水泛沟水库除险加固工程初步设计报告

1综合说明11绪言绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，地理坐标为东经1113806，北纬353236，属黄河流域汾河水系浍河支流，是一座以防洪灌溉为主的小（1）型旁引式水库。水库1968年12月动工，1972年12月竣工蓄水，原设计防洪标准为20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。设计总库容1044万M3，兴利库容784万M3，防洪库容14万M3，死库容4万M3，设计洪水位7166M，校核洪水位7168M，兴利水位7148M，汛限水位7110M，死水位6978M。水库坝址以上控制流域面积206KM2，多年平均降雨量6189MM。水库除承接上游流域来水外，还通过里册峪水库渠道输水，输水流量为1M3/S。控制灌溉面积11万亩，现水库坝前淤积面高程为70608M，淤积库容为20万M3。水库枢纽由大坝、溢洪道和放水涵洞三部分组成。大坝为均质土坝，坝顶高程7183M，坝底高程6960M，坝高223M，坝顶总长120M，坝顶宽4M，大坝上游坡比为125，下游坡比为12。溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式，堰顶高程71575M，底宽3M，高25M，原设计最大泄量3424M3/S。放水涵洞位于大坝右侧，从坝体内穿过，为砌石结构，断面为城门洞型，宽065M，高065M，进水形式为卧管，呈阶梯状，卧管为400MM钢管，设计最大泄量145M3/S。由于该水库建于上世纪六十年代，受当时条件限制，工程质量难以保证，加之运行多年致使大坝存在诸多隐患，大坝上游干砌石护坡损坏严重，溢洪道仅开通112M，砌体部分损坏，无法使用，致使水库防洪标准低。水库失事后影响南凡镇5个村庄5200口人、7200亩耕地以及绛县至侯马公路等。根据绛县水泛沟水库大坝安全鉴定评价报告及绛县水泛沟水库大坝安全鉴定报告书，大坝为三类坝，属于病险水库，急需进行除险加固。受绛县水务局委托，我院承担该水库除险加固工程初步设计任务。12水文水泛沟水库属黄河流域，水库坝址以上控制流域面积206KM2，流域内植被一般。该流域属干旱、半干旱暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季晴朗凉爽，冬季少雪干冷。多年平均降雨量6189MM，汛期69月份降雨量占全年降雨量的63，主汛期7月15日至8月15日雨量比较集中。多年平均蒸发量1807MM，多年平均气温129，历年最高气温为407，极端最低气温198，多年平均风速18M/S，最大风速18M/S，风向多为东南风，无霜期200天。流域内及邻近流域没有水文站，建库以来也无实测水文资料，故设计年径流通过年降水推求，洪水根据设计暴雨计算。采用山西省水文计算手册（山西省水利厅2011年3月编著）计算，以下简称手册。由手册查得该流域位于水文分区的中区，坝址上游多年平均降雨量为6189MM。水文下垫面为黄土丘陵阶地。计算结果见表11。水泛沟水库坝址处年径流量、洪峰流量及洪量表表11频率年径流量（万M3）频率洪峰流量（M3/S）24H洪量（万M3）P5032P33446108P7523P03373420813工程地质131区域地质概况水泛沟水库工程区该区东部、南部为中条山侵蚀构造地形和构造剥蚀地形，西部、北部为黄土堆积地形和堆积地形，冲沟发育。依据地貌成因及形态类型将该区地貌可分为4个大区，即中条山系、峨嵋岭地、汾浍谷地以及涑水盆地。该区出露地层由老到新主要有上太古界绛县群横关岭组（AJH）、绛县群铜矿峪组（AJT）；中元古界中条群余家山组（PTZYJ）、中条群篦子沟组（PTZB）、上元古界西阳河群（X）、汝阳群（R）、下古生界寒武系（）、奥陶系（O）；上古生界石炭系（C）、二叠系长石石英砂岩、页岩；新生界上第三系上新统地层、第四系（Q）地层。水泛沟水库工程区位于山西地震亚区，西临怀来西安地震带，东南与许昌淮南地震带相接，东与邢台河间地震带相接。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）之中国地震动峰值加速度区划图与中国地震动反应谱特征周期区划图，本区的设计地震动峰值加速度值为015G，本区地震动反应谱特征周期为040S。根据地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，本区地震基本烈度为度。根据区内地下水赋存条件与所处地貌类型，将测区内地下水分为，基岩裂隙水，黄土台塬裂隙孔隙水、河谷平原孔隙水三种类型。132坝址区工程地质条件水泛沟水库位于南樊镇槐泉村西北的水泛沟中部，是一座旁引式水库，靠引蓄里册峪水库的弃水。库区属峨嵋岭地，黄土丘陵区。坝址区出露的地层主要是人工堆积物、全新统冲积物、上更新统冲积物。人工堆积物（QS）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿，稍密，含少量钙质结核、白色菌丝及蜗牛壳，局部夹有低液限粘土。该层主要分布在坝体。全新统冲积物（Q4AL）主要由低液限粉土组成，褐黄色，稍湿，稍密，高压缩性。该层主要分布在坝址区的河谷中。上更新统冲积物（Q3AL）岩性为低液限粘土，褐灰色、浅红色，硬塑状态，稍有光泽，含少量钙质结核。