水库除险加固工程初步设计报告2.doc

江西省重点小（2）型病险水库规划项 目 xx市xx 水库除险加固工程 初步设计报告 （送审稿） xx 市水利电力勘测设计院 二 o 一一年九月 目目 录录 1 综综合合说说明明.1 1.1 水库基本概况.1 1.2 水库除险加固的必要性.2 1.3 除险加固的主要内容.3 1.4 工程特性表 4 2 水水 文文 .6 2.1 基本资料.6 2.2 设计暴雨.9 2.3 设计洪水.10 3 工程地工程地质质.15 3.1 坝址区工程地质条件及评价.15 3.2 坝址区工程地质评价.17 3.3 坝体质量及评价.18 3.4 溢洪道工程地质条件及评价.21 3.5 坝下涵管工程地质条件及评价.21 3.6 天然建筑材料.22 3.7 结论及建议.22 4 加固加固设计设计.24 4.1 工程任务和规模.24 4.2 主要加固项目.25 4.3 设计依据.26 4.4 工程总体布置.29 4.5 加固设计.30 4.6 上坝道路.54 4.7 安全监测设计.55 5 施工施工组织设计组织设计.56 5.1 施工条件.56 5.2 主体工程施工.56 5.3 施工总进度.58 5.4 施工度汛与施工安全.59 6 工程管理工程管理设计设计.60 6.1 原管理机构.60 6.2 管理机构及制度.60 6.3 管理范围和保护范围.61 7 水土保持与水土保持与环环境保境保护设计护设计.62 7.1 水土保持设计.62 7.2 环境保护设计.62 8 设计设计概算概算.63 8.1 编制说明.63 8.2 概算表.65 8.3 附件.73 9 附件一：附件一：xx 水水库库大大坝现场坝现场安全安全检查报检查报告告 10 附件二：附件二：xx 水水库现场访谈记录报库现场访谈记录报告告 11 附件三：附件三：xx 水水库库大大坝坝安全安全综综合合评评估估报报告告 12 xx 市市 xx 水水库库除除险险加固工程初步加固工程初步设计报设计报告告 审查审查意意见见 13 附附图图 图图 纸目录纸目录 图图 号号图图 名名图图幅幅 xx 水库-初设-水文-01xx 地理位置及流域水系图a3 xx 水库-初设-水文-02p=5.0%洪水过程线及 p=0.5%洪水过程线图a3 xx 水库-初设-水文-03xx 水库水位面积库容曲线图a3 xx 水库-初设-水文-04xx 水库溢洪道水位泄流能力曲线图a3 xx 水库-初设-水工-01xx 水库枢纽现状平面布置及险情分布图a3 xx 水库-初设-水工-02xx 水库枢纽加固平面布置图a3 xx 水库-初设-大坝-01xx 水库大坝加固平面布置图a3 xx 水库-初设-大坝-02大坝典型断面图a3 xx 水库-初设-溢洪道-01溢洪道加固平面布置图a3 xx 水库-初设-溢洪道-02溢洪道加固纵剖面图a3 xx 水库-初设-溢洪道-03溢洪道典型横断面图a3 xx 水库-初设-涵管-01xx 水库溢洪道加固平面布置图a3 xx 水库-初设-涵管-02涵管加固纵剖面布置图（推荐方案）a3 xx 水库-初设-涵管-03涵管加固纵剖面布置图（比较方案）a3 xx 水库-初设-施工-01xx 水库施工总平面布置图a3 1 1 综合说明 1.1 水库基本概况 1.1.1 自然社会概况 xx水库位于xx市xx乡xx村，距xx村约2.3km（直线距离） ，距xx市xx乡约4.0km（直 线距离） ，地理位置为东经1171625，北纬283325，该水库坝址以上控制 集雨面积3.07km2，水库总库容39.16万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合 效益的小（2）型水利工程，原设计灌溉面积1210亩。 xx乡位于江西省xx市（城）以北三十五公里，东北部与xx县xx乡接壤，东南与xx 镇相邻，西南与xx镇相交，西北紧依xx镇xx乡。乡管辖9个村委会，共2万余人，乡域 总面积88.5平方公里，山地总面积65.3平方公里，耕地总面积13.2平方公里，道路与 村庄5.6平方公里，水域面积为4.4平方公里。属丘陵山区农业乡镇之一。 xx乡年均气温17.9度，无霜期约257天（3月上旬至11月下旬） ，年平均降雨量为 900-1800毫米。1998年为历史以来最大降水年份年降雨量2572毫米，属典型的南方气 象气候。 1.1.2 水库建设过程 xx水库于1970年9月动工兴建，1971年10月竣工并投入运行，至今已运行40年，期 间未对枢纽部分进行除险加固，2010年对溢洪道进口控制段进行简易的除险加固处理 至此达现有规模。 1.1.3 工程现状特征 xx 水库工程等别为等，工程规模为小（2）型，主要建筑物级别为 5 级，次要 建筑物为 5 级。水库正常蓄水位 60.54m，兴利库容 25.33 万 m3。 水库大坝为均质土坝，最大坝高23.54m。坝顶高程63.2963.84m（假设高程，下 同） ，坝顶长81m，宽约4.5m。大坝迎水坡坡度为1:2.5，现状块石护坡；背水坡坡度为 1:2.2，现状为草皮护坡，高程46.60m左右以下为贴坡排水。 现状溢洪道布置在大坝左岸的山体上，为天然山体开挖而成。