土石坝除险加固毕业设计指导书毕业论文.doc

目 录1 综合说明11.1 工程概况11.2 水文21.3 工程地质31.4 工程任务和规模51.5 工程现状及存在的问题61.6 工程布置及主要建筑物81.7 电气与金属结构91.8 施工组织设计101.9 环境保护设计101.10 水土保持设计101.11 工程管理设计101.12 设计概算112 水文142.1 流域概况142.2 气象142.3 设计洪水162.4 合理性分析202.5 洪水过程线212.6 分期洪水212.7 泥沙212.8冰情212.9 坝下水位流量关系223 工程地质273.1概况273.2 区域地质283.3 库区工程地质条件及评价293.4 坝址区工程地质条件及评价303.5 天然建筑材料393.6 结论及建议424 工程任务和规模444.1 水库概况444.2 项目建设的必要性444.3 项目建设的任务454.4 洪水调节455 工程现状及存在的问题505.1 土坝505.2 泄洪洞565.3 尾水渠565.4 防汛道路565.5管理设施576 工程总体布置及建筑物586.1 工程等别和标准586.2 设计依据586.3 主体工程布置586.4土坝626.5 泄洪灌溉洞设计736.6 尾水渠设计766.7 防汛路设计767 电气与金属结构777.1 电气777.2 金属结构778 施工组织设计798.1 施工条件798.2 施工洪水与施工导流808.3 主体工程施工818.4 土石方平衡838.5 施工交通运输838.6 施工企业838.7 施工总体布置848.8 施工总进度858.9 主要施工设备898.10施工管理899 环境影响评价和环境保护设计909.1评价依据909.2 设计依据909.3 环境影响评价结论919.4 环境保护设计929.5 环境保护管理939.6 环境保护投资概算9310 水土保持9610.1 编制目的及依据9610.2 防治责任范围及周边环境概况9610.3 工程施工可能造成的水土流失及其危害9710.4 水土流失防治措施及对策9710.5 水土保持效益分析9811 工程管理设计9911.1 管理系统现状9911.2 管理机构和人员编制9911.3 工程管理设施10011.4 工程管理范围与保护范围10011.5工程运行管理10112 工程概算10212.1 投资主要指标10212.2 编制依据10212.3 设计概算编制说明1021 综合说明1.1 工程概况利民山水库位于吉林省磐石市明城镇幸福村解放屯西0.5km，坝址坐落在饮马河流域的玻璃河上，距下游沈吉铁路10.5km，202国道公路8km。地理位置座标为东经1261845126224，北纬4361844648。坝址以上游集雨面积36平方公里，水库始建于1966年，1969年竣工，原设计标准为30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核，正常水位357.91m，正常库容309万m3，其中死库容14万m3，水库设计灌溉面积787公顷，养鱼20万尾。是一座以防洪、灌溉为主，结合养鱼、旅游等综合利用的小（）型水库。水库枢纽工程由土坝、泄洪灌溉洞组成。该水库自1966年动工兴建，1969年竣工，运行至今由于缺少资金，该工程始终未配套，整个大坝及附属建筑物没有得到及时完好的维修，多处存在严重的安全隐患，每当发生险情时，只能临时采取一些应急措施，勉强渡汛。每年为了安全度汛，均投入大量人力物力。因此利民山水库是一座病险水库。2004年4月经专家鉴定磐石市利民山水库为三类坝。利民山水库担负着1.18万亩农田的灌溉，房屋13300m2，202国道冲毁2km，吉沈铁路2km。直接经济损失将达1.35亿元，除此经济损失外，尚有乡镇村屯12000余人无家可归，对国家和人民造成巨大的间接损失。由此可见，对该水库实施除险加固是势在必行的。利民山水库除险加固初步设计的任务是复核土坝防洪标准，对泄洪建筑物进行除险加固处理。水库原设计洪水标准为30年一遇设计，100年一遇校核。本次复核后设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。本次除险加固设计是在磐石市利民山水库大坝安全鉴定报告书的基础上进行的。受磐石市水利局委托，我院承担了此次利民山水库除险加固工程初步设计工作。