曾山垅水库除险加固工程初步设计报告.doc

江西省重点小(2)型病险水库规划项目 德安县曾山垅水库除险加固工程 初步设计报告 （修订稿） 江西省修江水利电力勘察设计有限责任公司 工程设计证号A236002757 二一一年十二月 批 准: 杜小炳 核 定: 彭满红 校 核： 黄 涛 项目负责人: 邓林辉 报告编写人员: 邓林辉、李智源、刘裕民 目目 录录 1 综合说明综合说明1 1.1 水库基本情况.1 1.2 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 水文水文5 2.1 基本资料.5 2.2 设计暴雨7 2.3 设计洪水9 3 工程地质工程地质16 3.1 工程设计施工简介.16 3.2 工程地质.16 3.3 工程地质条件及评价.18 3.4 天然建筑材料.24 3.5 结论与建议24 4 加固设计加固设计.27 4.1 工程任务和规模27 4.2 主要加固项目32 4.3 设计依据34 4.4 工程总体布置.36 4.5 大坝除险加固设计.37 4.6 灌溉建筑物除险加固设计.51 4.7 溢洪道除险加固设计.51 4.8 工程量汇总.61 4.9 对外交通.62 5 施工组织设计施工组织设计62 5.1 施工条件63 5.2 施工导流64 5.3 主体工程施工64 5.4 土石方平衡.66 5.5 施工总体布置66 5.6 施工总进度67 6 工程管理设计工程管理设计69 6.1 管理现状及存在问题69 6.2 管理机构及设施69 6.3 工程管理和保护范围.70 6.4 建设期的管理体制及实施办法70 7 水土保持与环境保护设计水土保持与环境保护设计.71 7.1 水土保持设计.71 7.2 环境保护设计.73 7.3 水土保持及环保投资.77 8 设计概算设计概算.78 8.1 工程概况.78 8.2 编制依据78 8.3 工程概算表80 9 附件及附图附件及附图89 9.1 报告附件89 9.2 报告附图89 1 1 综合说明综合说明 1.11.1 水库基本情况水库基本情况 1.1.1 工程位置及水文气象要素工程位置及水文气象要素 曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，距德安县城约 20km，距吴山乡 2km。 坝址坐落在博阳河支流田家河上，地理位置为东经 11540，北纬 2927。 水库上游与丁山垅水库紧接，坝址以上区间集雨面积 7.65km2，主河道长 3.92km， 河道比降 5.20%。加固后，水库总库容 71.48104m3，最大坝高 20.0m。 水库地处中亚热带湿润季风气候区，多年平均降雨量 1395.6mm，多年平均蒸 发量为 1585.7mm，年平均气温 16.8oC，多年平均无霜期为 249d，多年平均湿度为 78%，常年多偏北风，年平均风速 2.77m/s。 水库流域暴雨频繁，暴雨主要发生在 46 月，暴雨类型主要分为峰面雨和台 风雨。洪水季节有明显的规律性，46 月份为洪水多发季节，洪水常以陡涨急落 除险，洪水单峰型多，复峰型少，一次洪水历时一般为 12 天。 1.1.2 工程建设过程及近期加固情况工程建设过程及近期加固情况 该水库 1965 年动工新建，1966 年 10 月完工开始蓄水。由县水务局技术指导， 当地吴山村几个小组参加大坝建设。大坝主要是由人工方法施工完成的。坝体为 粘土质砂；溢洪道在右岸山体开挖而成。大坝施工整个过程属民办公助的性质， 队伍庞大，既没有专业队伍，也缺乏相应的施工设备，全部采用土法上马方式， 大坝施工质量不能有效控制。大坝清基不彻底、截水槽较浅，坝体填筑土碾压质 量差，坝基及坝身均存在渗漏；因此，该大坝的修筑质量难以保证。 1.1.3 加固前工程任务及规模加固前工程任务及规模 水库设计灌溉面积 1000 亩，实际灌溉面积 700 亩，受益群众为吴山村等地村 民，保护人口 1000 余人。是一座以灌溉为主兼有防洪、养殖等综合效益的小 （2）型水库工程。枢纽工程主要建筑物有大坝、溢洪道和坝下涵管等。 除险加固前，原注册登记水库正常蓄水位 17.0m（假设高程） ，设计洪水位 18.0m，校核洪水位为 18.7m，相应总库容 70 万 m3。根据水利水电工程等级划 分及洪水标准的规定，该水库为等水利工程，是一座以灌溉为主，兼有防洪、 养殖效益的综合利用小（二）型水库，主要枢纽建筑物有:大坝、溢洪道、坝下涵 2 管等。 加固后，根据水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000） ，水库枢 纽工程等别为等，主要为永久性建筑物为 5 级建筑物，次要建筑物属 5 级。水 库正常高水位为 93.32m（黄海高程 下同） ，相应库容 25.41104m3，死水位为 84.00m，死库容为 0.78104m3。设计洪水标准为 20 年一遇，设计洪水位为 97.26m，相应库容为 51.47104m3，校核洪水标准为 200 年一遇，校核洪水位为 97.44m，相应库容为 65.94104m3。 1.1.4 加固前建筑物布置及结构型式加固前建筑物布置及结构型式 （1）大坝 经复核，大坝为心墙土坝。坝顶高程 97.2097.51m，最大坝高 20.0m，坝顶 宽度 2.202.50m，坝顶长 80m。