干拱桥水库初步设计报告.doc

四川省广安市武胜县干拱桥水库枢纽除险加固工程初步设计报告目 录第一章 工程概况3第二章 水 文8第一节 概 况8第二节 洪 水9第三节 调洪计算15第四节 坝顶高程的确定17第五节溢洪道扩宽19第三章 工程地质20第一节 枢纽区工程地质条件20第二节 主要工程地质病害及处理措施建议21第三节 土工试验资料分析22第四节 天然建筑材料22第五节 工程地质结论23第四章 工程除险加固任务及其必要性24第一节 工程运行情况24第二节 工程除险加固的必要性和紧迫性24第三节 工程除险加固任务25第五章 工程整治设计27第一节 设计依据27第二节 工程等级及洪水标准27第三节 大坝整治设计28第四节 溢洪道整治设计31第六章 施工组织设计35第一节 施工条件35第二节 主体工程施工38第三节 施工交通与布置规划39第四节 施工总进度计划41第七章 工程管理43第一节 工程建设管理43第二节 工程建后管理46第八章 投资概算46第九章 经济评价50第一章 工程概况一、概述干拱桥水库位于武胜县双星乡境内，地处拱桥村双星河支流，距武胜县城20km。水库集水面积3.9km2，设计总库容19.82万m3，兴利库9.95万m3，防洪库容8.87万m3，死库容1.0万m3。是一座以灌溉为主，兼有水产养殖等综合利用的重点小（二）型水利工程。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），干拱桥水库枢纽工程主要建筑物工程等级为五等5级，建筑物洪水标准按20年一遇设计，200年一遇校核，溢洪道消能防冲建筑物设计洪水标准为10年一遇。二、枢纽主要建筑物现状1、大坝主坝为均质土坝，1975年1月动工兴建，1976年12月完工，并开始投入运行。达到现有规模，坝顶最大长度65m，最大坝高13.0m，坝顶宽1.3m，最大坝底宽48.6m，坝顶高程299.80m，大坝上游坝坡为干砌条石护坡，坡比1:1.2，大坝下游坝坡未护，坡比1:1.7。四川5.12汶川大地震造成大坝外坡高程在293.3m左右滑坡30m2，下滑高度1.5m左右，大坝下游坝坡未设置排水系统。2、溢洪道溢洪道位于大坝左端，为正堰开敞式，堰顶净宽6.5m，堰顶296.99m。溢洪道是在左坝端砂质泥岩上开凿而成，堰后溢洪道长13米，陡槽斜面长30米，宽5.8米，深1.2米。陡槽左边墙未衬砌，风化冲刷淘空垮塌严重，影响泄洪，陡槽末端未修建消能设施，下游冲刷严重。这次5.12汶川大地震造成溢洪道陡槽右边墙垮塌50m。3、放水设施该水库无放水设施。三、枢纽工程存在的主要问题本次设计时按照水库大坝安全鉴定导则进行复核，其结果是：水库防洪标准达不到规范SL2522000防洪标准要求，大坝结构评价为，安全类别评定为三类坝，与原鉴定结论相符。其存在的主要问题是：（一）水库防洪标准不够。经洪水复核计算，设计下泄流量35.25m3/s，校核下泄流量64.12m3/s，而溢洪道现实际最大下泄流量仅16.41m3/s，不满足SL2522000规范要求。（二）大坝下游坝坡较陡，四川5.12汶川大地震造成大坝外坡高程在293.3m左右滑坡30m2，下滑高度1.5m左右，局部变形。采用简化毕肖普法对大坝坝坡进行核定。大坝下游坝坡在各种工况下最小稳定安全系数不满足SDJ274-2001规范要求。工况一：上游正常蓄水位296.99m，下游无水。Kmin=1.112K=1.25工况二：上游设计洪水位298.73m，下游相应水位292.30m。Kmin=1.186K=1.25工况三：上游校核洪水位299.58m，下游相应水位292.52m。Kmin=1.126K=1.15 (三)大坝无排水棱体。（四）大坝下游坝坡未设置排水系统，雨水冲刷，坝坡面及周边形成冲沟。（五）溢洪道断面不够，陡槽左边墙未衬砌，风化冲刷淘空垮塌严重，影响泄洪，陡槽末端未修建消能设施，下游冲刷严重。这次四川5.12汶川大地震造成溢洪道陡槽右边墙垮塌50m。（六）无监测设计。水库下游地势平坦开阔，农田集中成片，县级公路各2条，有耕地1.36万亩，人口0.82万多人，一旦溃坝，将对下游人民的生命财产造成重大损失，因此对水库进行除险加固迫在眉睫。