2010年根据江西省 水利厅制定的江西省小（2）型病险水库应急除险实施方案及小（2）型病险水 库应急除险定型设计图已经对溢洪道由进口段、控制段及泄槽段前30m进行了简易除 2 险加固。溢洪道进口段现状底宽9.37m，边墙为浆砌块石挡墙，溢洪道进口控制段及 包括泄槽段前30m范围内底板均下挖了1m，进口控制段底板高程为59.54m，分三孔， 闸墩设闸槽，非汛期采用叠梁闸门挡水，使水位保证在正常蓄水位60.54m，底板泄流 总净宽5.13m，桥墩堰上设人形桥，边墙为浆砌石结构；泄槽段底宽3.04.7m，边坡 1:0.51:1，底板与边墙均为砼结构，底板和边墙现状冲刷严重，存在裂缝，现状溢洪 道无消能设施。 灌溉涵管建于 1970 年，涵管位于大坝右坝肩，为坝下埋管，涵洞长约 66m，进口 底高程 50.00m，出口高程 48.46m，管身结构为砼方涵，方涵尺寸为 0.50.4m。涵管 进口形式为斜卧管，采用木塞控制。 1.2 水库除险加固的必要性 1.2.1 水库安全运行的需要 根据 xx 市水利局编制的江西省 xx 市 xx 水库大坝安全综合报告中指出，水库 存在以下问题： （1）大坝现有防洪能力满足规范要求；迎水坡局部块石护坡局部存在凹陷现象； 背水坡草皮护坡，局部不平整。 （2）大坝坝基清基不彻底，大坝下游水田大面积沼泽化，存在严重的坝基渗漏。 （3）溢洪道泄槽段为山体开挖而成，进口段及泄槽段底板、边墙均冲刷严重，有 裂缝、剥蚀现象。 （4）灌溉涵管为砼方涵，管身存在裂缝、冲刷、渗漏现象，进口为斜卧管，采用 木塞控制，存在砼剥落、漏水现象。 （5）大坝无水雨情观测设施和大坝安全观测设施，无供电线路、管理房等管理设 施，对防汛管理很不利。 根据水库大坝安全鉴定办法（水建管（2003）271 号）和水库大坝安全评 价导则（sl258-2000）的规定，xx 水库大坝为三类坝。 为消除水库各种安全隐患，确保工程安全以及保障水库下游广大人民群众生命财 产的安全，充分发挥水库效益，保证当地社会经济持续、快速发展，xx 水库的除险加 固十分必要。 3 1.3 除险加固的主要内容 1.3.1 编制依据 本报告的编制依据主要有： （1） 江西省小（2）型水库大坝安全评价技术规定 （试行） ； （2） 江西省小（2）型水库大坝现场安全检查报告 （xx 市 xx 水库） ； （3） 江西省小（2）型水库现场访谈记录报告 （xx 市 xx 水库） ； （4） 江西省小（2）型水库大坝安全综合评估报告 （xx 市 xx 水库） ； （5） 江西省重点小（2）型水库除险加固初步设计及审批导则 （试行） ； （6）xx 市水利局 xx 水库工程设计委托合同文件； （7）其他有关规程规范。 1.3.2 工程加固的主要内容 根据江西省 xx 市 xx 水库大坝安全综合报告提出的对维修加固的意见和建议， 确定本次设计的主要加固项目为： (1)对对坝顶路面进行硬化，对下游坝脚处重建排水体； (2)对溢洪道进行重建进口段、控制段、泄槽段及消力池； (3)封堵原灌溉涵管，重建虹吸管，设进水口、管身、出口消力池及下游渠道出口 连接段。 (4)大坝布置必要的水位观测设施,为水库管理提供依据。 (5)新建水库管理房，并架设供电线路，满足水库防汛调度及管理要求。 (6)对现状上坝公路进行拓宽，并设泥结碎石路面。 4 1.4 工程特性表 表1.1 xx水库工程特性表 数 量备 注 序号及名称单位 加固前 （1996 年三查三 定资料） 加固后 一、水文 1、坝址以上集雨面积km23.073.07 2、河流坡降/0.0710 3、代表性流量 p(%)55.0 设计洪水标准及流量 m3/s53.6451.1 p(%)0.50.5 校核洪水标准及流量 m3/s80.7184.1 二、水库 1、水库水位 校核洪水位m62.5462.59 假设高程（下 同） 设计洪水位m61.9462.03 正常蓄水位m60.5460.54 死水位m50.0050.00 2、水库库容 总库容万 m339.7039.16 正常库容万 m335.2928.63 死库容万 m30.093.3 三、工程效益指标 保护人口万人0.050.05 保护耕地亩12101210 灌溉面积亩12101210 四、主要建筑物 1、大坝 坝型土石坝土石坝 坝顶高程m63.2963.8463.54 最大坝高m23.5423.54 5 序号及名称单位 数 量备 注 加固前 （1996 年三查三 定资料） 加固后 坝顶长度m81.081.0 坝顶宽度m4.55.0 2、溢洪道 型式明渠wes 实用堰 堰顶高程m60.5460.54 泄流段长度m83.4109.11 溢流堰净宽m3.512.0 设计泄洪流量m3/s/46.11（p=5%） 校核泄洪流量m3/s/74.08（p=0.5%） 闸门型式 3、输水涵管 型式素砼方涵虹吸管 长度m7578.4 断面尺寸m 0.50.4=500mm 五、工期和投资 工期月12 工程总投资万元248.02 建筑工程万元182.34 机电设备及安装工程万元5.0 金属结构设备及安装工程万元19.22 临时工程万元5.80 独立费用万元25.49 基本预备费万元2.38 工程占地投资万元4.8 水土保持及环境保护万元2.99 6 2 水 文 2.1 基本资料 2.1.1 流域概况 xx水库位于xx市xx乡xx村，距xx村约2.3km（直线距离） ，距xx市xx乡约 4.0km（直线距离） ，地理位置为东经1171625，北纬283325，是信江河北 岸北乡小河上的一座小（2）型水库。 