毕业设计学习模板

湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院 Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power 毕毕业业设设计计成成果果 设计项目名称设计项目名称 六水河河道整治工程六水河河道整治工程 初步设计报告 专专 业 业 水利工程水利工程 班班 级 级 20122012 级水工五班级水工五班 姓姓 名 名 胡胡 强强 学学 号 号 201201050012201201050012 指导老师 指导老师 肖慧芳肖慧芳 任务下达日期 任务下达日期 20122012 年年 1111 月月 0707 日日 设计完成日期 设计完成日期 20122012 年年 1212 月月 0505 日日 水利工程系水利工程系 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 目目 录录 工程特性表工程特性表 1 1 综合说明综合说明 1 1 1 1 概述 1 1 2 水文及调洪演算 1 1 3 地质 3 1 4 除险加固设计 4 1 5 环境保护设计与水土保持 6 1 6 工程管理 7 1 7 施工组织设计 7 2 2 水文水文 1010 2 1 流域概况 10 2 2 气象 10 2 3 径流 10 2 4 设计洪水复核 10 2 5 调洪演算 14 2 6 水库抗洪能力复核 17 3 3 地质地质 1919 3 1 区域地质概况 19 3 2 主要建筑物工程地质条件 20 3 3 天然及人工建筑材料 21 4 4 除险加固设计除险加固设计 2222 4 1 工程等别 建筑物等级 22 4 2 工程现状及存在的问题 22 4 3 大坝加固设计 23 5 5 水土保持与环境保护设计水土保持与环境保护设计 3131 5 1 工程及项目区概况 31 5 2 水土保持设计 31 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 5 3 环境保护设计 35 6 6 工程管理设计工程管理设计 3737 6 1 工程管理简况及设计依据 37 6 2 工程管理范围与保护范围 38 6 3 工程管理设施 38 6 4 工程管理运用 39 7 7 施工组织设计施工组织设计 4141 7 1 施工条件 41 7 2 导流围堰与基坑排水 42 7 3 料场的选择和开采 42 7 4 主体工程施工 43 7 5 施工交通运输 49 7 6 施工工厂设施及风 水 电布置 49 7 7 施工总体布置 50 7 8 施工总进度 50 7 9 施工组织机构 51 总结总结 5252 致谢致谢 5353 参考文献参考文献 5454 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 工程特性表工程特性表 序号指标名称单位原设计初步设计备注 一水文 1 坝址控制流域面积 km 0 210 21 2 干流长度 km0 460 46 3 平均坡降 53 20 53 20 4 多年平均降雨量 mm1340 001340 00 二水库 1 水位 校核洪水位 m79 0679 06 200 年一遇 设计洪水位 m78 7278 72 20 年一遇 正常蓄水位 m78 5078 50 死水位 m73 7673 76 2 库容 总库容万 m 25 5025 50 正常蓄水位库容万 m 22 0022 00 死库容万 m 3 203 20 三洪水 1 设计洪水标准年 2020 重现期 设计洪峰流量 m s1 401 40 设计下泄流量 m s0 360 36 2 校核洪水标准年 200200 重现期 校核洪峰流量 m s3 803 80 校核下泄流量 m s1 431 43 四主要建筑物 1 大坝 坝型均质土坝均质土坝 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 序号指标名称单位原设计初步设计备注 坝顶高程 m80 1080 10 最大坝高 m10 7010 60 坝顶宽 m4 004 00 