水库除险加固初设(报批稿).doc

建德市xx水库除险加固工程初步设计报告 第1章1 综合说明1.1 水库基本情况xx水库位于建德市大慈岩镇新叶村境内，坝址以上集水面积9.137km2，总库容385万m3，正常库容290万m3，属小（一）型水库。本工程的主要任务是以灌溉、供水为主，结合发电等综合利用，灌溉农田面积5000亩。本工程枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道和放水设施等三部分组成。水库工程于1958年8月开工建设，1964年12月竣工完成。原大坝为粘土心墙土坝，坝顶高程167.25m（1985国家高程，对应原设计高程为33.73m，下同，1985国家高程原设计高程+133.52），最大坝高23.5m，坝顶宽6m，坝顶长80.57m。原粘土心墙坝底部开挖有截水槽防渗，截水槽底宽6.0m，两侧边坡1：1与坝底平面相连，根据原设计资料，大坝基础截水槽开挖至基岩。粘土心墙顶高程166.0m，宽3m，上下游侧边坡均为1：0.2。心墙两侧坝壳为普通砂壤土填筑。大坝现状上游坝坡在1:2.01:2.5之间不等，中间未见马道，坝坡在常水位以下设干砌石护坡，现状护坡情况良好；下游坝坡在1:1.171:2.0之间不等，坝面极不平整，坝坡中段有多处凹陷成阶梯状。原溢洪道位于大坝右侧200米处的山岙中，为开敞式正槽溢洪道。溢洪道堰体长15m，堰顶高程163.64m，采用浆砌块石挡墙型式。溢流堰底部留有灌溉涵洞，洞径1 m1 m，闸门采用孔径0.8m高压插板式闸门，启闭机采用手摇拉杆启闭机。原放水设施为一导流放空涵管，位于大坝右坝头。导流放空涵管管径0.5m，进口采用孔径0.5m涡轮插门式闸门启闭机放水。实际运行中xx水库从未放空，启闭设施从未使用，现状启闭设施已经锈蚀，不能正常使用。除险加固后大坝坝顶高程167.25m，最大坝高23.5m，坝顶宽6m，坝顶长度为80.57m。新坝轴线与老坝轴线重合，下游坝坡设置宽2.0m的M7.5浆砌石台阶作为上下主通道。上游坝坡不变。下游坝坡设置排水棱体，棱体外侧设置排水沟（集水沟）,下游坝坡在高程157.25m、146.75m处设置二级2.0m宽马道，第一级马道以上坝坡1：2.0，马道以下坝坡1：2.25，第二级马道以下为排水棱体，棱体边坡1：2.0。下游坝坡护坡采用二种形式，146.75m高程以上采用草皮护坡，中间点缀低灌木；146.75m高程以下采用干砌石护坡，护坡厚度0.25m。新建溢流堰长15m，顶高程163.64m，堰型为实用堰，采用M7.5浆砌石外包钢筋混凝土结构。上游面采用直立加倒悬的形式，外侧衬C20W4F50防渗面板，面板最小厚度为30cm，表层铺设钢筋网，下游堰面采用圆弧直线加圆弧的形式，顶部及下游侧衬C20F50溢流面板，面板最小厚度为40cm，下游堰面直线段坡比为1：0.5。溢流堰基础要求座落于基岩上，在桩号溢0+007.50处预埋放水管，放水管直径0.8m，长11.3m，底高程157.4m。进口采用铸铁插板闸门和1台8t手电两用螺杆式启闭机控制。1.2 除险加固的必要性2007年12月建德市水利水电局组织xx水库大坝安全鉴定专家组会议，形成大坝安全技术认定报告书，安全鉴定报告认为大坝安全类型为三类坝。大坝存在以下主要问题：1）根据安全鉴定的计算，大坝下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求。2）大坝下游坝坡凹凸陡缓不一，未达设计标准。3）溢洪道堰体渗漏，堰底部留有取水管，取水管进口较高，不能很好地满足现状取水要求。xx水库的安全运行不仅关系工程本身安危，更关系到水库下游千家万户生命财产的安危，关系到建德市社会经济的可持续发展。由于水库目前存在的种种不安全因素，影响水库的正常运行，工程效益不能充分发挥，为了确保水库防洪安全，消除工程隐患，使水库充分发挥其功能和效益，对水库进行全面彻底的除险加固是十分必要的，也是相当迫切的。1.3 除险加固的主要内容工程除险加固后，枢纽组成格局中溢洪道在原溢洪道位置往下游偏移48m，其它与原设计枢纽布置一致。工程除险加固内容主要包括：大坝下游坝坡放缓并采取植草护坡；新建堆石排水棱体；溢洪道拆除重建等。1.4 工程特性表工程特性表项目名称单位加固前加固后备注水文坝址以上流域面积Km29.1379.137多年平均径流总量亿m3多年平均流量m3/s水库校核洪水位m165.98(P=0.33%)166.10(P=0.2%)设计洪水位m165.34(P=3.33%)165.53(P=2.0%)由于洪水过程线及计算方法的差异造成复核后总库容较原设计总库荣略小。