水库除险加固工程初步设计

目录前言11综合说明211绪言212工程水文313工程地质414工程任务和规模415工程布置和设计416施工组织设计517工程占地及拆迁安置518环境保护与水土保持设计519工程管理设计5110设计概算5111经济评价6112工程特性表62水文821流域概况822气象823水文基本资料824设计洪水825施工期洪水113工程地质1231工程概况1232坝区地形地貌及不良地质现象1333场地地下水1434坝体、坝基土的分布状况及特征1435坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数1536场地类别及抗震稳定性评价1537坝体、坝基土评价及处理方案建议164工程任务和规模1841工程概况1842除险加固的必要性1943水库综合利用要求1944水库洪水调节计算195工程布置和设计2551设计依据2552工程总体布置2653大坝加固设计2654溢洪道设计3355涵洞设计3456防汛公路3557工程观测3558建筑物项目及工程量356施工组织设计3661施工条件3662施工导截流3663材料选择3664工程施工3665施工进度3766施工控制377工程占地与拆迁安置3871水库淹没处理3872工程占地388环境保护与水土保持设计3981设计依据及标准3982环境影响评价3983施工期环境保护4084运行期环境保护4185水土保持设计429工程管理设计4391管理机构4392管理设施4393工程管理费用4410设计概算45101工程概况45102投资主要指标45103投资编制原则和依据45104其他说明4911经济评价50111概述50112工程效益分析50113评价结论501综合说明11绪言111工程概况XX水库位于XX环峰镇境内，水库兴建于1959年11月1日，1960年5月1日建成，同年水库开始蓄水，后经过多次加固使大坝达到现在规模，为小（2）型水库。水库属于长江流域得胜河水系，汇水区域为山丘区，汇水面积82KM2，干流长度35KM，干流比降0053。根据水库原设计标准，设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准300年一遇，校核洪水位为4865M（吴淞高程，下同），设计洪水位为4806M，兴利水位（汛限水位）为462M，死水位为4144M。水库总库容为954万M3，兴利库容32万M3，死库容31万M3。本次设计，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）及防洪标准（GB5020194），确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计，设计洪水位4748M，300年一遇的洪水校核，校核洪水位4852M，总库容8237万M3。水库主要建筑物有（1）大坝一座，于1986年、1997年、2003年和2007年进行过加固处理，为均质土坝。现状大坝坝顶高程48354908M，最大坝高约85M，坝顶宽度5M左右，坝顶长度519M，坝顶上有砼道路。大坝迎水坡高程约47M处有一1737M宽平台，平台以上坡比为126130，平台以下坡比为122142，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为127130。（2）溢洪道一座，于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，对溢洪道底板进行灌浆处理。2007年对溢洪道又进行过维修。溢洪道位于大坝左端，为开敞式溢洪道，堰顶型式为宽顶堰，堰顶高程为4620M，单孔，净宽320M。溢洪道底板为钢筋砼结构，挡墙为浆砌石结构。目前，溢洪道结构保存完好，但控制段两侧绕渗严重。（3）水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵、北涵洞身均为03M的混凝土圆形有压洞，进口为竖井闸门控制。南涵进口底高程为436M，目前涵身断裂漏水；北涵进口底高程为425M，目前，该涵洞运行良好。XX水库是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等的小（2）型水库，灌溉面积009万亩，保护下游农田012万亩，保护人口009万人。因此，XX水库的安全运行具有重要的社会意义和经济效益。112除险加固工作概况XX水库历年除险加固情况1986年、1997年XX水利（务）局对水库进行除险加固，加固内容1、大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆；2、大坝做粘土铺盖；3、北涵断裂于97年翻建达现状规模；4、对溢洪道进行维修。2003年XX水务局和东山乡政府对水库进行除险加固，加固内容1、拓宽溢洪道至32米；2、增建溢洪道工作桥；3、溢洪道底板灌浆。2007年，XX水务局对XX水库进行再一次除险加固，主要内容有（1）大坝采用粘土或重粉质壤土在大坝迎水坡进行加高培厚；背水坡种植草皮护坡，沿坡脚设一条干砌石排水沟；坝顶新建泥结石路面，厚20CM。（2）溢洪道溢洪道进水口增设粘土铺盖，泄槽段底板上采用少筋砼护面，消力池末端的冲坑内抛填块石。（3）放水涵在原址重建钢筋砼压力管涵，管涵口径为03M，涵长8080M，更换启闭机及闸门，重建启闭机房。但是大坝仍有许多问题没有得到解决，主要为大坝迎水坡无护坡；大坝背水坡无横向及周边排水沟；溢洪道两侧桥台下沉严重；大坝南涵涵管断裂，漏水严重。12工程水文121流域概况XX水库位于江淮丘陵地区，属长江流域得胜河水系，枢纽工程座落于XX环峰镇境内东山水库上游。水库流域面积82KM2。122水文气象特征XX水库位于XX丘陵地区。