关山水库除险加固初步设计报告.doc

湖湖南南省省 c cs sx x 关关山山水水库库除除险险加加固固工工程程 初初步步设设计计报报告告 笑嘻嘻水利水电勘测设计院 2010 年 08 月 证书等级：乙级 证书号码： xxx 颁证机关：建设部 院 长： 副 院 长： 设计负责人： 参加设计人员 ： 笑嘻嘻水利水电勘测设计院 2010 年 09 月 目 录 关山水库工程特性表关山水库工程特性表1 1 综合说明综合说明1 1.1 概述 1 1.1.1 水库工程位置1 1.1.2 工程任务与规模1 1.1.3 主要效益2 1.1.4 枢纽主要建筑物及特性参数3 1.1.5 工程的简要建设过程4 1.1.6 目前水库存在的主要问题5 1.1.7 除险加固的必要性6 1.1.8 大坝安全鉴定主要结论7 1.2 水文及调洪演算 9 1.3 地质 10 1.4 工程任务及规程 11 1.5 除险加固设计 12 1.5.1 除险加固工程项目12 1.5.2 除险加固措施13 1.6 水土保持和环境保护 16 1.7 工程管理 16 1.7.1 管理机构.16 1.7.2 大坝运行.16 1.7.3 大坝安全监测16 1.8 施工 17 1.8.1 施工导流.17 1.8.2 施工进度.17 1.9 工程概算 17 2 水文及调洪演算水文及调洪演算19 2.1 基本情况 19 2.2 气象情况 19 2.3 设计暴雨 19 2.4 设计洪水21 2.4.1 设计净峰流量及汇流时间21 2.4.2 地下径流的洪峰流量.22 2.4.3 入库洪水过程线22 2.4.4 入库洪水总量23 2.4.5 成果合理性分析23 2.5 调洪演算 23 2.5.1 调洪复核原则23 2.5.2 调洪演算的基本方程.24 2.5.3 调洪演算的基本资料及来源.24 2.5.4 调洪演算结果.25 2.6 水库抗洪能力复核 26 2.6.1 水库大坝顶部高程复核.26 2.6.2 溢洪道控制段顶部高程复核27 2.6.3 泄洪安全分析27 2.7 防洪标准复核结论 29 3 工程地质工程地质31 3.1 概述31 3.1.1 地勘工作概况.31 3.1.2 大坝基本结构及主要工程地质问题.32 3.2 工程区地质概况33 3.2.1 地形地貌.33 3.2.2 地层岩性.33 3.2.3 地质构造及地震.34 3.2.4 不良地质现象.34 3.2.5 水文地质条件.34 3.3 工程枢纽工程地质条件评价及工程质量问题35 3.3.1 坝基（肩）工程地质条件评价及工程地质问题35 3.3.2 附属建筑物区工程地质条件评价及工程隐患35 3.4 坝体工程质量及存在的问题37 3.4.1 坝体填筑质量.37 3.4.2 大坝分区.38 3.5 物理力学指标建议值 39 3.6 天然建筑材料42 3.7 结论与建议42 4 除险加固设计除险加固设计44 4.1 工程任务和规模 44 4.2 主要加固项目 44 4.3 设计依据 46 4.3.1 工程等别与建筑物级别46 4.3.2 设计基本资料46 4.4 加固设计 48 4.4.1 挡水建筑物48 4.4.2 泄水建筑物73 4.4.3 输水建筑物79 4.4.4 其他建筑物90 4.4.5 安全监测设计92 5 水土保持与环境保护设计水土保持与环境保护设计95 5.1 水土保持设计 95 5.1.1 水土保持现状95 5.1.2 工程施工过程中的水土流失预测95 5.1.3 防治责任范围及措施95 5.2 环境保护设计 96 5.2.1 污水排放影响96 5.2.2 空气环境影响96 5.2.3 声环境影响97 5.2.4 交通影响.97 5.2.5 生活垃圾影响97 5.2.6 人群健康影响97 5.2.7 工程占地影响97 5.3 环境保护对策意见 98 5.3.1 生产废水及生活废水98 5.3.2 大气.98 5.3.3 施工噪声源.98 5.3.4 固体废弃物.99 5.3.5 人群健康99 5.3.6 交通.99 5.4 环境监测99 5.4.1 站网布置.99 5.4.2 监测项目及测频.99 5.5 环保投资概算100 6 工程管理设计工程管理设计101 6.1 工程管理现状 101 6.2 工程管理设计依据 101 6.3 管理机构及人员编制 101 6.4 管理范围与保护范围 101 6.4.1 管理范围101 6.4.2 保护范围102 6.5 工程管理设施 102 6.5.1 大坝安全监测系统.102 6.5.2 大坝管理房屋设计105 6.6 工程管理运用 105 6.6.1 水库调度原则106 6.6.2 建筑物的检查及维修管理制度106 6.6.3 工程监测项目、方法及资料整理106 7 施工组织设计施工组织设计107 7.1 施工条件 107 7.1.1 工程条件107 7.1.2 自然条件109 7.1.3 对外交通运输.109 7.1.4 场内交通运输.109 7.1.5 办公场所.110 7.1.6 施工辅助企业.110 7.2 施工导流110 7.3 料场的选择和规划 111 7.4 主要除险加固工程施工111 7.4.1 大坝灌浆处理方法.111 7.4.2 混凝土工程施工113 7.4.3 砼拆除114 7.4.4 坝体培厚施工114 7.4.5 堆石棱体工程施工114 7.4.6 浆砌块石施工.114 