正常蓄水位m163.64163.64总库容万m3385377正常库容万m3290290工程效益防洪人口人380380灌溉面积亩50005000主要建筑物坝型粘土心墙坝粘土心墙坝坝部高程m167.25167.25最大坝高m23.523.5顶部长度m80.5780.57溢洪道型式正槽式宽顶堰正槽式宽顶堰堰顶高程m163.64163.64进水宽度m1515单宽流量m388消能方式放空设施涵管涵管控制构筑物插板式闸门插板式闸门涵管进口底部高程m144.0144.0灌溉设施mm堰底涵管堰底涵管灌溉涵管直径m1 m1 m0.8m主要工程量及材料土石方明挖万m30.66土方回填万m30.76钢筋 水泥总工期月7经济指标工程静态总投资万元195.79工程总投资万元195.7912浙江省水利水电勘测设计院建德市xx水库除险加固工程初步设计报告 第2章2 水 文2.1 流域概况兰江为钱塘江南源，发源于安徽省休宁县青芝埭尖北坡（1144m），流经开化、常山、江山、衢州市区、衢县、龙游、兰溪，至建德城东与新安江汇合，钱塘江南源源头至此总长308.5km，流域面积19468km2。兰江干流建德市境内长23.5km，流域面积420km2。甘溪为兰江的主要支流，发源于建德市庵基坪（海拔540m）。干流自大刀坞流经甘岭、邓家，入芝堰水库，出库后向东南流经上包、甘溪、黄店镇、上新屋，在泉湖汇入兰江。甘溪全长32.0km，流域面积190.5km2。xx水库坝址位于兰江甘溪的支流儒源溪上，坝址以上集水面积9.14km2，主流长度8.0km，河道平均比降32。儒源溪属山溪性河流，洪水暴涨暴落。主要洪水由梅雨及台风雨形成。洪水峰高量大，次洪水过程主要段历时一般在3天左右。2.2 气象及降水特征设计流域附近有建德气象站。建德气象站位于建德市新安江镇普山山顶，北纬2929，东经11916，观测场海拔高度88.9m，观测项目有气压、气温、湿度、降水、积雪、积冰、日照、蒸发、地温、风、云等。据建德气象站观测资料统计，多年平均气温16.7，极端最低气温为-8.5，极端最高气温为42.9，出现在1971年7月31日。建德多年平均降雨量1503.7 mm，主要由春雨、梅雨、台风雨组成。降雨量年内分配呈单峰型，1月份开始降水量逐渐递增，6月份到达峰值，多年平均降雨量为249.9 mm，而后降雨量逐月回落，12月份为最枯月，多年平均降雨量为45.3 mm。最大一日降雨量269.4 mm，出现在1972年8月3日。建德多年平均风速1.5m/s，最大风速16.0 m/s，相应风向为NW。建德站气象特征值详见表2-1。表2-1 建德气象站特征值表月 份一二三四五六七八九十十一十二全年平均气温（）4.85.910.216.32124.428.428.323.818.312.66.916.7极端最高气温()27.228.733.936.637.638.342.942.540.236.530.924.842.9极端最低气温()-8.5-8-2.907.412.318.216.210.42-3.8-8.2-8.5平均水汽压(hPa)6.67.49.914.619.72529.728.423.316.411.57.616.7平均相对温度(%)76797979808378768078787578平均蒸发量(mm)46.448.773.4103.4129.3133.4199.1205.9139.9103.769.452.51305.2平均降雨量(mm)62107.8143.9173.4195.3249.9145.4116.2127.179.258.245.31503.7最大一日降雨量(mm)34.949.258.977.5131.3150.2112.7269.4112.276.575.138.9269.4平均风速(m/s)1.71.71.71.61.41.21.31.51.61.51.41.51.5最大风速（m/s）11.017.718.016.316.316.016.317.315.011.013.313.018.0最大风速相应风向WNWWNWNWWNWWNWWNWWNWWNWWNWNEWNWWNWNW最大风速发生年份19871981197919791985197219711971198619781982198519792.3 洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），其建筑物级别和洪水标准摘录见表2-2和2-3。