水库土石坝枢纽出险加固工程初步设计.doc

目 录第1章 基本情况11.1 绪言1第2章 水文32.1 流域概况32.2 气象、径流特征32.3 基本资料32.4 设计暴雨32.4.1 设计暴雨量32.4.2 设计净雨计算52.5 设计洪水52.5.1 设计洪量52.5.2 设计洪峰流量62.5.3 设计洪水过程72.6 施工设计洪水92.6.1 施工设计洪水标准92.6.2 施工期确定92.6.3 入库水量92.7 泥沙及死库容复核10第3章 工程地质113.1 地形地貌113.2 地层岩性113.3 地质构造与地震113.3.1 区域地质构造113.3.2 新构造运动与地震123.4 枢纽区工程地质条件123.4.1 大坝123.4.2 溢洪道133.4.3 输水洞143.5 天然建筑材料143.5.1 土料区143.6 结 论14第4章 工程任务及规模164.1 地区社会经济发展概况164.2 除险加固工程任务174.3 水库洪水调节计算和特征水位184.3.1 防洪标准和调洪运用方式184.3.2 基本资料184.3.3 调洪计算及成果分析20 4.4 加固后坝顶高程复核214.5 施工洪水调节计算和特征水位234.5.1 施工洪水标准及导流方式234.5.2 施工围堰水位23第5章 除险加固工程设计245.1 工程等级和设计标准245.2 设计依据245.3 除险加固工程总体布置255.4 大坝除险加固设计255.4.1 坝体及心墙防渗加固设计255.4.2 坝顶加固275.4.3 护坡和坝面排水系统27 5.4.4 白蚁防治处理285.4.5 观测设施工程295.4.6 上坝道路工程295.5 大坝加固设计计算295.5.1 渗流计算295.5.2 稳定计算335.6溢洪道加固工程385.6.1工程现状及存在问题385.6.2溢洪道加固设计385.6.3加固计算395.6.4 溢洪道边墙稳定计算455.7输水洞工程505.7.1工程现状505.7.3加固设计工程51第6章 施工组织设计526.1施工条件526.1.1工程条件526.1.2自然条件526.2围堰及施工导流536.3料场的选择536.3.1土料536.3.2砂、石料、水泥536.4主体工程施工536.4.1土方施工536.4.2反滤层施工546.4.3砼施工546.4.4砌石施工546.4.5水泥土搅拌桩防渗墙施工556.4.6观测设施安设576.5施工交通运输576.6施工工厂设施57 6.6.1混凝土拌和系统576.6.2风、水、电、通讯及照明586.6.3砂石料场586.6.4弃料场586.7施工总布置586.7.1施工总布置的规划原则586.7.2施工总布置596.8主要技术供应596.8.1主要施工机械设备596.8.2主要建筑材料606.9施工总进度616.9.1设计依据616.9.2施工总进度61结论62参考文献63附录64第1章 基本情况1.1 绪言xx水库位于xx市xxxx镇xx村，处在xx河流域xx河支流上，控制流域面积0.3km2，河长0.5km，河道比降0.07，总库容12.30万m3，建成于1972年，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。根据gb5020194防洪标准及sl252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准，xx水库属等小(2)型水库，建筑物级别为5级，防洪标准采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。水库主要建筑物由大坝、溢洪道、输水管等组成。根据调洪成果，水库设计水位223.85m，相应库容11.88万m3；校核水位224.29m，相应库容12.30万m3；水库正常蓄水位222.60m，相应库容11.70万m3；死水位215.00m，死库容2.00万m3。(1)大坝大坝为粘土心墙坝，现状坝顶高程244.10224.50m，坝顶长90m，最大坝高15m，坝顶宽2.743.26m；心墙顶部高程218.27m；上游坝坡坡比1:1.65，下游坝坡坡比1:1.96；上游为块石护坡，下游护坡为草皮护坡，无纵横排水沟及排水反滤设施；坝顶及上下游坝坡上灌木、杂草丛生。坝顶宽度不够且没有硬化；大坝坝体渗漏量大，干砌石护坡损坏严重；大坝存在白蚁危害，上坝道路不畅，无监测设施，管理设施不完善。(2)溢洪道溢洪道位于大坝右侧，无衬砌，现状堰顶高程为223.40m，宽度为3.6m，过流断面较小，泄流能力不满足防洪要求，无消能措施。(3)输水洞输水洞位于大坝右侧山体上，为斜卧管控制。