该区属北亚热带季风型湿润气候区，多年年均降水量为10584MM，降水年际变化不稳定，降水量主要集中于68月，约占年降水量的65。区内降雨年际年内分配不均匀，导致旱、涝自然灾害频繁。123设计洪水采用成果流域内无实测水文资料，本次设计洪水复核，利用暴雨资料来间接推求，设计暴雨采用安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法查算。13工程地质根据区域资料，勘察范围内未发现明显不良地质现象。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）和建筑抗震设计规范（GB500112001），场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为005G。14工程任务和规模工程任务对水库的主要建筑物大坝、涵洞、溢洪道等工程进行除险加固设计以及水库管理设施的配套完善，充分发挥水库的灌溉、防洪等综合效益。工程规模按小型水库标准对水库枢纽建筑物除险加固，主要包括迎水坡培土加厚；背水坡整坡种植草皮，并增设横向排水沟；拆建溢洪道交通桥；拆建南涵。15工程布置和设计151工程总体布置水库除险加固工程总体布局原则上仍在现有建筑物位置，水库大坝轴线未做改变。152大坝大坝坝顶现状有混凝土道路，保存完好，是通往附近村镇的主干道，本次设计维持坝顶不变，坝顶高程不足部分，在坝顶新建防浪墙，防浪墙采用钢筋砼结构，墙顶高程4920M；大坝迎水坡平台以上培土加厚，并新建预制砼护坡；大坝背水坡整坡种植草皮，并新建横向排水沟，在大坝北侧新建部分纵向排水沟，与现状排水沟相连，形成完善的排水体系。横、纵排水沟均采用素砼结构，横向排水沟尺寸为250MM250MM，纵向排水沟尺寸为400MM600MM。153溢洪道溢洪道于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，根据现场检查情况，溢洪道为开敞式溢洪道，位于大坝左端，控制段底板高程为4620M，净宽320M。溢洪道两侧挡墙采用浆砌石结构，后于2003年新建了溢洪道工作桥，新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理，导致目前桥台下沉严重，影响坝顶防汛道路的通畅。因此在本次设计中拆建溢洪道交通桥。新建交通桥采用三跨，净跨32M，结构型式采用预制钢筋混凝土简支空心桥板，两侧桥台采用钢筋混凝土桥台，中间桥台采用钢筋混凝土轻型桥台，基础为桩基。同时拆除溢洪道进口段和出口段挡墙，新建进口段挡墙采用钢筋砼悬臂挡墙，出口段挡墙采用钢筋砼扶臂挡墙。154涵洞水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵并未维修加固过，目前南涵涵身漏水，本次设计拆建南涵。新建涵洞断面净尺寸为0812M宽高）。16施工组织设计工地施工交通、场地布置、供水供电等条件良好。主体工程拟在当年年底竣工，其它配套工程拟在次年5月底前竣工。工程实行项目法人制、招投标制、监理制、合同管理制。施工企业必须具有水利专业施工资质。17工程占地及拆迁安置本工程的永久占地主要为管理房，新建管理房50M2，具体位置、用地与当地政府、行政村协调解决。故不计永久占地费用。本工程临时用地主要为施工建材、临时生产生活占地，位于大坝背水坡护坝地内，因此不需临时征用土地。18环境保护与水土保持设计本工程为除险加固工程，对库区环境的负面影响仅在施工过程中和局部范围内发生。施工过程主要为水环境、声环境以及空气环境保护，运行期主要进行水质环境保护和相关安全监测。工程的建设对防洪安全和库区生态环境改善意义重大，对区域环境的有利影响远大于不利影响，是一项能明显改善当地环境的工程。19工程管理设计XX水库目前由环峰镇人民政府兼管，负责对水库工程设施、水资源的管理和保护。根据水库工程管理设计规范（SL10696）、水利工程管理单位定岗标准（水办2004307号）等有关规定进行重新编制。水库定员2人。管理处依据相关法律、法规管理和保护水库工程设施和水库水资源，水库调度运用；开展综合经营，充分发挥水库的资源优势。110设计概算按安徽省马鞍山市XX2015年5月份物价水平计算，工程静态投资38634万元，其中建筑工程28098万元，金属结构设备及安装工程235万元，临时工程1784万元，独立费用6677万元，基本预备费1840万元；总投资38634万元。111经济评价工程除险加固后，水库本身能达到20年一遇设计、300年一遇校核的防洪标准，能充分发挥水库的灌溉、防洪效益，社会、经济和环境效益显著。112工程特性表XX水库除险加固工程特性见表1121。表1121XX水库除险加固工程特性表序号名称单位数量（加固前）数量（加固后）备注一水文1集水面积KM28282坝址以上2多年平均降雨量MM10584105843洪水设计标准洪峰M3/S968校核标准洪峰M3/S25666二水库1洪水标准设计标准P（）55校核标准P（）033303332特征水位校核洪水位M48484852吴淞高程，下同设计洪水位M47454748正常蓄水位M462462汛期限制水位M462462死水位M414441443库容总库容104M381018237调洪库容104M34937兴利库容104M3308322死库容104M308三大坝1坝型均质土坝均质土坝2地基特性天然地基天然地基序号名称单位数量（加固前）数量（加固后）备注3最大坝高M85854坝顶长度M5195195坝顶宽度M5070/806坝顶高程M4835490848354908防浪墙墙顶高程492四溢洪道1型式无闸控制无闸控制2地基特性天然地基天然地基3堰顶高程M4624624校核流量M3/S17022控制段交通桥拆建，其余段维持现状五涵洞南涵1结构型式钢筋砼管涵钢筋砼箱涵2进口高程M436043103断面尺寸M0308124洞身长度M300（不含伸缩缝）南涵拆建，南涵为斜卧式，出口涵底高程4310M北涵1结构型式钢筋砼管涵钢筋砼管涵2进口高程M4254253断面尺寸M0303北涵维持现状八工程占地与拆迁九经济指标工程总投资万元386342水文21流域概况XX水库位于XX环峰镇境内东山水库上游，汇水区域属皖南丘陵地区，水库汇水面积82KM2，干流长度35KM，干流比降0053，属长江流得胜河水系。