干拱桥水库工程特性表序号项 目单 位特 性备整治前整治后注一河流特性1坝址控制集雨面积Km23.93.92多年平均径流深mm343.4343.43多年平均径流量万m3133.93133.934水文气象特征(1)多年平均气温17.417.4(2)多年平均降雨量mm10201020(3)多年平均最大风速m/s17.017.05代表性流量(1)设计洪水标准及流量m3/s36.675(2)校核洪水标准及流量m3/s65.840.56洪量(1)设计洪水总量万m364.845(2)校核洪水总量万m3115.430.5二灌区特性1设计灌溉面积亩130013002实际灌溉面积亩130013003灌溉保证率%80804干渠长km三特征水位及库容1校核洪水位m300.62299.582设计洪水位m299.43298.733正常高水位m296.99296.994死水位m289.20289.205总库容万m323.3619.826防洪库容万m312.418.877兴利库容万m39.959.958死库容万m311干拱桥水库工程特性表序号名 称单 位特 性备整治前整治后注四主要建筑物及设施1大坝(1)坝型均质土坝均质土坝(2)坝长m6565(3)坝顶宽m1.33.0(4)坝高m1313(5)坝顶高程m299.8299.8(6)地震动峰值加速度g0.050.05(7)地震反应谱特征周期0.350.352溢洪道(1)型式开蔽式开蔽式(2)堰顶高程m296.99296.99(3)堰型折线实用堰折线实用堰(4)堰顶净宽m6.511.0(5)消能方式无消力池消能(6)最大泄流量m3/s16.4164.123取水设施无无第二章 水 文第一节 概 况一、流域概况干拱桥水库位于武胜县双星乡境内，嘉陵江水系双星河支流上，地理坐标为东经1062415，北纬302020。坝址以上控制集水面积3.9km2，主河道长3.8km，主河道平均坡降6.05。干拱桥水库属嘉陵江水系双星河支流，工程区属丘陵地带,相对高差3050m，属低山浅丘地貌。水库位于川中红层剥蚀丘陵区，出露地层为中侏罗系上沙溪庙组石荀河段（J2S2），为一套紫红色砂纸粘土层、泥质粉砂岩与灰紫、灰褐色长石石英砂岩的不等厚互层。构造上位于中心镇背中段的南翼，与背斜轴相距1.3km。地层产状为：走向65，倾向155，倾角23，呈近水平状。域内未见断裂构造发育，常见的一般多为北东、北西向两组有规律性的区域性构造节理裂隙。二、气象特征双星河流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和，雨量充沛，日照适宜，四季分明，无霜期长，春季回暖早，夏季炎热，秋季阴雨连绵、冬季短而温和等特点。干拱桥水库气象特征值以武胜气象站为代表：多年平均气温17.4，极端最高气温41.3(1972年8月27日)，极端最低气温-2.7(1991年12月28日)，多年平均蒸发量1107mm，多年平均日照时数1247小时，多年平均无霜期328天，多年平均相对湿度81%，多年平均风速17m/s，多年平均降水量1050mm，降水量主要集中在汛期，510月降雨量占全年降雨量的79.1%左右。三、基本资料双星河流域内无水文站和雨量站，无实测流量和雨量资料。邻近有武胜、石盘沱和二郎等雨量站。其雨量资料可作为本次洪水计算的主要参证资料。各站的雨量资料情况见表2-1。表2-1 邻近站雨量资料情况表站名时段起迄时间资料引用年限武胜1/6小时1981今1小时19641965、1967、1969今196920066小时1954今1954200624小时1954今19542006石盘沱6小时1960今1960200624小时1960今19602006二郎6小时1964今1964200624小时1964今19642006第二节 洪 水一、流域特征值“三查三定”时，根据1/10000航测图，只对集雨面积F进行复核，即：F=3.9km2；本次根据1/10000航测图，对F、L、J等流域特征值进行了复核，即：F=3.9km2；L=3.8km，J=6.05。二、防洪标准按照防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），干拱桥水库为小(2)型水库，大坝为均质土坝坝，防洪标准应为3020年一遇洪水设计，300200年一遇洪水校核。采用20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。消能防冲建筑物洪水标准为10年。三、设计暴雨1.邻近站暴雨频率计算根据武胜和石盘沱站的实测暴雨系列，进行频率计算。二郎站考虑移用武胜站特大值和不移用武胜站特大值两种情况分别计算，移用武胜站特大值以后的系列，按不连续系列处理，特大值的经验频率根据武胜站系列确定。