安化县沙溪冲水库除险加固工程设计

安化县沙溪冲水库除险加固工程设计摘 要：本设计是安化县沙溪冲水库的除险加固设计。根据水库现行情况，大坝坝体渗漏严重；大坝上游坡冲刷严重；输水设施渗漏严重；溢洪道不能安全泄洪。坝体上游坝坡土工膜防渗处理；大坝上游坡采用预制硂六方块护坡；输水设施除险加固；溢洪道加固处理。除险加固后恢复水库设计可供水量，减少水库损失；提高水库防洪能力确保下游人们的生命财产安全；恢复水库面积。关键词：大坝坝体；溢洪道；放水涵；加固；渗漏，整修；Design of Danger Elimination and Reinforcement for theAn hua Country Sha xi chong ReservoirAuthor:Liu yiTutor:Yao bang song(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：This design is the reinforcement of the An Hua Country Sha xi chong reservoir. According to the current situation , Serious leakage of dam body; dam upstream slope erosion; severe leakage of water conveyance facilities; spillway can not be safe spillway. Dam upstream slope geomembrane treatment; slope of the dam upstream slope with the prefabricated Quan six box; reinforcement of transfer facilities; spillway reinforcement treatment. Designed for the water recovery reservoir reinforcement, reducing reservoir losses; reservoir flood control capacity to ensure that the downstream peoples lives and property; restore the reservoir area.Key words: The main dam; Spillway;Water culverts; Reinforcement;Leakage ;Renovated1 前言我国是世界上水旱灾害最严重的国家之一。新中国成立以来，党中央、国务院十分重视防汛抗旱工作，开展了大规模的江河整治和水利工程建设，修建了大量的水库工程。然而，由于各种原因，许多水库都不同程度存在一些病险问题，特别是上世纪六七十年代文革期间由民工投劳建成的水库问题较大较多，一直成为水利行业的工作重点之一。这类水库中，有的是防洪标准偏低，达不到有关规范，规定要求，有的是工程本身质量差，有的则是工程老化失修等问题。形成的这些大量病险水库，不仅造成水库不能正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全。这些病险水库急需抓紧除险加固处理。水库是江河防洪体系的重要组成部分，也是调控水资源时空分布、优化水资源配置最重要的工程措施。作为国民经济的重要基础设施，水库在历年的防洪抗旱、生产生活供水及改善生态环境等方面发挥了积极作用。但我国水库也存在建设先天不足、后期管理不善等问题，不仅影响水库的安全运行和效益充分发挥，甚至发生过垮坝，给人民生命财产造成重大损失，教训非常惨痛。沙溪冲水库建成于1965年,施工前对坝基未作过任何工程地质勘探工作，坝区地质结构与坝基岩体工程、水文地质特性不清。由于采用大批民工作业，施工人员技术力量欠缺，管理工作不规范，施工质量较差，不少施工环节未达到设计要求；大坝填筑时未对岩基进行防渗处理。通过五十多年的运行，工程老化严重，存在的居多病险隐患已明显暴露且有逐年加剧之势，目前工程存在的问题和安全隐患主要有以下几个方面：（1）大坝坝体渗漏严重：大坝坝体渗漏严重。坝体渗漏是由于坝体填筑土料均一性差，施工时夯压不密实，造成坝体结构较疏松，密实性较差，属中等偏高压缩性土，为中等透水性。