淳安县汾口镇孙家坞山塘竣工验收设计工作报告.doc

淳安县汾口镇孙家坞山塘除险加固工程竣工验收设计工作报告Hzslsj 杭州市水利水电勘测设计院淳安分院Hangzhou Water Resources and Hydropower Prospect & Design Institute二00九年十二月 淳安淳安县汾口镇孙家坞山塘除险加固工程竣工验收设计工作报告审查：朱 霞校核：黄乔西编写：刘丽君杭州市水利水电勘测设计院淳安分院二00九年十二月目 录1、综合说明11.1过程和依据11.2山塘基本概况11.3工程特性22、水文42.1基本资料43、工程加固设计73.1工程规模73.3工程总体布置83.5加固设计84、重大设计变更154. 1大坝坝坡重大设计变更154. 2大坝溢洪道重大设计变更154. 3大坝放水涵管重大设计变更154. 4大坝启闭设备及启闭机房重大设计变更154. 5大坝上坝抢险道路重大设计变更155、验收要求及建议166、附件186.1设计结构设置和主要工作人员情况186.2工程设计大事记18淳安县汾口镇孙家坞山塘除险加固工程竣工验收设计工作报告1、综合说明1.1过程和依据我院有关技术人员于2009年6月11日随同县水利水电局有关技术专家、乡镇水利员、浙江水专监理有限公司淳安监理部技术人员、茅屏村两委等有关技术专家赴现场勘查分析，拟定了孙家坞山塘除险加固方案。我院受淳安县汾口镇政府委托并根据拟定的方案，对孙家坞山塘除险加固工程进行具体设计。2009年9月，工程正式动工修建。目前该山塘除险加固工程已按设计要求建设完工，并达到投入使用要求。1.2山塘基本概况孙家坞山塘座落在淳安县汾口镇茅屏村，是一座集防洪灌溉于一体的山（二）型山塘，建筑物级别为7级。该山塘坝址集雨面积0.16km2。设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，大坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高11.77m；坝顶高程160.00m，防浪墙顶高160.50m，坝顶长度55.20m，坝顶宽度4.00m。大坝迎水面建粘土斜墙，坝坡为二级坝坡，坡比分别为1:2.25、1:2. 5；背水面坝坡同为二级坝坡，坡比为1:1.2.0、1:1.2.25；上、下游坝脚设置干砌块石挡墙，迎、背水坡建台阶；在大坝的右端设开敞式溢洪道，其底板高程158.46m，进口宽为3.00m。放水涵管布置在大坝左坝段，采用自应力钢丝网砼管，直径为300mm，设插板式闸门控制。1.3工程特性山塘主要工程特性表序号名 称单 位数 量备注一水文1坝址集雨面积km20.162校核洪水位m159.79P=0.5%3设计洪水位m159.50P=5%4正常蓄水位m158.465死水位m150.006总库容万m32.5二主要建筑物1挡河坝类型粘土心墙坝坝顶长m55.2最大坝高m11.77坝顶高程m160.00防浪墙顶高m160.502溢洪道类型开敞式溢洪道堰顶高程m158.46堰顶宽度m3.03放水涵管进口底高程m150.00出口底高程m147.00消力井进口高程m150.554启闭设备启闭机房地面高程m161.00启闭机房建筑面积m26.15山塘主要工程特性表序号名 称单 位数 量备注5上坝抢险道路长度m610路宽m3.5净宽2、水文2.1基本资料2.1.1气候孙家坞山塘地处淳安县西南部，属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量充沛，多年平均降雨量1620mm以上，时空分布不均匀。雨季主要集中在4-6月，7-8为旱季，9-10为台风雨，10月翌年3月，晴冷少雨称非汛期。全年平均气温在17.40C左右。库内植被保护较好，森林茂盛，风景优美。2.1.2基本水文数据：坝址集雨面积A=0.16km2 河道主流长度L=0.385km河道纵坡坡降J参数J=0.401查2003年浙江省水文局编印的浙江省短历时暴雨，设计流域最大1小时、6小时、24小时降水量多年均值分别为=40mm、 =75mm、=125mm；流域雨量数理统计参数为：Cv=0.40 ,Cs=3.5Cv。