四川省某水库枢纽除险加固工程初步设计2

四川省XX县XX水库枢纽除险加固工程初步设计报告XX县水利电力勘测设计队目录前言11综合说明111绪言112水文313工程地质314工程任务及规模415工程总布置及主要建筑物416金属结构617工程管理618施工组织设计619环境保护和水土保持设计6110工程投资概算7111经济评价8112结论82水文1113流域概况1114洪水分析计算1115水库洪水调节计算63工程地质1116区域地质概况1117水库库区地质条件2118坝址区工程地质条件3119坝体工程地质特性及存在问题3120溢洪道工程地质条件4121放水设施工程地质条件4122大坝坝体及坝基岩土物理力学参数5123天然建筑材料7124岩土试验8125工程地质结论84工程任务及规模1126工程建设过程1127病险原因分析1128工程枢纽除险加固的必要性105工程总布置及主要建筑物1129设计依据1130大坝除险加固设计2131放水设施除险加固设计5132工程观测设计66工程管理及工程占地1133主要设计规范及相关法律法规1134水库管理基本情况1135管理范围及保护范围2136观测设施2137管理用房及防洪抢险设施2138枢纽工程运行管理3139工程管理与改革方案5140工程占地及拆迁77施工组织设计1141工程情况1142施工导流3143主体工程施工5施工总体布置7144施工招投标建议9145施工进度98环境影响评价和水土保持1146环境影响评价1147水土保持29设计概算1148编制说明1149总概算表410经济评价1150工程费用1151工程效益1152国民经济评价2153财务评价3154结论3图纸目录附设计图纸附设计概算前言XX水库位于XX县XX镇境内，距XX县城25KM，属长江水系南井河支流，地理坐标为东经10585，北纬284740。XX水库大坝以上控制流域面积030KM2。总库容129万M3，正常库容918万M3,有效库容90万M3,死库容018万M3,是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖的小（二）型水利工程。交通较为方便。设计灌溉面积400亩，目前实际灌溉面积200亩。XX水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施组成。大坝为均质土坝。大坝坝顶高程304M，最大坝高53M，坝顶长为650M，坝顶宽35M。大坝内坡坡比为120，外坡坡比为115，无排水棱体。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式明渠溢洪道。堰顶高程为3028M,现有溢洪道进口宽为5米,未衬砌,最大下泄流量为355M/S,能满足20年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核要求。放水设施位于大坝左侧，为涵卧管放水，最低放水高程为2996M，涵管尺寸为04M05M，最大放水流量为01M3/S。XX水库于1977年动工兴建，1978年主体工程完工。经30多年的运行，由于坝体单薄，边坡较陡，坝体边坡不稳定，在外坡中部302米高程处有长达25米滑坡体发生；放水设施堵塞严重，大坝白蚁危害严重，大坝无观测设施等原因导致该库不能正常运行。2009年5月，XX县水库大坝安全鉴定专家组对该库进行现场检查，根据水利部水库大坝安全鉴定办法和水库大坝安全评价导则，XX县XX水库大坝安全性评定为三类坝，属于病险水库。为确保下游1000多人、1000余亩耕地安全，应尽快对XX水库大坝病险进行整治。本次初步设计针对XX水库存在的病险情况，进行了整治设计，工程预计2009年9月开工，12月完工，总工期4个月。工程总投资44104万元。XX水库工程特性表编号工程名称单位数量（整治前）数量（整治后）一水文1流域面积工程坝址以上KM20300302多年平均年径流量万M31356313代表性流量正常运用（设计）洪水标准P55及流量M3/S163163非常运用（校核）洪水标准P0505及流量M3/S249249施工导流标准P2020及流量M3/S9489484洪量设计洪水总量万M3178178校核洪水总量万M3261261二水库1水库水位校核洪水位M303528925设计洪水位M30322890正常蓄水位M30282887死水位M299628242水库容积总库容（校核洪水位以下库容）万M31292508正常蓄水位以下库容万M3918216调节库容（正常蓄水位至死水位）万M392124死库容万M30180363库容系数711686124调节特性年调节年调节5水量利用系数7038469三下泄流量及相应下游水位1设计洪水时最大泄量M3/S4524522校核洪水位时最大泄量M3/S751751四工程效益指标1灌溉效益保证灌溉面积（P750）亩400600其中田亩400600土亩00新增灌面亩2000五主要建筑物及设备1挡水建筑物及设备均质土坝均质土坝地基特性砂壤土冲积层地震基本烈度/设防烈度度坝顶高程M3042898最大坝高M53100坝顶长度M6501270坝顶宽度M35352泄水建筑物型式明渠式明渠式堰顶高程M30282887溢流段长度M450520单宽流量M3/SM06260626消能方式底流消能底流消能设计泄洪流量M3/S452452校核泄洪流量M3/S7517513放水建筑物型式涵卧管涵卧管设计引用流量M3/S0101最大引用流量M3/S0101进水口型式地基特性砂壤土冲积层槛底高程M29962820闸门型式闸门尺寸M闸门数量套启闭机