7.4.7 干砌块石施工115 7.4.8 回填灌浆115 7.4.9 草皮护坡115 7.5 施工总布置115 7.6 施工总进度116 7.6.1 安排原则116 7.6.2 施工分期.116 8 工程概算工程概算118 8.1 编制说明 118 8.2 编制依据119 8.3 基础单价 121 8.4 独立费用121 8.5 移民和环境部分 121 8.6 投资概算总表 122 1 关关山山水水库库工工程程特特性性表表 序号指标名称单位原设计加固前（安评）加固后（初设） 一水文 1坝址以上控制集雨km21.311.311.31 2干流长度km1.601.601.60 3干流平均坡降202020 4正常蓄水水面面积亩576576576 二水库 1水库水位 校核洪水位 (0.33%) m71.4771.4771.47 设计洪水位m 71.40（p=2.0 %） 71.40（p=2.0% ） 71.30(p=3.33%) 正常蓄水位m70.570.570.5 死水位m50.3850.3852.78 2库容 总库容万 m3322310.8310.8 正常蓄水位库容万 m3290290290 死库容万 m315.515.540 3洪水 3.1设计洪峰流量m3/s 13.8（p=2.0% ） 13.8（p=2.0% ） 11.2(p=3.33%) 设计下泄流量m3/s 2.22（p=2.0% ） 2.22（p=2.0% ） 2.15(p=3.33%) 3.2 校核洪峰流量 (0.33%) m3/s19.2519.2516.2 校核下泄流量 (0.33%) m3/s3.573.572.89 三主要建筑物 1大坝 1.1主坝 型式 均质土坝均质土坝均质土坝 坝顶高程m737373 最大坝高m181818 坝顶宽m666 坝顶轴长m210210210 2溢洪道 型式堰型 正槽溢洪道正槽溢洪道正槽溢洪道 总长m138138138 堰顶高程m70.570.570.5 断面尺寸m2.01.42.01.42.01.4 消能方式 末端无消力池末端无消力池消力池 3输水建筑物 3.1高涵 全长m 4040 断面型式 城门拱形城门拱形 断面尺寸m 1.61.2（高 宽） 1.61.2（高宽） 进口底板高程m 6262 取水方式 旋转门斜拉门 进水口直径m 0.40.4 3.2低涵 全长m108108140.5 取水方式卧管卧管卧管 断面型式 圆涵圆涵拱涵 断面尺寸m0.40.4 1.81.2（高宽） 进口高程m50.0850.0853.18 坡降 553.56 四效益 1设计灌溉万亩0.60.60.6 2保护人口万人0.50.50.5 保护耕地面积万亩0.250.250.25 3 下游影响主要流域镇及交 通干线 距 csxkm303030 距 107 国道km444 1 1 综综合合说说明明 1 1. .1 1 概概述述 1.1.1 水库工程位置 关山水库位于 csxasz 宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。坝址地 处东经 113 9 43“，北纬 28 23 26“，大坝距 csx 城 30 km，距 107 国道 4km，大坝下游 700m 外有新建水泥公路，大坝与新建公路间有简 易公路连接，对外交通比较方便 。 1.1.2 工程任务与规模 关山水库坝址以上 集雨面积 1.31 km2，坝址以上干流长度 1.6km，干流平均坡降 20.0。水库正常蓄水位 70.5m，相应正常库容 290 万 m3；设计洪水位 71.3m，相应库容万 300.66 m3；校核洪水位 71.47m，相应总库容 305.56 万 m3；死水位 50.38m，相应死库容 15.5 万 m3。是一座以 灌溉为主，兼 有防洪、养殖 等综合利用的小（ 1）型 水利工程。 根据湖南省水利水电科学研究所编写的湖南省 csx 关山水库大 坝安全评价报告 的结论及处理建议，本次大坝除险加固设计的主要项 目如下： 、大坝除险加固： 1）大坝坝体冲抓回填，大坝基础及坝肩帷幕灌浆； 2）大坝内坡砼护坡局部修整，未护砌段用六角板进行护坡； 2 3）大坝外坡进行培厚整修，修复马道，新建下坝阶梯，种植草皮 护坡，新建坝面排水系统； 4）挖除原有浆砌石棱体，新建排水棱体； 5）大坝右岸外坡开挖砂石导渗沟。 、溢洪建筑物整治： 1）溢洪道增设消力池； 2）溢洪道进口进行整修； 3）对土渠段进行护砌； 4）清理溢洪道内及边坡的杂草和积土。 、输水建筑改造： 1）新建低涵输水隧洞，新建斜拉门； 2）新建隧洞出口至池塘输水渠道； 3）封堵原有低涵，挖除输水卧管； 4）高涵进口改为斜拉门。 、管理站房屋进行局部改造，新建防汛物资仓库，配备防汛交通 工具及备用电源。 、增设水库水文、水清测报系统以及大坝安全监测设施。 、对上坝公路 700m 进行整修并硬化，并新建至高涵公路 280m，坝顶公路铺设泥结石路面。 3 1.1.3 主要效益 水库集雨面积 1.31km2，坝址以上干流长度 1.6km，干流平均坡 降 20.0。水库现灌溉面积 0.6 万亩，灌区配套工程有主干渠 10km，渡槽 450m。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的 小（1）型水利工程。