茅山水库除险加固工程初步设计报告.doc

安徽省宿松县茅山水库除险加固工程初步设计报告蚌埠市水利勘测设计院蚌埠市水利勘测设计院二二一五年六月一五年六月“未加盖院设计文件专用章者对外无效未加盖院设计文件专用章者对外无效”批批准准审审查查校校核核设设计计汪徐英汪徐英石兵石兵何芳云何芳云目目录录11综合说明综合说明1.1绪言1.2水文1.3工程地质1.4工程任务与规模1.5工程布置及主要建筑物加固1.6电气及消防1.7施工组织设计1.8工程占地1.9水土保持与环境保护设计1.10工程管理设计1.11设计概算1.12工程特性表22水文水文2.1流域概况2.2水文气象2.3流域暴雨洪水特征2.4水文基本资料2.5设计洪水2.6施工期洪水33工程地质工程地质3.1概述3.2水库区工程地质条件3.3大坝工程地质条件及评价3.4溢洪道工程地质条件及评价3.5放水涵洞工程地质条件及评价3.6天然建筑材料44工程任务与规模工程任务与规模4.1工程概况4.2工程等级及洪水标准4.3工程加固的必要性4.4水库洪水调节计算4.5工程措施与建设内容55建筑物除险加固设计建筑物除险加固设计5.1设计依据5.2工程布置及主要建筑物5.3大坝加固设计5.4溢洪道加固设计5.5放水涵加固设计5.6防汛道路设计5.7大坝观测5.8除险加固主要工程量66电气与消防设计电气与消防设计6.1电气工程设计6.2消防设计6.3电气及消防设备材料表77施工组织设计施工组织设计7.1施工条件7.2编制依据7.3施工导流7.4主体工程施工7.5施工总体布置7.6施工进度计划7.7主要技术供应计划88工程占地工程占地8.1工程永久占地8.2工程临时占地8.3征用地面附着物实物指标8.4补偿费用99水土保持设计水土保持设计9.1设计依据9.2项目概况9.3水土流失预测9.4防治措施设计9.5投资概算与效益分析1010环境保护设计环境保护设计10.1设计总则10.2工程对环境的影响10.3环境保护设计10.4环保投资1111工程管理设计工程管理设计11.1管理机构11.2工程管理范围和保护范围11.3配备主要管理设施11.4工程管理运用1212设计概算设计概算12.1工程概况12.2编制依据及基础资料12.3费用构成及计算标准12.4概算编制12.5独立费用12.6设计概算附件：附件：1.安徽省宿松县茅山水库除险加固工程初步设计概算附件2.安徽省宿松县茅山水库除险加固工程初步设计附图11综合说明综合说明1.11.1绪言绪言茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，位于华阳河水系二郎和河支流上游，大坝以上控制面积0.1km2坝址距宿松县城约17km，至坝址有2km无交通公路。水库于年月兴建，年月完工，是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库。水库运行以来未进行过除险加固。水库总库容15.06万m3，其中:兴利库容11.84万m3，调洪库容1.66万m3，死库容1.56万m3，正常蓄水位57.66m(吴淞，下同)，死水位50.04m，汛限水位57.66m。水库灌溉面积亩，养殖水面亩，防洪保护宿松县城、界岭村等村庄，涉及人口人、耕地亩，和等重要交通干线安全，社会效益巨大。由于大坝建设年代远久，当时施工时技术落后，质量控制不严，水库运行以来一直存在安全隐患。我院在分析已有资料的基础上，对水库的安全性进行了评估，编制了安徽省宿松县茅山水库工程安全性评估报告。该水库大坝、溢洪道和放水涵，均存在不同程度的险情和问题。现根据水利部、财政部关于印发小（2）型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知（办规计2011206号）精神，在充分比选加固处理方案的基础上。在宿松县水利局的配合下，编制完成了宿松县茅山水库除险加固工程初步设计报告。本工程主要特征参数见吴垅水库除险加固工程特性表见表1.12-1表1.12-1茅山水库工程特性表数量序号及名称单位加固前加固后一、水文1、坝址以上流域面积km20.10.12、多年平均降雨量mm137513753、正常运用（设计）洪水标准P%5%5%正常运用（设计）洪峰流量m3s2.684、非正常运用（校核）洪水标准P%0.05%0.0333%非正常运用（校核）洪峰流量m3s5.42二、水库1、校核洪水位（吴淞零点）m58.2156.79设计洪水位m57.9756.58正常蓄水位m57.6656.3死水位m50.0450.042、水库容积总库容（校核水位下）万m315.0711.02兴利库容万m311.848.25死库容万m31.563、调节特性年调节年调节三、下泄流量1、设计最大泄洪流量m31.02s2、校核最大泄洪流量m3s2.66四、工程效益1、灌溉面积万亩0.100.102、设计灌溉保证率%65%75%五、主要建筑物及设备1、挡水建筑物型式碾压式土石坝碾压式土石坝地基特征片麻岩片麻岩地震烈度设计烈度度6666坝顶高程57.3558.6158.00最大坝高m9.29.2堤顶长度m1101102、泄水建筑物型式溢洪道溢洪道地基特性片麻岩片麻岩渠底高程m57.6656.3溢洪道长度m27.8设计单宽流量（校核水位）m3s消能方式自由消能消力池消能3、输水建筑物设计流量m3s0.11最大流量m3s0.12输水道型式砌石圬工方涵钢筋砼箱涵地基特性片麻岩片麻岩长度m26.5断面尺寸mm4005008001200衬砌型式砌石钢筋砼闸门型式尺寸数量m闸门0.50.51台闸门0.51.21台启闭机型式台数容量T5t5t1.21.2水水文文1.2.11.2.1流域概况流域概况茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，属华阳河水系二郎河支流上游(工程位置图见2.1-1)。