表2-2 水库大坝等级标准（部分）工程等别工程规模水库总库容（m3）主要建筑物级别小（1）型100万1000万4小（2）型10万100万5表2-3 洪水标准 级别 洪水标准（重现期）水工建筑物345设计洪水5010030502030校核洪水土石坝100020003001000200300根据上述规范，xx水库正常库容290万m3，总库容377万m3，属小（1）型水库，工程等别为等，相应的主要建筑物级别4级。按4级土石坝设计标准为5030年一遇，校核标准为1000300年一遇。原水库设计时均按照最低标准设计，本次除险加固根据建德市社会经济及浙江省千库保安工程建设管理有关办法和规定汇编，拟提高其设计标准，确定设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。2.4 水文计算2.4.1 流域特征值本次除险加固设计流域特征值均采用1982年版万分之一图量算成果： 流域面积 F = 9.14km2 ； 坝址至河源河长 L河源 =8.0km ； 坝址至河源坡度 J河源 =32 。2.4.2 设计暴雨本流域没有实测的雨量、流量资料，本次设计以“浙江省短历时暴雨图集”（以下简称图集）资料为基础推求设计暴雨。根据图集规定，设计流域集水面积小于10 km2 ，可以点雨量代表面雨量。xx水库洪水采用暴雨推洪水的方式推求，设计暴雨采用查图集的方式得到暴雨均值和 Cs、Cv值。根据“图集”查得设计暴雨参数，求得不同频率年最大设计暴雨成果见表2-4。表2-4 xx水库年最大设计暴雨时段HCvCs/Cv各频率（%） 设计值（mm）0.20.330.5123.35102024H1050.53.5365340321287254229209174139三日1400.53.5486454428383338305278232186设计暴雨日程分配：将最大24小时雨量置于第2天,第1天及第3天分别为三日雨量减去24小时雨量之差的60%和40%。设计暴雨时程分配：暴雨衰减指数Np根据查图短历时暴雨分析、参考本流域及相近流域有关设计资料后综合确定。时段雨量计算公式如下：式中：为单位时段（以h计）； 为时段数选用暴雨衰减指数值如下：重现期N=100年，Np=0.65；重现期N100年，Np=0.68。2.4.3 设计洪水（1）产流计算产流计算采用蓄满产流的简易扣损法。流域平均最大蓄水量为100mm，降雨起始时蓄水量为75mm，则初损为25mm。最大一日后损为1mm/h，其余各日后损0.5mm/h。（2）汇流计算xx水库集水面积9.14km2，小于50km2，流域汇流计算采用浙江省推理公式法。50年一遇设计洪峰流量112m3/s，500年一遇校核洪峰流量162m3/s。xx水库设计洪水成果见表2-5。年最大洪水设计、校核频率的设计洪水过程见表2-6。 表2-5 xx水库年最大设计洪水成果表项目单位各频率（%） 设计值0.20.330.5123.3351020Qmm3/s16214813812111299887053Qm/Fm3/s/km217.7 16.2 15.1 13.2 12.3 10.8 9.6 7.7 5.8 W三104m3391362338297257227203161121表2-6 xx水库年最大洪水过程线时段（h）流量（m3/s）时段（h）流量（m3/s）2%0.2%2%0.2 %10.20.23712.518.920.20.23814.722.730.20.23916.826.540.20.24019.630.650.20.24122.335.460.20.24225.140.370.20.24354.271.880.20.24483.3116.790.20.245112.4161.5100.20.24679.2109.5110.20.2474657.4120.20.24812.820130.20.2498.611.8140.20.2504.43.5150.20.2510.20.8160.21.1520.20.9170.23.8530.21180.26.4540.2119613.2550.31.12011.822.1560.31.22117.631570.41.32212.420.8580.51.4237.210.7590.51.5241.94.9600.61.6253.57.8610.91.8265.110.7621.22.3276.712631.52.828712.5641.83.3297.312.9652.23.9307.613.5662.64.631814676.28.7328.414.6689.914.5338.815.46913.620.3349.316.1709.413.5359.917715.16.83610.417.9720.92建德市xx水库除险加固工程初步设计报告 