xx水库坝址以上控制集雨面积3.07km2，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等 综合效益的小（2）型水利工程，原设计灌溉面积1200亩。 本次初设对坝址控制的流域面积在万分之一航测图上进行复核，复核的结果为 3.09km2，主河道长度为3.1km，加权平均坡降为71.0。1970年的原设计资料缺失， 仅在1996年的“三查三定”资料中记录流域面积为3.07km2，无主河道长度和平均坡降 记录。本次复核的流域面积为3.09 km2，与“三查三定”资料中记录的流域面积 （3.07km2）相差仅为0.02 km2，十分接近，属量取误差，本次设计流域面积采用1996 年的“三查三定”资料中记录的流域面积。原设计主河道长度和河道平均坡降记录不 详，本次复核成果无法与原设计形成对比，考虑到本次在万分之一航测图上进行复核， 精度较高，因此，主河道参数和河道平均坡降采用本次设计复核成果值。本次设计采 用的流域参数值详见表2.1。 表2.1 xx水库流域特征参数比较表 参数名称 原设计 （1959 年） “三查三定” （1996 年） 本次复核本次设计采用 流域面积（f）= km23.073.073.093.07 主河道长度（l）= km/3.13.1 河道加权平均坡降（j）=/0.07100.0710 流域平均宽度（b）= f/l= km/1.000.99 流域形状系数（kf）= b/l =/0.360.32 水库库区为高山地貌，山顶高程多在140650m之间，地形高差变化较大。坝址两 岸山顶高程约为240m，地势西北高、东南低，未见大的滑坡和坍塌等不良物理地质现 象，岸坡稳定。库区内森林茂密，无较大的固体径流策源地，水土流失较轻。库区内 7 无人为改造现象，自然状态良好。 xx水库大坝下游有xx乡xx村村委会管辖的老xx汪家、丁家、新xx、xx等共 110户，500余人口，农田1210亩，以及县级公路。大坝一旦失事，将给下游人民生命 财产造成巨大损失，并将给下游沿河两岸的防洪工程带来灾难性的破坏。 2.1.2 流域内邻近流域水文测站的分布 xx水库所在的北乡小河流域内无一水文测站，相邻流域有信江水系白塔河支流上 的柏泉水文站、圳上水文站、耙石水文站，信江水系葛溪水支流上的龙潭桥水文站， 铅山河铁路坪水文站、项源水文站和信江干流xx水文站。这几个水文站均进行流量观 测，都属国家基本水文站，相对面积较小的有项源和龙潭桥两个水文站。xx水库所在 的北乡小河流域内没有设置雨量测站，邻近流域距离xx水库最近的雨量站点为周坊雨 量站、xx雨量站以及xx气象站。 2.1.3 主要水文站基本资料 1、铁路坪水文站 铁路坪水文站属于国家基本水文站，位于杨村水中游，地理坐标为东经117 40，北纬2808，控制集雨面积311km2，该站观测项目有水位、流量、降雨量等。 水位观测原采用直立木水尺人工观测，现改为自记式水位仪，该站流量测验采用缆道 速仪，高程系统采用假设系统。 该站于1958年7月设站，1962年停测，1963年又恢复对水位、流量、降雨的观测， 实测资料系列至今已有39多年。该站测验河段顺直，两岸为高山，控制条件尚好，该 站历年的水位流量关系均为单一曲线，其观测资料均已按规范要求整编，精度满足 设计要求。 2、项源水文站 项源水文站1969年1月建站，属小河流水文测站点，当时只观测降雨量，同年5月 加测水位、流量。1980年4月加测蒸发量。该站于铅山河杨村水的一条小支流上，地理 位置为东经11741.5，北纬286.4，控制集雨面积41.9km2，流量观测采用缆道 流速仪，水位观测采用自记式水位计，高程系统为假设，其与黄海高程系统的换算关 系为：黄海高程假设高程52.140。 该站测验河道顺直，河床由砂卵石组成，两岸均为稻田，一般洪水河宽为 2030m，当水位在81.5m以上时，左岸漫滩，河宽增加到60m。测流断面上游200m有 8 一条小溪汇入，下游100m处有一座石拱桥，断面下游10m左右有群众来往的过河石， 对枯水测流有影响。1982年已将过河石全部搬到断面上游15m处。该站自建立以来，其 观测资料均已按规范要求整编刊印，资料精度较好，可满足设计要求，该站建立已于 1994年撤除。 3、龙潭桥水文站 龙潭桥水文站位于信江水系葛溪河中游，横峰县青坂乡龙潭桥村，地理位置为： 东经11732，北纬2832，集雨面积209km2，观测项目有水位、流量、降雨，资 料已按规范要求整编刊印，精度可靠。 该站于1958年8月建立，1959年开始测流，1979年因受水利工程的影响而停止观测。 水位观测设备为自记式水位计，测流设备为缆道流速仪。高程系统为假设，其于黄海 高程系统的换算关系为：黄海高程假设高程20.364。 2.1.4 水库水位库容关系曲线 xx 水库兴建于二十世纪七十年代初，在 1970 年的原设计中无库容曲线记录，本 次设计水位面积曲线采用实测数据，见表 2.2。水位库容曲线计算方法为：按水库 面积曲线中的水位分层，然后自库底向上逐层计算各相邻高程间的容积v，v 采用 下列公式 2.1 计算。