该层主要分布在坝址区两岸下部及坝基。133坝体工程地质及问题评价坝体土（QS）岩性为低液限粉土，含少量钙质结核，局部夹有低液限粘土。天然含水量202；天然孔隙比0914；干重度142KN/M3；饱和慢剪内摩擦角242，饱和慢剪粘聚力275KPA；压缩系数037MPA1；压缩模量588MPA；渗透系数6196106CM/S；塑性指数93；粘粒含量168。从粘粒含量、塑性指数、渗透系数等指标分析，土料满足均质土坝土料质量要求。坝体土的临界水力坡降为083105，建议临界水力坡降取值为089；允许水力坡降为041052，建议允许水力坡降取值为045。134坝基工程地质评价坝基主要由第四系上更新统冲积物为主，岩性为低液限粘土组成，局部含少量钙质结核。该层土的天然含水量217；干重度149KN/M3；孔隙比08446；塑指数105；饱和慢剪内摩擦角237，饱和慢剪粘聚力300KPA；粘粒含量189；压缩系数027MPA1；压缩模量796MPA；渗透系数7148106CM/S。坝基土的临界水力坡降为079104，建议临界水力坡降取值为094；允许水力坡降为039052，建议允许水力坡降取值为0734。135溢洪道溢洪道主要由第四系上更新统冲积物为主由低液限粉土、低液限粘土组成，根据物理力学指标可分为2层第层主要由低液限粉土组成，局部含少量钙质结核，该层土的天然含水量188；干重度137KN/M3；孔隙比0972；塑指数87；粘粒含量193；压缩系数055MPA1；压缩模量475MPA；渗透系数5764106CM/S。第层主要由低液限粘土组成，局部含较多钙质结核，该层土的天然含水量215；干重度156KN/M3；孔隙比0732；塑指数101；饱和慢剪内摩擦角178，饱和慢剪粘聚力270KPA；压缩系数020MPA1；粘粒含量221。136天然建筑材料土料场选在坝址两岸的台垣上，紧靠坝址，运输和开采都比较方便，储量丰富。料场出露的地层岩性为第四系上更新统冲积物低液限粉土，局部含有较多钙质结核，本料场满足均质土坝土料质量指标。砂料从绛县南樊河购运，砂料场距坝址约10KM，交通较为便利，储量满足工程用量要求。砾料采用南樊镇里册石料场人工砾料，砂料场距坝址约10KM，质量满足人工骨料技术要求。工程所需块石料可从磨里峪小北山石料场进行开采使用，距水库大坝约25KM，有乡级公路可通行。14工程任务及规模141工程改造任务根据水库工程的实际情况，依据大坝安全鉴定报告书，本次除险加固的主要内容为1、对大坝进行加固改造；2、完建溢洪道；3、对放水涵洞及金属结构进行更新改造；4、改造上坝道路，增加必要的工程管理设施。142兴利调节水泛沟水库1972年12月竣工蓄水以来，已运行39年。水库原设计兴利库容784万M3，死库容4万M3，目前水库坝前淤积面高程为70608M，相应库容20万M3，泥沙多年平均年淤积量051万M3。本次设计水库死水位按水库除险加固后再用30年确定，因此水库死库容为353万M3，死水位为7103M。水泛沟水库为旁引式水库，其流域面积只有206KM2，P50年径流量为32万M3。该水库主要承接里册峪水库渠道输水，输水流量为1M3/S。本次除险加固不需做兴利调节计算，兴利水位为溢洪道进口底高程71575M，灌溉面积仍按现状11万亩考虑。143调洪计算本次起调水位为溢洪道堰顶高程71575M。调洪计算结果见表12。调洪计算结果表表12P33P033起调水位M洪水位M最大泄量M3/S洪水位M最大泄量M3/S715757164932571698694由计算结果可以看出30年一遇设计洪水位为71649M，300年一遇校核洪水位为71698M，坝高均满足要求。15工程除险加固设计151工程等级及标准1、根据水利水电工程等级划分及防洪标准（SL2522000）规定工程等别为等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。2、水库设计防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。3、根据地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，本区地震基本烈度为度。152大坝加固设计水库大坝上游坝坡砌石护坡损坏严重，下游无排水设施。大坝除险加固前，首先对大坝表面包括坝顶、坝坡和坝脚范围内的杂草、灌木、乱石、垃圾等全部清除，然后清除大坝表层腐殖土，并开挖成台阶状，开挖深度为05M15M。从大坝上游坝坡进行整修，坡比为125，回填土应分层，层厚以试验确定，压实度要达到96。坝坡整平后自上而下设30CM厚干砌石护坡，15CM厚砂砾料和15CM厚粗砂。坝顶道路为土路面，雨天泥泞，影响管理人员巡查，本次改造坝顶加宽至60M，做现浇C15砼路，路面宽度为50M，厚20CM，路面以2倾向下游，在下游测做坝面排水沟。下游坝坡培厚，坡比为13，在高程7083M处设马道，坝坡采用生物草皮护坡。在下游坝坡与岸坡结合处及0060位置布设横向排水沟三条，在坝顶下游侧及下游马道7083M处和下游坡脚均设一纵向排水沟，并与坝坡横向排水沟相连。纵、横向排水沟断面尺寸为0303M，采用现浇C15砼砌筑，侧墙厚10CM，底板厚度为10CM。台阶布置于大坝桩号0060处的下游坝坡，宽1M，为现浇C15砼结构。