鸽子庵水库除险加固初步设计说明书.doc

1 1 1 综合说明综合说明 1 11 1 绪言绪言 1 1 1 工程概况 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村东南 滦河支流上 水库 于 1975 年 12 月开始兴建 1976 年 10 月建成 控制流域面积 3 0km2 多年平均径流量 75 万 m3 总库容 155 49 万 m3 兴利库容 113 70 万 m3 死库容 11 80 万 m3 是一座以防洪 灌溉为主的小 1 型水库 水库设计防洪标准为 30 年一遇洪水 校核标准为 300 年一遇洪水 水 库枢纽工程由大坝 溢洪道 放水洞三部分组成 大坝为粘土心墙坝 坝长 215m 最大坝高 17 6m 坝顶高程 27 00m 坝顶宽度 7 0m 上游坝坡 1 2 7 下游坝坡 1 1 8 上游坝坡 为干砌石护坡 坝基为强风化片麻岩 较破碎 岩层中修建有截渗槽 截渗槽入岩约 2 0m 底宽 4m 顶宽 7m 溢洪道位于大坝右侧 为岸边开敞式 堰顶相对高程 25m 堰顶宽 度设计 25m 最大泄量 106m3 s 实际堰顶宽度最窄处仅为 8m 溢洪道 长度 80m 溢洪道进口段两侧为土质边坡 控制段为陡峻破碎风化严重 的岩质边坡 溢洪道全段无护砌 溢洪道兼做乡间道路 道路路面为土 路 放水洞位于大坝左侧 形式为拱涵 洞径尺寸为 0 9X1 6m 进口 底高程 15m 最大泄量 1 5m3 s 闸门形式为斜拉式转动闸门 启闭形 式为钢丝绳绞架 1 1 2 工程存在的主要问题及安全鉴定结论和意见 1 存在的主要问题 鸽子庵水库大坝安全鉴定论证报告于 2014 年 11 月完成并上报唐山 2 市水务局 唐山市水务局组织有关专家鉴定后经河北省大坝安全鉴定中 心核查 评定鸽子庵水库大坝安全类别为三类坝工程 主要存在的问题 有 坝顶宽度宽窄不一 上游坝坡为干砌块石护坡表面不平整 大部 分脱落 沉陷 隆起 块石粒径偏小且风化严重 下游坝坡极不规则 且坡上杂草丛生 大坝下游堆砌尾矿矿渣 阻塞下游河道 下游坝坡坡脚无任何反滤排水设施 溢洪道位于大坝右侧 为岸边开敞式 堰顶相对高程 23 80m 设计堰顶宽度 25m 最大泄量 106m3 s 实际堰顶宽度仅为 11m 溢洪道 长度 80m 溢洪道进口段两侧为土质边坡 控制段为陡峻破碎风化严重 的岩质边坡 溢洪道全段无护砌 溢洪道兼做乡间道路 道路路面为土 路 闸门 启闭机老化锈蚀严重 不能正常运行 水库无管理房及监测设施 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村 有乡间公路相通 交 通尚属方便 进入库区的道路狭窄 但能通到坝顶 溢洪道兼做交通道 路 路面为土路面 坝顶路面为土路 雨天泥泞不堪 难以通行 2 安全鉴定结论 本次水文成果复核 水库现状抗御洪水的能力不足 30 年一遇 不足 300 年一遇 不能满足国家现行规范的要求 从防洪角度 本水库 定为 C 级 根据计算结果分析 大坝下游坝坡渗出段出逸点较低 满足渗透 稳定条件 下游坝坡渗透稳定性安全 坝基水平渗流坡降小于坝基允许 渗流坡降 渗流安全评价定为 A 级 在各种工况下 上 下游坝坡抗滑和抗震稳定安全系数基本满足 规范要求 为此坝体结构安全性评价为 A 级 3 溢洪道泄流能力不满足设计要求 溢洪道流速大于渠道的不冲允 许流速 溢洪道进出口段无护砌 两岸边坡较陡 有崩塌 滑坡危险 存在安全隐患 根据多年运用情况 放水洞结构未发现大的问题 但进口转动闸 门老化 操作方式落后 年久失修 影响水库功能的正常发挥 放水洞 出口被尾矿堆积 不能正常放水 根据水利部 水库大坝安全鉴定办法 水建管 2003 271 号 和 水库大坝安全评价导则 SL258 2000 的规定 鉴定鸽子庵水库大 坝为 三类坝 3 安全鉴定意见建议 建议降深或扩宽溢洪道 对进口及出口顶冲部位进行护砌 建议翻修大坝迎水坡干砌石护坡 建议放水洞更换进口扇形转动闸门及启闭机设施 对放水洞出口 及泄洪渠清淤并进行护砌 增设各建筑物的观测设施 增设坝顶照明设施 修建坝顶路面 建立专门的水库管理机构 配备管理人员 修建管理房屋 下阶段应补充必要的勘探 测量工作 4 核查意见 鸽子庵水库现状抗洪能力不满足 30 年一遇设计 300 年一遇校核 防洪标准 大坝上游干砌石护坡大部分脱落 溢洪道泄流能力不满足要 求 抗冲能力不满足要求 放水洞闸门及启闭设施不能正常运用 无安 全监测及管理设施 1 1 3 工程除险加固设计项目及工作内容 根据大坝安全鉴定对大坝安全加固意见和建议 并结合工程管理等 具体问题 本次除险加固设计的主要项目有 水文复核 地质钻探 大 4 坝安全复核及加固设计 溢洪道加固设计 放水洞闸门 启闭机设计 泄洪渠清淤及护砌 工程管理用房及观测 管理设施配套设计等 受迁西县水务局的委托 我院派出设计和勘察人员进行现场踏勘 并开展了全面的勘测设计工作 测量 设计由我院完成 地质勘查由河 北君恒岩土工程有限公司完成 2015 年 3 月我院编制完成了 迁西县 鸽子庵水库除险加固工程初步设计报告 2015 年 4 月 23 日河北省水 利厅组织专家对该初步设计进行了审查 提出了审查意见 我院根据审 查意见对原设计进行了修改和完善 于 2015 年 5 月完成了 迁西县鸽 子庵水库除险加固工程初步设计报告 报批稿 鸽子庵水库工程位 置图详见图 1 1 