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长沙县
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长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计,长沙县,干杉乡,荷塘,水库,加固,工程设计
- 内容简介：
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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名方兵学 号200841927115年级专业及班级2008级水利水电工程(1)班指导教师姓名黄理军指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目长沙县干杉乡荷水库除险加固工程设计工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题已完成国内外环境、经济条件、技术背景、国内外现状等相关资料的收集。接下来要解决：1、针对当前我国小型水库出险加固工程项目的现状和政策，并根据当前形势分析了小型水库除险加固项目的投资调研和前景预测；2、为我国小型水库除险加固工程的顺利发展，借鉴了国内外的成功例子，总结一些可供参考的历史经验。指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名方兵学 号200841927115年级专业及班级2008级水利水电工程(1)班指导教师及职称黄理军副教授学 部理工学部2011年9 月20 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计主要内容和要求一主要内容：1）大坝除险加固：新建贴坡排水。2）溢洪建筑物整治：整修溢洪道进口段；新建消力池。3）对水库两岸新建挡土墙。4）新建防汛值班室，防汛器材池。5）增设大坝水位观测设施。6）在两岸新建泵站。要求：1、参考文献10篇以上（8篇中文，2篇英文），文字部分字数不得少于5000字，图纸份量不少于2张的A0含量；2、要有自己的东西，有创新思想；3、态度端正，认真对待毕业设计的每个环节。注：此表如不够填写，可另加附页。主要参考资料1、水利部.防洪标准S.北京：中国计划出版社，1994.2、水利部.水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准S.北京：中国水利水电出版社，2000.3、水利部.水工建筑抗震设计规范G.北京：中国水利水电出版社，1997.4、水利部.小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则G.北京：中国水利水电出版社，1996.5、水利部.水工挡土墙设计规范G.北京：中国水利水电出版社，2001.6、吴持恭.水力学（上册）M.北京：高等教育出版社，2003.7、丘传忻.泵站M.北京：中国水利水电出版社，2004.8、水利部.水利水电工程设计洪水计算规范G.北京：中国水利水电出版社，2006.9、詹道江.工程水文学M.北京：中国水利水电出版社，2010.10、赵明华.土力学与基础工程M.湖北：武汉理工大学出版社，2009.11、陈南祥.工程地质与水文地质M.北京：中国水利水电出版社，2007.12、水利部.水工砼结构设计规范G.北京：中国水利水电出版社，2004.13、水工建筑物荷载设计规范G.北京：中国电力出版社，1997.14、Geotechnical Engineering for Disaster Mitigation and Rehabilitation, 2008,Part 6.15、Environmental Science and Engineering, 2009, Landslide Disaster Mitigation in Three Gorges Reservoir, China,. 工作进度安排起止日期主要工作内容2011年9月10日前组织展题、审题、选题工作2011年11月30日前下达任务书2012年12月30日前开题论证2012年2月27日前向学院汇总上报相关情况开题通过2012年5月前进行试验、调研和设计撰写工作2012年4月初中期考核2012年5月5日前提交正稿与预审2012年5月20日前答辩及院级优秀的推荐工作要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 接受任务日期：20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名方兵学号200841927115年级专业及班级2008级水利水电工程(1)班指导教师及职称黄理军 副教授开题时间2011年 9 月 25 日毕业论文（设计）题目长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）荷塘水库位于湖南省长沙县干杉镇长安村境内，所在流域为榨山港流域。坝址地处东经 1131335，北纬28913.1，坝址距金井镇政府约13km，距县城约63km，有土质公路通往库坝区，对外交通条件一般。荷塘水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合利用的小（2）型水库。水库控制流域面积0.411km2，坝址以上干流长度0.5km，干流平均坡降10，总库容13.8万m3，正常库容为8.74万m3，加固后死库容为0.92万m3，为年调节水库。水库防洪保护耕地0.08万亩，保护人口约0.08万。水库设计、地质水文条件：工程等级与洪水标准荷塘水库总库容13.8万m3，为小（2）型水库，根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）确定枢纽工程为等工程，其主要建筑物为5级建筑物，次要建筑物为5级建筑物。设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。正常运行情况下坝顶安全超高为0.5m，非常运行情况下为0.3m，溢洪道消能防冲工程设计标准为10年一遇。水库水位与相应库容水库正常蓄水位55.66m（黄海高程，以下均同），相应正常库容8.74万m3；水库设计洪水位56.42m（P=5%），相应库容12.9万m3；校核洪水位56.66m（P=0.5%），相应库容13.8万m3；加固后死水位为53.3m，相应库容0.92万m3；兴利库容12.88万m3。大坝大坝为均质坝，坝顶高程58.97m。最大坝高6m，坝轴长118.5m，坝顶宽6m。大坝上游从坝顶至坝脚坡比依次为：1:1.8边坡，接1.42m一级平台（平台高程为57.28m），接1:1.9边坡至底部，大坝坝坡采用现浇砼护坡，大坝上游砼护坡局部破损，伸缩缝内生长杂草。下游坝坡从坝顶到坝底的坡比为1: 2，下游坝坡杂草及灌木丛生。坝趾无堆石棱体。大坝左岸坝体多处破损。溢洪道溢洪道位于大坝左侧，为正槽式溢洪道，堰顶高程为55.66m，堰顶宽1.5m。溢洪道控制段用现浇砼衬砌；下游段有消能防冲设施，规格尺寸较小。泄洪渠多处破损。输水设施输水涵洞位于大坝右侧，为直径0.6的圆管涵洞，进口高程为53.3m，出口高程为53.03m，为卧管放水.输水涵洞出口处杂草丛生，淤泥堆积，冲刷严重。输水涵洞出来的水通过调压竖井将水压至灌溉渠道，现灌溉渠道淤塞较严重。涵洞基础为大坝填土，地基强度满足要求。但因大坝坝体与涵洞接合处存在接触冲刷问题，造成涵洞侧壁渗漏严重。据地勘现场调查：坝体的最大渗透坡降值在各种计算工况中，稳定渗流为0.25，小于允许渗透坡降值0.30，非稳定渗流为0.24，小于允许渗透坡降值0.30，故在稳定渗流工况和非稳定渗流工况下，坝体直接发生渗透破坏的可能性不大。根据现场观测及调查，大坝自蓄水运行以来，距外坡坝脚02m范围内常年有稍微的渗漏，水库平常渗透非常小，在汛期才稍微的增大达到0.02L/S，说明坝体及坝基存在渗流但还是比较稳定；大坝没有排水棱体，因此，大坝渗流性态为安全状态。本次设计决定整理坝坡，完善坡面及坝肩排水系统，坝顶采用泥结石路面，并设200*200砼路肩石。填筑土料就在附近岗地开采，要求土料性质和下游坝坡土料性质差不多或者渗透系数略大，根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）回填土料采用沙壤土填筑，相对密度不低于0.75。填筑前必需对坝坡上的杂草和树根以及腐殖土进行彻底清除，然后种植草皮护坡。由于原坝体没有排水棱体，不利于大坝的安全运行，为了使坝体渗水顺利排出，降低大坝浸润线逸出点，本次设计拟定对排水棱体进行新建。由加固后渗流稳定计算结果，结合荷塘水库下游坝脚实际情况，排水棱体采用贴坡排水，贴坡排水顶部高程应高于溢出点1.5m以上。参考文献 1 湖南省暴雨查算手册G.1984.2 水利部.溢洪道设计规范G.北京：中国水利水电出版社，1990.3 水利部.水库大坝安全评价导则G.北京：中国电水利部，2000.4 水利部.碾压式土坝设计规范G.北京：中国水利水电出版社，2001.5 水利部.水利水电工程等级划分及洪水标准G.北京：中国水利水电出版社，2000.6 水利部.防洪标准S.北京：中国计划出版社，1994.7 水利部.水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准S.北京：中国水利水电出版社，2000.8 水利部.水工建筑抗震设计规范G.北京：中国水利水电出版社，1997.9 水利部.