水库工程蓄水安全鉴定报告.doc

i 108 甘肃庆城县芡子沟水库工程甘肃庆城县芡子沟水库工程 蓄水安全鉴定报告蓄水安全鉴定报告 中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院 二二 一八年一月一八年一月 i 108 批批 准 刘之平准 刘之平 审审 核 蒋国澄核 蒋国澄 编编 写 徐泽平写 徐泽平 杨小庆杨小庆 鲁一晖鲁一晖 耿克勤耿克勤 袁培进袁培进 杨开林杨开林 余江成余江成 张永辉张永辉 郑亚平郑亚平 严祖文严祖文 i 108 甘肃庆城县芡子沟水库工程甘肃庆城县芡子沟水库工程 蓄水安全鉴定蓄水安全鉴定 专专 家家 名名 单单 姓姓 名名单单 位位职务职务 职称职称签签 名名 组长徐泽平中国水利水电科学研究院副总工 教高 成员杨小庆中国水利水电科学研究院副总工 教高 成员鲁一晖中国水利水电科学研究院所长 教高 成员耿克勤中国水利水电科学研究院教高 成员袁培进北京中水科工程总公司教高 成员杨开林中国水利水电科学研究院教高 成员余江成 北京中水科水电科技开发有 限公司 教高 成员张永辉 中国电建集团北京勘测设计 研究院有限公司 副设总 教高 成员郑亚平 北京中水科海利工程技术有 限公司 所副总工 教高 成员严祖文中国水利水电科学研究院主任 教高 i 108 目目 录录 1 工程概况工程概况 1 1 1 工程概述 1 1 2 规划设计过程 2 1 3 工程建设概况及蓄水前工程形象面貌 2 1 4 工程质量保证体系及监理工作概况 3 1 5 蓄水安全鉴定工作概况 5 1 6 工程特性表 6 2 工程等级与设计标准工程等级与设计标准 8 2 1 工程等级与设计洪水标准 8 2 2 水文计算 8 2 3 水库泥沙 9 2 4 特征水位及工程防洪能力复核 10 2 5 抗震设计标准 12 2 6 评价意见与建议 12 3 工程地质工程地质 14 3 1 区域构造稳定与地震 14 3 2 库区工程地质条件 14 3 3 坝址区工程地质条件 16 3 4 边坡工程地质条件 18 3 5 溢洪道工程地质条件 19 3 6 输水建筑物工程地质条件 20 3 7 天然建筑材料 21 3 8 评价意见与建议 21 4 枢纽布置及水力设计枢纽布置及水力设计 23 4 1 枢纽布置 23 4 2 溢洪道水力设计 25 4 3 竖井进水口水力设计 31 4 4 评价意见与建议 32 5 均质土坝设计与施工均质土坝设计与施工 34 5 1 坝体布置与设计 34 5 2 坝体填筑及质量 41 5 3 评价意见与建议 43 6 泄水及引水建筑物结构设计泄水及引水建筑物结构设计 44 6 1 结构设计概述 44 6 2 溢洪道结构设计 44 6 3 竖井进水口结构设计 51 6 4 评价意见与建议 53 7 开挖与地基处理开挖与地基处理 54 7 1 建基面基本情况及评价 54 7 2 坝基开挖与处理 54 7 3 溢洪道开挖与处理 58 7 4 输水建筑物开挖与处理 58 7 5 评价意见与建议 59 8 混凝土工程混凝土工程 60 8 1 混凝土设计指标 60 8 2 混凝土原材料 60 8 3 混凝土施工配合比 65 8 4 混凝土施工 66 8 5 混凝土施工质量 67 8 6 混凝土施工质量缺陷及处理 67 8 7 评价意见与建议 68 9 工程安全监测工程安全监测 69 9 1 工程安全监测设计 69 iii 108 9 2 工程安全监测施工 72 9 3 施工期监测资料及分析 73 9 4 评价意见与建议 76 10 金属结构金属结构 77 10 1 概述 77 10 2 金属结构设计 77 10 3 金属结构安装 78 10 4 评价意见与建议 79 11 蓄水及蓄水及 2018 年度汛年度汛 80 11 1 蓄水方案 80 11 2 2018 年度汛及防洪度汛应急预案 81 11 3 评价意见与建议 81 12 主要结论与建议主要结论与建议 82 12 1 主要结论 82 12 2 主要建议 85 附件附件 1 甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定专家名单甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定专家名单 附件附件 2 甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定工作大纲甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定工作大纲 附件附件 3 甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定资料清单甘肃庆城县芡子沟水库工程蓄水安全鉴定资料清单 附图附图 1 枢纽总平面布置图枢纽总平面布置图 附图附图 2 坝址区工程地质平面图坝址区工程地质平面图 附图附图 3 坝轴线工程地质剖面图坝轴线工程地质剖面图 附图附图 4 均质土坝均质土坝横剖面图横剖面图 附图附图 5 均质土坝排水平面图均质土坝排水平面图 附图附图 6 溢洪道平面图溢洪道平面图 附图附图 7 溢洪道纵剖面图溢洪道纵剖面图 附图附图 8 大坝安全监测平面布置图大坝安全监测平面布置图 1 108 1 工程概况工程概况 1 1 工程工程概述概述 