5 图图 1 11 1 迁西县鸽子庵水库位置图迁西县鸽子庵水库位置图 6 1 21 2 水文水文 1 2 11 2 1 流域概况流域概况 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇 滦河支流上 系小 1 型水库 坝址以上控制流域面积 3 0km2 主河道长度 4 3km 河道比降 7 5 1 2 21 2 2 水文气象水文气象 鸽子庵水库控制流域属典型的低山丘陵区 因受燕山山脉和海洋季 风等因素影响 为华北地区多雨区域 据迁西县 1956 2005 年降水统计 资料 多年平均降水量为 702 1mm 降水量有年际变化大 年内分配不 均匀的特点 降水时间多出现在 6 9 月份 4 个月的降雨量占全年降水 量的 80 以上 其中又以 7 8 月份最为集中 降水的年际变化也比较 大 丰 枯年降水极值比在 2 8 4 8 之间 1 2 31 2 3 设计洪水设计洪水 防洪标准 GB50201 2014 规定小 1 型水库防洪设计标准 为 30 50 年一遇 校核标准为 300 500 年一遇 由于鸽子庵水库规模小 效益低下 所以本次设计鸽子庵水库的设计标准确定为 30 年一遇 校 核标准为 300 年一遇 鸽子庵水库调洪成果表鸽子庵水库调洪成果表 7 表 1 1 项目300 年一遇30 年一遇 洪峰流量 s 3 m143 0076 00 最高洪水位 m 26 3425 33 相应库容 万 3 m151 66131 49 最大泄量 s 3 m71 4233 48 1 2 41 2 4 年径流年径流 据 唐山市水文手册 查图得鸽子庵水库的多年平均地面径流深 为 220 mm 多年平均径流量为 75 万 m3 1 2 51 2 5 泥沙泥沙 依据 唐山市水文手册 鸽子庵水库控制流域土壤侵蚀类型为土 石山地轻度侵蚀 其多年平均悬移质输沙模数为 220 270t km2 经现场勘查 该水库淤积较轻 且其上游为低山丘陵区 植被覆盖 良好 综合考虑各方面影响因素 确定鸽子庵水库控制流域多年平均悬 移质侵蚀模数为 240t km2 推移质计算根据附近水文站资料推悬比的 10 确定 水库多年平均输沙量为 792t 1 31 3 地质地质 1 31 地形地貌 鸽子庵水库地处燕山山脉南麓 属低山 丘陵地貌 区内海拔最高 160m 最低侵蚀标高 135m 1 3 2 地层岩性 根据地质资料结合地表地质调查及钻探揭露 库区及其周围出露地 层主要有太古界迁西群上川组 Ars 和第四系的残坡积层 Qedl 以 及人工堆积层 Qs 其岩性特征由老至新分述如下 8 太古界迁西群上川组基岩 Ars 片麻岩 灰黑色 强风化 岩 芯呈碎块状 节理发育 局部层理较清晰 该层分布在整个库区内 大 坝两坝肩以及溢洪道一带均有出露 第四系残坡积层 Qedl 含碎石壤土 黄色 褐黄色 稍湿 中 密 密实 可 硬塑状 一般结构较细腻 切面光滑 滑腻性较强 局 部手捻略有砂感 干强度高 碎石含量 10 15 粒径 0 2 2cm 不等 成份以片麻岩为主 该层主要分布在库区的山前缓坡带和沟谷地 厚度 0 5 1 0m 不等 上下游的缓坡带均有该层 厚度变化较大 1 3 3 地质构造与地震 通过地质测绘 工程场区未发现不良地质构造 根据 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 和中国地震局制定 国家质量技术监督局发布的 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 库区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 地 震动反应谱特征周期为 0 40s 设计地震分组为第二组 1 3 4 水文地质条件 该区属暖温带大陆性季风气候 冬季寒冷 最低气温出现在 1 月份 极值为 23 平均气温 5 8 夏季炎热 最高气温出现在 7 月份 极值为 39 3 平均气温为 25 2 多年平均气温为 10 6 全年无 霜期为 176 天 近二十年的最大冻结深度为 760mm 本区多年平均降水量为 586mm 最大积雪厚度为 230mm 多年平均 蒸发量 1636 30mm 多年平均相对湿度为 49 80 本区的主导风向受季风控制 冬季多东北风 夏季多西南风 最大 风速为西北风 风速可达 21m s 1 3 5 物理地质现象 坝址区范围内未发现滑坡 崩塌等不良物理地质现象 查阅 建筑 地基基础设计规范 GB50007 2002 附录 F 中国季节性冻土标准 9 冻深线图 迁西县多年平均冻土厚度约为 0 8m 1 41 4 工程任务工程任务及规模及规模 1 4 1 4 1 1 工程任务工程任务 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村 滦河支流上 是一座以 防洪 灌溉为主的小 1 型水库 控制流域面积 3 0km2 经鉴定鸽子 庵水库为三类坝 设计灌溉面积 2000 亩 但实际上从未达到设计灌溉 效益 除险加固主要内容如下 1 大坝迎水坡死水位以上护坡干砌石拆除翻修 2 增设把盯防浪墙 2 开卡溢洪道 3 更换放水洞闸门 启闭机 对放水洞泄洪渠进行清淤及护砌 4 新建泥结碎石防汛路 5 修建坝顶路面 6 新建管理房及配备相应的观测设备及照明设施 1 4 21 4 2 工程规模工程规模 水库控制流域面积 