小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则G.北京：中国水利水电出版社，1996.10 水利部.水工挡土墙设计规范G.北京：中国水利水电出版社，2001.11 吴持恭.水力学（上册）M.北京：高等教育出版社，2003.12 丘传忻.泵站M.北京：中国水利水电出版社，2004.13 水利部.水利水电工程设计洪水计算规范G.北京：中国水利水电出版社，2006.研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）（宋体五号，行间距单倍行距）1、研究内容：对水库存在的一些问题，采取一些措施，使水库达到安全使用。2、研究方法：通过基本资料和现场实际情况综合考虑。3、预期成果：力求该设计既能满足水库除险加固的要求，又能带来明显的社会效益和经济效益，且使该项目的建设在经济上合理，技术上可行。4、条件保障：（1）技术人员的帮助以及指导老师的指导;（2）利用已有资料，进行实地调查，获取相关资料，互联网上查询得到资料。时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）（一）.2011.92011.9 调研，查阅资料，准备开题报告； （二）.2011.102012.3 整理资料，完成先期计算，完成初步文字说明；（三）.2012.42012.5 完成初步设计图纸；（四）.2012.52012.5 检查错误，完善设计，准备答辩开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。专业名称必须是全称，例如“会计学专业”，班序号用阿拉伯数字“1”、“2”标注。此表如不够填写，可另加页。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学 部： 理工学部 学生姓名方兵学 号200841927115年级专业及班级2008级水利水电工程专业(1)班指导教师姓名黄理军指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计论证小组质疑及指导意见学生回答简要记录论证小组成员签名 记录人签名： 论证时间： 2011 年9月25日 注：记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。指导教师指导检查学生进行毕业设计工作情况登记表时 间地 点指导、检查的主要内容学生签名2011年9月10日前水利教研室组织展题、审题、选题工作2011年11月30日前 水利教研室下达任务书2011年12月30日前水利教研室开题论证2012年2月27日前水利教研室审理开题报告2012年5月上旬前水利教研室进行实验、调研和设计撰写工作2012年5月水利教研室设计正稿与图纸的修正2012年5月水利教研室答辩技巧讲解注：此表在每次指导、检查工作时由学生带来，指导教师填写。内容包括学生的学习、工作态度；毕业论文（设计）工作的进展情况；论文（设计）工作中尚需解决的问题等。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）选题审批表学 部： 理工学部 专业： 水利水电工程 毕业论文题目长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计选题来源（ ）结合科研课题 课题名称：（）生产实际或社会实际 （ ）其他选题性质（ ）基础研究 （）应用研究 （ ）其他选题完成形式（ ）毕业论文 （）毕业设计 （ ）提交作品，并撰写论文指导教师姓名黄理军职称副教授是否主持或参与过科研课题（）是（ ）否选题依据（科学性、可行性论证）和内容简要（宋体五号，行间距单倍行距）1）大坝边坡垮塌：水库经过多年的运行，现在大坝两岸边坡垮塌严重。2）大坝下游杂草丛生，坝脚排水沟局部未硬化，无排水棱体。3）溢洪道进口段过小多弯折，不利于泄洪；下游段消能防冲设施不利于消能。4）输水涵洞为卧管放水，输水涵洞进口段存在不好控制且有隐患。5）无防汛值班室,无防汛池,无大坝水位观测设施。专业委员会意见专业委员会主任签名： 年 月 日 注：请在选项前的“（ ）”内打“”；意见栏必须由相应责任人亲笔填写，不够填写时可另加页。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计THE RENIFORCEMENT PROJECT DESIGN OF HETANG RESERVOIR IN GANSHAN CHANGSHA 学生姓名： 方 兵学 号： 200841927115年级专业及班级： 2008级水利水电工程(1)班指导老师及职称： 黄理军 副教授学 部： 理工学部湖南长沙提交日期：20 年 月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘 要 1关键字 11 前言 22 工程概况 2 2.1 水库工程位置 2 2.2 工程任务 2 2.3 枢纽主要建筑物及特性参数 2 2.4 工程的简要建设过程 3 2.5 目前水库存在的主要问题 33 工程水文及调洪演算 3 3.1 基本情况 3 3.2 气象情况 4 3.3 设计暴雨 4 3.3.1 水文基本资料4 3.3.2 工程等级及洪水标准复核4 3.3.3 设计暴雨4 3.3.4 设计净雨过程的计算4 3.4 设计洪水 5 3.4.1 用推理公式求设计洪水、校核洪水5 3.4.2 入库洪水总量7 3.4.3 施工分期洪水7 3.5 调洪演算复核 10 3.5.1 调洪复核原则10 3.5.2 调洪演算的基本方程10 3.5.3 调洪演算的基本资料及来源10 3.5.4 调洪复核结果12 3.6 抗洪能力复核 13 3.6.1 水库大坝坝顶高程复核13 3.6.2 溢洪道控制段顶部高程复核15 3.6.3 泄洪安全分析15 3.7 防洪标准复核结果 15 3.7.1 防洪标准15 3.7.2 水库大坝的实际防洪能力15 3.7.3 泄洪能力164 工程地质 16 4.1 绪言 16 4.2 坝址工程地质条件 17 4.2.1 地形地貌17 4.2.2 地层岩性17 4.2.3 地质构造及地震17 4.2.4 气象17 4.2.5 水文地质条件18 4.2.6 物理地质现象18 4.3 大坝工程地质评价 18 4.3.1 坝区岩土工程地质特性剖面分区18 4.3.2 坝体填筑土质量评价18 4.3.3 坝基岩土工程地质质量评价19 4.3.4 坝基与岸坡基础处理质量评价19 4.4 坝区主要工程地质问题评价 19 4.4.1 坝体抗震稳定问题评价19 4.5 其他建筑物区工程地质条件评价 19 4.5.1 溢洪道19 4.6 物理力学指标建议值 19 4.7 天然建筑材料 20 4.7.1 土料20 4.7.2 砂砾石料20 4.7.3 块石料20 4.8 结论 205 除险加固设计 20 5.1 工程任务和规模 21 5.2 主要加固项目 21 5.2.1 水库安全认定结论21 5.2.1 水库除险加固的主要项目21 5.3 设计依据 21 5.3.1 工程等级与建筑物级别21 5.3.2 设计基本资料22 5.4 加固设计 23 5.4.1 挡水建筑物加固设计23 5.4.2 溢洪道建筑物整治27 5.4.3 输水涵洞除险加固31 5.4.4 大坝两岸挡土墙设计33 5.4.5 水位观测设施设计346 结论 35参考文献 35致谢 36附录 361长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计长沙县干杉乡荷塘水库除险加固工程设计学 生：方 兵指导老师：黄里军（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：本人选取长沙县干杉乡荷塘水库除险加固作为毕业设计，综合运用了水文、水力学、土力学等知识，巩固并实践了课本上所学的理论知识。针对荷塘水库的现状对荷塘水库采取一些措施，从而达到除险加固的目的，同时将水库周边老百姓的意见考虑到设计中。关键字：水库；加固；坝坡；设计；水文；工程地质；溢洪道The Reinforcement Project Design of HeTang Reservoir in GanShan ChangSha Student:Fang BingTutor:Huang Lijun(Oriental Science & Technology college of Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) Abstract: The reinforcement project of HeTang Reservoir in GanShan of ChangSha was selected as my graduation project. ,making comprehensive use of the knowledge of hydrology, hydraulics, soil mechanics in the project design,which consolidate and practice the theoretical knowledge learned in the textbook .In my design,there are some measures for the status of the reservoir of HeTang reservoir as well as taking the opinions of ordinary people around the reservoir into account. Key words: reservoir； reinforcement； dam slope；design；hydrology；engineering geology；spillway21 前言水库是我国防洪广泛用的防洪措施之一，在防洪区上游河道适当位置兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，消减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。