米，年最大降雨量 2289 毫米（2005 年） ，年最小降雨量 1287 毫米（2006 年） ，降雨高峰月 7 月，平均降雨量为 289.8 毫米，月最大降 雨量 502.9 毫米（1951 年 6 月） ，日最大降雨量 93.2 毫米， 10 年一遇 36h 暴雨强度为 74.1mm，5 年一遇 36h 暴雨强度为 55.5mm。全年雨日 182.6 天； 年平均日照 2000 小时，38 月平均日照 100 小时以上，最多的 8 月为 175 小 时，最少的 12 月为 48 小时，年蒸发量平均为 800 毫米，水面蒸发量 1400 毫米， 相对温度 80%，最大风速 13.7m/s，历年最多风向为南风和西南风。流域气象特 征见表 1-1。 表 1-1 流域气象特征表 气温( 0C) 年均降雨量(mm) 观测站名 年最 高 年最 低 多年 平均 最大量 年份 最小量 年份 多年 平均 79 月 降雨量 (mm) 暴雨 天数 10 积温 (0C) 无霜 期(d) 年均 日照 时数 (h) 太阳总 辐射量 (J/cm2) XX 气象站 29.5 -2.2 17.5 2289 2005 1287 2006 1715 1084 10 4640 230 2000 130.8 洪水 区域内暴雨的产生以 7、8 月最多，暴雨主要受西南暖湿气流的影响，水汽 来源于印度洋和孟加拉湾。水汽充沛，当与南下的冷空气相遇或受地形屏障抬 升时，往往形成大量的降水。区域内暴雨中心常见于西北部一带，主要是西北 高东南低的地形所致。 流域洪水由暴雨形成，暴雨和洪水多发生于 69 月，流域面积小，汇流主 要为坡面漫流，汇流历时较短。年最大暴雨与最大洪水的出现时间相对应，洪 水峰型与暴雨雨型基本一致。流域洪水的季节性明显，年最大洪水发生于 69 月，以 7、8 月份出现次数最多。根据 XX 县气象站实测资料统计，年最大暴雨 - 3 - 出现在 7、8、9 月份的占 74，洪水也多发生在 79 月。流域洪水过程与暴 雨过程相似，暴雨过程较为集中，多年平均最大 6h 暴雨量占 24h 最大暴雨量的 72%。洪水过程陡涨陡落，过程线尖瘦，具有山区小流域洪水特性。 根据国家防洪标准 （GB50201-94） ，水规（1989）21 号水利部印发水 利枢纽工程除险加固近期运用洪水标准意见的通知 ，XX 水库总库容 40 万 m3， 坝高为 7m，水库大坝挡水高度低于 15m，上下游水头差低于 10m，确定水库正 常运用洪水（设计洪水 P=10%）标准为 10 年一遇；非常运用洪水（校核洪水 P=2%）标准为 50 年一遇。 A 设计洪水 根据收集到的水文资料情况分析，由于缺乏实测洪水资料，故本次分析采 用实测暴雨分析途径，流域产、汇流计算参数采用“XX 省暴雨洪水查算手册” 成果推求设计洪水。其中暴雨途径设计的暴雨统计参数根据 XX 县气象站实测 1954-2010 年共 57 年短历时暴雨系列进行计算。同时采用“XX 省暴雨统计参数 图集” （2007 年版）查图值进行比较校核，采用大的成果作为流域暴雨设计洪 水。 经采用资料代表性程序分析计算，得 XX 县气象站最大 1 小时、最大 6 小时、 最大 24 小时实测最大降雨量累积平均曲线、差积平均曲线、滑动平均曲线如下 图： XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 4 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 K 序 号 最 大 一 小 时 累 计 平 均 曲 线 图 最大 1 小时暴雨观测资料代表性分析累积平均曲线图 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 差积 累计 序 号 最 大 一 小 时 差 积 平 均 曲 线 图 最大 1 小时暴雨观测资料代表性分析时差积平均曲线图 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 K 序 号 最 大 一 小 时 滑 动 平 均 曲 线 图 最大 1 小时暴雨观测资料代表性分析时滑动平均曲线图 - 5 - -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 K 序 号 最 大 6小 时 累 积 平 均 曲 线 图 最大六小时暴雨观测资料代表性分析累积平均曲线图 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 