2.2洪水计算山塘除险加固设计方案中的洪水计算采用推理公式。洪水标准：孙家坞山塘属于山（二）型山塘，设计洪水为20年一遇，校核洪水为200年一遇。2.2.1设计暴雨成果设计暴雨成果见下表2-1。 表2-1 单位：mm项目P1hrP6hrP24hrn1,6n6,24频率 (P)0.5101.20189.80315.900.6490.632571.0133.20224.500.6490.6242.2.2暴雨时程分配各时段内设计雨量按暴雨公式计算，其设计雨量和暴雨衰减指数计算公式如下： 当ti 在 1 6小时之间，时段雨量Hi = H6(ti /6)1-n1,6 , 暴雨衰减指数n1,6=1+1.285lg(H1 / H6 )；当ti 在 6 24小时之间，时段雨量Hi = H24(ti /24)1-n6,24 , 暴雨衰减指数n6,24=1+1.661lg(H6 / H24 )；通常情况，发生设计暴雨前，已有较大暴雨发生，土壤已蓄满。设计24小时暴雨净雨计算不考虑初损，仅采用后损法，后损f值为1.0mm/小时。2.2.3设计洪水a、 推理公式采用推理公式进行汇流计算，其形式为：公式1：Qmp = 0.278ipF式中: Qmp洪峰流量（m3 /s） F坝址集水面积（km2） ip净暴雨强度（mm/小时） ip = hR /t hRt时段内净雨量（mm） t汇流时间（小时）利用上面公式绘制Qmpt关系线公式2：= 0.278L/（m J1/3 Qm1/4）式中: 汇流时间（小时） L河道长度（km） J河道平均纵坡降 m流域汇流参数 Qm洪峰流量（m3 /s）利用上面公式绘制Qm 关系线根据Qmpt关系线与Qm关系线交绘，求出设计暴雨的洪峰流量和汇流时间。b、汇流参数根据推理公式使用的有关规定，汇流参数m值综合了流域的地理参数、土壤植被、暴雨洪水特性。设计流域土壤植被条件良好，对照浙江省m（= L/J1/3）关系线图，确定为类m 关系线。当 90时，m =0.2450.200位 置=L/J1/3值判断汇流参数m山塘坝址0.522900.215c、推流计算通过计算，山塘坝址（F=0.16km2）设计洪水、校核洪水成果：坝址设计洪水、校核洪水汇流时间为0.461、0.421小时；设计洪水、校核洪水洪峰流量分别为4.6 m3 /s、6.6m3 /s。3、工程加固设计3.1工程规模根据规范要求，工程规模的确定需综合考虑天然来水量、用水量、工程整体与局部、近期与远景等方面的关系。由于工程本身规模要求已满足，因此，本次设计仍保持原有规模不变，即：山（二）型。该工程等级划分如下：工程等别工程规模永久性水工建筑物级别临时性建筑物级别主要建筑物次要建筑物山（二）型777根据上述等级划分，洪水标准【重现期（年）】如下：永久性水工建筑物洪水标准临时性建筑物设计校核20200103.2设计依据（1）防洪标准GB5020194（2）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）（3）水利水电工程设计洪水计算规范（SL442006） （4）浙江省山塘综合整治技术导则（试行）（2009.3）（5）浙江省小型山塘除险加固工程初步设计报告编制导则（试行）（2008.8）（6）碾压式土石坝设计规范（SL2742001）（7）溢洪道设计规范（SL2532000）（8）浙江省短历时暴雨（2003年版）3.3工程总体布置孙家坞山塘枢纽建筑物由大坝、溢洪道和放水涵管、启闭设备等组成。该山塘坝址集雨面积0.16km2。大坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高11.77m；坝顶高程160.00m，防浪墙顶高160.50m，坝顶长度55.20m，坝顶宽度4.00m。大坝迎水面建粘土斜墙，坝坡为二级坝坡，坡比分别为1:2.25、1:2. 5；背水面坝坡同为二级坝坡，坡比为1:1.2.0、1:1.2.25；上、下游坝脚设置干砌块石挡墙，迎、背水坡建台阶；在大坝的右端设开敞式溢洪道，其底板高程158.46m，进口宽为3.00m。