3 0Km2 总库容 155 49 万 m3 兴利库容 113 7 万 m3 死库容 11 80 万 m3 水库设计灌溉面积 2000 亩 但实际上从未 达到设计灌溉效益 水库设计洪水标准为 30 年一遇洪水 校核洪水标 准为 300 年一遇 1 4 31 4 3 汛期调度运汛期调度运用方式用方式 为保证大坝安全 水库汛期的调度运用方式为 汛期为 6 月 15 日 9 月 15 日 水库汛限水位为 23 80m 当水位超过 23 80m 时由溢洪道泄 10 洪 1 51 5 工程工程布置及主要建筑物布置及主要建筑物 1 5 11 5 1 工程现状工程现状 鸽子庵水库大坝为粘土心墙坝 坝长 215m 最大坝高 17 6m 坝顶 高程 27 00m 坝顶宽度 7 0m 上游坝坡 1 2 7 下游坝坡 1 1 8 上游 坝坡为干砌石护坡 坝基为强风化片麻岩 较破碎 岩层中修建有截渗 槽 截渗槽入岩约 2 0m 底宽 4m 顶宽 7m 溢洪道位于大坝右侧 为 岸边开敞式 堰顶相对高程 25m 堰顶宽度设计 25m 最大泄量 106m3 s 实际堰顶宽度最窄处仅为 8m 溢洪道长度 80m 溢洪道进口 段两侧为土质边坡 控制段为陡峻破碎风化严重的岩质边坡 溢洪道全 段无护砌 溢洪道兼做乡间道路 道路路面为土路 放水洞位于大坝左侧 形式为拱涵 洞径尺寸为 0 9X1 6m 进口 底高程 15m 最大泄量 1 5m3 s 闸门形式为斜拉式转动闸门 启闭形 式为钢丝绳绞架 1 5 21 5 2 工程加固措施工程加固措施 1 大坝迎水坡护坡干砌石翻修 本次工程将迎水坡干砌石护坡拆除 再按照原设计坡比进行修坡 碾压整平后铺设 15cm 厚碎石垫层 30cm 厚干砌石护坡 拆除完的石料 抛至死水位以下 2 增设坝顶防浪墙设施 针对拦河坝防洪标准不满足要求 校核洪水位高于允许最高洪水位 0 34m 所以本次工程加设 0 5m 高 M10 浆砌石防浪墙 防浪墙基础与粘 土心墙相接 防浪墙顶宽 0 5m 基础埋深 1 3m 防浪墙每 15m 设一道结 构缝 缝内填塞聚乙烯闭孔泡沫板 11 3 溢洪道工程加固 原溢洪道最窄处宽度 8m 堰顶高程 23 80m 不满足行洪要求 本 次工程将溢洪道开卡清整 溢洪道宽度拓宽至 11m 对桩号 0 000 0 060 段护坡及河底进行浆砌石护砌 4 放水洞出口清淤 放水洞出口及渠道被尾矿渣堵死 无法防水 本次工程将放水洞出 口尾矿清除 边坡比为 1 2 将渠道清淤开卡 为保证放水渠两侧不被 水流淘刷 在放水渠两侧新建浆砌石导水墙 墙高 1 5m 墙顶宽 0 5m 导水墙全长 300m 保证放水洞正常放水 5 重建管理房 水库自建成以来无防汛值班室 严重影响水库正常管理 特别是汛 期不能正常值班 给防汛工作带来负面影响 本次工程兴建管理房 1 套 共 2 间 其中办公室 1 间 住室 1 间 面积 50m2 6 新建泥结碎石路面 泥结碎石路面分为坝顶及防汛路两部分 长度分别为 180m 280m 路面宽度均为 4m 厚度均为 20cm 坝顶采用单侧排水 横向坡度 2 路面雨水经坡面排至下游 7 增设水库观测设备 在水库大坝断面上增设 3 个大坝渗流测压管 测压管采用镀锌钢管 内径 50mm 深入坝基 2m 1 61 6 金属结构及电气设备金属结构及电气设备 1 6 11 6 1 金属结构金属结构 根据 水闸安全鉴定规定 SL214 98 水闸投入运行后每隔 15 20 年进行一次安全鉴定 鸽子庵水库闸门运行已经超过 30 年 必 12 须对该水库所有闸门及启闭机进行一次全面安全检查 经检测放水洞闸 门 启闭机各设备老化失修 不能正常运行 本次工程更换闸门及启闭 机设施 新建浆砌石垫墙 垫墙高 1m 厚 0 5m 1 6 21 6 2 电气设备电气设备 本工程对新建管理房屋增加照明设施 大坝增加一个探照灯 1 71 7 消防消防 消防设计贯彻 预防为主 防消结合 和确保重点 兼顾一般 便 于管理 经济实用的原则 建筑设计满足防火分区的要求 设有安全出 口 满足安全疏散要求 1 81 8 工程施工工程施工 鸽子庵水库除险加固工程项目有 大坝迎水坡护坡翻修 溢洪道扩 挖 修建坝顶及防汛路泥结碎石路面 埋设水库观测设施 管理房的更 新改造等 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村 滦河支流上 是一座以 防洪 灌溉为主的小 1 型水库 控制流域面积 3 0km2 交通方便 可利用防汛路及乡村道路作为主要施工道路 大坝迎水坡及溢洪道的施 工不受水库水位及度汛的影响 溢洪道石方开挖采用潜孔钻钻孔 延秒 爆破 机械装卸 汽车出碴 库区内的工程施工受放空水库和确保第二年渡汛安全及水库汛后蓄 水的限制 该工程水下部分必须在一个枯水期内完成 其余附属工程可 安排在其后进行 工程总工期为 8 个月 13 1 91 9 水库淹没处理水库淹没处理和工程占地和工程占地 由于该工程是除险加固工程 水库的正常蓄水位 设计洪水位和校 核洪水位在除险加固后降低 故不存在淹没处理问题 由于工程永久占地均为原库区范围内用地 该部分用地不再计算补 偿费用 依据河北省实施 中华人民共和国土地管理法 办法 2001 及其他有关政策文件的规定 经计算施工临时占用 1 19hm2 1 101 10 环境环境保护保护 鸽子庵水库除险加固工程场地远离城镇 无环境影响敏感区和移民 安置问题 工程施工期间 