型式启闭机容量KN启闭机数量台放水底孔闸门型式、尺寸M底孔底板高程M启闭机型式、容量、数量KN输水管道型式、尺寸M浆砌条石涵管0405浆砌条石涵管0405设计水头M3963主管长M4555条数条最大水头M4输水建筑物设计流量M3/S加大流量M3/S输水道型式输水渠道输水渠道地基特性干渠长度M断面尺寸1矩形（宽高）M2梯形（底高）M衬砌型式干渠主要建筑物渡槽座/长M倒虹吸管座/长M隧洞座/长M干渠建筑物长度与干渠长度比例8其他建筑物永久性房屋M2七施工1主体工程明挖土石方M3洞挖土石方M3填筑土石方M3浆砌石方M3混凝土和钢筋混凝土M3帷幕灌浆M加压加压式充填灌浆M2主要建筑物材料水泥T864钢材T33柴油T19砂M31882碎（卵）石M34443块石M328773所需劳动力总工日工时169718高峰月工人数人1204施工临时房屋M24505施工动力及来源供电设备容量KW2006对外交通公路公路距离KM15157施工导流放水涵卧管8施工占地亩89施工期限准备工期月1投产工期月7总工期月8八经济指标1静态总投资万元408452总投资万元40845建筑工程万元28454机电设备及安装工程万元284金属结构设备及安装工程万元956临时工程万元3146其他费用万元55843综合利用经济指标水库单位库容投资元/M3灌区单位灌溉面积投资元/亩经济内部收益率896贷款偿还年限A30经济净现值万元3115经济效益费用比1081综合说明11绪言四川省XX县XX水库位于XX县XX镇境内，地理坐标为东经10585，北纬284740，属长江水系南井河支流。距离XX县城25KM，海拔高程在280350M左右。水库控制集水面积03KM2，总库容129万M3，有效库容9万M3。水库以灌溉为主，兼顾防洪、养殖业为辅的小（二）型水库。水库设计灌溉面积400亩，目前实际灌溉面积200亩。根据水利水电工程等级划分及防洪标准（SL2522000）、防洪标准（GB5020194）的规定，XX水库工程等别为等，小（二）型水库，主要建筑物级别为4级。设计洪水为20年一遇（P5），校核洪水为200年一遇（P05）。根据水利水电工程初步设计编制规程（DL502093）的规定，我局组织相关技术人员对工程的水文、工程地质、工程枢纽除险加固任务、工程枢纽除险加固设计、金属结构、施工组织设计、工程管理、环境影响评价和水土保持、工程概算、经济评价和改革方案等项目，经过大量的室内外工作，完成了四川省XX县XX水库枢纽除险加固工程初步设计报告。111社会经济简况XX县是四川省较贫困县之一，幅员面积为9117KM2，人口5166万人，其中农业人口4615万人，耕地面积608万亩，2008年全县工农业总产值153094万元，其中农业产值70163万元，工业产值82931万元。XX水库设计灌溉面积004万亩，目前实际灌溉面积为002万亩，粮食年平均亩产380KG。112工程现状XX水库枢纽由大坝、溢洪道、放水设施等组成。1、大坝大坝为均质土坝，最大坝高53M，坝顶长为65M，坝顶宽35M，坝顶高程为304M。从四川省XX县XX水库大坝安全鉴定评价报告结构安全分析评价得出大坝上游坡各工况的抗滑稳定最小安全系数均能满足规范要求，上游坡不存在安全隐患；下游坡工况一、二、三的抗滑稳定最小安全系数均不能满足规范要求，下游坡存在安全隐患。2、溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为开敞式明渠溢洪道。堰顶高程为3028M，进口净宽50M。经本次洪水复核，现有溢洪道能满足重现期20年一遇设计洪水，200年一遇校核洪水标准，相应P05的下泄流量为751M3/S，但该溢洪道未进行衬砌，下游无消力池，急需整治。3、放水设施放水设施位于大坝左端，为涵卧管放水，涵管尺寸为0405M，最低放水高程为2996M，最大放水流量为01M3/S，因年久失修，堵塞严重。现已不能正常运行。113工程建设简况XX水库于1977年动工修建，1978年3月竣工。受条件限制，设计和施工前未进行工程地质勘察工作。设计深度不够，施工条件较差，主要是人力施工，工程质量难保证。由于大坝在施工期间，片面强调工程进度，致使工程质量差。经过30多年的运行，现坝体单薄，外坡已发生长达25米滑坡,下游无排水棱体。水库设计灌溉面积400亩，有效灌溉面积200亩。114大坝安全鉴定结论2009年5月，XX县水库大坝安全鉴定专家组根据水利部水库大坝安全鉴定办法和水库大坝安全评价导则组织人员对该库进行大坝安全鉴定，XX县XX水库大坝安全性评定为三类坝，属于病险水库。12水文XX水库位于长江水系二级支流河上，坝址以上主河道21KM，河道平均坡降381，控制流域面积030KM2，总库容129万M3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖的小（二）型水利工程。XX水库所在流域属于四川盆地湿润气候，具有气候温和、降水丰富、四季分明、季风气候明显的特征。多年平均气温181，极端最高气温406，极端最低气温15；多年平均降雨量为1130MM，多年平均径流深为455MM。由于工程流域无实测的洪水资料，根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册适宜采用小流域暴雨洪水推理公式推求设计洪水。经计算该工程20年一遇设计洪水洪峰流量Q333163M3/S，洪水总量为177万M3，溢洪道下泄流量为445M3/S；300年一遇校核洪水洪峰流量Q033249M3/S，洪水总量为260万M3，溢洪道下泄流量为751M3/S。