水库也是调控水资源时空分布，优化水资源配置的最重要的工程措施。荷塘水库位于湖南省长沙县干杉镇长安村境内，所在流域为榨山港河流域。坝址地处东经 113133.5，北纬 28913.1，坝址距干杉镇政府约 5.4km，距县城约 31km，有水泥公路通往库坝区，对外交通条件良好。荷塘水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合利用的小（2）型水库。水库控制流域面积 0.63km2，坝址以上干流长度 0.6km，干流平均坡降 10，总库容 13.8*104m3，正常库容为 87.4Km3，加固后死库容为 0.37*104m3，为年调节水库。水库防洪保护耕地 53*104m3，保护人口约800。水库经过多年的运行，现在大坝两岸边坡垮塌严重，大坝下游杂草丛生，坝脚排水沟局部未硬化，无排水棱体，溢洪道进口段过小多弯折，不利于泄洪；下游段消能防冲设施不利于消能，输水涵洞为卧管放水，输水涵洞进口段存在不好控制且有隐患，现有的设施无法满足周边农田的灌溉需求。本次设计就是针对荷塘水库现在存在的一些问题的基础上进行设计的，主要包括水文，调洪演算，工程地质等设计，设计经验浅，也在很多方面发现自己的不足，设计简陋，敬请谅解。2 工程概况2.1 水库工程位置荷塘水库位于湖南省长沙县干杉镇长安村境内，所在流域为榨山港河流域。坝址地处东经 113133.5，北纬 28913.1，坝址距干杉镇政府约 5.4km，距县城约 31km，有水泥公路通往库坝区，对外交通条件良好。2.2 工程任务荷塘水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合利用的小（2）型水库。水库控制流域面积 0.63km2，坝址以上干流长度 0.6km，干流平均坡降 10，总库容13.8*104m3，正常库容为 8.74*104m3，加固后死库容为 0.37*104m3，为年调节水库。水库防洪保护耕地 53*104m3，保护人口约 800。2.3 枢纽主要建筑物及特性参数水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞等永久建筑物组成。荷塘水库总库容 13.8*104m3，为小（2）型水库，根据水利水电枢纽工程等级3划分及洪水标准 （SL252-2000）确定枢纽工程为等工程，其主要建筑物为 5 级建筑物，次要建筑物为 5 级建筑物。设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 200年一遇。正常运行情况下坝顶安全超高为 0.5m，非常运行情况下为 0.3m，溢洪道消能防冲工程设计标准为 10 年一遇。水库正常蓄水位 55.66m（黄海高程，以下均同） ，相应正常库容 8.74 万 m3；水库设计洪水位 56.42m（P=5%） ，相应库容 12.9 万 m3；校核洪水位 56.66m（P=0.5%） ，相应库容 13.8*104m3；加固后死水位为 53.3m，相应库容 0.37*104m3；兴利库容为8.37*104m3。大坝为均质坝，坝顶高程 58.97m。最大坝高 6m，坝轴长 118.5m，坝顶宽 6m。大坝上游从坝顶至坝脚坡比依次为：1:1.8 边坡，接 1.42m 一级平台（平台高程为57.28m） ，接 1:1.9 边坡至底部，大坝坝坡采用现浇砼护坡，大坝上游砼护坡局部破损，伸缩缝内生长杂草。下游坝坡从坝顶到坝底的坡比为 1: 2，下游坝坡杂草及灌木丛生。坝趾无堆石棱体。大坝左、右岸边坡垮塌严重。溢洪道位于大坝左侧，为正槽式溢洪道，堰顶高程为 55.66m，堰顶宽 1.5m。溢洪道控制段用现浇砼衬砌；下游段有消能防冲设施，规格尺寸过小不利于消能。泄洪渠多处破损。2.4 工程的简要建设过程工程于 1958 年建成，属于“三边工程” 。2.5 目前水库存在的主要问题1）大坝边坡垮塌：水库经过多年的运行，现在大坝两岸边坡垮塌严重。2）大坝下游杂草丛生，坝脚排水沟局部未硬化，无排水棱体。3）溢洪道进口段过小多弯折，不利于泄洪；下游段消能防冲设施不利于消能。4）输水涵洞为卧管放水，输水涵洞进口段存在不好控制且有隐患。5）无防汛值班室,无防汛池,无大坝水位观测设施。3 工程水文及调洪演算3.1 基本情况荷塘水库位于长沙县干杉镇长安村，坝址距干杉镇政府约 5.4km，距长沙县约31km，距长沙市 30 多 Km，有水泥公路通向坝顶，交通条件良好。水库所在流域流域为榨山港流域。水库控制流域面积 0.63km2，干流长度 0.6km，干流平均坡降 10，总库容13.8*104m3，正常库容 8.74*104m3，死库容 0.37*104m3，为年调节水库。43.2 气象情况长沙属亚热带季风湿润气候区，温和湿润，季节变化明显。冬寒夏热，四季分明；春秋短促，冬夏绵长，充分体现了亚热带大陆性季风气候的典型特点。长沙距海较远，又位于冲积盆地，边缘地势高峻，向北倾斜，北方冷空气可深入聚集，冬季比同纬度地区稍冷，而夏季比同纬度地区更热，是江南“四大火炉”之一。长沙平均气温为17.2。1 月最冷，平均 4.7。7 月最热，平均气温 294。3.3 设计暴雨3.3.1 水文基本资料荷塘水库所在的湘江榨山港河旁没有水文站，建库以后也没有开展水文、气象观测，水库无实测暴雨资料，洪水复核的洪水要素只能依照湖南省暴雨洪水查算手册。3.3.2 工程等级及洪水标准复核根据防洪标准GB50201-1994 及水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000 的相关规定，荷塘水库总库容为 13.8*104m3，为小（2）型水库，工程等别为等，主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级。根据水利水电工程等级划分及洪水标准的 3.2.1 条的规定，确定其设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 200 年一遇，溢洪道消能防冲标准为 10 年一遇。3.3.3 设计暴雨根据荷塘水库的地理位置（属湖南省暴雨一致区第 1 区，产流分区第 1 区）和集雨面积为 1.1km2，查查算手册图 3-1 得库区多年平均最大 24 小时点暴雨 H24 点100mm， 查算手册图 3-2 得最大 24 小时点雨量变差系数 Cv 为 0.45 ，Cs 为3.5Cv，点面关系系数 取 1。荷塘水库设计暴雨采用值和参数见下表 1。3.3.4 设计净雨过程的计算(1)查查算手册图 10 知该流域属产流分区第 1 区，得 Im120mmIoIm-Pa （1）式中：Io初损Im流域最大初损Pa 设采用（经统计我省较大实测洪水的 Pa，80%的频次 Pa） ，因此各mI43mI43产流分区的 Io 为常数。得 IoIm-Pa= 30.0mm（2）扣除初损 Io30.0mm，得下表 1 中净雨深，即径流深 R总。（3）求时段地表径流深 R 上，R 上R总（ 值查查算手册表 3，得50.75）为所计算的设计净雨过程 R 上 tt，见下表。表 1 荷塘水库设计暴雨参数及成果表Tab1 The results and parameters of design storm of the hetang reservoir50.510备注Kp1.882.791.6H24 点（mm）188279160H24 面（mm）188279160n20.6340.6190.77n30.820.770.84H1(mm)76102.567.6H3(mm)113.7155.8100.1H6(mm)146.5202.8128.2H12(mm)165.9237.9143.2H3-H1(mm)37.753.332.5H6-H3(mm)32.84728.1H12-H6(mm)19.435.115H24-H12(mm)22.141.116.8R总（mm）158249130R上（mm）118.5186.897.5F=0.2km2 L=0.6km J=10H24 点均=100mm Cv=0.45 Cs=3.5Cv Io=30mm a=1.03.4 设计洪水3.4.1 用推理公式求设计洪水、校核洪水1、求洪峰流量 Qm 及汇流时间 (1) 根据流域地理参数4.1 查查算手册图3/14/13/14/1010. 02 . 06 . 0JFL41 或用图中公式计算 m0.145。得 m0.3489. 0(2) 列表计算 Rt/t根据设计净雨过程 R上t，相邻时段连续累加，并除相应的历时，计算 Rt/t 值。(3) 用试算法求 Qm 和 参照查算手册 ，采用全面汇流公式： （2）4/13/1278. 0/278. 0mmQmJLtRtFQ试算得：Q0.5%=2.7m3/s 0.5%=2 小时Q5%=1.9m3/s 5%=2.05 小时6Q10%=1.6m3/s 10%=2.13 小时2、洪水过程线的推求 表 2 荷塘水库十年一遇洪水过程线计算表Tab2 HeTang reservoir ten year flood hydrograph calculation tableti/t00.511.522.533.54备注ti0.00 1.07 2.13 3.20 4.26 5.33 6.39 7.46 8.52 Qi/Qm0.00 0.10 1.00 0.45 0.24 0.12 0.06 0.03 0.00 Qi0.00 0.16 1.60 0.72 0.38 0.19 0.10 0.05 0.00 Qi+Qo0.01 0.17 1.61 0.73 0.39 0.20 0.11 0.06 0.01 Qo0.026F为全省洪水基流回加经验公式。