对水库灌溉 水产养殖功能的发挥会产生一 定的影响 施工区采取的环境保护措施是 1 对施工废水进行沉淀处理 生活污水经消毒处理后排放至农田 禁止向河道排放 2 对施工期产生的废气 烟尘 采取净化防尘措施 减少排放量 3 对施工噪声应采取劳保措施 4 搞好环境管理与监测 对施工区的水质 大气 噪声进行追踪 监测 工程结束后 应进行场地清理和平整工作 临时占用土地应在施工 结束后恢复耕地的功能 对大面积裸露区域 进行植草绿化和美化 除 险加固工程各项目均在水库已征地范围内 不涉及移民问题 1 11 11 1 水土保持水土保持 根据项目建设的施工布局 地形地貌 水土流失特点 将项目区分 为主体工程施工区 弃渣场 施工道路 施工生产生活区 4 个区 14 水土流失防治的基本思路是 工程措施和植物措施相结合 临时措 施和预防保护措施相结合 形成水土保持综合防护体系 水土保持工程 布局坚持以下原则 1 工程措施 在弃渣场 施工道路和生产生活区等水土流失重点 地段采取工程措施防治水土流失 施工道路和施工区开挖排水沟 2 植物措施 在适宜种植林草的地方 采取植物措施 防治水土 流失 本项目永久占地的可绿化面积进行绿化 在弃渣场顶面栽植植物 施工道路在停止施工后恢复植被 3 土地整治措施 在生产生活区和施工道路等工程结束使用后 实施土地平整和覆土等土地整治措施 恢复原土地利用类型或农田 以 保持水土 4 临时措施 在主体土方工程 弃渣场 生产生活区和施工道路 等工程施工中 采取临时措施防治水土流失 特别是汛期施工时 应采 取必要的排水挡护 沟道清淤等临时水土流失防治措施 1 12 劳动安全与工业卫生劳动安全与工业卫生 安全设计总体贯彻 安全第一 预防为主 的方针 其目标是保障 工程建成后符合劳动安全卫生的要求 保障劳动者在劳动过程中的安全 与健康 1 131 13 节能节能 本工程地处我国建筑热工设计气候分区中寒冷地区 在管理房的布 置和设计中 充分利用冬季日照并避开冬季主导风向 利用夏季凉爽时 段的自然通风调节室内温度 节约建筑用能 建筑的布置结合周围的河 道水面 利用自然水面平衡环境温度 湿度 提高建筑室内热舒适度 本工程设计中充分考虑节约能源 施工中充分利用弃渣作为工程材 15 料 变废为宝 减少了二次开采和运输的能耗 施工机械选用配套功率 降低能耗 1 141 14 工程管理工程管理 1 14 11 14 1 管理机构管理机构 鸽子庵水库由迁西县太平寨镇鸽子庵村村委会负责管理 现有管理 机构和人员的配置基本满足管理要求 不再进行调整 管理范围及职责 为水库大坝 溢洪道 放水洞 及其它附属设施的运行 观测 维护 调度 库区安全以及库区绿化建设等 1 14 21 14 2 主要管理设施主要管理设施 为方便水库的运行管理 本次除险加固设计新增工程观测设施 新 建管理房 50m2 安装固定电话 1 部 1 11 15 5 设计概算设计概算 工程总投资为 271 38 万元 其中建筑工程为 161 11 万元 机电设 备及安装工程 2 28 万元 金属结构设备及安装工程为 0 96 万元 临时 工程为 27 76 万元 独立费用为 46 01 万元 基本预备费为 11 91 万元 水土保持投资为 11 25 万元 环保投资为 10 10 万元 1 161 16 经济评价经济评价 鸽子庵水库除险加固工程对于确保水库安全度汛 正常蓄水 充分 发挥其应有的防洪社会效益和经济效益 保障社会稳定 促进国民经济 发展和人民生活水平的提高 推动社会主义新农村建设 实现全面建设 小康社会具有十分重要的意义 经济费用效益分析的结果表明 经济内部收益率为 11 55 大于 16 社会折现率 8 经济净现值为 66 95 万元 大于零 说明建设鸽子庵 水库除险加固工程在经济上是合理的 1 171 17 结论及遗留问题结论及遗留问题 本次除险加固工程实施后 水库在防洪及安全运用方面将达到 水 利水电工程等级划分及防洪标准 SL252 2000 的要求 本次除险加固工程将使水库安全运行管理达到设计要求 1 181 18 工程特性表工程特性表 除险加固后的水库工程特性表见表 1 2 鸽子庵水库工程特性表鸽子庵水库工程特性表 表 1 2 指标 序号项目 加固前加固后 一工程位置迁西县太平寨镇鸽子庵村 二水文 1 河系滦河支流 2 控制流域面积 km2 3 00 3 代表性流量 设计洪峰流量 p 3 33 m3 s 76 0076 00 校核洪峰流量 p 0 33 m3 s 143 00143 00 设计洪水总量 p 3 33 万 m3 51 3051 30 校核洪水总量 p 0 33 万 m3 101 40101 40 4 流域多年平均年降水量 mm 702 10 三水库 1 水库高程系统相对高程系统 2 标准 设计洪水标准30 年一遇30 年一遇 校核洪水标准300 年一遇300 年一遇 3 水库水位 30 年一遇设计洪水位 m 25 3325 33 17 300 年一遇校核洪水位 m 26 3426 34 正常蓄水位 m 23 8023 80 汛限水位 m 23 8023 80 死水位 m 15 0015 00 4 水库容积 总库容 万 m3 151 66151 66 死库容 万 m3 11 8011 80 兴利库容 万 m3 105 70105 70 四下泄流量 30 年一遇洪水下泄流量 m3 s 33 4833 48 300 年一遇洪水下泄流量 m3 s 71 