坝顶轴长 m190 00190 00 2 泄水建筑物 溢流堰型式正槽式正槽式 堰顶高程 m78 9778 50 堰顶宽度 m2 004 00 消能方式无底流 3 输水建筑物 3 1 输水涵洞 结构型式无压瓦管 预制砼承 插圆管 输水道长 m34 0033 00 输水道尺寸 宽 高 mD250D1000 进口底板高程 m73 6371 87 闸门型式平板斜拉 启闭型式手动手动 启闭机t 台无 2t 五工程效益 1 灌溉面积万亩 0 040 04 水田万亩 0 040 04 2 可养鱼水面亩 3030 3 防洪保护面积亩 15001500 4 下游影响主要城镇 及交通干线 km 距临澧县城 km13 001300 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 0 1 1 综合说明综合说明 1 11 1 概述概述 1 1 11 1 1 工程概况工程概况 水库座落在 县 乡双司村 位于东经 111 42 北纬 29 29 是一座以灌溉为主结合防洪 养鱼等综合利用的小 型水利工程 该工程始建于 1968 年 水库本身集雨面积 0 21km2 总库容 25 5 万 m3 正常蓄水位 78 50 米 相应库容 22 万 m3 其枢纽工程由大坝 放水设备 双 向转动闸门 涵管 溢洪道等几大部分组成 大坝为均质土坝 坝轴长 190 米 最大坝高 10 7 米 坝顶宽 4 0 米 大坝右端设有无压瓦管 断面尺寸 0 25 米 长 34 米 大坝左端设有断面尺寸为 2 1 6 米的宽顶堰式溢洪道 最大流 量为 1 2m3 s 该工程大坝下游人口 50 人 耕地面积 200 亩 水库建成后每年承担着杨板 乡双司 1 个村 4 个组的灌溉用水 面积为 380 亩 但由于经过 30 多年运行 从 未进行大坝除险加固处理 目前由于工程日渐老化 暴露出的险 漏 老 破 等现象已日趋严重 其灌溉效益及调洪能力等逐年衰减 1 1 21 1 2 工程存在的病险问题工程存在的病险问题 内坡浪击严重 输水涵管进水段冲毁 无闸门 未建溢洪道 输水涵管漏水 白蚁危害严重 1 21 2 水文及调洪演算水文及调洪演算 1 2 11 2 1 流域概况流域概况 水库座落在常德市 县 乡双司村 位于东经 111 42 北纬 29 29 属于澧水水系 水库控制集雨面积 0 21 km2 坝址以上干流长 0 46km 干流平均坡降 53 2 库区内山高坡陡 植被较好 水土流失较轻 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 1 水库无外引 1 2 21 2 2 设计暴雨设计暴雨 水库集雨面积 0 21km2 流域内无实测水文资料 湖南省暴雨查算 手册 查算暴雨推求 从推求成果可以看出 湖南省暴雨查算手册 查算成果是合理的 因此 设计选用本次洪水计算成果 并以此作为调洪演算的依据 1 2 31 2 3 设计洪水设计洪水 本次设计洪水计算用 湖南省暴雨查算手册 中的推理公式计算设计洪水 设计成果见表 1 1 表 1 1 水库设计洪水参数及成果 重现期 a 20020 备注 Q上 m m3 s 3 81 4 h 1 261 72 Qi m3 s 12 77 7 Q上 m Qi 0 2980 364 Q下m m3 s 0 260 15 Q下 m m3 s 0 020 01 W 万 m3 64 F 0 21km2 L 0 46km J 53 2 1 81 m 0 24 本次设计洪水采用 湖南省暴雨洪水查算手册 进行计算 洪峰模数大于 邻近胜天 谭家峪水库 已通过评审 符合控制面积越大洪峰模数越小和坡降 越大洪峰模数越大的规律 因此本次洪水计算成果是合理的 1 2 41 2 4 调洪演算调洪演算 水库调洪计算采用静库容法 以 78 50m 的正常水位起调 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 计算结果如下表 1 2 表表 1 21 2 水库调洪演算结果水库调洪演算结果 频 率 P 最高水位 Zm m 相应库容 Vm 104m3 相应泄量 qm m3 s 起调水位 