芡子沟水库工程是一座注入式抗旱应急小型水库 位于庆城镇莲池村陈家庄组 芡子沟沟口上游 245m 处 是庆城县城区供水工程蓄水枢纽 工程主要任务是解决城镇生活供水 水库总库容为 319 6 万 m3 设计年供水量 457 万 m3 水库工程等别为 等小 1 型 由大坝 右岸溢洪道及坝底埋管式输 水建筑物等组成 水库正常高水位 1096 60m 设计洪水位 1097 49m 校核洪水位 1098 29m 最 大坝高 51 60m 最大坝长 205 41m 坝顶宽度 6m 坝顶高程 1099 60m 防浪墙顶 高程 1100 80m 坝体坝坡从上至下上游为 1 2 75 1 3 0 下游为 1 2 25 坝体上游 坝面设一级马道 马道宽度 3m 马道顶高程 1079 60m 距坝顶 20m 下游坝面设 Z 字型上坝道路 路宽 4 5m 排水体为竖向排水体 横向排水体 开敞式溢流道为正槽式岸边溢洪道 溢洪道全长 199 146m 分别由堰前引水建 筑物 WES 溢流堰 堰后收缩段 泄槽及消力池组成 堰顶高程 1096 80m 堰宽 为 12m 堰长 4m 采用 C25 钢筋混凝土结构 后接 C40 钢筋混凝土整体式矩形泄 槽 矩形陡槽后接扩散式消力池 采用底流消能结构 尾坎高程 1052 20m 坝底埋管式输水建筑物由进口段 进水口 管身和出口段 3 部分组成 进口 段采用竖井式 包括取水头部设计 引水口安装高度 引水竖井 2 座 高程分别 1083 50m 1073 50m 竖井高度分别为 16 5m 26 5m 输水管道 2 条共计 529 7m 闸阀井 1 座 安装球阀 3 个 蝶阀 2 个 根据设计流量 管壁厚度按上埋 式考虑 经计算并参考类似工程确定为 DN400 为防止由于温度变化和地基不均匀 沉降导致管身断裂或产生裂缝及在管身与坝体之间产生集中渗流 设计管道置于基 岩上 并在管身与地基之间设置混凝土垫座 管身外包 50cm 厚混凝土 管道穿过 坝体后 在坝下游坝纵 0 136 90 坝纵 0 142 70 处设置阀室 阀室长度 7 15m 宽 度 3 8m 在 2 根管道上分别错位布置工作阀和检修阀 在汇总管上设置放空阀 便 于发生事故后对水库进行放空操作 枢纽总平面布置如附图 1 所示 工程区地震基本烈度为 度 水工建筑物设防烈度为 度 1 2 规划设计过程规划设计过程 2008 年 12 月 庆城县水务局委托甘肃省水利水电勘测设计研究院开展了 甘 肃省庆阳市庆城县城区供水注入式水库工程 可行性研究工作 并于 2009 年 5 月 完成了 甘肃省庆阳市庆城县城区供水注入式水库工程可行性研究报告 的编制工 作 2012 年 3 月 甘肃省政府投资项目评审中心对 庆城县城区供水工程注入式水 库工程可行性研究报告 进行了评审 2012 年 12 月 24 日 甘肃省发改委以甘发改农经 2012 2088 号批复芡子沟 水库可行性研究报告 2013 年 5 月 甘肃省水利水电勘测设计研究院编写完成了 庆城县城区供水工 程注入式水库工程初步设计报告 2013 年 7 月 3 日 甘肃省发展和改革委员会以甘发改农经 2013 1112 号批 复了项目初步设计 总投资 6825 10 万元 2013 年 12 月 4 日 进行了施工和监理招标工作 施工阶段基本上按原设计进行施工 无重大设计变更 仅根据具体情况及相关 研究成果进行了局部设计修改 主要有 1 大坝建基高程根据围岩的透水性和坝体截渗墙布置 建基高程变化为 1048 00m 坝顶高程未做调整 最大坝高变化为 51 60m 2 施工图阶段将坝体棱体排水调整为竖向排水 水平排水 3 为了使外调水资源得到充分利用 在高程 1073 50m 增加引水系统 1 套 原设计在高程 1083 50m 有引水系统 1 套 变更后引水系统为 2 套 变更后水资源 量利用量可提高约 70 万 m3 4 由于增加 1073 50m 引水系统 需要对上游坝坡处于水位变幅区高程 1065 00m 1079 60m 间增设 C20 混凝土护坡 5 为了保证坝体鸡爪地形坝纵 0 137 8 至坝轴线蓄水后稳定性 防止滑动 将库区治理浆砌石变为土方堆体 3 108 1 3 工程建设概况及蓄水前工程形象面貌工程建设概况及蓄水前工程形象面貌 1 3 1 工程建设概况工程建设概况 芡子沟水库工程按 业主负责制 工程监理制 招标投标制和合同管理制 的 原则建设 业主为庆城县芡子沟水库工程建设管理局 设计单位为甘肃省水利水 电勘测设计研究院 监理单位为甘肃大农工程建设监理咨询有限责任公司 施工质 量检测单位为甘肃利原水利工程质量检测有限公司 质量监督单位为庆城县水利工 程质量与安全监督站 根据枢纽和施工布置 土建工程划分标段进行施工 大坝施 工和金属结构安装单位都为甘肃正德建设集团有限公司 大坝安全监测承担单位为 甘肃省科学院自动化研究所 工程于 2015 年 7 月 23 日开工 2016 年 3 月 30 日开始大坝填筑 2016 年 10 月 15 日大坝填筑至坝顶高程 1099 60m 根据工程总体进度计划安排 计划于 2018 年工程开始蓄水 1 3 2 蓄水前的工程形象蓄水前的工程形象面貌面貌 截至 2017 年 12 月 15 日 各主要项目进展情况如下 1 均质土坝 大坝工程 2015 年 7 月 23 日开工 至今大坝主体已经完工 土方开挖于 