进口底部高程215.00m，设计引水流量0.1m3/s。目前斜卧管砼碳化严重，结构已破损，漏水严重。水库建于“文革”时期，工程在无任何勘测设计资料的情况下仓促上马，属“三边”工程。由于水库修建时，建筑材料缺乏，施工质量差，又经过40多年运行，大坝出现渗漏，上游为块石护坡、冲刷严重，输水洞不能正常运用，溢洪道无护砌，无消能措施，过流断面较小，不能安全泄洪，危及大坝安全。为了确保大坝安全，充分发挥水库效益，xx水利局成立小型病险水库除险加固专门管理机构并委托武汉大学对xx水库进行安全评价工作。经现场勘查，收集查阅历史资料，参照水库大坝安全评价导则（sl258-2000）和豫水管【2007】5号文河南省水利厅关于小（2）型水库安全鉴定办法（试行）的通知的要求，结合xx水库的工程现状，编写完成了xx市xxxx水库大坝安全综合评价报告，安全鉴定结论如下：(1)经复核，水库防洪能力不满足国家防洪标准(gb5020194)要求，防洪安全性为c级。(2) 大坝心墙填筑土料以低液限粘土为主, 含有风化砂，填筑碾压质量不均匀，且填筑密实度不均，心墙顶部高程为218.27m，低于设计洪水位223.85m和校核洪水位224.29m。渗流安全性为c级。(3)溢洪道无衬砌，无消能措施，结构安全性为c级。(4)输水洞斜卧管老化，砼碳化严重，不能正常使用。(5)无上坝道路，无监测设施，管理设施不完善。综上所述，大坝病险严重，属三类坝。52第2章 水文2.1 流域概况xx水库位于xx市xxxx镇境内，处在xx河流域xx河支流上，控制流域面积0.3km2，河长0.5km，河道比降0.07，总库容12.30万m3，建成于1972年，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。2.2 气象、径流特征流域属亚热带季风性气候区，多年平均气温15.1，无霜期221.4天，多年平均日照时数为2178.9小时，日照率49.1%。多年平均降水量1300mm，大部分雨量集中在5、6、7、8四个月份，约占全年降雨量的60%，流域陆面蒸发710mm，水面蒸发900mm，多年平均最大风速15m/s。xx水库流域范围内因无水文测站，没有水位及出库流量观测数据，无法直接计算其年径流量成果。故本次采用等值线图法计算天然年径流，多年平均年径流深r查算2007年河南省水资源编纂委员会编制的河南省水资源附图之河南省多年平均年径流深等值线图，xx水库天然年径流量采用下式计算： (2.1)式中：天然年径流量，万m3；多年平均年径流深，mm；流域面积，0.3km2。量算出流域面积重心处的多年平均年径流深为537mm，故xx水库多年平均径流量16.1万m3。2.3 基本资料xx水库没有降雨、水位、流量观测项目。设计洪水计算依据1984年河南省水利勘测设计院编制的河南省中小流域设计暴雨洪水图集（以下简称84图集）、2005年河南省水文局编制的河南省暴雨参数图集（以下简称05图集）。2.4 设计暴雨2.4.1 设计暴雨量根据流域水文气候特征，设计暴雨历时确定为24小时。分别查84图集、05图集中10、1、6、24小时点雨量值、相应时段的偏差系数cv（cs=3.5cv）和相应频率的模比系数kp，并计算各频率的设计面雨量值 (流域面积小于50km2，点面折减系数为1，面雨量等于点雨量)，计算成果见表2.1。表2.1 年最大1、6、24小时设计点雨量表选用图集时段t(h)ht(mm)cv10%3.33%0.33%kphtpkphtpkphtp84图集1017.50.351.4725.71.7831.22.4042.01450.401.5368.91.91862.66119.76850.501.66141.12.18185.33.24275.4241330.531.70226.12.26300.63.43456.205图集10160.361.4823.71.8029.02.4539.11470.401.5372.11.9190.02.66125.06900.451.60144.02.04184.02.94264.8241400.501.66232.52.18305.03.24453.5通过表2.1可以看出，05图集的暴雨参数与84图集的暴雨参数相差在5%以内，考虑到05图集比84图集资料系列更长，代表性更好，本次水文复核采用05图集参数。其它不同历时的设计点雨量由以下公式计算：暴递减指数 （适用1h以内） (2.2) （适用16h） (2.3) （适用624h） (2.4)各历时雨量 （适用） (2.5) （适用） (2.6) （适用） (2.7)按以上公式计算的流域各频率的暴雨递减指数列于表2.2。