m 5 78 7223 00 36 0 5 79 0625 01 43 78 50 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 2 调洪结果表明 20 年一遇设计洪水位为 78 72m 相应泄量 0 36m3 s 200 年一遇校核洪水位为 79 06m 相应泄量为 1 43 m3 s 1 31 3 地质地质 1 3 11 3 1 区域地质情况区域地质情况 1 地形地貌 水库位于澧水流域大溪河支流上 工程区为剥蚀构造低山丘陵地貌 地势北高南低 2 地层岩性 工程所在区域出露的地层岩性 按从新到老依次为大坝人工堆积层 QS 第四系 Q 冲积堆积的粘土砂卵砾石 志留系下统 S1 砂页岩 现分述如下 人工堆积 Qs 为大坝填筑土层上部为黄色含砾粘土 QS 1 与下部 为黄色粘土 QS 分布于坝体 第四系全新统冲积层 Q4al 上部为棕黄色的砂质粘土和粘土 内含 铁锰质结核和灰色 灰绿色网纹状粘土条带 局部见有黄色粘质砂砾石层 第四系更新统冲积层 Q3al 上部为黄褐色的粉质粘土 Q3al 2 下 部为灰褐色含粘和粉细砂的砂卵砾石层 志留系 S1 青灰色灰绿色粉砂岩夹灰绿色的页岩 中厚层 厚层状 表部岩石已风化成黄色 x 节理发育 内有泥质和砂质充填 3 地质构造 区内位于新华夏系构造第二沉降带的南部 构造特点是以褶皱为主 断层 不甚发育 澧南大断裂 澧水隐伏断裂在区内南东侧通过 地质构造较为简单 库坝区未见大型断裂和褶皱 澧南大断裂 澧水隐伏断裂是区内主要地震构造 历史记载 区内共发生 22 次地震 1631 年在双堰坪曾发生 4 5 级地震 1860 年在屈家岗曾发生 4 5 级地震 解放以来共发生 4 度有感地震 15 次 沿澧水隐伏断裂发生过 4 次地震 根据 GB18306 2001 版 1 400 万 中国地震动峰值加速度区划图 和 中国地 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 3 震动反应谱特征周期区划图 该区地震动峰值加速度为 0 10g 地震动反应谱 特征周期为 0 35s 对应的地震基本烈度为 度区 4 水文地质条件 区内地下水类型有第四系孔隙潜水和基岩裂隙潜水 孔隙潜水主要分布于 第四系冲积层和残坡积层内 靠大气降水补给 排泄至水库及下游溪沟 动态 变化大 基岩裂隙潜水分布在水库两岸岩体中 多为库水补给 以节理裂隙为 径流通道 通过基岩裂隙或填筑土和基岩接触面向下游排泄 大坝下伏的基岩 多为强风化岩体 节理裂隙中等发育 微张开 闭合 因有泥砂质充填 为微 透水带 1 3 21 3 2 岩土物理力学参数建议值岩土物理力学参数建议值 根据野外地质鉴定 钻孔试验 现场调查及坝体原状土样室内试验成果分 析 坝体为均质土坝 坝区岩土物理力学地质参数建议值取值总体原则按照 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 的附录 D 并结合工程类比确定 土体物理性参数取平均值 渗透系数 压缩性系数推荐值取试验大值平均值 干密度 内摩擦角 凝聚力取试验小值平均值 抗剪强度指标 参考试验值并 结合工程类比提出 岩土物理力学参数建议值见表 3 1 1 41 4 除险加固工程设计除险加固工程设计 1 4 11 4 1 坝顶高程复核坝顶高程复核 经计算 所需的坝顶高程最高为 80 13m 设计洪水情况 现 水库 坝顶高程为 80 10m 不满足设计洪水要求 1 4 21 4 2 溢洪道控制段顶部高程复核溢洪道控制段顶部高程复核 经计算 水库溢洪道控制段的顶部高程宣泄校核洪水时不得低于 79 36m 而水库溢流道控制段顶部现有高程为 79 81m 溢洪道控制段顶部高程 满足抗洪要求 1 4 31 4 3 主坝防渗与排水设计主坝防渗与排水设计 1 坝身加固处理方案拟定 方案 坝身粘土冲抓套井回填 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 4 方案 坝身高压旋喷灌浆 经比选 推荐采用方案 进行大坝加固处理 2 坝身冲抓套井回填设计 该方案在坝轴线处上 