湖南省某水库除险加固工程初步设计报告

湖南省XX市XX区XX水库除险加固工程初步设计报告1XX市水利水电勘测设计院二一年八月目录工程特性表4工程特性表续51、综合说明711概述712水文及调洪演算1213工程地质1314加固任务1415除险加固设计1416环境保护1517工程管理1618施工1619投资概算1922、水文2121流域概况2122气象气候特征2123洪水2124调洪演算2925抗洪能力复核313、工程地质3431地质概况3432区域工程地质3433主要工程地质问题评价3534工程质量评价3635天然建筑材料3936建议394、除险加固设计4041概述4042大坝加固设计4143溢洪道加固设计5144输水建筑物除险加固5545金属结构设计605、水土保持与环境保护设计6251水土保持设计6252环境保护设计依据6353环境保护设计6454环境保护管理与监测6655环保、水保投资概算686、工程管理设计6961管理机构现状6962管理机构设置及人员编制6963工程管理设施6964工程建设期管理7065施工期工程管理7066工程管理运用7167管理任务与范围717、施工组织设计74371施工条件7472施工导流7573主体工程施工7674施工交通8175施工总布置8176施工总进度848、工程概算8781工程概况8782编制依据8783工程概算899经济评价9091概述9092计算依据9093增量影子投资分析9094增量效益分析9195费用分析9296固定资产余值回收9397项目效益评价与结论93工程特性表序号指标名称单位安全评价本次复核备注一、水文1、坝址以上流域面积KM26969（1）自身集雨面积KM26969坝址以上干流长度KM575575坝址以上干流坡降55552、多年平均降雨量MM1350设计洪峰流量M3/S41254280设计下泄流量M3/S846860P2校核洪峰流量M3/S67336974校核下泄流量M3/S14251487P0243、洪水总量设计洪水总量万M31412014320P2校核洪水总量万M32061020730P02二、水库1、水库水位设计洪水位52335235P2校核洪水位M52565259P02正常蓄水位M51745174死水位M452545252、水库库容总库容万M3564568P02正常库容万M3474474兴利库容万M3443443死库容万M331313、调节特性多年调节多年调节工程特性表续序号指标名称单位加固前加固后备注三、工程效益指标1、防洪效益保护耕地面积万亩2保护城镇冲柳垸、八官垸、镇德桥、石公桥、韩公渡、断杆头等保护省道KM5保护输电线路KM25保护通讯线路KM16保护人口人42、灌溉效益UU灌溉面积万亩11其中水田亩5旱地亩3养殖效益养鱼水面亩600产鱼收万元05四、主要建筑物1、挡水建筑物（1）大坝型式均质土坝均质土坝坝顶高程M54505450坝底高程M4365最大坝高M10851085坝顶轴长M593593坝顶宽度M60602、溢洪道溢流堰型式渠道渠道堰顶高程M51745174堰顶宽度M2424设计下泄流量M3/S846846校核下泄流量M3/S14251425消能方式底流消能无3、输水建筑物设计流量M3/S0707启闭型式斜拉式斜拉式闸门型式铸铁双转铸铁双转闸门尺寸M0505启闭机容量T/台5/15/1涵洞断面尺寸M12151215涵洞长度M8888进口底板高程M4525452571、综合说明11概述111工程概况XX水库属冲柳高水撇洪河水系，属沅水一级支流，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖、供水、灌溉等综合利用的小（一）型水库，枢纽座落在XX区园艺场小西堰村境内，距离XX市区约20KM，省道S306线400M。有乡村公路直达坝址区，交通较为方便。水库流域控制面积69KM2，坝址上游干流长度575KM，干流平均坡降55；水库正常蓄水位5174M，相应库容474万M3；设计洪水位5235M，相应库容532万M3；校核洪水位5259M，相应总库容568万M3,死水位为4525M，死库容31万M3。水库建于1975年，1976年3月竣工。枢纽工程由大堤、输水涵管、溢洪道等建筑物组成。大堤均质土坝，最大堤高1085M，堤顶高程5450M，堤顶宽度60M，堤顶轴长593M，内坡13，未设置平台，外坡12，未设平台。左右岸坝肩自然山坡平缓，2025。涵管长宽高88M12M15M，为条石拱涵，进口底板高程4525M。最大放水流量07M3/S。溢洪道位于水库左侧山坳，距大坝端约150M，总长418M，宽24米。开挖后一直未护砌，控制段为渠道，渠底高程5174M，渠道宽24M。水库自建成蓄水以来，大坝曾不断出现险情，长期带病运行。112工程存在的主要问题水库自修建以来长期带病运行，加上建设时遗留的问题多，工程老化，年久失修，各种险情明显暴露并逐年加剧，导致防洪、灌溉效益锐减。2009年底，XX集中供水工程的兴建，供水人口36000万人，水库控制运行，水量得不到保证，已到了非保安改造不可的地步，以发挥应有的效益。81211水库存在的主要问题有1、大坝1大坝存在散浸和渗漏，据水库管理人员反映，水库放空后检查发现，上游坝坡坡面上在51M高程以下有水库水入渗点17个，当水库水位在52M以上时，下游坝脚步有多处漏水点，坝坡散浸面积太20M2，总渗漏量估测约007M3/S。2大坝下游坝脚无反滤排水设施3大坝上游坝坡混凝土护坡体多处裂缝，裂缝中长满杂草，加剧了对混凝土块体的破坏，部分坝坡出现崩垮脱坡现象；同时，砼块大面积剥落。