水位库容曲线计算成果见表 2.2，水位面积库容关系曲线见 附图。 公式 2.13/ )( 下下上上 ffffzv 式中： v相邻高程间的容积，m3； z两水面的高层差，m； f上、f下 分别为相邻两水位所对应的上、下水面面积，m2； 表2.2 xx水库水位面积库容曲线（假设高程） 水位(m)42.043.044.045.046.047.048.049.050.051.052.0 面积(万 m2)0.060.110.170.240.340.460.610.780.971.181.41 库容(万 m3)0.030.100.230.450.751.181.742.443.304.345.62 水位(m)53.054.055.056.057.058.059.060.061.062.063.0 面积(万 m2)1.641.872.132.452.813.193.644.214.925.606.64 9 库容(万 m3)7.158.9110.9113.2015.8318.8422.3126.2930.8536.1142.22 2.2 设计暴雨 2.2.1 设计暴雨的分析方法、计算参数及计算成果 设计暴雨可根据实测暴雨推算，也可根据江西省暴雨洪水查算手册中的等值 线图查算。 1、由实测暴雨推算坝址以上流域中心的设计暴雨 xx水库所在的北乡小河流域没有设置雨量测站，邻近流域距离xx水库最近的雨 量站点为周坊雨量站、xx雨量站、xx气象站。周坊雨量站距离xx水库流域中心的直 线距离约为14.6km，且同属信江干流北岸。周坊雨量站为国家基本雨量站点，有1958 年1994年（1962年缺测，1960年、1963年和1965年三年观测资料不完整，1995年停 测）共36年的实测降雨资料，观测资料已通过整编民警杜满足设计要求。xx雨量站距 离xx水库流域中心的直线距离约为39km，且同属信江干流北岸。xx雨量站为国家基 本雨量站点，有19652006年共42年的实测降雨资料，观测资料已通过整编，精度满 足设计要求。xx气象站位于信江干流南岸，距离xx水库流域中心的直线距离约为 28.5km，xx气象站设立于1952年至今，保存有1953年至今的降雨资料。考虑到周坊雨 量站虽然与xx水库距离较近，但观测资料不完整，因此不宜采用；xx雨量站距离xx 水库最近，观测资料均比较完整，且xx雨量站与xx水库同属信江北岸，怀玉山脉南 麓，降雨同受怀玉山脉影响，可以作为xx水库设计暴雨参政站；而xx气象站与xx水 库分居信江南北两侧，xx气象站位于信江南岸，武夷山的北麓，降雨受武夷山脉的影 响较多， 不宜作为xx水库设计暴雨参政站。通过上述分析，本次设计选用xx雨量站 为代表站。 xx雨量站有19652006年最大一日暴雨资料，而无短历时暴雨资料，根据邻近 xx雨量站同期24小时暴雨和一日暴雨的关系分析，得改地区一日暴雨与24小时暴雨的 换算系数为1.124，本次设计xx雨量站24小时暴雨采用最大一日暴雨乘以1.13求得。根 据求得的24小时暴雨系列排频统计、p-型理论适线、定线，求得各频率的24小时暴 雨，成果见表2.4。 2、由江西省暴雨洪水查算手册推算坝址以上流域中心的设计暴雨 根据原水电部1978年下达编制短历时暴雨参数等值线图、径流查算图标 10 的要求，在江西省水利厅直接领导下，以江西省水文总局为主，编制了江西省暴雨 洪水查算手册（以下简称手册），并经原水电部1983年（83）水电水建字第28 号和（83）水电水规字第7号文件批准使用。本手册是为我省水文资料短缺的地区， 作为中、小型水利水电工程（一般用于集雨面积在1000km2以下的山丘区）进行安全复 核及新建工程设计洪水计算的依据。根据手册中暴雨等值线图和偏差系数图可查 得水库流域中心点各时段暴雨参数见表2.3。由此可计算得坝址上流域中心点的设计暴 雨，其成果见表2.4。 表2.3 xx水库设计暴雨的计算参数表 24 小时暴雨6 小时暴雨1 小时暴雨 h24=130mmh6=90mmh1=45mm cv=0.52cv=0.55cv=0.45 表2.4 xx水库设计暴雨计算成果表 频 率（） 项 目 0.10.20.5123.33510 416386364316285262243210 实测 暴雨 24 小时 h24=137mm，cv=0.40，cs=3.5cv 513 469 411368 322 291 264 218 24 小时 h24=130mm，cv=0.52，cs=3.5cv 377 343 299 266 233 209 188 155 6 小时 h6=90mm，cv=0.55，cs=3.5cv 153 141 125113 101 92.1 84.5 71.9 手册 查算 暴雨 1 小时 h1=45mm，cv=0.45，cs=3.5cv 3、设计暴雨的选用 从上述两种方法求得的最大 24 小时设计频率暴雨可以看出，xx 雨量站实测降雨 计算成果与手册相差在 43.1%16.9%，考虑到实测系列没有特大暴雨资料，计算 出的 cv值较小，而手册综合考虑了流域特征，成果较可靠，对无资料地区的设计 暴雨计算有较高的精度；根据小型水力发站水文计算规范(sl7794)4.1.4 条规定， 同时参照水利水电水文计算规范(sl2782002)的规定，本次设计采用手册查 算的成果作为设计暴雨成果。 