22气象水库区域属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量集中，气候温和。流域内没有气象站，邻近的XX气象站测得多年平均气温157。流域多年平均蒸发量15399MM，多年平均降水量10584MM，降雨量最多是1991年的18671MM、最少是1978年的5054MM，降水量的年内分配极不均匀，降雨大都集中在68月，约占全年降雨量的70以上，最大一日暴雨发生在1984年6月13日为2018MM，全年无霜期250天左右，多年平均最大风速12M/S。23水文基本资料由万分之一地形图得到集雨面积原资料汇水面积82KM2，本次重新复核汇水面积82KM2，干流长度L35KM；流域平均宽度B234KM；LF河道平均坡降经作图计算得到J0053。24设计洪水根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）的规定，小2型水库工程等别为等，永久建筑物级别为5级，防洪标准为设计为2030年一遇，校核为200300年。水库下游保护对象相应的农田和人口。水库原洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核；与水利水电工程等级划分及洪水标准的有关要求比照，设计洪水取下限值，校核洪水取上限值，根据所保护的对象，两项取值都量合适的。本次初步设计水库洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核。水库所在河流目前没有设立水文站，邻近流域也没有实测流量资料，因而无法用直接法推求XX水库的设计洪水，本次采用间接法“84年办法”计算水库的设计洪水。241设计暴雨点暴雨量水库地处江淮丘陵区域，根据办法附图16，查得流域最大1小时、6小时、24小时短历时设计点雨量，设计频率分别为P5与P0333，由表2查得P型曲线的模比系数KP值，求得20年一遇及300年一遇设计点雨量见表2411。表2411设计点暴雨雨量表历时H重现期Y2461雨量均值H（MM）10070452CV06005505020220210199KP3003873553242022000147008995设计点雨量MM300387002485014645面雨量根据办法表3，查得各历时暴雨点面折算系数，并据此计算各历时、各重现期设计面暴雨见表2412。表2412设计面暴雨雨量表历时H重现期Y24612022000147008995设计点雨量MM300387002485014645点面折系数（K）1001001002022000147008995设计面雨量MM300387002485014645242产汇流计算净雨过程推求计算，按安徽省山丘区中、小面积设计洪水计算办法（84年修订稿）推荐的方法进行。面净雨量为面暴雨量扣除损失量和地下水。根据XX水库汇流区域的地形状况，选择皖南丘陵地区的有关参数，具体取值为设计工况，暴雨频率为20年一遇，损失量取40MM，地下水取40MM；校核工况，暴雨频率为300年一遇，损失量取20MM，地下水取40MM。水库汇流按推理公式方法计算（具体过程略）。243设计洪水过程线的推求本节具体计算过程采用淮河水利科学研究院编制的安徽省小型水库调洪演算软件。该软件对水库汇流按推理公式方法处理，多数计算参数采取自动形成的办法，中间计算成果（如设计点暴雨、面暴雨值、暴雨扣损值等）无输出数据。具体成果如下表2431表2431洪水推求结果表20年一遇洪水300年一遇洪水时段洪水过程时段洪水过程T1HM3/ST1HM3/S10001000212926543341311374447412385541514866623616717672717238818823779103992882101150102987112610117166129680122566613538713907414173214182115786151890167691620461773517171618651181427195921913742053420120721467211050224422210232342823102324417241023254172510232630826480271402707825施工期洪水本工程施工拟安排在枯水期施工，根据水利水电工程施工组织设计规范，施工期洪水标准为5年一遇（P20），5年一遇洪峰流量为202M3/S。3工程地质本章内容根据安徽省XXXX水库除险加固工程工程地质勘察报告（初步设计阶段，南京市水利规划设计院有限责任公司，20154）编写，以下简称勘察报告。31工程概况XX水库位于XX环峰镇，属长江流域得胜河水系，汇水区域为山丘区，汇水面积82KM2。2014年8月，我院受XX水务局的委托，承担了XX水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察任务。按照设计人员提供的“勘察技术要求”，勘察目的是查明坝体及坝基土层分布状况，有无不良地质现象，地下水埋藏条件，场地地震效应等，为XX水库坝体除险加固提供地基土的物理力学性质指标及参数。根据勘察工作目的和任务，勘察主要采用钻探、原位测试、室内土工试验等方法。