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辽宁省抚顺县三块石水库除险加固工程初步设计报告 工程任务及规模3 工程任务及规模3.1 水库概况三块石水库位于抚顺市汤图乡百花河上游，距抚顺市约70公里。坝址以上集雨面积27.13Km2，占全流域面积的19.1%， 河道长7.92Km，河道平均比降为73.86，水文分区为5区。三块石水库建于1992年，是以防洪为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用的水利枢纽工程。原设计采用设计标准是30年一遇，校核标准是500年一遇。30年一遇设计水位318.71m，相应库容283.0万m3,；500年一遇校核水位320.59m，相应库容351.0万m3。本次复核水库的设计标准是30年一遇，校核标准是300年一遇。水库正常蓄水位318.50m，兴利库容256.57万m3；死水位305.70m，相应库容为20.0万m3；设计洪水位318.67m，相应库容为282.58万m3；校核洪水位320.29m，相应库容为340.87万m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，及以上复核数据，水库工程规模属于小（1）型水库，工程等别为等，主要建筑物级别为4级。三块石水库枢纽工程由拦河坝、输水洞、溢洪道组成。拦河坝为粘土心墙坝，坝长258.0m，最大坝高22.4m，坝顶高程321.50m，上游坝坡为1：2.6，下游坝坡为1：2.2。溢洪道总净宽24.00m，溢洪道堰顶高程315.0米。输水洞采用隧洞形式，洞径1.21.8m，进口高程302.5m。3.2 水库除险加固的必要性3.2.1 抚顺县社会经济现状抚顺县属典型的山区农业县，共有4镇、8乡，142个行政村。县域总面积2336平方公里，基本上环绕抚顺市区一周。全县总人口19.1万人，其中，农业人口16.9万人，农村劳动力5.7万人；财政一般预算收入27.5元,农村人均收入4160元。共有耕地面积48.1万亩，其中水田7.6万亩，旱田40.5亩，人均占有耕地面积2.52亩。主要粮食作物有水稻、玉米、大豆；经济作物有果树、疏菜等；土特产品有榛子、木耳、山野菜等。随着市场经济的发展，农村产业结构的调整，抚顺县农业已由传统型农业向经济型农业转变，并已经形成一定规模。抚顺县交通发达，县内有沈吉铁路和202国道从境内通过，市级公路以抚顺县为中心的六条主要干线和沈通线，多数乡村都有沥青路通过，为全县的经济发展提供了有利的条件。电话、移动通信、有线电视也有很大发展。3.2.2 除险加固工程的必要性三块石水库是以防洪为主，兼顾灌溉、养殖的综合水利工程。水库总库容324.04万m3。三块石水库下游有10000多口居民，水田6782亩，养鱼12.54吨/年。三块石水库是经过多年运行，工程存在老化等诸多病害隐患。本次大坝安全评价计算坝顶高程满足要求，但校核水位高于粘土心墙顶高程，故需要加防浪墙。上游坝坡为块石护坡，由于水位变动及风浪淘刷，局部块石护坡凹凸不平，或有块石翻起，垫层被淘空，上游游坝坡坡度不满足稳定要求。下游坝坡也是块石护坡，杂草丛生，原坝脚处设的排水体损坏严重。溢洪道上游堆积大量杂物，严重影响溢洪道的泄洪，直接威胁着水库的安全。输水洞的闸门及闸阀均不好使，不能启闭，衬砌的洞壁也有局部损坏。以上诸多隐患，如果不及时解决必然会影响水库安全运行。如果水库失事，将严重威胁到水库下游10000多口居民及耕地的安全。因此应尽快实施水库除险加固是十分迫切和必要的。3.3 工程任务与规模3.3.1 工程任务三块石水库是以防洪为主，兼顾养殖的小（1）型水利枢纽工程。本次初设主要是针对水库存在的安全隐患进行加固设计。3.3.2 工程标准三块石水库原设计标准为50年一遇洪水，校核标准为500年一遇洪水，依据防洪标准GB5020194、水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522001的有关规定，枢纽等别为四等工程，永久性建筑物为四级。水库枢纽建筑物挡水建筑物挡水高度高于15m，上下游水位差大于10m时，其防洪标准可按山区、丘陵区栏的规定确定，三块石水库挡水建筑物挡水高度为20.59m，上下游水位差为20.59m， 故设计洪水标准应为3050年一遇洪水，校核标准应为3001000年一遇洪水。本次除险加固设计根据辽宁省小（1）型水库出险加固工程初步设计报告编制规程，校核标准取下限为300年一遇洪水，设计洪水标准采用30年一遇洪水。3.4 水库死水位的复核水库的死水位确定主要考虑水库泥沙淤积要求和养鱼卫生要求确定。水库的原设计死水位为305.70m。三块石水库坝址处年平均悬移质年输沙模数为100 t/km2，年平均输沙量为0.3104 t/年,推移质按悬移质的20%计，水库的设计淤积年限为30年，泥沙容重取1.3t/m3,则水库淤积量为：V垫 = GT（1+E）=0.330（1+20%）1.3=8.3万m3由水位库容曲线查得相应水位为303.78m。水库运行多年，上游植被较好，故水库泥沙淤积少，经分析比较，考虑水库泥沙淤积、下游农业用水要求和养鱼卫生要求，且输水洞进口底高程不变，水库死水位仍维持305.70m不变，相应库容为20.00万m3。3.5 水库正常蓄水位的复核三块石水库的正常蓄水位与设计保持不变，仍为318.50米。3.6防洪限制水位复核三块石水库水库闸门的运行原则是：进入汛期时，开启闸门，使水库处于自由泄流状态，汛期结束，落闸蓄水。