二浪河发源于宿松县三面尖，流经陈汉乡、隘口乡、二郎镇刘坡村、孚玉镇、五里乡、佐坝乡，注入龙湖。坝址以上来水面积0.1km2，流域宽度0.188km，流域平均坡度22.4，流域综合特性k=0.35。现状库区水面长约0.180km，宽0.0900.140km，呈梨形。水库地处低山丘陵区，山势起伏不大，两岸山体坡度一般332.3。现状坝顶高程57.3558.61m，坝后地面高程4952m左右。1.2.21.2.2气象气象本流域属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，光照充足，雨量充沛，无霜期较长。引用宿松气象与蒸发站资料，多年平均气温16.3。最高温度为39.4，极端最低温度-10.3气温年际变化不大，年内变化显著。全年日照时数2023.7h，多年平均无霜期254天，多年平均蒸发量mm(大水体)，多年平均风速3.2ms，年最大风速15ms。汛期风向多为东南风。流域内多年平均降雨量1361mm，年最大降雨2305mm（1999年），最小降雨891mm（1978年），最大降雨是最小降雨的2.6倍。降雨量年内分配不均，春夏多雨，秋冬少雨，雨量集中在59月，约占全年雨量的65%，暴雨多出现在6月中下旬至7月中下旬。1.2.31.2.3径流径流坝址以上流域没有雨量站和水位站，无建库以来出入库水量的记录资料。水库年径流的分布和年际变化大，径流的年内分配依赖于气候变化过程。因流域内无水文站，水库没有径流资料，因此，茅山水库以上径流计算采用间接法。1.2.41.2.4设计洪水设计洪水水库设计洪水按暴雨推求，暴雨参数根据1984年5月安徽省水利水电勘测设计院编制的安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法（以下简称办法）中编制的暴雨等值线图查算。计算20年一遇洪峰流量为1.7m3s300年一遇洪峰流量为3.5m3s。1.31.3工程地质工程地质1.3.11.3.1水库区工程地质条件水库区工程地质条件茅山水库水库所处区域主要分布地层为黑云二长片麻岩（Arq）和近代人工填土层（rQ）。工程区域内地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于人工填土层中。工程区地下水主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。裂隙水分布于基岩裂隙中，主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。茅山水库水库地处扬子准地台下扬子台坳安庆凹断褶束（22-2），主要受头坡深断裂控制。水库所处区域未见大的断层分布，岩体中节理（裂隙）较发育。根据国家地震局2001年出版的1400万中国地震动参数区划图（GB18306-2001）(50年超越概率10%)，茅山水库水库所处区域地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度。1.3.21.3.2枢纽工程地质条件枢纽工程地质条件大坝为均质土坝，坝顶长度110m左右，坝顶宽度1.83.0m，现有坝顶高程57.3558.61m，最大坝高8.6m。大坝迎水坡坡比1：2.31：2.8，无块石护坡；背水坡中段设有平台，平台高程一般55.0555.47m，平台以上坡比1：2.21：2.6，平台以下坡比1：2.11：2.8，其余段坡比1：2.11：2.8，背水坡左侧坡脚设直立式干砌石固脚挡墙，墙顶高程51.1151.94m。大坝为均质土坝，在多次填筑施工时由当地群众土法施工，经过多次加高培厚而成，坝体填筑质量一般，填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，具有中等偏弱透水性。水库修建时清基不彻底，水库背水坡脚即为水塘，未能发现渗漏。1.3.31.3.3天然建筑材料天然建筑材料水泥购自怀宁海螺水泥厂。石料（块石、碎石）可直接从凉亭采石场购买，岩石为变质岩，中层厚构造，弱微风化状态，石质坚硬，满足砌石质量要求。该料场开采、运输条件较好，运距约40km。砂料从太湖县花园镇砂料场购买，该料场储量丰富，以黄色中粗砂为主，砂的指标基本满足混凝土用细骨料质量技术要求，该料场开采、运输条件较好，运距约60km。所需木材来自凉亭镇。1.4工程任务与规模工程任务与规模1.4.11.4.1工程任务工程任务茅山水库灌溉面积亩，养殖水面亩，防洪保护宿松县城、清河村等村庄，涉及人口人、耕地亩，和等重要交通干线安全，社会效益巨大。1.4.21.4.2工程规模工程规模茅山水库属重点小（2）型水库工程，等别为等，永久建筑物级别为5级。1.4.31.4.3调洪计算成果调洪计算成果根据水库泄流建筑物条件和调洪演算原则，按本次设计洪水成果和泄流设施的综合泄流曲线，采用静库容法进行调节计算。通过调洪演算得20年一遇设计洪水位为57.97m，300年一遇校核洪水位为58.21m，成果见表1.4-1。