4坝顶路面一直未进行硬化，交通车辆在坝顶来往频繁，已使坝顶路面变得坑坑洼洼，雨天积水严重。5下游坝坡无坝面保护层，部分地段坝体填土裸露，坝面未设置排水沟，暴雨时形成坡面流，坡面多处遭受冲刷，水土流失严重，雨淋沟遍布，继续发展下去不利于大坝安全运行。2、泄水建筑物溢洪道属自然开挖沟渠，未护砌，泄洪时冲刷溢洪道，导致两岸塌方严重，在溢洪道内淤积，影响泄洪。严重影响住户及生产安全，离进口150M处有防汛公路通过，无公路桥，每逢水库溢洪行人和车辆都无法通行。3、输水建筑物1输水涵洞为浆砌石拱涵，洞壁多处裂缝并渗水；2涵洞内淤积严重，水库管理所每年都要对涵洞进行清淤处理；3止水橡皮与门槽不合，不止水，铸铁闸门锈蚀严重，启闭不灵活，闸室墙体的砌筑三合泥已脱落，存在渗水现象。4、管理设施大坝未安装安全监测设施，不能对大坝进行变形和渗流观测，而大坝发生过滑坡、沉陷等异常情况，因些亟待建立大坝安全监测设施。9水库水位观测尺大部分损坏，直接影响水位观测精度。目前防汛公路是简易公路，全长15KM，路面宽窄不等，最窄处仅25M，部分路段公路脚因塌方而悬空，存在安全隐患。由于大坝存在的各种明险及隐患已影响到水库正常运行，为保证水库下游人民生命财产的安全，一直对水库进行控制运行，汛期库水位控制在50M以下。113大坝安全意见针对XX水库存在以上问题，张家界市澧水水利水电勘测设计院对XX水库进行了全面的勘测和论证，对大坝进行地质勘探，并取样进行了室内土工试验，复核了水库的洪水，进行了调洪演算，采用二维有限元渗流计算方法对主坝体的渗流状况进行分析，对坝坡的抗滑稳定性进行计算分析，提出XX水库大坝安全评价报告。1311大坝安全论证分析结论一、工程质量评价（1）大坝XX水库大坝是边设计边施工，当时施工条件落后，全部采用人工作业，工程质量较差，施工只讲进度，忽视工程质量，没有施工记录。大坝清基开挖时对基础普遍分布的、透水性中等的砂质壤土层没有清除，也没有采取开挖截水槽等防渗措施，工程自建成以来一直渗漏严重，水库蓄水困难，不能充分发挥效益。大坝填筑从附近岗丘的覆盖土层就近开挖取土，主要土料为粘土和粉质粘土，少数为壤土。钻探表明，坝基存在的湿软的粉质粘土屋，软塑状，现场试验其韧性和强度很低，该土层具有软强吸水性，饱水后呈流塑状态，极易产生滑动。因此，大坝存在坝坡滑动的物质条件。对大坝进行注水试验表明，坝体填土层渗透系数大于1104CM/S，不满足碾压式土石坝设计规范要求，因些大财主存在坝体渗漏的内在因素。大坝无反滤排水设施，对降低坝体浸润线不利。（2）溢洪道10溢洪道只开挖，未护砌，两侧出现大面积崩塌，淤塞溢洪道，影响泄洪，不利于溢洪道的安全运行。同时，溢洪道有交通要求，但没有交通桥。（3）输水涵洞输水涵管建成后未进行回填灌浆和防（截）渗处理，由于工程质量原因洞壁多处裂缝，故运行以来一直存在着漏水现象。涵洞内淤积严重，水库管理所每年都要对涵洞进行清淤处理。止水橡皮与门槽不合，不止水，闸门启闭不灵活，闸室墙体砌筑的三合泥脱落，存在渗水现象。启闭机房已损坏，属危房。工程质量评定为C级。二、大坝运行管理评价防汛管理设施不完善等病险和问题，水库长期带病运行，限制蓄水至今，水库无水情自动测报系统和大坝安全监测设施。大坝运行管理评价为差。三、防洪标准复核XX水库大坝坝顶高程5450M，比复核所需高程5494M低044M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程高于复核所需高程5279M，控制段导墙顶高程不能满足泄洪要求。防洪安全性为C级。四、抗震复核XX水库大坝位于地震基本烈度为度地区，按水库大坝安全评价导则，需作抗震安全复核。1抗震液化分折大坝坝基存在含沙量较高的砂性土，基中粒径小于0005MM的粘粒含量大于1116，项目区场地地震基本烈度为7度，液性指数LL小于075，根据水工建筑物抗震设计规范SL20397规定，判断为不液化土。2抗滑稳定复核结论经对大坝进行抗震条件下的抗滑稳定安全复核，水库遭遇7度地震烈度时，大坝下游坝坡抗滑稳定最小安全系数K均小于规范SL2742001规定的最小安全系数K110，按照导则SL2582000第764条规定，大坝抗震安全性级别为C级，需采取抗震安全结构措施。五、渗流稳定分析评价XX水库大坝为均质土坝，下游无反滤排水设施，坝基、坝肩强风化带渗漏。外坝坡、坝肩，库水位在正常蓄水位以上进，浸润线在下游坝皮，出逸高出坝脚11M以上，坝坡散浸严重。XX水库存在着严重的大坝渗漏现象，大坝渗流性态是不安全的，其渗流性态安全性分级我们评定为C级。六、结构稳定分析评价（1）从计算结果可知，在规范要求的工况下，大坝计算断面下游坝坡的抗滑稳定最小安全系数KS均不满足碾压式土石坝设计规范SL2742001要求，存在安全隐患，而大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数均满足碾压式土石坝设计规范SL2742001要求。大坝结构安全，评定为C级。（2）溢洪道未护砌，两岸塌方严重，须要进行全面护砌，同时要采取抗冲刷和稳定措施。因此，溢洪道结构不安全，评定为C级。（3）输水涵洞洞壁裂缝，渗漏严重，启闭设施老化和损坏严重，存在结构不安全的隐患，评定为C级。七、金属结构评价XX水库输水涵洞的进口设斜拉式双向转动铸铁闸门，目前设施老化，金口损坏，12闸门漏水，现有的5T手摇式启闭机锈蚀和磨损严重，启闭十分困难。金属结构安全评价为C级。八、存在的主要问题坝顶高程低于复核所需高程，不满足规范挡洪要求。