大坝下游坡脚增设贴坡排水，贴坡排水顶部高程7000M，从外到内依次为30CM厚干砌块石、15CM厚碎石和15CM厚砂砾料，砌筑石块应力求紧密嵌紧。153溢洪道加固设计溢洪道位于大坝左岸，进口为开敞式梯形断面，堰顶高程71575M，底宽3M45M不等，高25M，原设计最大泄量3424M3/S。溢洪道仅开通112M，采用浆砌石衬砌，部分坍塌，内部杂草丛生，左侧上部边坡近直立，已经出现坍塌现象，出口正对上坝道路。本次改造先清除溢洪道内部杂草、树木及乱石，将现状砌体损坏部分全部拆除，下游未开通部分全部开通，用M75水泥砂浆砌石重新砌筑。由于上游流域面积较小，来水较少，设计洪水时溢洪道最大下泄流量为325M3/S，校核洪水时最大下泄流量为694M3/S，因此本次设计溢洪道断面形式维持现状不变。154大坝观测工程设计大坝表面变形观测包括坝面沉降和水平位移观测。观测横断面共设3个，桩号分别为0030、0060和0090。每个横断面共设3个观测点，上游坝坡正常蓄水位以上1个，下游坝坡7175M及7083M马道处各1个；大坝两岸每排测点的延长线各布置一个起测基点，这些测点兼作水平位移和沉降位移观测测点。在下游1KM范围内布设3个水准基点。16工程管理161管理机构水泛沟水库始建于1968年，1972年5月竣工蓄水，由绛县槐泉灌溉管理委员会管理，有专职管理人员2名，负责水库的管理运行、维护。由于该水库为除险加固工程，不增加管理人员。162管理范围及保护范围水泛沟水库工程管理范围库区为设计洪水位71649M以下范围。上游从坝轴线向上不少于100M，下游从坝脚线向下不少于150M，上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端管理范围以第一道分水岭为界或距坝端不少于200M。溢洪道工程由两侧轮廓线向外不少于50M，其他建筑物由工程两侧轮廓线向外不少于20M。水泛沟水库工程保护范围在工程管理范围外界线外延，主要建筑物不少于200M，次要建筑物一般不少于50M。水泛沟水库为已成工程，本次除险加固工程不存在水库淹没处理和工程永久占地。17工程施工本次除险加固工程的主要内容有坝体整修培厚及防渗加固处理、溢洪道改造、坝顶增加防浪墙、坝顶道路硬化、新建管理房及增设大坝观测设施等工程建设。该枢纽工程为已建工程，目前已运行39年，对外交通设施比较完善，场内施工道路可在原有道路基础上整修后便可使用。施工用水可就近抽取库水。电源可就近从附近村庄接引或自备柴油发电机组，保证施工用电。施工通讯采用无线电话和有线电话，比较方便。根据工程特点，该工程总工期为一年，计划2011年12月1日开始，到2012年11月30日结束，施工天数365天。非汛期进行大坝培厚、大坝防渗加固处理及溢洪道改造等工程建设，其余工程可全年施工。18环境保护设计根据环境现状分析和环境影响预测结果，水泛沟水库除险加固工程对环境产生的负效益较小，而对维护区域内社会经济持续快速发展极为有利。水库除险加固施工中，对当地环境的不利影响是可以得到有效控制的。除险加固后，水库将正常发挥其应有的效益，促进当地农业和农村经济的发展，对社会效益、经济效益和环境效益都是十分有利的。19水土保持设计根据工程建设特点及其对水土流失的影响预测、区域自然环境条件，确定水土流失防治分区为坝址区、弃渣场、施工临时占地区等防治区。（一）坝址防治区水土保持措施坝址区包括大坝工程防治区、溢洪道工程防治区。该区在工程施工结束后，其所采取的工程措施能够满足水土保持的要求，因此不需采取水土保持防治措施。（二）弃渣场防护措施工程施工弃渣采取集中堆放的方式，在水库下游约10KM的山沟处布置弃渣场，在弃渣场顶面与斜坡上覆盖05M厚的土层，进行平整后，其上种植树木和播种草籽，此部分费用已计入工程独立费用中。（三）施工临时占地区防护措施工程施工临时占地区包括混凝土拌和设备、生产生活临建、加工厂、其它辅助工程及施工道路占地。本区水土保持防治任务是注意施工场地周边排水问题，施工结束后，对施工单位临时建筑拆除后的场地，进行生活垃圾和固体废弃物的填埋和清理，然后进行土地平整。110工程概算与资金筹措1101工程概算本工程概算总投资44346万元。其中一至五部分投资为42235万元，基本预备费2112万元。总投工1272万个工时，总工程量62342M3，其中土石方开挖23414M3，土石方填筑373423M3，砌砖石4148M3，混凝土57M3。共需水泥215T，柴油41T，砂子1125M3，石子1824M3，块石4695M3。1102资金筹措工程资金筹措计划该工程总投资43452万元，全部申请中央资金。111经济评价本工程的经济评价按照水利建设项目经济评价规范（SL7294）、（以下简称规范）国家发展和改革委员会、建设部建设项目经济评价方法与参数（第三版）（发改投资20061325号）的要求进行，并参照有关工程来进行分析计算。计算结果经济净现值为18085万元，经济内部收益率为494，效益费用比为562，均满足要求。从计算结果来看，经济净现值大于零，经济内部收益率大于8，经济益费用比大于1，满足水利建设项目经济评价规范SL7294要求。从国民经济角度来看，该项目合理可行。工程特性及技术指标表见表13。