采用P-型曲线适线。统计参数和设计值见表2-5。2.根据等值线图查算根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册的有关等值线查算干拱桥水库的设计暴雨，成果见表2-2。表2-2 设计暴雨成果表计算方法或站名时段均值(mm)CVCS/CV各频率设计值(mm)备注P=0.5%P=5%P=10%由等值线查算1/6小时16.50.363.538.6127.924.421小时41.00.423.5107.8374.563.966小时76.00.483.5201148124.6424小时1000.503.5274199166武胜1小时41.60.483.5122.38168.226小时76.20.603.5267.46165133.3524小时1020.583.5358210178.5石盘沱6小时56.30.333.5123.8691.781.0724小时78.80.363.0184133116.623.干拱桥水库设计暴雨石盘沱雨量站由于缺乏特大暴雨，其统计参数和设计值明显低于武胜站和等值线查图值，武胜站暴雨均值与等值线查图值比较接近，Cv值和设计值明显大于查图值。经综合分析比较，干拱桥水库设计暴雨采用成果为：1/6小时暴雨采用等值线查图值，1小时、6小时和24小时暴雨采用武胜站实测资料计算值。干拱桥水库的设计暴雨见表2-3。表2-3 干拱桥水库设计暴雨成果表时 段均值(mm)CVCS/CV各频率设计值(mm)P=0.5%P=5%P=10%1/6小时16.50.363.538.6127.924.421小时41.60.483.5122.38168.226小时76.20.603.5275.8167.6134.8724小时1020.583.5358220.3178.5四、设计洪水 1.洪峰流量计算由于干拱桥水库现无实测流量资料，也无实测暴雨资料，推求设计洪水的资料缺乏，按照水库大坝安全评价导则（SL258-2000第4.1.2条，参照水利水电工程设计洪水计算规范SDJ2279、四川省暴雨洪水计算手册、四川省水文手册等资料，采用水科院推理公式法计算洪峰流量。采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册中的推理公式 Q0.278F进行计算。（1）流域特征值集雨面积F3.9km2、流域长度L3.80km、流域平均比降J6.05。（2）汇流参数m值 流域特征系数9.88 根据暴雨洪水手册，m0.40.204=0.6383.暴雨参数S、n暴雨衰减指数n分历时确定：t=624h，t=16h，t=1/61h，根据暴雨洪水手册1/6h、1h、6h、24h暴雨等值线图查值，结合相关公式计算暴雨参数S。4.产流参数干拱桥水库地形地貌相对高差一般在250350米之间，地势较陡，切割较深，间有零星丘陵或盆地，植被较好，采用公式=4.8F-0.19计算平均产流参数值。=4.8F-0.19 =3.71（CV=0.18，Cs=3.5CV）=Kp.（当CV=0.18，Cs=3.5CV时，查皮尔皮尔逊型曲线K0.5%=1.57，K5%=1.33 K10%=1.24）。其它参数均根据暴雨洪水手册计算、取值。F（Km2）L（Km）J（）m3.93.806.0514.840.6935P（%）H24H6H1nSptoQPm0.5358267.5122.30.5632122.302.8575.9670.91052.934865.840.6935.0210165810.602981.003.2654.9290.87283.397236.670.69310.0178.5133.3568.220.62668.233.4644.5960.84893.610628.000.697表2-4 推理公式法计算洪峰流量的主要参数表2.与原计算成果的比较干拱桥水库在“三查三定”和全安鉴定中都作过洪水计算，成果见表2-5。由表2-5可知，本次洪水计算成果，设计情况洪峰流量与前两次计算成果比较，其洪峰流量大均于前两次洪水计算成果，主要原因在于：前两次洪峰流量计算地区经验公式计算，未考虑当地的暴雨，流域的河道长度、纵坡降等特征值对洪峰流量的影响，本次根据邻近站实测资料，考虑短历时暴雨、河道长度、纵坡降等特征值对洪峰流量的影响，按推理公式计算，因此，本次洪水计算较为可靠。