按设计要求，沿大坝布置1条工程地质纵剖面11，孔距114M170M，垂直大坝轴线布置2条工程地质横剖面22（最大坝高附近）、33，孔距870M2300M。详见“勘探点平面位置图”。勘察外业工作于2015年4月10日4月16日完成，共完成勘探孔8个。室内试验4月26日完成。勘探点情况及完成工作量详见“勘探点情况一览表表311”，“完成工作量统计表（表312）”。表311勘探点情况一览表地下稳定水位勘探点编号勘探点类型钻探深度M地面标高M原状土样（组）岩样（组）埋深M标高MJ1取土试验钻孔18004860312804580J2取土试验钻孔18004670411004570J3取土试验钻孔20004840412704570J4取土试验钻孔120041901204070J5取土试验钻孔18004720411704550J6取土试验钻孔20004870413204550J7取土试验钻孔120041701004070J8取土试验钻孔20004890513304560表312完成工作量统计表勘探点（个）8总进尺（M）1380原状土样（组）24取样（组）岩样（组）5钻孔注水试验（段/孔）2/2重型动力触探（M）04常规土工试验（组）24垂直（组）6渗透试验水平（组）12室内试验天然单轴抗压强度（组）5土工试验严格按照土工试验方法标准GB/T501231999进行，具体试验方法如下含水率烘干法。密度环刀法。比重塑性指数经验取值法。液塑限联合测定法。渗透试验变水头法。固结试验单轴固结仪法，并提供EP曲线。勘察工作主要依据中小型水利水电工程地质勘察规范SL552005；水利水电工程注水试验规程SL3452007；土工试验方法标准GB/T501231999；建筑抗震设计规范GB500112010；水工建筑物抗震设计规范SL20397；水利水电工程天然建筑材料勘察规范SL2512000等。32坝区地形地貌及不良地质现象XX水库坝体为均质土坝，坝长51900M，坝顶高程48354908M，堤顶宽50M左右，最大坝高730M。高程引测点BM设在溢洪道堰顶，标高4620M（吴淞高程基准，下同）（具体位置详见“勘探点平面位置图”）。库区地貌属低山丘陵。勘察范围内未发现明显不良地质现象。33场地地下水XX水库勘察期间钻孔初见水位埋深090M320M，稳定水位埋深100M330M，标高4070M4580M。地下水位变化主要受水库地表水位的影响，地下水与水库水有较密切的水力联系。坝身及浅部坝基土透水性经现场注水试验、室内土工试验，根据水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）附录F判别坝身填土（粉质粘土）弱透水；粉质粘土弱微透水；据野外判别1强风化泥质粉砂岩弱中等透水。表331坝体现场注水试验成果表试验段渗透性深度M钻孔编号试验项目孔径（MM）起止试段长度M地层渗透系数K（CM/S）渗透性分级J3注水110100550450665105弱透水J6注水110100550450574105弱透水试验段位于地下水位以下时AHQK671试验段位于地下水位以上时RLL2G05式中K试验岩土层的渗透系数，CM/S；Q注入流量，L/MIN；H试验水头，CM；等于试验水位与地下水位之差；A形状系数，CM；依据SL3452007附录B选用；R钻孔内半径，CM；L试段长度，CM。结合场地水环境条件及现场调查，依据岩土工程勘探规范（GB500212001）2009年版第122条判断场地水对钢结构具有弱腐蚀性，对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。34坝体、坝基土的分布状况及特征根据现场勘察、室内土工试验结果，勘察范围内坝体、坝基土分为3层4个亚层。各地基土层主要物理力学性质指标详见“地基土物理力学性质指标及承载力特征值表（表一）”。坝身填土（粉质粘土）普遍分布。灰黄、黄褐色，可塑为主，局部软塑。中等压缩性。主要由粉质粘土组成，局部包含粘土，表层含植物根茎。干重度145167KN/M3，平均值157KN/M3。水平渗透系数381105CM/S674105CM/S，平均值480105CM/S。垂直渗透系数815106CM/S406105CM/S，平均值260105CM/S。现场注水试验渗透系数平均值620105CM/S。层厚050M630M。粉质粘土普遍分布。灰黄色，可塑，局部硬塑。中等压缩性。土质不甚均匀，主要为粉质粘土，局部粘土。水平渗透系数56107867106CM/S，平均值312106CM/S。层厚080280M，顶板埋深050630M。1强风化泥质粉砂岩普遍揭露。灰绿色，岩芯呈碎块状。结构基本破坏，风化裂隙发育。岩芯采取率约50。层厚170M360M，顶板埋深130840M。2中等风化泥质粉砂岩普遍揭露。灰绿色，岩芯呈短柱状，岩芯采取率8590。该层未揭穿，最大可见厚度1040M。35坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数地基土的物理力学性质指标参数见“地基土物理力学性质指标及承载力值表（表一）”（承载力特征值依据地区经验确定）。场地内各土层的物理力学性质指标采用室内土工试验结合野外现场勘探综合确定，对各类试验指标和计算指标进行了分层统计。结果表明，各土层试验指标的变异系数基本符合有关规程的要求，参数基本上反映了各土层的物理力学特征。36场地类别及抗震稳定性评价查中国地震动参数区划图（GB183062001），区域地震动峰值加速度005G，相应场地地震基本烈度VI度。根据建筑抗震设计规范GB500112010，结合场地地形、地貌及地基土层分布情况，判定本工程建筑场地属抗震不利地段。