根据测量、地质勘察、设计踏查资料及建设单位提供的建议，我院完成了该水库除险加固初步设计工作。1.2 水文利民山水库位于磐石市明城镇解放屯附近的玻璃河支流，坝址以上集水面积36km2，河道长度10.48km，河道平均比降0.016。本流域气象特征属于北温带大陆性季风气候，春季干燥风大，夏季温热多雨，冬季寒冷。洪水成因主要是暴雨所致，大暴雨出现在78月份，暴雨较集中，主要天气系统有气旋、冷涡和过境台风。水库没有气象观测资料，本次设计气象资料选用烟筒山站为参证站进行资料统计。多年平均降雨量为708.65mm，多年平均蒸发量1453.26mm（E601），多年平均气温4.97，最高气温39，最低气温-41.7，年日照时数2464.05h，无霜期140天左右，最大冻土深1.7m。多年平均风速2.79m/s，历年最大风速为17.46m/s，风向为W。本次采用的1989年吉林省暴雨图集中的分析成果，设计暴雨成果与原设计相比，均值偏小，Cv偏大，原因是由于新图集降雨系列在原图集的基础上有了增加，也包括了1984年以前各大水年份。暴雨径流关系也采用比较新的分析成果，基本资料和参数的选择比较适合于本流域。和地区综合法比较采用罗氏法计算成果。 洪峰流量成果表单位： m3/s0.3313.3351020罗氏法288.3205.6129.7107.774.647.3水科所法337.1264.2187.3162.1120.580 洪水总量成果表 单位：万m30.3313.335102024小时洪量862.92696.312506.268440.928327.132209.4483日洪量1014.84831.096618.12544.896415.98282.0241.3 工程地质1.3.1 区域地质本区属于剥蚀低山丘陵区，在丘陵中的河流形成以冲积堆积为主的河谷堆积地貌，本区位于北西流向的饮马河西侧，西玻璃河以北东方向在甲黑西屯注入小黄河，小黄河北东流向，在田家屯进入饮马河。河谷为不对称“U”型，谷底较平坦，按成因及形态可分为丘陵及河谷侵蚀堆积地貌。丘陵：分布在河谷两侧，高程在355 m以上,主要为起伏较缓低丘陵，左岸坡度较陡,脊顶浑圆。河谷：主要由阶地组成，阶地主要发育一级、二级阶地。除丘陵、河谷地貌外，还有小规模山麓堆积地貌分布在丘陵前缘。本区出露的地层岩性主要为燕山早期花岗岩，斜长花岗岩，大面积分布。第四系冲洪积堆积物为河床漫滩及阶地堆积物，由砂砾石、砂壤土、粉质壤土组成。山麓坡残积堆积主要由含土碎砾石组成。1.3.2 库区地质库区地貌主要为河谷及丘陵。河谷中一级阶地较发育、两侧二级阶地发育不对称。河床规模较小，一级阶地阶面较平坦，微向河床倾斜，宽度为200300米，二级阶地阶面呈起伏及倾斜状，倾向河床。二级阶地后缘为丘陵，左侧坡度较陡，右侧较缓。第四系堆积物：全新统堆积的淤泥质壤土及砂、砂砾石，主要分布于河床漫滩及一级阶地，淤泥质壤土及砂分布厚度小。呈松散状态到稍密状。砂砾石连续分布于河床及漫滩、一级阶地下部。中上更新统堆积的黄土状壤土、壤土、及砂砾石，主要分布于二级阶地。水库两侧为丘陵，远处有低山，地下水分水岭高程均位于水库正常高水位以上，无邻谷渗漏问题。库区周围坡度较缓，主要由二级阶地粉质壤土及山前斜坡堆积物组成，表面多为旱田耕地，局部有基岩裸露，坡度较陡，但较稳定，基本无塌岸问题。1.3.3结论及建议1.本区位于天山兴安地槽褶皱区，吉黑褶皱系。地貌为剥蚀低山丘陵中发育的河谷。本区地震动峰值加速度为0.05g相应地震烈度为度，标准冻深1.77m。2.水库周边丘陵环绕，地下水分水岭高于水库正常高水位。无通向邻谷渗漏通道。水库无永久渗漏问题。水库周边主要由二级阶地粉质壤土及山前残坡积堆积物组成，坡度较缓，部分岩体裸露基本无塌岸问题，水库两岸正常高水位附近为二级阶地粉质壤土及岩体，厚度较大无浸没问题水库运行多年，存在一定的淤积，库岸周边植被不佳，水土流失较严重，是水库固体径流的主要来源，建议加强水土保持工作，减少固体径流量，提高水库使用年限。3.坝体为砂砾石(风化料)坝壳粘性土肥心墙坝，心墙土及坝壳料土符合质量技术标准，碾压合格率为83，坝体不存在沉陷稳定。但填筑土中局部有砂、碎块石等。从钻孔水位观测及土体含水量分析，坝体内局部形成浸润曲线，但浸润面较低。不存在渗漏及渗透稳定问题。4.