差积 累计 序 号 最 大 6小 时 差 积 平 均 曲 线 图 最大六小时暴雨观测资料代表性分析差积平均曲线图 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 K 序 号 最 大 6小 时 滑 动 平 均 曲 线 图 最大六小时暴雨观测资料代表性分析滑动平均曲线图 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 6 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 K 序 号 最 大 24小 时 累 积 平 均 曲 线 图 最大 24 小时暴雨观测资料代表性分析累积平均曲线图 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 差积 累计 序 号 差 积 平 均 曲 线 图 最大 24 小时暴雨观测资料代表性分析差积平均曲线图 -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 K 序 号 滑 动 平 均 曲 线 图 最大 24 小时暴雨观测资料代表性分析滑动平均曲线图 由上述实测时段最大降雨量累积平均曲线、差积平均曲线、滑动平均曲线 - 7 - 可看出，腾龙桥水文站最大 1、6、24h 暴雨观测资料，具有良好的代表性，可 满足本次防洪标准复核要求。 （2）暴雨参数统计 根据暴雨样本系列进行经验频率计算，采用矩法初估统计参数，以 P-III 型线型按目估适线法确定统计参数，计算结果如表 4-2。通过对计算成果表分 析，Cs 及值 Cv 变化范围和幅度较为合理，遵循一般地区的暴雨变化规律，符 合本地区暴雨单点性特点。随历时增长，暴雨量均值增大，由综合频率曲线图 可见，样本系列点据分布协调，频率曲线保持合理间距，外延部分亦无交叉现 象。因此，单站分析认为，本次采用的暴雨资料及其统计参数取值合理可靠。 - 1 - XX 气象站 1、6、24 小时暴雨频率曲线图 0.01 0.05 0.1 0.5 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 97 98 9915 35 55 75 95 115 135 155 175 195 均 值 =30.8 Cv=0.30 Cs/Cv=3.5 均 值 =45.6 Cv=0.26 Cs/Cv=3.5 均 值 71.3 Cv=0.24 Cs/Cv=3.5 1小 时 6小 时 24小 时 - 1 - 表 24 XX 县 XX 水库设计暴雨(CS3.5CV) （3）设计暴雨分析计算 从表 52 可以看出，用 XX 县气象站的实测值计算的暴雨参数值与“XX 省 暴雨统计参数图集”查图值相比较，各种时段暴雨均值相差不大，但 Cv 值存在 较大差异。XX 气象站有 57 年的暴雨资料，具有一定的代表性，以其为依据得 到的分析成果应该是可靠的，但其仅能代表一个点，不能代表整个流域面，而 “XX 省暴雨统计参数图集” 等值线图基本反映了区域的暴雨特性。为此，选 用“XX 省暴雨统计参数图集”查图值进行设计暴雨分析计算，设计成果见表 2- 4、2-5 。 表 2-5 XX 水库设计 1、6、24 小时暴雨成果 单位：mm 设计频率 项目 P=2% P=5% P=10% H1h 44.06 50.60 58.98 H6h 69.31 78.49 90.06 H24h 108.19 123.44 142.64 （注：各历时 Cs=3.5Cv） 1h 6h 24h 站名 统计参数 均值 Cv 均值 Cv 均值 Cv XX 县气象站实测值 （1954 年2010 年） 30.8 0.30 45.6 0.26 71.3 0.24 “XX 省暴雨统计参数 图集”查图值 29.2 0.38 47.6 0.34 73 0.36 XX 水库复核采用值 29.2 0.38 47.6 0.34 73 0.36 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 2 表 26 水库坝址断面暴雨和净雨成果表 时段雨量（t=1h，mm） 频率 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 暴雨 1.79 1.86 1.94 2.03 2.13 2.25 2.38 2.53 2.71 2.92 3.18 3.51 P10% 净雨 