本次初设对原运用方式不做变动，防洪限制水位仍采用原高程315.00m不变。3.7 水库洪水调节计算3.7.1 库容曲线水库库容曲线采用1991年三块石水库新建工程初步设计说明书中成果，详见表31；表3-1 库容曲线表水位（m）301302303304305306307库容(万m3)0.562.054.929.2414.9922.1430.75水位（m）308309310311312313314库容(万m3)41.4754.1668.9285.83104.83125.75148.9水位（m）315316317318319320321库容(万m3)174.22200.98229.47260.16293.38329.74368.713.7.2 水库泄流能力溢洪道堰面曲线原设计为实用堰，堰上有闸门，堰顶高程为315.00m，溢流堰净宽24.0m，设三个闸墩，闸墩宽1.2m。设4扇弧形闸门，闸门尺寸为6.0m3.8m。泄量曲线采用本次除险加固设计重新计算曲线。溢流堰泄流能力曲线见表32。表32 水库水位泄量关系水位（m）堰上水头（m）流量系数mM单宽流量（m3/s）泄量（m3/s）315.00 0.00 0.000 0.0000 1.0000 0.000 0.000 0.000 315.500.50 0.43030.9956 1.0000 1.898 0.671 16.11316.00 1.00 0.4303 0.9901 1.0000 1.889 1.88945.35316.501.50 0.4303 0.9867 1.0000 1.881 3.45682.93317.00 2.00 0.44320.9822 1.0000 1.9285.454130.90317.50 2.50 0.45880.9778 1.0000 1.9877.855188.52318.00 3.00 0.4655 0.9733 1.0000 2.00710.429250.30318.50 3.50 0.47570.9689 1.00002.04213.369 320.854 319.00 4.00 0.49260.9644 1.00002.10516.836 404.072 319.50 4.50 0.49310.9600 1.00002.09720.016 480.377 320.005.000.496 70.9556 1.00002.102 23.505 564.125 320.505.500.49880.95111.00002.10127.105 650.508 330.005.500.49880.94671.00002.09230.739 737.737 3.7.3 水库的设计洪水位与校核洪水位的复核3.7.3.1 水库的防洪调度方式水库防洪限制水位315.0m，起调水位定为防洪限制水位。溢洪道闸门运用原则：6月1日进入汛期开启闸门，9月20日汛期结束，落闸蓄水，因此水库调洪演算按无闸门控制进行。3.7.3.2 枢纽洪水调节成果根据三块石水库防洪调度运行方式，对枢纽各频率设计洪水进行调节计算。枢纽设计洪水调节计算见表33、表34、表35、表36、表37。表33 三块石水库校核洪水调节计算表（P=0.2%）日期时段t秒入流量Qm3/s出流量qm3/s蓄水率平 均蓄水率库 容增减量时段末库 容时段末水 位ZmS=Q-qm3/sS均=(S1-S2)/2万m3S*t万m3V2=V1+V万m3000.000.000.000.000.00174.22315.00136004.89 0.254.642.320.83175.05315.03236009.78 1.807.976.312.27177.33315.123360014.66 5.159.518.743.15180.47315.234360019.55 9.949.619.563.44183.91315.365360024.44 15.508.949.283.34187.26315.496360029.33 21.248.098.523.07190.32315.607360034.22 26.927.297.692.77193.09315.718360039.10 32.446.666.982.51195.60315.809360043.99 37.816.186.422.31197.91315.8910360040.53 40.510.023.101.12199.03315.931840.51 40.510.000.010.00199.03315.9311358237.06 39.47-2.41-1.20-0.43198.60315.9112360033.59 36.98-3.39-2.90-1.04197.56315.8713360030.12 33.93-3.80-3.59-1.29196.26315.8214360026.66 30.74-4.08-3.94-1.42194.84315.7715360023.19 27.48-4.29-4.18-1.51193.34315.7116360019.72 24.14-4.41-4.35-1.57191.77315.6617360016.26 20.88-4.63-4.52-1.63190.14315.5918360012.79 17.64-4.85-4.74-1.71188.44315.531936009.32 14.42-5.10-4.98-1.79186.65315.462036005.86 