表2.2 xx水库各频率的暴雨递减指数设计频率n1n2n3p=10%0.4010.6100.681p=3.33%0.3900.5850.681p=0.33%0.3750.5500.6812.4.2 设计净雨计算降雨径流关系线选用84图集“河南省山区丘陵地区降雨径流关系曲线图”号线，降雨最大初损值imax=50mm。由各频率24小时暴雨查84图集次降雨径流关系得24小时净雨深r24，p为24小时设计雨量，pa为设计前期影响雨量，50年一遇以上暴雨，1020年一遇。计算结果见表2.3。表2.3 设计净雨计算表 频 率10%3.33%0.33%设计雨量p232.5305.0453.5前期影响pa33.34050p+pa265.8345.0503.5查84图集:r24171245391.22.5 设计洪水2.5.1 设计洪量采用降雨径流关系用下式计算24小时设计洪量： (2.8)24小时净雨深，mm；流域面积，km2。列表计算如表2.4：表2.4 24小时各频率设计洪量 频率p项 目10%3.33%0.33%r24(mm)171245391.2w24(万m3)5.17.411.72.5.2 设计洪峰流量xx水库控制流域面积小于200km2，宜于用推理公式计算洪峰流量。公式为： (2.9) (2.10) (2.11)式中：设计洪峰流量，m3/s；洪峰径流系数；洪峰汇流时间，h；流域面积，0.3km2；干流长度，km，l=0.5km；的平均比降，以小数计，j=0.07；设计最大1小时雨量平均强度，即设计频率1小时点雨量，mm；设计暴雨递减指数, 当小时n=n2，当小时n=n2，小时n=n3，计算成果见表2-2；平均入渗率，取3mm/h；汇流参数。据公式，可查图或用求出。将三个基本公式联立转换成方程： (2.12)最大1小时净雨平均强度为。计算成果见表2.5。表2.5 推理公式法计算洪峰流量频率p 项 目10%3.33%0.33% s（mm）74.393.1130.31.64m0.6 (h)0.3200.3010.275qm(m3/s)9.512.117.42.5.3 设计洪水过程采用概化过程先叠加方法推求洪水过程线。依据84图集表（3）24小时净雨时程分配表，以n2p、n3p为参数对24小时净雨概化时程进行分配。将净雨过程按时段进行分配成净雨平均强度r，以各时段的净雨平均强度r计算各次峰的洪峰流量qi=0.278 rf/，然后对应于净雨过程绘制底宽为2、顶高为qi（主峰的顶高为qm）的等腰三角形，连接三角形顶高形成24小时洪水过程线，调整各频率过程线（主峰不变），量算过程包含的洪峰，使其与设计洪量相等，查出各时段对应的洪峰流量值，形成洪水过程线，见表2.6和图2.1。表2.6 xx水库设计洪水过程线表时段（h）10%3.33%0.33%700.20.37.50.20.20.480.20.30.58.50.30.50.890.30.50.89.50.40.50.9100.40.50.910.50.40.50.9110.40.61.011.50.50.91.4120.50.91.512.50.51.11.8130.71.32.113.51.21.93.1141.62.74.514.54.85.69.0159.512.117.415.50.81.42.3160.81.32.216.50.51.11.8170.51.01.817.50.60.81.4180.50.81.318.50.40.50.9190.40.50.919.50.30.50.8200.30.40.820.50.20.30.6210.20.30.621.50.20.30.6220.20.30.522.50.20.20.4230.20.20.423.50.20.20.42400.20.3qm（m3/s）9.512.117.4从上至下依次为：300年、30年、10年一遇洪水过程线 图2.1 xx水库设计洪水过程线图2.6 施工设计洪水2.6.1 施工设计洪水标准xx水库属小（2）型水库，工程等别为等，枢纽永久性水工建筑物级别为5级。根据水利水电工程施工组织设计规范（sl303-2004）和本工程的具体条件及施工导流阶段的要求，临时建筑物级别定为5级，相应确定该工程导流建筑物洪水标准采用5年一遇。2.6.2 施工期确定根据对xx流域降雨特性的分析可知，从4月份开始降雨量明显增大，至11月份明显减小，由此可以确定xx水库的汛期在每年的410月，枯水期在每年的11到次年的3月。根据施工组织设计，xx水库输水管安全加固施工安排在枯水期122月进行，根据施工要求，需计算122月5年一遇入库水量。