13工程地质2009年5月，XX县水务局组织有关专家对XX水库大坝安全做出了安全鉴定，XX县XX水库大坝安全检查组对水库进行了野外地质实地勘测，在坝址、库区调查了多处具有代表性的地质点。XX水库工程区域地质单一，根据代表性地质点的实地勘测成果及相关区域地质资料，基本查明该水库的地质情况给工程枢纽除险加固设计提供了可靠的地质依据。XX水库库区绝对高程大部份在280350M之间（黄海高程），地属低丘，溪流堆积物少。工程区地层属平缓状，岩体节理、裂隙不发育。整个库区于岩层产状平缓，天然植被良好，崩塌、滑坡等情况很少发生。现根据中国地震动参数区划图（GB183062001），查得本工程区地震动反应谱特征周期为04S；地震动峰值加速度为005G，相应的地震基本烈度为度。工程区砂、泥岩构造裂隙不发育，主要为风化裂隙。岩石孔隙度小，泥岩裂隙连通性差，地下水天然露头少，主要为大气降雨入渗后向溪沟排泄。14工程任务及规模XX县XX水库在兴建过程中，由于设计和施工等多方面原因，存在严重的病险。2009年5月，根据省水利厅、市水利局要求，XX县水库大坝安全鉴定小组组织有关技术人员对XX水库进行了全面的测量复核，分析和论证水库存在的病险，提交了XX县XX水库大坝安全鉴定报告书。根据XX水库大坝安全鉴定报告上结论，该工程大坝主要存在如下几方面病险情况（1）下游坝坡较陡、坝体单薄，坝坡抗滑稳定最小安全系数小于规范允许值，坝体不稳定；（2）大坝下游坝脚无排水棱体；（3）溢洪道未衬砌，下游无消力池；（4）放水设施堵塞严重,无法放水；（5）大坝白蚁危害较为严重；（6）无观测设施，管理设施不完善。XX水库病险主要原因在于，该工程在设计和施工上，都存在一些缺陷，施工中安全质量控制不严，造成坝坡不稳定。经专家组鉴定，该工程大坝安全鉴定为三类病险水库大坝。为确保下游沿河两岸居住的1000多人、1000余亩耕地不受损害，尽快对XX水库大坝病险进行整治具有十分必要和迫切性。15工程总布置及主要建筑物151工程等别及设计标准XX水库总库容129万M3，大坝高53M，设计灌溉面积400亩，属小（二）型水库，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）规定，水库枢纽工程等别为等工程，其主要建筑物大坝、溢洪道、放水设施为4级建筑物。根据防洪标准GB5020194的规定，工程设计洪水重现期采用20年，相应洪峰流量为163M3/S；校核洪水重现期采用200年，相应洪峰流量为249M3/S。工程区域内地震烈度为度，地震动反应谱特征周期为04S；地震动峰值加速度为005G。根据水工建筑物抗震设计规范（SL20397），仅考虑抗震措施，可不进行抗震分析计算。152工程枢纽除险加固设计1、大坝大坝枢纽除险加固是本次整治工程的主体部份，根据大坝病险及其原因分析，采取下列方案进行整治。对滑坡体进行开挖回填，并碾压夯实；结合排水棱体新建，对大坝进行加固，对外坡进行培厚处理，降缓坝坡，由原来的115降缓到120,确保坝体稳定；同时对坝体进行白蚊整治。2、溢洪道该库溢洪道位于大坝右端,为开敞式明渠溢洪道。堰顶高程为3028M,现有溢洪道进口宽为5米,未衬砌,垮塌淤塞较为严重,下游无消力池。本次计划采取以下整治措施清除溢洪道内淤塞物，对溢洪道进行衬砌，并在下游新建消力池一座。3、放水设施本次设计，降低库水位，对卧管进行翻安。4、其它项目增设、完善大坝观测设施。16金属结构该库无金属结构。17工程管理XX水库是一座以农业灌溉为主，兼防洪、养殖为一体，隶属于XX县水行政主管部门，实行事业单位企业管理的小（二）型水利工程。管理机构及人员经水利工程管理体制改革后，XX水库属青木洞水库联合管理所，该库在岗职工3人。无管理设施。该工程管理范围包括水库主要建筑物（大坝、溢洪道、放水设施）的运行和维护管理，灌溉渠道及渠系建筑物的运行和维护管理，水库管护范围以内的所有场地的管理，水库灌溉用水与供水的管理以及财务经营管理。经本次枢纽除险加固后，落实事企分开，实行综合经营部门推行企业管理，改革其水费征收制度，计量收费，逐渐变福利性供水转变为经营性供水，实行“自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束”的经营模式。并大力推行计划用水、节约用水、科学用水，提高灌溉效益。本次设计按照工程管理原则，制定了水库控制运行管理制度，大坝管理制度、放水设备管理制度、灌区用水和供水管理制度以及水库经营管理和财务管理建议等。18施工组织设计XX水库总工期为4个月，其中准备期1个月（即2009年的9月），主体工程施工期3个月（即2009年的10月至2009年的12月）。19环境保护和水土保持设计XX水库属于四川省盆地亚热带季风性湿润气候，具有冬暖夏凉、干湿季分明的气候特征。工程区海拔高程在280350M之间（黄海高程），地属低中丘。多年平均降雨量为1130MM，多年平均径流深为485MM，多年平均蒸发量11273MM；多年平均气温181，最高气温406，最低气温15。多年平均风速20M/S，最大风速160M/S。工程区水土流失平均侵蚀模数2641T/KM2A，根据中华人民共和国土壤侵蚀分类分级标准SL19096，属中度侵蚀区。1、环境影响XX水库枢纽除险加固工程主要项目有大坝整治、溢洪道及放水设施整治等。根据工程特点，工程建设过程中永久占地的开挖破坏、弃碴堆放、施工临时占地扰动等是造成建设区新增水土流失的主要因素，水土流失的预测时段为工程建设期。