（2）大坝上游坡冲刷严重：大坝上游坡无任何防护措施，经过多年风吹浪打，部分坝坡土体被淘空流失，上游坝坡坑坑洼洼，局部垮塌，危及大坝安全。（3）输水设施渗漏严重：输水卧管为条石结构，经多年运行，接缝砂浆老化脱落，接缝漏水严重，管内阻塞。输水涵为条石箱涵结构，经多年运行，涵管出现裂缝，接缝止水老化断裂，接缝漏水严重，涵管管周土体长期在渗透水流作用下，管周土体细颗粒被水流带走，形成渗漏通道，涵管管周渗漏严重。（4）溢洪道不能安全泄洪:溢洪道泄流能力不够，控制段及泄槽段右侧墙为干砌石内衬砼衬砌，侧墙出现较多裂缝，漏水严重，左侧墙为天然岩基，极不平整，糙率大，阻水严重，影响水库安全泄洪，危胁大坝安全。本设计就是在上述情况基础上，针对沙溪冲水库目前存在的问题上而进行设计的。主要内用包括综合说明、水文及调度演算、工程地质、工程加固设计等，以解决大坝坝体渗漏、大坝上游坡冲刷、输水设施渗漏溢洪道不能安全泄洪等问题。由于本人的水平限制，该设计在篇幅大小、表达深度、图文体例等方面可能存在许多不足之处，敬请各位老师和同学指正。2 综合说明 2.1 工程概况沙溪冲水库位于资水流域一级支流洢溪支流小溪，坝址居东经 11142、北纬2814，地处湖南省安化县仙溪镇仙溪村。大坝下游距仙溪镇2km，距县城75km。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。水库坝址控制集雨面积1.64km2，库内干流全长2.18km，干流平均坡降为176.1，设计正常库容36万m3，设计灌溉面积80公顷，保护人口0.65万人。沙溪冲水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞及放水卧管等建筑物组成。该水库于1965年初动工兴建，于1970年竣工受益。（1）大坝为堆石大斜墙土坝，坝顶高程78.50m（防浪墙顶高程80.00m），最大坝高20.5m，坝顶宽6.3m，坝顶轴线长50.9m，坝顶设有一高1.5m、宽1.3m的浆砌石防浪墙。大坝上游坡无平台，坡比为1:2.37，大坝上游坡无任何衬砌措施；下游坡设一级平台，平台高程为64.04m，平台宽为9.1m，平台上部坡比为1:0.78，平台以下外坡比为1:1.08，下游堆石体顶宽1m，底宽20m。（2）输水涵洞位于右岸坝体与坝肩接触处，全长66m，条石箱涵结构，净宽0.45m，净高0.6m，进口底板高程为59.32m，纵坡1/100，设计输水流量0.11m3/s。采用卧管控制泄水，卧管为条石矩形结构，内宽0.3m，内高0.4m，放水孔直径0.12m，放水孔垂直高差0.5m。（3）溢洪道为岸边正槽式，利用天然岩石消能，位于大坝左坝端山体上，控制段为矩形明渠，无闸门控制，进口底板高程77.38m，进口宽7.6m；溢洪道中间部位设有泄洪深槽，进口底板高程75.78m，槽身断面尺寸1.61.5m（宽高），设有一铸铁控制闸门；溢洪道全长80.3m，其中控制段10.3m，陡坡段70m，出口未设消能设施，利用河谷岩石消能；控制段右侧侧墙采用干砌石内衬砼衬砌，左侧侧墙为自然岩石坡；控制段、泄槽段底板及泄洪深槽侧墙、底板均采用砼衬砌。2.2 工程地质2.2.1 地形地貌沙溪冲水库位于资水水系支流仙溪河支流上游，流域总的趋势是北西高、南东低，属中低山地貌单元区，相对切割深30m50m。库盆区岸坡角4050，植被发育良好，自然状态下岸坡稳定状态良好，无不良地质问题。坝区两岸地形较对称，坝址为 “U”型横向谷，河流流向由北西流向南东，河床宽2025m，河床高程58m59m，两岸无阶地发育，两岸山顶高程120150m，两岸坡角2530。2.2.2 地层岩性、构造及地震坝区出露地层主要为第四系覆盖层和志留系下统（S1）岩层：（1）第四系覆盖层黄灰褐色含砾壤土与堆石、干砌块石、砼等。含砾壤土呈可硬塑状，填筑稍密，最大厚度20.5m，分布于坝体斜墙部位。堆石、干砌块石、砼等分布于坝外壳、防浪墙、溢洪道等处。（2）地质构造黄灰绿色、灰绿色中厚层状浅变质石英砂岩，岩石坚硬，抗风化能力较强。分布于两岸与坝基。区域总厚度大于500m。坝区位于雪峰山弧形构造东北转折端，受其影响，区域内褶皱构造发育，但运动年代久远，早以稳定，区内无新的构造活动，相对稳定。根据中国地震动参数区划图（1:400万）（GB183062001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地地震基本烈度为度，属相对稳定地区。