表2-5 历次洪峰流量计算成果比较表阶段计算方法P=0.5%P=5%P=10%三查三定经验公式法60.5730.64全安鉴定经验公式法60.5730.6423.94本次计算推理公式法65.8436.6728.004.洪量根据设计暴雨推求设计洪水总量，暴雨径流关系分区为1区（盆地腹部丘陵区），按单峰洪水计算暴雨历时T=12.8F1/4，按WP=0.1HTPF计算洪水总量，成果见表2-6。表2-6 洪量计算成果表频 率P=0.5%P=5%P=10%洪量(万m3)115.4364.8453.025.设计洪水过程线采用典型放大法，推求设计洪水过程线，典型洪水过程线采用四川东部地区平均情况的单峰概化模型。基流按嘉陵江区计算回，Q0=0.014F0.984。设计洪水过程线见表2-7及附图2-7。表2-7干拱桥水库洪水过程线P=0.5%P=5%P=10%TQTQTQ0.0000.0530.0000.0530.0000.0530.5313.3450.5361.8860.5741.4530.7256.6370.7323.7200.7842.8530.96613.2210.9757.3871.0445.6521.18426.3881.19414.7201.27911.2521.52339.5561.53722.0541.64516.8511.93552.7241.95229.3882.09022.4512.39362.5992.41534.8882.58626.6502.90165.8912.92736.7213.13428.0503.38562.5993.41634.8883.65726.6503.94052.7243.97529.3884.25622.4514.76339.5564.80622.0545.14616.8515.97026.3886.02414.7206.45011.2527.92813.2217.9997.3878.5655.65210.1546.63710.2453.72010.9692.85312.4743.34512.5861.88613.4761.45318.6130.05318.7800.05320.1080.053第三节 调洪计算一、库容曲线本次根据实测库区地形图，对“三查三定”的库容曲线进行了复核无误，本次直接采用“三查三定”复核成果，见表2-8。表2-8 干拱桥水库库容曲线水位（m）287288289290291292293库容（万m3）00.290.791.492.273.24.29水位（m）294295296297298299300库容（万m3）5.577.088.8510.95412.6815.9220二、泄流曲线该库溢洪道为无坎宽顶堰无，自由出流，溢流堰净宽6.5米。1、流量系数m的确定溢流堰无坎宽顶，自由出流，其流量系数m=0.32, 侧收缩系数0.985，按公式计算下泄流量q,再由库容曲线查得V,绘制qH曲线,成果见表2-9。干拱桥水库溢洪道qh曲线计算表 表2-9水位h(）堰上水头H()流量系数m侧收缩系数下泄流量q(m3/s)相应库容V(万3)296.990.0000.320.985010.95297.0620.0720.320.9850.17411.145297.3430.4440.320.9852.6812.468298.3911.4010.320.98515.0415.741299.4952.5050.320.98535.9619.517300.243.250.320.98553.1422.07300.5923.6020.320.9856223.27300.623.630.320.98562.7223.36三、调洪计算调洪计算根据水库的水位库容关系曲线、溢流水深下泄流量关系曲线和本次计算的洪水过程线，按公式：(Q1+Q2)/2t-(q1+q2)/2t=V2-V1采用电子表格试算法进行调洪计算，起调水位为正常蓄水位96.99米，计算时段长0.5小时，成果见表2-10。表2-10 调洪计算成果表频率P（%）最大下泄流量（m3/s）最高库水位（m）库 容（万m3）0.562.72300.6223.36534.68299.4319.3110.021.47298.7717.03第四节 坝顶高程的确定一、坝顶超高坝顶超高按碾压式土石坝设计规范S12742001规定的公式计算：Y=R+e+A式中：Y坝顶超高，m； R最大波浪在坝坡上的爬高，m。 e最大风壅水面高度，m。 A安全加高，m。1、安全加高A干拱桥水库为小（2）型水库，地处丘陵区，主要建筑物为5级，按照规范规定，设计情况下的安全加高为0.5米，校核情况下的安全加高为0.3米。