依据水工建筑物抗震设计规范（SL20397）计算土层平均剪切波速，并确定场地土类别，土层平均剪切波速取建基面下15M内的各土层剪切波速，按土层厚度加权的平均值。本次选取J1、J3孔进行计算判别，详见“地基土层平均剪切波速计算表”。表361地基土层平均剪切波速计算表土层项目备注VSI值（M/S）345层厚（M）180J1孔土层平均剪切波速（M/S）345层厚（M）210J3孔土层平均剪切波速（M/S）345土层平均剪切波速（M/S）345土层剪切波速VS值根据地区经验取值。经计算，场地覆盖层平均剪切波速为345M/S，依据水工建筑物抗震设计规范（SL20397）表312，该段场地土类别划分为中硬场地土。依据水工建筑物抗震设计规范（SL20397）表313，场地覆盖层厚度不大于9M，建筑场地类别类。根据水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）附录N，本场地在勘察范围内无液化土层。37坝体、坝基土评价及处理方案建议1XX水库坝身由坝身填土（粉质粘土）填筑而成。塑性指数IP102176，平均值为128，符合土坝天然建筑材料土料质量标准（仅局部IP值大于17）；干重度D145167KN/M3，平均值为157KN/M3，说明大坝填筑质量总体一般，局部较差；水平渗透系数381105CM/S674105CM/S，平均值480105CM/S，垂直渗透系数815106CM/S406105CM/S，平均值260105CM/S，现场注水试验渗透系数平均值620105CM/S。坝身填土（粉质粘土）弱透水。综上所述，刘武坝身填土填筑质量总体一般，局部较差，坝身填土（粉质粘土）弱透水，防渗性能尚可；现场踏勘未发现散浸、渗漏现象。建议视坝身加固设计需要确定是否对其进行防渗处理。2坝基浅部分布粉质粘土，土质较均匀，力学强度较高，层厚一般2M，渗透性分级属弱微透水，防渗性能较好；下部1强风化泥质粉砂岩，力学强度较高，完整性较差，渗透性达弱中等透水；2中等风化泥质粉砂岩力学强度高。由于上覆粉质粘土层具有一定厚度，微弱透水，坝基工程地质条件较好。3本次坝体、坝基稳定分析所需抗剪强度指标，由直剪试验（直剪仪法）取得，各层地基土提供快剪、固快剪指标。坝体、坝基稳定分析用抗剪指标见下表，“抗剪强度指标推荐值表（表371）”。表371抗剪强度指标推荐值表直剪岩土编号及名称统计项目重力密度KN/M3饱和重度SATKN/M3粘聚力CQKPA快剪内摩擦角Q度快剪粘聚力CCKPA固快内摩擦角C度固快统计个数1616111144平均值195199344117365150标准值197201324111327133坝身填土粉质粘土）推荐值197201324111327133统计个数86611平均值203532150590181标准值205432132粉质粘土推荐值2054321324根据水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）规定，土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1525的安全系数。考虑到本工程等别，安全系数取20，计算取值见下表“地基土层允许水力坡降推荐值一览表（表372）”。表372地基土层允许水力坡降推荐值一览表层号孔隙率（）土颗粒密度GS渗透变形形式临界水力坡降JCR允许水力坡降J允许042272流土099050039273流土1050534工程任务和规模41工程概况411工程现状水库主要建筑物有（1）大坝一座，于1986年、1997年、2003年和2007年进行过加固处理，为均质土坝。现状大坝坝顶高程48354908M，最大坝高约85M，坝顶宽度5M左右，坝顶长度519M，坝顶上有砼道路。大坝迎水坡高程约47M处有一1737M宽平台，平台以上坡比为126130，平台以下坡比为122142，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为127130。（2）溢洪道一座，于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，对溢洪道底板进行灌浆处理。2007年对溢洪道又进行过维修。溢洪道位于大坝左端，为开敞式溢洪道，堰顶型式为宽顶堰，堰顶高程为4620M，单孔，净宽320M。溢洪道底板为钢筋砼结构，挡墙为浆砌石结构。目前，溢洪道结构保存完好，但控制段两侧绕渗严重。（3）水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵、北涵洞身均为03M的混凝土圆形有压洞，进口为竖井闸门控制。南涵进口底高程为436M，目前涵身断裂漏水；北涵进口底高程为425M，目前，该涵洞运行良好。412存在问题XX水利（务）局对XX水库于1986年、1997年进行过除险加固，加固内容1、大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆；2、大坝做粘土铺盖；3、北涵断裂于97年翻建达现状规模；4、对溢洪道进行维修。2003年XX水务局和东山乡政府对水库进行除险加固，加固内容1、拓宽溢洪道至32M；2、增建溢洪道工作桥；3、溢洪道底板灌浆。2007年，XX水务局对XX水库进行再一次除险加固，加固内容1、大坝采用粘土或重粉质壤土在大坝迎水坡进行加高培厚；背水坡种植草皮护坡，沿坡脚设一条干砌石排水沟；坝顶新建泥结石路面。2、溢洪道溢洪道进水口增设粘土铺盖，泄槽段底板上采用少筋砼护面，消力池末端的冲坑内抛填块石。3、放水涵在原址重建钢筋砼压力管涵，更换启闭机及闸门，重建启闭机房。