第3章48浙江省水利水电勘测设计院建德市xx水库除险加固工程初步设计报告 第3章3 工程布置及建筑物3.1 工程任务和规模3.1.1 加固后的工程任务本工程除险加固的任务是针对水库存在的问题，通过一系列的工程措施，消除水库安全隐患，确保工程安全正常运行，发挥其设计功能，更好地为建德市大慈岩镇社会经济的持续稳定发展服务。实施除险加固后，水库仍以灌溉、供水为主，结合发电等综合利用。3.1.2 加固后的工程规模除险加固工程实施后，水库总体规模有所变化，总库容由原设计的385万m3降为377万m3，水库正常蓄水位仍为163.64m，相应正常库容290万m3。本次xx水库除险加固设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。3.1.3 水库调洪计算3.1.3.1 计算原理与方法洪水调度根据水库静库容调洪计算原理进行计算，即假定水库库容与库水位在dt时段内成直线变化，其水量平衡方程为: (I初+I末)/2-(Q初+Q末)/2=(V末-V初)/dt式中：I初、I末时段dt初、末的入库流量(m3/s)； Q初、Q末时段dt初、末的下泄量(m3/s)； V末、V初时段dt初、末水库蓄水量(万m3)。水库泄水量Q与坝前库水位Z坝有如下的关系:Q=f(Z坝)式中：Q与Z坝的关系将随防洪调度中采用不同的泄洪设施而定。水库蓄水量V与坝前库水位Z坝根据库容曲线有如下的关系：V=f(Z坝)联解以上各式，即可求得各时段的坝前水位、水库泄水量及蓄水量。根据上述原理，采用试算法迭代求解,逐时段连续演算,即可完成整个洪水过程的调洪计算。3.1.3.2 泄洪设施及泄流能力xx水库泄洪设施为为正槽式溢洪道，堰型为宽顶堰，溢洪道宽度为15m，堰顶高程163.64m。水库溢洪道泄流公式如下：Q=m B （Z-Z堰）/式中：m泄流系数，取1.55；Q溢流堰的下泄流量(m3/s)； B溢流堰的净宽(m)；Z溢流堰堰前水位(m)；Z堰溢流堰堰顶高程(m)。3.1.3.3 库水位容积关系本次计算以xx水库原设计水位库容数据为基础，高程根据本次测量成果换算为1985国家高程，得水位库容曲线见表3-1、图3-1。表3-1 水位库容曲线水位(m)库容(万m3)水位(m)库容(万m3)143.340165.84368150.3432166.34385154.8480166.64395155.3490166.84400160.34195169.84505163.64（正常水位）290（正常库容）170.34525165.34350图3-1 水位库容曲线图3.1.3.4 洪水调节原则其洪水调节原则如下：（1）起调水位163.64m；（2）当库水位高于163.64m时，溢洪道自由溢流。3.1.3.5 洪水调节成果根据上述调洪原则以及原始库容曲线，xx水库洪水调节成果见表3-2。表3-2 xx水库洪水调节成果表项目单位各频率 (%)设计值0.20.33123.351020入库洪峰m3/s16214812111299887053库水位m166.10165.98165.62165.53165.34165.23164.98164.75相应库容104m3 377372360357351346337329最大泄流量m3/s1201098781706248363.2 主要加固项目3.2.1 大坝加固3.2.1.1大坝安全鉴定结论（1）大坝沉降趋于稳定，但大坝下游坝坡稳定系数不满足规范要求，且坝体填筑质量较差。3.2.1.2 安全鉴定结论复核本工程大坝为粘土心墙坝。根据碾压式土石坝设计规范SL274-2001，坝坡抗滑稳定计算方法采用瑞典圆弧滑动法，本次验算应用程序为理正软件坝体材料参数参照当地其它类似工程取用：心墙：天然重度0=18.2kN/m3 ；c17.3kPa；=17；坝壳：天然重度0=21kN/m3 ；c0kPa；=28计算工况根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)规定，大坝稳定计算主要考虑以下几种工况a. 正常运用条件（1）：水库水位处于设计洪水位（165.34m）下的稳定渗流期下游坝坡稳定；b. 