表表1.4-11.4-1调洪计算成果表调洪计算成果表QmaxVmaxZmaxqmax洪水标准（m3s）(万m3)(m)（m3s）10年一遇1.8114.0257.870.2520年一遇2.6814.3357.970.58300年一遇5.4215.0758.212.011.4.41.4.4工程存在主要问题工程存在主要问题根据茅山水库工程安全评估报告，目前存在的主要问题如下：1、大坝为均质土坝，现状坝顶高程57.3558.61米，现状坝顶宽1.83.0米，太窄，小于规范要求。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，大坝下游坡渗流出逸比降大于0.5，抗渗安全性不足，总体渗量较大，对水库库容有所影响。上游坡无防浪设施，下游坡无排水设施。2、溢洪道位于大坝左侧山体，现状溢洪道两侧及底部为全风化片麻岩，无护砌，底高程58.3m，比大坝坝顶高程高0.8m，属于未完工工程。需在原址优化改建。3、放水涵建设年代远久，系圬工结构，进水口为老式斜拉杆控制，目前损毁。因此水库处于长流水常态，但一旦蓄水，圬工结构的放水涵将成为大坝的安全隐患。4、下游出逸比降超标，坝体和坝基结合部渗流量偏大。1.5工程布置及主要建筑物加固工程布置及主要建筑物加固1.5.11.5.1工程等别、建筑物等级和洪水标准工程等别、建筑物等级和洪水标准1.枢纽工程设计标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)本工程复核防洪标准为：20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。大坝、溢洪道、放水涵洞为5级建筑物，消能防冲设计洪水标准为10年一遇。除险加固后水库特征水位：设计洪水位56.58m，校核洪水位56.79m，正常蓄水56.3m，死水位55.94，总库容11.002万m3。2.抗震设计烈度根据中国地震动参数区划图及中国地震动反应谱特征周期区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，对应地震基本烈度为6度。1.5.21.5.2主要加固措施主要加固措施1、大坝整修达标，坝顶新建泥结石路面，迎水坡铺设干砌石护坡，背水坡草皮护坡。2、原址新建溢洪道进出口护砌工程和浆砌石梯形泄洪槽；新建消力池；新建跨溢洪道交通桥。3、放水涵原址拆建成钢筋混凝土箱涵。1.61.6电气及消防电气及消防电气设备主要包括大坝放水涵洞启闭机房照明及管理区照明等。管理区架设0.23kv低压线路0.8km相应的配电设备及照明设施。1.71.7施工组织设计施工组织设计主要施工项目主要施工项目：大坝加固、放水涵拆除重建、新建溢洪道泄水U型槽及进出口衔接护砌防冲工程，主要工程量如下表：主体工程主要工程量汇总表主体工程主要工程量汇总表编号工程项目拆除(m3)土石方开挖(m3)土方填筑(m3)堆砌石(m3)砼及钢筋砼(m3)钢筋(t)道路(m2)一主体建筑工程30121401148028229627.341245（一）大坝加固工程72506840247181245（二）放水涵加固工程30421040701517016.54（三）溢洪道加6805702010810.8固工程二交通工程800合计30121401148028229627.342045施工总工期施工总工期：2015年11月到2016年2月，总共121天。施工导流施工导流：依据（SDJ38-39）水利水电施工组织设计规范规定，本工程临时建筑物为5级，导流标准为5年一遇洪水。选定导流时段是2015年11月到2016年2月，导流方式为基坑围堰挡水，施工期先将洪水屯蓄库内，放水涵建好后，可从放水涵导流。施工顺序施工顺序：放空库水，建基坑围堰-放水涵拆建工程-大坝加固工程-溢洪道工程。有条件时可交叉施工。1.81.8工程占地工程占地茅山水库除险加固工程永久占地主要是建管理设施占地，占地面积约亩。茅山水库除险加固工程临时占地主要包括：施工过程中生产、生活占地，位置主要在大坝右岸，茅山水库临时占地总面积约为亩。永久与临时占地均为集体所有。工程占地补偿费用主要包括工程永久占地、临时占地补偿费用和地面附着物补偿费用，两项费用合计为万元。1.91.9水土保持与环境保护设计水土保持与环境保护设计1.9.1环境现状和环境保护目标库坝区内经济以农业为主，无工矿企业及开采价值的矿藏，无重大浸淹没损失。水库库岸稳定，环境地质良好，物理作用不强烈，植被覆盖率较高，水土保持较好，固体径流来源不丰，水库淤积量少，水质清澈，区内无人为污染和盐渍化现象。空气质量和声环境质量背景值良好。环境保护目标为：工程施工期间，确保水库总体水质达到期1类水标准；工程施工过程中保护该区域的野生动物不受到伤害，尽可能减少对地表原生植被的破坏，施工结束后，施工地应恢复植被到施工前水平；保护施工人群不受各种传染疾病的侵害；尽量减少施工范围的水土流失，施工完工后不加重该地区的水土流失。1.9.2环境保护设计（1）水质施工营地机械设备维修和机械停放保养场内设置排水沟，排水沟出口处设集水池、废水收集系统和油水分离装置，废水经沉淀后达标排放。（2）人群健康对进入施工区的施工人员进行卫生检疫，对传染病患者进行隔离治疗或送往就近医院治疗。（3）施工区卫生设施根据施工范围分布特点，在各施工区、土料场等地建临时厕所及生活垃圾处理设施，并定期进行消毒处理、清运和无害化处理。（4）生态施工过程中，尽可能减少施工开挖对地表植被的破坏，并结合水土保持措施，及时恢复施工迹地植被。1.9.3环境管理与监测建设单位应配置环境管理专业人员，负责施工中的环境管理和监督，并委托有资质的环境监理单位进行环境监理；施工承包单位亦应配置环境管理专业人员。环境监测项目主要有：水质、空气、噪声、水土流失等。