2.2.3 水文地质坝区地下水主要为基岩裂隙水与松散土体的孔隙水，为简单型水文地质条件。基岩裂隙水分布于砂质板岩的风化、构造节理裂隙中，接受大气降水补给，以湿地泉的形式向河谷排泄，排泄高程78m左右，动态随季节变化，枯水期干涸。松散土体的孔隙水主要赋存于第四系人工堆积层中，接受大气降水与库水补给。勘测期坝体内地下稳定水位埋深9m，低于库水位0.5m。据工程区附近资料地下水水化学类型主要为HCO3-Ca-Mg型，PH值7.58.9，对砼无腐蚀性。本次勘探对坝基及两岸山体基岩进行了压水试验共计6段/3孔、坝体注水试验4段/1孔。根据水利水电工程地质勘察规范GB50287-99附录J岩土渗漏分级标准，按渗透试验K值和透水率q值进行分级，将该坝区分为4个透水带：带：坝体斜墙带带。最大厚度20.5m。室内试验原状土样6组，根据颗粒组成，为含砾（碎石）壤土。带：坝下游外壳堆石带。为块石，含少量粘土和碎石。带：强风化岩带。强风化带厚度45m，坝基34m，岩体内节理裂隙发育。带：弱风化岩带：钻孔揭露弱风化带厚度67m。岩体内节理裂隙不发育，层面闭合，岩体完整性较好。2.3 地质评价结论 （1）沙溪冲水库位于雪峰弧形构造北段向东偏转的部位，工程区无大的断层及构造带通过。根据GB18306-2001版1400万中国地震动参数区划图，本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，对应场地地震基本烈度为度。（2）坝区属低中山地貌单元区，岩性为志留系下统（S1）黄灰绿色、灰绿色中厚浅变质粉砂岩，强风化带厚度35m；坝区无断层通过，岩体中主要发育三组节理。坝区地下水对砼无腐蚀性。（3）枢纽区主要存在坝体、坝基渗漏及坝肩绕坝渗漏、溢洪道泄洪能力不够、输水涵管及卧管渗漏等问题，需进行相应处理。（4）加强施工地质工作，及时解决施工中遇到的地质问题，修正地质参数。3 水文调洪演算3.1 设计洪水本次洪水计算成果如下表1：表1 洪水计算成果Tab 1 Flood calculation results项 目单位P=10%P=5%P=0.5%设计暴雨H24面Mm224.9275.6440.7洪峰流量Qm3/s1619.633.3洪水总量W104m332.540.867.83.2 调洪演算根据沙溪冲水库溢洪道现状及加固后情况分别了进行调洪演算，起调水位均为正常蓄水位77.38m，其计算结果如下表2：表2 调洪演算成果Tab 2 Flood regulating calculation results项 目单位现状加固后P=5%P=0.5%P=10%P=5%P=0.5%最高洪水位M78.5779.2377.4977.6878.42相应库容104m339.0240.6836.2836.7638.63最大下泄流量m3/s16.3227.2614.4817.9226.373.3 抗洪能力复核沙溪冲水库大坝现状坝顶高程为78.50m，较SL274-2001要求的最低高程79.86m低1.36m，故该水库大坝现状抗洪能力不满足规范要求；溢洪道控制段导墙顶部高程78.85m，小于溢洪道设计规范要求的最低高程79.53m。因此，沙溪冲水库溢洪道控制段现状导墙顶部高程不满足防洪要求。本次设计拟对溢洪道泄洪深槽进行拓宽，并采用钢筋砼进行护砌加固；仍以正常蓄水位起调，根据溢洪道调洪演算成果推算得到坝顶高程应不低于79.05m，而现状坝顶高程为78.50m，但现状坝顶以上有1.5m高的防浪墙可将其作为安全超高部分，其校核洪水位为78.42m，较坝顶78.50m低0.08m，故该水库大坝加固后的抗洪能力满足要求。图1 水库各频率下入库洪水过程线Fig 1 The frequency of blunt resenoir flood stonage process line图2 洪流曲线水库Fig 2 Blunt reservoir dischorrge curve图3 水库泄流曲线Fig 3 Blunt reservoir discharge cuner3.4 设计暴雨沙溪冲水库位于山区，水库大坝为堆石大斜墙土坝，正常库容为36万m3，本次设计灌溉80 hm2，现实际灌溉面积43hm2。