80 00m 高程 采用冲抓套井回填粘土形成防渗墙 坝身冲抓套井回填一排 孔距 0 78m 冲抓套井回填深入建基面以下 1m 经计算 大坝套井回填总长度 1944m 共需钻孔 244 个 钻孔总进尺 1944m 3 坝体排水设计 水库主坝为均质土坝 兴建时坝下游未设置排水棱体 根据对现状 的渗流计算分析 本次新建贴坡排水 排水位置见设计图 贴坡排水由 400mm 厚块石 碎石 粗砂各 200mm 厚组成 4 白蚁防治 水库大坝上存在白蚁危害 本次设计初步探明主坝有主巢多个 白蚁 危害大坝 造成坝体空洞而跌窝 渗漏和散浸等险情 破坏了坝体结构 对大 坝白蚁危害的防治 采取以下治理措施 治理时按照找巢 灭杀 灌填 3 个环节进行 即有破巢除蚁 药物诱杀和 药物灌浆等 1 4 41 4 4 溢洪道加固设计溢洪道加固设计 1 改造缘由 溢洪道位于大坝右岸 为开敞式溢洪道 无进水段 无控制段 无泄槽 无消能防冲设施 影响水库大坝安全 2 溢洪道结构新建设计 控制段新建设计 控制段长 8m 溢流堰的堰面型式为宽顶堰 堰顶高程 78 5m 平均堰顶宽 4m 采用 C20 钢筋砼底板 厚度为 500mm 并每隔 10m 设一道伸缩缝 缝宽 2cm 缝间以沥青杉板充填 泄槽段新建设计 设计泄槽纵坡坡比 1 7 底宽 4m 对边墙和地板进行衬砌 边墙为重力式 挡墙 墙体高 1 2 5m 顶宽 0 5m 外侧面竖直 内侧面坡比 1 0 3 基础埋深 0 5m 底板 30cm 的 C20 钢筋砼底板 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 5 尾水段新建设计 为了防止水流冲刷设一消力池 经过计算 池深 1m 池长 10m 消力池边墙 采用 M7 5 浆砌石重力式挡墙形式 墙体高 2 5m 顶宽 0 5m 外侧面竖直 内 侧面坡比 1 0 3 基础埋深 0 5m 底板采用 C20 钢筋砼底板 厚度为 500mm 其后接原渠道 1 4 51 4 5 输水设施加固工程设计输水设施加固工程设计 水库现有进口无闸门低涵 原低涵为瓦管结构 也存在渗漏现象 本次设 计将原渗漏涵管挖除 埋置预制混凝土承插圆管新建低涵 承插管总长为 33m 管径为 1m 新建进水闸室 新建斜拉式闸门 新建启闭室及其启闭设备 1 4 61 4 6 金属结构设计金属结构设计 本工程金属结构设施主要为大坝灌溉低涵进口输水斜拉闸门及其启闭设施 1 4 71 4 7 工程观测设计工程观测设计 水库目前无任何的变形 渗流监测观测设施 不利于渡汛与大坝安 全监测 需对工程重新进行观测设计 1 大坝变形观测 对大坝进行水平位移和竖向位移的监测采用人工观测法 在大坝左 右岸各设置 1 个钢筋砼观测点 2 渗流监测 在大坝贴坡排水后排水沟内设置量水堰 1 个以观测其流量 3 水文气象观测 在大坝上游右岸设立一组水尺 观测上游水位 在坝区新 增 1 个自记雨量器观测坝区降雨量 气温观测通过设在坝区专用百叶箱内的自 记温度计进行坝区气温的自动记录 1 51 5 环境保护设计与水土保持环境保护设计与水土保持 1 5 11 5 1 环境保护环境保护 工程施工时 砼浇筑养护和水泥灌浆 施工机械检修 冲洗等过程不可避 免将产生施工废水 其中砼浇筑及灌浆工程产生的废水中污染物主要为悬浮物 机械设备运行 检修 设备冲洗产生的废水主要为含油废水 施工区主要空气 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 6 污染物为 TSP CO NOx 其中 CO NOx 主要是施工燃油机械排放尾气所致 TSP 主要为施工产生的粉尘和交通运输产生的扬尘所致 施工车辆尾气排放对 区域空气质量影响较大 因此 运输车辆必须安装尾气净化器 严禁超负荷运 行 确保车辆尾气达标排放 同时 由于各工程施工 车辆运输等产生的粉尘 扬尘对施工区及其周围区域空气污染较大 应尽量安排运输车辆晚上行驶 且 运土车箱应加盖遮篷 避免沿途洒散 定期对施工区和运输路面进行清扫 洒 水 1 5 21 5 2 水土保持设计水土保持设计 主要对土料场区 弃渣场区和施工临建工程区域分区进行防治 本工程需设土料场 