关山水库保护范围有下游11 个村，0.25 万亩农 田，以及 0.5 万人民的生命财产安全。 1.1.4 枢纽主要建筑物及特性参数 枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞等永久性建筑物组成。 工程等级与洪水标准 根据国家 防洪标准 （gb 50201-94）及水利水电工程等级划 分及洪水标准 （sl252-2000）等规定，该水库枢纽工程等别为 等， 主要建筑物级别为 4 级，次要建筑物级别为 5 级。正常运用洪水标准 为 30 年一遇，非常运用洪水标准为300 年一遇，溢洪道消能防冲工程 设计标准为 20 年一遇。 水库水位与相应库容 水库正常蓄水位 70.5m，相应正常库容 290 万 m3；设计洪水位 71.3m，相应库容万 300.66 m3；校核洪水位 71.47m，相应总库容 305.56 万 m3；死水位 50.38m，相应死库容 15.5 万 m3。 大坝 4 水库大坝为均质土坝，最大坝高23.45m，坝顶高程 73.0m，坝顶 宽 5.1m，坝顶轴长 210m。 溢洪道 溢洪道位于大坝右坝端，进口为拱涵式，断面为圆拱直墙型，其余 段为开敞式泄槽，衬砌段长138m，断面尺寸为 2.01.5m（宽高） ， 底板与侧墙为整体浇筑混凝土，末端通往池塘，无消能设施。 输水建筑物 输水低涵位于大坝靠右端，由输水卧管和箱涵组成。输水卧管长 41m， 0.4m0.4m 柱形断面。低涵为钢筋砼圆涵，断面尺寸为 400，长 108m，进口底板高程 50.08m，纵坡 1/200，水流往现有消 力池末端，经池塘至大坝下游主干渠。 灌溉输水高涵位于大坝左岸山体内，长40.0m，洞身采用城门洞 型，宽 1.2m，高 1.6m，洞身未衬砌，出口接左干渠输水渡槽，取水方 式为钢索旋转式闸门，水流至渡槽干渠。 1.1.5 工程的简要建设过程 工程设计审批过程 该工程于 1978 年兴建，运行近 30 年。由于工程兴建较早，无正 规的设计方案，无正规的施工单位，无施工机械，无完整的质量保证措 施，致使工程质量差，尽管经过多次保安加固，但仍在运行过程中出现 诸多隐患：因此，关山水库采取的是边设计边施工的方法，全部是土法 上马，根本谈不上正规的设计和审批。 5 工程施工过程 关山水库兴建于 1978 年，由于当时技术条件有限，整个工程地质 勘探工作没有按要求实施。同时，工程在修建时采用的“人海”战术， 号召村民用手挖肩挑筑堤，用石墩打夯压实。大坝的主体工程主要是以 人工担筑，夯实碾压不能到位，验收只能凭目测或开挖测量，质量无法 测量控制，更未做土工试验。由于施工人员多，填筑进度快，甚至来不 及验收又填筑了新的土层，再加上粘土质量有限，担筑的截水墙无法达 到夯实压紧的质量要求，因此造成质量要求不高，在多年后因受水的外 力作用造成渗漏严重。 该工程于 1978 年兴建，运行近 30 年。由于工程兴建较早，无正 规的设计方案，无正规的施工单位，无施工机械，无完整的质量保证措 施，致使工程质量差，尽管经过多次保安加固，但仍在运行过程中出现 诸多隐患。 1.1.6 目前水库存在的主要问题 大坝 1）大坝施工时 对残坡积堆积层与强风化、全风化 岩体未进行 彻 底清除与防渗处理 ，导致坝基存在严重渗漏，大坝下游稻田及沟渠、鱼 塘出现渗水，且多处出现涌水下游鱼塘出现渗水，且多处出现涌水，现 大坝下游多块农田均为冷浸田，无法耕种。 2）大坝坝体填筑质量差，坝体存在较严重的渗漏，水库自1978 年建成以来，当库水位 69.5m 时，外坡一级平台以上 1.2m 至坝脚出 6 现大面积散渗，大坝右边坝体外坡可见水流。 3）大坝下游棱体为浆砌石结构，表面为水泥砂浆抹面，无排水效 果，导致大坝浸润线及出逸点增高，不利于大坝坝坡的稳定。 泄水建筑物 1）溢洪道由于基础为强风化板岩，加之结构老化，部分地方出现 破损。 2）溢洪道末段为泥土沟渠，无消力池，水流直接冲入池塘中，再 从池塘中流出。 输水建筑物 1）灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝 产生渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵 周渗漏，威胁大坝的安 全。 2）输水高涵启闭方式落后、老化，且启闭设施锈蚀严重，现在只 能勉强维持，一旦设备无法使用，将导致农田无水灌溉农田的后果。 其它设施： 1）水库大坝安全监测设施严重缺乏。 2）管理所住房建成年代比较早，虽经工作人员精心维护，但还是 有比较陈旧，部分房屋，无法修复，以致管理所缺少部分办公用房。此 外，水库未设立防汛物资仓库。 1.1.7 除险加固的必要性 7 关山水库位于 csxasz 宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系，是一 座以灌溉为主， 兼顾防洪、养殖等综合利用 的小（1）型水库，距 csx 城 30km。关山水库现灌溉面积 0.6 万亩。灌区配套工程有主干渠 10km，渡槽 450m。关山水库保护范围有下游11 个村，0.25 万亩农 田，0.5 万人民的生命财产安全，地理位置十分重要。 水库坝址距京珠高速 1km，107 国道 4km，武广铁路 10km，该 水库大坝无论白天或夜晚，由于溃坝型洪水突发性强、来势凶猛、破坏 力大等特点，都来不及抢救，将给下游人民生命财产造成巨大的损失， 社会经济造成巨大影响。 