坝坡大面积散浸。大坝存在不均匀沉陷，坝基及坝肩存在渗漏。大坝上游护坡体失效。溢洪道未护砌，损坏严重，严重影响安全泄洪。输水涵管为条石构件，砌缝渗漏严重，输水涵洞出口渠道被冲毁。闸门锈蚀严重，长年漏水。12水文及调洪演算121自然概况XX水库属冲柳高水撇洪河水系，属沅水一级支流，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水养殖等综合利用的小（一）型水库，枢纽座落在XX区园艺场小西堰村境内，距离XX市区约20KM，省道S306线400M。有乡村公路直达坝址区，交通较为方便。水库流域控制面积69KM2，坝址上游干流长度575KM，干流平均坡降55；水库正常蓄水位5174M，相应库容474万M3；设计洪水位5235M，相应库容532万M3；校核洪水位5259M，相应总库容568万M3,死水位为4525M，死库容31万M3。XX水库属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量1335MM,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速21M3/S，多年平均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。XX水库大坝为均质土坝，正常库容474万M3，大坝最大坝高1048M，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）第312条，其洪水标准按山丘区标准确定。根据国家防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定该工程等别为等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物级别为五级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。13122数据处理及计算方法说明XX水库没有水文观测数据，洪水复核的所有参数均只能从湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册（以下简称查算手册）查算。123设计洪水及调洪演算成果起调水位取溢洪道堰顶高程即正常蓄水位，亦即防洪限制水位5174M。当洪水入库后，按自由泄流进行调洪演算，来多少，泄多少，水库水位自由涨落。此次调洪演算根据调洪演算基本方程，采用试算法，计算结果详见表11。表11洪水计算及调洪演算成果频率水位M库容104M3洪峰流量M3/S洪水总量104M3最大下泄流量M3/S02525956869192073148725235532423514328605522452032231166632124抗洪能力复核结论XX水库大坝坝顶高程545M，比复核所需高程5464M低014M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。溢洪道控制段边坡顶部现实际高程5265M，低于复核所需高程5279M，控制段边墙顶部高程能满足泄洪要求。表12抗洪能力复核部位现有高程M所需高程M结论大坝坝顶54505464不满足规范要求溢洪道边坡顶部52655279满足规范要求13工程地质131库区工程地质XX水库坝址区沟谷流向大致自北向南，轴走向东西。两岸侵蚀丘岗低矮，雄厚。第四系蠕虫状红土及砾卵石掩盖。丘顶高程约8090M，沟谷切深2030M。沟谷呈“”形，宽缓。谷底高程60M，两岸丘坡2025度，为缓坡。14132地震评价根据湖南省地震烈度区划图，XX水库处在地震基本烈度度地区，水库枢纽属四等工程，大坝、溢洪道、输水设施等主要建筑物属四级，根据大坝安全评价导则需作抗震安全复核。14加固任务根据工程目前存在的问题，本次加固设计内容包括大坝、溢洪道、输水建筑物等三大部分。（1）大坝加固项目有大坝防渗、坝坡整形加固、坝顶硬化、增设防浪墙、大坝上下游护坡、大坝排水设施改造等。（2）溢洪道全面加固改造。（3）输水建筑物对输水涵洞进行全面改造和灌浆处理，更新改造启闭设施，出口消力池翻修。15除险加固设计151大坝1）对坝顶路面进行硬化，长度593M。增设防浪墙。2）坝体进行冲抓套井。3）坝坡整形后，上游用砼预制块和生态护坡，下游用草坡护坡。4）排水设施下游坝坡设排水沟，坡脚采用导滤砂井排水带。152溢洪道1、进口控制段（00300000）00300015底板高程由5122M升高到5174M。00300025底板宽度44M，采用03M厚的C20砼护砌，两侧不设边墙。00250015底板宽度由44M渐变为24M，采用03M厚的C20砼护砌，边墙采用半径为10M的圆弧形式，墙高15M，C15混凝土结构。00150000底板高程5174M，底宽24M，采用03M厚的C20钢筋砼护砌，下设03M厚砂卵石垫层，边墙高15M,C15混凝土结构。152、泄槽段（00000130）底宽24M，底板纵坡I0002，其中00370070为圆弧弯道段，中心线半径50M，圆弧夹角37，泄槽底板均采用03M厚的C20钢筋砼护砌，下设03M厚砂卵石垫层，边墙高15M,C15混凝土结构。3、泄槽段01300394本次不衬砌，只进行清淤疏通。底宽24M，底板纵坡I0002，清淤深度05M左右。153输水建筑物1）输水涵管进口改造多孔取水改为立式启闭，选用12T手电两用启闭机，设工作门一道。2）输水涵管洞身改造拆除重建。3）出口消力池翻修。