1.9.4水土保持设计水土保持责任范围主要包括土料场、施工临时占地、弃渣场等。（1）土料场开采前沿边界线布设排水沟和沉砂池，排除雨水后降低土体含水量，开采时表层腐植土开挖堆放于料场四周，取土完毕后，将腐植土回填平整还田。（2）弃渣场在堆填时选用弃料块石于坡脚处砌筑挡墙，并随时堆填随时平整，施工完成停止堆填后，将弃料场进行平整，种植树木。（3）施工临时占地施工结束后，采取平整地和绿化处理。（4）防汛公路防汛公路施工完成后，对道路两旁进行绿化。1.101.10工程管理设计工程管理设计根据水利部、财政部2004年5月颁布的水利工程管理单位定岗标准（试点）的规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，正式成立宿松县茅山水库管理所。根据安徽省水利厅规划办2007年5月印发的小型水库除险加固概算审核内部标准的有关规定，管理单位定员：小（2）型水库按12人座根据实际需要，本水库定员设定为1人。1.111.11设计概算设计概算设计概算依据水利部及现行有关规定、标准进行编制，其主要依据水利部水总2002116号文颁发的水利工程设计概（估）算编制规定，建筑工程主要采用116号文颁发的水利建筑工程概算定额；安装工程主要采用水利部水建管1999523号文颁发的水利水电设备安装工程概算定额，缺项子目以水建199363号文颁发的（中小型）水利水电设备安装工程概算定额为补充，并按水利部水利建设经济定额站水定20031号文予以调整；施工机械台时费采用116号文颁发的水利工程施工机械台时费定额。按2012年第一季度价格水平编制本工程概算，总投资为85.9285.92万元（含基本预备费12.31万元），其中：水土保持工程投资3.0万元，环保工程投资1.0万元。22水水文文2.12.1流域概况流域概况茅山水库座落在宿松县二郎镇刘坡村境内，位于华阳河水系二郎和河支流上游（工程位置图见2.1-1)。二浪河发源于宿松县三面尖，流经陈汉乡、隘口乡、二郎镇刘坡村村、孚玉镇、五里乡、佐坝乡，注入龙湖。坝址以上来水面积0.1km2，流域宽度0.188km，流域平均坡度22.4，流域综合特性k=0.35。现状库区水面长约0.180km，宽0.0900.140km，呈梨形。水库地处低山丘陵区，山势起伏不大，两岸山体坡度一般332.3。现状坝顶高程57.3558.61m，坝后地面高程4952m左右。2.22.2水文气象水文气象本流域属亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，光照充足，雨量充沛，无霜期较长。引用宿松气象与蒸发站资料，多年平均气温16.3。最高温度为39.4，极端最低温度-10.3气温年际变化不大，年内变化显著。全年日照时数2023.7h，多年平均无霜期254天，多年平均蒸发量mm(大水体)，多年平均风速3.2ms，年最大风速15ms。汛期风向多为东南风。流域内多年平均降雨量1361mm，年最大降雨2305mm（1999年），最小降雨891mm（1978年），最大降雨是最小降雨的2.6倍。降雨量年内分配不均，春夏多雨，秋冬少雨，雨量集中在59月，约占全年雨量毛山水库宿松县的65%，暴雨多出现在6月中下旬至7月中下旬。图图2.1-12.1-1茅山水库工程位置图茅山水库工程位置图2.32.3流域暴雨洪水特征流域暴雨洪水特征该流域属江淮地区大别山暴雨区，洪水多由暴雨形成，年际变化较大，多发生在夏季，与暴雨发生时期基本一致。本区暴雨多由梅雨锋、台风以及冷风低槽、低涡切变等天气系统形成。梅雨发生于每年的6月中旬7月中旬，此类雨型降雨集中，笼罩面广，降水量大，极易引起洪涝灾害。流域内洪水主要由暴雨形成，洪水发生时间与降雨基本一致，集中发生在68月份，个别年份也有由台风暴雨形成的洪水，多出现在9、10月份。由于大别山属降水高值区，且山区河流坡降大，河槽调蓄能力小，降雨汇流迅速，所以洪水频繁，具有洪峰高、历时短的特点。流域洪水年际变化大，也与降雨情况相似。2.42.4水文基本资料水文基本资料库区内无水位站和雨量站，坝址流域也没有雨量站和水文站，因此，只能利用间接方法计算设计洪水。2.52.5设计洪水设计洪水水库库区及邻近地区无实测径流资料，无法由实测流量计算洪水，只能采用设计暴雨间接推求洪水，设计洪水计算依据经过审批的省水利水电勘测设计院1984年汇编的安徽省暴雨等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法，以下简称计算办法。暴雨参数根据安徽省长短历时年最大点雨量频率计算、适线、查图成果表及安徽省长短历时年最大暴雨统计等值线图编制说明以下简称1995图集进行查算。2.5.12.5.1流域几何特征参数流域几何特征参数本次设计收集到的水库原设计资料有86年编制的小型水库资料汇编和宿松县水利局统计的小型水库资料，但资料统计不完整，仅有集水面积，并不能满足设计洪水计算参数的需求。而本次设计对流域特征参数重新做了复核，茅山水库流域集水面积0.1km2、流域平均宽度0.188km、河道平均坡度22.4（根据1：1万地形图量测）、流域形状系数0.35。与收集到的统计资料参数成果对比表见下表2.5-1由下表可以看出流域面积与原资料值相等，本次设计是在1：1万地形图量测，经多次复核确认无误，故采用本次量测成果。由于收集到的原始资料有限，除流域面积外，其他参数无从考证，均采用本次量算成果。