坝基为中等压缩粘土，经40年固结沉降已趋于稳定，但抗剪强度值偏低，建议设计进行抗滑稳定复核坝基砂砾石层为强透水及中等透水层，形成坝基主要渗漏通道，存在坝基渗漏问题，正常高水位时, 0+0500+350段坝后在坝基砂砾石层剩余水头作用下，易击穿上部土层，产生渗透破坏，二级阶地砂砾石层,因上部连续稳定覆盖弱透水层,且厚度较大，不易产生渗透破坏。5.左坝肩为强风化花岗岩，岩体为次块状结构，由于垂直张裂隙发育，属强透水层存在绕坝渗漏问题右坝肩为二级阶地粉质壤土，连续稳定分布，弱透水，工程地质条件较好。6.泄洪洞基础底部为人工毛石混凝土，其下为二级阶地砂砾石层，承载力可以满足工程要求，工程地质条件较好。7.工程所需风化料场位于坝左侧低山丘陵山体，砼用粗骨料及碎石料场位于明城镇古城采石场，细骨料场位于烟筒山镇蚂蚁北屯饮马河砂场，块石料场位于明城镇大桃山采石场，各种材料质量及储量皆满足工程要求。岩土物理力学性质和参数、天然及人工建筑材料调查的主要成果详见工程地质部分。1.4 工程任务和规模1.4.1 工程任务本次除险加固工程的任务是复核防洪标准，对水库现有泄洪建筑物进行除险加固。主要内容有：(1) 依据现行规范，重新进行调洪演算，校核现有坝高，并进行加固处理；(2) 对现有大坝坝坡进行稳定复核；(3) 对坝基、坝体、坝肩进行渗漏量及渗流稳定复核，并针对存在的问题进行加固处理；(4) 对上、下游坝坡进行翻修处理；(5) 重建泄洪灌溉洞；(6) 整治尾水渠；(7) 维修加固防汛道路；(8) 完善管理设施。1.4.2 洪水调节本次除险加固工程的洪水标准为：设计洪水标准为三十年一遇，校核洪水标准为三百年一遇，汛限水位按原设计不变，即H限=355.00m，泄洪型式为泄洪洞泄洪，闸门为2孔2.02.0m，洞底高程为351.50m。按下游无控制泄量进行调洪计算。经计算，设计洪水位为357.66m，相应库容289.67万m3，相应泄量为59.27m3/s；校核洪水位为360.65m，相应库容为575.04万m3，相应泄量为77.65m3/s。1.5 工程现状及存在的问题利民山水库始建于1966年，于1969年竣工，工程主要存在以下问题。1.5.1 土坝a、由于水库运行多年及施工质量差,坝顶浆砌石防浪墙已出现断裂和裂缝现象，已不能挡风浪。b、坝前坡护坡石在长期反复冻融、冻胀及冰推力作用下已隆起，形成许多塌坑、塌沟。下游坡没有护砌，坝坡灌丛、蒿草丛生，坝后无排水设施，排水冲刷造成坝后冲沟纵横，并有向深发展趋势。c、土坝现状坝顶宽为3m，坝顶为土路面，每逢雨季，坝顶十分泥泞，无法满足汛期抢险车辆交通要求。d、土坝坝后无排水设施，造成坝后积水无法排除，大面积沼泽化。e、坝基0+0500+500段因有含水层砂砾石的存在，形成坝基渗漏通道，存在坝基渗漏问题。1.5.2 泄洪洞利民山水库泄洪及灌溉水均通过泄洪洞放水，洞身断面为2孔2.02.0m，洞底高程为351.50m，泄洪灌溉洞位于桩号0+433.5m处，与坝轴线成正交。由进口段、洞身、竖井、出口段组成。a、泄洪灌溉洞进口八字墙严重断裂、倾斜，出口段左侧浆砌石边墙已冲毁，右侧边墙错缝，边墙向内倾斜10cm。b、泄洪灌溉洞闸门严重锈蚀，无止水橡皮，闸门严重漏水、已无法正常运用。启闭机螺杆严重变形，电气设备已经损坏。c、泄洪灌溉洞洞身、整流段及陡槽段出现错缝，错缝宽5cm10cm，错位2cm5cm，错缝处漏水严重，洞底部砼剥蚀严重，出现露筋现象。d、泄洪灌溉洞排洪时有剧烈震动感。e、启闭室为简易砖房，无窗户，室内采光，通风条件极差，每逢雨季，漏雨严重，造成室内设备严重锈蚀。 1.5.3 尾水渠尾水渠无规则断面，渠底杂草丛生，边坡坍塌陡峭，凸凹不平，通水不畅。1.5.4 防汛路现有防汛路路面坑洼不平，排水不畅，无法满足防汛车辆的正常通行。1.6 工程布置及主要建筑物1.6.1 工程等别和标准利民山水库工程等别为等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，设计洪水标准为30年一遇洪水，校核洪水标准为300年一遇洪水，地震基本烈度为度。1.6.2 设计依据a、水利水电工程等别划分及洪水标准（SL252-2000）；b、碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；c、水工设计手册；d、利民山水库大坝安全鉴定综合评价报告；e、水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）。