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 暴雨 2.07 2.16 2.25 2.35 2.47 2.60 2.75 2.93 3.13 3.37 3.67 4.04 P5% 净雨 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 暴雨 2.43 2.53 2.63 2.75 2.89 3.04 3.22 3.42 3.65 3.94 4.28 4.71 P2% 净雨 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 时段雨量（t=1h，mm） 频率 项目 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 暴雨 43.82 8.40 5.65 4.37 3.62 3.11 1.74 1.68 1.63 1.58 1.53 1.49 P10% 净雨 35.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 暴雨 50.33 9.33 6.24 4.82 3.98 3.42 2.02 1.95 1.88 1.83 1.77 1.72 P5% 净雨 43.58 0.14 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 暴雨 58.67 10.45 6.96 5.35 4.41 3.78 2.36 2.28 2.21 2.14 2.08 2.02 P2% 净雨 52.37 3.87 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 P10% 暴雨总量 107.86 净雨总量 35.38 损失总量 63.49 P5% 暴雨总量 123.07 净雨总量 43.72 损失总量 70.35 P2% 暴雨总量 142.21 净雨总量 56.23 损失总量 78.58 （4）产、汇流计算 设计洪水计算的设计面暴雨量计算限资料条件，查算XX 省暴雨洪水查算 手册 ，知水库流域中心位于 XX 省暴雨区划第 4 区，本阶段暴雨点面折算系数 及其典型暴雨过程直接采用图表中相应暴雨分区的时面深关系和概化雨型。 流域产、汇流分析计算查图表得流域中心位于 XX 省产流区划第 8 区， Wm=120，Wt=100，fc=4.5，r=6。汇流系数分区：第 8 区， - 3 - Cm=0.39，Cn=0.71。 表 2-7 流域特征及产、汇流参数表 集水面积 主河长 河道比降 Wm Wt Fc km2 km mm mm mm 4 0.62 0.011 120 100 4.5 R（mm） Cn Cm 暴雨分区 产流分区 汇流分区 6 0.39 0.71 4 8 8 （5）暴雨洪水过程 采用上述参数，用XX 省暴雨洪水查算手册附带程序进行暴雨洪水分析 计算，即得水库暴雨洪水过程。计算成果见表 2-7。 表 2-7 水库坝址断面设计洪水成果表 不同频率洪水过程（m 3/s）时段（t=1h） P=10% P=5% P=2% 0 0.00 0.00 0.00 1 36.36 44.78 53.80 2 6.92 9.38 9.88 3 3.43 4.23 5.28 4 2.66 3.05 3.66 5 2.35 2.54 3.37 6 2.26 2.42 3.22 7 2.22 2.38 3.17 8 2.18 2.36 3.05 9 2.18 2.33 2.88 10 2.16 2.31 2.87 11 2.15 2.26 2.64 12 2.15 2.25 2.62 13 2.13 2.24 2.53 14 2.13 2.24 2.51 15 1.76 1.92 2.36 16 1.54 1.88 2.24 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 4 17 1.35 1.65 2.10 18 1.18 1.42 2.01 19 1.02 1.25 1.75 20 0.83 1.06 1.56 21 0.56 0.75 1.39 22 0.32 0.52 1.17 23 0.24 0.41 0.86 24 0.15 0.30 0.77 洪峰流量（m 3/s） 36.36 44.78 53.80 24 小时洪量（万 m3） 28.85 34.48 42.23 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 0 5 10 15 20 25 洪量 时 段 白 草 坝 水 库 洪 水 过 程 线 10%5% 2.0% （6）成果合理性检查 采用 XX 市近年来已通过安评价审查的 XX 县侍郎坝水库、团结水库、张家 坝水库等其他小型水库的校核、设计洪水成果进行对比，以检验本次洪水分析 成果合理性。 