上游坝坡坡比为 1:2.291:2.65。下游坝坡坡比为 1:2.681:2.77。坝顶及坝坡杂草丛生，上、下游坝坡无护坡；坝坡脚无反滤排水 设施。 （2）溢洪道 溢洪道位于大坝右侧。进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为 93.32m,宽 11.0m。 陡槽底板及右边墙均无护砌，出口无消能设施。 （3）坝下涵管 坝下涵管位于大坝左侧，为圆形砼预制管，管径 400mm，管壁厚度 0.20m， 长约 85.0m，进口底板高程 84.00m，出口底板高程 82.49m，进口斜管控制。 1.21.2 除险加固的必要性除险加固的必要性 根据安全评估、地勘报告及本次设计安全复核，曾山垅水库目前存在的主要 问题有: 大坝填筑质量差，清基不彻底，是造成大坝坝体及坝基渗漏的主要原因。 心墙土渗透系数及压实度均不满足规范要求，坝基、坝体及坝肩均存在渗 漏。 溢洪道浆砌左边墙施工质量差，砂浆脱落，底板砼破损严重，宽顶堰段及 右边墙均无衬砌，且存在坍塌现象，无消能设施。 坝下涵管为素砼预制圆管，混凝土施工质量差，砼老化、砾石裸露；管壁 漏水产生接触渗漏，在涵管出口上部坝体出现塌陷坑。 3 水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施，无通讯设施和管理用房， 进库和上坝公路路况差。 根据江西省小（2）型水库大坝安全评价技术规定（试行） 第六条大坝安 全分类标准， ，曾山垅水库大坝属类坝，不能安全运行。 曾山垅水库是一座以发灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用效益的重点小(2)型 水库，水库设计灌溉面积 1000 亩，实际灌溉面积 700 亩，保护耕地 1600 亩，保 护人口 1000 人。水库自建成以来为地方国民经济发挥了重要作用。但工程运行过 程中一直存在较多安全隐患，使工程不仅不能发挥设计规模效益，而且对其下游 人民的生命和财产安全形成很大威胁。因此，对曾山垅水库进行除险加固非常必 要。 1.31.3 除险加固的主要内容除险加固的主要内容 根据工程存在的问题，安全评估的结论及有关工程设计标准和规范规程，拟 定的曾山垅水库枢纽建筑物除险加固的主要任务是: 保持工程现有规模，加固大坝、溢洪道，坝下涵管拆除重建，完善工程运行、 管理及防汛设施，提高水库蓄水和防洪能力，确保水库大坝安全，充分发挥本工 程的经济和社会效益。除险加固主要建设内容为: （1）大坝：采用粘土斜墙对大坝进行防渗处理，加高坝顶，对上下游坝坡进 行整坡，坡比调整为，上游 1:2.50，下游 1:2.50。上游采用预制砼护坡，下游草皮 护坡。并对坝脚增设贴坡反滤及排水沟，对坝顶铺设 5.0m 宽砼路面。 （2）溢洪道：保持原底板高程 93.32m 不变，对溢洪道进行完建，新建进口及 宽顶堰，衬砌陡槽段，新建消力设施。 （3）对坝下涵管进行内衬加固，进口采用斜管控制。 （4）管理设施：增设水位观测尺及新建值班房。 4 1.41.4 工程特性表工程特性表 序号序号名称名称单位单位加固前加固前加固后加固后备注备注 一一水文水文 1集雨面积km27.77.65 2多年平均年降雨量mm/1395.6 P(%)55 3设计洪水标准及流量 m3/s84.595.47 P(%)0.50.5 4校核洪水标准及流量 m3/s123.66156.2 二二水库水库 5校核洪水位m97.44原为假设高程 6设计洪水位m96.26 7正常蓄水位m93.3293.32同起调水位 8死水位m84.0084.00 9总库容(校核洪水位以下库容)万 m370.065.94 10正常库容万 m334.5225.41 11死库容(死水位以下)万 m31.00.78 三三工程效益工程效益 12保护人口人10001000 13保护耕地亩16001600 14灌溉面积亩10001000 四四主要建筑物及设备主要建筑物及设备 15大坝 坝型m心墙坝粘土斜墙 坝顶高程m97.2097.5198.40 最大坝高m20.020.0 坝顶长度m80.080.0 坝顶宽度m2.202.504.0 16泄水建筑物 型式开敞式开敞式宽顶堰 溢流段长度m/6.0 设计泄洪流量m3/s/75.99 校核泄洪流量m3/s/125.67 消能形式/挑流 17输水建筑物预制砼圆管 内衬 PE 管 长度m8585 断面尺寸m400300 控制形式进口斜管进口斜管 进口高程m84.084.0 出口高程m82.4982.49 5 2 2 水文水文 2.12.1 基本资料基本资料 2.1.1 流域自然条件流域自然条件 曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，坝址坐落在博阳河支流田家河上，地 理位置为东经东经 11540，北纬 2927，坝址以上有丁山垅水库，其控制 流域面积 0.45km2，本水库控制流域面积为 7.65 km2，主河道长 3.92km，河道的平 均比降 0.052，整个流域内山清水秀，植被良好。 2.1.2 水文资料及测站情况水文资料及测站情况 曾山垅水库坝址处无雨量站，流域上下游无水文测站，没有实测的流量资料， 所以本次设计洪水采用江西省暴雨洪水查算手册推算，流域面积小于 30km2， 其设计暴雨采用推理公式法进行计算。 