11.25-5.40-5.25-1.89184.76315.392136002.39 8.21-5.82-5.61-2.02182.74315.322236002.80 5.98-3.17-4.50-1.62181.12315.262336003.63 4.96-1.33-2.25-0.81180.31315.236184.91 4.910.00-0.66-0.04180.27315.2324298211.08 5.715.372.020.60180.91315.2525360017.70 9.188.526.952.50183.41315.3426360025.15 14.7210.439.483.41186.82315.4727360038.40 23.4014.9912.714.58191.40315.64283600125.31 58.2267.0941.0414.78206.1831610 154.24101.8684.4830.41236.59317.23303600829.74 484.27345.46223.6680.52317.11319.652081627.34 627.340.00172.7335.94353.05320.60311519479.59 592.04-112.45-56.22-8.54344.51320.38323600194.43 374.04-179.62-146.03-52.57291.94318.96表34 三块石水库校核洪水调节计算表（P=0.33%）日期时段t秒入流量Qm3/s出流量qm3/s蓄水率平 均蓄水率库 容增减量时段末库 容时段末水 位ZmS=Q-qm3/sS均=(S1-S2)/2万m3S*t万m3V2=V1+V万m3000.000.000.000.000.00174.22315.00136004.13 0.203.931.960.71174.93315.03236008.25 1.426.835.381.94176.86315.103360012.38 4.098.287.562.72179.58315.204360016.50 8.008.508.393.02182.61315.315360020.63 12.618.028.262.97185.58315.426360024.75 17.457.307.662.76188.34315.537360028.88 22.276.606.952.50190.84315.628360033.00 26.976.036.322.27193.11315.719360037.13 31.545.585.812.09195.20315.7810360034.21 33.950.262.921.05196.26315.8232633.95 33.950.000.130.00196.26315.8211327431.30 33.28-1.98-0.86-0.28195.98315.8112360028.39 32.33-3.94-1.97-0.71195.55315.8013360025.48 29.23-3.76-3.85-1.39194.17315.7514360022.56 26.33-3.77-3.76-1.35192.81315.6915360019.65 23.48-3.83-3.80-1.37191.44315.6416360016.74 20.69-3.95-3.89-1.40190.04315.5917360013.83 17.92-4.09-4.02-1.45188.60315.5418360010.91 15.20-4.28-4.19-1.51187.09315.481936008.00 12.49-4.49-4.39-1.58185.51315.422036005.09 9.85-4.76-4.62-1.66183.85315.362136002.18 7.25-5.07-4.92-1.77182.08315.292236002.56 5.39-2.83-3.95-1.42180.65315.242336003.32 4.50-1.18-2.01-0.72179.93315.216004.47 4.470.00-0.59-0.04179.90315.2124300010.19 5.194.991.910.57180.50315.2325360016.29 8.337.966.482.33182.83315.3226360023.15 13.369.798.873.19186.03315.4427360035.35 21.2614.1011.944.30190.33315.60283600115.44 52.9762.4738.2813.78204.11316.11293600235.94 140.6995.2578.8628.39232.50317.10303600764.49 443.86320.63207.9474.86307.36319.382090577.19 577.190.00160.3233.51340.87320.29311510441.87 543.91-102.04-51.02-7.70333.16320.09323600179.12 343.89-164.77-133.40-48.03285.14318.75表35 三块石水库设计洪水调节计算表（P=3.33%）日期时段t秒入流量Qm3/s出流量qm3/s蓄水率平 均蓄水率库 容增减量时段末库 容时段末水 