2015 年 7 月 24 日开工建设 2016 年 10 月 15 日竣工 石方开挖 2015 年 7 月 24 日开工 2016 年 10 月 15 日竣工 大坝基础处理 2015 年 7 月 24 日开工 2016 年 3 月 20 日 竣工 坝体结合槽 2015 年 9 月 30 日开工 2015 年 11 月 19 日完工 坝体填筑 2016 年 3 月 30 日开始 2016 年 10 月 15 日完工 上游铺盖 2016 年 6 月 5 日开始 施工 2016 年 6 月 11 日完工 砂砾石填筑 2016 年 6 月 6 日开工 2016 年 10 月 10 日完工 排水棱体 2016 年 6 月 20 日开工 2016 年 7 月 3 日完工 2 溢洪道 溢洪道工程堰前引流段 2016 年 10 月 6 日开工 10 月 30 日完工 堰后收缩段 2016 年 8 月 10 号开工 8 月 30 日完工 泄槽 2016 年 8 月 24 开工 2016 年 10 月完工 消力池 2017 年 9 月 22 开工 11 月完工 3 输水建筑物 输水工程基础管槽及镇墩开挖 2015 年 9 月 18 开挖 2015 年 10 月 3 日完工 水平段管道焊接及混凝土浇筑 2015 年 10 月 12 日焊接 2015 年 10 月 30 日完成浇 筑 1 号竖井浇筑 2016 年 4 月 17 日开始浇筑 2016 年 6 月完工 2 号竖井浇筑 2016 年 4 月 21 日开始浇筑 2016 年 7 月完工 4 安全监测 2017 年 6 月 8 日开始 目前完成水位检测孔施工 12 个 表面变形观测桩 15 个 表面变形监测工作基点 8 个 表面变形监测校核基点 7 个 剩余 1 个 M8 点 2018 年完成 水准基点 3 个 水位自动监测系统 大坝位移观测初始值已测定 已正 常开展检测工作 5 金属结构安装 坝內埋管及出口阀门等金属结构已完成安装 1 4 工程质量保证体系及监理工作概况工程质量保证体系及监理工作概况 芡子沟水库工程建立了健全的质量管理体系 建设单位成立了工程建设领导小 组 负责芡子沟水库建设的领导工作 对芡子沟水库工程质量管理承担领导责任 领导小组下设办公室 负责工程现场质量管理的领导工作 委托庆城县质量监督站 进行安全及质量跟踪 设计单位设立现场设计代表组 常驻现场进行技术服务 委 托甘肃利原水利工程质量检测有限公司作为施工质量第三方检测单位 负责施工过 程中质量抽检工作 设计单位实行事前指导 中间检查 严格评审的三环节管理 在设计过程中加 强设计输入评审和设计输出的评审 各项质量活动均按照质量体系文件规定策划和 实施 保证设计全过程受控 确保设计产品质量 监理单位按照 ISO9001 质量管理体系的要求 建立了以总监理工程师和各专业 监理工程师为第一责任人的监理质量保证体系 制定了监理大纲 监理规划和监理 实施细则 明确了各级监理人员的岗位责任制 并制定了监理工作目标 同时 建 立例会制度 以协调管理工程质量 控制施工进度 监理部在事前 事中和事后分别采取相应的措施 对工程实行全过程的监督和 控制 以事前控制为重点 使工程中使用的材料和工程设备均应满足设计和规范要 求的质量标准 实行 三检制 即施工队技术员进行 初检 专业施工队质检员 5 108 负责 复检 质量办专职质检工程师负责 终检 并向监理工程师提交质量检查 记录 对重点工序和部位进行旁站监理 控制施工过程 运用跟踪检测和平行检测 等手段对工程质量进行控制 施工过程质量控制以工序质量控制为基础 对工程项 目的每道工序认真检查 检测结果须经监理工程师核准后才能进行下道工序施工 确保质量满足设计和施工规范的要求 施工单位建立了以项目经理为核心的质量保证体系 设立质检部门 配备专职 质检人员 制定质量管理制度 并建立了质量责任制 施工过程中 制定了较完善 的质量过程控制程序 对用于本工程的原材料 中间产品及半成品按监理工程师审 批的试验检验计划进行了抽样检测 对每道工序严格执行 三检 制 即班组自检 施工队复检 项目部质量保证部门终检 终检合格后 再上报监理工程师申请验收 通过严格的质量管理 确保了工程的施工质量和进度 达到了合同的规定和要 求 保证了芡子沟水库工程按期蓄水 1 5 蓄水安全鉴定工作概况蓄水安全鉴定工作概况 中国水利水电科学研究院受庆城县芡子沟水库工程建设管理局的委托 承担甘 肃庆城县芡子沟水库工程的蓄水安全鉴定工作 为此中国水科院组成专家组 名单 见附件 1 根据水利部 水利水电建设工程蓄水安全鉴定暂行办法 水建管 1999 177 号 的有关规定 制定了工作大纲 见附件 2 经业主同意后 据此进行工作 蓄水安全鉴定的工作任务和要求是根据水利部 水利水电建设工程蓄水安全鉴 定暂行办法 水建管 1999 177 号 水利水电建设工程验收规程 SL 223 2008 和现行的专业技术规程规范 以及经批准的芡子沟水库工程设计文件及合同 规定的质量标准 对其进行安全鉴定 对设计 施工中与工程安全有关的工程质量 问题进行检查 对突破国家规程规范的设计 施工标准以及涉及工程安全的工程质 量问题进行分析 评价其对工程安全的影响程度 提出相应的工程蓄水安全鉴定报 告 作为工程蓄水前验收的主要依据之一 蓄水安全鉴定工作的范围是以大坝为重点 具体包括挡水建筑物 均质土坝 泄水建筑物 