16环境保护161环境保护设计依据1）中华人民共和国环境保护法2）建设项目环境保护管理条例3）建设项目环境保护设计规定4）地表水环境质量标准（GHZB11999）5）环境空气质量标准（GB309596）6）建筑施工场界噪声限制（GB1252390）162环境保护的的主要措施XX水库除险加固工程任务较重，须设立专门的环境保护管理机构，机构的职责是贯彻执行环境保护法规和标准，组织制定工程环境保护管理规章制度，组织进行环保设施的建设与运行操作学习，制定并组织实施施工期的环境保护规划，检查环保设施的运行情况，检查工程水土保持措施的执行情况，定期向工程主管部门和环保部门提出书面报告。管理机构的定员编制为1人。环境保护措施包括水质保护设计、空气质量保护设计、噪声防护设计、交通保16护设计、人群健康保护设计、水土保持设计等方面的措施。17工程管理171管理机构及人员编制XX水库由XX市XX区冲柳垸水管会管理，参照水利工程管理单位定岗标准（试点）及水利站现有管理人员情况，确定不再增加管理人员，且原管理机构不变，只需在现有管理人员中明确负责本次除险加固工程的维护管理的人员。172管理及保护范围工程管理范围为整个库区。主要包括工程设施和库区内的工程建设等一切对水库正常运行有影响的活动，如对外交通、道路桥梁、通讯线路、临近大坝的上游库区均为本工程的管理范围，在边界应设置明显的标志，在管理范围内严禁外单位进行放炮，开山等生产性活动。生活区、枢纽区的各种机修、起重、交通运输、供电、用电设施均为管理单位拥有。173工程监测监测的主要任务是监视工程处理后的状态变化和工作情况，掌握工程变化规律，为正确管理运行提供科学依据，及时发现不正常迹象，分析原因，采取措施，防止事故的发生，通过对各建筑物原型观测，对原设计的计算方法及指标是行验证，监视水质变化，做好水质恶化预报和水土流失监测。18施工181施工条件XX水库位于XX区园艺场小西堰村境内，属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量1335毫米,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速21M3/S，多年平均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。17182对外交通坝址有碎石公路与砼路面公路相通，对外交通较为便利。183施工期水流控制本工程施工期主要考虑涵管和上游坝坡护坡施工的洪水控制。通过施工洪水计算，上游护坡下限为4525M，不需要设置围堰。输水涵管施工时需要设置围堰，围堰具体布置见施工组织设计，围堰采用人工就近取土，挑运填筑。涵管完工后，将围堰进行拆除，人力挑运，就近弃土。184主体工程施工1841护坡施工大坝上游坝坡4600M高程至正常水位采用C20砼预制块护坡，正常水位以上采用生态护坡，下设砂石垫层，；4600M以下可利用上游坝坡拆除的块石进行抛石压脚，下游坝脚设导滤砂井导渗体，下游坡面采用草皮护坡；1842砂井导滤施工拟在下游坝坡4765M高程处布置集渗井，井径D10M，井距5M。施工时，集渗井须一直挖至基岩面，井内回填砂，井壁采用土工织物包裹。集渗井汇集坝体内渗水，通过设置水平排水部分将其排出坝体外。水平排水的埋管部分采用暗管排水型式。水平排水管亦采用PVC硬塑管，每个集渗井水平布置三排排水管，管内径均为50MM，坡降1/250，暗管出口接坝脚排水沟，将渗水排至坝外。施工时下游坝坡须分段开挖。1843输水建筑物改造施工输水涵管管身渗漏严重，拟对管身进行灌浆处理,进口为多级卧管式取水方式，启闭设施老化，取水时操作十分不便。设计将原卧管取水方式改为塔式，新建启闭设施。1844溢洪道施工溢洪道改造包括控制段、泄槽段和公路桥全部加固处理。溢洪道侧墙为M75浆砌石，砌筑水泥砂浆采用02M3砂浆拌和机制作，块石由18汽车运输到现场后，人力抬运至施工地点，采用座浆法进行砌筑。185施工总布置本加固除险工程根据施工特点设施分布如下1预制场布置在大坝左端山顶，坝顶硬化施工的砼拌和站布置在坝顶，水泥仓库、砂石堆场布置在大坝左端；溢洪道施工的砼拌和站、水泥仓库、砂石堆场布置在溢洪道附近；输水涵管施工的砼拌和站布置在进口处，水泥仓库、砂石堆场布置在大坝右端，水泥仓库和砂石堆场布置在坝脚。2钢筋加工厂、木材厂、机修厂、仓库、工棚布置在管理所；186施工工厂设施1砼系统预制场、溢洪道、输水涵管、渡槽各处分别布置1台04M3拌和机。2风、水、电、通信及照明。施工用风主要指灌浆施工用风，选用9M3/MIN移动式空压机供应。施工用水主要为钻孔、灌浆、砼拌和及养护、空压机冷却以及少量机械冷却、清洗等。水泵IS125100J250，Q60M3/H、H215M，P11KW直接从水库和下游坝脚池塘取水。施工用电主要包括砼生产、空压站、灌浆、加工厂、照明系统等，用电均从水库管理所电力系统直线接线供电，不另设施工变电站和备用电源。增设坝区对外通信设施，夜间设置碘钨灯照明。187施工总进度1871设计依据根据工程特点，坝体加固、溢洪道改造分散布置，有些项目可平行施工；输水建筑物施工必须将水库放空至4525M水位；要求总工期为8个月。1872施工期19除险加固工程施工总工期为两年，第一年9月至10月为施工准备期，主体工程施工期为第一年11月至第三年3月，第三年4月为工程扫尾期。1873主要技术供应主要建筑材料工程施工主体工程所需主要建筑材料为水泥、钢筋、钢材、木材、砂砾石等主。