11 2.3 设计洪水 2.3.1 坝址设计洪水计算方法及计算结果 xx 水库所在河流内无水文测站，邻近流域内控制集雨面积相对较小的水文站有龙 潭桥、项源两个，龙潭桥水文站控制流域面积为 xx 水库的 68.1 倍，流域面积相差太 大；项源水文站控制流域面积为 xx 的 13.6 倍，流域面积相差较小，但本水库与项源 站分别位于信江的北岸和南岸，暴雨同期性较差，同时项源站实测流量系列偏短（只 有 24 年） ，故均不适宜选为参证站来推求坝址设计洪水。 xx水库1971年建成并投入使用发挥效益，无任何类型观测资料。故本次设计既无 法用水位、出库流量资料来推求设计洪水，也无法根据流量资料来推求设计洪水，而 只能根据暴雨资料来推求坝址设计洪水。设计暴雨采用前节计算的成果。 根据手册使用方法和适用的范围，流域的设计洪水按可用瞬时单位线法和推 求公式法两种方法进行计算，其中集雨面积大于50km2的流域，一般采用瞬时单位线法 计算设计洪水；面积小于30 km2的流域，一般采用推求公式法计算设计洪水；面积在 3050 km2之间的，一般采用推求公式法计算设计洪水。本工程集雨面积3.07km2，故 采用推理公式法计算设计洪水。 根据江西省产流分区图、推理公式分区图以及本工程的地理位置图得，本工程地 点位于产流分区的第区，相应设计前期影响雨量为75mm；推理公式法计算分区为第 区。设计洪水计算中暴雨历时取24小时。 1、推理公式法计算设计洪水 （1）地面洪峰流量和相应的汇流时间计算 首先计算最大24小时净雨过程，然后联解下列方程组： 4 )/278 . 0 ( /278 . 0 mq thfq tt 由于=l/j1/38.7830 故m=0.2470.265=0.44 式中： f坝址控制的流域面积，f=3.07km2； ht计算时段以前总净雨量，mm； t计算时段以前总时间，h； 12 l坝址以上主河道长度，l=3.1km； j坝址以上主河道加权平均坡降，j=71.0； qt、q地面洪峰流量，m3/s； 汇流时间，h。 经联解，可求得各设计标准下的地面洪峰流量和相应的汇流时间。 （2）设计洪水过程线推求 根据手册中的概化五点折腰多边形过程线推求地面流量过程线。各转折点的 座标见表2.5。 表2.5 五点概化多边形各转折点座标 座 标起涨点起涨段转折点洪峰位置退水段转折点终止点 流量(m3/s)00.1qm地面qm地面0.2qm地面0 时 间00.1t0.25t0.5tt 表中：t为过程线底宽，由下式计算 (小时) 地面m qwt/76 . 9 式中：w为洪水总量，由下式计算 (万立方米)fhw1 . 0 式中：h为设计净雨总量。 由此可求得各设计洪水的地面过程线，并以地面流量过程线终止点为地下流量峰 顶位置，然后逐时段向前或向后减少地下径流过程，求得地下流量过程，并与地面流 量过程叠加，就可求得所需的设计洪水过程线。其洪水成果见表2.6，设计洪水过程线 见表2.7。 表2.6 xx水库推理公式法设计洪水计算成果表 频率(%) 参数 0.10.20.5123.33510 一小时面暴雨(mm)153141125113101928572 三小时面暴雨(mm)266244214191169152138115 六小时面暴雨(mm)377344299266233209188155 廿四小时面暴雨(mm)514469411368322291264218 设计净雨(mm)423380323282238208182139 13 频率(%) 参数 0.10.20.5123.33510 洪水总量（万 m3） 129.8116.699.386.673.164.055.942.7 推理 公式法 洪峰流量（m3/s)10797.184.174.264.557.351.140.9 14 表2.7 xx水库坝址设计洪水过程线成果表（推理公式法） p0.1p0.2p0.5p1p2p3.3p5p10 序号 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 时间 (h) 流量 (m3/s) 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11.2 10.9 1.2 9.96 1.28.641.1 7.65 1.1 6.67 1.1 5.95 1.1 5.33 1.0 4.30 23.0 107 2.9 97.1 2.984.12.9 74.2 2.8 64.5 2.7 57.3 2.7 51.1 2.6 40.9 35.9 22.9 5.9 20.9 5.818.25.7 16.2 5.6 14.2 5.5 12.8 5.4 11.5 5.1 9.46 411.8 3.27 11.7 3.23 11.53.1311.4 3.05 11.1 3.00 10.9 2.94 10.7 2.91 10.3 2.85 513.7 2.75 13.7 2.67 12.03.0013.6 2.46 13.4 2.37 13.2 2.32 13.0 2.29 12.6 2.20 614.7 2.47 14.7 2.40 13.02.7314.6 2.20 14.4 2.10 14.2 2.05 