引水建筑物的进水口及相应的阀门等金属结构 安全监测设施 和涉 及工程安全的近坝边坡及下游消能防护工程等与蓄水安全有关的工程项目 中国水科院专家组成员包括水工结构 地质 岩土工程 水力学 水文泥沙 混凝土材料 地基处理 监测 金属结构等有关专业的专家 专家组根据甲方提供 的资料 经过现场检查和必要的核查调研 专题讨论 对照现行专业技术规范和设 计要求 在综合分析的基础上 科学 公正 独立地作出工程蓄水安全鉴定结论 提出工程蓄水安全鉴定报告 2017 年 11 月中旬 甲方按时向安全鉴定专家组提交了蓄水安全鉴定各方的自 检报告 专家组在北京初步阅读后拟定了蓄水安全鉴定报告提纲并进行了分工 2017 年 12 月 12 日 15 日 全体专家组成员到芡子沟工地现场 召开了蓄水安 全鉴定工作会议 会议期间专家组进行了现场调查 听取了各参建单位关于自检报 告的介绍 查阅了相关技术资料 对工程质量和安全问题进行了讨论并对存在问题 及处理措施提出建议 在听取参建各方意见的基础上 提出了蓄水安全鉴定的主要 结论意见及报告初稿 以征求参建各方的意见 专家组根据参建各方的反馈意见对报告进行了修改 并于 2018 年 1 月 15 日向 甲方提交了蓄水安全鉴定报告 完成了本次蓄水安全鉴定工作 1 6 工程特性表工程特性表 甘肃庆城县芡子沟水库工程特性见表 1 1 表表 1 1 甘肃庆城县芡子沟水库工程特性表甘肃庆城县芡子沟水库工程特性表 序号序号项项 目目 名名 称称单单 位位数数 量量备备 注注 一 工程等级一 工程等级 小 1 型 等 二 水文二 水文 1洪水 正常运用设计洪峰流量 P 3 33 m3 s64 8 非常运用校核洪峰流量 P 0 33 m3 s132 施工导流洪峰流量 P 20 m3 s25 2泥沙 多年平均悬移质年输沙量万t1 65 多年平均推移质年输沙量万t0 1 多年平均含沙量kg m3250 7 108 序号序号项项 目目 名名 称称单单 位位数数 量量备备 注注 三 水库三 水库 1水库水位 校核洪水位m1098 29 设计洪水位m1097 49 正常蓄水位m1096 60 死水位m1083 20 2正常蓄水位时水库面积km2 3回水长度km1 5 4水库库容 总库容 校核洪水位以下库容 万m3319 6 正常蓄水位以下库容万m3 调洪库容 校核洪水位至汛期限制水位 万m335 死库容万m392 库容系数 0 34 5调节特性年调节水库 四 主要建筑物及设备四 主要建筑物及设备 1挡水建筑物型式 地基特性地基为岩石 地震基本烈度 设防烈度度 坝顶高程m1099 60 最大坝高m51 60 坝顶长度m205 41 2泄水建筑物型式 地基特性地基为离石黄土 溢洪道长度m199 146 单宽流量m3 s m3 90 消能方式底流水跃消能 设计泄洪流量m3 s15 60 校核泄洪流量m3 s46 9 序号序号项项 目目 名名 称称单单 位位数数 量量备备 注注 3输水建筑物 设计流量m3 s0 2 输水道型式坝下埋管 地基特性地基为岩石 输水道长度m529 7 五 工程总投资五 工程总投资万元6825 10 9 108 2 工程等级与设计标准工程等级与设计标准 2 1 工程等级与设计洪水标准工程等级与设计洪水标准 甘肃省庆城县芡子沟水库工程主要任务是城镇生活供水 水库总库容为 319 6 万 m3 大坝为均质土坝 最大坝高 51 60m 根据 水利水电工程等级划分及洪水 标准 SL 252 2014 及 防洪标准 GB 50201 2014 的规定 工程规模属于小 1 型 工程等别为 等 主要建筑物为 4 级 次要建筑物和临时性建筑物为 5 级建筑物 土坝按 30 年一遇洪水设计 300 年一遇洪水校核 2 2 水文计算水文计算 本水库位于甘肃省庆城县城以南环江右岸的芡子沟沟道内 集水面积 3 0km2 2 2 1 气象气象 据庆城气象站 1971 2008 年气象资料统计 多年年平均气温 9 8 极端最高 气温 38 1 极端最低气温 25 4 多年年平均降雨量 496 2mm 降水集中于 7 9 月 占年均降水量的 57 6 仅 7 8 两个月的降水量就占年降水量的 42 6 多年 年平均蒸发量 1563 5mm 多年年平均风速 1 9m s 最大风速 15 8m s 最大冻土深 度 83 0cm 2 2 2 年径流年径流 芡子沟水库集水面积仅 3km2 所在沟道无任何水文资料 沟道天然年径流计算 系根据甘肃省水文总站编制的 甘肃省地表水资源 成果 甘肃省水利水电勘测设 计研究院 2008 年 12 月完成的 庆阳南部及环县能源项目开发区水资源利用规划 报批稿 成果来分析确定 芡子沟水库天然河道的年径流成果见表 2 1 表表 2 1 甘肃庆城芡子沟水库天然情况下河道设计年径流成果甘肃庆城芡子沟水库天然情况下河道设计年径流成果 设计值 万 m3 坝址 名称 F km2 多年年均径流量 万 m3 5 10 25 50 75 90 95 芡子沟3 006 3012 7310 667 855 493 913 012 66 水库坝址区沟道径流主要以降水补给为主 径流过程与降水基本一致 从庆阳 水文站资料分析 连续最大径流 4 个月发生在 6 9 月 占全年径流量的 72 3 连 续最枯月出现在 12 月至次年 2 月 占全年径流量的 5 8 其它 3 5 月和 10 11 月 