主要施工机械设备工程施工所需主要机械、设备包括自卸汽车、推土机、砼拌和机、砂浆搅拌机、地质钻机、砼振捣器、钢筋加工机械等。19投资概算191编制原则和依据本概算编制原则执行湖南省水利厅湘水建管200816号文关于颁发湖南省水利水电工程设计概（估）算编制规定的通知。定额采用水利部水总2002116号文发布的水利建筑工程概算定额，不足部分采用水利建筑工程预算定额；水利部水总2005389号文发布的水利工程概预算补充定额；水利部水总2006140号文发布的水利工程概预算补充定额（水文设施工程专项）。机电设备与安装、金属设备与安装采用水建管1999523号文发布的水利水电设备安装工程概算定额，水建199363号文发布的中小型水利水电设备安装工程概算定额。不足部分采用水建管1999523号文发布的水利水电设备安装工程预算定额，水建199363号文发布的中小型水利水电设备安装工程预算定额。施工机械台时定额采用水利部水总2002116号文发布的水利工程施工机械台时定额，192工程总投资及年度投资该工程总投资为100842万元，其中建筑工程费7440万元，机电设备与安装工程2349万元，金属结构与安装工程266万元，临时工程费4694万元，独立工程费用10636万元，预备费4617万元。环境保护水土保持部分投资388万元。212、水文21流域概况XX水库属冲柳高水撇洪河水系，属沅水一级支流，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（一）型水库，枢纽座落在XX区园艺场小西堰村境内，距离XX市区约20KM，省道S306线400M。有乡村公路直达坝址区，交通较为方便。水库流域控制面积69KM2，坝址上游干流长度575KM，干流平均坡降55；水库正常蓄水位5174M，相应库容474万M3；设计洪水位5235M，相应库容532万M3；校核洪水位5259M，相应总库容568万M3,死水位为4525M，死库容31万M3。22气象气候特征XX水库位于XX区园艺场小西堰村境内，属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量1335MM,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速21M3/S，多年平均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。23洪水231洪水复核依据（1）防洪标准（GB5020194）（2）水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493）（3）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）（4）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL18996）（5）碾压式土石坝设计规范（SL2742001）（6）水库大坝安全评价导则（SL2582000）（7）溢洪道设计规范（SL2532000）（8）水工建筑物抗震设计规范（SL20397）232基本资料（1）湖南省暴雨洪水查算手册湖南省水利水电厅，1984年22（2）水库基础资料集雨面积69KM2干流坡降J55干流长度L575KM坝顶高程5450M库容曲线见表251泄水建筑物型式渠道堰顶高程5174M溢流堰宽24M233工程等级及洪水标准XX水库大坝为均质土坝，正常库容474万M3，大坝最大坝高1085M，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）第312条，其洪水标准按山丘区标准确定。根据国家防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定该工程等别为等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物级别为五级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。234设计净雨过程XX水库没有水文观测数据，洪水复核的所有参数均只能采用湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册（以下简称查算手册）查算。一、设计暴雨查算（1）五十年一遇24H点雨量根据XX水库的地理位置及控制流域面积F69KM2，由湖南省暴雨洪水查算手册查得H24点平均105MM，CV045，取CS35CV，查得五十年一遇KP225，则五十年一遇24H点雨量H24点23460MM。（2）五十年一遇24H面雨量水库流域位于暴雨径流一致区第六区，查得A0993，求得五十年一遇24H面雨量23H24面2346MM。（3）五十年一遇设计暴雨24H的时程分配124H各种历时的暴雨按下面公式计算16HHTH2424N316N2N3T1N2624HHTH2424N31T1N3查图得N20628，N30760，求得H18637MM，H312997MM，H616820MM，H1219864MM以上查算结果详见下表。表21设计暴雨与净雨过程计算表频率H24点平均CVKPH24点AH24面查图三查图四查表二H24点平均KP查图二十一H24点A021050453143297099332739210504522523625099323465188频率N2N3H1H3H6H12查图三十四查图三十五按公式计算N2N3最大1小时最大3小时最大6小时最大12小时0206050728110651155122455271142062807608637129971682019864506450782二、设计净雨过程的计算水库流域属产流分区第二区，流域初损值IO27MM，扣除流域初损值即得净雨深，则地表径流深R上R总。