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000和防洪标准GB50201-1994第6.1.2条和6.2.1条的规定，沙溪冲水库为小（2）型水库，主要水工建筑物（大坝、溢洪道泄槽等）的防洪标准为20年一遇设计、200年一遇校核；溢洪道消能防冲设计洪水标准为10年一遇,溢洪道泄槽段设计洪水标准为20年一遇。本次除险加固工程设计对洪水计算（P=10%、P=5%、P=0.5%）进行了复核，复核结果与“安全论证报告”中的推算成果相同，详情如下：沙溪冲水库缺乏完整的、长系列的水文实测资料，本次设计暴雨、面雨量、设计暴雨24h时程分配、设计净雨过程计算的推求均采用湖南省暴雨洪水查算手册（湖南省水利厅1984年9月编制，以下简称查算手册）的查算办法计算。沙溪冲水库坝址控制集雨面积为1.64km2，小于500km2，符合查算手册的适应范围。根据沙溪冲水库地理位置查图得流域中心H24点（均）=130mm，查图得CV=0.56，再根据各频率查KP值，计算各频率H24点，计算得10年一遇点雨量为224.9mm，20年一遇点雨量为275.6mm，200年一遇点雨量为440.7mm。沙溪冲水库设计点雨量成果见表2.3-1。由查算手册图一知该流域属暴雨一致区第7区。依据集雨面积，查图得点面雨量折算系数=1，则10年一遇面雨量为224.9mm，20年一遇面雨量为275.6mm，200年一遇面雨量为440.7mm。由表三十六、三十七查得n2、n3，计算出各时段降雨，由查算手册表九的概化雨型，求设计暴雨24小时时程分配。根据图该流域属产流分区第区，降雨初损I0=27mm，计算出时段净雨深R总，根据沙溪冲水库流域植被情况较好，查表十一得值，计算出地表径流和地下径流。沙溪冲水库设计暴雨参数见表3。根据计算得10年一遇径流总量为197.9mm，20年一遇径流总量为248.6mm，200年一遇径流总量为413.7mm。表3 水库设计暴雨参数Tab 3 The parameters of design stormP（%）1050.5备注Kp1.732.12 3.39 集雨面积F1.64 km2H24点（mm)224.9275.60 440.70 干流长度L2.180 kmP (%)1050.5 备注续表H24面（mm)224.9275.60 440.70 干流纵坡降J176.14 n20.6620.638 0.570 H24点均130.00 mmn30.7220.707 0.676 Cv0.56 H1(mm)83.48 95.98 130.16 Cs3.5CvH3(mm)121.02 142.86 208.75 降雨初损Io27.00 H6(mm)152.97 183.60 281.24 点面关系系数1.00 H12(mm)185.48 224.95 352.05 H3-H1(mm)37.54 46.88 78.60 H6-H3(mm)31.95 40.74 72.49 H12-H6(mm)32.51 41.34 70.81 H24-H12(mm)39.42 50.65 88.65 R总197.9248.60 413.70 0.70.70 0.75 R上138.53174.02 310.28 3.5 设计洪水3.5.1 洪水计算根据24小时降雨时程分配表计算出时段净雨表，试算出最大洪峰流量Qm和汇流时间。参照查算手册，沙溪冲水库的地面径流过程采用径流分配系数法进行分配，地下径流过程采用等腰三角形分配法进行分配，由此求得的入库洪水过程。表4 水库设计洪水参数Tab 4 The flood parameter of reservoir design项 目单位P=10%P=5%P=0.5%3.44 3.44 3.44 M0.27 0.27 0.27 H2.07 1.94 1.70 Q上mm3/s15.96 19.60 33.28 Q上im3/s63.11 79.28 141.35 Q上m /Q上i 0.25 0.25 0.24 Q下m m3/s 1.59 1.79 2.14 Q下m3/s 0.09 0.09 0.10 W104m332.46 40.77 67.85 根据上表可知, 10年一遇地面洪峰流量为15.96m3/s，洪水总量为32.46万m3；20年一遇地面洪峰流量为19.6m3/s，洪水总量为40.77万m3；200年一遇地面洪峰流量为33.28m3/s，洪水总量为67.85万m3。