表 2-8 XX 市小型水库洪峰（量）地区综合表 序号 水库名称 径流面积 项目 P=2% P=10% 洪峰 80.5 60.91 XX 县侍郎坝水库 15 洪量 102 81.2 - 5 - 洪峰 35.1 26.22 XX 县团结水库 3.5 洪量 24.5 19.6 洪峰 37.3 27.63 XX 县张家坝水库 5.3 洪量 38.4 30.4 洪峰 53.80 36.364 XX 县 XX 水库 4.0 洪量 42.23 28.85 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 洪峰 流量 （m 3/m ） 径 流 面 积 （ km2） 腾 冲 县 洪 峰 地 区 综 合 图 （ P=2%） 0 20 40 60 80 0 5 10 15 20 洪峰 流量 （m 3/m ） 径 流 面 积 （ km2） 腾 冲 县 洪 峰 地 区 综 合 图 （ P=10%） 0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 洪= 量（ 万m 3） 径 流 面 积 （ km2） 腾 冲 县 洪 量 地 区 综 合 图 （ P=2%） XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 6 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 洪= 量（ 万m 3） 径 流 面 积 （ km2） 腾 冲 县 洪 量 地 区 综 合 图 （ P=10%） 由图、表可看出，水库洪峰、洪量符合地区水文特性规律，经地区综合检 查对比，说明水库设计洪水成果是合理可行的。 设计洪水成果比较 XX 水库无设计资料，没有设计洪水标准和相应洪峰、洪量计算值，也没有 洪水过程。 本次大坝安全评价中，同样采用查XX 省暴雨统计参数图集得最大 1、6、24 小时暴雨资料与XX 省暴雨洪水查算图表实用手册的暴雨分区及产 汇流参数进行设计洪水的推求。 本次洪水复核的计算方法与大坝安全评价是一致的，从表 2-10 中可看出， 本次设计洪水复核成果与安全评价洪水成果也是基本一致的，并经过合理性检 查，认为成果是合理可靠的。故以本次洪水复核成果为依据进行水库的调洪计 算。 表 2-10 本次复核洪水成果与原设计及安全评价洪水成果比较表 原设计 安全评价成果 本次复核成果频率 峰量值 P=2% P=10% P=2% P=10% 洪峰流量(m 3/s) 53.8 26.36 53.8 26.36 24 小时洪量(万 m3) 42.23 28.85 42.23 28.85 - 7 - 汛后洪水 XX 水库的汛后洪水主要依据相近水文站的洪水资料进行分析。根据相近的 XX 水文站的实测径流和洪水资料，算出汛后洪水与年洪水的比值，再用比值乘 与 XX 水库年洪水即得水库的汛后洪水。 表 211 XX 水库汛后洪水设计洪峰流量、洪量成果表 频率 （%） 计算方法 P=10% P=5% P=2% XX 水文站洪水比值 0.633 0.674 0.717 洪峰 23.17 30.18 38.57 XX 水库 洪量 18.39 23.24 30.28 表 2-12 水库坝址断面设计洪水(汛后洪水)成果表 不同频率洪水过程（m 3/s）时段（t=1h ） P=10% P=5% P=2% 0 0.00 0 0 1 23.17 30.18 38.57 2 4.41 6.32 7.08 3 2.19 2.85 3.79 4 1.70 2.06 2.62 5 1.50 1.71 2.42 6 1.44 1.63 2.31 7 1.41 1.60 2.27 8 1.39 1.59 2.19 9 1.39 1.57 2.06 10 1.38 1.56 2.06 11 1.37 1.52 1.89 12 1.37 1.52 1.88 13 1.36 1.51 1.81 14 1.36 1.51 1.80 15 1.12 1.29 1.69 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 8 16 0.98 1.27 1.61 