水泛沟水库除险加固工程特性表表13数量项目名称单位原设计技术指标本次复核技术指标备注流域面积KM2206206黄土丘陵区KM2206206流域长度KM258258流域平均宽度KM125125流域纵坡307307流域特征清水流量M3/S多年平均降雨量MM61896189P50多年平均径流量万M37632P75多年平均径流量万M323多年平均淤积量万M3051标准533洪峰流量M3/S3706446设计洪水洪水总量万M31138108校标准033033洪峰流量M3/S10421734核洪水洪水总量万M33258208水库调节方式年调节年调节校核洪水位M716871698设计洪水位M716671649兴利（正常蓄）水位M714871575死水位M69787103总库容万M310441116兴利库容万M3784554死库容万M34353淤积高程M7060870608水库特征淤积库容万M32020水泛沟水库除险加固工程特性表续表13数量项目名称单位原设计技术指标本次复核技术指标备注保证率5050灌溉面积万亩1111保护村镇及人口个/人5/52005/5200设计效益防洪保护耕地设施亩72007200坝型均质土坝均质土坝地基特性低液限粘土低液限粘土地震基本烈度/设防烈度/坝顶高程71837183最大坝高M223223坝顶宽度M46坝顶长度M120120河底高程M696696大坝工程上游坝坡M125125下游坝坡1213型式开敞式开敞式堰顶高程M7157571575进口控制方式无无总长度M112189设计泄洪流量M3/S325溢洪道校核泄洪流量M3/S694涵洞断面尺寸M065065065065进口底槛高程M702702进口控制方式卧管卧管放水涵洞总长度M7085水泛沟水库除险加固工程特性表续表13数量项目名称单位原设计技术指标本次复核技术指标备注土方开挖M323414土石方填筑M3373423砌石M34148主要工程量砼和钢筋砼M357水泥T215钢筋T11111木材M3汽油T柴油T41沥青M3块石M34695碎石M31824砂M31125主要材料用量电度总工时工日1272施工期限年1工程施工总投资万元44346经济净现值万元18085经济效益费用比562经济指标经济内部收益率4942水文21流域概况绛县水泛沟水库位于绛县南凡镇槐泉村西北，地理坐标为东经1113806，北纬353236。属黄河流域汾河水系浍河支流。水库坝址以上控制流域面积206KM2，河长258KM，河道纵坡307，流域内植被一般。水库除承接上游流域来水外，还通过里册峪水库渠道输水，输水流量为1M3/S。22气象该流域属干旱、半干旱暖温带大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨时有发生，秋季晴朗凉爽，冬季少雪干冷。根据绛县气象站统计资料，多年平均降雨量6189MM，汛期69月份降雨量占全年降雨量的63。多年平均蒸发量1807MM，多年平均气温117，历年最高气温为40，极端最低气温196，多年平均风速18M/S，最大风速18M/S，风向多为东南风，无霜期200天。23水文基本资料流域内及邻近流域没有水文站，水库从建库以来也无实测水文资料，故设计年径流通过年降水推求，洪水根据设计暴雨计算。采用山西省水文计算手册（山西省水利厅2011年3月编著）计算，以下简称手册。由手册查得该流域位于水文分区的中区，坝址上游多年平均降雨量为6189MM。水文下垫面为黄土丘陵阶地。24设计流域年径流复核241年径流均值计算年径流均值计算包括地表年径流均值计算和基流均值计算两部分。地表年径流均值计算分为等直线法、幂函数模型法和双曲正切模型法三种方法，本次采用精度比较高的幂函数模型法和双曲正切模型法。基流均值计算分为水文调查比拟法和模型法两种方法，根据本设计流域的具体情况，采用模型法进行计算。1）地表年径流计算（1）幂函数模型法设计流域为单类下垫面，计算公式为（241）BSRK式中设计流域多年平均地表年径流深MM，S设计流域多年平均相对降水，即流域平均年降水均值与全省多年平均年降水值（5076MM）的比值，6189/5076122K设计流域水文下垫面产流地类复合参数，查手册表4211，中区黄土丘陵阶地下垫层取21（一般值），B水文分区参数。（2）双曲正切模型法计算公式为（242）ASIAMIIPRZTH式中设计流域某产流地类多年平均地表年径流均值MM；SI设计流域多年平均年降水量，取6189MM；AP不产流地类可能最大损失，查手册表4217；MIZ双曲正切函数符号。I2）基流均值计算模型法，公式为（243）0GRCK式中设计流域多年平均基流量；GC反映流域水文下垫面综合补给条件的参数，反映设计流域的导水性与透水性，查手册表4219；无效相对降水，查手册表4219；0K设计流域多年平均相对降水，即流域平均年降水均值与全省多年平均年降水值（5076MM）的比值，6189/5076122。3）年径流均值计算SGR（244）01RWA（245）4）设计流域年径流变差系数CV及偏态系数CSR计算公式为LGVVRMKCNA（246）AP（247）/18620GSRVC（248）/SRVSRVC（249）式中设计流域年径流变差系数；VRC设计流域年降水变差系数，查手册附图7得024；年径流系数；K、M、N分区参数，由手册表4221查的。5）设计流域年径流计算设计年径流由下式进行计算（2410）01PWRA（2411）K（2412）PPVRC式中某频率的年径流；某频率的设计年径流；PR皮尔逊型曲线模比系数；PK皮尔逊型曲线离均系数。P6）结果选取以上计算参数选取及结果见表2124。