表表2.5-12.5-1茅山水库流域几何特征参数表茅山水库流域几何特征参数表类别86年资料汇编县水利局资料本次量测采用数值流域面积F(km2)0.10.10.10.1河道平均坡度J()22.422.4流域平均宽度B(km)0.1880.188流域形状系数f0.350.352.5.22.5.2设计暴雨参数设计暴雨参数根据安徽省长短历时年最大点雨量频率计算、适线、查图成果表及安徽省长短历时年最大暴雨统计等值线图编制说明查得水库所在位置最大24h点雨量均值115mm，Cv=0.55，最大1h点雨量均值45mm，Cv=0.45。降雨扣损量：损失量50年一遇以上取30mm，20年一遇以下取40mm地下水损失量:50年一遇以上取30mm20年一遇以下取40mm。根据以上参数，计算得茅山水库各频率的设计洪水过程线。本流域形状系数0.35，按计算办法规定，洪峰值修系数为0.925。不同频率洪峰流量见表2.5.2-1，不同频率设计洪水过程见表2.5.2-2表表2.5.2-12.5.2-1茅山水库不同频率洪峰流量成果表茅山水库不同频率洪峰流量成果表修正前修正后频率（%）0.335100.33510洪峰流量计算值(m3s)3.781.841.233.51.71.13表2.5.2-2茅山水库不同频率设计洪水过程成果表流量单位：m3s频率频率(%)(%)时段时段1h1h修正前修正前修正后修正后0.330.335510100.330.3355101010.17150.07360.0440.17150.07360.04420.18550.08160.0490.18550.08160.04930.18550.08160.0490.18550.08160.04940.24850.10880.0650.24850.10880.06550.25550.1120.0670.25550.1120.06760.25550.1120.0670.25550.1120.06770.4270.18720.1110.4270.18720.11180.4410.19520.1170.4410.19520.11790.44450.19520.1170.44450.19520.117100.90650.41440.260.90650.41440.26113.78351.84321.2273.49971.70491.13497120.6020.27680.1730.6020.27680.173130.28350.12320.0730.28350.12320.073140.30450.13440.080.30450.13440.08150.30450.13440.080.30450.13440.08160.210.09280.0560.210.09280.056170.2030.08960.0540.2030.08960.054180.2030.08960.0530.2030.08960.053190.15750.06880.0410.15750.06880.041200.15050.06720.040.15050.06720.04210.15050.06720.040.15050.06720.04220.15050.06720.040.15050.06720.04230.15050.06720.040.15050.06720.04240.15050.06720.040.15050.06720.04250.01050.00480.0040.01050.00480.0042.5.32.5.3设计洪水成果比较设计洪水成果比较该水库于年动工建设，由于资料缺失，以前洪水成果无从考证。根据统计的2011年编制的小（二）型水库洪水计算成果，选取流域面积与茅山水库相近的宿松的马安水库作为对比，比较表见下表2.5-3：表表2.5-32.5-3设计洪水成果比较表设计洪水成果比较表流域面积(km2)河道平均坡度()流域形状系数20年一遇洪峰流量模数(m3skm2)300年一遇洪峰流量模数(m3skm2)茅山0.1022.40.3516.735.00马安0.888.20.5113.632.95由上表可知，茅山水库的300年一遇洪峰流量模数与马安相近，故认为本次计算成果合理，茅山水库的设计洪水采用本次计算成果。2.5.42.5.4施工期洪水施工期洪水根据施工组织安排，水下工程施工前，将水库水位放至死水位50.04m，死库容1.56万m3，根据水文气象特征，本工程库区内水下部分施工期安排在11月次年2月。计算该时段内水库不同条件的来水量，相应库水位，作为施工期施工安排的参考。根据水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004)规定，水库导流挡水标准按5年一遇重现期洪水。本次围堰高程是按5年一遇施工期最大11月次年2月最大1d降雨来水量利用围堰拦挡，同时利用大坝放水涵排水，为安全起见，围堰高程由最大1d的一次降雨过程的洪量全部屯于库内的相应水位决定。2.5.4.1施工期各月最大1d降雨量相应来水量为了推求面雨量，选用茅山水库附近宿松雨量站的同步系列降水资料，系列自1964年至2000年共35年资料，雨量统计时段采用历年的11次年2月实测最大1d天降雨量资料以其作为参证站，分析水库11月次年2月各月降雨量，分析成果见表4.3-4。参照茅山水库邻近地区实测月降雨径流系数，月降雨日天数35天，该月有1d发生了较大降雨的月径流系数分析成果，取最大1日降雨的径流系数表见表2.5-5，计算相应的来水量、对应的最高库水位见表4.3-4。2.5.4.2施工导流洪水茅山水库水库死水位50.04m死库容1.56万m，则水库导流围堰施工期的底水位为50.04m对应库容1.56万m。