4271 42 五拦河坝 坝型粘土心墙坝 指标 序号项目 加固前加固前 坝址基岩 坝址区地震基本烈度 度 坝顶高程 m 27 0027 00 最大坝高 m 17 6017 60 坝顶长度 m 215215 坝顶宽度 m 77 上游坝坡坡比 1 2 71 2 7 下游坝坡坡比 1 1 81 1 8 六溢洪道 型式开敞式宽顶堰 堰顶宽度 m 1111 堰顶高程 m 23 8023 80 孔数 孔 11 最大泄量 m3 s 71 4271 42 七放水洞 型式无压砼拱涵 进口底高程 m 15 0015 00 孔数 孔 11 最大输水流量 m3 s 1 501 50 闸门孔口尺寸 m 0 9X1 60 9 1 6 18 闸门型式转动扇形铸铁闸门 启闭方式钢丝绳绞架启闭螺杆启闭 19 2 2 水文水文 2 12 1 流域概况流域概况 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村东北 滦河支流上 系小 1 型水库 坝址以上控制流域面积 3km2 主河道长度 4 3km 河道 比降 7 5 该流域位于燕山迎风区 水库流域特征值由 1 1 万地形图 量测 见表 2 1 鸽子庵水库流域特征值表鸽子庵水库流域特征值表 表 2 1 流域面积 km2 主河道长度 km 主河道坡度 34 37 5 2 22 2 水文气象水文气象 鸽子庵水库控制流域属典型的低山丘陵区 因受燕山山脉和海洋季 风等因素影响 为华北地区多雨区域 据迁西县 1956 2005 年降水统计 资料 多年平均降水量为 702 1mm 降水量有年际变化大 年内分配不 均匀的特点 降水时间多出现在 6 9 月份 4 个月的降雨量占全年降水 量的 80 以上 其中又以 7 8 月份最为集中 降水的年际变化也比较 大 丰 枯年降水极值比在 2 8 4 8 之间 2 32 3 年径流年径流 2 3 12 3 1 多年平均年径流深多年平均年径流深 鸽子庵水库控制流域无实测年径流资料 本次年径流计算采用 唐 山市水文手册 1997 年 和 河北省水资源评价 2004 年 推荐 的方法进行计算分析 20 1 唐山市水文手册 1997 年 方法 采用 唐山市水文手册 1997 年 推荐的查图改正法进行计算 经查图改正得多年平均年径流深 R 变差系数 Cv 及 Cs Cv 取值 不同 频率的年径流深计算成果见表 2 2 径流深成果计算表径流深成果计算表 表 2 2 统计参数不同频率的年径流深 mm 计算项目 均值 CvCs Cv20 50 75 径流深 mm 2590 642378225140 径流量 万 m3 77 70 642113 467 542 2 河北省水资源评价 2004 年 方法 经查图得多年平均年径流深 R 变差系数 Cv 及 Cs Cv 取值 不同 频率的年径流深计算成果见表 2 3 径流深成果计算表径流深成果计算表 表 2 3 统计参数不同频率的年径流深 mm 计算项目 R 均值 mm CvCs Cv20 50 75 径流深 mm 2200 712331185107 径流量 万 m3 660 71299 355 532 1 3 年径流深计算成果比较 经计算 两种计算成果相差不大 综合考虑 取 河北省水资源评 价 2004 年 方法计算的成果 2 3 22 3 2 年径流量计算年径流量计算 多年平均或指定频率的设计年径流量 按下列公式计算 FyW FyW PP 1 0 1 0 式中 分别为多年平均和某一频率的设计年径流量W P W 21 万 m3 F 流域面积 km2 F 3km2 设计流域多年平均年径流深 mm 220mm yy 某一频率的设计年径流深 mm P y 计算成果见表 2 4 不同设计保证率年径流量表不同设计保证率年径流量表 表 2 4 不同设计保证率年径流成果表 频率 20 50 75 年径流量 万 m3 99 355 532 1 2 3 32 3 3 径流量年内分配径流量年内分配 水库年径流量年内分配 采用 河北省水资源评价 2004 年 分析的本地区径流量分配过程 分析结果见表 2 5 不同保证率年径流量年内分配成果表不同保证率年径流量年内分配成果表 表 2 5 20 保证率50 保证率75 保证率 月份 比例 水量 万 m3 比例 水量 万 m3 比例 水量 万 m3 11 31 29 2 41 33 5 11 64 21 11 09 21 11 4 61 48 31 21 19 2 11 17 5 61 80 41 21 19 1 20 67 3 31 06 50 80 79 0 60 33 1 70 55 60 60 60 0 40 22 2 50 80 719 219 07 16 89 32 35 311 33 830 330 09 53 629 75 19 56 26 928 328 10 105 55 8 42 70 109 19 04 52 78 6 42 05 114 24 17 3 41 89 3 91 25 122 72 68 2 51 39 3 71 19 合计 10099 3 10055 5 10032 1 22 2 42 4 泥沙泥沙 依据 唐山市水文手册 鸽子庵水库控制流域土壤侵蚀类型为土 石山地轻度侵蚀 其多年平均悬移质输沙模数为 220 270t km2 经现场勘查 该水库淤积较轻 且其上游为低山丘陵区 植被覆盖 良好 综合考虑各方面影响因素 确定鸽子庵水库控制流域多年平均悬 