正常运用条件（2）：水库水位从设计洪水位（165.34m）正常下降到正常蓄水位（163.64m）时上游坝坡稳定；c. 非常运用条件（1）：水库水位处于校核洪水位（165.98m）下的稳定渗流期下游坝坡稳定；d. 非常运用条件（2）：水库水位从校核洪水位（165.98m）非常下降到正常蓄水位（163.64m）时上游坝坡稳定。计算成果大坝坝坡抗滑稳定计算成果见表3-3。表3-3 拦河坝坝基抗滑稳定计算成果表计算工况安全系数K【K】正常运用条件（1）1.241.30正常运用条件（2）1.501.30非常运用条件（1）1.151.20非常运用条件（2）1.371.20从表3-3可知，在设计洪水位和校核洪水位的稳定渗流情况下，下游坝坡稳定不符合规范要求。 3.2.1.3 存在问题原因分析xx水库存在以上问题的主要原因是大坝建设年代较早，建设时选取土料较差，碎石含量较高，土料含水量过大，大坝坝体采用的是人工滚碾、蛙式夯打压实，坝体填筑质量较差，碾压不实，存在较大沉降。二是大坝背水坡没有设置排水沟，雨水直接冲刷坝坡，造成局部水土流失严重，使坝坡偏陡，三是因管理不善，外坝坡有当地农户在坝坡上种植农作物，破坏了坝坡的完整性，致使局部坝坡逐年趋陡。3.2.1.4 大坝加固的主要内容大坝下游坝坡放缓并种植草皮护坡；增设排水棱体。3.2.2 溢洪道加固3.2.2.1 溢洪道主要问题及复核溢洪道位于大坝的右侧200米处的山岙中，为正槽式进水，堰长15m，采用浆砌石挡墙形式，顶高程163.64m，最大下泄流量165m3/s，溢洪道基础为基岩，现状墙体和基岩间有轻微接触渗漏情况。堰底部留有取水管，取水管进口较高，不能很好的满足现状取水要求。复核结论：溢洪道堰体结构稳定，堰体局部渗漏不影响水库安全，但拦水堰底部取水管埋设高程较高，水库有80万方死库容不能利用，干旱年水库需抽水才能利用此80万方死库容，此次除险加固宜充分考虑此问题。3.2.2.2 溢洪道加固的主要内容溢洪道拆除重建，重建堰址位于原堰址下游48m处，重新在堰底埋设放水涵管，新建启闭设施，在原堰址上游修建水位遥测房。3.2.3 放空设施水库建设时建有一导流放空涵管，位于大坝右坝头。放空管管径0.5m，进口采用孔径0.5m涡轮插门式闸门启闭机放水。实际运行中xx水库从未放空，启闭设施从未使用，现状启闭设施已经锈蚀，不能正常使用。复核结论：放空涵管运行至今从未使用，启闭设备老化，涵管有一定的破损，不能正常使用。如需恢复水库放空功能，在不大面积开挖坝体的前提下，需新开一放空隧洞。考虑到以下原因，本次除险加固不对放空设施进行处理：1、水库现状运行正常，大坝防渗系统良好，未发现放水涵管部位有渗漏现象。2、水库运行至今从未放空水库，此次除险加固后水库功能未变，说明水库放空的概率极小，甚至几乎不会出现。3、新建放空隧洞需放空水库，目前本水库为下游新叶村几千人饮用水的水源，水库放空后，期间新叶村农民饮用水问题较难解决。4、新建放空隧洞需增加投资约100万元。本次除险加固由于上述原因暂不增设放空隧洞，待条件成熟和必要时再予加设。3.3 设计依据3.3.1 工程等别及建筑物级别3.3.1.1 工程等别与建筑物级别xx水库总库容为377万m3，灌溉农田面积5000亩。根据防洪标准（GB50201-94）和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）确定本工程为等工程，水库为小（1）型水库。枢纽主要建筑物拦河坝、溢洪道为4级建筑物，施工临时建筑物为5级建筑物。3.3.1.2 洪水标准xx水库原设计时的洪水标准：主要建筑物设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。根据防洪标准（GB50201-94）和水利水电工程等级划分和洪水标准（SL252-2000）规定，4级建筑物土石坝设计标准为3050年一遇，校核标准为3001000年一遇，结合本工程的实际情况及大坝安全技术认定报告书的结论确定各建筑物洪水标准如表3-4。表3-4 建筑物洪水标准表建 筑 物防洪标准（重现期）设 计校 核大坝50500溢洪道505003.3.2 设计基本资料3.3.2.1 水库安全鉴定主要结论xx水库建成运行已经40多年，工程发挥出了原有的设计功能。但目前主体工程存在一定的安全问题。主要建筑物拦河坝下游坝坡较陡，稳定安全得不到保证；溢洪道与基岩基础面有漏水现象；堰体内取水口太高，死库容偏大，不能很好地满足灌溉和供水要求。根据xx水库安全鉴定报告水库定为三类坝。