但是大坝仍有许多问题没有得到解决，主要为大坝迎水坡由于做粘土铺盖时拆除护坡块石未恢复，冲刷严重；目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟，无横向及周边排水沟；溢洪道两侧挡墙采用浆砌石结构，后于2003年新建了溢洪道工作桥，新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理，导致目前桥台下沉严重；南涵可能因地基下沉导致涵身断裂，涵身漏水。42除险加固的必要性水库目前存在的诸多问题严重影响水库的防洪安全，从而也影响水库下游的防洪安全。为使水库发挥其应有的功能，必须对其进行除险加固。43水库综合利用要求431灌溉水库设计灌溉面积009万亩，通过涵洞从水库中引水灌溉。432防洪XX水库根据文件要求，按20年一遇设计、300年一遇校核的要求防洪外，还承担下游一定的防洪任务。通过水库的拦洪、错峰，可有效地减轻下游的洪涝灾害，确保水库下游900人，012万亩农田的安全。44水库洪水调节计算水库溢洪道于2003年进行过除险加固，根据原始资料，水库消力池池长、池深均依据控制段净宽32M的下泄流量进行设计，目前，溢洪道消力池、不需进行拆建，本次不再进行溢洪道净宽比较，溢洪道控制段按规模进行拆建。441基本资料由万分之一地形图得到集雨面积原资料汇水面积82KM2，本次重新复核汇水面积82KM2，干流长度L35KM；流域平均宽度B234KM；LF河道平均坡降经作图计算得到J0053；水库水位、库容、下泄流量关系见表441442和图441442。表441水位库容关系表水位M库容104M3水位M库容104M341046304214623343234748544714870451564995图441水位库容关系曲线图本次设计通过调查认为本流域植被较好，水土流失较小，淤积甚微，对库容容积影响很小，故仍采用原来的水位库容曲线。其水库水位库容关系见表441、图441。442调洪计算调洪演算包括设计洪水计算和水库调洪两部分内容。其中设计洪水采用同频率暴雨来推求设计洪水的方法进行，其过程又分设计暴雨（含点暴雨量、面暴雨量）和产汇流两部分。计算方法及参数取值均执行安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法（198405）（本节中简称办法）的有关规定，具体计算过程见表443、444。443调洪方式及下泄流量调洪演算采用前述计算各重现期洪水。调洪演算公式如下TQTQTQSTQS12112式中至的时间间隔；T2T、时的库容、出库流量、入库流量；1S1、时的库容、出库流量、入库流量。2Q2T水库泄洪设施开敞式溢洪道，堰顶高程4620M，堰顶宽3200M。正常蓄水位正常蓄水位取4620M。起调水位与正常蓄水位相同。调控方式自由下泄。下泄流量为溢洪道在相应水位下的最大下泄流量，计算时按堰流考虑，下泄流量计算公式如下2/3HGMBQ式中下泄流量；淹没系数；综合流量系数（包含侧收缩因素）；BM总净宽；堰上水头。参数取值淹没系数10，综合流量系数M034。表442水库水位下泄流量表水位M流量M3/S4620004704475393489354851614492406图442XX水库水位下泄流量曲线图444调洪演算调洪计算采用“安徽省小型水库设计洪水计算程序”。调洪演算过程如表443、444所示表44320年一遇洪水过程计算表时段序号来水流量（M3/S）泄洪流量（M3/S）水库库容（万M3）水库水位（M）00000003328462011290043351462123410533425462534471653528463145412993622463656234293700464066725343760464378186433817464681039795389246509115096439694654102610151941994666119680483852674720125387700058484748131732427251014712147862096440746771576912484086466016735953396046541765180938934650185927063844464819534630380646462046756337714644214425083742464222428474372246412341744837084640244174353699464025308400367946392614032036304636270462223566463328018149351146302900510334694628300000713439462631000050341746253200003834014624330000293389462334000022338046233500001833734622表444300年一遇洪水过程计算表时段序号来水流量（M3/S）泄洪流量（M3/S）水库库容（万M3）水库水位（M）0000000332846201654063343546262113738736764639312387943891465041486112140374658516711396415246646172315884226466872377188643384674828822387451646839298727734643468910716644845164471511256661449776574829129074170228237485213182170635863474914189030164717469315204622764473468116171620114378467617142717234272467018137415164193466619120713744138466320105012244076466021102311114029465822102310614007465623102310413997465624102310273993465625480872392246522607855437664644270003103624463628000182353646312900011534824628300000793447462631000056342346253200004234054624330000313392462334000024338246233500002033754622445调洪演算成果调洪演算成果见表445。