表5 水库设计洪水过程线（10%）Tab 5 The design flood hydrograph(10%)t(1小时）0123456789101112131415Qi/Qi00.0780.2080.2210.1330.0910.0690.0550.0430.0340.0260.0180.0130.0080.0040.002Qi0.00 4.93 13.13 13.95 8.39 5.74 4.35 3.47 2.71 2.15 1.64 1.14 0.82 0.50 0.25 0.13 Q00.09 0.19 0.28 0.37 0.47 0.56 0.66 0.75 0.84 0.94 1.03 1.12 1.22 1.31 1.40 1.50 Qi+Q00.09 5.12 13.41 14.32 8.86 6.30 5.01 4.22 3.56 3.08 2.67 2.26 2.04 1.82 1.66 1.62 t(1小时）161718192021222324252627282930合计Qi/QiQiQ063.30 Qi+Q01.59 1.50 1.40 1.31 1.22 1.12 1.03 0.94 0.84 0.75 0.66 0.56 0.47 0.37 26.48 表6 水库设计洪水过程线（5%）Tab 6 The design flood hydrograph(5%)t(1小时）0123456789101112131415Qi/Qi00.030.1720.2470.1450.0940.0720.0570.0460.0370.030.0230.0180.0120.0080.005Qi0.00 2.38 13.64 19.58 11.49 7.45 5.71 4.52 3.65 2.93 2.38 1.82 1.43 0.95 0.63 0.40 Q00.09 0.19 0.28 0.38 0.47 0.56 0.66 0.75 0.85 0.94 1.04 1.13 1.22 1.32 1.41 1.51 Qi+Q00.09 2.57 13.92 19.96 11.97 8.02 6.37 5.27 4.49 3.87 3.41 2.95 2.65 2.27 2.05 1.90 t(1小时）161718192021222324252627282930合计Qi/Qi0.0020.001Qi0.16 0.08 79.20 Q01.60 1.69 1.79 1.69 1.60 1.51 1.41 1.32 1.22 1.13 1.04 0.94 0.85 0.75 32.56 Qi+Q01.76 1.77 1.79 1.69 1.60 1.51 1.41 1.32 1.22 1.13 1.04 0.94 0.85 0.75 111.76 表7 水库设计洪水过程线（0.5%）Tab 7 The design flood hydrograph(0.5%)t(1小时）0123456789101112131415Qi/Qi00.0240.1360.2350.1320.090.0690.0570.0480.0410.0350.0310.0260.0220.0180.013Qi0.00 3.39 19.22 33.22 18.66 12.72 9.75 8.06 6.78 5.80 4.95 4.38 3.68 3.11 2.54 1.84 Q00.10 0.19 0.29 0.39 0.49 0.58 0.68 0.78 0.88 0.97 1.07 1.17 1.27 1.36 1.46 1.56 Qi+Q00.10 3.59 19.52 33.61 19.14 13.31 10.43 8.84 7.66 6.77 6.02 5.55 4.94 4.47 4.00 3.40 t(1小时）161718192021222324252627282930合计Qi/Qi0.010.0070.0040.0030.0010Qi1.41 0.99 0.57 0.42 0.14 0.00 141.63 Q01.65 1.75 1.85 1.95 2.04 2.14 2.04 1.95 1.85 1.75 1.65 1.56 1.46 1.36 47.12 Qi+Q03.07 2.74 2.41 2.37 2.19 2.14 2.04 1.95 1.85 1.75 1.65 1.56 1.46 1.36 188.75 3.5.2 洪水成果的合理性检查沙溪冲水库周边有兰溪等小型水库，他们的下垫面基本相似，洪峰模数有一定的地理规律性，即面积大的模数小，反之则大。