存在的主要问题如下：1）根据安全鉴定计算，大坝下游坝坡抗滑稳定不能满足规范要求。2）大坝背水坡凹凸陡缓不一，未达设计标准。3）溢洪道堰体渗漏，堰底部留有取水管，取水管进口较高，不能很好的满足现状取水要求。3.3.2.2 工程任务xx水库是一座以灌溉、供水为主，兼顾发电、防洪的小（1）型水库。水库灌溉农田面积5000亩。xx水库除险加固工程的任务是对xx水库主要建筑物进行除险加固，确保水库的安全，保证发挥其原有设计功能。3.3.2.3 特征水位和流量拦河坝的特征水位及流量见表3-5。表3-5 拦河坝特征水位及流量表洪峰流量（m3/s）下泄流量（m3/s）坝前水位（m）备 注11281165.53P=2.0%162120166.10P=0.2%3.3.2.4 地震动参数根据国家质量监督局发布的中国地震动参数区划图（GB18306-2001）,xx水库位于地震动峰值加速度0.05g区域，地震动反应谱特征周期为0.35s(按1区中硬场地考虑)，抗震设防烈度6度。3.3.2.5 建筑材料特性及设计参数本次除险加固材料：浆砌块石，容重为23.0kN/m3，容许压应力：2.3MPa。钢筋砼容重为25.0kN/m3，砼为C20砼，容重为24.5 kN/m3，钢筋为级钢、级钢。砼、钢筋的设计参数详见表3-6、表3-7。表3-6 砼设计参数表砼强度等级轴心抗压强度（MPa）轴心抗拉强度（MPa）弹性模量（MPa）剪切模量（MPa）泊松比C2010.001.1025500102000.167表3-7 钢筋设计参数表钢筋种类抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）弹性模量（MPa）2102102100003103102000003.3.2.6 安全系数和安全超高1）拦河坝边坡抗滑稳定最小安全系数正常运行条件： 1.30非常运行条件： 1.202）拦河坝安全超高设计工况条件为0.5m，校核工况条件为0.3m。3.3.2.7 原高程系与85国家高程的转化1985国家高程的167.25m对应原设计高程33.73m。3.4 工程总布置3.4.1 xx水库现状概况xx水库位于大慈岩镇新叶村，地理位置为东经11919，北纬2944。工程于1958年8月开工， 1964年12月竣工。现正常库容290万m3，相应水位163.64m。流域集雨面积9.137km2，主流长度8.0km，总库容377万m3。水库是以灌溉用水为主的小（1）型水库，现灌溉农田面积5000余亩，坝址下游防洪保护人口380人，供水人口8000人。除险加固前水库设计正常蓄水位163.64m，相应库容290万m3；设计洪水标准为30年一遇洪水，设计洪水位165.34m；校核洪水标准为300年一遇，校核洪水位165.98m。枢纽工程包括拦河坝、溢洪道、放空设施等三部分组成。拦河坝坝型为粘土心墙坝。最大坝高23.5m，坝顶高程167.25m，坝顶长80.57m，宽6.0m。原粘土心墙坝底部开挖有截水槽防渗，截水槽底宽6.0m,两侧边坡1：1与坝底平面相连，根据原设计资料，大坝基础截水槽开挖至基岩。粘土心墙顶高程166.0m，宽3m，上下游侧边坡均为1：0.2。心墙两侧坝壳为普通砂壤土填筑。大坝现状上游坝坡在1:2.01:2.5之间不等，中间未见马道，坝坡在常水位以下设干砌石护坡，现状护坡情况良好；下游坝坡在1:1.171:2.0之间不等，坝面极不平整，坝坡中段有多处凹陷成阶梯状。溢洪道位于大坝的右侧200米处的山岙中，为正槽式进水，堰长15m，采用浆砌石挡墙形式，顶高程163.64m，最大下泄流量165m3/s，溢洪道基础为基岩，现状墙体和基岩间有轻微接触渗漏情况。泄洪渠道沿山坡开挖，两侧为完整岩石，未作衬砌。溢流堰底部留有输水洞，洞径1 m1 m，最大输水能力0.5m3/s。进口底高程158.0m，长10m。闸门采用孔径0.8m高压插板式闸门，启闭机采用手摇拉杆启闭机。3.4.2 除险加固后xx水库情况除险加固后工程总体布置基本保持不变。xx水库除险加固后，正常蓄水位163.64m，相应库容290万m3；设计洪水标准为50年一遇洪水，设计洪水位165.53m；校核洪水标准为500年一遇，校核洪水位166.10m。除险加固后枢纽工程包括拦河坝、溢洪道二部分组成。除险加固后大坝坝顶高程167.25m，最大坝高23.5m，坝顶宽6m，坝顶长度为80.57m。新坝轴线与老坝轴线重合，下游坝坡设置宽2.0m的M7.5浆砌石台阶作为坝脚至坝顶通道。上游坝坡保持现状不变。下游坝坡底部设置排水棱体，棱体外侧设置排水沟（集水沟）。