1.6.3 土坝本次土坝除险加固措施有：坝顶砼路面，坝肩设路肩石，坝顶宽由3m加宽到4m，坝顶防浪墙进行维修加固处理。前坝坡干砌块石重新砌筑250mm，下游边坡采用草皮护坡，在土坝356.00m高程设置马道，宽2.5m,马道铺砼方砖，两侧设路缘石；坝后排水沟总长为282m，由两侧排水沟排入中央排水沟，再排入天然河道。坝基进行砼垂直防渗墙，左坝肩采用帷幕灌浆处理。1.6.4 泄洪洞本次除险加固设计中，经过对现有泄洪洞鉴定已经运行多年，且多处破坏严重，已不能保证汛期正常运行，直接威胁大坝安全，经过大坝安全鉴定泄洪洞拆除重建。位置由桩号0+433.5移至0+449.4处，洞径仍为2孔2.02.0m，灌溉洞分建于泄洪洞两侧，灌溉洞尺寸为1.01.0m，泄洪洞与灌溉洞共用一个启闭室。进口八字墙长为7.50m。竖井前有压洞长为11.3m，洞径为2孔2.02.0m。竖井段长为7.65m。竖井后无压洞长为44.29m，洞径为2.03.0m。出口渥奇段长为2.92m。陡坡段长为14.46m，陡坡段坡度为1:2。消力池长为16.0m，池深为1.6m，为底流式消能。底板厚为0.6m。设计情况泄量59.27m3/s，校核情况泄量为77.65m3/s。消力池后设30m海漫段，并设2.0m深的防冲槽。1.6.5 尾水渠设计尾水渠接于消力池出口海漫段，尾水渠整治长度为160m（包括海漫段）与天然尾水渠道相接。本次设计对尾水渠进行整治，断面型式为梯形，海漫段为干砌石护砌，断面尺寸按现有渠道过流量为Q设计=59.27m3/s设计，尾水渠底宽为12m，边坡为1:1.5，起始底高程为346.38m，纵坡为0.006，水深为1.48m。1.6.6 防汛路利民山水库防汛路全长为5.0km，在现有路面基础上加宽加高，采用砼路面。1.7 电气与金属结构1.7.1 电气为了提高管理水平，本次设计配备自动控制设备。配备15kw柴油发电机一台。1.7.2 金属结构泄洪洞需配套2扇2.02.0m工作闸门和2扇2.02.0m检修闸门。闸门均为铸铁闸门。工作闸门和检修闸门均选用LQ-8T的启闭机，共4台；灌溉洞为2孔，其中左侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为1.01.0m，右侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为1.01.0m，均选用定型铸铁闸门。启闭机选用LQ-5T，2台。1.8 施工组织设计本次设计施工项目主要有：大坝前后坝坡护坡，坝顶砼路面，砼防渗墙，左坝肩帷幕灌浆，泄洪灌溉洞重建，防汛路施工等，计划第一年9月初开工，第二年8月末竣工。施工工期为一年。1.9 环境保护设计本次设计中，通过环境分析，对水土流失、弃料、污物、噪声、泥浆等影响，采取相应的工程生物措施，以达到缓解和消除各类污染的影响。通过对环境有利和不利影响的分析可知，该工程的建设利大于弊。从环境角度分析，该工程实施是可行的。1.10 水土保持设计利民山水库水土流失防治范围：生活区、仓库、施工道路、主体工程占地范围。工程可能产生的水土流失主要是左坝肩明挖，尾水渠整治，直接破坏原有地表土层及植被，并产生一定量的弃土。本次设计对水土流失采取的措施有：清理废料、平整地面、恢复植被，进行绿化。水土保持方案实施后，可减轻工程区水土流失，改善环境质量，使区域内土地利用趋于合理化，生态和经济走向良性循环。1.11 工程管理设计根据水利工程管理单位编制定员试行标准SLJ-81规定，水库设水库管理处，下设工程管理科、综合经营科和行政办公室三个科室。根据水利工程管理单位编制定员试行标准SLJ-87规定，水库人员编制为管理人员和生产人员共设10人。参照水库工程管理设计规范SL10696规定，结合本工程的实际情况，拟定工程管理设施如下：办公室500m2；通讯线路改造为光缆线1km；改建10千伏输电线路1km；配置防汛专用车辆一台；1.12 设计概算本工程概算总投资为 1383.60万元，其中：建筑工程988.39万元, 机电设备及安装工程25.97万元, 金属结构设备及安装工程12.42万元，施工临时工程114.36万元，独立费用159.80万元，基本预备费65.05万元,水土保持工程6.95万元,环境保护工程10.66万元。总工程量为12.14万m3，其中土方开挖 3.60万m3，土石填筑6.81万m3，砼0.87万m3，砌石0.86万m3。工程所需钢材129T，水泥 2945T,木材30m3，总工日为5.0万个。