2、水土保持措施弃碴场采取必要的植物措施和复耕措施，主体工程采取混凝土、浆砌石等工程措施予以保护，对其余零星坡面以及改建、新建公路两侧，分别采取种植草皮护坡和栽植行道树等植物措施予以保护。结合本工程特点，对堆碴进行监测。3、投资概算本工程为水库病险加固工程，水库主要建筑物已建成，仅需对病险进行整治修复。施工中破坏扰动原生地貌少，弃碴量、新增水土流失量也小，根据有关文件规定及当地水土保持措施概算收费标准，参照类似工程，XX水库环境保护和水土保持概算总投资为10万元。4、方案实施保证根据中华人民共和国水土保持法、中华人民共和国水土保持法实施条例等有关法律法规的要求，按“谁开发、谁保护、谁造成水土流失、谁负责治理”的原则，本工程水土保持防治费应纳入工程基建费中统筹安排，列入工程总投资。并建立完善的监督实施机制，保证资金及时到位，专户储存，专项管理，专款专用，严禁挪用和占用。110工程投资概算本次XX水库枢纽除险加固工程静态总投资44104万元，其中建筑工程投资30266万元，机电设备投资710万元，金属结构投资1158万元，临时工程3670万元，独立费用4654万元，基本予备费2023万元，水土保持及环境保护5万元。111经济评价本工程属病险水库除险加固项目，除险加固后，将在灌溉，水产养殖等多方面发挥较大的社会效益和经济效益。经计算各项国民经济评价指标经济净现值ENPV2525万元（0），经济内部收益率EIRR872IS（8），经济效益费用比EBCR10610，说明此项目在经济评价上是合理可行的。112结论XX县XX水库大坝经安全鉴定为三类病险坝。工程病险主要表现为大坝单薄，坝坡较陡，坝体不稳定，外坡中部302米处出现长25米滑坡，无排水棱体；溢洪道垮塌淤塞严重，下游无消力池，且未进行衬砌；放水设施渗漏严重；坝体白蚊危害严重；无观测设施。该大坝的稳定直接关系着下游1000多人，1000多亩农田，因此，该大坝急需进行除险加固。经过本阶段的分析论证，工程主要建筑物的设计和施工在技术上是可行的，从环境影响的角度评价整治该工程也是可行的，通过对本工程经济评价表明兴建该工程是经济合理的，不存在制约工程实施的不利因素。综上所述，为保证工程正常运行，有效发挥水库效益，同时保障下游工农业生产及人民群众生命财产安全，建议将本项目作为近期建设项目，尽快审批开展下阶段工作。2水文113流域概况1131自然地理概况XX水库位于XX县XX镇境内，属长江水系南井河支流。XX水库控制集水面积030KM2，主河道长102KM，河床平均坡度2313。1132气象特征XX水库地处亚热带四川盆地湿润气候区，具有气候暖和、降水丰富、四季分明、季风气候明显等特点。据XX县气象局多年实测气象资料统计多年平均气温181，极端最高气温406（1972827），极端最低气温15197729，多年平均相对湿度83，多年平均风速20M/S，最大风速160M/S。多年平均日照时数12248小时，多年平均蒸发量11273MM。多年平均降水量1130MM。降雨量年内分配不均，59月为雨季，占全年降水70，又以7、8月为最多，7月平均降水198MM，占全年176，8月182MM，占161。最大雨和暴雨发生的主要时期；最少月为1月，246MM；次为12月，25MM。从头年11月至下年3月降水都在50MM以下，形成冬春偏旱、夏季偏涝的特点。降水最多年达15293MM，最少年为7841MM，最多年是最少年的195倍。114洪水分析计算1141洪水特性XX水库流域洪水主要由暴雨形成，水库控制流域面积较小，一般暴雨都能笼罩整个控制流域。大洪水多发生在69月，多为单峰洪水，由于流域面积小，河道流程短，坡降较大，具有明显的陡涨陡落特征，年最大洪水过程一般持续0510天，洪水的大小及过程与暴雨的大小及过程密切相关。1142防洪标准根据水利行业水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），XX水库为小（二）型水库，大坝为均质土坝，永久性水工建筑物级别为四级，其设计洪水标准采用20年一遇（P5），校核洪水标准采用200年一遇（P05）。因此本次设计分析计算洪水标准采用设计洪水20年一遇；校核洪水200年一遇。1143洪水计算由于水库所在流域属无资料地区，流域面积小，河道流程短，坡降较大，形成汇流的时间短，单位面积上形成的流量大。根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册适宜采用小流域暴雨洪水推理公式推求设计洪水。11431流域特征参数根据110000航测图，测量得出水库大坝以上控制流域面积为130，河道长度为151KM，河道平均坡度为6662，流域特征系数349。11432设计暴雨XX水库所在流域及周边地区无实测暴雨观测资料，本次计算根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册暴雨及其统计参数等值线图，查得水库所在流域年最大24小时暴雨均值H24105MM，CV05，CS350CV。由PIII型频率统计参数表查算出设计流域年最大24小时设计暴雨，见下表21。XX水库年最大24小时设计暴雨计算成果表表2124小时各频率暴雨计算值MM24小时暴雨平均值MMCVCSP5P051050535CV20932111433流域产流参数XX水库地处盆地丘陵区，流域地形相对平缓，植被覆盖较低。参照四川省中小流域暴雨洪水计算手册，产流参数按下式计算，CV018，CS350CV。