1 处 占地面积 0 1hm2 开采量 2000m3 自然方 开采 后采取平整土地 恢复林草植被等防治措施 需平整土地 0 05hm2 营造马尾 松与杉木混交水保林 0 05hm2 设置弃渣场 1 处 渣场面积 0 08hm2 为了防止弃渣随暴雨径流冲刷而流 失 采取坡脚挡渣墙加撒草籽护坡的措施防止弃渣流失 施工临时工程区包括 施工临建设施 完工后拆除临建设施 平整土地 恢复林草植被 1 61 6 工程管理工程管理 水库产权及管理权归杨板乡水管站所有 大坝除险加固工程完建后 维持现有管理模式 根据 水利工程维修养护定额标准 试点 水利工程管 理单位定岗标准 试点 应配备管理人员及生产人员 2 人 管理人员为杨板乡 政府水利管理站人员 水库无管理用房 水库无防汛器材仓库 本着有利管理 方便生活 经济适用的原则 配置必要水情自动测报系统 办公设备 生产及 生活设施 防汛道路及工程观测设施 新建管理用房 50m2 1 71 7 施工组织设计施工组织设计 1 7 11 7 1 施工条件施工条件 水库位于 县 乡潭河村境内 属于澧水水系 距临澧县城约 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 7 30km 乡村公路通往坝区 交通较为便利 工程施工所需主要建材水泥 钢筋 木材 油料和炸药等均可从临澧县城购买 施工用电可从附近 380v 输电线路接 入 施工用水可直接从水库内抽取 生活用水可就近采用当地居民生活用水 1 7 21 7 2 施工导流施工导流 本次设计仅灌溉输水建筑物进水闸拆除改建工程施工时需修筑临时围堰 考虑进水闸施工工期不长 设计在灌溉输水建筑物进水闸拆除改建时 在闸上 游段填筑袋装粘土围堰 利用临时排水设施将基坑水排至库内 围堰高度 3m 上下游坡比分别为 1 1 5 1 2 0 围堰轴线以进口为中心筑成半圆形 1 7 31 7 3 主体工程施工主体工程施工 本工程主要是坝体套井冲抓回填 砼预制块护坡 输水涵重建 溢洪道新 建 另外有部分土方开挖回填工程 土方开挖 开挖采用 1m3 反铲挖掘机挖装 8t 自卸汽车运输 开挖土料就 近堆放 以备自身回填之用 土方回填和贴坡排水填筑 采用 1m3 反铲挖装 8t 自卸汽车运至工作面 推土机铺料 采用小型振动碾压实 边角部位采用人工夯实或蛙式打夯机逐层 夯实 大坝下游排水堆石体堆石部分利用开挖石料 其余外购 8t 自卸汽车运 输至工作面卸料 浆砌石拆除 浆砌石拆除采用手风钻钻孔 人工钢钎撬挖 拆除石料采用 人工搬运就近堆放 其中较为完整的石料经人工清理 整修后可为该项目砌石 施工所利用 少量剩余弃料采用 1m3 反铲挖掘机装 8t 自卸汽车运输 全部弃置 于附近弃渣场 砼浇筑施工 排架等高部位砼浇筑需搭建满堂脚手架 人工制安钢筋 人 工立模 0 4m3 移动式搅拌机拌制混凝土 手推双胶轮车水平运输 经溜筒或 溜槽入仓 采用 2 2kw 插入式振捣器振捣 人工洒水养护并拆模 底板砼 边 坡砼及垫层砼等采用手推双胶轮车水平运输入仓 由平板振捣器振捣振捣 人 工洒水养护并拆模 预制砼施工 由 0 4m3 移动式拌和机拌制混凝土 人工入仓 待预制块强 度满足施工要求后采用人工结合胶轮车或人工装拖拉机运输至施工部位进行安 装施工 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 8 浆砌石砌筑 浆砌石施工所需石料全部外购采用 10t 载重汽车运至工地卸 料 然后采用手推双胶轮车运至砌筑作业面附近卸料 部分需要人工搬运至作 业面 干砌石 干砌石主要为大坝下游坡脚堆石贴坡排水 块石料在工程场地附 近料石场购买运至工地 块石由手推双胶轮车运至作业面 人工搬运砌筑 砂卵石垫层铺设 砂石垫层铺设所需砂砾石料采用 10t 载重汽车运至工地 人工采用手推胶轮车运至施工作业面进行铺设施工 草皮护坡 利用 10t 载重汽车运至工地作业面附近 由人工挑运至个作业 面 采用人工铺植 冲抓回填 冲抓回填采用 SJZ 95 型钻机造孔 砼夯锤 1 7 41 7 4 施工总布置施工总布置 大坝上游右岸场地比较宽敞 适合布置水泥仓库 钢筋及木材加工厂 