此次洪水复核的结果遵循这一规律，此次洪水复核是依据湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨查算手册进行计算的，湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨查算手册是湖南省无资料地区目前进行设计洪水计算较为可靠的一种方法，因此本次设计复核成果可作为水库除险加固设计和运行管理的依据。表7 设计洪水成果比较Tab 7 The comparison of results design flood设计频率0.5%5%水库名称沙溪冲兰溪沙溪冲兰溪集雨面积（km2）1.640.731.640.73洪峰流量（m3/s）33.317.2 19.610.6 洪峰模数（m3/s/ km2）20.321.22 11.95 13.07 表8 水库枯水期入库洪水过程线Tab 8 The reservoir in dry season flood process linet(h)0123456789P=20%0.010.190.921.941.150.860.670.560.480.01t(h)101112121415161718P=20%0.420.370.340.310.290.270.230.220.213.6 调洪演算 3.6.1 现状调洪演算表9 水库水位下泄流量曲线Tab 9 The reservoir water level and discharge volume and relationship库水位(m)75.82 76.02 76.22 76.42 76.62 76.82 77.02 77.22 77.38 77.58 堰上水头(m)0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.56 1.76 下泄流量(m3/s)0.00 0.21 0.58 1.05 1.58 2.17 2.79 3.44 4.15 5.00 库水位(m)77.78 77.98 78.18 78.38 78.58 78.78 78.98 79.18 79.38 堰上水头(m)1.96 2.16 2.36 2.56 2.76 2.96 3.16 3.36 3.56 下泄流量(m3/s)6.56 8.56 10.90 13.54 16.44 19.56 22.88 26.39 30.07 表10 水库现状调洪计算结果Tba 10 The present situation of reservoir flood regulating calculation results频率P（%）50.5最高水位Z(m)78.5779.23相应库容V(104m3)39.0240.68相应泄量q(m3/s)16.3227.263.6.2 加固后调洪演算 （1） 加固后调洪演算的基本原则根据沙溪冲水库的具体情况，溢洪道进口控制段为矩形明渠，进口控制宽度为7.6m，进口底板高程77.38m；进口控制段中部设有泄洪深槽，进口底板高程75.78m，槽身断面尺寸21.81.6m（孔数宽高），槽身设控制闸门，门顶高程和正常蓄水位一致（即77.38m），根据该处理措施对水库进行调洪演算，此时仍以正常蓄水位77.38m起调。此次调洪计算的基本原则：在不改变该水库原设计规模的基础上进行调洪，故本次调洪计算以水库正常蓄水位77.38m起调，当库水位达到泄洪深槽控制闸门的门顶高程（即正常蓄水位77.38m）时，控制闸门逐渐打开泄洪，此时入库洪水来多少泄多少，水位控制在正常蓄水位，直至闸门全部打开，闸下为闸孔出流；当溢洪道和泄洪深槽的泄流量小于入库洪水流量时，库水位上涨滞洪，溢洪道和泄洪深槽的泄流量等于入库流量时，库水位达到该次洪水过程之最高位，随后库水位逐渐回落至起调水位，当水位回落至正常蓄水位时，逐渐将闸门放下，水位控制在正常蓄水位，直至库水位在正常蓄水位不上涨，此时闸门全部关闭。为水库的安全起见，其它输水设施不参与泄洪。 （2）调洪演算的基本方程根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程为： （1）式中：Q1、Q2时段t始末入库流量，单位：m3/s；q1、q2时段t始末出库流量，单位：m3/s；V1、V2时段t始末水库蓄水量，单位：m3/s；t计算时段，单位：s。