工程特性表表1-3序号名 称单位数 量备 注原设计本次设计一工程水特性1集雨面积Km236.036.0二水库特性1水库水位校核洪水位m359.53360.65设计洪水位m359.03357.66正常高水位m357.91357.91汛限水位m355.0355.0死水位m351.50351.502水库容积总库容万m3457575.04设计库容万m3408289.67正常库容万m3309309汛限库容万m3122122死库容万m319.3619.36调节特性万m3年调节年调节三主要建筑物特性1土坝坝型均质坝均质坝坝顶高程m360.70360.83现状360.68360.96m坝顶宽度m34土坝长度m570570最大坝高m12.512.63校核洪水位时泄量m3/s77.65设计洪水位时泄量m3/s59.27工程特性表续表1-3序号名 称单位数 量备 注原设计本次设计2泄洪洞型式有压变无压涵洞有压变无压涵洞孔数孔22洞底高程m351.50351.50单孔净宽m2.02.0工作闸门扇2.02.0m两扇2.02.0m两扇PGZ铸铁闸门工作闸门启闭机台LQ-8T2台检修闸门扇2.02.0m两扇2.02.0m两扇PGZ铸铁闸门检修闸门启闭机台LQ-8T2台消能方式底流式消能底流式消能左侧灌溉洞孔1工作闸门m1.01.0右侧灌溉洞孔1工作闸门m1.01.0四设计概算总投资万元1383.60预备费用万元65.05总工程量万m312.14土方开挖万m33.60土石方填筑万m36.81砼万m30.87砌石万m30.86总工日万个5.02 水文2.1 流域概况利民山水库位于磐石市明城镇解放屯附近的玻璃河支流，坝址以上集水面积36km2，河道长度10.48m，河道平均比降0.016。2.2 气象本流域气象特征属于北温带大陆性季风气候，春季干燥风大，夏季温热多雨，冬季寒冷。洪水成因主要是暴雨所致，大暴雨出现在78月份，暴雨较集中，主要天气系统有气旋、冷涡和过境台风。水库没有气象观测资料，本次设计气象资料选用烟筒山站为参证站进行资料统计。多年平均降雨量为708.65mm，多年平均蒸发量1453.26mm（E601），多年平均气温4.97，最高气温39，最低气温-41.7，年日照时数2464.05h，无霜期140天左右，最大冻土深1.7m。多年平均风速2.79m/s，历年最大风速为17.46m/s，风向为W。多年平均降水量、蒸发量表 表2-1 单位：mm月项目一二三四五六七八九十十一十二降水量5.428.0918.8335.9855.67112.9194.3161.973.7821.7714.445.54蒸发量17.0623.9177.73187.3261.9221.8169.9162.4132.6121.652.2424.66历年各月平均日照时数表2-2 单位：h月份项目一二三四五六七八九十十一十二平均日照189.9195.2234.7224.6235.5234.7191.1199.3212.2213.6169.2163.9历年各月平均气温、极值气温表表2-3 单位：月份项目一二三四五六七八九十十一十二平均-17.2-12.4-2.317.9314.6619.6422.6121.3314.386.93-3.51-12.1最大-0.453.2413.5825.4329.1231.0531.1131.5926.923.8813.65.41最小-34.3-29.9-19.3-6.020.367.8713.311.34-0.75-8.41-19.8-27.2历年各月平均最大风速及风向表2-4 单位：m/s 月份项目一二三四五六七八九十十一十二年平均风速2.032.123.184.153.852.832.42.212.212.963.132.452.79最大风速10.611.413.315.715.813.611.911.711.313.213.913.0317.462.3 设计洪水2.3.1 暴雨成因该流域属于大陆季风气候区，是台风和华北气旋路经之地，暴雨发生频繁，造成该流域暴雨成因主要是气旋、冷涡和台风等天气系统影响，暴雨多集中在7-8月份，降雨强度大，雨量集中。2.3.2 洪水特性本流域河流一年两汛，即春汛和夏汛。春汛又称桃花水，发生在3-5月，汛水来源于冰雪融化，造成洪灾的主要是夏汛，洪水多由暴雨形成，大洪水主要发生在7、8月份，洪水过程多为单峰，流域汇流快，洪水历程短，一次洪水历时一般为3天左右，基本是陡涨陡落。