荷塘水库Qo0.026*0.20.01说明：（1）表中 ti 各栏，以 2.13 乘 ti/ 各栏求得 （2）表中 Qi 各栏，以 Qm1.6 乘 Qi/Qm 各栏求得 （3）Qi+Qo 为设计洪水过程以 Qi 基流 Qo 求得表 3 荷塘水库二十年一遇洪水过程线计算表Tab3 HeTang reservoir Twenty year flood hydrograph calculation tableti/t00.511.522.533.54备注ti0.00 1.07 2.13 3.20 4.26 5.33 6.39 7.46 8.52 Qi/Qm0.00 0.10 1.00 0.45 0.24 0.12 0.06 0.03 0.00 Qi0.00 0.19 1.90 0.86 0.46 0.23 0.11 0.06 0.00 Qi+Qo0.01 0.20 1.91 0.87 0.47 0.24 0.12 0.07 0.01 Qo0.026F为全省洪水基流回加经验公式。荷塘水库Qo0.026*0.20.01说明：（1）表中 ti 各栏，以 2.13 乘 ti/ 各栏求得 （2）表中 Qi 各栏，以 Qm1.9 乘 Qi/Qm 各栏求得 （3）Qi+Qo 为设计洪水过程以 Qi 基流 Qo 求得表 4 荷塘水库二百年一遇洪水过程线计算表Tab4 HeTang reservoir Twenty year flood hydrograph calculation tableti/t00.511.522.533.54备注ti0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Qi/Qm0.00 0.10 1.00 0.45 0.24 0.12 0.06 0.03 0.00 Qi0.00 0.27 2.70 1.22 0.65 0.32 0.16 0.08 0.00 Qi+Qo0.01 0.28 2.71 1.23 0.66 0.33 0.17 0.09 0.01 Qo0.026F为全省洪水基流回加经验公式。荷塘水库Qo0.026*0.20.017说明：（1）表中 ti 各栏，以 2 乘 ti/ 各栏求得 （2）表中 Qi 各栏，以 Qm2.7 乘 Qi/Qm 各栏求得 （3）Qi+Qo 为设计洪水过程以 Qi 基流 Qo 求得00.511.522.530246810时间（h）流量（m3/s）20年一遇洪水过程线200年一遇洪水过程线10年一遇洪水过程线图 1 设计洪水过程线示意图Fig1 Design flood hydrograph diagram3.4.2 入库洪水总量Wmp=R总 PF1000 (3)P=0.5% Wm=2490.21000=4.98*104m3P=5% Wm=1580.21000=3.16*104m3式中：Wmp为入库洪水总量。 R总 p为当 P=0.5%或 P=5%时，入库洪水的总径流深，单位为 mm。 F 为水库控制流域面积。综上所述，当洪水为 20 年一遇设计时，入库洪水为 3.16*104m3；当洪水为 200 年一遇校核时，入库洪水为 4.98*104m3。3.4.3 施工分期洪水长沙属亚热带季风湿润气候区，温和湿润，季节变化明显。冬寒夏热，四季分明；春秋短促，冬夏绵长，充分体现了亚热带大陆性季风气候的典型特点。根据长沙县的实际情况，水库施工枯水期根据历年降雨量的统计资料，按第一年 9 月至次年 3 月，第一年 11 月至次年 2 月，第一年 12 月至次年 1 月，起调水位为死水位 53.3m，相应库容 0.37 万 m3，径流系数采用 0.523，为安全起见，水位按洪水全部留在水库内考虑。计算施工洪水标准下的设计日降雨推算其产水量、一日雨量、一日洪量和相应水位，8计算结果如表 5。表 5 施工分期洪水估算结果表Tab 5 Construction of stage flood estimation results table分期9 月至次年 3 月11 月至次年 2 月12 月至次年 1 月H24均(mm)55.337.822.4CV0.510.470.43统计参数CS/CV3.53310 年一遇94.360.635.85 年一遇73.749.829.6一日雨量（mm)3 年一遇48.033.120.310 年一遇2.42.32.15 年一遇2.121.8一日洪量（104m3)3 年一遇1.91.81.610 年一遇55.1755.1455.115 年一遇55.0755.0349.8库水位（m)3 年一遇54.8454.7854.731、起调水位为死水位 53.3m，相应库容 0.37*104m32、径流系数采用 0.523说明3、为安全起见，水位按洪水全部留在水库内考虑。- 9 -表 6 20 年一遇二十四小时降雨时程分配计算表Tab6 In 20 years of twenty-four hour rainfall duration distribution calculation table时段（t）（一）1234567891011合计R 上 大小(前后相邻)（二）5714.214.19.79.13.42.62.52.52.11.3118.5R 上（三）5771.285.395104.1107.5110.1112.6115.1117.2118.5Rt/t（四）57.0 35.6 28.4 23.8 20.8 17.9 15.7 14.1 12.8 11.7 10.8 表 7 200 年一遇二十四小时降雨时程分配计算表Tab7 In 200 years of twenty-four hour rainfall duration distribution calculation table时段（t）（一）123456789101112131415合计R 上 大小(前后相邻)（二）76.9202013.913.18.364.64.64.43.93.83.52.51.3186.8R 上（三）76.996.9116.9130.8143.9152.2158.2162.8167.4171.8175.7179.5183185.5186.8Rt/t（四）76.9 48.5 39.0 32.7 28.8 25.4 22.6 20.4 18.6 17.2 16.0 15.0 14.1 13.3 12.5 表 8 10 年一遇二十四小时降雨时程分配计算表Tab8 In 10 years of twenty-four hour rainfall duration distribution calculation table时段（t）（一）12345678910合计R 上 大小(前后相邻)（二）50.712.212.17.86.321.91.91.6197.5R 上（三）50.762.97582.889.191.19394.996.597.5Rt/t（四）50.7 31.5 25.0 20.7 17.8 15.2 13.3 11.9 10.7 9.8 103.5 调洪演算复核3.5.1 调洪复核原则调洪演算原则为：(1)水库起调水位为溢洪道堰顶高程 55.66m（即正常蓄水位） ，相应库容为13.8*104m3。(2)溢洪道无闸门控制，当水位超过溢洪道堰顶时，来水自动溢泄，水库水位随入库流量增大而上涨，直到设计和校核洪水位，其下泄流量也相应达到设计和校核流量。(3)调洪过程：t0时刻洪水开始进入水库时，起调水位等于堰顶高程 55.66 m，此时溢洪道的泄流量 q=0，随后，入流量 Q 渐增，库水位随之增高，堰顶水头增大，泄流量 q 随之增大，t1为入库洪峰的出现时刻，此后的入流量减小，但仍有 qQ，洪水不断滞蓄在库内，库水位不断升高，直至 t2时刻 Q q，库水位达到最高值 Zm，滞洪量达到最大值 V，下泄量也达到最大值 qm。t2以后，Qq，库水位逐渐下降，泄流量随之减少，直至库水位回落至堰顶高程。3.5.2 调洪演算的基本方程根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程为： （4）iiiiiiVVVtqqtQQ111)(5 . 0)(5 . 0 q=f（Q、V、q） （5）式中：Q时段始末入库流量（m/s）;t q时段始末出库流量（m/s） ；t V时段始末水库蓄水量（m） ；t 计算时段长（s） ，取值的大小视水库流量的变幅而定。陡涨陡落的小t河，取值可小些；流量变化平缓的大河，取值可长些。 i 时段编号。根据起始条件，逐时段连续求解水量平衡方程和水库的蓄泄方程，从而求得水库出流过程tq 。3.5.3 调洪演算的基本资料及来源1、入库流量过程线荷塘水库没有进行入库流量观测，故入库流量过程线只能根据湖南省暴雨查算手册采用推理公式和径流分配系数法推算，见表 9 及图 2 所示。2、库容曲线11(1)库容曲线计算的基本方程：ZAAAAV221131式中 V部分库容，m； A1、A2分别为相邻两等高线各自包围的水面面积，m； Z相邻两等高线(水位)间的水位差，m。(2)此次调洪演算的库容曲线是实测水库地形图求得。起调水位以上水位库容关系见表 9 及图 2。