移质侵蚀模数为 240t km2 推移质计算根据附近水文站资料推悬比的 10 确定 水库多年平均输沙量为 792t 2 52 5 洪水洪水 2 5 12 5 1 流域暴雨洪水特性流域暴雨洪水特性 水库所在流域地处燕山迎风区 年内暴雨集中在 7 8 月份 其暴 雨特点是雨量大 历时短 据资料记载 水库所在流域发生暴雨洪水的 年份有 1959 年 1964 年 1967 年 1978 年 1979 年 1980 年 1996 年 1998 年等 这些年份鸽子庵水库控制流域内洪水均属于较大洪水 范围 2 5 22 5 2 原设计洪水成果原设计洪水成果 鸽子庵水库原设计防洪标准 30 年一遇 校核防洪标准为 300 年一 遇 据初步设计资料记载 其设计标准情况下洪峰流量为 91m3 s 校核 标准情况下洪峰流量为 160m3 s 2 5 32 5 3 设计洪水复核设计洪水复核计算计算 鸽子庵水库流域内无实测洪水资料 不能通过实测洪水分析方法 进行设计洪水计算 只能采用地区经验公式或暴雨途径推求设计洪水 本次将采用 唐山市水文手册 中的单因子经验公式法和推理公式法两 23 种方法 通过对比及合理性分析确定设计洪水结果 2 5 3 1 设计暴雨 水库汇水范围的设计暴雨采用 唐山市水文手册 中 1h 3h 6h 12h 和 24h 五个时段的暴雨均值和 CV等值线图 据此可 以查得流域中心的暴雨均值 变差系数 CV 取 CS 3 5CV即求得不同频 率的设计暴雨点量 流域设计面雨量由设计点雨量乘以定点定面折减系 数得到 设计点雨量参数及面暴雨成果见表 2 6 鸽子庵流域暴雨特征鸽子庵流域暴雨特征值表值表 表 2 6 特征值 各重现期设计暴雨 mm 时段 均值 mm CvCs Cv500 年300 年200 年50 年30 年 1h400 43 51531061018378 3h590 523 5214198186146135 6h800 583 5324299281215196 12h1000 623 5435401374283257 24h1200 643 5540498463348315 2 5 3 2 设计洪峰流量 本次计算采用 唐山市水文手册 中的单因子经验公式法和推理公 式法两种方法分别复核计算 单因子经验公式法 设计洪峰流量按下列公式计算 1 F 30 4 0 2 F FC Q p mp 式中 某一频率的设计洪峰流量 m3 s mp Q 设计频率洪峰模系数 p C p pp CKC F 流域面积 km2 24 应用单因子经验公式法洪峰流量计算成果见表 2 7 单因子经验公式法洪峰流量复核成果表单因子经验公式法洪峰流量复核成果表 表 2 7 重 现 期 年 30 50200300500项 目 P 3 33 P 2 P 1 P 0 5 P 0 2 设计洪峰流量 m3 s 7688130143159 推理公式法 推理公式法是采用暴雨途径推求设计洪水的主要方法 其具体计算 主要涉及设计暴雨 产流 汇流等几个环节 本次利用 唐山市水文手 册 给出的推理公式和计算方法进行分析计算 公式的基本形式如下 FHQmp 278 0 c t FR Qmp 278 0 c t 4 13 1 278 0 mp QJm L 723 0 083 0 m 4 13 1 FJ L 式中 某一频率的洪峰流量 m3 s mp Q 历时内的最大降雨量 mm H 汇流历时 h tc 净雨历时 h R 次洪水径流深 mm 产流参数 mm h m 汇流参数 某一频率 24h 降雨平均强度 mm h p i 3 0 p ia 25 a 参数 流域特征值 应用推理公式法洪峰流量计算成果见表 2 8 推理公式法洪峰流量复核成果表推理公式法洪峰流量复核成果表 表 2 8 重 现 期 年 3050100200500 项 目 P 3 33 P 2 P 1 P 0 5 P 0 2 设计洪峰流量 m3 s 6069103113126 据以上计算 将应用单因子经验公式法和推理公式法两种计算方法 得出的成果进行汇总 见表 2 9 洪峰流量计算复核成果对比表洪峰流量计算复核成果对比表 表 2 9 重 现 期 年 3050200300500 项 目 P 5 P 2 P 1 P 0 5 P 0 2 单因子经验公式法复核的设计洪峰流量 m3 s 7688130143159 推理公式法复核的设计洪峰流量 m3 s 6069103113126 2 5 3 3 成果分析 由以上计算成果可见 单因子经验公式法和推理公式法计算结果比 较接近 推理公式法计算结果稍小一些 本次结果与原设计成果相比偏 小 考虑到本次计算所采用的资料较原设计延长了近 30 年 水库的设 计洪水采用本次复核结果 从水库安全角度 采用两种方法中的较大结 果作为设计值 即单因子经验公式法计算成果 鸽子庵水库 30 年一遇 设计洪峰流量为 76m3 s 300 年一遇校核洪峰流量为 143m3 s 2 5 3 4 洪水总量及洪水过程线 设计洪水总量 设计洪水总量 W 是指设计洪水过程相应的径流总量 采用下式计 26 算 FRW 1 0 不同重现期设计洪水总量计算成果见表 2 10 鸽子庵水库设计洪水总量计算成果表鸽子庵水库设计洪水总量计算成果表 表 2 10 重 现 期 年 3050200300500项 目 P 3 33 P 2 P 0 5 P 0 33 P 0 2 次洪水径流深 mm 171200298338382 设计洪水总量 万 m3 51 