以死水位作为水库底水位，计算施工期间各时段降雨来水量对应的最高库水位见表4.3-4。水库（水库（11月月2月）月）5年一遇最大年一遇最大1d降雨来水量分析表降雨来水量分析表表表2.5-4来水量月份日降雨量(mm)径流系数（万m）库内总水量对应库水位（m）11月27.90.30.0841.64450.27012月16.50.250.0411.60150.2161月22.50.250.0561.61650.2352月28.60.30.0861.64650.27333工程地质工程地质3.13.1水库区工程地质条件水库区工程地质条件本工程地质描述和相关参数的选取依据安庆市磐石岩土有限公司所提供的地质勘测报告。3.1.13.1.1地形地貌地形地貌茅山水库坐落于华阳河水系二郎河支流上游，水库控制来水面积0.1km2，总库容15.06万m3。水库地处低山丘陵地区，山势起伏较平缓，大坝左侧山脊高程约59m左右，右侧山脊高程约63m左右。3.1.23.1.2地层岩性地层岩性茅山水库水库所处区域主要分布地层为黑云二长片麻岩（Arq）和近代人工填土层（rQ）。黑云二长片麻岩（Arq）：在库区山体出露，地表一般呈全风化状态。近代人工填土层（rQ）：主要分布于水库大坝坝身，填土成份主要以黄褐色砾质粉质壤土为主，一般呈可塑状态。大坝填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，具有中等偏弱透水性。3.1.33.1.3地质构造及地震地质构造及地震工程区地处扬子准地台淮阳台隆岳西台拱（12），受池（河）太（湖）断裂控制，根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）(50年超越概率10%)，水库所处区域地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度。3.1.43.1.4水文地质水文地质工程工程工程区域内地下水类型为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于人工填土层中。工程区地下水主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。裂隙水分布于基岩裂隙中，主要受大气降水补给，以地表蒸发和向坝后排泄为其主要排泄方式。3.23.2大坝工程地质条件及评价大坝工程地质条件及评价大坝为均质土坝，坝顶长度110m左右，坝顶宽度1.83.0m，现有坝顶高程57.3558.61m，最大坝高8.6m。大坝迎水坡坡比1：2.31：2.8，无块石护坡；背水坡中段设有平台，平台高程一般55.0555.47m，平台以上坡比1：2.21：2.6，平台以下坡比1：2.11：2.8，其余段坡比1：2.11：2.8，背水坡左侧坡脚设直立式干砌石固脚挡墙，墙顶高程51.1151.94m。大坝为均质土坝，在多次填筑施工时由当地群众土法施工，经过多次加高培厚而成，坝体填筑质量一般，填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，具有中等偏弱透水性。水库修建时清基不彻底，水库背水坡脚即为水塘，未能发现渗漏。3.33.3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位于大坝左侧山体，为明渠，底高程58.3m，比大坝坝顶高程高0.8m，属于未完工工程。现状溢洪道两侧及底部为全风化片麻岩，无护砌，建议续建溢洪道，并适当护砌3.43.4放水涵洞工程地质条件及评价放水涵洞工程地质条件及评价放水涵洞位于水库大坝右侧，建于全风化岩体上，为圬工结构，进口采用斜拉杆控制，已损坏，目前无控制。建议拆除重建放水涵洞。3.53.5天然建筑材料天然建筑材料水泥购自怀宁海螺水泥厂。石料（块石、碎石）可直接从凉亭采石场购买，岩石为变质岩，中层厚构造，弱微风化状态，石质坚硬，满足砌石质量要求。该料场开采、运输条件较好，运距约40km。砂料从太湖县花园镇砂料场购买，该料场储量丰富，以黄色中粗砂为主，砂的指标基本满足混凝土用细骨料质量技术要求，该料场开采、运输条件较好，运距约60km。所需木材来自凉亭镇。44工程任务与规模工程任务与规模4.14.1工程概况工程概况4.1.14.1.1地区社会经济情况地区社会经济情况茅山水库坐落于华阳河水系二郎河支流上游。宿松县地处大别山南麓、皖江之首，东与望江县共抱泊湖，西与湖北省黄梅县、蕲春县毗邻，东北与太湖县接壤，东南与望江县相连，南与江西省湖口县、彭泽县隔江相望，为皖西南门户，是安徽文明古老县份之一，是国家优质棉生产基地县，是传统农业大县，是安徽省水产重点县。依据2009年统计资料，全县辖9镇13乡，总人口84.77万人，统计耕地5.48万公顷，人均耕地1.29亩；水库所在二郎镇，位于皖鄂两省四县的结合部。北依大别山，南邻县城，东与太湖相望，西与黄梅相连。地势以浅山、丘陵、平畈为梯次呈现，全镇辖8个行政村，现有人口3.1万，镇区面积58平方公里。4.1.24.1.2工程任务工程任务茅山水库是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的重点小（2）型水库。水库于年动工兴建，年月完工。aa）防洪任务）防洪任务茅山水库位于二郎河上游，担负着下游宿松县城、二郎镇，涉及人口人、耕地亩，和合九铁路、沪溶高速公路等重要交通干线安全。