表 9 荷塘水库库容曲线表Tab9 Lotus pond reservoir capacity curve table水位（m）51525353.354555656.6657库容（万m3）0.040.090.180.371.65.4310.1413.816.66 505152535455565758024681012141618库容（万 m3）水位（m）图 2 水库库容曲线图Fig2 Reservoir capacity curve3、泄流曲线此次调洪演算的库容曲线是实测水库地形图求得的，泄流曲线是根据荷塘水库溢洪道泄流曲线绘制。溢洪道控制段长度 9.2m，宽度 1.5m，按宽顶堰公式估算：3/2max02gbmQH (6)式中 Q-泄洪流量Qm0.5%=2.7m3/s-侧收缩系数 =112m-流量系数，取 m=0.358Qm0.5%=2.7m3/s 时，Ho=1.1m控制段相对长度 L/H=9.2/1.1=8.410 由上面计算可知，溢洪道控制段为溢流堰，堰顶高程 55.66m，堰宽 1.5m。按照溢洪道设计规范 （SL253-2000）宽顶堰堰型的计算方法计算水位与溢洪道下泄流的关系如表 10。计算公式 (7)2302 HgBmq式中：m查表附录 A.2.3-1 得 m=0.358；收缩系数，取 1。 表 10 水库泄流曲线表Tab10 Reservoir discharge curve table水位（m）55.7 55.8 55.9 56.0 56.1 56.2 56.3 56.4 56.5 56.6 56.7 56.8 泄流q（m3/s）0.0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.1 1.4 1.7 2.0 2.4 2.7 55.655.856.056.256.456.656.857.00.00.51.01.52.02.53.0下泄流量（m3/s）水库水位（m）图 3 水库泄流曲线图Fig3 Reservoir discharge curve4、起调水位水库起调水位为溢洪道堰顶高程 55.66m（即正常蓄水位） 。3.5.4 调洪复核结果根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算的基本方程，采用试算法求13得水库设计及校核洪水位及溢洪道的最大下泄流量，且不同水位时对应的库容详见表11。表 11 荷塘水库调洪演算结果Tab11 HeTangreservoir flood regulating calculation resultsPQ(m3/s)H(m)Z(m)溢洪道下泄流量 qm(m3/s)V(*104m3)10%1.60.6756.331.3112.25%1.90.7656.421.5912.90.50%2.7156.662.3813.8荷塘水库堰顶水位（起调水位 55.66m） ，相应库容为 8.74*104m3，则调洪复核结果为：20 年一遇的设计洪水位为 56.42m，最大下泄流量为 1.59m3/s，相应库容为12.9*104m3；200 年一遇校核洪水位为 56.66m，最大下泄流量为 2.38 m3/s，相应库容 13.8*104m3。3.6 抗洪能力复核根据水库大坝安全评价导则 （SL258-2000）的有关规定，抗洪能力复核主要是对水库大坝坝顶高程和溢洪道控制段顶部高程等挡水建筑物进行复核。3.6.1 水库大坝坝顶高程复核根据碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001）规定，水库大坝的顶部高程等于水库不同运用情况下的静水位与相应的超高之和。具体计算公式如下：坝顶高程 Z坝设=Z设+H (8)H=R+e+A (9)R最大波浪在坝顶上的爬高（m） ；e波浪壅高（m） ；A安全加高，设计取 0.5(m)，校核取 0.3(m)； (10)mmwLhmkkR21K斜坡糙率渗透系数，取 0.9；KW经验系数 1.01；m坡度系数，取 2；hm平均波高（m）Lm平均波长（m）14 (11)cos22mgHDKWe 按鹤地水库公式：g hm /W2=0.00625w1/6(gD/w2)1/3 (12)gLm/W2=0.0386 (gD/w2)1/2 (13)式中：Hm平均水深（m） ，H设=14.89m，H校=15.03m；w：风速（m/s） ，设计洪水 w=1.5wf，校核洪水 w=wf，wf=14m/s；D吹程（km） ，设计洪水时 D=0.11km，校核洪水时 D=0.12km；计算风向与坝轴线的夹角。取 49；K综合摩阻系数，取 3.610-6；计算过程如下：当正常运行时，Z0=56.42m，R0.5m，e0.0004m，A0.5m坝顶高程 Z坝设=Z设+H56.42+0.5+0.0004+0.557.42m当非正常运行时，Z0=56.66m，R =0.31m，e= 0.0002m，A0.3m坝顶高程 Z坝设=Z设+H56.66+0.31+0.0002+0.357.27m计算结果统计如下：表 12 荷塘水库坝顶部所需最低高程Tabl2 HeTang reservoir dam top required minimum elevation运用情况静水位（m）大坝静水位超高值（m）大坝顶部所需最低高程(m)大坝现有坝顶高程(m)超高（m）正常运用56.42157.4258.971.55非常运用56.660.6157.2758.971.7表 13 荷塘水库大坝坝顶高程复核成果表Tabl3 HeTang dam crest elevation check result table 工 况项 目正常情况设计洪水情况（P=5%）校核洪水情况（P=0.5%）起调水位（m）55.6655.66最高水位（m）55.6656.4256.66波浪爬高（m）0.50.50.31风浪壅高（m）0.00040.00040.0002安全超高（m）0.500.500.30坝顶高程（m）现有58.9758.9758.9715应达56.6657.4257.27富余2.311.551.7经上述复核，根据防洪标准 （GB50201-94）规定，荷塘水库大坝现有坝顶高程为 58.97m，高于于洪水复核结果表明的大坝最小高程 57.427m。大坝坝高能满足洪水标准要求。3.6.2 溢洪道控制段顶部高程复核根据溢洪道设计规范 （SL253-2000）第 2.3.7 条规定，控制段的岸墙的顶部高程，在宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度和安全超高值。安全超高值挡水时取 0.4m，泄水时取 0.3m。荷塘水库溢洪道控制段侧墙顶部高程取挡水和泄水时最大值，因此，荷塘水库溢洪道控制段的顶部高程不得低于 57.06m，而现有溢洪道侧墙顶部控制高程为57.61m，能满足防洪要求。3.6.3 泄洪安全分析根据水库大坝安全评价导则 （SL258-2000）的有关规定，泄洪安全分析包括复核在设计和校核洪水时，泄洪建筑物能否安全下泄最大流量以及泄洪建筑物本身和水库大坝的安全性；评估宣泄设计和校核洪水时，下游人民生命财产和社会经济损失；评估垮坝可能造成人民生命财产和社会经济损失等等。（1）大坝坝顶高程复核经计算，荷塘水库大坝现有坝顶高程为 58.97m，高于洪水复核结果表明的大坝最小高程 57.42m。大坝坝高能满足洪水标准要求。（2）泄洪建筑物本身的安全复核经计算，荷塘水库溢洪道能够宣泄校核洪水位时的下泄流量 2.38m3/s，控制段顶部高程满足高度要求，溢洪道控制段用现浇砼衬砌；下游段有消能防冲设施，规格尺寸较小。泄洪渠多处破损。因此，溢洪道是不安全的。（3）洪水风险分析荷塘水库下游为平原出口，大坝下游为大遍农田房屋，一旦溃坝，水量将一泻而下，将淹没耕地 800 多亩，受灾人口达到 800 人，直接经济损失 1000 万多元。3.7 防洪标准复核结果3.7.1 防洪标准荷塘水库位于丘陵区，大坝为均质土石坝，通过此次洪水复核后,总库容为 13.8万 m3，采用 20 年一遇的设计洪水、200 年一遇的校核洪水的防洪标准，符合国家有16关规范的要求。3.7.2 水库大坝的实际防洪能力荷塘水库大坝现有坝顶高程为 58.97m，低于洪水复核结果表明的大坝最小高程57.42m。大坝坝高能满足洪水标准要求。3.7.3 泄洪能力溢洪道控制段侧墙顶部现有高程为 57.16m，较规范要求的最小高程 57.06m 还高0.1m；溢洪道侧墙高度能满足现行规范要求，溢洪道控制段用现浇砼衬砌；下游段有消能防冲设施，规格尺寸达不到泄洪消能。泄洪渠存在破损。因此，溢洪道是不安全的。4 工程地质4.1 绪言荷塘水库位于长沙县干杉镇长安村，坝址距干杉镇政府约 5.4km，距县城约31km，有水泥公路通向坝顶，交通条件良好，地理坐标：东经 1131335，北纬28913.1。水库所在流域流域榨山港流域。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等具有综合效益的小（2）型水库。水库控制流域面积 0.63km2，干流长度 0.7km，干流平均坡降 10，总库容13.8*104m3，正常库容 8.74*104m3，死库容 0.37*104m3，为年调节水库。枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水涵洞等永久性建筑物组成。荷塘水库工程于1958 年投入运行。2006 年对荷塘水库进行了一次维修，主要对低涵拆除重建、大坝进行加高、大坝上游坝坡进行护砌及溢洪道安设闸门的加固改造方案。但仍存在输水涵洞进口段不好控制、溢洪道进口段过小、水库左右岸边坡垮塌严重等问题，水库不能正常安全的使用，特别在灌溉高峰期，无法满足灌溉要求。经过 60 多年运行和洪水冲刷，现已老化，目前存在的主要问题有：（1） 、下游坝坡杂草丛生；（2） 、溢洪道进口段过小，出口消力池不利于消能；（3） 、大坝左右岸边坡垮塌严重；（4） 、泄洪渠，灌溉渠局部未硬化，出现破损；（5） 、无启闭室，输水涵洞进口段存在安全隐患；（6） 、无防汛值班室、防汛池；（7） 、无大坝水位观测设施。