基础参数表表21水文分区流域面积KM2流域面雨量MM流域雨量变差系数中区2066189025幂函数法参数值表22下垫面类型单地类面积参数A参数C参数K0黄土丘陵阶地20690355073双曲正切法参数值表23下垫面类型单地类面积可能最大损失量ZM参数C参数K0黄土丘陵阶地20624000355073两种方法年径流计算对比表表24单位万M3计算方法地表年径流均值基流均值年径流均值变差系数偏态系数幂函数模型法326358684129382双曲正切模型法275358633131398本工程选用幂函数模型法的计算成果242设计年径流年内月分配设计年径流年内分配采用水文比拟法，成果见表25设计年径流年内月分配表表25姚暹渠大庙年径流量月分配单位万M3保证率项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年参证站比例4352624130005543342226713610050设计径流量01020201010002011107020132参证站比例26517470838317252262204040010075设计径流量0604020202000601010000002325洪水计算251防洪标准根据水利水电工程等级划分标准及洪水标准（SL2522000）规定，水泛沟水库总库容为1044万M3，属等工程，其主要建筑物为4级，结合本工程特点确定本次复核选用防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。252流域特征流域特征参数包括流域的面积、主河道长、平均宽度和平均坡度等。以上参数中流域面积、主河道长在11万、15万的地形图上量测，其它参数根据式（251）、（252）、（253）计算流域平均宽度（251）式中B流域平均宽度，KM；F流域面积，KM2；L流域主河道长，KM。流域平均坡度（252）式中J流域平均坡度，M/KM；Z0，Z1ZN自计算断面开始的沿程各计算点高程，M；L1，L2LN相应各计算点与相邻前一点之间距离，KM。洪水计算特征参数表表26平均宽度平均纵坡下垫面项目流域面积F（KM2）流域长度LKMB（KM）J（）黄土丘陵阶地特征20625808307206253洪水计算流域内及邻近流域没有水文站，水库从建库以来也无实测水文资料，2011102LLZZNNLFB洪水计算按无资料地区考虑。水文分析采用我省2010年出版的山西省水文计算手册进行计算。2531设计暴雨本次计算选取一个控制点进行计算。点雨量设计（253）PHK式中历时为T的设计点暴雨量，MM；P历时为T的设计暴雨均值量，MM；频率为P的模比系数；P从手册暴雨等值线图上查的该流域形心处不同历时的暴雨均值、CV等暴雨特征值及模比系数K33、K033。根据（254）式计算，H参数选取及计算。面雨量设计（254）,OPABPBPABHTTHT式中标准历时、设计标准为P、流域面积为A的设计面,雨量，MM；设计点雨量的流域平均值，MM；0，设计暴雨点面折减系数，按下式计算,（255）1,PBNATC式中A流域面积，KM2；C、N经验参数。（256）21,0STSNPPSEH式中设计雨力，即1H设计雨量，MM/H；PST暴雨历时，H；经验参数；设计面雨量修正值。PH暴雨公式的三个参数SP、需要根据同频率个标准历时设计雨SN量，以残差相对值平方和最小为目标求解，其中SP的查图误差控制在50以内；。当不被满足时，适当调整查图的均值和120CV，至满足约束为止。时程分配时段雨量序位法257,1PJJPJHTT利用（258）式计算时段雨量，其中J为手册中雨型分配模板中的主雨日时段雨量排位序号。百分比法主雨峰前后时段雨量分配25861,23,4560PHPHJJBH259246,78,PHPHJJ式中手册雨型分配模板中查得的百分数。JB非主雨日的日雨量分配2510324,10PJPDPHJBH非主雨日的时段雨量分配2511,3,IJPIJ式中手册雨型分配模板中非主雨日日雨量占非主雨JB日雨量之和的百分比；非主雨日设计日雨量，MM。JPH,根据式（257）至（2511）计算计算主雨历时和主雨雨量根据手册中规定，采用瞬时雨强大于等于25MM/H的降水作为主雨。本次主雨历时计算使用图解法，令251211,LNSZPSNTTFTS在普通坐标系中绘制F（T）T曲线，然后再纵坐标上截取F（T）25得点A，过点A作水平线，交F（T）T曲线于P点，P点的横坐标即为主雨历时。由式（2513）计算主雨雨量ZPTH251311,LNNZPZPZSTHTST非主雨日的主雨历时及主雨雨量按雨强大于25MM/H的标准统计计算。暴雨计算结果见表27211。不同历时定点暴雨参数表2710MIN60MIN6H24H3D均值CV均值CV均值CV均值CV均值CV12205244690504390505870734780054P33各定点雨量及参数表2810MIN60MIN6H24H3DSPNS272586956123217845760106064P33设计暴雨参数表29项目10MIN60MIN6H24H3DSPNS点雨量272586956123217845760106064折减系数094094097098099面雨量初值25555193012111767设计面雨量256545940120617675450103063P033各定点雨量及参数表21010MIN60MIN6H24H3DSPNS4118731424179827248630107065P033设计暴雨参数表211项目10MIN60MIN6H24H3DSPNS点雨量4118731424179827248630107065折减系数094094097098099面雨量初值3848191380176644695设计面雨量385814138817624469581401040642532流域产流计算流域产流计算又包括设计洪水净雨深和净雨过程计算两部分。