表445调洪演算成果表洪水标准20年一遇300年一遇起调水位M4620相应库容（104M3）33最高水位（M）47484852相应库容（104M3）58488237最大下泄流量（M3/S）70170225工程布置和设计51设计依据511工程等别及建筑物级别XX水库规模属小（2）型。依据防洪标准（GB5020194）和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），小（2）型水库工程等别为等，永久建筑物级别为5级，防洪标准为设计2030年一遇，校核200300年一遇。水库下游保护对象相应的农田和人口。水库原洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核；与水利水电工程等级划分及洪水标准的有关要求比照，设计洪水取下限值，校核洪水取上限值，根据所保护的对象，两项取值都量合适的。本次安全评价维持原标准不变，对大坝进行复核。512抗震标准根据中国地震动参数区划图（GB183062001），坝址区域地震动峰值加速度005G，相应场地地震基本烈度VI度。513安全系数要求根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范（SL1892013）第823条的规定，坝坡抗滑稳定安全系数最小值为正常运用条件K115非常运用条件K105报告编制依据主要技术规范和标准有防洪标准（GB502012014）；水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）；水利水电工程初步设计报告编制规程（SL6192013）；小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范SL1892013；碾压式土石坝设计规范SL2742001；中国地震动参数区划图（GB183062001）（2008版）；溢洪道设计规范（SL2532000）；水工混凝土结构设计规范（SL1912008）；水工建筑物荷载设计规范（DL50771997）；水工建筑物抗震设计规范（DL50732000）；水利水电工程施工组织设计规范（SL3032004）；水利水电工程环境影响评价规范SDJ30288（试行）；水库工程管理设计规范（SL10696）；土石坝安全监测技术规范（SL5512012）。报告编制依据的其他报告有安徽省XXXX水库除险加固工程工程地质勘察报告（初步设计阶段，南京市水利规划设计院有限责任公司，20154）。52工程总体布置由于本工程是已建水库除险加固，主体建筑物及其配套建筑物已基本定型，本次除险加固工程总体布置基本维持现有布置。本次对溢洪道下游消力池不进行处理，在调洪计算时不再进行溢洪道扩宽方案比较，对于坝顶高程不足部分通过增设防浪墙进行处理。53大坝加固设计531大坝现状XX水库于1959年11月开工兴建，1960年5月建成，同年水库开始蓄水。由于当时的技术条件及历史原因，导致水库的建设质量较差，标准较低，尽管历年来对水库大坝及其建筑物进行了一系列加固处理，但仍然存在许多安全隐患。大坝现状如下于1986年、1997年、2003年和2007年进行过加固处理，为均质土坝。现状大坝坝顶高程48354908M，最大坝高约85M，坝顶宽度5M左右，坝顶长度519M。大坝迎水坡高程约47M处有一1737M宽平台，平台以上坡比为126130，平台以下坡比为122142，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为127130。大坝目前存在的主要问题有大坝迎水坡由于94年做粘土铺盖时拆除护坡块石未恢复，冲刷严重；目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟，无横向及周边排水沟。532坝体加固设计5321坝顶高程计算根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范SL1892013621条要求，坝顶超高可按下式确定YRA式中Y坝顶超高，M；R波浪沿着坝坡的最大爬高，M；A安全加高，M，正常运用条件取A050M，非常运用条件取A030M。坝顶高程根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范622条规定，坝顶高程应分别按以下情况进行计算，取其最大值。1正常蓄水位或设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。2校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。3正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加623条规定的地震安全加高。XX水库位于马鞍山市XX，地震烈度为6度，可不考虑地震安全加高。风浪爬高计算按规范要求，小（2）型水库的工程等级为5级，风速标准为正常运用条件下采用多年平均年最大风速的15倍；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。