2.1.3 水库、流域特征参数水库、流域特征参数 （1）水库流域特征参数复核 本次初步设计根据万分之一航测图对流域面积、主河道长度、河道比降进行 了复核。复核前后的水库流域特征参数结果如表 2.1.1 所示。 表 2.1.1 水库流域特征参数复核表 （2）水库水位面积、库容关系复核 此次初步设计对实测了高程 86.84m、87.84（本次测量水位）的库区面积推算 库容曲线并采用 1：10000 地形进行复核，现将本次推算水位面积库容曲线列 表如下，详见表，2.1.2 和图 2-1 所示。 水库流域特征参数原设计复核后 控制流域面积 F(km2)7.77.65 主河道长度 L(km)/3.92 主河道比降 J/0.052 6 表表 2.1.2 水库水位水库水位 H库容库容 V、面积、面积 S 关系表关系表 水位 Z（m）面积 A（千 m2）库容 V（万 m3） 830 0 842.5 0.13 855.4 0.52 868.8 1.23 8713.2 2.33 8818.5 3.92 8925.2 6.10 9033.1 9.02 9141.7 12.76 9251.8 17.43 9363.4 23.19 9475.6 30.14 9591.1 38.48 96107.7 48.42 97125.3 60.07 98144.6 73.56 99165.8 89.08 100191.6 106.95 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 050100150200250 面积（千m2）、库容（万m3） 水位（m） HV HA 图图 2-1 7 2.22.2 设计暴雨设计暴雨 2.2.1 设计暴雨计算方法设计暴雨计算方法 该水库位于博阳河支流田家河上，流域内无水文测站，也无实测的径流资料，无 法根据实测流量资料推求设计洪水。因此本次设计采用江西省暴雨洪水查算手册 （简称手册 ）通过暴雨推求库区设计洪水，根据手册 ， “集雨面积小于 30 km2的 流域，一般采用推理公式法计算设计洪水”。该水库流域面积为 7.65km2，因此采用推 理公式法。 2.2.2 设计暴雨计算设计暴雨计算 设计暴雨计算参数主要由均值H、变差系数 CV、偏差系数 CS=3.5CV三个参数组 成，设计暴雨要素可通过手册等值线图及附图附表查得，计算成果见暴雨要素查 算表 2.2.1。 8 表 2.2.1 水库水库暴雨要素查算表 统计参数频率(%) 暴雨要素 查算0.55 24 小时暴雨均值 H点 24查附图 2-4 110110 6 小时暴雨均值 H点 6查附图 2-6 8080 1 小时暴雨均值 H点 1查附图 2-8 4545 Cv24查附图 2-5 0.50.5 Cv6查附图 2-7 0.460.46 Cv1查附图 2-9 0.450.45 KP24查附表 5-2 1.993.06 KP6查附表 5-2 1.92.84 KP1查附表 5-2 1.882.79 24 小时点暴雨量 H点 24p= H点 24Kp24 218.9 336.6 6 小时点暴雨量 H点 6p= H点 6Kp6 152.0 227.2 1 小时点暴雨量 H点 1p= H点 1Kp1 84.6 125.6 3 小时点暴雨量 H点 3p=H1p. 2 1 3 n 121.2 180.6 24查附图 5-1 0.9999 0.9999 6查附图 5-1 0.9998 0.9998 1查附图 5-1 0.9997 0.9997 3查附图 5-1 0.9998 0.9998 24 小时面暴雨量 H面 24 H点 24p24 218.9 336.6 6 小时面暴雨量 H面 6 H点 6p6 152.0 227.2 1 小时面暴雨量 H面 1 H点 1p1 84.6 125.5 3 小时面暴雨量 H面 3 H点 3p3 121.1 180.6 统计参数频率(%) 暴雨要素 查算50.5 24 小时暴雨均值 H点 24 查附图 2-4110110 6 小时暴雨均值 H 点 6 查附图 2-68080 1 小时暴雨均值 H 点 1 查附图 2-84545 Cv24查附图 2-50.50.5 Cv6查附图 2-70.460.46 Cv1查附图 2-90.450.45 KP24查附表 5-21.993.06 KP6查附表 5-21.92.84 KP1查附表 5-21.882.79 24 小时点暴雨量 H点 24p = H点 24Kp24218.9336.6 6 小时点暴雨量 H 点 6p = H点 6Kp6142.5227.2 1 小时点暴雨量 H 点 1p = H点 1Kp184.6125.55 3 小时点暴雨量 H 点 3p =H1p.2 1 3 n 121.2 180.6 24查附图 5-10.99940.9997 6查附图 5-10.99920.9992 1查附图 5-10.99870.9987 3查附图 5-10.9990.999 9 设计暴雨按手册中的暴雨进程分配雨型表进行分配，时段取 1 小时，各时段的分 配系数见手册附表 46，得 24 小时暴雨时程分配，见表 2.2.2。 