（一）设计净雨深计算设计净雨深计算采用双曲正切模型，双曲正切模型的结构为（2514）,PAZPAZZHTRHTFTH式中TH双曲正切运算符；设计暴雨的主雨历时，H；ZT设计暴雨的主雨面雨量，MM；AP,主雨历时内的流域可能损失，MM。流域可能损ZTH失用下式计算（2515）05,12RAOAZPZSAZFTSBTKT式中为流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的R,综合吸水能力，MM/H1/2流域包气带饱和时的导水率，MM/H；ASK,设计频率的流域前期土湿标志（流域持水度）。POB,计算结果见表212214（二）净雨过程计算主雨日净雨过程计算采用用图解法求解产流历时，在普通坐标系中按下式绘制FTT关系曲线。,（2516）1,0NSPASSTF1LNST在FT轴上截取ORRP做水平线，与FTT曲线交点的横坐标即为产流历时TC。根据产流历时TC以及、值按下式（2517）计算损失率。APS,SN（2517）,11LNCSCPACSTTT按（518）和（519）计算时段净雨（2518）,11PJJPJHTHT（2519）,PACH式中设计时段净雨深，MM；计算时段，H；TJ时雨型“模板”中的序位编号；为时段的开始时刻。1JTJP33产流计算参数及结果表表212单位MM参数设计雨日主雨历时主雨雨量净雨深SRKS第一日主雨日85101652648612100140第三日P033产流计算参数及结果表表213单位MM参数设计雨日主雨历时主雨雨量净雨深SRKS第一日主雨日1131579100756432100140第三日主雨日净雨过程计算结果表表214单位MMP33P033时程降雨过程净雨过程降雨过程净雨过程9250951369510014397510515110110159000102519728712610521500231315210752360213441831126104638222111255583438246631151075860159714371175309228774638447712728513107891712254542396695081253841695644031275332117487326132930774282671325182264103135169245084137515722806714147213052114251381990391451301880271475123177016151161670072533流域汇流计算流域汇流计算有三种方法，综合瞬时单位线、推理公式法和地区经验公式法，本次采用综合瞬时单位线法和推理公式法分别进行计算，结果进行比较，根据本项目特点选用合理的计算方法取其结果。（一）综合瞬时单位线法确定工程所在流域的汇流地类结合野外实地勘测，工程所在流域植被为灌丛山地和黄土丘陵阶地。计算参数。（2520）11,/ANCJ式中A流域面积，KM2；J河流纵比降，；复合地类参数；1,A经验性指数复合参数计算公式为1,1,2,AIIC（2521）式中单地类汇流参数；1,IC某地类面积权重，以小数计；I复合地类参数。1,A由式（2521）计算出复合地类参数，其他参数从手册中1,AC表7321中查用，根据流域特征值，由式（2520）计算出参数N。（2522）1/3,12,AMCLJ（2523）,2,II式中A流域面积，KM2；J河流纵比降，；复合地类汇流参数；2,AC某地类面积权重，以小数计。I由式（2523）计算出复合地类汇流参数，其他参数从手册2,AC中表7321中查用，根据流域特征值，由式（2522）计算出参数。,1M用交点法计算历时平均净雨强度I假设一组，可由式（2524）求得一组；再由式（2525）球的IPQ一组M1；由KM1/N得一组K；由式（2527）计算或查手册中附录3得一组曲线；由式（2528）得一组时段汇流曲线；由式NTS（）NUT（，）（2529）一组洪峰流量。在普通坐标系中绘制曲线与PQ、PIPQ、曲线，求的结果。I（2524）I0278PA（2525）21,MI（）（25446）1NUTNKEKT（2527）N0,/TNSDTMT,MJI10TTSTTUNNN0,（2528）J1,22529，ATHTJITUTIQJMJN631,1不同频率的汇流计算结果见表215,216。P33综合瞬时单位线法计算结果表表215参数C1采用值C2采用值NM1KI峰洪流量最大24H洪量第一日主雨日446第三日100007000880283032277961108P033综合瞬时单位线法计算结果表表216参数C1采用值C2采用值NM1KI峰洪流量最大24H洪量第一日主雨日734第三日1000070008802580293128202208（二）推理公式法（1）最大流量QM计算数值法根据下式联立方程组求解。