17 0.86 1.11 1.51 18 0.75 0.96 1.44 19 0.65 0.84 1.25 20 0.53 0.71 1.12 21 0.36 0.51 1.00 22 0.20 0.35 0.84 23 0.15 0.28 0.62 24 0.10 0.20 0.55 洪峰流量（m 3/s） 23.17 30.18 38.57 24 小时洪量（万 m3） 18.39 23.24 30.28 051015 20253035 4045 5 10 15 20 25 洪量 时 段 白 草 坝 水 库 讯 后 洪 水 过 程 线 10%52% 分期洪水 按规范及工程设计要求，需分析提供水库坝址断面施工期设计洪水过程及 其它各取水口断面施工期设计洪水成果。根据资料条件，借用邻近的太极村水 文站实测洪水资料来分析推求施工期洪水。 - 9 - 本次收集到太极村水文站 19542008 年共 55 年的实测径流和 28 年洪水资 料，将该站历年月最大流量峰值、历年月最大流量均值、历年月平均流量均值 统计后点绘成图，见图 218。从图中可看出，三条线的极大值均出现在 8 月 份；从历年月最大流量峰值线可看出统计的最大洪峰流量出现在 611 份，与 暴雨发生的时限相对应；从历年月最大流量均值线可看出，历年月最大洪峰流 量多发生于 610 月份，12 月次年 4 月的最大流量均值已明显偏小，5 月份 和 11 月份是衔接上述两个时段的过渡期；从历年月平均流量均值线可看出，其 过程与月最大流量均值线基本相似，610 月份的径流占年径流的 60%，611 份的径流占年径流的 69%，12 月次年 5 月的径流占年径流的 31%，12 月次 年 4 月的径流占年径流的 27%。 综合上述分析，叠水河流域的洪水主汛期定为 610 月份，11 月份为洪水 汛后期，12 月次年 4 月为洪水枯期，5 月份为枯期与主汛期的洪水过渡期。 图 218 太极村水文站洪水分期图 根据洪水分期、水库运用及设计要求划分为 3 个时段，分别为：年洪水 （112 月） ；汛后洪水（11次年 5 月） ；枯期洪水（12次年 4 月） 。根据太 020 4060 8010 12345678910112时 间 (月 份 ) 流量(m3/s) 历 年 月 最 大 流 量 峰 值历 年 月 最 大 流 量 均 值历 年 月 平 均 流 量 均 值 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 10 极村水文站实测洪水资料，按最大值选样原则统计出各时段最大洪峰流量系列， 选用 P型曲线，适线法确定统计参数。成果见表 228；频率曲线见图 2 19。并在此基础上计算出太极站分期洪水与年洪水的比值，成果见表 228。 表 228 太极村水文站各时段设计洪峰流量成果表 设计洪峰流量(m 3/s)时段划分 均值 (m3/s) Cv Cs 2.0% 3.33% 5.0% 10.0% 20.0% 年洪水 46.4 0.32 1.44 86.8 80.4 75.3 66.2 56.8 汛后洪水（115 月） 24.7 0.53 1.855 62.2 55.8 50.7 41.9 33.0 枯期洪水（124 月） 12.5 0.61 2.135 35.0 31.0 27.8 22.3 17.0 汛后洪水/年洪水 0.532 1.656 1.288 0.717 0.694 0.674 0.633 0.581 枯期洪水/年洪水 0.269 1.906 1.483 0.403 0.385 0.369 0.337 0.299 图 219 太极村水文站各时段洪峰流量频率曲线图 B、施工期洪水 0.1510 250 8905 89.(频 率 %)线 名 均 值 Cvs/年 洪 水 :46.03251 次 年 5月 汛 后 洪 水 72 次 年 月 枯 期 洪 水 1(m3s) 83654 729018 2641 80 2015 0 (重 现 期 ) - 11 - 根据洪水分布及工程特点，结合施工进度安排，确定 XX 水库枯季施工期为 12 月至次年 4 月。根据规范，枯期施工标准为 5 年一遇，即 P=20%。 表 212 表 2-14 XX 水库枯期设计洪峰流量成果表 频率 （%） 计算方法 P=5% P=10% P=20% XX 水文站洪水比值 0.369 0.337 0.299 洪峰 16.52 12.33 6.45 XX 水库 洪量 12.72 9.91 7.54 泥砂 由于 XX 水库没有实测泥砂资料，故 XX 水库来砂量推求是根据 XX 省水利厅 和 XX 省水利水电科学研究所 2006 年 2 月联合编制的XX 省 2004 年土壤侵蚀 现状遥感调查报告中的相关图表进行分析估算的。