径流分别占全年径流量的 21 8 2 2 3 洪水洪水 庆城县的洪水由暴雨形成 由于暴雨类型 地形 地貌 土壤 植被等方面的 差异 所形成的洪水也各异 流域内黄土广泛分布 植被稀疏 坡面冲刷严重 其 洪水多尖瘦 峰高量小 历时短暂 且水土流失极为严重 水库洪水设计采用铁道部第一勘测设计院 中科院地理研究所和铁道部科学研 究院西南研究所三单位编著的 小流域暴雨洪峰流量计算 中的铁一院法来计算 由 1 1 万地形图上量取计算水库坝址欠子沟的汇水面积 沟道主河槽长度及平 均比降 山坡平均长度及平均比降等 进而确定河槽流速系数 坡面流速系数 由 流域的地表特征确定土壤的损失参数等 暴雨参数利用甘肃省水文水资源勘测局 2004 年出版的 甘肃省暴雨特性研究 进行分析计算 各种参数确定后 采用铁一院法进行分析计算 得到设计洪水成果见表 2 2 30 年一遇设计洪水洪峰流量为 64 8m3 s 300 年一遇校核洪水洪峰流量为 132m3 s 表表 2 2 甘肃庆城县芡子沟水库设计洪水成果表甘肃庆城县芡子沟水库设计洪水成果表 设计值 m3 s 坝址名称F km2 0 33 1 2 3 33 10 20 欠子沟3 0013297 678 264 838 825 0 依据盐环定续建专用工程审查通过的沟道洪水成果 Qmp P F 关系线复 核验证后 确定本水库设计洪水基本合理可行 可供工程设计使用 设计洪水过程线亦采用铁一院法进行计算 2 3 水库泥沙水库泥沙 2 3 1 入库沙量入库沙量 水库所在沟道无任何泥沙资料 由于地处黄土高原 泥沙含量较大 马莲河流 域由北向南 洪德站 庆阳站及雨落坪站断面多年平均含沙量分别为 11 108 590kg m3 441kg m3及 286kg m3 侵蚀模数分别为 8427t km2 8724t km2及 6504t km2 由此可见 马莲河流域多年平均侵蚀模数由北向南逐渐呈减少趋势 根 据甘肃省多年平均年侵蚀模数图查算得到水库所在河流侵蚀模数在 5000 10000t km2之间 估算得到芡子沟坝址多年平均輸沙量为 1 65 万 t 多年平均 含沙量约为 250kg m3左右 而推移质輸沙量相对较小 推移质输沙量按悬移质输沙 量的 6 考虑 则推移质输沙量约为 0 1 万 t 芡子沟坝址处总輸沙量为 1 75 万 t 2 3 2 水库淤积水库淤积 多年年平均总输沙量为 1 75 万 t 相当于 1 35 万 m3 考虑水库的运行方式 排沙效果甚微 入库泥沙几乎全部淤积在库内 按水库投入运行 30 年计算总淤积 量约为 40 5 万 m3 2 4 特征水位及工程防洪能力复核特征水位及工程防洪能力复核 2 4 1 特征水位特征水位 1 死库容 死水位 考虑按水库投入运行 30 年计算水库泥沙总淤积量为 40 5 万 m3 岸坡滑坡塌岸 量为 94 万 m3 淤积及滑坡塌岸量共计 134 5 万 m3 按锥体淤积形态计算 下坝线 坝前淤积高程约为 1077 50m 综合分析引水口高程可设在 1079 00m 以上 水库死 水位确定为 1083 20m 相应死库容为 92 万 m3 2 水库调节库容 水库供水按近期设计水平年 2020 年来确定 远期设计水平年 2030 年复核 其 水库调节库容按照规划水平年需水量计算得到 芡子沟水库供水期为每年的 4 月 16 日 11 月 19 日 计 218 天 其中设备检修 从 9 月 3 日开始 需时 45 天 实际供水时间 173 天 冬季停水时间为 11 月 20 日 次年 4 月 15 日 共 147 天 考虑水库蒸发渗漏损失后 近期设计水平年 2020 年芡 子沟水库调节计算过程见表 2 3 由表可知 水库调节库容为 192 6 万 m3 可满足近期 2020 年的用水需求 远 期设计水平年 2030 年超出的 62 76 万 m3水量还需由其他水源解决 表表 2 3 甘肃庆城县芡子沟水库调节计算甘肃庆城县芡子沟水库调节计算 时段水量损失 计入损失 供水平衡 月 份 时段 天数 时 段 特 征 调入 水量 m3 坝址 处天 然来 水量 m 3 坝址 处总 来水 量 m3 供水 区需 水量 m3 蒸发 m 3 渗漏 m 3 合计 m 3 92 万 时段 末水 库蓄 水量 m3 时段末 水库水 位 m 41539 620 0539 6718 290 60 20 820 540 00112 541085 10 53181 890 1282 0137 790 90 31 243 010 00155 551088 70 63079 250 2079 4536 581 20 41 541 330 00196 881091 60 73181 890 7082 5937 791 30 41 743 080 00239 971094 20 83181 890 7982 6837 791 20 51 743 170 00283 141096 60 92 供 水 期 5 280 025 302 440 80 61 41 480 00284 611096 60 9280 220 2234 140 60 61 10 00 35 032501094 70 1017 检 修 期0 060 0620 730 30 50 80 00 21 492281093 50 101436 980 0537 0317 070 20 50 719 240 