1.1.8 大坝安全鉴定主要结论 根据导则 sl258-2000规定的大坝安全分类具体标准，对三类 坝采用一票否决的办法，即只要一项为c 级，便定为三类坝。 大坝安 全类别评定： 类。安全鉴定结论详见表 1.1-1。 8 表 1.10-1 关山水库大坝综合评价表 评 价 项 目 分析评价结论 评定 级别 工 程 质 量 由于大坝清基不彻底， 坝体填筑土料孔隙率较大、 干密度较低， 结 构松散，施工夯压不实，土料质量与施工质量差，导致 坝体及坝基存 在大面积的散浸和集中渗流。此外大坝下游排水棱体失效，大坝浸润线 及出逸点增高，不利于大坝坝坡的稳定。 不合格 运 行 管 理 1）大坝缺少必要的安全监测设施 ； 2）大坝没有得到完好的维修， 一直控制蓄水运行。 差 防 洪 标 准 1）水库采用 50 年一遇的洪水设计， 300 年一遇的洪水校核，符合国 家有关规范的要求。 2）大坝坝顶高程为 73.0m，较规范要求的最小高程72.53m 高 0.47m，大坝坝顶高程满足规范要求。 a 渗 流 安 全 1）大坝坝体及 坝基存在渗漏。 2）大坝坝体填筑质量非常差， 钻孔注水试验渗透系数为坝体 k=1.1910-4cm/s（大于规范要求的 110-4cm/s） 。坝体存在较严重 的渗漏，水库一直低水位控制蓄水运行。 3）大坝下游排水棱体失效，导致大坝浸润线及出逸点增高，不利于大 坝坝坡的稳定。 4）输水建筑物存在一定的的渗漏。 5）大坝坝体内部发生 局部渗透破坏的可能 性不大 。 b 结 构 安 全 1）在稳定渗流期工况下，关山水库大坝按目前各项指标计算的下游坝 坡最小抗滑稳定安全系数在正常蓄水位时满足规范要求，在设计洪水位 时不满足规范要求。在非稳定渗流期工况下，关山水库大坝上游坝坡最 小抗滑稳定安全系数在正常蓄水位骤降至 死水位 时不满足规范要求。 2）大坝坝体填筑质量差，填土各项指标均与设计相差较大，是大坝的 主要隐患 。 3）溢洪道 由于基础为强风化板岩，加之结构老化，一旦暴雨，随时可 能出现塌方和滑坡，堵塞泄洪道，造成大坝漫溢。 4）灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝产生 渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵周渗 漏，威胁大坝的安全。 c 金 属 结 构 安 全 水库灌溉输水高、低涵采用卧管取水，混凝土塞控制，人工启闭，无金 属结构及启闭设备，不需作金属结构安全评价。 高涵启闭方式落后，启闭设施锈蚀严重。 a 9 本次设计以 2009 年 3 月湖南省水利水电科学研究所编写的 湖 南省 csx 关山水库大坝安全评价报告 和长沙市水利局水管处 关山 水库大坝安全鉴定报告书 为基础和依据。 1 1. .2 2 水水文文及及调调洪洪演演算算 关山水库位于 csxasz 宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。大坝距 csx 城 30 km，距 107 国道 4km，有公路通往坝区，对外交通方便。 关山水库位于湘江支流捞刀河流域麻林河中游, 建库以后也没有 开展水文、气象观测 。由于水库没有实测流量资料，故根据湖南省 暴雨洪水查算手册 （以下简称 查算手册 ）及水库上游河流地理特 征资料，计算各设计频率洪峰流量。 本区域洪水变化与暴雨情况一致， 易涨易落。 本次洪水复核成果： 30 年一遇（设计）洪峰流量为11.2m3/s， 300 年一遇（校核）洪峰流量为16.2m3/s。 调洪演算的基本原则是从正常蓄水位（70.50m）起调，在起调水 位以上自由泄流。同时，为安全起见，调洪演算只计算溢洪道的泄洪能 力，其它放水设施不参与泄洪。调洪演算结果见表1.2-1。 表 1.2-1 关山水库调洪演算结果 设计频率（ %）0.333.35 设计水位（ m）71.4771.371.23 相应库容 vm(104m)305.56300.66298.94 相应泄量 qm(m/s)2.892.151.86 关山水库现坝顶高程为 73.0 m，坝顶高程较规范要求的最小高程 72.43m 高 0.57m。因此，关山水库大坝顶部现有高程满足规范要求，抗 10 洪能力评价结果为 a 级。关山 水库溢洪道控制段过流能力在宣泄设计 和校核洪水时的最大下泄流量时，不会危及泄洪建筑物本身及水库大坝 的安全。 1 1. .3 3 地地质质 坝址区属剥蚀性丘陵地区，河谷宽敞，两岸山体低矮，山坡较缓, 植被发育。海拔高程为 52-243m。 。 坝址区地层条件较为简单，从新到老描述如下： 第四系人工堆积（ qs）：分布于坝体，浅黄色、灰白色砂质粘 土含大量风化石英砂，可塑，结构呈稍密状态。 第四系冲积堆积粘土 (q4al) ：分布于坝基及山坡下，黄褐色，可 塑。 冷家溪群板岩 (ptln)强风化层：分布于坝基及两岸山坡。黄褐色， 灰白色，岩体破碎，节理裂隙发育，裂面见大量铁锰质物渲染，岩芯呈 碎块状。坝址两端山体可见出露。 冷家溪群板岩 (ptln)弱风化层：分布于坝基及两岸山坡，灰黄色、 灰褐色，中厚层状结构，节理裂隙不发育，裂面见少量铁锰质物渲染， 岩芯呈短圆柱状。 工程区属平江 -衡阳早-晚期新华夏系拗陷带中的长沙中新生界拗陷 盆地东北，构造较为简单。