建 议将较大的临建布置于此 零星材料堆场可就近布置在大坝较空旷处 少量新 建临时生活用房可靠水泥仓库布置 主要靠租用附近民房解决 因施工时段较短 故所有临建设施均采用棚式结构 1 7 51 7 5 施工进度计划及技术供应施工进度计划及技术供应 本工程施工总工期控制为一个枯水期共 5 个月 主体工程施工期为 4 个月 第一年的 11 月上旬为施工准备期 施工准备工作主要有施工临建设施 风水电 形成等 第一年的 11 月下旬至第二年 3 月为主体工程施工期 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 9 2 2 水文水文 2 12 1 流域概况流域概况 水库座落在常德市 县 乡双司村 位于东经 111 42 北纬 29 29 属于澧水水系 水库控制集雨面积 0 21 km2 坝址以上干流长 0 46km 干流平均坡降 53 2 库区内山高坡陡 植被较好 水土流失较轻 水库无外引 水库枢纽工程由大坝 溢洪道和输水涵洞等永久性建筑物组成 水库主坝为均质土坝 大坝为均质土坝 坝顶高程 80 1 米 坝轴长 190 米 最大坝高 10 7 米 坝顶宽 4 0 米 大坝左端设有条石无压箱涵 断面尺寸 0 25 米 长 34 米 大坝右端设有断面尺寸为 2 1 6 米的宽顶堰式溢洪道 最大泄量为 1 2m3 s 2 22 2 气象气象 水库所处地属亚热带季风湿润气候 气候温和 雨量充沛 日照充足 四 季分明 多年平均气温 16 6 最低气温 5 7 最高气温 40 2 多年平均 降雨量 1340mm 最大 24 小时降雨量 261mm 最大 1 小时降雨量 92 8mm 降雨 多集中在 5 7 月 占年降雨量的 50 秋初高温少雨 常有伏旱 多年平均蒸 发量 1108mm 全年无霜期 284 天 年平均日照数为 1586 小时 多年平均风速 16m s 2 32 3 径流径流 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 10 根据湖南省水资源成果径流深等值线图查得 水库库区多年平均径流 深约 920mm 则水库多年平均来水量约为 19 32 万 m3 2 42 4 设计洪水复核设计洪水复核 水库无实测洪水资料 洪水复核采用 湖南省暴雨洪水查算手册 1984 年版 由暴雨推求设计洪水 2 4 12 4 1 工程等级及洪水标准复核工程等级及洪水标准复核 水库设计正常库容 22 0 万方 死水位 73 76 米 死库容 3 20 万 m3 水库目前灌溉面积 380 亩 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 第 2 1 1 条 2 1 2 条 2 2 1 条 3 2 4 条及 防洪标准 GB50201 94 第 6 1 1 条 6 1 2 条 6 2 1 条等相关条款的规定 该水库为 小 型水库 工程等别属 等工程 主要建筑物级别为 5 级 次要建筑物 级别为 5 级 其设计洪水标准为 20 年一遇 校核洪水标准为 200 年一遇 2 4 22 4 2 设计暴雨设计暴雨 水库所在的水系上没有设水文站 建库后 水库没有设立任何水文气象观 测设施 水库管理单位也没有开展入库流量观测等项目 无实测暴雨及洪水资 料 属无资料地区 根据 水库的地理位置 东经 111 42 北纬 29 29 和集雨面积 0 21km2 在 查算手册 上查得该水库数湖南省暴雨一致区第六区 库区多 年平均最大降雨量 H24 点为 110 0mm 其它参数的查算结果见表 2 1 表表 2 12 1 水库设计暴雨成果水库设计暴雨成果 P 项目 0 55 0 备 注 KP2 791 88 H24 点 mm 306 9206 8 H24 面 mm 305 4205 8 n20 6120 638 n30 7080 742 H1 mm 101 675 3 F 0 21km2 L 0 46km J 53 2 H24 点 110mm CV 0 45 CS 3 5CV 0 995 I0 27mm 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 