根据水库所在位置查“土 壤侵蚀现状遥感模数图表”并结合其植被情况确定，XX 水库径流区属无明显侵 蚀和轻度侵蚀区。其土壤侵蚀模数加权平均值为 211t/km2.年。 （1）径流面积：径流面积为 4km2。 （2）年输沙模数的确定：查“土壤侵蚀图”得侵蚀模数为 211 吨/年。 土壤侵蚀量=侵蚀模数径流面积=2114=844 吨/年 （3）泥沙容重：泥沙容重为 1.25t/m3。 （4）年来沙量的计算 年入库泥沙体积=入库悬移质泥沙量泥沙容重 =8441.25=675.2m3/年 推移质入库估计占 20% 年入库泥沙体积20%=71.3420%=135.04m3/年 年入库泥沙量=+ =810.24m 3/年 库区淤积总量： W=年入库泥沙量计算年数 =810.2453=4.29 万 m3 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 12 (5) 按 20 年考虑水库使用年限泥沙淤积高程 水库入库泥沙按多年平均库容淤损率计算水库泥沙淤积形态，确定坝前淤 积高程，经查 2004XX 省土壤侵蚀模数图进行泥沙分析计算，多年平均入库 淤积沙量为 810.24m3。本次除险加固后，再使用年限为 20 年，相应多年平均入 库总泥沙淤积量为 1.62 万 m3，泥沙淤积高程为 1915.08m。以现涵洞进进口底 板高程（1916.2m）以下库容 4.2 万 m3，能满足加固后继续承担 20 年泥沙淤积 的运行要求。除险加固后，死水位仍为 1916.2m,相应库容 4.26 万 m3。 水文设施 由于 XX 水库为小(二)型水库，除险加固工程资金有限，建水位遥测站不现 实，但由于要随时撑握水库的水位、蓄水等情况，必要设相应观测的水位尺。 设计共需设置水位尺 10 支。 1.1.3 工程地质 工程区地处青藏、滇缅、印尼巨型“歹”字型构造体系的西支中段与滇缅 经向构造带的复合部位，位于 XX梁河弧型构造带北翼，大盈江断裂带中部 XX 段，其地质构造复杂，新构造运动强烈，地震活动频繁，分布有大量的新生代 火山群，地下水热显示异常，大量的温泉、热泉沿构造带呈串珠状分布。根据 1:400 万中国地震动参数区划图 （GB18306-2001） ，该区地震动峰加速度为 0.20g，地震动反应谱特征周期为 0.45s，地震基本烈度为度。 坝址区距大盈江断裂 750m，距水库左岸（西北方向）F2-4 断裂约 200m， 出露地层为燕山中期花岗岩（53）浅灰色中粒斑状角闪二长花岗岩，第四系 全新统统残坡积层(Q4el+dl)黄色、棕黄色砂质壤土、粉土分布于两坝肩平缓的 山坡，第四系全新统冲积层(Q4al)分布于坝址区及大坝下游平缓的坡地。 坝址区两条河道，河谷平坦宽缓，宽约 350 米，河谷呈“U”字型，为河流 出山口后，因地形突然变宽、变缓，水面变宽、水流流速下降，所携带的泥砂 沉积而逐渐形成的一个微型冲积平原。左岸山坡较陡，坡度在 30 度以上，植被 发育，岸坡稳定。右岸山坡较缓，坡度 1530 度，下部平缓，顶部稍陡，植被 发育，岸坡稳定。 大坝清基不彻底。两河槽段及左右坝肩为全、强风化花岗岩，属中等-弱透 - 13 - 水地基相对隔水，岸坡稳定性较好，无滑坡、坍塌等不良物理地质现象。但两 河槽间台地冲积层含有泥砂土未全部清除，也未采取截水墙截断等措施，其厚 度 1.52.3m，顺坝轴线方向长约 300m，渗漏严重。 坝体填筑材料主要为黄色与棕红色相间的砂质粉土夹花岗岩团状风化角砾， 次为取自坝址下游冲积层中的含泥砂土，局部夹薄层状黑色壤土，其成份及物 理力学指标不均匀，表现湿容重较大，干容重低、压实度低、渗透系数较大， 干容重、抗剪强度等指标差异性较大等特点。坝体土料压实度 90.096.4%， 不能满足相关规程、规范要求；坝土渗透系数 1.310-3cm/s，大于“1.010 - 4cm/s”的防渗标准，无法满足坝体防渗要求，且由于坝基渗漏严重，坝体无排 水反滤设施，坝体已产生浸润线出逸及渗透破坏现象。 大坝未设护坡、排水等设施，也未修建倒滤体，无法满足要求，现坝面已 凹凸不平，杂草丛生，下游坝坡形成许多小型冲沟或流水槽，坝体浸润线出逸， 坝脚出现浸湿倒塌，坝体出现塌陷等渗透破坏。 坝下输水涵洞两座，分别布置于左右河槽与岸边坡交界处，构筑于全风化 花岗岩体之上，由于输水涵洞采用红土砂浆砌筑，本身的强度较低，其地基又 有遇水软化的特性，右端涵洞有沉降变形及洞壁有渗水现象。 