360 089 4101 4114 6 设计洪水过程线 对于面积小于 50km2的流域 其洪水过程线的形状可以概化为三角 形 根据 唐山市水文手册 三角形设计洪水过程线计算公式如下 mp g Q W J F T 11 0 03 1 mp Q W T 56 5 式中 Tg 涨水历时 h T 洪水总历时 h F 流域面积 km2 J 河道比降 W 洪水总量 万 m3 某一频率的洪峰流量 m3 s mp Q 由上两式计算出 鸽子庵水库发生 30 年一遇洪水时涨水历时为 0 63h 洪水总历时为 3 75h 鸽子庵水库发生 300 年一遇洪水时涨水历 时为 0 66h 洪水总历时为 4 0h 由此绘出洪水过程线 鸽子庵水库 30 年一遇和 300 年一遇次洪水过程见表 2 11 和表 2 12 洪水过程线图见 27 图 2 1 鸽子庵水库鸽子庵水库 3030 年一遇次洪水过程表年一遇次洪水过程表 表 2 11 历时 h 0 0 250 50 630 751233 75 流量 m3 s 0 30 3 60 6 76 73 1 67 0 42 6 18 2 0 0 鸽子庵水库鸽子庵水库 300300 年一遇次洪水过程表年一遇次洪水过程表 表 2 12 历时 h 0 0 250 50 670 751234 流量 m3 s 0 54 1 108 3 143139 5 128 6 85 1 41 5 0 0 图图 2 12 1 鸽子庵水库设计洪水过程线图鸽子庵水库设计洪水过程线图 2 62 6 施工期洪水施工期洪水 通过对鸽子庵水库进行年径流计算 可计算出 5 年一遇年来水量为 99 3 万 m3 本次鸽子庵水库施工导流时间为 11 月份 依据年径流量月 分配表 计算出鸽子庵水库 5 年一遇施工期来水量为 4 17 万 m3 相应 的库水位为 15 70m 施工前利用水库放水洞将水库放空至死水位 施 工期间需要施工排水 1 6 万 m3 富余出一定库容迎接施工期间来水 保 证工程顺利实施 本工程施工都是在死水位以上 本次只需更换放水洞 闸门时搭设施工围堰 堰顶高程确定为 15 5m 28 3 3 工程地质工程地质 29 3 13 1 前言前言 鸽子庵水库位于迁西县太平寨镇鸽子庵村 滦河支流上 流域面积 为 3 0km2 总库容 155 49 万 m3 兴利库容 113 70 万 m3 死库容 11 8 万 m3 为具有灌溉 防洪和养殖等效益的小 1 型水库 该水库保护 着下游 3 个村庄 1425 口人的生命财产安全和 2000 亩耕地的安全 水库运行至今已有 30 多年 但一直没有经历过设计及以上标准洪 水考验 由于受当时施工条件 技术力量及资金的限制 加上群众施工 缺乏施工设备且年久失修 大坝迎水坡护坡石脱落变形 有的隆起 有 的坍塌 滑动 失去护坡作用 影响坝坡安全 溢洪道没有达到设计标 准 闸门 启闭机老化失修 损坏严重 不能正常运行 唐山市水利规划设计研究院于 2015 年对鸽子庵水库做了安全鉴定 并出具了 河北省迁西县鸽子庵水库大坝安全鉴定报告 其主要结论 意见如下 1 经复核水库不满足 30 年一遇设计 300 年一遇校核洪水标准 2 大坝坝坡抗滑稳定满足要求 3 坝体 坝基渗透稳定满足要求 4 放水洞闸门启闭机老化破损严重 5 大坝无管理房 监测设施及照明设备 根据大坝安全分类标准 鸽子庵水库大坝定为三类坝 根据该安全鉴定意见 设计钻孔共 3 个 孔深 25m 总进尺 75m 岩 石钻孔孔径为 75mm 勘察工作中 执行的规程 规范有 中小型水库水电工程地质勘察规范 SL55 2005 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 30 水利水电工程地质测绘规程 SL299 2004 等 本次工程地形图测量是由唐山市水利规划设计研究院完成的 采 用 1954 北京坐标系 高程采用 1985 国家高程系统 通过本次勘察 系统地描述了大坝现状 对工程场区地层岩性做 了描述分析 提供了坝体土和坝基岩体物理力学性质经验值 并对溢洪 道做了地质编录 为溢洪道的扩挖提供了地质资料 对库区周围进行了 地质测绘工作 丰富了水库的基础资料 3 23 2 地质概况地质概况 3 2 1 地形地貌 鸽子庵水库地处燕山山脉南麓 属低山 丘陵地貌 区内海拔最 高 160m 最低侵蚀标高 135m 3 2 2 地层岩性 根据地质资料结合地表地质调查及钻探揭露 库区及其周围出露 地层主要有太古界迁西群上川组基岩 Ars 和第四系的残坡积层 Qel dl 以及人工堆积层 Qs 其岩性特征由老至新分述如下 太古界迁西群上川组基岩 Ars 片麻岩 灰黑色 风化后多成 灰褐色 中细粒变晶结构 片麻状构造 矿物成分主要为黑云母 斜长 石 石英 角闪石及辉石 主要分布在坝基 坝肩及溢洪道 第四系残坡积层 Qel dl 含碎石壤土 褐黄色 稍湿 中密 可塑状 一般结构较细腻 切面光滑 滑腻性较强 局部手捻略有砂感 干强度中等 碎石含量 2 5 粒径 0 2 2cm 不等 成份以片麻岩为 主 该层主要分布在库区的山前缓坡带和沟谷地 上下游的缓坡带均有 该层 厚度变化较大 人工填土 Qs 为坝体填筑土 坝体心墙土为粉质壤土为主 粘粒含量较高 黄褐色 硬可塑 坝壳土填筑材料为砂砾土 黄褐色 31 中密状 3 2 3 地质构造 1 1 构造单元划分 构造单元划分 根据 中华人民共和国 1 20 万地质图说明书 中 