002471094 60 1119 供 水 期50 190 0550 2423 160 20 50 826 300 002741096 10 11110 030 0313 410 40 60 90 00 14 292591095 30 12310 050 0537 790 60 51 20 00 38 902201093 00 1310 030 0337 790 00 40 40 00 38 191821090 60 2280 070 0734 140 00 40 40 00 34 431481088 10 3310 170 1737 790 00 30 30 00 37 911101084 90 415 停 水 期 0 050 0518 290 00 20 20 00 18 47911083 10 合 计 3654572 66 459 6 6 4458 346 8615 2 3 正常蓄水位 近期设计水平年 2020 年庆城县城镇生活需水量为 451 22 万 m3 考虑水库蒸发 渗漏需水量以及水库河道的天然来水量等因素 水库所需调节库容约为 192 6 万 m3 由此确定水库正常蓄水位为 1096 60m 13 108 初设阶段确定的水库各项特征水位合理 2 4 2 洪水调节计算洪水调节计算 本水库为 等小 1 型工程 大坝为碾压均质土坝 大坝设计洪水标准为 30 年一遇 洪峰流量为 64 8m3 s 校核洪水标准为 300 年一遇 洪峰流量为 132m3 s 汛期水库起调水位为正常蓄水位 1096 60m 水库泄洪设施为开敞式溢洪道 溢 洪道堰体为 WES 堰 堰顶高程 1096 80m 堰宽 12 00m 采用实用低堰泄流曲线 库容关系曲线及入库洪水过程线 进行了调洪计算 调洪计算成果见表 2 4 表表 2 4 甘肃庆城县芡子沟水库调洪计算成果表甘肃庆城县芡子沟水库调洪计算成果表 设计洪水校核洪水 起调水位 m 1096 601096 60 最大入库流量 m3 s 64 8132 最大出库流量 m3 s 15 646 9 调洪库容 万 m3 17 835 0 设计洪水位 m 1097 49 校核洪水位 m 1098 29 调洪计算成果表明 水库设计洪水位 1097 49m 校核洪水位 1098 29m 水库 的坝顶高程 1099 60m 及防浪墙顶高程 1100 80m 可以满足工程防洪要求 2 5 抗震设计标准抗震设计标准 工程区内无活动性地震断裂带分布 史载以来未发生大于 4 级的地震 为邻区 地震波及区 据 中国地震动参数区划图 GB 18306 2015 本工程区地震动峰 值加速度 0 05g 地震基本烈度为 度 地震设防烈度亦为 度 2 6 评价意见与建议评价意见与建议 1 工程等级与设计标准 甘肃省庆城县芡子沟水库工程主要任务是城镇生活供水 水库总库容为 319 6 万 m3 大坝为均质土坝 最大坝高 51 60m 根据 水利水电工程等级划分及洪水 标准 SL 252 2014 及 防洪标准 GB 50201 2014 的规定 工程规模属于小 1 型 工程等别为 等 主要建筑物为 4 级 次要建筑物和临时性建筑物为 5 级建筑物 土坝按 30 年一遇洪水设计 洪峰流量为 64 8m3 s 300 年一遇洪水校 核 洪峰流量为 132m3 s 本工程区地震基本烈度为 度 地震设防烈度亦为 度 上述工程等级及设计标准符合规范规定 是合适的 并通过主管部门的审批 2 水文计算成果 水库集水面积仅 3km2 无任何水文实测资料 采用 甘肃省地表水资源 及甘 肃省水利水电勘测设计研究院的 庆阳南部及环县能源项目开发区水资源利用规划 2008 12 计算径流 采用甘肃省水文水资源勘测局的 甘肃省暴雨特性研究 2004 计算暴雨参数 采用铁道部 中科院等单位编著的 小流域暴雨洪峰流量 计算 中的铁一院法计算洪水 计算方法可行 成果基本可信 并通过盐环定续建 专用工程审查通过的关系曲线验证 水库来沙量计算方法可行 成果基本合理 3 水库特征水位及工程防洪能力 根据水库供水任务 进行调节计算所确定的水库各项特征水位合适 调洪计算 表明 坝顶及防浪墙顶高程满足工程防洪要求 15 108 3 工程地质工程地质 3 1 区域构造稳定与地震区域构造稳定与地震 工程区地处陕甘宁盆地西南部 由祁吕贺山字型构造东侧的伊陕盾地和新华夏 构造体系复合迭加而成 属中生代大型内陆盆地 地层受构造影响轻微 产状水平 断裂构造不发育 据区域地质资料 工程区及周边无发震断裂分布 有史载以来未 发生过大于 4 级的地震 据 中国地震动峰值加速度区划图 GB 18306 2015 及 中国地震动反应谱周期区划图 GB 18306 2015 工程区 50 年超越概率 10 的 地震动峰值加速度为 0 05g 相应的地震基本烈度为 度 地震动反应谱特征周期 为 0 45S 3 2 库区工程地质条件库区工程地质条件 水库正常高水位 1096 60m 设计洪水位 1097 40m 校核洪水位 1098 20m 最 大坝高 51 60m 坝顶长 205 41m 坝顶高程 1099 60m 回水长度 1 5km 319 6 万 m3 3 2 1 基本地质条件基本地质条件 芡子沟呈北东向发育 平面呈树枝状展布 两侧冲沟 切沟发育 主沟道断面 呈 U 形 上口宽 500 600m 底宽 60 100m 沟深 230 250m 