根据当地气象局资料，XX多年平均最大风速为V120M/S。因此校核工况下，风速W10V120M/S；设计工况下，风速W15V180M/S。（1）根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范，波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式计算04520722718013TANHTANH3TMMMGDGGHWHW0548MT式中HM平均波高，M；TM平均波周期，SD风区长度，M，设计工况取3634M，校核工况取4228M；W计算风速，M/S；G重力加速度，取981M/S；HM水域平均水深，M。以上数据代入公式得设计工况HM0171MTM184S校核工况HM0118MTM153S（2）平均波长可按下式计算2TANHMGTHLL设计工况LM526M校核工况LM363M（3）当迎水坡坡比M介于1550时，正向来波在单坡上的平均坡浪爬高MR按下式计算MWMLHKR21式中迎水坡护坡糙率，查表K09；迎水坡坡比，根据地形测量图，设计水位以上坡比为126133，取30；MR平均波浪爬高，M；WK经验系数；波浪爬高R可由平均波高与坝迎水面前水深的比值HM/H按小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范表A17规定的系数计算求得。设计工况GH237，查小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范表A162得WK1139，计算得MR0308M；由HM0029查小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范表A17，R/RM184，设计工况波浪爬高R03081840566M。校核工况GHW146，查小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范表A162得WK1018，计算得MR0190M；由HM0017查小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范表A17，R/RM184，校核工况波浪爬高MR01761840349M。坝顶高程计算坝顶高程复核计算结果见表441。表441坝顶高程复核结果表洪水标准水位M波浪爬高M安全加高M复核坝顶高程M现状坝顶高程M20年一遇474805660548546300年一遇48520349034916948354908由计算结果可知，设计坝顶高程应达到4917M。现状坝顶高程48354908M，坝顶高程不满足上述标准。因此，现状水库大坝的实际抗洪能力不满足规范要求。大坝坝顶现状有混凝土道路，保存完好，是通往附近村镇的主干道，若进行拆建，工程浪费严重，故本次设计维持坝顶现状高程不变，坝顶高程不足部分，在坝顶迎水侧新建防浪墙，防浪墙采用钢筋砼结构，墙顶高程4920M。5332迎水坡根据现场检查情况，大坝迎水坡高程约47M处有一1737M宽平台，平台以上坡比为126130，平台以下坡比为122142，迎水坡无护坡，本次设计对大坝迎水坡整修，整修后坝顶宽7M（局部段宽8M），在高程4720M处设计2M宽平台，平台以下坡比13，采用01M厚C20预制砼护坡，下设01M厚碎石垫层，在高程4250M（4170M）、高程4720M处设置C20素砼格梗，尺寸分别为400MM600MM和300MM500MM；平台以上坡比12，采用草皮护坡。5323背水坡根据现场检查情况，目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟，无横向及周边排水沟。本次设计对背水坡整坡，坡比128，种植草皮，并新建横向排水沟，在大坝北侧新建部分纵向排水沟，与现状排水沟相连，形成完善的排水体系。横、纵排水沟均采用素砼结构，横向排水沟尺寸为250MM250MM，间距50M，纵向排水沟尺寸为400MM600MM。533坝体防渗设计根据现场检查，XX水库在历年增设粘土斜墙后，背水坡无散浸、渗漏现象，本次设计决定对大坝不进行防渗处理，仅对现状迎水坡平台以上断面不足部分进行粘土回填，回填后，平台以上斜墙与原填筑斜墙共同构成一个防渗体，不再进行其它防渗处理方案。534坝体抗渗稳定计算5341计算方法XX水库大坝为均质土坝。渗流计算采用北京理正软件设计研究院编制的二维平面渗流分析计算程序。5342计算断面与参数的选取依据测量资料和钻探断面，综合考虑地形、地质及坝高等因素，选取大坝K0308作为计算断面。根据勘察报告取渗透系数的平均值进行计算，大坝土层渗透系数见表5341。表5341XX水库大坝渗流计算渗透系数表土体名称土层号KX（106CM/S）KY（106CM/S）坝体填土层259548粉质粘土层312强风化泥质粉砂岩1层中等风化泥质粉砂岩2层5343计算工况根据办法、碾压式土石坝设计规范SL2742001、小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范（SL1892013）等有关规范的要求，选取以下两种工况进行计算工况一上游汛限水位下游无水；工况二水位降落期设计洪水位降至汛限水位下游无水。各工况水位组合详见表5342。表5342XX水库大坝渗流计算水位组合表断面计算工况上游水位（M）下游水位（M）工况一46204064K0308工况二4748462040645344计算成果及分析根据水利水电工程地质勘察规范（GB504872008）规定，土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1525的安全系数。考虑到本工程等别