2.6.3 入库水量xx水库所在流域无实测水文资料，故参证临近流域泼河水库实测入库径流资料。现收集到泼河水库19512007年实测逐月入库径流系列，分析得到12月、1月、2月、122月份5年一遇来水量，泼河水库控制流域面积222km2，通过水文比拟法推得xx水库各分期5年一遇来水量见表2.7。表2.7 xx水库122月入库水量成果表施工期泼河水库分期（20%）入库水量（万m3）xx水库入库水量（万m3）122月18732.5312月477.50.65 1月582.50.792月8561.162.7 泥沙及死库容复核水库坝址无泥沙观测资料，查算2007年河南省水资源附图，水库悬移质多年平均年输沙模数约110t/km/a。综合悬移质、推移质泥沙和岸崩三者需要的淤积库容由下式计算：v=gt/（1+e） (2.13）式中：v淤积库容，m；t-淤积年限，为42a；g多年平均悬移质输沙量，g=fs0，其中 s0取110t/km/a；f集水面积，0.3km；泥沙的容重，一般用1.3t/m；e为推移质和岸崩二者占悬移质泥沙的百分比，本水库取20%。各参数代入后求得淤积库容v为0.13万m，小于原规划死库容2.0万m3，按水库运行42年计算，平均每年淤积30.5m3。若计划水库继续运行30年，总淤积库容为0.22万m3，依旧小于规划死库容，故规划死水位能够满足继续运行要求。第3章 工程地质3.1 地形地貌xx水库位于xx市xxxx镇境内，在xx河流域xx河支流上，工程区地貌上属大别山腹地构造剥蚀中低山地貌区，由浅低山及高中低丘陵和侵蚀宽谷、侵蚀隘谷等组成，山间谷底高程在209.0m左右，左右岸山顶高程在2m左右，大坝位于山谷间一条冲沟上，大坝上游沟谷较窄，大坝下游沟谷稍宽，河床两岸无阶地形成。3.2 地层岩性本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，坝体地层为人工填筑土，坝基主要为片岩（pt）。现根据各层土结构特点和岩土工程性质，从上到下叙述如下：第层：砾质土（q4m1）黄色棕黄色，系筑坝时人工回填的砾质土，稍湿，堆积松散中密，局部为粉质粘土，土的状态可塑软塑状。组成以粘粒、粉粒土为主，密实性差，孔隙发育，结构较疏松，填筑土厚3.06.0米。第层：粘土心墙（q4 m1）黄褐色,湿，土呈可塑状,物质组成以低液限粘土为主, 含有风化砂，填筑碾压质量不均匀。本层区内分布不均，层厚3.59.0米。第层：强风化片岩（pt）黄色灰白色，片状构造，组分以石英、长石、云母为主，次为角闪石。母岩结构已完全破坏，呈强风化状态，锤击易碎，岩心呈碎末状，采取率低。本层区内分布均匀，顶板起伏较大，层厚1.52.0米。第层：中风化片岩（pt）黄色灰白色，片状构造，组分以石英、长石、云母为主，次为角闪石，岩心呈块状或短柱状，采取率低，本层区内分布均匀，顶板起伏较大，此次勘察未揭穿此层，最大厚度5.0m。3.3 地质构造与地震3.3.1 区域地质构造xx水库区位置在区域构造单元划分上属三级构造单元之西峡-南湾地向斜褶皱束（14），以水库大坝为中心60km范围内的大断裂南有桐柏商城深断裂，北有xx梅山深断裂，两条断裂呈北西西向平行展布，是二级构造单元界线。3.3.2 新构造运动与地震据中国地震目录（1960年）记载，xx市自明宪宗成化七年四月(1471年5月)记载最早的商城县金刚台地震以来，全市共发生有感地震百余次，但震级接近或等于5级的地震仅有4次，其中商城、潢川、光山和平桥区各一次，震中烈度为度。因此，将xx水库库区地震基本烈度定为度。另据中国地震动参数区划图（gb18306-2001），xx水库工程区地震动峰加速度为0.05g。根据建筑抗震设计规范（gb500112010）之规定，从场地土的性质判定，场地土属中硬场地土，场地类别为类，属抗震一般地段。3.4 枢纽区工程地质条件3.4.1 大坝3.4.1.1 坝基据钻探分析，桩号0+0000+090段坝基主要为片岩（pt），坝基分别为第层强风化片岩，渗透系数q=2.40lu3.20lu，属弱透水，第层为中风化片岩，渗透系数q=0.29lu0.41lu，属微透水层，不存在坝基渗漏。3.4.1.2 坝体(1)填土质量从大坝钻探来看，坝体土料有相当一部分含有机质耕作土，很湿，呈可塑软塑状，钻进中有缩径现象，坝体采取10组原状填土样室内分析，干密度最小值为1.54g/cm3，最大值为1.61g/cm3，平均值为1.58 g/cm3，由坝体填土取样击实试验，最大干密度为1.68 g/cm3，（由规范小水库干密度设计值为1.680.961.61g/cm3）与规范要求1.61g/cm3比较，合格率为20%。压实度为0.925，说明坝体填筑质量不满足规范要求。