2、最大风壅高度ee=KW2D/2gHmcos式中：K系数，取3.610-6 风向与坝轴线法线间夹角 W水面以上10m高处风速，设计情况下按多年平均最大风速的1.5倍计，校核情况下按多年平均最大风速计，多年平均最大风速为17m/s。 D吹程，D=400m； H坝前水深，H=11m；3、波浪爬高Rm按官厅水库公式计算波浪要素：ghm/W2=0.0076W-1/12gD/W21/3gLm/W2=0.331W-1/2.15gD/W21/3.75按Rm=KKW（hmLm）1/2/(1+m2)1/2计算波浪爬高式中：K护坡粗糙系数，大坝内坡为混凝土板K=0.85；KW水深校正系数，KW=1.02；m坝坡坡率，m=1.7；hm平均波高； Lm平均波长。坝顶超高计算成果见表211表211 坝顶超高计算成果表计算工况安全加高A风壅高度e波浪爬高R坝顶超高Y设 计0.50.0021.1991.701校 核0.30.0010.7691.07二、坝顶高程按设计和校核两种情况分别计算相应的坝顶高程，取其中的大值作为坝顶高程。（1）设计情况下：Z坝顶=Z设+Y设=299.43+1.701=301.131米（2）校核情况下：Z坝顶=Z校+Y校=300.62+1.07=301.69米干拱桥水库的坝顶高程应为301.69米。干拱桥水库大坝顶高程为299.80米，尚差1.89m，不满足水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）规范要求。第五节溢洪道扩宽整治设计将溢洪道由6.5m扩宽至11.0m，经调洪计算，成果见表2-12表2-12 溢洪扩宽调洪计算成果表频率P（%）最大下泄流量（m3/s）最高库水位（m）库 容（万m3）0.564.12299.58419.821535.25298.73116.90310.023.81298.3315.532坝顶高程按设计和校核两种情况分别计算相应的坝顶高程，取其中的大值作为坝顶高程。（1）设计情况下：Z坝顶=Z设+Y设=298.731+1.699=300.43米（2）校核情况下：Z坝顶=Z校+Y校=299.584+1.07=300.654米干拱桥水库的坝顶高程应为300.654米，取300.66米。干拱桥水库大坝顶高程为299.8米，尚差0.86m，增设0.86m浆砌条石防浪墙，以满足（SL2522000）规范要求。第三章 工程地质第一节 枢纽区工程地质条件一、地形地貌干拱桥水库位于武胜县清平镇。该水库坝顶高程299.80m，最大坝高13.0m，在地貌上属浅丘地貌单元，区内地形较为平坦，无高山峡谷，海拔高程一般在300350m之间。二、地层岩性枢纽区基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂泥岩互层，覆盖层为第四系全新统松散堆积层，分述如下：1、第四系全新统（Q4）由残坡积层和冲洪积层为主。残坡积层为褐色粉土，松散、稍湿，厚度02m，分布于山顶及半坡上。冲洪积为淡黄色砂土，含少量砂卵石，厚度01.5m。2、侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）水库枢纽区基岩地层由灰白色砂岩和紫色泥岩组成。砂岩为中细粒结构，厚层状构造，钙质胶结，致密坚硬，厚度1020m，主要分布于左坝肩315m以上，泥岩为泥质结构，泥质胶结，致密性差，主要分布于坝肩区311m以下及坝基。三、地质构造及地震枢纽区位于龙女寺背斜南翼，岩层产状平缓，近于水平岩层，走向108，倾向196，倾角23。流域内未见断层发育，由于受构造变动影响，在砂岩中发育X节理，第一组走向325350，倾向北西，倾角7082，较发育；第二组走向100120，倾向北东，倾角7586，发育较差。上述二组节理出现频率58条/10米，分布不均匀，延伸远，连通库内外，但以边坡整体稳定性影响不大。根据GB183062001中国地震动参数区划图之规定，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本裂度小于VI度，地震反应谱特征周期为0.35。四、地下水枢纽区地下水不发育。地下水类型主要为松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于第四系残坡积和冲洪积中，主要靠地表水补给和孔隙潜水补给，在低洼处或砂泥岩交界处以泉的形式排出，在库坝区范围内实地调查，共发现二处泉点，流量均小于0.05升/秒。