表 2.2.2 水库水库 24h 暴雨时段分配表暴雨时段分配表 2.32.3 设计洪水设计洪水 2.3.1 产流计算方法产流计算方法 德安地处南方湿润气候区，降雨径流的主要方式为蓄满产流，一次降雨的径流总 量(R总)取决于降雨量(H)和雨前土壤含水量(Pa)二个因素，降雨径流相关采用 R总=f(H 24 小时面暴雨量 H面 24 H点 24p24218.77 336.50 6 小时面暴雨量 H 面 6 H点 6p6142.39 227.02 1 小时面暴雨量 H 面 1 H点 1p184.49 125.39 3 小时面暴雨量 H 面 3 H点 3p3121.05180.43 （5%） 24 H （0.33%） 24 H 1 3.3 5.5 2 3.3 5.5 3 3.3 5.5 4 3.3 5.5 5 3.3 5.5 6 3.3 5.5 7 0.0 0.0 8 0.0 0.0 9 0.0 0.0 10 6.7 10.9 11 6.7 10.9 12 6.7 10.9 13 6.2 9.3 14 12.3 18.6 15 12.3 18.6 16 21.9 33.0 17 84.6 125.5 18 14.6 22.0 19 6.0 9.8 20 6.0 9.8 21 5.4 8.8 22 3.3 5.5 23 3.3 5.5 24 2.7 4.4 合计 218.8 336.6 10 +Pa)形式。查手册附图 3-1 产流分区图知，曾山垅水库位于产流第区。该区的 设计前期雨量 Pa=70mm，Im=100mm。根据不同频率的 24 小时暴雨时程分配， 查手册附表 3-2（V） ，可得到相应各时段的累积径流总量，再根据 24 小时平 均雨强查手册附表 3-3 可得稳渗强度 fc，将各时段径流深 R总减去地下径流深 R 下（R下=fct） ，即得设计净雨过程，计算见表 2.3.1，表 2.3.2。其中:fc(5%) =1.93mm/h，fc(0.33%)=2.36mm/h。 11 表 2.3.1 5%频率净雨过程计算表 表 2.3.2 0.5%频率净雨过程计算表 时段 项目 123456789101112131415161718192021222324合计 H4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.0 0.0 0.0 8.0 8.0 8.0 6.9 13.8 13.8 24.0 84.5 16.0 7.2 7.2 6.4 4.0 4.0 3.2 238.7 H4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 24.0 24.0 24.0 32.0 40.0 48.0 54.9 68.7 82.5 106.5 191.0 207.0 214.2 221.4 227.8 231.8 235.8 238.7 H+Pa74.0 78.0 82.0 86.0 90.0 94.0 94.0 94.0 94.0 102.0 110.0 118.0 124.9 138.7 152.5 176.5 261.0 277.0 284.2 291.4 297.8 301.8 305.8 308.7 R 总1.7 3.7 5.6 7.6 9.8 11.9 11.9 11.9 11.9 16.3 20.9 26.7 30.7 39.3 52.5 76.5 161.0 177.0 184.2 191.4 197.8 201.8 205.8 208.7 R 总1.7 2.0 1.9 2.0 2.2 2.1 0.0 0.0 0.0 4.4 4.6 5.8 4.0 8.6 13.2 24.0 84.5 16.0 7.2 7.2 6.4 4.0 4.0 2.9 208.7 R 下 （fct） 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 2.11 50.6 h240.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 2.3 2.5 3.7 1.9 6.5 11.07 22.0 82.4 13.9 5.1 5.1 4.3 1.9 1.9 0.8 165.4 时段 项目 123456789101112131415161718192021222324合计 H6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 0.0 0.0 0.0 12.2 12.2 12.2 11.1 22.3 22.3 38.1 125.4 25.4 11.0 11.0 9.8 6.1 6.1 4.9 367.1 H6.1 12.2 18.3 24.4 30.5 36.6 36.6 36.6 36.6 48.8 61.0 73.2 84.3 106.6 128.9 167.0 292.4 317.8 328.8 339.8 349.6 355.7 361.8 367.1 H+Pa76.1 82.2 88.3 94.4 100.5 106.6 106.6 106.6 106.6 118. 