位ZmS=Q-qm3/sS均=(S1-S2)/2万m3S*t万m3V2=V1+V万m3000.000.000.000.000.00174.22315.00136001.36 0.041.330.660.24174.46315.01236002.73 0.292.441.880.68175.14315.03336004.09 0.893.212.821.02176.15315.07436005.46 1.853.603.411.23177.38315.12536006.82 3.123.703.651.32178.69315.17636008.19 4.603.593.651.31180.01315.22736009.55 6.163.393.491.26181.26315.268360010.91 7.753.163.281.18182.44315.319360012.28 9.362.923.041.09183.54315.3510360011.35 10.420.941.930.69184.23315.37285410.62 10.620.000.470.13184.36315.381174610.43 10.48-0.050.440.03184.26315.381236009.50 10.25-0.74-0.40-0.14184.12315.371336008.58 9.71-1.13-0.94-0.34183.78315.361436007.65 9.05-1.39-1.26-0.45183.33315.341536006.73 8.27-1.54-1.47-0.53182.80315.321636005.80 7.46-1.66-1.60-0.58182.23315.301736004.88 6.62-1.75-1.70-0.61181.61315.281836003.95 5.77-1.82-1.78-0.64180.97315.251936003.03 4.93-1.91-1.86-0.67180.30315.232036002.10 4.12-2.02-1.96-0.71179.59315.202136001.18 3.28-2.10-2.06-0.74178.85315.172236001.40 2.66-1.26-1.68-0.61178.25315.152336001.85 2.35-0.50-0.88-0.32177.93315.145382.35 2.350.00-0.25-0.01177.92315.142430625.21 2.662.551.020.31178.24315.152536008.34 3.994.353.451.24179.49315.2026360011.70 6.165.544.941.78181.26315.2627360017.74 9.658.106.822.45183.72315.3628360058.04 23.4234.6221.367.69191.41315.64293600127.00 65.0661.9448.2817.38208.79316.27303600448.73 234.14214.59138.2749.78258.57317.952238329.28 329.280.00107.3024.02282.58318.67311362256.63 310.01-53.38-26.69-3.63278.95318.57323600101.93 201.48-99.55-76.46-27.53251.42317.72表36 三块石水库设计洪水调节计算表（P=5%）日期时段t秒入流量Qm3/s出流量qm3/s蓄水率平 均蓄水率库 容增减量时段末库 容时段末水 位ZmS=Q-qm3/sS均=(S1-S2)/2万m3S*t万m3V2=V1+V万m3000.000.000.000.000.00174.22315.00136001.11 0.031.090.540.20174.42315.01236002.23 0.212.021.550.56174.97315.03336003.34 0.672.682.350.85175.82315.06436004.46 1.413.052.861.03176.85315.10536005.57 2.403.183.111.12177.97315.14636006.69 3.573.123.151.13179.10315.18736007.80 4.822.983.051.10180.20315.22836008.92 6.132.782.881.04181.24315.269360010.03 7.442.592.690.97182.21315.301036009.26 8.340.921.760.63182.84315.3232308.57 8.570.000.460.15182.99315.33113708.49 8.57-0.080.420.02183.00315.331236007.73 8.37-0.64-0.36-0.13182.87315.321336006.96 7.97-1.01-0.83-0.30182.58315.311436006.19 7.39-1.20-1.11-0.40182.18315.301536005.42 6.76-1.34-1.27-0.46181.72315.281636004.65 6.11-1.46-1.40-0.50181.22315.261736003.88 5.42-1.53