在高程157.25m、146.75m处设置二级2.0m宽马道，第一级马道以上坝坡1：2.0，马道以下坝坡1：2.25，第二级马道以下为排水棱体，棱体边坡1：2.0。下游坝坡护坡采用二种形式，146.75m高程以上采用草皮护坡，中间点缀低灌木；146.75m高程以下采用干砌石护坡，护坡厚度0.25m。新建溢流堰长15m，堰体采用实用堰形式，顶高程163.64m，采用M7.5浆砌石外包钢筋混凝土结构。上游面直立加倒悬的形式，外侧衬C20W4F50防渗面板，面板最小厚度30cm，表层铺设钢筋网，顶部及下游侧衬C20F50溢流面板，面板最小厚度为40cm，下游面直线连接段坡比为1：0.5。溢流堰基础开挖至基岩，在桩号溢0+007.50处预埋放水管，放水管直径0.8m，长11.3m，进口采用铸铁插板闸门和1台8t手电两用螺杆式启闭机控制。放水管前引水渠道，底高程开挖至158.0m，渠道两侧地质条件差，曾出现局部滑坡现象，设计对引水渠道两岸采用M7.5浆砌块石护砌，护砌顶高程至165.0m。3.5 拦河坝加固3.5.1 挡水建筑物3.5.1.1 坝顶高程复核大坝为粘土心墙坝，按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，大坝设计洪水位165.34m，校核洪水位165.98m。坝顶高程等于水库静水位与超高之和，分别按以下运行情况计算，取其最大值：1）设计洪水位+正常运用情况的超高；2）校核洪水位+非常运用情况的超高；根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定，坝顶应高于校核洪水位，且高于波浪顶高程。坝顶超高按下式计算：坝顶超出静水位以上的超高按下式计算：Y=R+e+A式中：Y坝顶超出静水位以上的超高，m；RP累积频率为P=5%的波浪在坝坡上的爬高，m；K坝坡护面糙率系数，现状自然坡取0.9；KV经验系数，根据数值按经验系数表确定；KP爬高累积频率换算系数；m 斜坡坡率；h 平均波高，m；L 平均波长，m；T 平均周期，s；（平均波高和平均波长采用莆田试验站公式计算） ；H 坝前迎水面水深，m；e最大风壅增水高度，m；D 风浪吹程；V 水面以上10m处的风速，设计工况取24m/s，校核工况取16m/s。d水域平均水深，m；风向与坝轴线法线方向的夹角。A安全加高，m；按水利水电工程等级划分及洪水标准(SL251-2000)之规定确定；计算结果详见下表3-8、表3-9、表3-10。表3-8：风浪要素及波浪爬高计算表计算工况设计校核平均波高 h(m)0.2950.156 平均波长 L(m)6.7104.023 水域平均水深 d(m)1617计算风速 V(m3/s)2416风区长度 D(m)550550K0.90.9KV11m2.52.5R5%1.1650.656 表3-9 超高计算表计算工况设计校核风壅高度e(m)0.0040.002波浪爬高R(m)1.1650.66安全加高A(m)0.50.3超高小计Y(m)1.6690.962 表3-10 坝顶高程复核表计算工况设计校核水库静水位(m)165.34165.98超高小计(m)1.6690.962计算坝顶高程(m)167.01166.94坝顶高程(m)167.25洪水复核满足满足从上表可知坝顶高程满足要求。3.5.1.2 大坝除险加固设计大坝除险加固后坝顶高程167.25m，最大坝高23.5m，坝顶宽6m，坝顶长度为80.57m。新坝轴线与老坝轴线重合，由于下游面坝坡偏陡，土质裸露，坝坡受损严重。坑洼不平整现象普遍，局部塌落现象严重，对下游坝坡进行贴坡处理，采用壤土填筑，填筑壤土前清除原坝面表层松动土层、植物根茎、洞穴等，回填厚度应满足碾压宽度要求，填筑的壤土要求不含腐烂的草根树皮、含盐率低于3%。下游坝坡设置宽2.0m的M7.5浆砌石台阶作为上下主通道。除险加固对下游坝坡进行修整，放缓边坡，设置排水棱体，棱体外侧设置排水沟（集水沟）。在高程157.25m、146.75m处设置二级2.0m宽马道，第一级马道以上坝坡1：2.0，马道以下坝坡1：2.25，第二级马道以下为排水棱体，棱体边坡1：2.0。下游坝坡护坡采用二种形式，146.75m高程以上采用草皮护坡，中间点缀低灌木；146.75m高程以下采用干砌石护坡，护坡厚度0.25m。上游坝坡保持不变。3.5.1.3 大坝设计计算大坝坝坡抗滑稳定计算1）计算工况根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)规定，大坝稳定计算主要考虑以下几种工况a. 