(2)坝体的透水性试验坝基第层为中风化片岩，q=0.29lu0.41lu, 属微透水层，第层为强风化片岩，渗透系数q=2.40lu3.20lu, 属弱透水层，故不存在坝基渗漏。坝体分别为第层砾质土渗透系数k=3.85e-34.25e-3 cm/s, 属强透水层、第层粘土心墙渗透系数k=1.34e-46.45e-5 cm/s，属中等弱透水层，注水试验成果见表3.1。表3.1 土岩层渗透试验成果表序号土名试验方法组数范围值(cm/s)平均值(cm/s)渗透等级砾质土钻孔注水33.85e-34.25e-34.08e-3强等透水粘土心墙钻孔注水41.34e-46.45e-51.20e-4中等弱透水强风化片岩钻孔压水3q=2.40lu3.20luq=2.42lu弱透水中风化片岩钻孔压水3q=0.29lu0.41luq=0.26lu微透水大坝渗漏严重，主要是坝体填筑不密实，坝基与坝体接合处施工处理不当造成，存在渗透安全问题。根据原位和室内试验成果，经综合分析整理，代替料物理力学性质试验成果见表3.2和3.3。表3.2 坝体代替料颗粒分析成果统计表统计项目颗 粒 组 成 （%）砾石（mm）砂粒（mm）粉粒（mm）粘粒（mm） 220.50.50.250.250.0750.0750.005组 数444444最大值33.113.512.511.634.527.4最小值22.39.78.98.429.217.5平均值27.511.610.710.231.622.4推荐值27.511.610.710.231.622.4表3.3 粘土心墙力学性质试验成果统计表土体单元序号土名（时代成因）粘土心墙（q4ml）试验项目组数范围值平均值饱快c(kpa)424-3530摩擦角()411.6-15.213.4饱固快c(kpa)418-2923摩擦角()414.9-18.416.1压缩系数mpa-160.383-0.4880.40压缩模量mpa64.78-7.126.43标准贯入击数击134-653.4.2 溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰，堰顶宽3.60m，进口堰顶高程223.40m；底部为原状岩体，呈强风化状态，两岸为原状山体。溢洪道进口明渠段为第层砾质土上，该层土渗透性大，抗冲刷能力差；底部为第层强风化片岩该层强度高，为理想持力层，fak=300mpa,工程地质条件良好。陡坡段为第层强风化片岩，该层强度高，为理想持力层，fak=260mpa,工程地质条件良好。但抗冲刷能力差。尾水渠为第层砾质土层厚1.0m，fak=160mpa，该层土渗透性大。下伏第层强风化片岩，该层强度高，为理想持力层，fak=260mpa,工程地质条件良好。但抗冲刷能力差，溢洪道设计应考虑衬砌防护问题。3.4.3 输水洞输水洞斜卧管位于水库右侧山坡上，平管为400mm的砼预制管，进口高程215.00m，洞身长158m。进口由斜卧管，出口直接与渠道相接，出水口底部高程为213.86m，出水口尺寸为0.50.5m（宽高）。设计引水流量0.1m3/s。勘察结果表明，输水洞闸室及洞身基础部分持力层均为第层强风化片岩，该层强度高，为理想持力层，fak=260mpa,工程地质条件良好。洞身基础无沉降变形。3.5 天然建筑材料3.5.1 土料区据料区调查，工程所需土料可以就地取材，在水库库区下游粘性土(低液限粘土)较为丰富，储量能够满足工程需要。土料区评价：成分为粉质粘土，棕黄色，粘粒含量较27.335.4，规范要求1030；天然含水率23.4 ，稍大于最优含水率22.1；塑性指数13.5，规范要求717，综合评价土料区土料基本满足规范要求，基本合格。石料可采用下箭厂河石料场块石，材质优良。经取样分析，饱和密度2.69 g/cm3，饱和吸水率0.47%，饱和单轴抗压强度110mpa。碎石可按粒径要求从块石中加工获取。水泥及其它建材采购于xx县城，运距约60km。材料货源充足，均可保证工程用量。外购材料进场前必须进行质量控制指标检测，满足要求后方可进场。3.6 结 论通过本次勘察，xx水库大坝、溢洪道、输水洞工程水文地质条件基本查明:(1)xx水库位于xx市xxxx镇境内、在xx河流域xx河支流上，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。库区及坝址区地貌上属大别山山前低山区。(2)库区工程地质条件良好，不存在穿坝断裂，建库以来库岸边坡稳定，未发生边岸再造等不良工程地质问题，水库淤积轻。(3)坝址区地层结构较简单，从上至下可分为四层。