235设计洪水查算一、计算方法净峰流量及汇流时间根据下列公式计算24314JFLM01450489（22）M002841093（22100）求得105，M0578各时段净雨强度详见计算表。净峰流量QM0278FR/T汇流时间41312780JL用图解法求得QM2643M3/S，344小时。表22时段净净雨强度计算表2时段T1234567R上大小60649154915001063831777628R上606497608910810171110011177812407R上/T60649380430362543220019631772时段T891011121314R上大小486405403295240149130R上12893132981370113996142371438514515R上/T1612147813701272118611071037二、设计洪水过程线（1）用径流系数法求地面径流过程地面径流总量QI2R上F/36T31248M3/S峰量比QM2/QI20206因此选用径流系数分配表中峰量比为0210,调整后为0206，求得地面径流过程QI2T。（2）地下径流过程的计算地下径流深R下2R总2R上26221MM，由QI2T过程知地下径流峰顶位置在第2527小时处,按等腰三角形关系求地下径流峰值QM地2。T1632TFR下地地下径流过程QM地2T用三角形分配法推求。（3）设计洪水过程及洪水总量地面径流加地下径流即得设计入库洪水过程，则设计洪水总量WM201R总F0122911161万M3设计洪水各参数计算结果见表23，洪水过程线见表24和25。26表23XX水库洪水参数查算成果表项目P02P2P5集雨面积69KM269KM269KM2H24点平均105010501050KP314225188H24点MM3297236251974H24面MM327392346019602A099309930993N2060506280645N3072807600782H11106586377670H3115511299711329H6MM224551682014489H12MM27114198641685307007007R总MM3001207416882R上MM2101145211817201201201M062906290629QM面M3/S691942353223QM地M3/S238301360H441555674QIM3/S460602984224296计算出XX水库的入库洪水过程线如表24所示。27表24XX水库设计洪水过程线T1H0123456789Q0201152910944195697455094459364030052509Q20093517232547428034722816234119871693Q500072875911887325827692355199016751409T1H10111213141516171819Q0221511885166514921318119110663982901820Q21460128811461034922840788737685634Q512171076959867774682615572477441T1H20212223242526272829Q02738703668633598563528493457Q2582531510488467446425403382Q5426412397383368339325310296洪水计算成果如下表25XX水库洪水计算成果表频率0225洪峰流量M3/S691942353223洪水总量104M3207314321166236施工洪水1降雨资料根据当地降雨径流情况分析，11月份至第二年的2月份为枯水期，特别是12月份至第二年的1月份为最枯季节，施工围堰期拟定为第一年的11月份至第二年的2月份。依据SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准和SL3032004水利水电工程施工组织设计规范，本工程施工期使用的临时性挡水建筑物级别为5级，其洪水标准按施工围堰期5年一遇的重现期确定。水库本身无枯水期径流资料，但有19772006年共30年的最大日降雨量资料，降雨量统计最小时段为1天，观测时段为8时至次日8时，无小于24H的时段降雨量资料，28最大24H降雨量按最大日降雨量的11倍进行放大。选用枯水期11月次年2月最大24H的设计暴雨推求设计洪水。