正常运用条件（1）：水库水位处于设计洪水位（165.53m）下的稳定渗流期下游坝坡稳定；b. 正常运用条件（2）：水库水位从设计洪水位（165.53m）正常下降到正常蓄水位（163.64m）时上游坝坡稳定；c. 非常运用条件（1）：水库水位处于校核洪水位（166.10m）下的稳定渗流期下游坝坡稳定；d. 非常运用条件（2）：水库水位从校核洪水位（166.10m）非常下降到正常蓄水位（163.64m）时上游坝坡稳定;e. 非常运用条件（3）：水库从正常蓄水位（163.64m）放干水库。2）计算方法与参数本工程除险加固后大坝为粘土心墙坝。根据碾压式土石坝设计规范SL274-2001，坝坡抗滑稳定计算方法采用瑞典圆弧滑动法，本次验算应用程序为理正软件坝体材料参数参照当地其它类似工程取用：心墙：天然重度0=18.2kN/m3 ；c17.3kPa；=17；坝壳：天然重度0=21kN/m3 ；c0kPa；=282）计算成果大坝坝坡抗滑稳定计算成果见表3-11。表3-11 拦河坝坝基抗滑稳定计算成果表计算工况安全系数K【K】正常运用条件（1）1.331.30正常运用条件（2）1.501.30非常运用条件（1）1.221.20非常运用条件（2）1.381.20非常运用条件（3）1.211.20从表3-11可知，各工况大坝坝坡抗滑稳定安全系数均大于规范允许值，因此大坝经加固后，坝坡抗滑稳定满足规范要求。 3.5.2 溢洪道加固3.5.2.1 溢洪道加固设计拆除原溢流堰堰体，在原溢流堰轴线下游侧48m处新建溢流堰。新建溢流堰长15m，堰体采用实用堰形式，堰顶高程163.64m，采用M7.5浆砌石外包钢筋混凝土结构。上游面为直立加倒悬形式，外侧衬C20W4F50防渗面板，面板最小厚度为30cm，表层铺设钢筋网，顶部及下游采用圆弧直线加圆弧的形式，外侧衬C20F50溢流面板，面板最小厚度为40cm，直线段坡比为1：0.5。溢流堰基础开挖至基岩，在桩号溢0+007.50处预埋放水管，放水管直径0.8m，长7.9m，底高程157.4m，进口采用铸铁插板闸门和1台8t手电两用螺杆式启闭机控制。放水管前引水渠道，底高程开挖至158.0m，渠道两侧地质条件差，曾出现局部滑坡现象，设计对引水渠道两岸采用M7.5浆砌块石护砌，护砌顶高程至165.0m。3.5.2.2 溢洪道加固设计计算1 溢洪道堰基抗滑稳定及基底应力计算1）计算工况及荷载组合根据溢洪道设计规范（SL253-2000）规定，选取正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位三种工况，三种工况荷载组合如下：工况一：正常蓄水位及相应下游水位+自重+扬压力+浪压力+土压力；工况二：设计洪水位及相应下游水位+自重+扬压力+浪压力+动水压力+土压力；工况三：校核洪水位及相应下游水位+自重+扬压力+浪压力+动水压力+土压力； 2）计算方法堰基及堰体应力以下公式进行计算：式中：堰体计算断面垂直正应力（kPa）；W计算截面上全部垂直力之和；M计算截面上全部垂直全部垂直力及水平力对于计算截面形心的力矩之和；T堰体计算截面上、下游方向的宽度。3）计算成果各工况抗滑稳定及基底应力计算成果见表3-12。表3-12 堰基抗滑稳定及基底应力计算成果表工 况抗滑安全系数基底应力（kPa）minmax工况一11.793.3269.2工况二12.127.7274.7工况三12.68.1276.4从表3-12可知，基本组合最小抗滑稳定安全系数：K=11.7，大于规范允许的抗滑稳定安全系数K=3.0；特殊组合抗滑稳定安全系数：K=12.6，大于规范允许的抗滑稳定安全系数K=2.5。因此溢流堰抗滑稳定规范要求。各种工况下基底最大垂直应力0.275MPa，小于地基承载力标准值1.5MPa，最小垂直正应力8.1kPa大于等于零。因此溢流堰基底应力也满规范要求。2 溢洪道泄流能力计算xx水库溢洪道泄流能力计算根据溢洪道设计规范（SL253-2000）推荐的宽顶堰泄流能力计算公式计算：式中：过流流量，（m3/s）；B溢流堰净宽，（m）；计入行近流速水头的堰上水深，（m）；m二元水流宽顶堰流量系数，与相对上游堰高P1/H及堰头形式有关，按表A.2.3-1、A.2.3-2查得；H不记入行进流速的堰上水头； 闸墩侧收缩系数； 闸孔净宽，（m）；P1宽顶堰高度，（m）；计算成果详见表3-13。表3-13 溢洪道泄流能力计算成果频率P（%）调洪需下泄流量（m3/s）坝前水位（m）计算下