2.3.3 设计暴雨计算由于该水库无观测资料，本次设计采用暴雨推求设计洪水，计算主要采用罗氏法和水科所法进行计算，并对原设计进行复核比较。设计暴雨推求采用1989年吉林省水利厅刊印的吉林省暴雨图集进行计算，计算结果见下表：利民山水库设计暴雨成果表单位:毫米时 段均 值CvCs/Cv（）0.3313.335102024小时670.63.5259.6214164.2147.411990.83 天870.553.5308.9257.6201.3182.3149.6116.87 天1200.53374.8319.8258.2237.1200161.530 天2300.42.5575.6508.1430.2402.7353.3299.62.3.4 设计净雨计算设计净雨计算采用暴雨径流关系进行推求，本次设计采用的临近的、产流条件相似的烟筒山站暴雨径流惯性进行计算，计算结果见下表：利民山水库设计净雨综合成果表单位：毫米时 段项 目（）0.3313.335102024小时点雨量259.6214164.2147.411990.8面雨量259.6214164.2147.411990.8净雨量239.7193.42140.63122.4890.8758.183 天点雨量308.9257.6201.3182.3149.6116.8面雨量308.9257.6201.3182.3149.6116.8净雨量281.9230.86171.7151.36115.5578.347 天点雨量374.8319.8258.2237.1200161.5净雨量303.71250.19187.86166.34128.2988.4930 天点雨量575.6508.1430.2402.7353.3299.6净雨量381.11319.06247.13222.52178.81132.41设计净雨参数表项目FnKImaxamP+Pa单位Km2mm360.70.99023.40.94116.42.3.5 设计洪峰流量计算设计洪峰流量计算主要采用无资料推求设计洪水，计算方法采用罗氏法和水科所法分别进行计算，罗氏法和水科所法计算参数通过1：50000军用地形图上测量所得，罗氏法计算洪峰流量基本公式： 最大洪峰流量 径流系数 暴雨不均匀系数 暴雨强度由于流域是壤土，上游也以林地为主，因此土壤系数取0.32，坡面糙率系数取0.3。利民山水库设计洪水参数表（罗氏法）项目河道长度河道坡度坡面长度坡面坡度土壤系数坡面糙率系数单位Kmm%9.480.0123150011.50.320.3利民山水库设计洪水(罗氏法）成果表（）0.3313.335102024小时点雨量(毫米)259.6214164.2147.411990.824小时面雨量(毫米）259.6214164.2147.411990.824小时径流深(毫米)239.7193.42140.63122.4890.8758.18汇流时间(小时)2.633.53.84.45.3Qm（立方米/秒）288.3205.6129.7107.774.647.3水科所法计算基本公式： 最大洪峰流量 暴雨强度 径流系数 集水面积利民山水库设计洪水成果表（水科所法）河道长度 L= 10.48(公里) 河道平均比降 J=0 .016 汇流参数 m=0 .4（）0.3313.335102024小时点雨量(毫米)259.6214164.2147.411990.824小时面雨量(毫米）259.6214164.2147.411990.8径流深hR(毫米)239.7193.42140.63122.4890.8758.18产流历时tc（小时）60.456.34742.532.117.9汇流时间T(小时)4.64.95.35.55.96.6Qm（立方米/秒）337.1264.2187.3162.1120.580本次设计洪峰流量成果见下表： 洪峰流量成果表单位： m3/s0.3313.3351020罗氏法288.3205.6129.7107.774.647.3水科所法337.1264.2187.3162.1120.5802.3.6 设计洪水总量设计洪量采用设计净雨深进行计算，计算公式采用： (万m3) （mm） （km3）水库的集水面积比较小，因此设计洪量采用24小时洪量和3日洪量，计算采用24小时设计净雨和3日净雨计算，设计洪量成果见下表：洪水总量成果表单位：万m30.3313.335102024小时洪量862.92696.312506.268440.928327.132209.4483日洪量1014.84831.096618.12544.896415.98282.0242.4 合理性分析本次采用的1989年吉林省暴雨图集中的分析成果，设计暴雨成果与原设计相比，均值偏小，Cv偏大，原因是由于新图集降雨系列在原图集的基础上有了增加，也包括了1984年以前各大水年份。