19084F经计算，设计流域的设计产流参数分别为P5时，P60736MM/HP05时，P71695MM/H11434汇流参数XX水库设计流域属盆地丘陵区，造峰暴雨历时较短，强度集中，洪水调蓄能力小，形成洪峰陡涨陡落，参照四川省中小流域暴雨洪水计算手册中关于流域汇流参数M值综合成果表，其汇流参数按公式计算，得出设计流域汇流参204318M数M04104。11435设计洪峰流量计算XX水库设计洪峰流量采用水科院推理公式计算，即，计算结FSQN/2780果见表22，成果摘录如下Q055963M3/S，Q53786M3/S。11436设计洪水总量计算XX水库地处盆地丘陵区，暴雨历时较短，且多为单峰暴雨，根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册，本次计算按单峰洪水计算，采用公式，流FHWTPP10域设计洪水总量计算结果见表23，成果值摘录如下P05，WP3627万M3P5，WP2256万M3。11437设计洪水过程线本次计算根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册川西南地区小流域洪水概化过程推求设计洪水过程线。设计洪水过程线概化短历时TPWP/QP，P05，TP169H；P5，TP166H。XX水库设计洪水过程推求成果见下表23。XX水库各频率洪峰流量计算成果表（推理公式法）表22参数F（KM2）L（KM）J（）MXX13151666234904104P（）H24（MM）NSP0PQPM0532107816116035089587169509549090874596304101520908063811296099886073609409101804378604101XX水库设计洪水过程线成果表表23P5设计洪水P05设计洪水序号THQM3/STHQM3/S10000000000000000201661893016929823021637860220596340299757203041192650382151440389238526046522716047335778705483028805584770480598359670608566499066437860067659630100813359670828566491109963028810144770412129522716131835778131776151441808238521429887572304211926154316378643945963165312189354082982176474000065910000洪水总量2256万M33627万M3115水库洪水调节计算1151防洪标准按照部颁SL2522000标准，本水库设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用200年一遇。1152基本资料1、水库库容曲线本次复核水库库容曲线，详见表24及附图。XX水库库容节点表表24水库水位M282428302836284228482854库容万M3036076153258398575水库水位M286028662872287828842890库容万M378510371334167320572389水库水位M2898库容万M331482、溢洪道参数溢洪道泄流曲线溢流堰为实用堰，堰顶高程30280M，堰宽350M。溢流堰下泄流量按堰流公式计算2/30HGMNBQCS式中流量，M3/S；淹没系数，经计算取值为100；S侧收缩系数，取值在083100之间；C流量系数，取值在033036之间；孔口数，N1；堰宽，B350M；重力加速度，G取981；包含行进流速的堰上水头，M。0H经计算溢洪道泄流曲线见表25及附图。溢洪道泄流曲线表25水库水位M288702888028890289002891028920下泄流量M3/S00002310653120018482583水库水位M289302894028950289602897028980下泄流量M3/S3395427852276237730584281153调节方式调节计算过程中不考虑洪水预报，洪水来临时，水库水位为73100M（即溢洪道进水口底板设计高程），自由泄流。1154洪水调节根据上述基本资料及调节方式，按照水量平衡方程，采用试算法逐时段计算溢洪道下泄流量过程，并据以确定最大下泄流量和最高库水位。水库调洪计算成果详见表26。XX水库调洪计算成果表表26洪水标准P（）505洪峰流量（M3/S）37865963洪水总量（万M3）22563627溢洪道水深（M）03055最高库水位（M）289028925相应库容（万M3）23892508最大下泄流量（M3/S）1202983工程地质116区域地质概况1161地形地貌水库库区地处四川盆地西南缘，南临云贵高原，属川南山地。山脉走向大致呈北东南西向，总的地势南高北低，海拔高程在250300M，相对高差50100M，属于浅丘区。区内物理地质现象以洪积堆积层或洪积扇为主，规模较小，但总体看物理地质现象不发育。1162地质构造工程区所处大地构造部位为扬子准地台四川台坳中的川中台拱和川东凹褶束交替带，具体为万岭向斜北翼、老翁背斜的南翼西南端。本区地层属于平缓，地层为侏罗系上统蓬莱镇组（J3P）暗紫红色钙质泥岩夹厚层块状钙质长石石英砂岩。一、褶皱1、老翁背斜总体轴向呈北50东延展，起于竹海以北，呈东西向延伸至老翁镇。背斜轴部宽缓，岩层产状平缓，倾角89，两翼较陡且对称，倾角1520。2、万岭向斜总体轴向呈北80东延展，起于铜锣乡以西3KM，呈东西向延伸，经相岭镇向万里镇延伸。向斜轴部宽缓，岩层产状平缓，倾向05，两翼较陡且对称，倾角1525。工程区位于万岭向斜北西翼、老翁背斜南东翼。