8 131.0 143.2 154.3 176.6 198.9 237.0 362.4 387.8 398.8 409.8 419.6 425.7 431.8 437.1 R 总2.5 5.3 8.2 11.2 14.3 17.3 17.3 17.3 17.3 24.6 33.2 43.3 54.3 76.6 98.9 137.0 262.4 287.8 298.8 309.8 319.6 325.7 331.8 337.1 R 总2.5 2.8 2.9 3.0 3.1 3.0 0.0 0.0 0.0 7.3 8.6 10.1 11.0 22.3 22.3 38.1 125.4 25.4 11.0 11.0 9.8 6.1 6.1 5.2 337.1 R 下（fct）2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 2.37 56.9 h240.1 0.4 0.5 0.6 0.7 0.6 0.0 0.0 0.0 4.9 6.2 7.7 8.7 19.9 19.9 36.0 123.0 23.0 8.6 8.6 7.4 3.7 3.7 2.9 287.4 12 2.3.2 汇流计算方法汇流计算方法 根据手册 ，Qtt 的计算采用下式: Qt=0.278Fht/t 其中:F 为流域面积，F=7.65km2；ht 为 t 时段的累积净雨；t 为净雨时间。根据 上式可求得不同频率的 Qtt 关系曲线。查手册附图 4-2 推理公式分区可知，茅 山水库地点在区。 根据 =L/J1/3=10.45，按第区经验公式计算: 60 时，m=0.186* 0.265 =0.346 根据公式 =0.278/ m Q1/4得 Q=0.278/ m4=8.38/4 点绘 Qtt 及 Q 关系曲线得不同频率地面洪峰流量如下: P=5% Qm 地面=88.75m3/s 汇流时间为 2.04 小时 P=0.5% Qm 地面=147.5m3/s 汇流时间为 2.1 小时 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 11. 522. 533. 544. 555. 56 t()(小时） Q(m3/S) 0.5% 5.00% QtQ 图 2.3.1 Qtt、Q 相关图 2.3.3 设计洪水过程线设计洪水过程线 采用概化五点折腰多边形过程推求地面洪水过程线，然后对地下径流进行回加计 算。 地面汇流时间及洪水总量计算采用以下公式 13 T=9.67W/ Qm 地面 W=0.1h24F 式中:h24为 24 小时地面净雨量（mm） ；F 为本流域流域面积（7.65km2）; Qm 地面为本流域地面设计洪峰流量(m3/s)。 根据地面汇流时间 T 和概化五点折腰多边形计算系数可得不同频率的洪水过程。 然后利用产流计算中的地下径流深 R下，用式 Qm 地下=R下F/3.6T 算得 Qm 地下，根据 Qm 地下=（t/T）Qm地下可得不同频率地下流量过程，地面流量过程和地下流量过程按 时序叠加即得不同频率的设计洪水过程，成果见表 2.3.3 、2.3.4。 表 2.3.3 5 %频率洪水过程线计算表 时间（h） 序 号 tt Q地面(m3/s)Q地下（m3/s）Qt(m3/s) 1 0000.0 0.0 2 1.4 1.4 8.8750.8 9.7 3 3.408 2.045 88.752.0 90.7 4 6.8 3.4 17.753.9 21.7 5 13.6 6.8 07.9 7.9 6 14.6 1.0 7.3 7.3 7 15.6 1.0 6.7 6.7 8 16.6 1.0 6.2 6.2 9 17.6 1.0 5.6 5.6 10 18.6 1.0 5.0 5.0 11 19.6 1.0 4.4 4.4 12 20.6 1.0 3.8 3.8 13 21.6 1.0 3.3 3.3 14 表 2.3.4 0.5%频率洪水过程线计算表 时间（h） 序 号 tt Q地面(m3/s)Q地下（m3/s）Qt(m3/s) 1 0000.0 0.0 2 1.4 1.4 14.750.9 15.6 3 3.487 2.1 147.52.2 149.7 4 7.3 3.8 29.54.5 34.0 5 13.9 6.7 08.7 8.7 6 14.9 1.0 8.0 8.0 7 15.9 1.0 7.4 7.4 8 16.9 1.0 6.8 6.8 9 17.9 1.0 6.2 6.2 10 18.9 1.0 5.6 5.6 11 19.9 1.0 4.9 4.9 12 20.9 1.0 4.3 4.3 13 21.9 1.0 3.7 3.7 表 2.3.5 洪峰流量成果表 频 率5.0%0.5% 区间洪峰流量（m3/s）90.7149.7 丁山垅水库下泄流量（m3/s）4.777.23 总洪峰流量（m3/s）95.47156.20 2.3.4 计算成果的分析计算成果的分析 为进一步从地区上检验成果的合理性，将上述计算结果与本地区的红桥水库 15 设计洪水成果进行比较，结果详见表 2.3.6。 表表 2.3.6 设计洪水成果比较表设计洪水成果比较表 洪峰流量（m3/s）洪峰模数（Q/F2/3） 水库名称 集雨面积 （km2） 主河道长 （km） 主河道 比 降 P=0.5%P=5%P=0.5%P=5% 曾山垅水库7.653.920.052149.790.738.3923.26 红桥水库11.755.40.0293.818.10 主河道比降是影响洪峰模数的主要因素，其次是流域形状。