暴雨径流关系也采用比较新的分析成果，基本资料和参数的选择比较适合于本流域。和地区综合法比较采用罗氏法计算成果是合理的。洪峰流量比较表单位：m3/s0.3313.3351020本次设计罗氏法288.3205.6129.7107.774.647.3水科所法337.1264.2187.3162.1120.580原设计罗氏法183地区综合2722011291066938洪水总量比较表单位：万m30.3313.3351020本次设计24小时洪量862.92696.312506.268440.928327.132209.448原设计24小时洪量626.8地区综合24小时洪量10147604974142791602.5 洪水过程线综合比较本次设计采用罗氏法计算成果，因此洪水过程线采用罗氏法的阿列克谢也夫法过程线。2.6 分期洪水利民山水库无分期洪水资料，本次设计借用柳扬水库分期洪水成果，春汛占主汛的10计，秋汛占主汛的9计，春汛分期：4月1日5月31日，秋汛分期：9月1日10月31日，成果见下表：分期洪水设计成果表表214：Q：m3/s W：104m3汛别工程点时段（P%）1020春汛利民山水库Q7.464.73W141.6028.20秋汛利民山水库Q6.714.26W137.4425.382.7 泥沙因利民山水库无泥沙观测资料，采用吉林省地表水资源查算，多年平均悬移质输沙模数分区图，查得水库输沙模数为80t/年/Km2，悬移质输沙量为2880t，推移质输沙量按占悬移质输沙量的25%计，年输沙总量为3600t。2.8冰情依据水库运行统计，多年平均初冻日期为11月23日，封冻日期为12月5日，多年平均开河日期为4月12日，终冰日期为4月15日，封冻天数为143天左右。平均冰厚是0.8m左右。2.9 坝下水位流量关系因本次设计没有实测的坝下水位流量关系，泄洪洞出口处水位流量关系采用整治后的尾水渠水位流量关系。尾水渠整治长160米，尾水渠断面型式为梯形断面，尾水渠底宽为12m，边坡为1:1.5，起始底高程为346.38m，纵坡为0.006，n=0.031。公式：Q=CA式中：C谢才系数，C=；A过水断面面积； R水力半径，R=A/X； X湿周； I底坡降，泄洪洞出口处水位流量关系曲线见下表。工程竣工后，建议加强对坝下水位流量的观测。设计洪水过程线(1)设计洪水过程线(2)地区综合线3 工程地质3.1概况 利民山水库位于磐石市明城镇解放屯西0.5km处，坝址地理坐标东经1255322；北纬43645；水库坐落于饮马河二级支流西玻璃河中游。水库控制流域面积36km，原设计标准为30年一遇洪水设计，百年一遇洪水校核，水库工程等级为等，主要建筑物为级，正常库容 309万m，正常高水位357.91m。是一座以防洪为主，结合灌溉、养鱼综合利用多年调节的小（）型水库。水库枢纽工程主要由土坝、泄洪输水洞组成，土坝为砂砾石(风化料)坝壳粘性土肥心墙坝，坝长570m，最大坝高12.5m。坝顶宽3.0m，坝顶高程360.70m，上游坡大理岩块石护坡，坡比：2.5，下游坡网格状块碎石护坡，坡比1:2.1。泄洪洞位于大坝中部桩号437m，洞底高程351.50m。水库始建于1965年大坝运行40年,存在如下问题:1. 坝顶宽度不足,前后坝坡坡度较陡。2. 存在坝基渗漏问题，特别是坝基中左侧渗漏较严重。3. 溢洪洞出口处水泥边墙及底部已破坏，基础底部存在渗漏问题。受磐石市水利局委托，我院承担本次安全加固工程地质勘察工作。外业勘察于2004年2月13日开始，2月19日结束。完成钻孔11个，钻探总进尺101.1 m，探坑5个，总土方量180m3，标贯 2 次，触探 5 m，取土样35 组，水样2组,室内土工试验 31 组，水分析2组,工程地质测绘0.20km2。2005年6月1日至月25日又进行了第二次补充勘察，完成钻孔10个，总进尺116.1m。钻孔水位观测10孔38次。探坑18个，总土方量90 m3，标贯2次，触探3 m，注水试验8次,压水试验5段次。