构造纲要略图 水库所处区域地质构造单元为 一级构造单元的中朝准地台 2 二级构造单元的燕山台褶带 三级构造单元的马兰峪复式背斜 2 2 四级构造单元的遵化穹褶束 7 2 25 2 2 2 断裂构造断裂构造 根据 中华人民共和国 1 20 万地质图说明书 中 构造纲要略 图 水库所处区域地质构造单元为 一级构造单元的中朝准地台 二 级构造单元的迁西褶皱 三级构造单元的太行山隆起的东部边缘 库区附近主要断裂有 根据 中华人民共和国 1 20 万地质图说明书 中 构造纲要略 图 水库所处区域地质构造单元为 一级构造单元的中朝准地台 二 级构造单元的迁西褶皱 三级构造单元的太行山隆起的东部边缘 库区附近主要断裂有 怀柔 涞水深断裂 是东带太行山前深断裂 北起怀柔城北 向 ES 经海淀 房山至涞水 长约 140km 总体走向 NE35 左右 倾向 ES 倾角较陡 距迁西约 200 km 沧洲 大名深断裂 是华北平原深断裂带 亦名沧东断裂 为平 原区的一条重要的隐伏断裂 北起丰润 唐山之间 向南经天津 沧州 德州 大名延入河南 总体走向 NE30 左右 区内全长约 500 km 距 迁西约 36 km 密云 喜峰口大断裂 西起密云 向东经墙子路 兴隆 半壁山 喜峰口 青龙木头凳延入辽宁 全长 220 km 以上 距迁西约 40 km 平坊 桑园大断裂 为大兴安岭东麓前缘深断裂南延部位 断裂 32 在过平泉以南 转折成 NE 向 约 NE50 距迁西约 65 km 青龙 滦县大断裂 北起青龙扎兰杖子 向南沿青龙河谷经卢龙 滦县 隐入华北平原 总体走向 NE25 左右 向北西陡倾 长 150km 以上 距迁西约 40 km 固安 昌黎隐伏大断裂 位于燕山山前平原区 全线隐伏 西起 固安 向东经廊坊 宝坻 倴城 昌黎 再东入渤海 沿线多处被 NNE 或 NW 向断层平面错移 呈错落折线 大体在北纬 39 30 40 区间 分布 走向近 EW 向 长北约 320km 距迁西约 70 km 上述断裂皆为深断裂和大断裂 第四纪以来活动微弱 对工程无大 影响 详见图 3 1 图图 3 13 1 迁西县断裂构造分布示意图迁西县断裂构造分布示意图 2 丰宁 隆化深断裂 3 大庙 娘娘庙深断裂 4 尚义 平泉深断裂 7 怀柔 涞水深断裂 10 沧洲 大名深断 裂 密云 喜峰口大断裂 平坊 桑园大断裂 青龙 滦县大断裂 固安 昌黎大断裂 3 地震 根据 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 和中国地震局制定 33 国家质量技术监督局发布的 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 库区抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度为 0 10g 地 震动反应谱特征周期为 0 40s 设计地震分组为第二组 4 气象条件 该区属暖温带大陆性季风气候 冬季寒冷 最低气温出现在 1 月份 极值为 23 平均气温 5 8 夏季炎热 最高气温出现在 7 月份 极值为 39 3 平均气温为 25 2 多年平均气温为 10 6 全年无 霜期为 176 天 近二十年的最大冻结深度为 760mm 本区多年平均降水量为 586mm 最大积雪厚度为 230mm 多年平均 蒸发量 1636 30mm 多年平均相对湿度为 49 80 本区的主导风向受季风控制 冬季多东北风 夏季多西南风 最大 风速为西北风 风速可达 21m s 5 物理地质现象 坝址区范围内未发现滑坡 崩塌等不良物理地质现象 查阅 建筑 地基基础设计规范 GB50007 2011 附录 F 中国季节性冻土标准 冻深线图 迁西县多年平均冻土厚度约为 0 8m 3 33 3 坝址区工程地质条件及评价坝址区工程地质条件及评价 3 3 1 工程地质条件 坝址区地质结构属土层单一结构 根据地层时代 岩性及空间分布 特征 将坝址区地层叙述如下 太古迁西群上川组变质岩 Ars 强风化片麻岩 灰黑色 岩心成碎块状 节理发育 钻进较困难 岩石较坚硬 大坝两坝肩以及溢洪道一带均有出露 第四系全新统人工堆积 Q4ml 残积土 黄褐色 湿 可塑 干强度及韧性中等 无摇振反应 切 34 面稍有光泽 含风化岩碎块 坝体心墙土 黄褐色 硬可塑 稍湿 岩性以粉质壤土为主 成分 以壤土 粉质粘土 粗砂为主 含碎石 坝壳土 黄褐色 中密 稍湿 岩性以砂砾土为主 粘粒含量低 地层岩性分布详见 工程地质剖面图 和 钻孔柱状图 3 2 土体物理力学性质 本次勘察在坝体土层中采取土样 17 件 进行了室内土工试验 根 据规范要求 土的物理性质指标 均以试验数据的平均值作为建议值 适当选取小数位 土的渗透系数用于判定水库渗漏时以大值平均值作 为建议值 压缩试验指标软弱层以大值平均值作为建议值 非软弱层以 平均值作为建议值 抗剪强度指标以试验值的平均值作为建议值 适当 选取小数位 承载力建议值则综合参考了室内试验成果 并进行工程 类比后综合提出 土的物理力学性质指标建议值见表 3 1 渗透计算所 需数据见表 3 2 拦河坝剖面土体物理力学性质指标见表 3 3 3 3 钻孔压水试验 表表 3 13 1 土岩物理性质指标建议值表土岩物理性质指标建议值表 质量密 度 干密度 d 天 然 含水率 孔隙比 e 渗透系数 k 内摩擦角 c 粘聚力 Cc 位置 土类 名称 g cm3 g cm