第层代替料由砾质土组成，填筑密实度不均；第层填土（粘土心墙）由粘土组成，填筑密实度不均；第层、第层为岩石。(4)坝体填筑不密实，局部填筑土料不合格，大坝填筑质量差。(5)大坝渗漏严重，主要是坝体填筑不密实、坝基与坝体接合处施工处理不当造成，存在渗透安全问题。(6)其它建筑物因先天不周或年久失修，均不同程度存在问题。(7)xx水库库区地震基本烈度定为度。地震动峰加速度为0.05g。(8)大坝存在白蚁侵害，建议对白蚁危害进行药物灌浆处理。第4章 工程任务及规模4.1 地区社会经济发展概况xx地处河南省南端，大别山腹地，鄂豫皖三省结合部。总面积1612平方公里，辖15个乡镇，1个管理区，205个行政村（居委会），2010年第六次人口普查常住人口33.6万人，其中农业人口27.6万人。106、312国道、大广高速公路穿越境内，京九铁路纵贯南北，距武汉天河国际机场120公里、长江阳逻港100公里，素有“三省通衢”、“中原南门”之称。xx是块红色的土地，先后诞生了红四方面军、红二十五军、红二十八军等多支主力红军，为革命献出了5万5千名优秀儿女的宝贵生命，留下了徐向前、邓小平、刘伯承、李先念等老一辈革命家的战斗足迹，孕育了吴焕先、高敬亭、许世友、李德生等90多位叱咤风云的将军和省部级以上领导干部，是全国著名、河南省唯一的将军县。xx境内资源丰富，板栗、银杏、茶叶、茶油、中药材、山野菜和猕猴桃的品质、产量均居河南省之冠，是全国著名的板栗之乡、银杏之乡、茶叶之乡。境内有金钱豹、大鲵、甲板龟、穿山甲、白冠长尾雉等国家一级保护动物。已探明的各种矿产有40余种，是全国花岗石、石英石储量最大的县和天然金红石重要产区之一。近年来，xx人民发扬老区光荣传统，大力发展以非公有制经济为主体的工业经济、生态经济、旅游经济和劳务经济，取得了显著成效。2007年，全县地方生产总值达到39.85亿元，财政一般预算收入8810万元，农民人均纯收入3989元，县域经济综合实力在全省排序跃居第52位，4年上升了32个位次。xx获得了国家卫生县城、中国人居环境范例奖、国家级生态示范区、香山湖国家水利风景区、金兰山国家森林公园、连康山国家自然保护区、全国造林绿化模范县、中国优秀旅游目的地、中国最佳旅游目的地、中国最佳旅游名县、全国绿色小康县、国家园林城市和河南省社会治安综合治理先进县省等称号，2008年xx还顺利通过国家文明县城和中国旅游强县检查验收。xx树立经营城市理念，坚持城市建设上高起点规划，高标准建设，高水平管理。围绕青山、绿水、蓝天、红城的城市建设目标，先后建成了xx广场、英雄广场、徽派建筑一条街、清茶园、爱心园、滨河景观带、虹桥、城区高架桥、体育活动中心、英雄山栈道及铁索桥、长潭小区、金水小区等一大批市政设施和住宅小区，县城面积由九五初的4平方公里发展到17.5平方公里，城区人口近8万人，城区绿化面积69.7万平方米，城市绿化覆盖率达到41%，成为一个城在山中、水在城中、楼在绿中、人在画中的生态型山水园林城市。坚持用建设城市的理念建设农村，新农村建设开局良好，面貌日新月异。xx立足实际，发挥优势，大力推广种植超级杂交稻、地膜花生、双低油菜、脱毒红薯、中药材等特色经济作物，鼓励农民发展生态林业、大棚蔬菜、食用菌种植和以茶产业为主的高效种植业，大部分乡镇确立了自已的特色农产品特色农业发展卓有成效。xx实施兴山富民工程，大力发展生态经济，全县现有杉木30万亩、板栗32万亩、茶叶12万亩、银杏3万亩、油茶8万亩。全县森林覆盖率达到72%，林业经济实现了快速增长，总产值达到9.18亿元，名列全省第二，全市第一。4.2 除险加固工程任务xx水库位于xx市xxxx镇内，处在xx河流域xx河支流上，建成于1972年，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。水库承雨面积0.3km2，河长0.5km，河道比降0.07，总库容12.30万m3，兴利库容8.7万m3，调洪库容1.6万m3，死库容2.0万m3。本次除险加固工程设计，不涉及水库规划任务，即水库仍以防洪、灌溉为主，兼顾养殖等综合利用为目的。主要任务是针对水库安全鉴定存在问题以及历史遗留问题，进行除险加固设计，其主要内容为：(1)大坝：坝体防渗加固处理，整修上下游坝坡，对上游进行砼护坡，加宽坝顶，硬化坝顶及新建上坝路，新建上下游坝坡踏步，完善下游排水设施，消灭白蚁等。(2)溢洪道：溢洪道堰顶高程由现状的223.40m降低至222.60m，宽度由原来的3.6m拓宽至4.0m，新建进口段和控制段，护砌泄槽段，新建消力池。(3)输水洞：在原址拆除重建进水口及斜卧管。(4)管理设施：增设水位尺和2个坝上位移观测点桩，完善监测和管理设施。