溢洪道地基岩性为全、强风化花岗岩，无滑坡、崩塌等不良物理地质现象， 能满足稳定要求。但溢洪道末端未设消能防冲设施，而地基岩土全、强风化花 岗岩抗冲刷能力低，泄洪时必将地基冲蚀、掏空，威胁溢洪道和大坝安全。 1.1.4 工程建设现状 XX 水库于 1953 年兴建，1958 年竣工蓄水投入使用。工程枢纽主要建筑物 主要有水库大坝、坝下输水涵洞两座。拦水坝为均质土坝，坝高 7m，坝顶长 324.0m，坝顶高程 1921m，顶宽 6.0m。上游坝坡比为 1：3，下游坝坡坡比为 1：2.6， 。 坝下输水涵洞为两座，分别位于土坝的左、右端，为坝下浆砌石马蹄形无 压洞，左涵洞断面尺寸 1.60.8m，拱高 0.5m，放水口底板工程 1916.80m；右 涵洞断面尺寸 0.551.4m ，拱高 0.4m，放水口底板工程 1916.20m。启闭设备 为两套杠杆转盖闸，钢绳启闭，三定三查时核定涵洞最大输水量 1.24m3/s。 溢洪道位于拦河坝右坝肩，为浆砌石矩形明渠，断面为 1.01.0 米，进口 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 14 底板工程 1919.27m，最大下泄流量为 1.01m3/s。 XX 水库建于 1953 年，据资料记载和施工回忆，坝基和岸坡处理均采用人 工挖运，坝基深度未按有关规范进行控制，清基不彻底，未清至弱风化基岩地 层，导致坝基渗漏严重。 XX 水库主体工程大坝均为当地民工施工，由于施工条件及施工技术的原因， 没有完整的土工试验资料及机械进行施工，大筑压实度、筑坝土料干容重没有 检测资料。主坝填筑压实度仅为 8085，碾压密实度未达到规范规定的 9698的要求，且均匀性较差，施工质量达不到设计要求，导致主坝沉陷 严重。由于建设时标准低，清基不彻底，人工填筑碾压密实不够，坝体上、下 游无防护措施导致坝体变形，输水涵洞渗漏等限制了水库蓄水，使水库一直未 能达到正常蓄水位，防洪和灌溉效益得不到充分发挥，该水库病害治理迫在眉 睫。 1.2 除险加固的必要性 1.2.1 水库现状存在的主问题 水库自投入运行后，水库均带病运行，虽通过多次加固处理仍治标不治本， 现存在主要存在的问题是： （1）坝体 根据现场巡视及测量结果，坝体现状存在的主要问题分析如下： A、坝体变形： 水库于 1953 年开始动工建设，1958 年竣工建成现状，坝高 7m。大坝建设 时未对上、下游坝面进行护坡处理，本次检查发现坝塌滑现象明显。 B、渗漏： 右端坝脚至坝中形成一集中渗水带，长 150 米，实漏水量 10 L/s,坝脚形 成约 2000m2的沼泽地带，由于坝基漏水严重，坝脚每年均有不同程度的浸湿塌 方； C、大坝沉降 经现场观测未有明显沉降现象。 （2）坝基和接触带 - 15 - A、坝基： 大坝坝基渗漏严重，分析坝基渗漏主要原因为施工时清基不彻底，未设置 截水槽，加之坝土碾压不密实，坝体材料砂质含量过多等原因所至。 B、接触带： 左下游坝肩结合部渗漏，渗流量 1L/s,致使坝肩结合部塌方 100m3； （3）输、泄水建筑物 右端放水涵洞右端边墙漏水严重，整个涵洞漏水量约 3L /s。据管护人员 回顾涵洞进口段右边墙及底板受坝体变形挤压已被拉裂出现漏水的现象。 溢洪道修建不完善，出流直接冲击右肩山体，给下游带来一定危害。 （4）闸门及启闭机等金属结构 涵洞启闭设备为 2000 年新换杠杆转盖闸，运行基本正常。 1.2.2 水库大坝安全评价结论 XX 县 XX 水库大坝经大坝安全鉴定，类别评定为三类坝。 （1）工程质量 XX 水库大坝施工为群众性土法上马。坝基和岸坡清基仅清除腐植层，且没 有采取其他任何防渗措施。 坝基为喜山期（ 6 ）花岗岩，其浅表层以粉土为主，次为含砾粉土，不 存在坝基软弱面或深层滑动面，地基承载力较高，可满足一般土坝或风化料坝 （低坝）对的要求。但由于清基不彻底，坝体与坝基接触面的残坡积层存在一 定渗漏，现场查勘发现右坝肩接触带有一集中渗漏点，渗漏流量约 2L/s，浸湿 面积约 2000m2，说明坝体与坝基结合部存在渗流通道，对坝体稳定十分不利。 筑坝土料主要取于河流右岸含砾砂壤土，以及少部分砾质土，级配差，质 量不合格。经测试，坝土物理力学指标差异较大，粘聚力 C=7.0kPa32.7kPa, 均值为 19.85kPa,内摩擦角 =8.4521.36，其渗透系数为 K=1.5610- 4cm/s6.9310-3cm/s，属中等透水层。 施工时坝体土料开挖、填筑、碾压，均没有使用任何机械设备，导致上坝 土料的均匀性差、密实度低，构筑疏松。