放水涵管布置在大坝左坝段，采用自应力钢丝网砼管，直径为300mm，设插板式闸门控制。3.4溢洪道水位及坝顶高程复核3.4.1堰顶水深计算溢洪道控制堰采用开敞式宽顶堰，原堰宽1.5m，进口高程为158.46m。现对溢洪道行洪能力作校核计算，溢洪道下泄能力采用如下公式计算：其中：Q：流量，m3/s； B：总净宽，m；m：二元水流宽顶堰流量系数，根据相对上游堰高P1/H及堰头形状查得； ：闸墩侧收缩系数；由计算结果可知，该溢洪道不能满足泄洪要求，需对其进行拓宽及下挖处理。本次设计将溢洪道进口拓宽至3.00m，下挖溢洪道0.38m，开挖衬砌后进口底板高程为158.46m。设计洪水时：Qc=4.6m3/s =0.93 m=0.355 (八字形进水口) 计算得堰上水深H0=1.04m 由于行进流速较小不计校核情况：Qc=6.6m3/s =0.95 m=0.355 (八字形进水口)计算得堰上水深H0=1.33m 由于行进流速较小不计3.4.2风浪壅高计算通过计算风壅水面高度很小，可不计。3.4.3波浪爬高计算设计校核设计风速W（米/秒）21.00 14.00 堰前平均水深Hm（米）11.27 11.56 风区长度D（米）150.00 150.00 A=0.13th0.7(ghM/W2)0.033736 0.057691 B=0.0018(gD/W2)0.450.003094 0.004457 gHm/W2=AthB/A0.003086 0.004448 hm=AthB/AW2/g0.139 0.089 T=4.0h0.51.491 1.193 假定Lm=3.466980 2.221282 Y=gTmth(2h/Lm)/23.466980 2.221282 E=Kw2Dcos/2gh0.001078 0.000467 K0.90 0.900 Kw1.08 1.057 m2.250 2.250 RM= KKw(hmLm)0.5/(1+m2)0.50.274 0.172 波浪爬高（米）0.50 0.32 3.4.4超高值的计算设计洪水Y=R+A=0.5+0.50=1.0m（A表示安全超高）校核洪水Y=R+A=0.32+0.30=0.62m（A表示安全超高）3.4.5山塘特征水位的确定死水位 死水位取涵管进水口底高程150.00m正常水位正常水位=溢洪道底板高程，取正常水位为158.46m堰上设计洪水位（风浪壅高很小，取0）设计洪水位=堰顶高程+堰顶水深=158.46+1.04=159.50m堰上校核洪水位（风浪壅高很小，取0）校核洪水位=堰顶高程+堰顶水深=158.46+1.33=159.79m坝顶高程设计洪水时：坝顶高程=设计洪水位+风浪壅高+波浪爬高+安全超高 =159.50+0+0.5+0.5=160.50m（风浪壅高取0）校核洪水时：坝顶高程=校核洪水位+风浪壅高+波浪爬高+安全超高 =159.79+0+0.32+0.3=160.41m（风浪壅高取0）原坝顶最高点为160.0m，最低点159.80m，本次设计确定坝顶高程为160.00m（将坝顶统一整平），并设一道0.5m高的防浪墙，高程为160.50m。3.4.6确定高程死水水位150.00m 正常水位158.46m 设计洪水位159.50m校核洪水位159.79m 坝顶高程160.00m 防浪墙顶高160.50m3.5加固设计3.5.1坝顶原坝顶最高点为160.00m，最低点159.80m，整修后坝顶高程确定为160.00m，并设一道0.5m高的防浪墙，宽0.4m，防浪墙顶高程为160.50m。坝顶宽4.00m，坝顶长55.2m。为了排除雨水沉积，坝顶做成向背水坡侧倾斜，横坡为2%，坝顶采用10cm的碎石填充。背水坡侧采用C20砼100cm15cm30cm(长宽高)路缘石压顶。另外，在浇筑防浪墙时，每隔10m15m设置一道伸缩缝，采用30mm的松木板浸泡沥青。3.5.2坝体根据山塘现在的漏水情况判断，漏水部位：坝体漏水，坝基漏水。对于坝体漏水以及坝基漏水现象，本次设计采用填筑塑性粘土斜墙的方案处理。粘土斜墙填筑土料选用透水性小的粘土土料。