4.3 水库洪水调节计算和特征水位4.3.1 防洪标准和调洪运用方式(1) 防洪标准经复核，xx水库总库容12.30万m3。根据sl252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准及gb50201-94防洪标准，本工程属于等小（2）型工程，主要建筑物大坝、溢洪道、输水涵管为5级建筑物，次要建筑物为5级。由于水库建库早，原始设计资料中并未有明确的洪水设计标准。后xx水利局对小水库清查整顿并登记造册，明确采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。1994年国家颁布了防洪标准，2000年水利部颁布了水利水电工程等级划分及洪水标准，依据现行规范，本工程属于等小（2）型工程，水库大坝的防洪标准应按2030年一遇洪水设计，200300年一遇洪水校核。本次水库大坝安全鉴定防洪复核，在规范适用范围内不降低原复核标准，采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。消能防冲建筑物采用10年一遇洪水设计。(2) 调洪运用方式本次除险加固xx水库溢洪道堰顶设计净宽4.0m，堰顶高程222.60m，无闸门控制。水库调洪削峰基本不受人为控制。因此，不考虑设置防洪库容，以平溢洪道堰顶水位222.60m为起调水位，由水库自然调蓄洪水。4.3.2 基本资料(1) 水库库容曲线本次水库库容曲线复核在原地形图上重新量算，水位库容曲线与xx水库清查整顿上报资料基本一致。水位库容曲线见表4.1和图4.1。表4.1 xx水库水位库容zv曲线水位(m)209.1215223.4224.4225.4库容(万m3)0211.512.413.6图4.1 xx水库水位库容zv曲线（2） xx水库泄流能力曲线xx水库现状溢洪道堰顶高程为223.40m，宽度为3.6m，断面尺寸过小，不满足防洪要求，严重威胁到大坝安全，需要对其进行除险加固，考虑到投资限制，以及下游灌溉面积较小，将现状溢洪道堰顶高程降低0.8m至222.60m，宽度也拓宽至4.0m。溢洪道泄流能力按无底坎宽顶堰溢流计算，公式采用水力计算手册中堰流流量计算公式： (4.1)式中：q 泄流量（m3/s）； n 闸孔数目； b 单孔宽度（m）； h0 计入流速水头的堰上总水头(m)； m 流量系数，m=0.365； 侧向收缩系数, =0.93； 淹没系数，自由出流=1.0。溢洪道过流能力计算结果详见下表4.2。表4.2 xx水库泄流库容qzv关系库水位z(m)222.6223.0223.4224.0224.4堰顶水头h（m）现状0000.61.0加固后00.40.81.41.8泄流能力q(m3/s)现状0002.86.0加固后01.54.31014.5库容（万m3）10.711.111.51212.4（3）设计洪水xx水库设计洪水采用本次复核成果，见表2.6。4.3.3 调洪计算及成果分析水库调洪计算的具体方法有很多种，如试算法、图解法、计算尺法、简化三角形法等。其中试算法概念明确，但计算工作量大，有时要多次试算才能得出一个时段的结果。图解法和半图解法则可避免试算，对一个水库进行多种方案和多种频率的设计洪水调洪计算时，更显其优越性。本次调洪演算采用半图解法。半图解法调洪演算方程为： (4.2)在进行调解计算时，可根据确定的溢洪建筑物的类型、尺寸和库容曲线、计算时段t，绘出的辅助曲线。从第一时段开始，由入库洪水过程和起始条件就可以知道q1、q2、q1、v1，从而可以计算出水量平衡衍生式子的右侧数值，并以此值查曲线，便可得出第一时段末q2值。第一时段末各项的数值就是第二时段初始的各项数值。重复第一时段的解算方法，又可以得第二时段末的q2值。这样逐时段进行下去，就可以得出整个下泄流量过程线。根据有关洪水调节计算的规定，xx水库调洪计算采用静库容法，以0.5小时为调洪计算时段，以平溢洪道堰顶水位222.60m为起调水位，按本次复核泄流能力对水库各频率的设计洪水进行了调洪计算，各种频率洪水对应的最高洪水位和相应最大下泄流量见表4.3。从调洪计算成果表4.3中可以看出，本次除险加固的水库设计洪水位（3.33%）和校核洪水位（0.33%）分别为223.85m和224.29m，最大下泄流量分别为8.44m3/s和13.21m3/s。本次复核xx水库总库容为12.30万m3，调洪库容为1.60万m3。