从表 2.3.6 中可 以看出，曾山垅水库主河道比降和流域形状均和邻近的红桥水库相近，求得的洪 峰模数也接近，因此认为曾山垅水库的洪水计算成果是合理的。 2.3.5 施工设计洪水施工设计洪水 本工程部分水下工程有施工导流要求，因此需推算相应施工期洪水。根据施 工组织设计，主要水下施工项目为上游坝趾砼砌筑、坝下涵管施工，其施工期安 排在 10 月至次年 2 月，故对该时段的洪水进行分析和推求。 根据施工设计要求，部分水下工程有施工导流要求，需提供枯水施工期按五 年一遇排频调洪演算后洪水位，本水库施工洪水位采用水文比拟法计算。 曾山垅水库附近流域设有梓坊水文站，梓坊站控制流域面积 626km2， 考虑 施工为枯水期，水文站上游的水库基本不进行控制水位运行，水文站测定径流量 处受水库调节影响小，且梓坊水文站系列较长，精度较高，降雨成因和库区接近。 因此本次施工洪水以梓坊水文站为参证站，以枯水施工期（第一年 10次年 2 月） 按不跨期原则独立选取样本进行计算，采用 P-线型配线选定统计参数，结果为 表 2.3.7。然后按流域面积比的 2/3 次方关系将梓坊水文站的设计值换算至该水库 坝址处，即得本工程施工期设计洪水，成果见表 2.3.8 所示。 表 2.3.7 梓坊水文站枯水期 P=20%洪水成果表 月份10111212210 流量(m2/s)6.237.086.099.0648.7169.67 表 2.3.8 曾山垅水库施工期 P=20%洪水成果表 月份10111212210 流量(m2/s)0.330.380.320.482.593.71 16 3 3 工程地质工程地质 3.13.1 工程设计施工简介工程设计施工简介 曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，坝址坐落在博阳河支流田家河上，大 坝地理位置为东经东经 11540，北纬 2927。 该水库由原德安县水点局测量设计，由吴山乡吴山村主持修建，设计大坝为 心墙土坝。1965 年动工新建，1966 年 10 月完工开始蓄水。水库建成后，由于坝 脚渗水严重，一直以来都是控制蓄水。 除险加固前，原注册登记水库正常蓄水位 17.0m（假设高程） ，设计洪水位 18.0m，校核洪水位为 18.7m，相应总库容 70 万 m3。根据水利水电工程等级划 分及洪水标准的规定，该水库为等水利工程，是一座以灌溉为主，兼有防洪、 养殖效益的综合利用小（二）型水库，主要枢纽建筑物有:大坝、溢洪道、坝下涵 管等。 经复核，大坝为心墙土坝。坝顶高程 97.2097.51m，最大坝高 20.0m，坝顶 宽度 2.202.50m，坝顶长 80m。上游坝坡坡比为 1:2.291:2.65。下游坝坡坡比 为 1:2.681:2.77。坝顶及坝坡杂草丛生，上、下游坝坡无护坡；坝坡脚无反滤排 水设施。 溢洪道位于大坝右侧。进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为 93.32m,宽 11.0m。 陡槽底板及右边墙均无护砌，出口无消能设施。 坝下涵管位于大坝左侧，为圆形砼预制管，管径 400mm，管壁厚度 0.20m，长约 85.0m，进口底板高程 84.00m，出口底板高程 82.49m，进口斜管控 制。 水库运行了四十多年，大坝漏水等险情逐年恶化，已危及到大坝的安全。近 年来，由于水库不能正常运行，难以发挥防洪、灌溉等效益，且汛期的水库时刻 威胁着下游沿河两岸人民群众生命财产的安全。 17 3.23.2 工程地质工程地质 3.2.1 坝址区域地质情况坝址区域地质情况 地形地貌地形地貌 曾山垅水库处于丘陵低山地貌单元,地势由西南向东北逐渐降低，表层为第四 系冲洪积及残坡积地层覆盖，植被丰富。库岸两侧均为岩质边坡，边坡陡峭，接 近铅垂，坡角一般在 8085 度。 地层岩性地层岩性 勘察区内出露的地层根据地质年代自上而下可分为以下几层： 第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl） ，分布在库区及坝址区河床部位，主要为 砂质粘土，一般厚度 2.03.0m 不等。 第四系上更新统残坡层（Q4el+dl） ，分布在坝肩及库区附近，主要为粘土质 砂及砂质粘土，一般厚度 0.51.0m。 奥陶系下统苍山群（01）石灰岩，分布于工程区内，石灰岩构成为库盆和坝 基的基岩。 地质构造地质构造 本区位于扬子准地台江南台隆九岭高台山台拱，九岭穹断束的东北角，属 都昌穹断束、九岭穹断束和鄱阳凹陷的交汇区。受修水靖安和赣江深断裂影响， 区内地质构造运动相对较活跃。本区地震动峰值加速度为 0.05g，相当于地震烈 度等于度区，设计时可不进行抗震复核。 水文地质水文地质 本工程地表径流量受大气降水控制,坝址区的地下水按其赋存类型可分为：基 岩裂隙水、第四系松散堆积层孔隙水两类。 裂隙水主要赋存于断层破碎带及节理裂隙中，来源主要为雨水渗透和河水渗 入，其次为上部覆盖层孔隙水补给，在地表以蒸发、流入河流或以井、泉的形式 排泄。 第四系孔隙水主要赋存于第四系松散堆积层孔隙中，受大气降水补给，顺坡 向移动，并于堆积物前缘排泄。 