表26XX水库11月次年2月最大24H降雨量计算表年份序号112月最大24H降雨量MM112月最大24H降雨量由大到小MMPM/N1197711076003219782126670065197931476000971980423349301291981512440161198262674001941983716736022619848127347025819859233300290198610830032319871118726703551988122026703871989132672670419199014302530452199115207247048419921624723305161993175323305481994186020705811995191672006131996204420064519972149318706771998223616707101999232531670742200024347147077420012530127080620022666712083920032740120871200428201009032005297680935200630267530968（2）施工期设计暴雨推求施工期设计洪水根据11月次年2月最大24H降雨资料推求，具体计算方法如下按5年一遇的重现期P20选取设计暴雨，此处取经验频率值400MM（相应经29验频率P194）作为设计暴雨，按下列公式计算124H各种历时的暴雨16小时HTH2424N316N2N3T1N2624小时HTH2424N31T1N3查图得N20709，N30930，求得H1195MM，H3268MM，H63356MM，H123580MMXX水库位于湖南省暴雨一致区第六区，其雨型查查算手册,按设计洪水计算方法求得R总28MM，推出洪水总量为W3050万M3。27施工洪水计算成果P20频率20洪峰流量M3/S754洪水总量104M3305024调洪演算241调洪演算的基本方程根据时段内水量平衡原理进行调洪演算计算，基本方程为VTQTQ2121VF式中Q入库流量（M3/S）Q出库流量（M3/S）V蓄水变量（万M3）T计算时段长（S）242下泄流量计算库容曲线由水库管理所提供，见表28。XX水库溢洪道为宽顶堰，溢流堰顶高程5174M，按下面公式计算泄流量30230HGMNBQS上游堰面倾斜，流量系数M取决于上游堰高A与水头H的比值A/H和进口型式，其变化范围在0320385之间，CTG092，假设不同的A/H值，查水力学（第三版）（科学出版社）表117（上游面倾斜的宽顶堰的流量系数M值）得流量系数M。侧收缩系数按下式计算NBHNK0012K边墩系数，本溢洪道K070闸墩系数，取0S淹没系数，根据淹没度查水力计算手册B单孔堰顶宽，24M。N孔数，1孔求得溢洪道下泄流量曲线见表29。表28XX水库水位库容表水位（M）库容（万M3）水位（M）库容（万M3）430492004465028045245138046545249047845362648132533670表29XX水库泄流曲线ZM5244527753055331535553785399QM3/S10203040506070243调洪演算成果起调水位取防洪限制水位，即堰顶最低高程5174M。按无闸门控制泄流进行调洪演算，当入库洪水流量小于溢洪道泄流能力时，来多少，泄多少，当入库洪水流量大于溢洪道泄洪能力时，水库滞洪，库水位上涨，下泄流量增大；当泄流量增大至入库流量31时，库水位达到该次洪水的最高值；随后，入库洪水流量小于泄流量，库水位下降，最后回落至汛限水位5174M。此次调洪演算采用试算法编制调洪演算程序，计算结果见下表。表210洪水及调洪演算成果表频率水位M库容104M3洪峰流量M3/S洪水总量104M3最大下泄流量M3/S0252595686919207314872523553242351432860552245203223116663225抗洪能力复核根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），大坝坝顶高程应等于水库静水位与坝顶超高之和。水库静水位与坝顶超高分别按不同运用情况进行计算，坝顶高程取相应组合的最大值。251大坝坝顶超高计算按碾压式土石坝设计规范（SL2742001）要求计算。（1）最大波浪爬高按蒲田实验站公式计算HMKRW21波浪平均爬高RK糙率渗透性系数，上游边坡采用卵石护坡，取09KW经验系数，依据由规范查附表确定GHWM坝坡系数，M30平均波高，利用蒲田实验站公式计算，详见下表H平均波长（M）32表211风浪要素计算表运用GH/W2GD/W2MHTSS正常0203210530467273411656非常046547370030121937505表212波浪爬高计算表设计波浪爬高RP取R2运用MHSGHWKWMRPM正常046711656222211507642077非常03017505146710204361564（2）风壅水面高度COS2MGHDKWE式中K综合摩阻系数，取36106W计算风速，非常运用条件下取多年平均最大风速171M/S，正常运用条件下取多年平均最大风速的15倍H水域平均水深，此处取坝前水深D吹程，1550M风向与坝轴线法线所成的交角，此处取0表213风壅水面高度计算结果运用计算风速M/S风壅水面高度M正常运用25650013非常运用1710006（3）安全加高按规范表531确定，正常运用取05M，非常运用取03M。（4）坝顶超高坝顶超高按下式确定YREA33式中Y坝顶超高（M）R最大波浪在坝坡上爬高（M）E风壅水面高度（M）A安全加高（M）表214大坝坝顶超高计算结果运用REAY备注正常1777001305179非常1564000603157252大坝坝顶高程计算根据规范第443条和第444条,求得XX水库所需坝顶高程,见表215。表215大坝坝顶高程计算结果运用静水位M超高M所需坝顶高程M备注正常52351795464非常52591575446现坝顶实际高程5450M253溢洪道控制段导墙顶部高程复核依据溢洪道设计规范SL2532000第237条，控制段边墙顶部高程在渲泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值。