老翁背斜、万岭向斜为长宁向斜和长宁双河大背斜之间发育的次一级的褶皱。二、断层工程区内无断层存在，仅在区外见有断层，如李端逆断层、双河逆断层等，均为非活动断层，对工程区无影响。三、地震根据中华人民共和国地震动参数区划图（GB183062001），查得本工程区地震动反应谱特征周期为04S；地震动峰值加速度为005G，相应地震基本烈度为度。四、地层岩性工程区出露地层除第四系外，主要为白垩系夹关组（K2J），现自新至老分述如下（1）第四系全新统残、坡积堆积层（Q4DLEL）为粉质粘土夹块石及植物腐烂物等组成，分布于山地斜坡及坡脚洼地地带，厚度020M。不整合（2）白垩系夹关组（K2J）砖红色厚层块状泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩夹泥岩条带，厚度100500M。（3）侏罗系上统蓬莱镇组（J3P）暗紫红色钙质泥岩夹厚层块状钙质长石石英砂岩，厚度139452M。（4）中统遂宁组（J2SN）为鲜红、棕红色泥岩、粉砂质泥岩、偶夹薄层粉砂岩与石英砂岩透镜体，厚度为180350M。1163水文地质条件按本区地下水埋藏条件，主要为孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。（1）第四系松散堆积层孔隙潜水，零星分布于洪积、残坡积等松散堆积层中，主要受上层滞水、地表水、大气降水等补给，随季节变化而变化。（2）基岩裂隙水本区处于向斜近轴部，发育有构造裂隙，呈“”型，泥岩、砂质泥岩的节理、裂隙填充有粘土，砂岩的节理、裂隙多呈张开状。地下水主要埋藏于白垩系夹关组（K2J）砖红色厚层块状泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩的裂隙中，其构造裂隙、风化裂隙、卸荷裂隙等成为地下水径流的主要通道，而裂隙潜水、大气降水则为主要补给来源，库区周围河流两岸均见有此类泉水出露，排泄于河流之中。117水库库区地质条件库区水面展布呈树枝状，出露地层岩性主要为白垩系夹关组（K2J）砖红色厚层块状泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩夹泥岩，第四系地层分布于低缓及冲沟地带。库区岩石透水性较差，构造裂隙不发育，岩层缓倾，坡面植被发育。从地形地貌来看，四周山体浑厚，无单薄分水岭。因此库区坡体较稳定，不存在渗漏、浸没等不良地质问题，从建库运行近50年看，XX水库库区地质条件良好。118坝址区工程地质条件坝址处地貌河谷呈对称的“V”字型，属于横向谷。两岸坡度1525。出露地层岩性为白垩系夹关组（K2J）砖红色厚层块状泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩夹泥岩条带。岩层产状倾向160，倾角10。坝轴线走向111，岩层倾向右岸偏上游。岩石呈强至弱风化状。坝基（肩）岩石节理裂隙不发育，岸边卸荷裂隙多被泥质成分充填。坝址及其周围边坡稳定，无滑坡、崩塌等不良物理地质现象。工程区地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水两大类，第四系松散堆积层孔隙潜水、基岩裂隙潜水，坝基地下水主要埋藏于白垩系夹关组（K2J）泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩的裂隙中，其构造裂隙、风化裂隙、卸荷裂隙等成为地下水径流的主要通道，地表水、大气降水则为地下水的主要补给来源，水库水也成为地下水的补给来源。119坝体工程地质特性及存在问题大坝坝高53M，坝顶长65M，坝顶宽35M，大坝为均质土坝。坝体土材料主要为砖红色粉砂土及砂岩碎块夹少量粉质粘土组成。施工时夯实不密，质量较差。120溢洪道工程地质条件溢洪道位于右坝肩，轴线走向93，地层岩性为白垩系夹关组砖红色砂岩，强风化层58M。岸坡基本稳定。121放水设施工程地质条件1、放水涵卧管，位于大坝靠左岸位置，穿坝放水涵管底高程约2996M。主要为可塑状粉质粘土。下付基岩为白垩系夹关组砖红色砂岩。122天然建筑材料1221土料土料为第四系残积土，为紫红色粉质粘土，可塑状，用手可以搓成23MM的土条，质量满足灌浆要求，可以采用。1222条块石料及粗、细骨料由于库区附近无天然的砂、卵石料，只能就近采用石灰岩粉碎成粗、细骨料。块石料及粗细骨料场位于工程区以东的XX镇，有乡村公路相通，距离大坝约10KM。石料场出露地层为二迭系下统（P1QM）石灰岩，层位稳定，厚度较大，便于露天开采，运输亦很方便。储量大，现已为各类建筑工程的块石料场、粗细骨料场、水泥料场，完全能满足施工用料。储量非常丰富。123工程地质结论1、工程区内无活动断层存在，区域稳定性好。地震动反应谱特征周期为04S；地震动峰值加速度为005G，相应地震基本烈度为度。2、水库库底、库盘岩性为白垩系夹关组（K2J）砖红色厚层块状泥质岩屑长石砂岩、长石粉砂岩。河谷狭窄，两岸山体浑厚，无深切邻谷，也无岩溶地层，因此在正常高库水位时，不具备向库外渗漏的条件。库岸为岩质边坡，库岸是稳定的。水库不存在浸没，但是水库淤积不严重。3、组成大坝坝体为粉砂夹碎石。土体压实度较低，坝体土质不均，级配均匀性及密度差，透水性不均匀，致使坝体渗漏量大，坝坡下部漏水严重。4、天然建筑材料防渗土料初查储量5000M3，满足设计用量要求，质量指标满足规范要求，远距3KM，开采条件好；块石料、粗细骨料、储量丰富，质量满足要求，开采条件好，有公路直通料场。4工程任务及规模124工程建设过程XX水库于1977年动工修建，1978年3月竣工。