（2530）41/30278MLJ（2531）,0278TCRPCHAQTTPHHT式中A流域面积，KM2L河长，KM；J河流纵比降，；M汇流参数。图解法在同一坐标系中，用（2530）计算并绘制QM关系曲线，再用式（2531）绘制QMT关系曲线，两条曲线交点的纵、横坐标即为最大流量QM和相应汇流历时。P33推理汇流计算结果表表217参数M采用值计算时段节点数M总历时T汇流时间峰洪流量最大24H洪量第一日主雨日567第三日026015分钟0321111P033推理汇流计算结果表表218参数M采用值计算时段节点数M总历时T汇流时间峰洪流量最大24H洪量第一日主雨日957第三日026015分钟0282213254结果选用根据以上成果看，综合瞬时单位线法比较符合实际情况，故本工程采用综合瞬时单位线法的计算结果。255洪水过程的推求根据推理公式法计算洪水过程线，各频率下的洪水历时及洪水过程线，具体见表219以及图51，52。洪水过程线表219P33P033分段TIHQIM3/STIHQIM3/S1105000010250002107500310501823110003010752834112507411003675115049811254526117513671150112171200446511752473812252423120073429125013371225393910127579812502243111300498127514511213253161300102813135013313257781413750591350444151400026137529316142501214002091714500051425155181475002145011519150000114750822015250001500055211525030221550012231575005241600002251625001446165000027洪水过程线图图51图5226泥沙水泛沟水库1972年竣工验收以来，运行39年，目前坝前淤积高程为7068M，相应库容20万M3，泥沙多年平均年淤积量为051万M3。3工程地质本次除险加固设计所选用的地质资料为运城市水利勘察院，在2011年3月12日至8月20日对水泛沟水库所勘察的成果绛县水泛沟水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告。完成工作量见表31。完成工作量统计表表31项目钻孔竖井土工试验高程测量资料收集单位M/个M/个组工日工日数量615/262/45511031区域地质概况311地形地貌水泛沟水库工程区该区东部、南部为中条山侵蚀构造地形和构造剥蚀地形，切割深度250600M，沟谷断面呈“V”字形，地势最高处为历山舜王坪，海拔标高为2322M；西部、北部为黄土堆积地形和堆积地形，冲沟发育。依据地貌成因及形态类型将该区地貌可分为4个大区，即中条山系、峨嵋岭地、汾浍谷地以及涑水盆地。312地层岩性该区出露地层由老到新主要有上太古界绛县群横关岭组（AJH）、绛县群铜矿峪组（AJT）；中元古界中条群余家山组（PTZYJ）、中条群篦子沟组（PTZB）、上元古界西阳河群（X）、汝阳群（R）、下古生界寒武系（）、奥陶系（O）；上古生界石炭系（C）、二叠系长石石英砂岩、页岩；新生界上第三系上新统地层、第四系（Q）地层。313地质构造按板块学说观点，该区属临汾运城新裂陷中部的曲沃河津凹陷南部。按地质力学观点，该区位于山西陆台南部，为一系列多字型展布的新生代盆地侯马盆地东南部，属祁吕系贺兰山字型构造前弧东翼、秦岭巨型纬向构造带北缘。北为吕梁山褶皱带，南部为汾渭地堑。314地震水泛沟水库工程区位于山西地震亚区，西临怀来西安地震带，东南与许昌淮南地震带相接，东与邢台河间地震带相接。许昌淮南地震带是一个地震活动强度较弱，频率较低的弱震带。而邢台河间地震带，虽属一个强震带，且曾发生强烈地震，但该带距堤址比较远，影响甚微。对本工程区域稳定性影响较大的中强地震主要是来自怀来西安地震带。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）之中国地震动峰值加速度区划图与中国地震动反应谱特征周期区划图，本区的设计地震动峰值加速度值为015G，本区地震动反应谱特征周期为040S。根据地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，本区地震基本烈度为度。315水文地质条件根据区内地下水赋存条件与所处地貌类型，将测区内地下水分为，基岩裂隙水，黄土台塬裂隙孔隙水、河谷平原孔隙水三种类型。基岩裂隙水分布于工程区东南部山区，地下水赋存在基岩裂隙中。黄土台塬裂隙孔隙水分布在工程区西南侧的黄土台塬区，地下水赋存在第三系含钙质结核红色低液限粘土的裂隙孔隙中。河谷平原孔隙水分布在续鲁河和炭元河谷及阶地，水位埋深大于5M，属于潜水水力特征。316坝址区工程地质及水文地质3161地形地貌绛县水泛沟水库位于南樊镇槐泉村西北的水泛沟中部，是一座旁引式水库，靠引蓄里册峪水库的弃水。库区属峨嵋岭地，黄土丘陵区。3162地层岩性坝址区出露的地层主要是人工堆积物、全新统冲积物、上更新统冲积物。人工堆积物（QS）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿，稍密，含少量钙质结核、白色菌丝及蜗牛壳，局部夹有低液限粘土。该层主要分布在坝体。