11 H3 mm 155 7112 H6 mm 203 7143 8 H12 mm 249 4171 8 R总 mm 278 4178 8 0 780 74 R上 mm 217 1132 3 2 4 32 4 3 设计洪水设计洪水 水库没有水文气象观测资料 本次洪水复核的洪水计算根据湖南省 水利水电厅 1984 年编制的 湖南省暴雨查算手册 进行计算 以下简称 查算 手册 采用推理公式推求设计洪水 1 洪峰流量及汇流时间根据下列公式计算 3 1 4 1 JF L m 0 183 0 489 22 m 0 0284 1 093 22 100 净峰流量 Qm 0 278 F R t 汇流时间 4 1 3 1 1278 0 QmmJ L 地面径流总量 Qp R 上 F 3 6t 峰量比 Qmp Qp 地下径流深 R 下 p R 总 p R 上 p 按等腰三角形关系求地下径流峰值 Qm 地 p T 1 6 3 1 t FR Qm 下 地 式中 T 为地下径流峰顶位置 地下径流过程 Qm 地 p t 用三角形分配法推求 水库设计洪水参数及成果如表 2 2 表表 2 22 2 水库设计洪水参数及成果水库设计洪水参数及成果 重现期 a 20020 备注 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 12 Q上 m m3 s 3 81 4 h 1 261 72 Qi m3 s 12 77 7 Q上 m Qi 0 2980 364 Q下m m3 s 0 260 15 Q下 m m3 s 0 020 01 W 万 m3 64 F 0 21km2 L 0 46km J 53 2 1 81 m 0 24 2 设计洪水过程线的推求 参照 查算手册 地面径流过程按径流分配系数法推求 地下径流过程按 等腰三角形关系推求 各频率洪水过程线见表 2 3 表表 2 32 3 水库设计洪水过程线水库设计洪水过程线 推理公式推理公式 单位 单位 m m3 3 s s t 1h P 0 5 P 5 t 1h P 0 5 P 5 00082 00 6 10 10 091 60 6 20 20 0 101 40 5 30 30 2 111 20 4 41 10 7121 10 4 51 81 4131 00 4 62 80 9141 00 3 73 80 8 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 13 英雄湾洪水过程线 1 0 1 2 3 4 051015 时段 h 流量 立方米 秒 校核洪水过程线 设计洪水过程线 图图 2 12 1 水库水库 2020 年一遇设计 年一遇设计 200200 年一遇校核洪水过程线年一遇校核洪水过程线 3 洪水总量的计算 设计洪水总量 Wmp 0 1R 总 F 则 Wm5 4 万 m3 Wm0 5 6 万 m3 4 洪水成果的合理性检查 本次设计洪水采用 湖南省暴雨洪水查算手册 进行计算 洪峰模数大于 邻近胜天 谭家峪水库 已通过评审 符合控制面积越大洪峰模数越小和坡降 越大洪峰模数越大的规律 因此本次洪水计算成果是合理的 见表 2 4 表表 2 42 4 澧水支流水库澧水支流水库 100100 年一遇的洪峰模数年一遇的洪峰模数 水库 名称 集雨面积 km2 干流长度 km 干流平 均 坡降 24 小时点 暴雨 mm 洪峰流量 m3 s 洪峰模数 m3 s km 2 胜天 8 255 7529 013095 711 60 谭家峪 4 414 0012 512046 210 48 0 210 4653 21102 712 85 根据上述分析 认为 本次洪水计算成果是合理的 因此 设计选用本次 洪水计算成果 并以此作为调洪演算的依据 2 4 42 4 4 施工分期洪水施工分期洪水 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 14 为了保证 水库除险加固顺利进行 须进行围堰导流 依据 SL252 2000 水利水电工程等级划分及洪水标准 和 SL303 2004 水利水电工程施工 