荷塘水库在兴建时由于技术力量弱薄，受条限件制当时未进行地质勘探工作，因17此基本上无地质资料。荷塘水库大坝为均质坝，大坝最大坝高为 6 米，经过现场调查荷塘水库大坝下游坝坡渗透很小可以忽略不计，坝脚渗透也非常小，水利局，设计院和勘测院共同决定不需要对荷塘水库做地勘，以相邻地区王家冲水库的地勘资料作为参考资料。4.2 坝址工程地质条件4.2.1 地形地貌工程区属变质岩丘陵地貌单元，山体呈北向南分布，山脊较矮，坝址位于两山溪峡谷汇合处出口，两岸地形呈较对称的斜向“V”型谷。两岸山体较雄厚，山顶高程6267m。筑坝前河谷为 0.5m1.5m 厚的残坡积层覆盖（坝基部位已清除） ，谷底高程59m60m，两岸山坡坡角 4345，局部 6070，植被较发育。4.2.2 地层岩性坝区地层岩性较简单，由老至新分述如下： 冷家溪群第三岩组第一段（Ptln3-1）：灰绿色薄中厚层状板岩与砂质板岩互层。强风化带厚度 10.713.9m，强风化呈灰黄色、褐红色，岩石软弱，板理构造清晰，含泥质成分较多，岩石节理裂隙发育，节理面多附有褐色铁锰质氧化物膜 ，钻孔取样呈碎块状夹柱状，完整性较差。弱风化岩石呈灰绿色，岩石较坚硬，节理裂隙发育一般，完整性较好，钻孔取样呈柱状夹碎块状。第四系残坡积（Qedl）：灰黄色、褐红色含碎块石粉质粘土，可塑状，分布于山坡表层和坝后耕田，厚度 0.52.2m。第四系人工堆积（Qs）：为素填土、混凝土、砌块石等。其中混凝土，厚度0.10.2m，分布于内坡；素填土中坝壳料为灰黄色、褐红色含粘土的碎块石，粘土含量不均一，一般含量 10%20%不等，坝壳料结构较松散，密实度一般，渗透性较强。4.2.3 地质构造及地震根据 1:400 万中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征周期区划图(GB18306-2001)，工程区附近地震动峰值加速度为 0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s；相应地震基本烈度值为度，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性较好，属相对稳定地块。坝区岩层产状 N55W，NE65，倾向上游偏右岸。坝址区无区域性断层切割。坝区主要发育两组节理：第组，产状 N50E,NW75，倾向右岸，顺河向，压扭性，面较平直，微张开，延伸长一般 2m5m，发育频率 36 条/m。第组，产状N40W,SW3045，倾向下游略偏右岸，微张开，延伸长一般0.5m2m，发育频率1823 条/m。4.2.4 气象据坝址附近长沙气象站 19591995 年实测资料统计：多年平均气温 16.7，历年最高气温 39.7 （1971 年 7 月 21 日） ，历年最低气温-10.8（1991 年 12 月 29 日） ，多年平均降水量 1461.3mm，汛期多年平均最大风速 14m/s，风向 N。4.2.5 水文地质条件坝区地下水类型有基岩裂隙水与松散土体的孔隙水。基岩裂隙水分布于基岩的风化、构造裂隙中，接受大气降水补给，坝址区均以湿地泉的形式向河床排泄，动态随季节变化，枯水期干涸，含水量较贫乏。松散土体的孔隙水主要赋存于第四系 松散堆积层中，接受大气降水与库水补给，水量较贫乏。据区域资料，地表水和地下水水化学类型均为 HCO3Ca 型，PH=7.47.8，属弱碱性，矿化度小于 0.1g/L，侵蚀性 CO2 均小于 15mg/L，对砼无侵蚀性。4.2.6 物理地质现象坝区物理地质现象主要表现为岩体风化。坝区岩石为板岩与砂质板岩互层，抗风化能力较弱。上部岩石风化强烈，一般风化呈灰黄色、褐红色等，风化节理裂隙发育，完整性差。坝址两岸边坡局部较陡峻，岩体风化节理裂隙发育，多呈块状，在雨季局部存在小规模的崩塌现象。4.3 大坝工程地质评价4.3.1 坝区岩土工程地质特性剖面分区根据坝区平面地质测绘、钻孔岩心取样情况与取原状土样室内试验成果分析，按填筑土含碎石多少及结构、性状等特征在剖面上将坝区岩土分为 3 个区。区：坝体人工填筑区。为含粘土的碎块石，碎块石成分为砂岩、板岩等，粒径一般 25cm，大者达 15cm，局部有架空现象。粘土不均一，含量约 1015%，坝体中部厚度较大，两侧厚度小。区：坝基强风化岩体区。岩石呈灰黄色，褐红色，性脆，节理裂隙较发育，节理面附大量褐色铁锰质氧化物膜，钻孔取样呈碎块夹柱状，岩体完整性差，透水性较强。区：坝基弱风化岩体区：板岩与砂质板岩互层，厚度大于 15m。岩石较坚硬，节理裂隙发育一般，呈闭合微张开状。4.3.2 坝体填筑土质量评价19坝体填筑土分区和区。区：为坝体人工填筑区，为坝壳料，为含粘土的碎块石。坝体中部厚度大，两侧厚度小。土料主要来源于坝区附近两岸山坡的强风化板岩层，粘土含量不均一，为10%15%，各部位密实度不均一，局部有架空现象，填筑质量较差。区：坝体回填土。最大铅直厚度 5.8m，本带具有以下特征：a：土料主要来源于建坝前的原耕田土，为灰色含砾石的粘土，质量一般。b：因坝体施工分多阶段进行，施工均采用分片包干，片与片，层与层之间填土成分有一定差异，夯压密实度不一致，加之施工期晴、雨天气相间，填筑土含水量差异较大，施工不符合有关规范技术要求，施工质量较差。c：根据室内与野外试验成果：细粒土（粉粒和粘粒）含量一般 17.6%51.1%。4.3.3 坝基岩土工程地质质量评价区。坝基强风化岩体区：风化带岩体内节理裂隙较发育，局部含泥，岩石力学强度较低、抗风化能力较弱。区。坝基弱风化岩体区，厚度大于 15m。岩石坚硬，该带岩体透水率一般q=4.27.3Lu，属于弱透水中上带，为坝基相对隔水层。4.3.4 坝基与岸坡基础处理质量评价本工程属无设计且施工不按规范要求施工的工程。据现场调查和施工资料：工程施工主要由当地乡村完成，施工清基不彻底，对坝基和两岸坡表层的节理裂隙发育的透水率较强的强风化岩体未进行挖除与防渗处理。坝基与岸坡施工质量达不到规范技术要求，工程施工质量差。4.4 坝区主要工程地质问题评价4.4.1 坝体抗震稳定问题评价坝区周边地震活动较少，工程区地震动峰值加速度为 0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s；场地地震基本烈度值度。按照水库大坝安全评价导则 （SL258-2000）对度(含度)以下的工程可不进行抗震复核。4.5 其他建筑物区工程地质条件评价4.5.1 溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为正槽开敞式溢洪道，堰顶高程为 55.66m，堰顶宽1.5m。溢洪道进口段尺寸小且多弯折；下游段消能设施达不到消能的目的。4.5.2 输水涵洞荷塘水库有 2 个输水涵洞，低涵洞位于大坝右侧，在 2006 年汛期水库低涵穿孔，20出现较大的险情，严重威胁大坝安全，在 2006 年的荷塘水库的输水涵洞进行了拆除重建，新修的涵洞位于大坝左侧，为直径 0.6m 的混凝土承插管，进口高程为 53.3m，出口高程为 53m，为卧管放水。4.6 物理力学指标建议值从野外地质鉴定、现场调查分析，坝体为均质土坝。4.7 天然建筑材料本阶段根据设计的要求，对天然建筑材料的产地分布、储量、质量及开采运输条件进行详查。根据地勘设计要求，各类建筑材料的设计需要量为：土料0.15104m3，砂砾石 0.1104m3，块石 0.1104m3。4.7.1 土料水库附近有符合要求的土料，面积较广，储量约丰富。质量和储量均满足要求。开采条件较好，机耕道便道通往坝址，运距远 2km。4.7.2 砂砾石料该工程砂砾石料需要量小，可外购。据调查，坝址周边附近有多家砂砾石购买场，可提供各种级配的砂砾石料，有乡村公路通往坝址，运距约 13km。4.7.3 块石料该工程块石料需要量小，且坝址附近山体岩石不宜作为块石料场。工程用块石料可外购。据调查，据坝址最近的采石场运距约 22km。4.8 结论（1）工程区地震动峰值加速度为 0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s；场地地震基本烈度值为度，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性较好，属相对稳定地块。按照水库大坝安全评价导则 （SL258-2000）对度以下（含度）的工程可不进行抗震复核。（2）坝区属变质岩丘陵地貌单元，两岸基岩多裸露，坝基岩性为冷家溪群第三岩组第一段（Ptln3-1）灰绿色板岩与砂质板岩互层。坝区未见大的断层通过。岩体强风化厚度一般 10.7m-13.9m，强风化岩体内节理裂隙发育。坝区地下水类型有松散层的孔隙水与基岩裂隙水，含水量贫乏，坝基岩体属于弱中等透水带。 （3）坝体为均质土坝。（4）坝基岩石为强风化的板岩与砂质板岩互层，坝基渗漏以及坝体与坝基、坝肩的接触界面渗漏问题非常小。（5）溢洪道位于强风化岩石上，地基强度满足要求。进口段尺寸过小，在雨季21和汛期存在局部垮塌的可能。（6）输水涵洞基础为坝体填土，进口段存在难控制，及安全隐患。（7）天然建筑材料，土料质量和储量满足设计要求，运距较近；块石料和砂砾石料需购买，运距较远。5 除险加固设计5.1 工程任务和规模荷塘水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等功能的小（2）型水库。水库控制流域面积 0.2km2，坝址以上干流长度 0.6km，干流平均坡降 10，总库容13.8*104m3，正常库容为 8.74*104m3，死库容为 0.92*104m3，为年调节水库。水库设计灌溉农田 53*104m3。