坝体碾压分层厚一般为 1632.3cm， 局部可达 50cm。坝体坝土填筑压实度为 74.388.9%，筑坝土料干容重 11.013.6KN/m 3。碾压密实度均未达到规范规定的 96%98%的要求，施工质量 XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 16 达不到设计要求。且下游的无倒滤体不利于降低浸润线. 左坝肩及左岸坡、右坝肩及右岸坡段均未发现滑坡、坍塌等不良物理地质 现象，全风化花岗岩边坡稳定性较好，地基承载力较高，可满足一般土坝或风 化料坝（低坝）对的要求。但由于清基不彻底，坝体与坝基接触带存在渗漏， 危及大坝安全。 从外观形象上看，坝顶、坝坡凹凸不平。坝土结构基本均匀，筑坝土料主 要取于河流两岸花岗岩风化残积层，以粉土为主，次为黑云花岗岩的全风化岩 石，岩石风化较深，已风化成土状，但由于施工工艺落后，碾压密实度达不到 要求，沉降变形严重，1998 年闸门右边墙进口处曾出现长 3m，宽 1.8m，高 1.5 米的塌陷。 水库输水涵洞布置在水库大坝的左、右两端，山体岩性为全风化花岗岩层， 无不良地质构造和物理地质现象。输水涵洞进口有渗漏现象存在，变形不明显。 输水涵洞外围坝体填土密实性相对较好，涵洞基础稳定性能满足要求。洞 身砌体稳固，但使用时间过长，砌筑砂浆出现部分脱落，存在渗漏现象，如不 作处理将影响大坝的安全。 输水涵洞闸门及启闭设备锈蚀老化，止水失效，启闭困难，且无事故检修 闸。 有溢洪道，但无消能防冲设施，不具备泄洪条件。 综合评价 XX 水库现状工程质量等级为不合格。 （2）大坝运行管理评价、综合评价等级 XX 水库工程主管部门为 XX 县大河水库管理处，日常管护人员由 XX 县大河 水库管理处布置安排。 水库管理现状 水库自投入使用能够做到定期检查，专人管护，目前有固定管护人员一人， 每年补贴经费由 XX 县大河水库管理处筹措。 依据水库工程管理通则及水库大坝安全管理条列 ，水库管理单位的 主要任务是引水、蓄水、供水、防水、巡视、观测、维护养护、资料整理和调 度运行，认真执行市、县水务局及主管部门的统一调度计划。水库管理人员的 主要任务是负责水工建筑物的维修养护、水库调度运行、水文测验、闸门和启 - 17 - 闭机等设备运行维修及职能管理等工作。 由于管理经费缺乏，水库现仅只能开展大坝巡视检查、水位、水量观测工 作，因无监测设施未进行渗透压力，沉陷位移和渗漏观测。在管理过程中，因 缺乏必要的监测装置，导致水文、坝体沉陷、位移和渗漏观测等资料不全，也 未能建立水库相应的技术档案资料，水库运行设备维护较差。 XX 水库主要功能为农业灌溉及防洪，因此日常调度根据受益区农业灌溉需 水量及时提供用水，目前防洪度汛主要由 XX 县防洪办统一调度。 目前水库大坝病害严重，水库一直处于控制蓄水状态。 水库调度运行的规则是每年的防洪度汛计划由 XX 县防洪办拟定，经批准后 由大河水库具体负责实施。 XX 水库大坝运行管理综合评价为差。 （3）防洪标准复核、安全等级 根据国家防洪标准 （GB50201-94） ，水规（1989）21 号水利部印发水 利枢纽工程除险加固近期运用洪水标准意见的通知 ，XX 水库总库容 40 万 m3， 坝高为 7m，水库大坝挡水高度低于 15m，上下游水头差低于 10m，确定水库正 常运用洪水（设计洪水 P=10%）标准为 10 年一遇；非常运用洪水（校核洪水 P=2%）标准为 50 年一遇。XX 水库主坝坝顶高程 1921.00m，正常蓄水位 1919.79m，相应库容 28.0 万 m3，设计洪水位 1920.82m，校核洪水位 1920.96m。水库坝顶长 324m，宽 6m，最大坝高 7m，现状平均上游坝坡坡比 1：3，下游平均坝坡坡比 1：2.6。 调洪计算 水库现有泄洪能力复核 水库现状正常蓄水位 1919.79m，泄洪方式为溢洪道泄洪。溢洪道布置于右 坝肩，进口底板高程 1919.79m，采用开敞式浆砌石体泄洪，宽 1m，深 1.00m， 最大泄流量 1.45m3/s。 调度原则复核 水库采用溢洪道泄洪，溢洪道进口底底板高程 1919.79m，为开敞式溢洪道， 尺寸为 1.0m1.0m。水库正常蓄水位 1919.79m，调洪按正常蓄水位起调。5.12Hgmbq XX 省隆阳区大坝水库除险加固工程初步设计报告 18 式中： q 流量（m 3/s） ； m 流量系数，取 0.358（按宽顶堰进口八字翼墙查表） b 堰宽（m） ； g 重力加速度（m/s 2） H 水头（m） 。 表 4-1 XX 水库溢洪道过流能力表 堰