（3）调洪演算的基本资料入库流量 库容曲线 泄流曲线沙溪冲水库溢洪道控制段为矩形明渠，进口控制段宽度为7.6m，长6m，进口底板高程77.38m；进口控制段中部设有泄洪深槽，进口底板高程75.78m，槽身断面尺寸21.81.6m（孔数宽高），设控制闸门2张。堰型判别：堰顶厚度（控制段长）大于2.5H(设计水深)而小于10H的按宽顶堰考虑；堰顶厚度大于10H的按明渠考虑。先假设溢洪道设计水深为1.5m，/H=6/1.5=410，按宽顶堰考虑。参照溢洪道设计规范SL253-2000及水力学（第4版上册，高等教育出版社）的有关规定，泄流量按以下公式进行计算： （2）式中：Q 流量，m3/s；m 二元水流宽顶堰流量系数，与相对上游堰高P1/H及堰头型式有关，根据溢洪道设计规范（SL253-2000）P65附录A中查表A.2.3-1,取m=0.375；H 不计入行近流速的堰上水头，m； 闸墩侧收缩系数，根据溢洪道设计规范（SL253-2000）P65附录A中A.2.1中实用堰侧收缩系数公式： （3）式中：k边墩形状系数，取0.7；n 闸孔数目，n=1；b 单孔宽度，b=7m；0中墩形状系数，本溢洪道无中墩；（4）加固后调洪演算的结果根据调洪计算的基本原则和基本资料，利用调洪计算的基本方程，采用试算法进行调洪计算。表11 加固后水库水位下泄流量曲线Tab 11 The reinforcement of reservoir water level and discharge curve库水位(m)75.78 76.08 76.38 76.58 76.78 76.98 77.18 77.38 77.58 堰上水头(m)0.00 0.30 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 下泄流量(m3/s)0.00 0.93 2.60 3.98 5.51 7.19 8.99 11.34 17.01 库水位(m)77.78 77.98 78.18 78.38 78.58 78.78 78.98 79.18 79.38 堰上水头(m)2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 下泄流量(m3/s)18.89 20.99 23.27 25.86 28.71 31.78 34.73 37.77 41.04 表12 水库加固后调洪演算过程（P=5%）Tab 12 After the reservoir during flood routing(P=5%)时段t入库流量Q（m3/s)库水位Z（m)对应库容(万m3）下泄流量（m3/s)00.09 77.3836.00 012.57 77.3836.00 2.57 1.77311.34 77.38 36.00 11.34 213.92 77.41 36.07 12.15 319.96 77.68 36.76 17.92 411.97 77.54 36.41 15.92 58.02 77.38 36.00 8.02 66.37 77.38 36.00 6.37 75.27 77.38 36.00 5.27 84.49 77.38 36.00 4.49 93.87 77.38 36.00 3.87 表13 水库加固后调洪演算过程（P=0.5%）Tab 13 After the reservoir during flood routing(P=0.5%)时段t入库流量Q（m3/s)库水位Z（m)对应库容(万m3）下泄流量（m3/s)00.1 77.3836.00 013.59 77.3836.00 3.59 1.48711.34 77.38 36.00 11.34 219.52 77.53 36.37 15.48 333.61 78.37 38.51 25.74 419.14 78.42 38.63 26.37 513.31 77.62 36.60 17.34 时段t入库流量Q（m3/s库水位Z（m)对应库容(万m3）续表下泄流量610.43 77.38 36.00 10.43 78.84 77.38 36.00 8.84 87.66 77.38 36.00 7.66 96.77 77.38 36.00 6.77 表14 水库加固后调洪计算结果Tab 14 The reservoir flood calculation results of reinforcement频率P（%）1050.5最高水位Z(m)77.4977.6878.42相应库容V(104m3)36.2836.7638.63相应泄量q(m3/s)14.4817.9226.373.7 水库抗洪能力复核 根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的有关规定，抗洪能力复核主要是对水库挡洪建筑物顶部高程进行复核。