bb）灌溉及养殖任务）灌溉及养殖任务水库灌区为二郎镇，实际灌溉面积为亩，灌区内田地主要是沿河道冲积小型田地，土地肥沃，土地利用率较高，常年种植水稻、小麦、油菜等农作物。养殖水面亩，年均产鱼万斤，价值万元。4.1.34.1.3水库建设过程水库建设过程水库于年月动工建设，年月完工。经查水库档案资料，该库无设计资料，无施工记录，属典型“三边”工程。水库实施时完全依靠人力建设，历时年工程完工。本水库属2015年省规划除险加固项目，主要实施内容有：1、大坝整修达标，坝顶新建泥结石路面，迎水坡铺设干砌石护坡，背水坡草皮护坡。2、原址新建溢洪道进出口护砌工程和浆砌石梯形型泄洪槽；新建消力池；新建跨溢洪道交通桥。3、放水涵原址拆建成钢筋混凝土箱涵。4.1.44.1.4工程现状及布置工程现状及布置水库总库容15.06万m3，其中:兴利库容11.84万m3，调洪库容1.66万m3，死库容1.56万m3，正常蓄水位57.66m(吴淞，下同)，死水位50.04m，汛限水位57.66m。水库枢纽工程由大坝、溢洪道（位于左侧山体）、放水涵洞（位于坝右侧）组成，枢纽工程现状为：4.1.4.14.1.4.1大坝大坝大坝为均质土坝，坝顶长度110m左右，坝顶宽度1.83.0m，现有坝顶高程57.3558.61m，最大坝高8.6m。大坝迎水坡坡比1：2.31：2.8，无块石护坡；背水坡中段设有平台，平台高程一般55.0555.47m，平台以上坡比1：2.21：2.6，平台以下坡比1：2.11：2.8，其余段坡比1：2.11：2.8，背水坡左侧坡脚设直立式干砌石固脚挡墙，墙顶高程51.1151.94m。大坝为均质土坝，在多次填筑施工时由当地群众土法施工，经过多次加高培厚而成，坝体填筑质量一般，填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，具有中等偏弱透水性。水库修建时清基不彻底，水库背水坡脚即为水塘，未能发现渗漏。4.1.4.24.1.4.2溢洪道溢洪道溢洪道位于大坝左侧山体，为明渠，底高程58.3m，比大坝坝顶高程高0.8m，属于未完工工程。现状溢洪道两侧及底部为全风化片麻岩，无护砌，建议续建溢洪道，并适当护砌。4.1.4.34.1.4.3放水涵放水涵放水涵洞位于水库大坝右侧，建于全风化岩体上，为圬工结构，进口采用斜拉杆控制，已损坏，目前无控制。建议拆除重建放水涵洞。4.24.2工程等级及洪水标准工程等级及洪水标准茅山水库总库容15.06万m3，最大坝高8.6m，根据防洪标准（GB5020194）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），茅山水库工程规模为小（2）型水库，工程等别为等，主要建筑物级别为5级；按20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。4.34.3工程加固的必要性工程加固的必要性茅山水库在建设初期受到技术、经济等因素的影响，施工质量难以得到保证，致使水库先天不足，存在着不同程度的安全隐患。水库是下游亩农田的灌溉水源保证，另外茅山水库保护着下游亩农田、电力、通信等公共设施及人的财产生命安全。因此一旦水库失事，将造成不可估量的损失。茅山水库目前的运行情况在当地的国民经济发展中占有重要地位，所以对水库的除险加固是十分必要的。55水库除险加固工程设计水库除险加固工程设计5.15.1工程存在的问题工程存在的问题大坝主体工程兴建于年，大坝施工实施是在“边勘察、边设计、边施工”的状况下进行的，施工时采用人海战术，加之建库时社会经济水平有限，施工手段落后，施工质量控制不严，因而造成大坝遗留许多隐患，主要存在如下问题：1.大坝为均质土坝，现状坝顶高程57.3558.61米，现状坝顶宽1.83.0米，太窄，小于规范要求。在多次填筑施工时由当地群众土法施工，经过多次加高培厚而成，坝体填筑质量一般，填土成分主要为砾质粉质壤土为主，土体呈可塑状态。坝体渗透系数一般在210-4cms左右，大坝下游坡渗流出逸比降大于0.5，抗渗安全性不足，总体渗量较大，对水库库容有所影响。上游坡无防浪设施，下游坡无排水设施。2.溢洪道位于大坝左侧山体，现状溢洪道两侧及底部为全风化片麻岩，无护砌，建议续建溢洪道，并适当护砌。底高程58.3m，比大坝坝顶高程高0.8m，属于未完工工程。需在原址优化改建。3.放水涵洞位于水库大坝右侧，放水涵建设年代远久，建于全风化岩体上，为圬工结构，进口采用斜拉杆控制，已损坏，目前无控制。因此水库处于长流水常态，但一旦蓄水，圬工结构的放水涵将成为大坝的安全隐患。建议拆除重建放水涵洞。5.25.2除险加固工程措施与建设内容除险加固工程措施与建设内容针对本水库工程存在的问题，通过分析与核算，拟定本次除险加固主要内容有：1、大坝加培整修达标，坝顶新建泥结石路面，迎水坡铺设干砌石护坡，背水坡草皮护坡。2、原址新建溢洪道进出口护砌工程和浆砌石梯形泄洪槽；新建消力池；新建跨溢洪道交通桥。3、放水涵原址拆建成钢筋混泥土箱涵。5.35.3水库洪水调节计算水库洪水调节计算5.3.15.3.1水库调洪运用方式水库调洪运用方式茅山水库溢洪道属无控制开敞式溢洪道，采用的调洪运用方式是：当库水位达到溢洪道底高程57.66时，溢洪道自动溢洪，溢洪流量按明渠水流公式计算（取糙率n=0.04）。茅山水库是以灌溉、防洪为主的小(2)型水库。本次加固后水库防洪限制水位定为56.06m。5.3.25.3.2水库水位库容关系水库水位库容关系本次没有收集到茅山水库原规划设计资料中的水库水位库容成果。本次设计从最新测量库区地形图上量算，见表5.31。