该库大坝的建设过程中，由于施工管理不完善，片面强调工程进度，使工程质量差，坝体单薄，边坡陡。经过30多年的运行，导致坝体局部地方发生滑坡，对坝体安全造成极大威胁。溢洪道建设时未进行衬砌,淤塞较为严重,下游无消力池。2007年，湖北省白蚁防治研究所对XX县水库进行白蚁普查时，该库白蚁危害较为严重。放水设施以多年运行，由于无资金维修，现已堵塞，不能放水，较为严重，影响工程效益和工程安全。125病险原因分析1251大坝12511防洪标准复核XX水库大坝为均质土坝，现有坝顶高程304M。1、波浪爬高XX水库区域无最大平均风速资料，本次设计参考邻近宜宾气象站成果。最大平均风速V160M/S，吹程D600M，大坝内坡坡比为120（风浪区）。采用碾压式土石坝设计规范（SL2742001）风浪计算公式进行计算。702457022138130WGHTHDTWGHTHGMMM50438MHTMMLHTHGT2WKR21式中平均波高，M；H平均波周期，S；T平均波长，M；L平均波浪爬高，M；R计算风速，M/S；W水域平均水深，M；H重力加速度，取981M/S2G风区长度，M；D坝迎水面水深，M；坡度系数，若坡角为，即等于COT，本次计算取20；斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型由碾压式土石坝设计规范K（SL2742001）中表A1121查得；经验系数，由碾压式土石坝设计规范（SL2742001）中表A1122查W得；具体计算过程见表41。XX水库大坝风浪爬高计算表表41运行情况HMDMWM/SMHMTSMLMKWMRMR5M正常蓄水位1016002400297242913309114607601398正常运行情况（设计洪水位）1156002400298242915209112207451371非常运行情况（校核洪水位）11760016001911945878091020043508002、安全加高按碾压式土石坝设计规范规定，因该库属小（二）型水库，工程等级为等，故安全超高值为当P5时，05M；当P05时，03M。3、风壅增高根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）风壅水面高度计算公式COS2MGHDKWE式中，计算点处的风壅水面高度，M；综合摩阻系数，取360106；计算风向与坝轴线法线的夹角，（）。具体计算过程见下表42。XX水库大坝风壅水面高度计算表表42运行情况HMDMWM/SEM正常蓄水位101600240450004正常运行情况（设计洪水位）115600240450004非常运行情况（校核洪水位）1176001604500024、大坝允许高程的复核依照碾压式土石坝设计规范（SL2742001）公式，坝顶超高波浪爬高最大风壅水面高度安全超高。大坝坝顶高程复核计算成果见下表43。XX水库大坝坝顶高程计算成果表表43运行情况项目正常蓄水位正常运行情况（设计洪水位）非常运行情况（校核洪水位）洪水位HM731007313573150坝顶超高YM190188110波浪爬高RM139813710800安全加高M050005000300最大风壅水面高度EM000400040002复核要求防浪墙顶高程M732907332473260现有坝顶高程M73400存在情况110M076M140M由上表43可知，按30年设计，300年校核，在正常运用情况下坝顶高程应为73324M，现坝顶高程为73400M，满足防洪要求；非常运用情况下坝顶高程应为73260M，现坝顶高程为73400M，满足防洪要求。12512坝体渗漏XX水库无浸润线观测设施，在进行渗流稳定分析时，参照土工试验资料，通过理论计算浸润线位置、大坝外坡渗透水逸出点的高度和实际渗流情况进行比较分析。1、计算目的1）确定坝体浸润线在各种工况下的位置和逸出点的高度，为校核坝坡稳定计算提供必需的资料；2）计算坝体的渗流量。2、渗透系数XX水库大坝土质为砂质土，根据土工试验资料，结合有关规范，选定渗透系数为K20105CM/S进行渗流量计算。3、计算工况根据XX水库的特征值和运行情况，本次复核计算工况如下工况I上游正常高水位状况（302800M），下游无水。工况II上游校核洪水位状况（3035M），下游无水。4、计算方法取大坝的最大剖面，根据水工设计手册第三卷十五章第四节“不透水地基上均质土坝的渗流计算”中有棱体排水的均质土坝计算公式计算。5、计算成果据地勘纵断面图及地质提供的渗透系数建议值，采用二维渗流有限元法，对各种计算工况进行渗流计算，计算成果如下（1）渗透坡降计算大坝在最高水位3035M时，渗流比降J均026，J允04，J均J允故不会形成渗流破坏。（2）渗漏量计算大坝坝体渗漏量计算成果见表44。大坝坝体渗漏量计算成果表表44单位M3/D工况渗漏量备注正常138校核1556、成果分析经观测，坝外坡在正常蓄水位时的渗漏量则约为0012L/S。正常蓄水位时渗漏量为1036M3/D，小于理论渗漏量。12513白蚁危害严重见水库堤坝白蚁危害程度调查表。水库堤坝白蚁危害程度调查表XX水库系小（二）型编号015坐落地址XX县XX镇XX村负责人张帮红坝型土坝坝高53M坝长65M坝顶高程304M修建时间1977年竣工时间1978年3月土质砂壤土水库基本情况库容量（万M3）129集水面积（KM2）030水库地形特征位于XX镇XX村，库呈椭圆形，下游为平坝。坝体外坡为草皮护坡，小灌木，生杂草。左端平行竹林山坡。库区植被状况右端竹林。