坝区无断层通过，节理裂隙较发育，地表调 查最多可达 8 条/m，且一般无充填，岩心多较为破碎。节理倾向 se、sw，倾角 70-87。 11 坝址区地下水有两种赋存方式： 孔隙水：发育于第四系 粘性土层、 松堆积物中， 受雨水和地表 水控制, 流向河床 。 基岩裂隙水：埋藏于基 岩的节理裂隙中, 基岩裂隙水与第四系 孔隙水连通性较好 ,枯水季节河水补给地下水 ,雨季地下水补给河水。 地下水随季节变化大。 根据已有资料，区内地下水为中性或弱碱性，对混泥土无腐蚀性。 钻孔压水试验表明： 板岩强风化层为中等透水层， 板岩弱风化层 为弱透水岩体。 区内地质构造行迹为新华夏系构造体系，根据1：400 万中国地 震动峰值加速度区划图 及中国地震动反应谱特征周期区划图 （gb18306-2001） ，本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征 周期为 0.35s。相应地震基本烈度值为 度。 坝区为丘陵岗地地貌单元，自然状态下岸坡稳定状态良好，周边未 见滑坡、泥石流等不良物理地质现象，工程区周边无大的自然地质灾害 现象记载，场地整体稳定性良好，属相对稳定地块。 1 1. .4 4 工工程程任任务务及及规规 程程 关山水库坝址以上 集雨面积 1.31 km2，坝址以上干流长度 1.6km，干流平均坡降 20.0。水库正常蓄水位 70.5m，相应正常库容 290 万 m3；设计洪水位 71.3m，相应库容万 300.66 m3；校核洪水位 71.47m，相应总库容 305.56 万 m3；死水位 50.38m，相应死库容 15.5 12 万 m3。是一座以 灌溉为主，兼 有防洪、养殖 等综合利用的小（ 1）型 水利工程。 关山水库保护范围有下游11 个村，0.25 万亩农田，以及 0.5 万人民的生命财产安全。 1 1. .5 5 除除险险加加固固设设计计 1.5.1 除险加固工程项目 根据导则 sl258-2000规定的大坝安全分类具体标准，对三类 坝采用一票否决的办法，即只要一项为c 级，便定为三类坝。因此， 我们建议关山水库大坝定为三类坝（详见表1.10-1） 。 根据本次大坝安全 评价分析成果 ，以及后期组织专家实地察看 ， 综合建议如下： 、大坝除险加固： 1）大坝坝体冲抓回填，大坝基础及坝肩帷幕灌浆； 2）大坝内坡砼护坡局部修整，未护砌段用六角板进行护坡； 3）大坝外坡进行培厚整修，修复马道，新建下坝阶梯，种植草皮 护坡，新建坝面排水系统； 4）挖除原有浆砌石棱体，新建排水棱体； 5）大坝右岸外坡开挖砂石导渗沟。 、溢洪建筑物整治： 1）溢洪道增设消力池； 13 2）溢洪道进口进行整修； 3）对溢洪道土渠段进行护砌； 4）清理溢洪道内及边坡的杂草和积土。 、输水建筑改造： 1）新建低涵输水隧洞，新建斜拉门； 2）新建隧洞出口至池塘输水渠道； 3）封堵原有低涵，挖除输水卧管； 4）高涵进口改为斜拉门。 、管理站房屋进行局部改造，新建防汛物资仓库，配备防汛交通 工具及备用电源。 、增设水库水文、水清测报系统以及大坝安全监测设施。 、对上坝公路 700m 进行整修并硬化，并新建至高涵公路 280m，坝顶公路铺设泥结石路面。 1.5.2 除险加固措施 1.5.2.1 大坝渗漏处理 坝基渗漏：在大坝下游稻田及沟渠、鱼塘出现渗水,且多处出现 涌水。大坝基础产生渗漏。本次采取通用做法，对大坝基础帷幕灌浆。 14 坝体渗漏：库水位 69.5m 时，外坡一级平台以上 1.2m 至坝脚 出现大面积散渗， 建议大坝坝体采用冲抓套井回填或高压旋喷灌浆进 行防渗处理。 1.5.2.2 排水棱体处理 关山水库下游排水棱体为浆砌石加砼挡墙结构，且表面被水泥砂浆 抹面，无排水效果，实际上可以看作是无排水棱体，大坝渗漏严重，以 及无排水棱体，以致渗流逸出点很高。本次设计新建排水棱体。 1.5.2.3 坝顶及内外坡处理 大坝坝顶公路不平整，为泥质路面，坑坑洼洼；大坝内坡有一部分 为混凝土护坡，护砌至校核洪水位，护坡出现部分裂缝和破损，在伸缩 缝和裂缝间长出很多杂草，坝体右岸未进行护砌。大坝外坡冲刷破坏严 重，原有 3m 宽马道已被冲毁，在坝体外坡杂草丛生，且无下坝阶梯。 不利于现场安全巡视，难以及时发现工程的安全隐患，本次设计在坝顶 铺设泥结石路面，坝内坡未护砌段用砼六角块进行护坡，护砌至校核洪 水位，对大坝外坡进行修整，修复马道，铺设草皮和坝面排水系统。 1.5.2.4 大坝高涵处理 主坝高涵位于大坝左岸山体，隧洞洞身城门拱形，仍采用钢索拉动 旋转门， 启闭方式落后、老化，且启闭设施锈蚀严重，现在只能勉强维 持，一旦设备无法使用，将导致农田无水灌溉农田的后果。本次设计 对主坝高涵进行改造，启闭方式改为安全方便的斜拉门。至高涵目前没 有道路，需在灌木丛中穿行，影响高涵的施工，本次设计铺设一条坝顶 15 至高涵的简易路，既可用于高涵的施工，也方便今后的安全巡查和险情 处理。 1.5.2.5 大坝低涵处理 灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝产生 渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵周渗 漏，威胁大坝的安全 ，本次设计对低涵进行封堵，在低涵右侧开挖一条 输水隧洞，取水方式采用斜拉门。 