本次勘察取库水地表水样组和地下水样 1 组进行水质简分析，分析成果如 下表 3-1： 18 水质简分析成果表 表 3-1 分析结果 项目单位 地表水地下水 K+mg/L0.520.87 Na+mg/L0.854.98 Ca2+mg/L5.916.18 Mg2+mg/L3.261.79 C1-mg/L7.6810.24 SO42-mg/L36.2223.05 HCO3- mmol/L 0.4830.885 总碱度mg/L(以 CaCO3 计) 2444 侵蚀性 CO2mg/L00 游离 CO2mg/L4.134.13 矿化度mg/L9094 PH 值7.247.18 总硬度mg/L(以 CaCO3 计) 2823 暂时硬度mg/L(以 CaCO3 计) 2423 永久硬度mg/L(以 CaCO3 计) 40 负硬度mg/L(以 CaCO3 计) 021 分析结果表明：地表水 HCO3-为 0.483 mmol/L， pH 值为 7.24，侵蚀性 CO2 为 0mg/L；地下水 HCO3-为 0.885 mmol/L， pH 值为 7.18，侵蚀性 CO2 为 0 mg/L，据有关规程、规范判定水库地表水、地下水对混凝土具分解类溶蚀型 弱腐蚀；两者对钢结构构件均具有弱腐蚀。 近坝库岸稳定分析近坝库岸稳定分析 曾山垅水库地貌属丘陵低山地貌，坝肩两侧第四系覆盖层厚度较薄，植被丰 富。库岸为岩质边坡，两岸坡度较陡，坡角一般在 8085 度。在库水变化的影 19 响下，库区岩溶发育，随处可见岩石溶蚀现象，但未见滑坡、泥石流等不良地质 现象，库岸边坡基本稳定。 3.2.2 简述水库地质工作成果简述水库地质工作成果 本次勘察成果中所用地形图为现场实测，采用黄海高程，独立坐标系。本次 勘察完成的主要工作项目及工作量见表 3.2。 完成的主要工作量表 表 3-2 序 号 工作内容单位数量备 注 1实测地质探槽个5 2实测地质剖面条2 3探槽M3个9.7/5 4注水试验坑（次）5 5取土样组6 6取水样组2 7土工室内试验组6 8水质简分析组2 击实样 2 组， 地表、地下水样 各组 3.33.3 工程地质条件及评价工程地质条件及评价 3.3.1 主要建筑物的工程质量评价主要建筑物的工程质量评价 坝体工程质量评价 a、心墙土质量及评价 心墙土为含砂粘土，现场探槽注水试验渗透系数大值 K=8.04E-5cm/s，小值 K=6.9E-5cm/s；室内渗透试验大值 K=5.80E-5cm/s，小值 K=3.61E4-5cm/s；心墙 土渗透系数建议值：K=1.16E-4cm/s，具中等透水，心墙土的防渗性能差，不满足 规范要求。 含水量 w=29.65%，湿密度 0= 1.92g/cm3，干密度 d=1.48g/cm3， 饱和重度 st=19.30KN/m3，孔隙比 e0.84，比重 G=2.72; 压缩系数 a1-2=0.23Mpa-1，压缩模量 Es=8.20Mpa; 凝聚力建议值 c=25kpa，摩擦角建议值 =17； 20 坝体填土颗粒分析成果 表 3.1 砾砂 粗中细粗中细 粉 粒 粘 粒 60 20 20 5 5 2 2 0.5 0.5 0.25 0.25 0.0 75 0 .075 0.0 05 0.005 限制 粒径 60 有效 粒径 d10 不均 匀系 数 Cu 土 的 分 类 1 .80 5 .60 6 .50 6 .50 9 .30 1 2.85 2 5.40 3 2.05 0 .099 0 .0008 1 23.75 心 墙土 8. 00 8 .40 1 0.20 1 0.45 15 .10 14 .45 14. 75 18. 65 0 .40 0.0 025 160 坝 壳土心墙土的最优含水量 20.10%,最大干密度为 1.64g/cm3，压实度为 0.90，不满 足规范要求。 心墙土允许渗透坡降采用水利水电工程地质勘察规范 （GB5028799）附 录 M 中的判别方法，根据颗粒分析统计，土的细颗粒含量 Pc=40.30%，根据土的 渗透变形判别，Cu5， PC=40.30%35%，可知坝体心墙土的渗透变形破坏为 流土型，建议允许渗透坡降为 0.41。 b、坝壳土质量及评价 坝壳土为粘土质砂,现场注水试验渗透系数大值 K=6.37E-4cm/s，小值 K=4.58E-4cm/s，平均值 K=5.48E-4cm/s；室内渗透试验大值 K=5.15E-4cm/s，小 值 K=4.28E-5cm/s，平均值 K=2.79E-4cm/s；坝壳土渗透系数建议值：K=5.76E- 4cm/s，具中等透水。 含水量 w=22.20%，湿密度 0= 1.88g/cm3，干密度 d=1.53g/cm3， 饱和重度 st=19.60KN/m3，孔隙比 e0.75，比重 G=2.69; 压缩系数 a1-2=0.24Mpa-1，压缩模量 Es=7.48Mpa， 凝聚力建议值为 c=14kpa，摩擦角建议值为 =25； 坝壳土的最优含水量 18.60%,最大干密度为 1.73g/cm3，压实度为 0.88，不满 21 足规范要求。 坝壳土允许渗透坡降采用水利水电工程地质勘察规范 （GB5028799）附 录 M 中的判别方法，土的细颗粒含量 25%PC=31.50%35%，根据填筑土颗粒 分析统计可知坝壳土的渗透变形破坏为过渡型,建议允许渗透坡降为 I 允=0.36。 