五、不良地质作用枢纽区不良地质作用主要表现为基岩的风化剥蚀、崩塌、冲刷。风化剥蚀主要表现在泥岩表面，网状风化裂隙发育，强风化底界埋深2m左右。崩塌主要分布在砂岩区，由于下部泥岩抗风化能力相对较弱，易被风化剥蚀掏空，使上部砂岩失去支撑产生崩塌，但规模小，不会对枢纽正常运行产生影响。第二节 主要工程地质病害及处理措施建议一、大坝坝址区工程地质，坝基岩石为强风化砂泥岩互层岩，强度完全能满足大坝的承载要求。两坝肩为粉砂质泥岩，岩坡基本稳定，修建本工程类型的土石坝是适宜的。二、溢洪道1、主要工程地质病害溢洪道出露基岩地层为J2S2泥岩，陡槽左边墙未衬砌，无消能设施，受洪水冲刷及风化作用，冲刷坝脚严重，危及水库安全。2、处理措施建议对溢洪道陡槽左边墙进行衬护，修复右边墙，增设消力池、增设护坦。第三节 土工试验资料分析本工程水库为小(二)型水库，未作土工试验，坝体材料物理力学指标参照临近小(一)型红星水库土工试验报告坝体材料物理力学指标取值。坝体材料计算参数值表3-2参数材料湿容重(KN/m3)饱和容重(KN/m3)浮容重(KN/m3)饱固快渗透系数cm/sC(KPa)（度）土 料20.120.510.52017365.7710-5干砌毛石18.5/0301.010-2第四节 天然建筑材料干拱桥水库病害整治共需天然建筑材料数量如下：条块石0.17万方，河砂0.03万方。一、石料当地石料丰富，本次选定左坝肩上游300m处开采，该料场品质好无用层薄，石料抗压强度3035Mpa，开采运输方便，储量约2万方，能满足工程需用。二、石渣料当地石碴料丰富，本次选定右坝肩上游300m处开采，与石料场相邻。该料场品质好，表层耕作土薄，开彩运输方便，储量约15万方，完全能满足工程所需。三、砂卵石当地砂卵石料场贫乏。建议在武胜嘉陵江砂石采料场购买。嘉陵江砂砾石料丰富，连续有数个料场分布，总储量超过80万方，其品质好，开采运输方便，运距20km。第五节 工程地质结论本工程地质构造简单，岩层产状平缓，无大断裂构造存在。挽近期构造运动微弱，据GB18306-2001中国地震动参数区划图（1400万）查得，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35S，对应地震基本烈度小于VI度。区域地质构造稳定性好。坝址区工程地质条件简单，坝基岩石为强风化砂岩，强度完全能满足大坝的承载要求。两坝肩为粉砂质泥岩，岩坡基本稳定，修建本工程类型的土石坝是适宜的。第四章 工程除险加固任务及其必要性第一节 工程运行情况干拱桥水库位于武胜县双星乡境内，地处嘉陵江的支流双星河支流上，距武胜县城25km。水库集水面积3.9km2，设计总库容19.82万m3，兴利库容9.95万m3，防洪库容8.87万m3，死库容1.0万万m3。设计灌溉双星乡3个村、1300亩农田。是一座以灌溉为主，兼有水产养殖等综合利用的重点小（二）型水利工程枢纽工程由大坝、溢洪道组成，运行情况如下：一、大坝大坝于1976年竣工，大坝上游坝坡在高程297.50m以下为干砌条石护坡，坡比1:1.2,经过多年的运行，未出现大的滑坡和变形。大坝下游坝坡未护，坡比1:1.7，坝坡较陡，大坝下游坝坡未设置排水系统。二、溢洪道溢洪道为正堰开敞式实用堰，宽度不够，陡槽左边墙未衬砌，无消能设施，下游河道两岸及底部冲刷严重，洪水直接冲坝脚，危及大坝安全。第二节 工程除险加固的必要性和紧迫性一、存在的问题干拱桥水库自1976年建成投入运行。由于施工中大坝设计不尽合理，加之施工质量较差等原因，致使大坝存在严重隐患，长期带病运行。经大坝安全鉴定，水库存在主要问题有：1、防洪标准不够；2、大坝内坡较陡1：1.2；3、大坝下游坝坡不稳定；4、溢洪道陡槽左边墙未衬砌，无消能设施；5、大坝安全评价为类坝。二、今年四川“5.12”汶川大地震损毁情况今年四川“5.12”汶川大地震造成大坝下游坝坡高程293.5m左右滑坡30m2，下滑高度1.5m左右，同时坝体渗漏明显增大，有可能造成大坝管涌，溢洪道陡槽右边墙垮塌50m，进一步加大了大坝不安全隐患。三、水库除险加固后效益显著灌溉效益干拱桥水库建成投入运行后，由于各种病害原因，造成水库不能按设计标准正常运行。水库除险加固后，可改善灌溉条件。多种经营效益水库除险加固后，可投入正常运行，增大库水面积，可极大地提高水产养殖效益。