表4.3 xx水库调洪演算成果洪水频率洪峰流量（m3/s）起调水位(m)最大泄流（m3/s）调洪最高水位(m)最大库容（万m3）调洪库容（万m3）p=10%9.5222.66.58223.6611.701.00p=3.33%12.1222.68.44223.8511.881.18p=0.33%17.4222.613.21224.2912.301.604.4 加固后坝顶高程复核根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（sl189-96）规定，坝顶在水库静水位以上的超高应按下式计算： (4.3)式中：y超高，m; r波浪爬高，m； a安全加高，此水库大坝为5级建筑物，设计状态取0.5 m，校核状态取0.3 m。(1) 波浪爬高波浪的平均波高和平均波周期采用莆田试验站公式： (4.4) (4.5) (4.6)式中：g重力加速度，取9.81m2/s；hm平均波高，m；hm水域平均水深，m；d风区长度，m，本工程取200m；w大坝迎水面风速，m/s，设计状况为22.5m/s，校核状况为15m/s；大坝迎水面坡比m=1.55.0时，平均波浪爬高采用公式： (4.7)式中：rm平均波浪爬高，m；m坡度系数，m=1.65；k斜坡的糙率渗透系数，查表a.1.12-1（碾压式土石坝设计规范sl274-2001）砼板护坡取0.9；kw经验系数，查表a.1.12-2（碾压式土石坝设计规范sl274-2001）。经计算设计、校核状况平均波浪爬高值分别为0.64m、0.39m。(2) 坝顶高程核算根据规范，级土石坝设计情况下的安全超高a=0.5m，校核情况下a=0.3m。大地冲水库坝址区地震基本烈度为度，依据sl203-97水工建筑物抗震设计规范，可不考虑地震加高。表4.4 坝顶高程核算表项 目设计状况校核状况最高静水位(m)223.85224.29安全加高(m)0.50.3波浪爬高(m)0.640.39计算坝顶高程(m)224.99224.98设计坝顶高程(m)225.00坝顶高程为设计洪水位加上坝顶在水库静水位以上的超高或校核洪水位加上坝顶在水库静水位以上的超高，两者之中取较大值。 综合考虑两种工况，现状水库坝顶高程局部低于核算的坝顶高程要求，不满足规范要求，本次除险加固工程设计坝顶高程定为225.00m。4.5 施工洪水调节计算和特征水位4.5.1 施工洪水标准及导流方式xx水库属小（2）型水库，工程等别为等，枢纽永久性水工建筑物级别为5级。根据水利水电工程施工组织设计规范（sl303-2004）和本工程的具体条件及施工导流阶段的要求，临时建筑物级别定为5级，相应确定该工程导流建筑物洪水标准采用5年一遇。本次除险加固需对输水洞进行加固，届时将无导流设施，拟使用围堰挡水。4.5.2 施工围堰水位根据对xx流域降雨特性的分析可知，从4月份开始降雨量明显增大，至11月份明显减小，由此可以确定xx水库的汛期在每年的410月，枯水期在每年的11到次年的3月。根据施工组织设计，xx水库输水管安全加固施工安排在枯水期12月进行，由于无导流设施，拟采用围堰挡水，故需计算12月5年一遇入库水量以确定围堰挡水水位。据水文成果，xx12月5年一遇入库水量为0.65万m3，死库容2万m3，相应库水位为215.60m。第5章 除险加固工程设计5.1 工程等级和设计标准xx水库除险加固后总库容12.30万m3，按照水利水电工程等级划分及洪水标准(sl252-2000)的规定，属小(2)型水库，工程等别为等，所属主要建筑物为5级。主要建筑物包括大坝、溢洪道、输水洞等。水库除险加固工程防洪标准采用30年一遇洪水设计，设计水位223.85m，相应库容11.88万m3，300年一遇洪水校核，校核水位224.29m，相应库容12.30万m3。5.2 设计依据(1)采用的主要技术规范防洪标准（gb50201-94）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（dl502193）水工混凝土结构设计规范（sl/t19196）水工建筑物荷载设计规范（dl50771997）碾压式土石坝设计规范（sl2742001）溢洪道设计规范（sl2532000）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（sl189-96）土石坝安全监测技术规范（sl60-94）(2)相关文件河南省xxxx水库大坝安全鉴定报告xxxx水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告 河南省水利勘测设计院河南省中小流域设计暴雨洪水图集 河南省水文局河南省暴雨参数图集(3)工程等级水库工程由大坝、溢洪道、输水洞等建筑物组成。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-200