14.0 2.02 13.6 1.92 715.7 2.19 15.7 2.12 14.02.4615.6 1.93 15.4 1.83 15.2 1.78 15.0 1.75 14.6 1.64 816.7 1.92 16.7 1.85 15.02.1916.6 1.66 16.4 1.56 16.2 1.52 16.0 1.48 15.6 1.36 917.7 1.64 17.7 1.57 16.01.9217.6 1.39 17.4 1.29 17.2 1.25 17.0 1.20 16.6 1.08 1018.7 1.36 18.7 1.29 17.01.6418.6 1.13 18.4 1.02 18.2 0.978 18.0 0.933 17.6 0.805 1119.7 1.09 19.7 1.02 18.01.3719.6 0.859 19.4 0.753 19.2 0.708 19.0 0.663 18.6 0.528 1220.7 0.810 20.7 0.741 19.01.1020.6 0.593 20.4 0.483 20.2 0.439 20.0 0.392 19.6 0.250 1321.7 0.533 21.7 0.465 20.00.8321.6 0.325 21.4 0.213 21.2 0.170 21.0 0.121 20.5 0 1422.7 0.257 23.4 0 21.00.5622.6 0.057 22.2 021.9 0 21.5 0 1523.7 0 22.00.2922.8 0 23.00 2.3.2 设计洪水成果合理性分析 一、与水库“三查三定”洪水成果的比较与分析 xx 水库于 1970 年设计上报，同年 12 月开工兴建，并在 1971 年 4 月建成受益。 1996 年的“三查三定”中洪水计算结果，设计标准 20 年一遇，校核标准 200 年一遇。 15 1970 年原设计资料缺失，因此本次设计洪水的计算与 1970 年原设计洪水计算成果无法 比较。1996 年的“三查三定”资料中无洪峰流量计算成果，只有洪水调节成果，故本 次设计洪水成果与“三查三定”中洪水计算成果也无法比较。 二、与周边水库设计洪水成果的比较与分析 总的情况看，本次复核洪水成果与附近已通过审查的小（1）型水库工程如童家山 水库、刘家垅水库的设计洪水成果相比较，流域特征的变化引起洪峰流量、洪峰模数 成有规律的变化（详见表 2.8） 。所以本水库复核洪水采用暴雨查算手册推理公式 法计算的成果基本合理，结果详见表 2.8。 表 2.8 设计洪水成果比较表 频率（%） 洪峰流量（m3/s）洪峰模数 m3/s.km2 项 目 水库名称 流域面积 （km2） 加权平均 坡降 0.525100.52510 xx3.070.071084.1064.4751.1040.9039.0830.5224.1919.36 童家山2.230.0110/37.029.223.4/21.6817.1113.71 刘家垅6.900.0550/123.597.875.9/34.0726.9820.94 16 3 工程地质 xx 水库建设前未进行专门的工程地质勘察工作。赣东北地质工程勘察院承担该水 库除险加固（初步设计阶段）工程地质勘察工作。本次勘察遵照中小型水利水电工 程地质勘察规范 （sl55-2005） 、 水利水电工程地质勘察规范 （gb50487-2008） 、 碾 压土石坝设计规范 （sl274-2001） 、 水利水电工程注水试验规程 （sl345-2007） 、 水利水电工程坑探规程 （dl/t 50502010） 、 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 （sl251-2000）等相关规程规范要求进行。外业工作于 2011 年 4 月初完成，完成主要 勘察工作项目及工作量见表 3.1。 表 3.1 主要勘察工作量汇总表 工作内容单位精度数量 坝址区平面地质测绘km21:10000.08 横剖面地质测绘1:2002 工程 地质 测绘 纵剖面地质测绘 条 1:200 工程地质钻探m/孔98.1/5 钻孔注水试验段17 钻孔压水试验段3 原状土样试验组10 各 类 试 验 水质分析组1 3.1 坝址区工程地质条件及评价 3.1.1 地形地貌及物理地质现象 xx 水库位于 xx 市 xx 乡 xx 村，属丘岗地貌，库区植被较发育，水土保持良好， 库岸边坡稳定。 坝址处地形狭窄，河谷呈“v”形，左、右两岸山体高程分别为 68m 和 85m，山 体边坡稍陡，坡角在 2040之间，大坝左侧为溢洪道，右侧为灌溉涵管，下游为农 田和村庄。 3.1.2 地层岩性 根据钻探揭露及岩土层物理力学性质特征，可将坝址区场地岩土层分为 3 个工程 地质单元层，自上而下依次为：（1）素填土；（2）含砾低液限粉土；（3）-1 强风化 17 石英云母片岩；（3）-2 弱风化石英云母片岩，分述如下： （1）层 素填土（q4r）：以含砾低液限粘土为主，局部为粘土质砾，呈褐红色、 稍湿湿，稍密中密，可塑，主要由粉砂、粘土及风化千枚岩碎块等组成，为人工 堆积夯实而成。 （2）层 含砾低液限粉土（q4）：暗红色，可塑，饱和、主要由粘粒、粉粒组成， 局部含少量砾石，为第四系冲洪积、残坡积形成。 （3）-1 层 强风化石英云母片岩：浅灰色、灰黑色，片状结构，层状构造，主要 成分为石英和云母，岩石中节理裂隙发育，岩芯呈碎块状、砂状，敲击易碎。左、右 肩均揭露该层，揭穿厚度 1.34.3m，大坝两侧山体浅表部位均有分布。 （3）-2 层 弱风化石英云母片岩：浅灰色、灰黑色，片状结构，层状构造，主要 成分为石英和云母，岩石中节理裂隙较发育，岩芯呈短柱状、碎块状，锤击声脆，较 坚硬，分布于坝基及两坝肩，该层未揭穿，最大控制厚度 3.00m。 3.1.3 地质构造 坝址区地层较简单、构造较稳定，经地表地质调查及钻探揭露，双桥山群石英云 母片岩岩质较坚硬，未发现大规模滑塌等不良地质现象。但地表残坡积层及强风化层 厚度较大，人工开挖切坡较易引起表层滑坡。 在勘察范围未见活动断裂、溶洞、采空等不良地质作用及其他破坏性地质构造。 根据中国地震动参数区划图(gb183062001)，该区抗震设防烈度属小于度 区，基本地震加速度值小于 0.05g，区域稳定性较好。 3.1.4 水文地质 地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水和下伏基岩裂隙水。 第四系松散岩类孔隙潜水，主要赋存于上部冲积层及残、坡积层中，水量相对较 丰富，孔隙水主要受大气降水和地表水入渗补给，水量受季节性影响较大。基岩裂隙 水水量较小，受大气降水入渗补给、第四系孔隙水垂向补给及周围岩层横向补充，向 河谷及沟谷中排泄。 本次勘察采取 1 组库水样进行水的腐蚀性分析，根据水质分析结果，按照水利 水电工程地质勘察规范 （gb504872008）地勘报告附表 l.0.2、附表 l.0.3 和附表 l.0.4 分别就环境水对混凝土腐蚀性判别标准、环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀 性判别标准和环境水对钢结构的腐蚀性判别标准进行评价。见表 3.2、表 3.3 和表 3.4。 18 表 3.2 环境水对混凝土腐蚀性判别表 项 目分析结果腐蚀程度评价 hco3-1.47mmol/l 无腐蚀 ph 值 6.1 弱腐蚀 侵蚀性 co2 10.00mg/l 无腐蚀 mg2+3.46mg/l 无腐蚀 so42-14.25mg/l 无腐蚀 表 3.3 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性判别表 项 目分析结果腐蚀程度评价 cl-5.32 mg/l 弱腐蚀 表 3.4 环境水对钢结构的腐蚀性判别表 项 目分析结果腐蚀程度评价 ph 值、 （cl-+so42-）含量 ph 值 6.1、 cl-+so42-=19.57mg/l 弱腐蚀 根据以上判定，库水对砼构件具弱腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀， 对钢结构具弱腐蚀。 3.2 坝址区工程地质评价 3.2.1 坝基处理 经施工回忆及本次钻探查明，大坝施工时只做了清除表面杂草等简单处理，未挖 截水槽，坝体直接座落在低液限粉土或强（弱）风化石英云母片岩。 3.2.2 坝基变形问题 坝基持力层主要为强（弱）风化石英云母片岩上，具一定的承载力，其抗剪指标 均好于坝体填筑土，且经坝体自重压密多年，坝基不存在压缩变形及抗滑稳定问题。 3.2.3 坝基、坝肩绕坝渗漏及渗透稳定问题 根据钻探揭露，坝基覆盖层多为含砾低液限粉土，湿密度 =1.901.95g/cm3，干 密度 d=1.421.53g/cm3，比重 gs=2.702.74，孔隙比 e=0.7910.901，塑性指数 ip=16%17%，压缩系数 av=0.400.49 mpa-1，压缩模量 es=3.844.48mpa，固结快 剪值 c=6.019.4kpa，=20.927.0，渗透系数 k=1.910-67.210-6cm/s。具 中等压缩性，属弱透水，不存在坝基渗漏问题。 19 坝基下伏基岩为双桥山群石英云母片岩，岩质坚硬，承载力高，上部岩芯多呈砂 土状，下部呈碎块状、短柱状，岩石中裂隙较发育，但多呈闭合状，透水率 1.655.40lu，属弱透水，不存在渗漏问题。 坝肩表层有厚约 23 米残坡积层及强风化层，山体地形坡度较陡，左坝肩（溢洪 道左侧）有不同程度高约 1015 米的人工切坡，较易引起小规模滑坡；下伏基岩为双 桥山群石英云母片岩，岩质坚硬，具弱透水性，不存在坝肩渗漏问题。 3.3 坝体质量及评价 3.3.1 大坝存在问题 大坝为均质坝，xx 水库于 197 年 10 月建成，运行多年，现状大坝主要存在的问 题有：大坝坝顶坑洼不平；上、下游坝坡局部隆起和凹陷，上游护坡块石局部严重风 化、坍塌；下游坝坡无护坡，坡面排水系统块石风化，塌陷现象，排水效果差。 大坝填筑质量差，碾压不均匀，致使下游汛期坝脚渗漏严重，坝身下游坡渗水， 大坝存在坝体渗漏问题。 3.3.2 坝体质量检查 为了解坝体各部位土的物理力学特性及透水性，现据勘探测试验成果简述如下： 一、土体渗透性 根据大坝现场注水试验及室内土工试验结果，结合水利水电工程地质勘察规范 （gb50487-2008）附录 j“岩土渗透性分级表”确定土层渗透性等级。