沟底高程 1055 1071m 两侧沟坡上缓下陡 上部发育阶梯状沟坡 下部沟壁陡立 多悬坡 纵坡比降 2 5 沟床凸岸发育 级阶地 级阶地高出沟底 2 3m 级阶地 高出沟底 8 10m 两侧发育临谷 其中湫沟位于水库左侧 二者相距 0 9 1 0km 沟道长度 1 5km 与芡子沟高差 10m 左右 北坳沟位于水库右侧 二者相距 2 3km 发育长度 1 5km 沟口高程 1060m 库区出露岩性为白垩系华池组砂岩夹砂质泥岩 页岩 产状水平 断裂构造不 发育 第四系地层表层为 Q4崩坡积黄土状土 结构疏松 工程地质性质差 其下 Q1 2老黄土 结构密实 具中低压缩性及非湿陷性 地下水为第四系孔隙裂隙水 赋存于 Q1 2老黄土中 受大气降水补给 由两侧 塬梁向沟谷排泄 沟谷地下水以潜流形式向下游缓慢运移 少量地下水溢出地表形 成沟道明流 水质分析成果表明 地下水对普通硅酸盐水泥无腐蚀性 库区滑坡发育 以右岸库前 1 滑坡规模较大 其余均属小型浅层黄土滑坡 1 滑坡发育于沟道右岸黄土斜坡上 前缘临沟 坡高 30 40m 最大坡高约 60m 坡 角 30 37 地表特征不明显 滑坡后缘高程 1150m 滑坡前缘高程 1066m 滑体厚 度 52m 滑坡上发育冲沟 4 条 沟间发育阶梯状地形 滑坡后缘及两侧发育多个落 水洞 呈串珠状连通 滑坡两侧发育切沟 滑坡形成于上更新世早期 属古滑坡 整体无活动及变形迹象 目前滑坡处于稳定状态 估算滑体方量约 150 万 m3 3 2 2 工程地质评价工程地质评价 1 水库渗漏评价 水库属注入式黄土沟谷型水库 无低矮垭口及单薄分水岭存在 地形封闭条件 较好 库盆由相对隔水的 Q1 2老黄土及白垩系基岩构成 无导水断裂发育 周边地 下水由两侧向沟谷排泄 渗漏问题不突出 但近坝库段存在沿 Q2砂砾石层及基岩 强风化层向邻谷渗漏的可能 施工中对坝前进行壤土铺盖处理 长度 50 80m 铺 盖厚度 3m 铺盖顶高程 1062 1065m 坝前齿墙 深入基岩 2 5m 对库坝附近坡脚 及左岸近坝叉沟两侧砂砾石层露头采用黄土碾压封盖 坝肩两侧砂砾石层露头结合 坝体碾压封盖 处理长度约 100m 经采取以上工程处理措施后 库区形成封闭的 防渗条件 2 库岸稳定问题 库区主要由黄土及砂岩夹砂质泥岩 页岩等组成 发育滑坡 6 处 除 1 滑坡规 模较大外 其余均属小型浅层滑坡 黄土滑坡 沟壁黄土崩塌 黄土喀斯特现象及 沟道泥流危害较突出 水库蓄水后存在库岸稳定问题 采用图解法对水库塌岸进行预测 估算库区总塌岸量约 94 万 m3 其中水库蓄 水初期 1 3 年 塌岸量约为 45 2 万 m3 占总塌岸量的 48 主要为 A 类岸坡表 层的马兰黄土及崩坡积物和沟口 突嘴等地段的坍塌以及全部 B 类岸坡坍塌 后期 主要为 Q1 2老黄土构成的岸坡在库水的作用下 以坡体湿化 剥落及小规模坍塌为 主 预测库区塌岸入库方式以岸坡湿化剥落 坍塌及小规模滑塌入库为主 发生大 规模滑坡破坏的可能性不大 近坝段左岸坝前库脚进行了削坡清除 压补坡处理 处理长度 60m 右岸坡体 上游发育 Q3 黄土老滑坡 经减载处理后现状稳定 水库蓄水后 将处于临界稳 定状态 建议对其进行压脚或挡护处理 以增加其安全裕度 17 108 计算表明 在正常蓄水位 不考虑地震影响及边坡外侧静水压力的工况下 1 滑坡体不稳定 有复活的可能 利用理正边坡稳定分析软件模拟 1 滑坡体上部取土 10m 12m 14m 计算表明在水库蓄水的工况下 上部取土 10m 滑坡总体不稳定 取土 12m 则少数区块不稳定 取土 14m 则处稳定状态 施工阶段对 1 滑坡上部土 层进行了取土减重处理 实际取土厚度 20 35m 平均取土厚度 20m 滑坡整体稳 定 鉴于滑坡体将长期处于水下 在长时间浸泡下有可能出现蠕滑 建议增加变形 监测点 并进行压脚处理 做好周边排水工作 蓄水过程中加强监测 发现问题及 时处理 3 浸没及淤积问题 库区无矿山 村庄 公路 仅有少量农田 水库蓄水后浸没问题不突出 淤积 主要来自库岸坍塌 少部为沟道洪水携带的泥沙沉积 由于芡子沟发育长度较短 降雨量不大 因此水库沟道泥沙沉积量有限 但库岸坍塌及塌岸造成的淤积问题较 为严重 设计中对淤积问题已有考虑 3 3 坝址区工程地质条件坝址区工程地质条件 3 3 1 基本地质条件基本地质条件 1 坝址区沟道呈 U 形 上口宽度 500 600m 底宽 60 100m 沟底高程 1050 1070m 底部发育现代沟槽 槽宽 10 20m 槽深 3 5m 沟凸岸发育 级阶地 两侧沟坡 30 40 坡顶高程 1237 1257m 2 坝址区出露白垩系华池组及第四系中下更新统老黄土 Q1 2 上更新统 马兰黄土 Q3 全新统松散堆积层 Q4 白垩系华池组岩性为青灰色砂岩夹肝红色砂质泥岩 页岩 泥岩 页岩岩性软 弱 遇水软化崩解 失水易干缩开裂 砂岩钙质胶结 岩性较坚硬 耐风化 属中 硬岩 强风化厚度约 2 4m 中下更新统老黄土 Q1 2 为中 重粉质壤土 厚度 160 200m 灰黄 浅红色 结构密实 夹钙质结核团块及棕红色古土壤层 层中有垂直节理发育 具非湿陷性 底部沉积砂砾石层 呈水平状分布于底部 一般高程 1058 1064m 层厚 2 3m 具 微 半胶结 砾石磨圆度较好 一般砾径 2 5cm 上更新统马兰黄土 Q3 为中粉质壤土 土质均一 结构疏松 多孔隙 