表5.31水库水位库容关系表水位（m）库容（万m3）水位（m）库容（万m3）47.500.0053.004.2950.001.4354.005.5550.271.6555.007.1251.002.2256.009.1352.003.1857.0011.565.3.35.3.3泄洪建筑物水位流量关系泄洪建筑物水位流量关系现状溢洪道为明渠，底高程为57.66m，底宽0.50m。其泄流见表5.32、图5.3-1表表5.35.322溢洪道泄流能力表溢洪道泄流能力表泄量单位：泄量单位：m3sm3s水位（m）泄流量（m3s）水位（m）泄流量（m3s）57.660.00057.790.10757.700.01357.830.16157.720.02657.860.22357.750.04857.940.47157.770.07458.212.001图图5.3-15.3-1吴垅水库水位泄流量曲线图吴垅水库水位泄流量曲线图5.3.45.3.4调洪计算成果调洪计算成果根据水库泄流建筑物条件和调洪演算原则，按本次设计洪水成果和泄流设施的综合泄流曲线，采用静库容法进行调节计算。通过调洪演算得20年一遇设计洪水位为57.97m，300年一遇校核洪水位为58.21m，成果见表5.3-35.3-3表表5.3-3调洪计算成果表调洪计算成果表洪水标准QmaxVmaxZmaxqmax（m3s）(万m3)(m)（m3s）10年一遇1.8114.0257.870.2520年一遇2.6814.3357.970.58300年一遇5.4215.0758.212.015.3.55.3.5调洪计算成果及评价调洪计算成果及评价本次收集到有宿松县水利局统计的调洪计算成果，与本次计算成果对比如下表5.3-4：表表5.3-45.3-4调洪计算成果对比表调洪计算成果对比表10年一遇20年一遇300年一遇县局资料本次计算61.661.8361.95故认为本次计算成果合理5.45.4设计设计依依据据5.4.15.4.1工程等别和建筑物等级工程等别和建筑物等级吴垅水库座落在宿松县二郎镇刘坡村镜内，位于华阳河水系二郎河流域上游，大坝以上控制面积0.8km2，总库容15.06万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库。依据防洪标准(GB50201-94)及水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)的规定，确定本小(2)型水库枢纽工程等别为等，相应枢纽主要建筑物级别为5级，次要建筑物为5级。按20年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。水库枢纽各主要建筑物包括：大坝(位于主河床)、溢洪道(位于大坝左侧)、放水涵洞(位于大坝右侧)等。5.4.25.4.2采采设计采用的有关主要规程、规范和标准设计采用的有关主要规程、规范和标准本工程采用的标准和规程规范如下：1.水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）；2.防洪标准(GB20201-94)；3.水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）；3.碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；4.小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96)5.溢洪道设计规范（SL253-2000）；6.中国地震动参数区划图（GB18306-2001）；7.水工混凝土结构设计规范（SLT191-96）；8.水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；9.水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）；10.土石坝安全监测技术规范（SL60-94）。11水利工程管理单位编制定员试行标准(SLJ705-81)；12土石坝安全监测技术规范(SL60-94)；13水利水电工程施工组织设计规范(SDJ338-89)；5.4.35.4.3参考资料参考资料1.安徽省宿松县茅山水库工程安全性评估报告2015年6月。2.安庆市磐石岩土有限公司：宿松县茅山水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告，2015年5月。5.4.45.4.4设计基本资料设计基本资料(1)(1)特征水位及流量特征水位及流量本次除险加固设计，按照库水位超过57.66m时，溢洪道敞开泄洪，放水涵洞不参与泄洪的控制运用原则，根据洪水计算规范，重新进行了洪水复核和库水位调洪演算，计算结果见表5.3-3。(2)(2)地震烈度地震烈度根据中国地震动参数规划图(GB18306-2001)，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度。工程主要建筑物为5级，依据水工建筑物抗震设计规范DL5073-2000规定，设计地震烈度采用基本烈度，主要建筑物按6度地震设防，不进行抗震计算。(3)(3)安全系数安全系数按照上述有关规范之规定，建筑物抗滑安全系数满足表5.3-1中的规定要求。表5.3-5建筑物抗滑安全系数建筑物抗滑安全系数建筑物名称荷载组合抗滑安全系数(简化毕肖普法)正常运用条件1.25大坝非常运用条件1.155.55.5大坝加固