对沙溪冲水库而言，就是对水库大坝及溢洪道控制段导墙的顶部高程进行复核，复核其实际抗洪能力是否满足国家现行规范要求。3.7.1 坝顶高程复核根据碾压式土石坝设计规范SL274-2001（以下简称：SL274-2001），水库大坝的顶部高程等于水库不同运用情况下的静水位与相应的超高之和，取相应组合的最大值为水库大坝的顶部高程。坝顶在水库静水位以上的超高y参照SL274-2001式(5.3.1)计算：y=R+e+A （4）式中：R最大波浪在坝坡上的爬高（m），可按SL274-2001附录A计算e最大风壅水面高度（m），可按SL274-2001附录A计算。A安全加高（m），根据SL274-2001表5.3.1确定为：设计情况取A=0.5m，校核情况取A=0.3m。波浪要素的计算(按莆田实验站公式)： （5） （6） （7）式中：hm平均波高（m）；W设计风速，多年汛期最大风速平均值为10.7m/s，设计情况取W=1.510.7=16.05m/s，校核情况取W=10.7m/s；D风区长度，根据库区地形图可知D=360m；Hm水域平均水深，取Hm=12.3m；Tm平均波周期（s）；Lm平均波长（m）；g重力加速度，取g=9.81m/s2。设计波浪爬高Rp的计算：因为本次设计m=2.37(1.55.0)，所以设计波浪爬高按下式计算： 式中： （8）Kp累积频率换算系数，按SL274-2001表A.1.13确定，本次取Kp=1.84；K斜坡的糙率渗透性系数，按SL274-2001表A.1.12-1确定，安鉴报告中取K=0.85（无护坡），本次设计取K=0.9（采用砼护砌）；Kw经验系数，按SL274-2001表A.1.12-2确定。风壅水面高度e的计算： 式中：K综合摩阻系数，取3.610-6； (9)计算风向与坝轴线法线的夹角，本次取=0。由计算成果可知，本次计算得沙溪冲水库大坝顶部所需最低高程为78.88m。表15 水库大坝坝顶要求最低高程计算成果Tab 15 The reservoir dam crest requiring a minimum elevation calcualtion results项 目单 位本次计算大坝安全鉴定备 注P=5%P=0.5%P=5%P=0.5%Wm/s16.0510.716.0510.7Dm360360Hmm12.3412.79hmm0.150.10.150.1Tms1.741.391.741.39Lmm4.73.014.73.01Kp1.841.84度00项 目单 位本次计算大坝安全鉴定续表备 注Rm0.5160.330.5160.33Em0.00120.00050.00120.0005Am0.50.30.50.3Ym1.0170.6311.0170.631水位m77.6878.4278.5779.23要求最低高程m78.6979.0579.5979.863.7.2 溢洪道控制段导墙顶部高程复核沙溪冲水库溢洪道现状无闸门控制，非挡水建筑物，根据溢洪道设计规范（SL253-2000）第2.3.7条规定，控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高，沙溪冲水库为等工程，其安全超高参照溢洪道设计规范中3级建筑物取值为0.3m。因此，沙溪冲水库溢洪道控制段导墙顶部高程不得低于79.23+0.3=79.53m。3.7.3 抗洪能力复核结论沙溪冲水库大坝现状坝顶高程为78.50m，较SL274-2001要求的最低高程79.86m低1.36m，故该水库大坝现状抗洪能力不满足规范要求；溢洪道控制段导墙顶部高程78.85m，小于溢洪道设计规范要求的最低高程79.53m。因此，沙溪冲水库溢洪道控制段现状导墙顶部高程不满足防洪要求。本次设计拟对溢洪道泄洪深槽进行拓宽，并采用钢筋砼进行护砌加固；仍以正常蓄水位起调，根据溢洪道调洪演算成果推算得到坝顶高程应不低于79.05m，