坝身填筑土注 水试验渗透系数为 3.1110-58.2110-5，室内试验渗透系数为 1.310-69.110-5， 均属弱透水。 坝基土（覆盖层）注水试验的渗透系数为 1.2110-57.2410-5，室内试验渗透 系数为 1.910-67.210-6，均属弱透水。各钻孔注水试验成果见表 3.5。 20 表 3.5 大坝注水试验成果表 孔 号 层号试段深度（m）试段标高（m）渗透系数（cm/s）渗透性等级 10.504.8063.2958.998.2110-5弱透水 zk1 24.808.3058.9955.495.2310-5弱透水 10.505.3063.2958.498.3810-5弱透水 15.3010.2058.4953.596.3510-5弱透水 110.2015.5053.5948.296.4510-5弱透水 115.5020.5048.2943.295.2410-5弱透水 zk2 220.5022.8943.2940.902.0010-5弱透水 10.505.6063.2958.194.7910-5弱透水 15.6010.4058.1953.394.8810-5弱透水 zk3 210.4014.7053.3949.095.2410-5弱透水 10.505.6055.3350.236.2310-5弱透水 15.6010.5050.2345.336.5510-5弱透水zk4 210.5015.0045.3340.837.2410-5弱透水 10.505.0059.0054.504.3310-5弱透水 15.0010.0054.5049.503.4510-5弱透水 110.0015.0049.5044.503.1110-5弱透水 zk5 215.0019.7044.5039.801.2110-5弱透水 二、岩层透水性 本次勘察施工在大坝纵勘探线上 3 个勘探孔进行了压水试验，压水采用自上而下 分段压水方法进行，试段长度为 1.814.20m，主要试验步骤为：洗孔、隔离试段、观 测水位、压水和流量观测。试验设备主要有：单管柱塞、压力表、流量表、水位仪及 供水泵等，钻孔压水试验按有关规范操作，压水压力为 1mpa。 根据试验数据计算透水率及渗透系数，然后根据水利水电工程地质勘察规范 （gb50487-2008）附录 j“岩土渗透性分级表”确定岩层渗透性等级。各钻孔压水试 验成果见表 3.6。 21 表 3.6 钻孔压水试验成果表 孔号试段深度（m）试段标高（m）透水率（lu）渗透性等级 zk18.3012.5055.4951.295.40弱透水 zk222.9025.7040.8938.091.65弱透水 zk318.9921.5044.8042.293.35弱透水 从表 3.6 可以看出，zk1、zk2、zk3 三个钻孔岩层透水率为 1.655.40lu，为弱 透水。综合评价坝址区场地内岩层为弱透水。 3.3.3 坝体护坡及下游排水体 大坝上游坝坡在 63.79m 高程以下采用简易的干砌块石护坡，坡比 1:2.46；由千枚 岩岩块平铺而成，厚 0.200.30m，千枚岩抗风化能力较差，在干湿交替条件下极易风 化，在水中浸泡后易软化，部分块石风化较强烈。下游坝坡坡比为 1:2.29，草皮护坡， 坡面平整，局部草皮覆盖较差。坝脚设块石贴坡排水体，顶部高程 46.51m，由千枚岩 块干砌而成，坡面不平整，部分存在风化严重，坍塌，排水性较差。 3.3.4 坝体质量评价 从土工试验结果看，坝体填筑土呈可塑状，成分为含砾低液限粉土，孔隙比偏大, 中等压缩性，造成填筑土压缩性较高的原因主要是土质较差和填筑质量不高，造成土 体干密度偏小。坝体填筑土为含砾低液限粉土。砂、砾含量不均，砾径 260mm 不等， 土质均一性较差，稍湿湿，共采取原状土样 6 组，土工试验结果各指标范围为：湿 密度 =1.771.85g/cm3，干密度 d=1.381.51g/cm3，比重 gs=2.642.72，孔隙比 e=0.8080.957，塑性指数 ip=16.00%17.00%，压缩系数 av=0.420.52mpa-1，压缩 模量 es=3.734.30 mpa，固快快剪值 c=10.017.0kpa，=20.026.7， 渗透系 数 k=1.310-69.110-5。 坝体填筑土渗透系数 k=1.310-69.110-5（含注水试验和室内试验结果） ，渗透 系数变幅较大，说明坝体填筑土不均匀，填筑质量欠佳，综合评价坝体填筑土为弱透 水。 22 3.3.5 坝体填筑土主要地质参数建议值 根据室内土工试验成果，坝址区岩土层主要物理力学性质参数建议值取值原则是： 物理指标取算术平均值，考虑取样时间与试验时间相隔近一个月，根据经验类比进行 适当修正，渗透系数采用大值平均值，其它指标根据工程类比法提供，主要地质参数 建议值见表 3.7： 表 3.7 岩土层主要物理力学性质参数建议值 岩土名称 参数名称 含低液限粉土 （大坝覆盖层） 含砾低液限粉土 （填筑土） 含水量 % 31.4829 湿密度 (g/cm3) 1.931.85 干密度 d(g/cm3) 1.471.40 孔隙比 e 0.8480.903 比重 gs 2.722.70 凝聚力 c(kpa) 13.8513.4 抗剪 内摩擦角 () 24.0823.45 渗透系数 k(cm