水库防洪保护耕地 53*104m3，保护人口约 800。5.2 主要加固项目5.2.1 水库安全认定结论大坝安全认定为类病险坝，其主要问题如下：（1） 、下游坝坡杂草丛生；（2） 、溢洪道进口段过小，出口消力池不利于消能；（3） 、大坝左右岸边坡垮塌严重；（4） 、泄洪渠，灌溉渠局部未硬化，出现破损；（5） 、无启闭室，输水涵洞进口段存在安全隐患；（6） 、无防汛值班室、防汛池；（7） 、无大坝水位观测设施。针对上述问题，对照湖南省小（二）型水库安全认定办法（试行） ，确认该水库大坝符合以下几项情形：1、大坝上游边坡垮塌严重；2、溢洪道结构布置存在缺陷，泄洪设施不能宣泄标准洪水；3、坝内涵管进口段存在难控制和安全隐患问题。故最终认定荷塘水库为三类坝，即病险水库。5.2.1 水库除险加固的主要项目荷塘水库主要加固项目为：1、水库左右岸改造挡土墙；2、大坝下游重建贴破排水。3、对大坝上下游坝坡除杂，新建踏步；4、整修下游坝脚排水沟、灌溉渠；5、增大溢洪道进口，改造消力池；226、改造输水涵洞进口段；7、新建防汛值班室，防汛器材池；8、增设大坝观测设施。5.3 设计依据5.3.1 工程等级与建筑物级别荷塘水库总库容 13.8 万 m3，为小（2）型水库，根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）确定枢纽工程为等工程，其主要建筑物为 5 级建筑物，次要建筑物为 5 级建筑物。设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 200 年一遇。正常运行情况下坝顶安全超高为 0.5m，非常运行情况下为 0.3m，溢洪道消能防冲工程设计标准为 10 年一遇。5.3.2 设计基本资料(1) 水文气象资料长沙年平均雨日 152 天。长沙降雨不均匀，35 月平均降雨日数有 52.8 天，约占全年总降雨日数的 35。与设计有关的主要水文气象参数见表 14。表 14 主要水文气象资料表Tabl 4 The main hydrological and meteorological data sheet项 目单位数量备 注水库控制流域面积km20.2坝址以上干流长度km0.6干流平均坡降%1.0设计洪峰流量（P=10%）m3/s1.624 小时洪量 2.6 万 m3设计洪峰流量（P=5%）m3/s1.924 小时洪量 3.16 万 m3校核洪峰流量（P=0.5%）m3/s2.724 小时洪量 4.98 万 m3水库水域平均水深m6.1多年平均最大风速m/s14(2) 主要建筑物特征水位及流量水库枢纽主要建筑物有大坝、溢洪道、输水涵洞，各建筑物特征水位及流量见表15。表 15 建筑物特征水位及流量表Tabl 5 The building of characteristic water level and flow meter项 目水位（m）流量 (m3/s)备 注水库正常水位55.66/水库校核洪水位56.661.9P=0.5%水库设计洪水位56.422.7P=5%23水库死水位53.3/溢洪道设计下泄流量（P=10%）56.331.31起调水位 55.66m溢洪道设计下泄流量（P=5%）56.421.59/溢洪道校核下泄流量（P=0.5%）56.662.38/输水涵洞输水流量/0.1流量很小，不考虑泄洪（3） 地震基本烈度根据中国地震烈度区划图（1990） ，查得荷塘水库坝区地震动峰加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s，相应地震基本烈度小于 6 度区。按水工建筑物抗震设计规范(DL50731997)的要求，对本工程各建筑物不要求进行抗震计算，只需要采取一定的抗震措施。（4）设计控制标准坝坡稳定最小安全系数控制标准根据碾压土石坝设计规范第 8.3.10 条的规定，采用瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数最小值如表 16 所示。表 16 坝坡抗滑稳定安全系数表Tabl 6 Dam slope stability safety factor against sliding table运行条件工程等级级计及条块间作用力不计及条块间作用力正常运行条件1.251.15非常运行条件 11.151.06非常运行条件 21.101.015.4 加固设计5.4.1 挡水建筑物加固设计（1） 大坝存在的主要问题1、大坝左右岸边坡垮塌严重据现场调查，水库自蓄水运行至今，经过 60 多年的运行，大坝左右岸的边坡垮塌严重。左右岸边坡大概各有 30 米的边坡无话正常使用，时刻影响着大坝的安全稳定性。2、大坝下游坝坡杂草丛生，无排水棱体。（2）大坝除险加固设计前渗流稳定计算1、计算程序说明根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL189-96）和碾压式土石24坝设计规范 （SL274-2001）中相关规定：渗流计算依照设计导则中的公式计算；在进行渗流计算时，对某些较复杂的实际条件可作适当简化。如：1）对渗透系数比较接近（如相差 35 倍以内）的相邻薄土层可视为一层，采用加权平均渗透系数作为计算依据。2）双层结构地基，如下卧土层不厚，且其渗透系数比上覆土层的渗透系数小 100倍以上时，可将下卧土层视为不透水层。本次计算软件采用北京理正渗流分析程序，计算方法为渗流公式法进行分析计算，再根据大坝多年运行观测的实际情况修正所求浸润线。2、渗流计算参数的确定土坝形式：粘土均质坝。坝基形式：坝基强风化岩体带厚度 10.7m13.9m，岩体透水率一般 7.816.5Lu，折算成渗透系数为 2.410-4 cm/s，与坝体近似，按透水地基计算。特征水位：正常蓄水位 55.66m，死水位 53.3m。渗透系数：本次计算断面的渗透分区主要根据地质勘探中的成果，按照现场所取原状样的室内土工试验结果，把坝体分成二个渗透分区，坝壳料渗透系数为 4.610-3cm/s，强风化地基渗透系数为 2.410-4cm/s。计算工况：根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL189-96）中相关规定，本次渗流计算按以下工况进行：上游正常蓄水位与下游相应的最低水位时下游稳定渗流最不利的工况；库水位从正常蓄水位骤降到死水位，同时下游相应最低水位时，上游非稳定渗流最不利的工况。3、稳定渗流计算成果根据渗流计算，得水库下游渗漏出逸点高度 0.96m。上游正常蓄水位 55.66m，下游无水工况下，坝体浸润线见表 17。表 17 荷塘水库大坝计算断面稳定渗流期浸润线 单位：m Tabl7 HeTang dam section calculated during steady state seepage saturation line Unit: mX4.5766.4668.72410.52612.85315.188Y2.362.3382.2572.1662.0561.943X15.89218.60320.6422.56323.93525.73Y1.9091.7731.6591.5331.4261.2464、非稳定渗流计算成果根据渗流计算，荷塘水库正常蓄水位 55.66m，正常库容 8.74 万 m3，死水位53.3m，死库容 0.94 万 m3，输水涵设计流量 0.17m3/s，得时段无降雨时，输水涵洞按设计流量将库内水自正常蓄水位排泄至死水位所需时间为 5.94 天。25上游正常蓄水位 55.66m 骤降落到死水位 53.3m，下游无水，坝体浸润线见表 18。表 18 荷塘水库大坝计算断面非稳定渗流期浸润线 单位：mTabl8 HeTang dam section calculated unsteady seepage of saturation line Unit: mX4.776.4588.79510.57913.03115.272Y2.4612.4622.1382.7542.2952.457X17.23120.00721.0622.26323.80324.463Y2.1792.5532.6472.6542.142.4265、局部渗透分析稳定与非稳定渗流计算的工况中，局部渗流的最大渗透坡降值见表 19。表 19 荷塘水库大坝计算断面最大渗透坡降值Tabl 9 HeTang dam section calculated maximum seepage gradient value项 目分 类上游水位（m）下游水位（m）最大渗透坡降Jmax允许渗透坡降J允稳定渗流55.6653.030.250.30非稳定渗流55.6653.353.030.240.30坝体的最大渗透坡降值在各种计算工况中，稳定渗流为 0.25，小于允许渗透坡降值 0.30，非稳定渗流为 0.24，小于允许渗透坡降值 0.30，故在稳定渗流工况和非稳定渗流工况下，坝体直接发生渗透破坏的可能性不大。根据现场观测及调查，大坝自蓄水运行以来，距外坡坝脚 02m 范围内常年有稍微的渗漏，水库平常渗透非常小，在汛期才稍微的增大达到 0.02L/S，说明坝体及坝基存在渗流但还是比较稳定；大坝没有排水棱体，因此，大坝渗流性态为安全状态。(3)大坝除险加固设计前稳定计算1）参数指标的确定物理力学指标：本次计算断面的物理力学指标是参照相邻地区勘探资料，根据相似工程所采用指标来确定，各材料分区的密度和 C、 值见表 20。表 20 荷塘水库大坝计算断面分区的密度和 C、 值Tab20 HeTang dam section calculated partition density and C, Phi 计算方法：荷塘水库小（2）型水库，故本次大坝边坡稳定计算根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 （SL189-96）的规定进行。