取土样70组（其中原状样40组，扰动样30组），并做室内土工试验70组。天然建筑材料调查（1：5万）350km2。3.2 区域地质3.2.1 地形地貌本区属于剥蚀低山丘陵区，在丘陵中的河流形成以冲积堆积为主的河谷堆积地貌，本区位于北西流向的饮马河西侧，西玻璃河以北东方向在甲黑西屯注入小黄河，小黄河北东流向，在田家屯进入饮马河。河谷为不对称“U”型，谷底较平坦，按成因及形态可分为丘陵及河谷侵蚀堆积地貌。丘陵：分布在河谷两侧，高程在355 m以上,主要为起伏较缓低丘陵，左岸坡度较陡,脊顶浑圆。河谷：主要由阶地组成，阶地主要发育一级、二级阶地。除丘陵、河谷地貌外，还有小规模山麓堆积地貌分布在丘陵前缘。3.2.2 地层岩性本区出露的地层岩性主要为燕山早期花岗岩，斜长花岗岩，大面积分布。第四系冲洪积堆积物为河床漫滩及阶地堆积物，由砂砾石、砂壤土、粉质壤土组成。山麓坡残积堆积主要由含土碎砾石组成。3.2.3 地质构造本区大地构造单元为天山兴安地槽褶皱区吉黑褶皱系（）吉林优地槽褶皱带（2）吉林复向斜（22）双阳磐石褶皱束（22-1）。本区无较大断裂构造通过，近期未发现活动断裂，属相对较稳定地区。地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度为度。3.3 库区工程地质条件及评价3.3.1 库区工程地质条件3.3.1.1 地形地貌库区地貌主要为河谷及丘陵。河谷中一级阶地较发育、两侧二级阶地发育不对称。河床规模较小，一级阶地阶面较平坦，微向河床倾斜，宽度为200300米，二级阶地阶面呈起伏及倾斜状，倾向河床。二级阶地后缘为丘陵，左侧坡度较陡，右侧较缓。3.3.1.2 地层岩性第四系堆积物：全新统堆积的淤泥质壤土及砂、砂砾石，主要分布于河床漫滩及一级阶地，淤泥质壤土及砂分布厚度小。呈松散状态到稍密状。砂砾石连续分布于河床及漫滩、一级阶地下部。中上更新统堆积的黄土状壤土、壤土、及砂砾石，主要分布于二级阶地。基岩：主要由海西期花岗岩构成。花岗岩（r4）：黄色肉红色，粗粒结构，块状构造，浅表部呈全风化砂粒状，分布于河谷底部及丘陵山体部位。3.3.1.3 水文地质地下水按其成因类型分为第四系孔隙水及基岩裂隙水。第四系孔隙水主要埋藏于河谷阶地含水层中，含水层岩性以砂砾石为主，次为砂，顶部为淤泥质壤土及壤土等隔水层，水位埋深变化大，埋深1-3 m，钻孔揭露在坝后坡脚处具承压性质。接受大气降水及基岩裂隙水补给。向河床排泄。基岩裂隙水分布于两侧基岩裂隙中，受大气降水补给，向河谷方向排泄。3.3.2 库区工程地质评价水库渗漏:水库两侧为丘陵，远处有低山，地下水分水岭高程均位于水库正常高水位以上，无邻谷渗漏问题。水库塌岸:库区周围坡度较缓，主要由二级阶地粉质壤土及山前斜坡堆积物组成，表面多为旱田耕地，局部有基岩裸露，坡度较陡，但较稳定，基本无塌岸问题。水库浸没:水库正常高水位线30m范围内耕地已进行赔偿，30m以外为二级阶地粉质壤土及岩体，厚度较大，弱透水，地下水位埋深较大，不具备产生浸没条件，水库运行以来未出现浸没问题。 固体径流及淤积:水库周边由粉质壤土、砂壤土等构成，多为旱田耕地，无植被，水土流失严重，是水库固体径流的主要来源。由于固体径流量大，造成库内淤积严重，淤积厚度最大可达2m左右。3.4 坝址区工程地质条件及评价3.4.1坝址区工程地质条件3.4.1.1 地形地貌坝址区按成因类型可分为河谷一、二级阶地、山前坡积地形及低山丘陵。(1) 一级阶地()分布于大坝中段，宽度300400m，较低平,微向河床方向倾斜，高程348.60350.50m，主要由淤泥质壤土、黄色壤土、砂砾石等组成。(2) 二级阶地()分布于一级阶地右侧，前缘无明显陡坎，呈起伏倾斜状，坡度515，宽度较大，高程349.8361.0m不等，主要组成岩性为粉质壤土、壤土粗砂互层、砂砾石等。(3) 山前坡积地形()分布于坝左侧0+0300+060一带，发育宽度2530m，倾斜状，倾角1020，高程350354m。主要组成岩性为粉质粘土、中粗砂等。(4) 低山丘陵()：分布于坝左端，山体坡度较陡3050，多为人工破坏斜坡，高程在354m以上，组成岩性为海西期花岗岩。另外，大坝及溢洪道为人工堆积地形，主要组成岩性为粘性土、砂及碎块石。 3.4.1.2 地层岩性由新到老分述如下： (1) 第四系全新统人工堆积物(Q4r)护坡碎块石及碎石垫层(1-1)：黄色，灰白色，由花岗岩、大