1.5.2.6 溢洪道处理 溢洪道位于大坝右坝端，为开敞式正槽式溢洪道，长138m，断 面尺寸 2.01.5m（宽高） ，侧墙和底板采用混凝土整体浇筑，结构 老化，部分地方出现破损、坍塌。溢洪道尾端未进行护砌，为泥质渠道， 无效能设施，水流未经消能直接冲入池塘中。溢洪道进口未进行护砌， 一旦暴雨，随时可能出现塌方和滑坡，堵塞泄洪道进口，造成大坝漫溢。 本次对溢洪道少量破损部位进行修补，在溢洪道末端补充消消力池。对 溢洪道进口进行护砌。 1.5.2.7 其他建筑处理 上坝公路为泥质路面，未进行硬化，且道路很窄，路边未设排水 沟，一旦暴雨，山上水流对公路冲刷严重，可能会毁坏公路。本次对上 坝公路进行修缮，加宽，并增设排水沟。 对管理所房屋进行修缮，并增设防汛物资仓库。 1 1. .6 6 水水土土保保持持 和和环环境境保保护护 16 本水库除险加固工程，没有制约本工程或受本工程制约的环境影响 问题。不会对库区和下游环境造成不利影响。工程所用建筑材料均从外 地购进，所以本工程的施工对周边地面扰动及植被破坏不大。在施工过 程中对环境的影响只是短暂的、局部的。 1 1. .7 7 工工程程管管理理 1.7.1 管理机构 关山水库管理体制所 1995 年以前属原鼎功乡人民政府，有干部职 工 6 人，管理所长 1 人，工程员 1 人，会计 1 人，出纳 1 人，职工 2 人。1995 年撤区并镇后，由唐田、水塘、鼎功合并为asz，由安沙 水管站统一管理，设管理人员2 名。 1.7.2 大坝运行 根据水库需要，现有的工程管理范围和保护范围基本符合要求，办 公和职工住宅及文化福利房不满足要求；没有防汛专用车辆；未能根据 水库工程的任务、防洪兴利调度运用原则和工程建筑物的运用条件，制 订水库调度运用规程及水文预报方案，工程观测没有进行，缺乏工程技 术人员，不能满足工程管理及正常运行的需要 1.7.3 大坝安全监测 关山水库运行管理方式方法比较落后，缺乏所需的观测设备及工程 技术人员，无法进行正常的大坝观测。 1 1. .8 8 施施工工 17 1.8.1 施工导流 本工程为除险加固工程，施工受洪水影响的工程项目有：大坝低 涵的新建，原有低涵的封堵，大坝内坡六角块护坡，现有的砼护坡的局 部修补、改造，坝基坝体的灌浆， 这些项目必须在枯水期进行施工 。 其中输水隧洞新建以及低涵封堵需修建围堰，先进行输水涵隧洞的新建， 利用原低涵进行施工导流，待隧洞施工完成后，利用已完工的低涵导流， 再进行封堵低涵和其它工程施工。 剩余的项目 中高涵改造，坝内坡砼 护坡修整受洪水影响不大，但也需在枯水期进行施工，其他施工项目 均不受洪水的影响，可以 常年施工。 1.8.2 施工进度 本工程 2010 年 9 月开始施工， 2011 年 8 月结束，总工期 12 个 月。 1 1. .9 9 工工程程概概算算 依据湖南省水利厅 建管处 2004 年颁湖南省病险水库除险加固工 程初步（技施）设计导则 要求。本次 概算编制依据水利部水总 （2002）第 116 号文颁发的 水利工程设计概（估）算编制规定 。 建筑工程执行水利部水总（ 2002）第 116 号文颁发的 水利建筑 工程概算定额 ；施工机械台时费执行水利部水总（ 2002）第 116 号 文颁发的 水利工程施工机械台时费定额 。费用标准执行水利部水总 （2002）第 116 号文的规定。 18 主要工程量： 土方开挖 18430m 、石方开挖 2160m 、土方回填 18747m、砂石垫层 2362m、干砌块石 447m、堆石 2026m、砼及钢 筋砼 2068m 钢筋制安 50.42t 帷幕灌浆：钻孔 2787m 灌浆 1560m 冲抓回填： 4098 m 主要材料： 水泥 809.38t、 砂 2348m、粗骨料 3713m、 块石 3215m、钢筋 53.95t 劳动工日 2.24 万个 工程总投资为 745.17 万元，其中基本预备费为35.48 万元。 经计算项目经济内部收益率14.0%，经济净现值 72.73 万元，效 益费用比 1.11，各项经济指标良好，表明该项目具有很好的经济性。本 项目的实施，一方面减缓已建工程的衰老程度，延长其使用寿命；另一 方面通过对大坝防渗，使现有水源工程发挥最大效益，发展灌溉面积， 增产增收，促进农业生产。项目实施后灌区年平均增产粮食59 万 kg，增产油料和经济作物，可见该项目有着良好的社会效益和经济效益。 建议尽快实施，使其早日发挥效益 。 19 2 水水文文及及调调洪洪演演算算 2 2. .1 1 基基本本情情况况 关山水库位于 csxasz 宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。大坝距 csx 城 30 km，距 107 国道 4km，有公路通往坝区，对外交通方便。 关山水库坝址以上 集雨面积 1.31 km2，坝址以上干流长度 1.6km，干流平均坡降 20.0。水库正常蓄水位 70.5m，相应正常库容 290 万 m3；设计洪水位 71.3m，相应库容万 300.66 m3；校核洪水位 71.47m，相应总库容 305.56 万 m3；死水位 50.38m，相应死库容 15.5 万 m3。是一座以 灌溉为主，兼 有防洪、养殖 等综合利用的小（ 1）型 水利工程。 