蚁种黑翅土白蚁巢区分布内坡3巢，外坡7巢坝内坡遍布白蚁取食现象，坝顶至16M斜面近水位随处可见。坝外坡坝顶到18M斜面均有白蚁取食。左端与坝相连远到80M内竹林，土埂场有白蚁取食。右端溢洪道边缘到60M内松林、竹林山头有白蚁活动。周山远到数百米的竹林均有白蚁分布。白蚁危害程度是否产生渗漏、塌坑、滑坡左卧管严重渗漏白蚁危害程度类型属坝上建巢调查结论白蚁群体深埋坝体内，特别是左进坝45M，右进坝40M段面，巢体深埋后，形成15至20条33CM，55CM的主蚁路穿透坝体，巢体直径可达150M，巢龄20年以上有三巢。备注95年元月当库水位上升到离坝顶45至50M时，左进坝20M至50M段面严重渗漏，右端散漏。该库所在长江水系南井河流，溢洪道是否达到标准已达鉴定人李兴怀时间200711当日气象晴181252溢洪道水库溢洪道位于大坝右侧，为开敞式明渠溢洪道。堰顶高程为3028M,现有溢洪道进口宽为5米,未进行衬砌,下游无消力池,最大下泄流量为355M/S,能满足20年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核要求。1253放水设施XX水库放水设施位于大坝左侧，为涵卧管放水，最低放水高程为2996M，涵管尺寸为04M05M，最大放水流量为01M3/S，由于多年未经整治，卧管部分现已堵塞,无法放水。今年春灌期间,为确保灌区农田灌溉,采取用虹吸管的办法从水库吸水到下游进行灌溉。126工程枢纽除险加固的必要性XX水库由于枢纽工程存在严重的病险，威胁大坝安全，目前水库蓄水位只能限制在300M以下运行，灌溉面积不足002万亩，使当地人民生产、生活及经济发展受到严重制约。每年为了得到灌溉用水，保证农业生产顺利进行，当地政府和群众为此付出大量人力、物力和时间，水成为灌区生产发展、人民生活水平提高的一大障碍。现由于水库病险，蓄水渗漏，大坝不安全，不能保证灌溉，农业生产不能稳产高产，严重影响着人民群众生活水平的提高，制约着灌区的经济发展，也影响着人民的安定团结，原因在于修建水库做出了投入，水库建成后得不到回报。因此，灌区人民群众迫切希望尽快整治XX水库病险，使水库早日正常运行。工程整治后可以减少渗漏损失，充分发挥有限的水资源。工程整治后可以改善灌面，并提高农作物的产量。整治后还解决了当地人们群众工农业生产及生活用水，减少流行性疾病的发生，为当地农村经济的发展和社会稳定起非常重要的作用，有利于社会安定、团结。因此，XX水库枢纽工程枢纽除险加固不仅关系到水库下游人民的生命财产安全，而且还有显著的社会经济效益，对翠屏区工农业生产发展也会起促进作用。对XX水库枢纽工程枢纽除险加固是加快西部大开发的基础设施建设。根据中央的西部大开发的总体思路，要改变西部生产力落后的状况，要加快基础设施建设，加大农村产业结构调整，加快高效农业带、生态农业带的建设，推进农业产业化。对XX水库枢纽工程枢纽除险加固正是出于农业产业化的需要，出于西部大开发基础设施建设的需要。综上所述，XX水库枢纽除险加固工程是十分必要和迫切的。5工程总布置及主要建筑物127设计依据1271设计采用的主要规范和依据1、水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502093）；2、防洪标准GB5020194；3、水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000；4、碾压式土石坝设计规范SL2742001；5、工程建设标准强制性条文（2004年版）；6、溢洪道设计规范SL2532000；7、水工混凝土结构设计规范SL/T1911996；8、水工建筑物抗震设计规范SL20397；9、水工建筑物荷载设计规范DL50771997；10、水工建筑物水泥灌浆施工技术规程（DL/T51482001）；11、中华人民共和国地震动参数区划图GB183062001；12、工程建设标准强制性条文2004年版；13、XX县XX水库大坝安全鉴定报告；1272工程等级及建筑物级别根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000规定，XX水库枢纽工程为等工程，枢纽主要建筑物为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物。1273洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000规定，XX水库正常运行洪水标准为20年一遇设计，非常运用洪水标准为200年一遇校核。1274设计基本资料12741水文1、校核洪水位3035M，相应P05的下泄流量为751M3/S，相应库容129万M3。2、设计洪水位3032M，相应P5的下泄流量为445M3/S，相应库容108万M3。3、设计正常蓄水位3028M，相应库容9万M3。4、死水位2996M，相应库容018万M3。12742地震烈度根据中华人民共和国地震动参数区划图（GB183062001），查得本工程区地震动反应谱特征周期为04S；地震动峰值加速度为005G，相应的地震基本烈度VI度。本水库属等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，根据水工建筑物抗震设计规范（SL20397），仅考虑抗震措施，而不进行抗震计算。128大坝除险加固设计1281大坝除险加固方案大坝为均质土坝，最大坝高530M，坝顶高程304M，坝顶宽350M，坝轴线长65M。根据大坝复核计算成果，XX水库现有大坝坝坡安全系数不满足规范要求，因此，