防洪效益水库下游地势平坦开阔，农田集中成片，县级公路各2条，有耕地1.36万亩，人口0.82万多人，一旦溃坝，将对下游人民的生命财产造成重大损失。综上所述，对干拱桥水库进行除险加固是十分紧迫和必要的。第三节 工程除险加固任务1.大坝上游坝坡抛石压脚286.8m-291.8m，高程295.99-299.8m砼护坡，坡比为1：2。2.坝顶增设100#砂浆浆砌条石防浪墙，高0.86m，宽0.6 m。3.下游坝坡滑坡处进行开挖回填碾压夯实，再对外坡进行培厚加固、增设排水沟、坝趾增设干砌块石排水棱体。4.溢洪道扩宽，由6.5m扩至11.0m，新修左边墙、底板衬砌，恢复右边墙垮塌部分，增设消力池。5.增设观测设施。对干拱桥水库除险加固后，该工程即可正常运行，请上级有关部门审批立项，以便对该水库进行全面除险加固，充分发挥该工程的综合效益。第五章 工程整治设计第一节 设计依据一、干拱桥沟水库大坝安全鉴定论证报告；二、水利水电枢纽工程等级划分及设计标准SL252-2000；三、防洪标准GB50201-94；四、碾压土石坝设计规范SL274-2001；五、溢洪道设计规范SL253-2000；六、水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94;七、1984年三查三定复查成果资料。第二节 工程等级及洪水标准干拱桥水库是一座以灌溉为主，兼有养殖等综合利用的小（二）型水利工程，大坝为均质土坝，最大坝高13米，坝顶高程299.8m，坝顶长65m，坝顶宽1.3m。水库校核洪水位299.58m，相应总库容19.82万m3，按SL252-2000标准，应为等水利枢纽工程，主要建筑物为五级，次要建筑物为5级。本次洪水复核，P=5%洪水设计，P=0.5%洪水校核，溢洪道消能按P=10%洪水设计，经调洪计算，相应下泄流量分别为35.25m3/s、64.12m3/s、23.81m3/s。相应20年一遇设计洪水位为298.73m，200年一遇校核洪水位为299.58m。根据中国地震动参数区划图该枢纽区地震动峰值加速度小于0.05g，特征周期值为0.35，地震基本烈度为度。第三节 大坝整治设计一、原大坝修建设计存在的问题该大坝1975年动工,1976年竣工,上游坝坡在高程297.50m以下干砌条石护坡，坡比1:1.2，下游坝坡未护坡，坡比1:1.7，经复核大坝下游坝坡不满足土坝设计规范抗滑稳定要求。二、原大坝在运行中出现的问题大坝于1975年动工修建，1976年竣工。1976年初蓄水水位达到正常296.99米时，坝外坡中段浸润线较高。三、理论计算大坝存在的问题1、根据当地水文资料对干拱桥水库进行了计算，结果20年一遇的设计洪水位为299.43米，安全超高1.701米，需坝顶高程为301.131米，200年一遇的校核洪水位为300.62米，安全超高1.07米所需坝顶高程为301.69米，实际坝顶高程为299.8米。20年设计所需坝顶高程尚差1.331米，200年校核所需坝顶高程尚差1.89米，不满足（SL252-2000）规范要求。2、大坝上游坝坡在高程297.50m以下为干砌条石护坡，坡比1:1.2,经20年的运行，未出现大的滑坡和变形，按护坡进行计算，坝坡抗滑稳定最小安全系数满足规范SL274-2001要求。工况一：上游正常蓄水位299.8m降至死水位289.2m，Kmin=1.261K=1.25工况二：上游设计洪水位298.73m骤降至正常蓄水位296.99m再降至死水位289.2m。工况二：Kmin=1.257K=1.25工况三：上游校核洪水位299.58m骤降至正常蓄水位296.99m再降至死水位289.2m。工况三：Kmin=1.152K=1.153、下游坝坡采用条块间作用力的毕肖普法对该大坝坡进行稳定分析计算。计算得出大坝下游坝坡加固整治前，在各种工况下的最小安全系数K。工况一：正常水位296.99m形成的稳定渗流期，下游无水；Kmin=1.112K=1.25工况二：设计洪水位298.73m，下游相应水位292.30m；Kmin=1.156K=1.25工况三：校核洪水位299.58m，下游相应水位292.52m，Kmin=1.106K=1.15对大坝现状上、下游坝坡稳定分析成果看，下游坝坡在各种工况均不能满足规范SL274-2001要求的安全系数值，需对现有大坝进行加固整治处理。四、大坝坝坡加固整治设计(一) 加固整治方案拟定。下游培厚加固，新增排水棱体。上游坝坡：大坝上游坝坡抛石压脚286.8m-291.8m，高程295.99-299.8m砼护坡，坡比为1：2。