2 2. .2 2 气气象象情情况况 关山水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核的洪水计算根据湖 南省水利水电厅 1984 年编制的 湖南省暴雨查算手册 （以下简称 查算手册 ）计算。 2 2. .3 3 设设计计暴暴雨雨 根据关山水库的地理位置（地处东经113116，北纬 28 3023，属湖南省暴雨 一致区第一区，产流分区第 区）和集雨面 积 1.31km2，利用查算手册 查得有关参数 。 库区多年平均最大 24 小时点暴雨 h24 点=105mm 统计参数 cv24=0.45 20 cs=3.5cv 所以 cs=1.58 点面关系折算系数 =0.9995 按以下公式，推求 124 小时各种历时的暴雨 h1=h24 面24n3-16n2-n3 h3=h24 面24n3-16n2-n331-n2 h6=h24 面24n3-161-n3 h12=h24 面24n3-1121-n3 根据 h24 面、集雨面积 f=1.31km2，查图分别得 p=0.33%、p=2%、p=3.33%、p=5%时的 n2、n3，代入公式计算成果见 下表 2.3-1 表 2.3-1 关山水库设计暴雨成果 频率 项目 0.33%2%3.33%5%备 注 kp2.942.252.051.88 h24 点(mm)308.70236.25215.25197.40 h24 面(mm)308.50236.06215.1197.24 n20.580.6050.6140.622 n30.7820.7880.7900.792 h1(mm)107.581.780.575.1 h3(mm)171.32130.1123.1113.8 h6(mm)228.18174.5160.8147.9 h12(mm)265.35203.0186.0170.8 1.统计参数 h24 点 =105mm cv=0.45 cs=3.5cv 2.点面关系数 =0.9995 3.初损 21 h3-h1(mm)63.048.442.538.7 h6-h3(mm)57.644.437.734.1 h12-h6(mm)37.1728.525.222.9 h24-h12(mm)43.333.129.126.5 r 总(mm) 278.5206.1185.1167.3 0.70.70.70.7 r 上(mm) 195.0144.3129.6117.1 i0=30mm 2 2. .4 4 设设计计洪洪水水 2.4.1 设计净峰流量及汇流时间 参照查算手册 ，净峰流量和汇流时间可以利用汇流公式 qm=0.278frt/t 4/13/1 /278 . 0 m qmjlt= 通过试算求得。汇流公式中qm为地面最大净峰流量（ m3/s） ，f 为流域面积 （km2） ，rt/t 为地面径流强度， t 为汇流时间 （h） ，l 为流 域干流长度 （km） ，j 为干流平均坡降， m 为因流域形状而变的系数， 由关山水库的集雨面积（ 1.31km2） ，干流长度 （1.6km）及干流平均 坡降（0.02） ，可得， = l / （f1/4j1/3） = 1.2/ （0.951/40.0801/3） = 551， m=0.1450.489 = 0.1451.6 = 0.334。将有关数据代入汇流公式， 求得关山水库的地面洪峰流量、汇流时间及其它有关参数如表2.4- 1。 表 2.4-1 设计洪水参数 22 设计频率 项目 0.33%2%3.33%5%备 注 q 上 m(m3/s) 16.211.9 11.2 10.2 t(h)2.442.64 2.68 2.74 q 上 i(m3/s) 71.052.5 47.2 42.6 q 上 m /q上上 i 0.2290.226 0.237 0.24 q 下 m(m3/s) 1.320.98 1.01 0.79 q 下 m(m3/s) 0.060.04 0.05 0.03 w(104m3)36.527.0 24.25 21.9 f=1.31km2 l=1.6km j=20 =5.51 m=0.334 2.4.2 地下径流的洪峰流量 参照查算手册 ，利用三角形法求得 300 年一遇的地下径流洪峰 流量为 1.32m3/s，50 年一遇的地下径流洪峰流量为0.98m3/s，30 年 一遇的地下径流洪峰流量为1.01 m3/s ，20 年一遇的地下径流洪峰流 量为 0.79m3/s。300 年一遇、 50 年一遇、 30 年一遇， 20 年一遇的地 下径流增量 q 下分别为 0.06m3/s，0.04m3/s，0.05m3/s 和 0.03 m3/s。 2.4.3 入库洪水过程线 入库洪水过程线由地面径流过程线与地下径流过程线叠加而成。