伴有 植物根系 虫孔及盐斑 垂直节理发育 具中 强湿陷性 全新统松散堆积层 Q4 分布坝区 级阶地及两侧坡脚部位 岩性为含 砾粉质壤土 结构疏松 多孔隙 砾石成分为钙质结核 3 岩层受构造影响轻微 产状水平 断层不发育 发育 NE NW 向 2 组切 层裂隙 裂隙 L1 产状 NE85 NW 84 L2 产状 NW345 NE 82 裂隙面光滑 呈闭合状态 无充填 延伸大于 3m 发育间距 30 80cm 4 坝址区地下水为孔隙裂隙水 赋存于 Q1 2底部砂砾石层及白垩系基岩强 风化层中 根据前期试验成果 Q1 2老黄土渗透系数 k 3 9 10 5cm s Q1 2砂砾石 渗透系数 k 10 25m d 属中强透水 白垩系基岩强风化层具中等透水性 透水率 q 10Lu 新鲜岩体总体具弱 微透水性 透水率 q 1 1 7 5Lu 两岸坝肩岩体透水 性较沟道明显变弱 地下水对普通硅酸盐水泥无腐蚀性 5 根据前期试验成果 提出坝址区各岩土体物理力学指标建议值 施工阶 段开挖揭示的地质条件与前期勘察结果相符 施工阶段对工程主要地质体进行了取 样试验 试验成果与前期勘察成果相符 因此 施工阶段坝址区各岩土体物理力学 指标建议值仍采用前期建议值 见表 3 1 和表 3 2 表表 3 1 各土体物理力学指标建议值各土体物理力学指标建议值 干密度 孔隙 比 压缩 系数 抗剪强度 原状 渗透 系数 湿 陷 系 数 自 重 湿 陷 系 数 压缩 模量 变形 模量 与 混 凝 土 摩 擦 系 数 允许 承载 力 de 1 2c Kv s zEsE0tg R 地层 岩性 g cm3 MPa 1 kPa 10 5cm s MPaMPaMPa Q4粉质 壤土 1 32 1 48 0 9 1 0 0 6 0 9 40 6023 18 100 020 025 80 25 0 1 0 15 Q3马兰 黄土 1 28 1 32 1 04 0 26 0 4 42 75216 90 080 038 100 250 15 Q3滑坡 黄土 1 48 1 57 0 7 0 8 0 2 0 5 40 5020 258 90 250 18 Q1 2老 黄土 1 56 1 66 0 6 0 7 0 1 0 2 60 100 20 253 8 0 01 3 16 20 0 250 25 Q1 2砂0 35 10 25 m d 40 50 0 550 4 19 108 地层 岩性 干密度 孔隙 比 压缩 系数 抗剪强度 原状 渗透 系数 湿 陷 系 数 自 重 湿 陷 系 数 压缩 模量 变形 模量 与 混 凝 土 摩 擦 系 数 允许 承载 力 de 1 2c Kv s zEsE0tg R g cm3 MPa 1 kPa 10 5cm s MPaMPaMPa 砾石 表表 3 2 白垩系岩体物理力学指标建议值白垩系岩体物理力学指标建议值 密 度软化系数 饱和抗 压强度 变形模量抗剪强度泊松比 与混凝土的 摩擦数 允许承载 力 KdRbE0C tg R g cm3MPa 103MPaMPa MPa 2 320 69 112 10 1 0 332 330 30 65 0 701 1 2 3 2 2 坝基工程地质评价坝基工程地质评价 1 大坝建基面评价 均质土坝建基面位于白垩系砂岩夹砂质泥岩 页岩上 左右侧基岩面高程均在 1055m 1058m 沟底基岩面高程 1051m 1053m 坝体上游建基高程 1053 00m 下 游建基高程 1048 00m 无断层等地质缺陷存在 地基强度满足设计要求 2 防渗结合槽工程地质评价 依据前期勘探成果 河床坝基岩石表面 2 6 5m 为强透水层 下部为 3 5m 厚为 弱透水层 防渗处理深度按基岩透水率 q 5Lu 控制 因此坝基存在渗漏问题 防 渗槽开挖长度约 52m 宽约 23m 深约 6m 开挖坡比 1 1 1 1 5 底部建基高程 1048 00m 岩性为白垩系砂岩夹砂质泥岩 页岩 坝基防渗槽底部为弱透水层 局 部为属强透水层 由于防渗槽未延伸至两岸坝肩 且坝基防渗槽局部仍存在强透水 层 因此 水库蓄水后 坝基仍存在沿局部强透水层渗漏以及绕坝渗漏的可能 施 工中 对坝前进行铺盖防渗处理 两岸与老黄土衔接 目前 坝基下游侧量水堰存 在渗漏问题 建议蓄水期间加强对坝基及绕坝渗流的监测及巡视 3 4 边坡工程地质条件边坡工程地质条件 3 4 1 左坝肩边坡工程地质评价左坝肩边坡工程地质评价 左坝肩边坡上缓下陡 高程 1090 00m 以下 边坡呈坎状 坎高 23 25m 坎肩 坡体有卸荷裂隙发育 坎下堆积松散崩坡积物 厚 6 8m 高程 1094 00m 以上为直 坡 坡角 35 37 坡高大于 100m 表层覆盖厚 2 10m 的马兰黄土 左坝肩发育黄 土切沟 发育一处小的滑坡 切沟中发育串珠状黄土落水洞 施工中坝坡开挖结合坝肩滑坡体综合治理进行 采用自上而下开挖 坡比 1 1 每 10m 设马道 马道宽 2m 开挖到 1099 60m 共设 9 级马道 马道设横竖向 排水沟与坝体排水沟连接 1099 60m 以下按坡比 1 1 5 开挖 开挖后坡体岩性为 Q1 2粉质壤土 结构密实 土质均匀 具中低压缩性及非湿 陷性 弱透水 左坝肩经削坡 沟槽内设排水沟 坝肩边坡稳定 建议对边坡顶部 设置截排水沟 以防地表水冲刷岸坡 3 4 2 右坝肩边坡工程地质评价右坝肩边坡工程地质评价 右坝肩断面