溢洪道属四级建筑物，安全超高值取02M，则溢洪道控制段导墙顶高程不应低于5279M。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程5264M，小于复核所需高程014M，控制段导墙顶高程不能满足泄洪要求。254抗洪能力复核结论XX水库大坝坝顶高程5450M，比复核所需高程5464M低014M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程5264M，低于复核所需高程5279M，控制段导墙顶高程不能满足泄洪要求。343、工程地质31地质概况311地形地貌XX水库位于冲柳高水撇洪河，XX区园艺场小西堰村，为较典型丘陵山地。海拔高度约6080M。地形坡度2025地势北高南低。库坝区区域地貌属侵蚀构造低山丘陵区的高丘宽谷地貌，外围由板溪群、震旦系浅变质岩组成。丘顶多呈锥圆形，定向排列，呈脊状。其一侧或两侧多为断裂控制。丘脊走向与断裂构造线基本一致。丘坡一般2025度，沟谷宽缓，多为“U”型，冲积、洪积层粘土、亚粘土掩盖，残积坡积层很薄。依据区域地质资料，并通过现场地质勘察。坝址区位于洞庭湖边缘高阶地，属滨湖岗丘地形，在湖南省工程地质分区中属丘陵岗地松散岩类工程地质区的棕红色粘土、砂砾石工程地质亚区，库坝区广泛出露第四系地层。312地震XX水库位于新华夏系洞庭湖沉降带第四纪沉降区。库堤区周围无较大断裂构造，据GB183062001版1400万中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反仪应谱特征周期区划图，本区地震动峰值加速度为015G；地震动反应谱特征周期为035S；对应地震基本烈度为度区。32区域工程地质坝址区冲积层较厚，平均层厚4OM左右，包括粘土层、砂质壤土层和泥卵石层，上部粘土层多被侵蚀，砂质壤土层厚13M，泥卵石沉积层厚540M。由区域地质资料和本次地勘资料可知，坝址区位于洞庭湖边缘高阶地，属滨湖岗丘地形，在湖南省工程地质分区中属丘陵岗地松散岩类工程地质区的棕红色粘土、砂砾石工程地质亚区，库坝区广泛出露第四系地层。自新到老分述如下第四系全新统QS大坝素填土，褐黄色粘土，厚O1O85M，35稍密，稍湿，局部夹硅质砾石，砾石粒径1CM左右。第四系全新统Q4PD1冲积层，褐黄色粘土，稍密，湿，可塑状。第四系中更新统Q2PD1冲积洪积层，上部为棕红色蠕虫状粘土，1O20M，沟谷中仅02M，夹铁锰结核，红色粘土层可作为地基，其允许承载力2438105PA。下部为砂砾石层，厚54OM，粒径35CM，含有较多泥砂，砾石成份除硅质岩、石英砂岩外，见有白垩系至下第三系紫红色泥质粉砂岩，砾石、碎石分选、磨圆度较好。砂砾石层与蠕虫状粘土层之间夹15M厚的灰白色粘土，吸水，呈软塑状态，韧性及干强度低，对坝基稳定不利。松散，稍密，湿，砂粒大小均匀，成份为岩屑、石英等，含少量泥质。该套地层主要广泛分布于库坝区。下第三系E紫红色泥质钙质泥岩及泥质砂岩，库坝区无出露。本次勘探揭示，大坝坝基存在一砂质壤土层，砂质壤土覆盖于泥卵石层之上，砂质壤土层厚13M不等，砂粒含量达52，其粘粒含量不到50见ZK13，现场注水试验其渗透系数达981O4CM/S见ZK3，接近11O3CM/S，属中等透水性。砂质壤土层下广泛分布透水性强的泥卵石层，这说明坝基存在严重渗漏的地质条件。33主要工程地质问题评价（1）大坝现场工程地质调查及钻孔勘探了解，坝基地层为第三系红层泥质粉砂岩，节理裂隙发育，岩体强风化钻孔岩心呈碎块状，短柱状。钻孔压水试验，浅部风化带透水率Q11226LU，属中等透水。岩体强透水为表层接触部位及岸坡砾卵石架空岩土。根据钻孔压水注水试验，坝肩下游属水逸出点特征，说明大坝主要存在坝基岩体渗漏及松散岩土渗漏和堤体含水。根据室内试验成果和现场注水试验，认为坝体填筑土料，孔隙较大，干密度较小，粉粘粒含量偏高，大颗粒偏少，大坝存在较强渗透性，建议进行大坝渗透稳定验算。（2）溢洪道溢洪道座落于第四第系中更新统沉积层之上，两岸为岗丘地形，丘顶粘土层覆盖，36多被侵蚀，溢洪两侧及底板见有泥卵石沉积层出露。（3）输水涵管输水涵洞位于大坝左端，为条石结构的拱涵，基础为第四系中更新统粘土层，涵洞建成后未进行回填灌浆和防（截）渗处理，同时由于工程质量差，涵洞洞壁多处裂缝。34工程质量评价341大坝XX水库于1975年动工，1976年3月底竣工，大南边设计边施工，当时施工条件落后，全部采用人工作业，工程质量较差，施工只讲进度，忽视工程质量，没有施工记录。据当时参加修建的老同志回忆，大坝中部是老河床，宽约350M，清基开挖时对基础普遍存在的细砂层（本次勘探为砂质壤土层，透水性中等）没有清除，也没有采取开挖截水槽等防渗措施，所以工程自建成以来一直渗漏严重。大坝为均质土坝，但坝体填筑疏密不均，对大坝进行注水试验表明，对应于坝体中部以下的填土层其渗透系数均为104CM/S级，不满足碾压式土石坝设计规范要求。但对应于坝体上部的填土层其渗透系数大于1104CM/S，不满足规范要求，因此大坝存在坝体渗漏的内在因素。342溢洪道工程质量评价溢洪道未护砌，两侧出现大面积崩塌，淤塞溢洪道，影响泄洪，不利于溢洪道的安全运行。溢洪道工程质量不合格，评定为C级。343输水涵管工程质量评价涵洞内淤积严重，水库管理所每年都要对涵洞进行清淤处理。止水橡皮与门槽不合，不止水，铸铁闸门锈蚀严重启闭不灵活，闸室墙体的砌筑三合泥已脱落，存在渗水现象。输水涵管工程质量评定为C级。344大坝结构分区37根据大坝岩土工程地质特征的差异，结合坝体填筑土料物理特性，渗透