其 中地面径流过程采用径流系数法推求，地下径流过程利用等腰三角形法 推求，由此而得的入库洪水过程线见表2.4-2 表 2.4-2 关山水库入库洪水过程线 (单位： m3/s) p(%) t(h) 0.3323.335 p(%) t(h) 0.3323.335 00.060.040.050.03132.441.801.651.46 11.531.141.370.92142.281.691.471.37 23 29.547.066.755.73151.981.471.331.19 316.4512.0511.3910.35161.901.411.191.14 49.186.926.985.04171.671.241.101.00 56.734.984.554.04181.591.181.010.95 65.303.923.613.18191.501.111.010.90 74.503.333.092.71201.421.050.960.85 83.922.902.722.36211.340.990.910.80 93.482.582.442.09221.320.980.860.79 103.122.312.211.87231.260.940.810.76 112.892.142.021.74241.210.890.760.73 122.661.971.841.60251.150.850.710.69 2.4.4 入库洪水总量 根据关山水库的集雨面积和各频率的降雨量，参照查算手册 求得各频率的入库洪水总量如下： 公式：wmp=r 总 pf1000 p=0.33%： wm=278.51.311000=36.5 万 m3 p=3.33%：wm=185.11.311000=24.25 万 m3 2.4.5 成果合理性分析 此次洪水复核的结果与原设计成果 相差较大，因为设计洪水已经 改为 30 年一遇，校核洪水改为 300 年一遇，此次洪水复核是依据湖南 省水利水电厅 1984 年编制的 湖南省暴雨查算手册 进行计算的， 湖南省水利水电厅 1984 年编制的 湖南省暴雨查算手册 是湖南省 无资料地区目前设计洪水公认的唯一依据，因此建议以此次复核成果作 为水库运行管理的依据。 2 2. .5 5 调调洪洪演演算算 24 2.5.1 调洪复核原则 调洪演算原则为： 为了水库安全起见，根据关山水库的具体情况，调洪演算遵循以下 两条原则：第一、除溢洪道以外，其它输水设施（如输水涵洞）均不参 与泄洪；第二、起调水位（正常蓄水位70.5m）以上，尽溢洪道的最 大泄流能力泄流。 2.5.2 调洪演算的基本方程 水库库容与入库流量以及出库流量之间相互联系，相互影响，它们 之间的关系可以用水量平衡方程来表示。若用qi和 qi+1 表示 i 时段 和 i+1 时段的入库流量，用 qi和 qi+1 表示 i 时段和 i+1 时段的出库流 量，用 v 表示 i 时段和 i+1 时段的库容增量（即 v=vi+1-vi） ，用 t 表示时段长度，则水量平衡方程为： vtqqtqq iiii )(5 . 0-)(5 . 0 11 )(vfq = 式中： q入库流量（ m3/s） ； q出库流量（ m3/s） ； v水库库容（万 m3） ； t时段长（ h） ； v库容增量（万 m3） i时段编号。 25 2.5.3 调洪演算的基本资料及来源 1）水位与库容曲线：关山水库库区植被良好，库尾各支流入库口 均淤积情况较轻，本次洪水复核采用经本次复核修正后的水位库容曲 线（原始水位库容曲线由关山水库提供） 。堰顶高程 70.5m 以上的 水位与库容关系见表 4-7。 2）泄流曲线：关山水库的泄流曲线是根据关山水库溢洪道的堰型， 按照溢洪道设计规范 （sl253-2000）的有关规定计算的。正常蓄水 位 70.5m 以上水库水位与溢洪道泄流量的关系见表2.5-1。 表 2.5-1 关山水库水位库容及水位下泄流量关系表 水位(m)库容（ 104m3）下泄流量（ m3/s） 70.50290.000.00 70.60290.300.095 70.70290.890.269 70.80291.780.495 70.90292.960.761 71.00294.451.064 71.10296.231.399 71.20298.321.763 71.30300.712.154 71.40303.402.570 71.50306.403.01 71.60310.003.473 71.70313.913.957 71.80318.134.462 2.5.4 调洪演算结果 26 根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算的基本方程， 采用试算法求得关山水库20 年一遇的洪水位为 71.23m，30 年一遇的 洪水位为 71.3m，300 年一遇的洪水位为 71.47m，详见表 2.5-2 表 2.5-2 关山水库调洪演算成果表 设计频率（ %）0.333.35 设计水位（ m）71.4771.371.23 相应库容 vm(104m)305.56300.66298.94 相应泄量 qm(m/s)2.892.151.86 2 2. .6 6 水水库库抗抗洪洪能能力力 复复核核 根据水库大坝安全评价导则 （sl258-2000）的有关规定，抗 洪能力复核主要是对水库大坝坝顶高程和溢洪道控制段顶部高程等 挡水建筑物进行复核。 2.6.1 水库大坝顶部高程复核 根据碾压式土石坝设计规范sl274-2001（以下简称规范 ） ，设有防浪墙的水库大坝，其顶部高程不得低于水库的最高静水位， 防浪墙的顶部高程不得低于水库不同运用情况下的静水位与相应的 超高之和，静水位以上的超高参照水利水电工程等级划分及洪水 标准sl252-2000 执行，具体计算式如下： z=z0+rp+e+a 式中：z水库大坝顶部高程（m） ； z0水库静水位（m） ； rp波浪爬高， mpp rkr ； kp系数，按规范附表 a.1.13 确定； 27 rm波浪平均