坝顶：坝顶宽由1.3m扩至3.0m，坝轴线向下游移，新修浆砌条石防浪墙高0.86米，厚0.6米。坝顶铺设厚20cm碎石垫层，再现浇厚10cmC15砼。下游坝坡：对下游坝坡滑坡处进行开挖回填夯实，坝脚新修干砌条石排水棱体，棱体顶高程291.20m，顶宽1.5米，外边坡为1：1.5，内边坡为1：1，从棱体顶291.10m至坝295.99坝段采用碾压石碴料填筑培厚加固，295.99m至坝顶299.8坝段采用碾压粘土填筑培厚加固坝坡由1: 1.7培缓至1:2.0，以满足坝稳定要求，下游坝面周边及排水棱体顶面修建排水沟。（二）加固整治后大坝下游坝坡计算的最小抗滑稳定安全系数。工况一：Kmin=1.2681K=1.25工况二：Kmin=1.26K=1.25工况三：Kmin=1.165K=1.15(三)大坝加固整治工程量（见表5-3-3）表5-3-3 大坝加固整治工程量表项 目单位数量备 注土坝削坡及其他土方开挖m3325石方开挖m345砂石垫层m3295浆砌条石m372C20砼m374碾压石碴料m32850干砌条石m3218干砌块石m3925五、大坝观测设施设计干拱桥水库为小(二)型水库，根据该水库大坝安全鉴定报告中指出，该水库无观测设施，据大坝检查观测有关规定，该大坝应设置观测项目为：水平垂直位移观测、渗流量观测、降水量观测、库水位观测4个项目。1.水平垂直位移观测设施设计大坝位移观测桩平行坝轴线布设3排，上游坡1排，坝顶1排，下游坡1排，每排4个桩，其中观测桩2个，工作基点桩和校核基点桩各1个，共计桩点12个，其中共有观测桩6个，基点桩6个，观测桩用砼预制件，安装强制对中设施。用视准线法，分别采用较高精度水准仪和经纬仪进行垂直位移和水平位移观测。其具体间距、位置、尺寸详见附图。2.渗流量观测在排水棱体后修建渗透集水沟，集中渗流水，安装三角堰观测，渗流量小时用容积法测渗流量。3.安装雨量筒观测降水量，设置水位尺观测库水位。观测设计统计表名 称规格型号单位数量水准仪来卡NA2套1量水堰三角堰个2雨量计个1观测桩个6个基点桩个6个第四节 溢洪道整治设计一、溢洪道现状干拱桥水库溢洪道建于1976年，布置在大坝右左端，为正堰开蔽式实用堰，堰顶高程296.99m，堰宽6.5m。溢洪道是在右坝端砂质泥上开凿而成，陡槽左边墙未衬砌，风化冲刷淘空垮塌严重，影响泄洪，陡槽末端未修建消能设施，下游冲刷严重。这次四川5.12汶川大地震造成溢洪道陡槽右边墙垮塌50m。二、溢洪道工程地质简述溢洪道岩性单一，岩体节理切割小，稳定性较差，岩性为砂质泥岩和粘土泥岩互层，抗冲刷能力差，应加强衬砌处理。三、存在的问题1、溢洪道修建设计存在的问题该溢洪道经水文计算，宽度不够。2、溢洪道运行中存在的问题一是溢洪道宽度不够，二是溢洪道左边墙未衬砌。三是未修建消能设施，下游冲刷严重。今年四川5.12汶川大地震造成溢洪道陡槽右边墙垮塌50m。四、溢洪道整治设计1.设计洪水标准根据GB50201-94标准溢洪道为四级建筑物。溢洪能力按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，消能防冲工程按10年一遇洪水设计。表5-4-1 调洪演算成果表频率P（%）最大下泄流量（m3/s）最高库水位（m）库 容（万m3）0.564.12299.58419.82535.25298.73116.9010.023.81298.3315.532.水力学计算本次设计主要是对泄洪能力、陡槽水面线推算及消能计算。(1)泄洪能力复核由折线实用堰堰流量公式:Q=smB（2g）1/2 H03/2计算，流量系数m=0.36，侧收缩系数=0.985，淹没系数s =1,由调洪成果表可知，汛前水位为正常水位296.99m时起调，P=0.5%，最大下泄流量64.12 m3/s，相应水位299.584m，P=5%，最大下泄流量35.25m3/s，相应库水位298.731m；P=10%，最大下泄流量23.81m3/s，相应水位298.33m，经计算泄洪满足要求。(2).溢洪道水面线的计算陡槽水面线计算公式形式，采用分段求和法，其计算成果见表5-4-2。表5-4-2 陡槽水面线表断面底宽(m)洪水频率P(%)10备 注流量Q(m3/s)23.811-111掺气水深H(m)0.791泄水段段流速(m/s)2.774墙高H(m)1.32-27掺气水深H(m)0.8泄水段段流速(m/s)4.484墙高H(m)1.303-35