填筑时底部厚度要求为2.00m，斜墙齿槽应嵌入不透水层0.50m以上，并且齿槽底部宽度不小于1.5m；斜墙顶部厚度要求不小于1. 0m，顶高程应超出校核洪水位，斜墙左右两边延伸至两岸基岩，并嵌入新鲜基岩1.0m。3.5.3迎水坡原大坝迎水坡坝坡相对比较陡，分两级坝坡，坡比分别为1:1.84、1:2 .11。按照设计规范要求，本次设计仍分两级坝坡，坡比为1:2.25、1:2.5。施工时，削坡后建粘土斜墙。为防止波浪淘刷和漂浮物的损害，以及顺坝水流的冲刷的对坝体的危害，需在坝面上砌筑形状为正六边形，直径0.6m，厚0.12m的混凝土预制块护坡，在混凝土预制块下铺一层0.1m的碎石垫层。在坝脚设置干砌块石挡墙，预计墙高3.10m，顶宽1.0m。为方便管理人员巡视，在坝右端迎水坡设置混凝土台阶。台阶总宽2.40m，净宽2.00m，1:2.25坝坡上台阶踏步宽300mm踏步高133mm；1:2.5坝坡上台阶踏步宽300mm踏步高120mm。3.5.4背水坡原大坝背水坡坡度很不规则，凹凸不平，基本坡比由上而下分别为1:2.99、1:1.89、1:1.78、1:1.66。按照设计规范要求，本次设计分两级坝坡，坡比分别为1:2.0、1:2.25。施工时，对坝坡进行清理，将坝坡上30cm厚的杂草及表层土清除，进行培坡后采用高尔夫草皮护坡，草皮下铺设腐殖土厚0.20m。为保证坝脚稳定及降低浸润线，需修建干砌块石护脚挡墙，预计墙高3.10m，顶宽1.0m，但涵管出口地形变化较大，根据实际地形预计墙高4.4m。方便村民及检查管理人员巡视，在坝右端设置混凝土台阶。台阶总宽2.40m，净宽2.00m，1:2.0坝坡上台阶踏步宽300mm踏步高150mm；1:2.25坝坡上台阶踏步宽300mm踏步高133mm。3.5.5溢洪道孙家坞山塘在大坝左端设有开敞式溢洪道，原溢洪道宽1.5m，底板高程158.84m，经计算不能满足泄洪要求。按照现状地形，结合当地村民建议，本次设计采用拓宽和挖深溢洪道相结合的处理方案。经挖深衬砌后溢洪道进口底板高程降为158.46m。溢洪道进口宽由原来1.5m拓宽至3.00m，以满足溢洪道泄洪要求。溢洪道两侧用C20砼护面，厚200mm；底板以C20砼护底，厚200mm。溢洪道出口接消力池，尺寸为4 m3 m3 m（长宽高），消力池出口与老渠道相连接。另外考虑行人方便，在溢洪道控制堰上设置一座人行便桥。3.5.6涵管原大坝左侧设有素砼涵管，但由于涵管运行多年，年久失修，现已不能正常使用，本次设计采用翻坝换涵管的处理方法。涵管进水口高程为150.00m，出口高程为147.0m，采用自应力钢丝网砼管，直径为300mm，每节4m，总长52.43m，共13节。涵管出口与接消力池连接，消力池尺寸1.5m1.5m1.0m（长宽高），消力池出口与老放水渠道相连接。3.5.7启闭设施及启闭机房孙家坞山塘原启闭设备已损坏，不能正常使用，本次设计将重建启闭设备并新建启闭机房，启闭机房位于大坝右岸山体，启闭机房占地面积为6.15m2（2.48m2.48m）。室内地面高程为161.0m。闸门选型采用高压平面拱形铸铁小闸门，型号为PGZ0.3m0.3m，启闭机采用QL-10C一座，拉杆直径为40mm，全长31.94m。镇支墩沿山体布置，共12个支墩，支墩高度根据实际地形确定。3.5.8上坝抢险道路该山塘原未设上坝抢险道路，为方便施工以及山塘运行要求，本次设计沿右岸山坡设一条上坝抢险道路，设计总长610m，上坝抢险道路净宽3.50m，路面上铺8cm碎石压实，道路转弯半径大于15m，路面坡度小于8%。4、重大设计变更4. 1大坝坝坡重大设计变更 本工程大坝坝坡无重大设计变更。4. 2大坝溢洪道重大设计变更本工程大坝溢洪道无重大设计变更。4. 3大坝放水涵管重大设计变更本工程大坝放水涵管无重大设计变更。4. 4大坝启闭设备及启闭机房重大设计变更本工程大坝启闭设备及启闭机房无重大设计变更。4. 5大坝上坝抢险道路重大设计变更本工程大坝上坝抢险道路无重大设计变更。5、验收要求及建议5.1 竣工验收要求水库下闸蓄水前，已完成的项目必须满足设计及有关规程、规范的要求，必须达到以下要求且应通过质监部门的验收：1、工程已按设计要求全