稳定计算考虑以下两种 分 区指 标密度（g/cm3）2.712.702.4凝聚力 C（kpa）52635内摩擦角 （度）27253526工况：稳定渗流期下游坝坡、水库水位下降的上游坝坡。本次稳定计算采用瑞典圆弧法计算：稳定渗流期下游坝坡稳定采用瑞典圆弧法的有效应力法计算，水库水位下降的上游坝坡稳定采用瑞典圆弧法的简化计算法计算，凝聚力 C、内摩擦角 值均采用固结快剪指标。2）坝坡抗滑稳定计算按以上的计算方法采用北京理正边坡稳定分析程序进行计算，其结果为：稳定渗流期下游坝坡稳定计算按上游正常蓄水位 55.66m，下游无水工况进行计算，得下游坝坡最小安全系数 kmin 为 1.116。非稳定渗流期上游坝坡稳定计算考虑时段无降雨，按涵洞下泄流量计算库水位从正常蓄水位快速降落到死水位，同时下游无水时的工况，计算得出上游坝坡最小安全系数 kmin 为 1.291。计算成果见表 21。表 21 荷塘水库稳定计算成果Table21 HeTang reservoir stability calculation results计算工况上游水位下游水位CxCyDskmin稳定渗流55.6653.0317.61228.7629.7621.27非稳定渗流55.6653.353.0317.62019.731.32 3）结论根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则SL189-96 第 7.2.2 条中规定，采用瑞典圆弧法计算时，坝坡抗滑稳定安全系数应不小于表 22 规定的数值。表 22 坝坡抗滑稳定最小安全系数表Tab22 The dam slope stability minimum safety coefficient table运行条件最小安全系数正常运行条件（稳定渗流期，库水位正常降落）1.15非常运行条件（施工期，库水位非常降落，正常运行条件加地震）1.05根据坝体稳定计算结果，结合大坝施工情况、相邻地区地质勘探和土工试验等成果，对大坝结构安全作如下结论：根据坝体抗滑稳定计算结果，大坝上游边坡在非稳定渗流期时抗滑稳定安全系数为 1.32 大于规范允许值 1.05，满足规范要求；大坝下游边坡在稳定渗流期正常蓄水位时抗滑稳定安全系数为 1.27 大于规范允许值 1.15，满足规范要求，大坝结构安全。 (4)大坝上游坝坡护坡设计27荷塘水库大坝上游坡现为六角块砼护坡，为 2006 年新修，整体比较完整。除了缝隙中有部分杂草外没有其他问题，大坝上游的六角块护坡符合要求。现有的六角预制混凝土块采用 C20 砼，边长为 20cm，厚度为 6cm，下设砂石混合垫层厚 10cm。根据规范 SL274-2001，计算砼块护坡厚度公式： （14）式中：系数，取 1.1；c板的密度，为 2.4t/m3； hp累积频率为 1%的波高； b沿坝坡方向砼块边长。经计算，大坝的护坡厚度 t=0.058，现有得六角块符合要求。大坝经过 2007 年的那次修整，现在大坝上游坡预制砼块护坡范围从死水位（即55.3m）护至大坝顶部，死水位以下采用抛原护坡混凝土块护脚，护脚为底宽 40cm，高度 50cm 的 C20 混凝土堵脚。(5)大坝坝顶及下游坝坡护坡设计荷塘水库大坝现有坝顶高程为 58.97m，高于洪水复核结果表明的大坝最小高程57.42m。大坝坝高能满足洪水标准要求。下游坝坡边坡坡比为 1:2，坝顶宽度为5.9m，坡面无排水沟，大坝高程不高，新建排水棱体后坝坡没有排水沟影响不大。本次设计决定新建踏步，对坝坡不平整的地方进行整平。填筑土料就在附近岗地开采，要求土料性质和下游坝坡土料性质差不多或者渗透系数略大，根据碾压式土石坝设计规范 （SL2742001）回填土料采用沙壤土填筑，相对密度不低于 0.75。填筑前必需对坝坡上的杂草和树根以及腐殖土进行彻底清除，然后种植草皮护坡。(6)大坝排水棱体整修设计由于原坝体没有排水棱体，考虑到大坝的安全，结合大坝的实际情况，本次设计拟定新建贴坡排水。5.4.2 溢洪道建筑物整治(1)基本情况溢洪道位于大坝右侧，为正槽开敞式溢洪道，堰顶高程为 55.66m，堰顶宽1.5m。溢洪道控制段用现浇砼衬砌；下游段有消能防冲设施，规格尺寸较小。泄洪渠mmwcbLhtwmp1)(07. 02328多处破损。(2)溢洪道除险加固设计方案经对溢洪道进行现场检查、计算分析，现有溢洪道结构成型，符合泄洪的要求，但下游消力池不能达到泄洪消能的目的。根据碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001）要求及大坝安全，决定扩建消力池。荷塘水库在 2006 年进行了一次修整，对坝进行了加高等一些措施，但是并不能达到增蓄水到总库容为 21.8 万 m的目的，在溢洪道口设一当水闸不利于大坝的安全。这次设计，由于有当地村民反映，溢洪道进口段过于狭小而且多弯折，此次将改造溢洪道进口段的尺寸，并且在溢洪道前端建一拦污栅。(3)溢洪道水力计算1）过流能力复核挡水建筑物的过流能力复核。荷塘水库大坝论证阶段及本阶段的溢洪道最大下泄流量的复核实际上为挡水建筑物的过流能力复核，根据复核成果。qm5%=1.59m3/s 时，H5%=0.76mqm0.5%=2.38m3/s 时，H0.5%=1 m根据溢洪道设计规范 （SL253-2000）第 2.3.7 条规定，控制段的岸墙的顶部高程，在宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度和安全超高值。安全超高取 0.4m。因此，荷塘水库溢洪道控制段的顶部高程不得低于 56.96m，而现有溢洪道顶部控制高程为57.06m，能满足防洪要求。2）消力池计算荷塘水库为小(2)型水库，主要建筑物为五级建筑物，根据溢洪道设计规范，消能防冲建筑物的设计洪水标准按 10 年一遇洪峰流量进行设计，10 年一遇溢洪道洪峰流量为 1.6m3/s，消力池为底流消能，查溢洪道设计规范(SL25S-2000)等宽矩形断面下挖式消力池池深、池长可按下列公式计算 （15）Zhhdt2 （16）)11(22222222hhgbQZt29 （17）LLk8 . 0（适用范围 Fr15.5-9.0） （18）)(9 . 612hhL （19）18122112Frhh （20）111/ghvFr 式中：Fr1收缩断面弗劳德数d池深，m；水跃淹没度( 取 1.05)；h2池中发生临界水跃时的跃后水深， m ；h1收缩断面水深，m；ht消力池出口下游水深，m；Z消力池尾部出口水面跌落，m；Q流量，Q1.6m3/s；b池宽，m（b=2.0m）；消力池出口段流速系数，取 0.95；L 自由水跃的长度，m；经计算和综合考虑，取消力池池长为 8m，池深 1m。（4）溢洪道除险设计1）溢洪道进口段及控制段原溢洪道进口段局部有破损。本次设计改建进口段，进口设八字墙，底板为现浇钢筋砼结构，侧墙为现浇砼结构。溢洪道控制段两侧分别设 1.9m 长 C20 砼防渗刺墙，一侧伸向坝体，另一侧伸向岸边，防渗刺墙顶部高程为 57.16m（校核洪水位+0.5m 处），具体见荷塘水库除险加固工程溢洪道布置图。2）溢洪道消力池荷塘水库原溢洪道消力池尺寸过小，本次设计拟定改建消力池。经消能计算：消力池长8m，宽由1.8渐变到2.8m，深1m。消力池底板厚度及侧墙稳定计算如下：消力池底板厚度计算消力池底板厚度根据抗冲和抗浮的要求，分别按以下公式进行计算，并取大值抗冲 t=K1Hq （21）30抗浮： t=K2rbpWm （22）式中 t消力池底板始端厚度（m）h泄水时的上、下游水位差（m）K1消力池底板计算系数采用 0.150.20K2消力池底板安全系数采用 1.11.3u作用在消力池底板底面的扬压力（Kpa）;w作用在消力池底板顶高的水重（Kpa）;pm作用在消力池底板上的脉动压力。 （Kpa）;rb消力池底板的饱和重度（KN/m3）;经计算： t 抗冲=0.43m， t 抗浮=0.24m综合考虑，取消力池底板厚度为 0.5m。消力池岸墙稳定复核溢洪道岸墙为现浇 C20 砼挡土墙，墙顶宽 0.5m，临水面坡比 1：0，背水面坡比1：0.4，挡土墙高度 2.45m。挡土墙结构计算：根据库伦土压力理论：取 1 米宽为计算单元Pa = Ka25 . 0Pa ：主动土压力；H：为挡土墙高度；Ka：为主动土压力系数（查表求得） 。根据地质资料，取基底摩擦系数为 0.45，砼容重 2.4 t/m3，土容重 1.9 t/m3，内摩擦角 20：抗滑稳定计算公式采用下式计算： （23）PGfKc式中：Kc抗滑稳定安全系数； f地基摩擦系数；f=0.45； 抗滑力总和；G滑动力总和。P墙后填土为风化岩弃碴等砂壳料，湿容重 rn=1.9t/m3，内摩擦角 =20。抗倾稳定公式：31 （25）00MMKy式中：K0抗倾稳定安全系数，My抗倾力矩，M0倾复力矩。根据溢洪道设计规范 （SL253-2000） ，荷塘水库溢洪道挡土墙 K滑允=1.05， K倾允=1.5经计算：K滑=1.391.05K倾=1.81.5故挡土墙抗滑、抗倾符合规范要求。本次重建消力池底板采用 500 厚的 C20 钢筋砼，侧墙为现浇 C20 砼挡土墙，顶宽0.5 米，背面坡比为 1:0.4，具体见设计图。5.4.3 输水涵洞除险加固（1） 输水涵洞现状基本情况荷塘水库有 2 个输水涵洞，低涵洞位于大坝右侧，在 2006 年汛期水库低涵穿孔，出现较大的险情，严重威胁大坝安全，在 2006 年的荷塘水库的输水涵洞进行了拆除重建，新修的涵洞位于大坝左侧，为直径 0.6m 的混凝土承插管，进口高程为 53.3m，出口高程为 53m，为卧管放水。（2） 设计方案的选
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