心墙土为含砂粘土，坝壳土均为粘土质砂，土质不均匀，碾压不实。心墙土 渗透系数为 1.16E-4cm/s，坝壳土渗透系数为 5.76E-4cm/s，均具中等透水，心墙 土压实度为 0.90，坝壳土压实度为 0.88，心墙土及坝壳土压实度不满足规范要求。 各土层物理性质参数建议值见表 3-4。 建议对大坝上游坝体培厚加固，增设斜墙，坝基及坝肩结合槽部位应进入石 灰岩不小于 0.5m，并对内、外坝坡进行整治，上游面增设砼护坡，下游坡采用透 水性较好的砾石土和风化岩碎屑填筑，草皮护坡,并对坝脚重建贴坡反滤，按规范 设置渗流安全监测设施。 溢洪道工程质量评价 溢洪道在大坝左侧山体垭口开挖而成，未进行任何衬砌，出口无消能设置， 底板已形成冲坑。因边坡不稳，1998 年泄洪时出现边坡坍塌，出口形成冲坑，危 及大坝安全，至今未进行任何衬砌。 坝下涵管工程质量评价 坝下涵管为素砼预制管，由进口斜管控制，无压流，接头采用砂浆勾缝处理， 无截水环，砼老化，接头开裂，管壁渗漏严重，涵管出口见大量漏水。 3.3.23.3.2 主要建筑物的地质条件及评价主要建筑物的地质条件及评价 坝址工程地质条件及评价坝址工程地质条件及评价 a.坝基工程地质条件及评价 坝基为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl） ，主要为粘土质砂，棕褐色及棕黄 色，湿，可塑，一般厚度 2.03.0m。覆盖层下覆基岩为石灰岩。坝基的颗粒组 成如表 3.4。 22 坝基土颗粒分析成果 表 3.4 颗粒组成（粒径 mm） 砾砂 粗中细粗中细 粉粒粘粒 6 0 20 2 05 5 2 2 0. 5 0 .50 .25 0 .25 0.075 0. 0750 .005 0.005 限制 粒径 d60 有效 粒径 d10 不 均匀 系数 Cu 7 .65 1 1.15 1 0.25 9 .95 9 .80 1 4.20 15 .15 2 1.85 0 .45 0 .002 2 25 坝基土为粘土质砂，野外渗透系数 K=1.96E-4cm/s，室内渗透系数最大值 K=2.75E-4cm/s，最小值 K=3.62E-5cm/s，平均值 K=1.56E-4cm/s；渗透系数建议 值为 K=2.36E-4cm/s，具中等透水，渗透性不满足规范要求。 天然含水量 w= 24.0%，湿容重 0= 1.88g/cm3，比重 Gs=2.67， 干容重 d= 1.52g/cm3，孔隙比 e=0.73，饱和重度 st=19.50KN/m3， 压缩系数 a1-2=0.20，压缩模量 ES=9.02Mpa， 粘聚力 c=17kpa，摩擦角 =28； 坝基土允许渗透坡降，采用水利水电工程地质勘察规范 （GB5028799） 附录 M 中的判别方法，根据颗粒分析统计，土的细颗粒含量 Pc=31.7%，土的细 颗粒含量 25%PC=31.70%35%，根据填筑土颗粒分析统计可知坝壳土的渗透 变形破坏为过渡型,建议允许渗透坡降为 I 允=0.38。 坝基下伏基岩为石灰岩，上部岩石较破碎，岩石透水率大于 10Lu，坝基存在 渗漏现象。岩石受风化及构造影响，各风化带的物理与力学性能相差较大，为了 正确评价岩石的工程地质特性，现就坝址岩性结合类似工程经验，提出坝基岩石 （体）物理力学指标建议值如下表: 23 坝基岩石（体）物理力学指标建议值表 表 3.5 砼与基岩抗剪（断） 强 度 力学 指标 风化 程度 容重 (K N/CM3 ) 湿 抗压 强度 （Mp a） 变 形模 量 （Gp a） 承 载力 标准 值 （Kpa ） f F C （Mpa ） 泊松 比 石灰 岩 26. 00 2 5.0 7 .50 2 000 0. 55 0 .60 0.3 0 0 .30 坝基上部为粘土质砂，渗透系数为 2.36E-4cm/s，中等透水；下部为石灰岩， 中等透水；坝基存在渗漏，建议采用粘土斜墙进行防渗处理时，坝基截水槽深度 应进入石灰岩不少于 0.5m。 b.坝肩工程地质条件及评价 库岸两侧均为岩质边坡，两岸坡度较陡，坡角一般在 8085 度。两岸高程 在 120 米左右。出露基岩为石灰岩，岩石风化破碎，具中等透水；坝肩存在接触 渗漏隐患，建议对两坝肩开挖结合槽并深入石灰岩不小于 0.5m 进行防渗处理。 溢洪道工程地质条件及评价溢洪道工程地质条件及评价 溢洪道在大坝右侧山体中开挖而成，开敞式进口，左侧边墙为浆砌块石护 砌，砼老化砂浆脱落，边墙多处开裂，右侧为岩质边坡；砼底板开裂、破损严重， 出口无消能设施，下游已形成冲坑。底板基础为石灰岩，承载力满足要求。石灰 岩的物理力学指标建议值可采用表 3.5 中的参数。石灰岩的允许抗冲流速建议值 见表 3.6。 岩体的允许抗冲流速建议值 表 3.6 岩 性不同水深的流速（米/秒） 24 水深 0.4m 水深 1.0m 水深 2.0m水深 3.0m 石灰岩2.002.503.505.00 建议对溢洪道左侧边墙加固完善，底板拆除重建，完建消能设施。 坝下涵管工程地质条件及评价坝下涵管工程地质条件及评价 坝下涵管为素砼预制管，砼老化，接头开裂，管壁渗漏，出口漏水严重。涵 管基础为石灰岩，承载力满足要求。 建议建议对坝下涵管进行拆除重建，临时开挖边坡建议值为 1:1.5。 3.4