全新统冲积物（Q4AL）主要由低液限粉土组成，褐黄色，稍湿，稍密，高压缩性。该层主要分布在坝址区的河谷中。上更新统冲积物（Q3AL）岩性为低液限粘土，褐灰色、浅红色，硬塑状态，稍有光泽，含少量钙质结核。该层主要分布在坝址区两岸下部及坝基。32坝体工程地质条件及评价321坝体工程地质条件本次地质勘察在坝顶布置人工竖井3个，井深150200M；取土标准贯入试验钻孔2个，孔深3050310M。坝体共采取土样43组，其中人工竖井23组，质量等级为级；钻孔取样20组，质量等级为级，由于钻孔试样存在一定扰动，干重度偏大，根据同一深度竖井试样指标与钻孔试样指标的对比后确定重力密底的修正系数为093，然后根据修正系数对钻孔样进行了修正。坝体土（QS）岩性为低液限粉土，浅黄色，浅红色，稍湿湿，稍密中密，含少量钙质结核，局部夹有低液限粘土。天然含水量99275，平均值202；天然孔隙比06241097，平均值0914；干重度129166KN/M3，平均值142KN/M3；饱和慢剪内摩擦角188289，平均值242，饱和慢剪粘聚力184384KPA，平均值275KPA；压缩系数015088MPA1，平均值037MPA1；压缩模量24461261MPA，平均值588MPA；渗透系数10710622919106CM/S，平均值6196106CM/S；塑性指数81101，平均值93；粘粒含量264466，平均值168。从粘粒含量、塑性指数、渗透系数等指标分析，土料满足均质土坝土料质量要求。本次共取43组坝体土样，做颗粒分析试验43组，粘粒含量不满足规范要求的有2组，占5；塑性指数满足要求；做渗透试验的有12组，渗透系数大于规范要求的有2组，占17。综上所述坝体土粒塑性指数满足规范要求，粘粒含量、渗透系数局部不满足规范要求。坝体土的物理力学指标统计结果见表32。322坝体土渗透变形分析由本次勘察成果可知，坝体土主要为低液限粉土，渗透系数为6196106CM/S；细粒颗粒含量100，大于35，不均匀系数CU平均值为913，大于5，故坝体土的渗透变形破坏类型为流土。坝体土允许水力坡降计算结果见表33。允许水力比降计算结果表表33孔号及土号试样深度M岩土名称土粒比重GS孔隙度N临界水利比降允许水利比降SJ11130150低液限粉土27507084042SJ12280300低液限粉土27421098049SJ13430450低液限粉土27454093046SJ14580600低液限粉土27512083041SJ15730750低液限粉土277348089044SJ22280300低液限粉土27496086043SJ23430450低液限粉土277341090045SJ24580600低液限粉土27488087044SJ25730750低液限粉土274430950734SJ26880900低液限粉土27384105052SJ2710301050低液限粉土2739104052SJ2811801200低液限粉土2742099049SJ2913301350低液限粉土274450940734SJ21014801500低液限粉土27433096048SJ21116301650低液限粉土27435096048SJ21217801800低液限粉土274420950734SJ21319802000低液限粉土27427097049SJ31130150低液限粉土27523081041SJ32280300低液限粉土27501085042SJ33430450低液限粉土27502085042SJ34580600低液限粉土27487087044SJ35730750低液限粉土277347089044ZK11130150低液限粘土271464092046ZK12280300低液限粘土2717341090045ZK13430450低液限粘土271481089044ZK14580600低液限粉土27494086043ZK15730750低液限粉土27485088044ZK16880900低液限粉土27499085043ZK1710301050低液限粉土27467091045ZK1811801200低液限粘土2714470950734允许水力比降计算结果表表33孔号及土号试样深度M岩土名称土粒比重GS孔隙度N临界水利比降允许水利比降ZK1913301350低液限粘土271494087043ZK11014801500低液限粉土27423089045ZK11116301650低液限粘土27151084042ZK11217801800低液限粉土27499085043ZK21780800低液限粉土27496086043ZK22930950低液限粉土27505084042ZK2310801100低液限粘土271523082041ZK2412301250低液限粉土27517082041ZK2513801400低液限粉土27508084042ZK2616801700低液限粉土27503084042ZK2718301850低液限粉土27489087043综上所述，坝体土的临界水力坡降为083105，建议临界水力坡降取值为089；允许水力坡降为041052，建议允许水力坡降取值为045。33坝基工程地质评价331坝基土岩性特征根据竖井及钻孔揭露，坝基以低液限粘土为主。坝基主要由第四系上更新统冲积物为主，岩性为低液限粘土组成，浅黄色，浅红色，硬塑，局部含少量钙质结核。该层土的天然含