组织设计规范 本工程施工期使用的临时性挡水建筑物级别为 5 级 其洪水标 准按施工围堰期 5 年一遇的重现期确定 由常德市水文资料统计计算 枯水期 10 月 次年 3 月 的最大 24 小时平均降雨量为 33 0mm Cv 0 35 Cs 2 CV Kp 1 28 5 年一遇枯水期降雨量为 42 2mm 查降雨量与径流系数相关图得 径流系数为 0 5 水库 24 小时产水量为 0 5 42 2 0 21 0 1 0 44 万 m3 死 水位 73 76m 死库容 3 2 万 m3 产水量加死库容为 3 64 万 m3 相应水位 73 96m 2 52 5 调洪演算调洪演算 2 5 12 5 1 基本资料基本资料 1 入库洪水过程线 水库入库洪水过程线分别为前述 20 年一遇设计以及 200 一遇校核洪 水过程线 见表 2 3 2 库容曲线 水库库区植被较好 库尾各支流入库口淤积情况均较轻 本次洪水 复核采用由 水库提供原始水位 库容曲线 见表 2 5 图 2 2 表表 2 52 5 水库库容曲线表水库库容曲线表 水位 m 库容 万方 备注水位 m 库容 万方 备注 70077 516 8 73 763 2死水位78 522正常蓄水位 7567925 2 769 479 527 6 7713 88032 6 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 15 英雄湾水库水位库容曲线 68 70 72 74 76 78 80 82 05101520253035 库容 万立方 水位 米 图图 2 22 2 水库水位库容关系曲线水库水位库容关系曲线 3 泄流曲线 水库的泄水建筑物形式为宽顶堰式溢洪道 其泄流曲线按照 溢洪 道设计规范 推荐的公式计算 其中 B 为 2 0m 现在实际溢 2 3 0 2 HgmBQ 洪道宽度 m 流量系数 取为 0 38 正常蓄水位 78 50m 以上水库水位与 溢洪道泄流量的关系见下表 2 6 和图 2 3 表表 2 62 6 水库库水位 下泄流量曲线水库库水位 下泄流量曲线 库水位 m 78 578 778 979 179 379 580 0 下泄流量 m3 s 00 30 851 562 413 366 18 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 16 英雄湾水库泄流曲线 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 7878 57979 58080 5 水位 米 流量 立方米 秒 图图 2 3 水库泄流曲线水库泄流曲线 4 起调水位 水库泄水建筑物为无闸门控制溢洪道 起调水位为正常蓄水位为 78 50 米 2 5 22 5 2 调洪演算调洪演算 根据时段内水量平衡原理进行调洪演算计算 基本方程为 Vt qq t QQ 22 2121 Vfq 式中 Q 入库流量 m3 s q 出库流量 m3 s 蓄水变量 万 m3 v 计算时段长 s t 水库调洪演算 就是通过水量平衡方程求得不同设计入库流量过程情况 下的出库流量 从而求出相应设计入库流量情况下的最高库水位以及相应的库 容和下泄流量 根据 水库的具体情况 并为了水库安全起见 调洪演算 遵循以下两条原则 第一 除溢洪道以外 其它输水设施 如灌溉输水涵洞 均 不参与泄洪 第二 起调水位 正常蓄水位 78 50m 以上 以溢洪道的最大溢 流能力泄洪 其成果见表 2 7 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 17 表表 2 72 7 水库调洪演算结果水库调洪演算结果 频 率 P 最高水位 Zm m 相应库容 Vm 104m3 相应泄量 qm m3 s 起调水位 m 5 78 7223 00 36 0 5 79 0625 01 43 78 50 2 62 6 水库抗洪能力复核水库抗洪能力复核 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 主要是对水库挡洪建筑物顶部高程进行复核 2 6 12 6 1 水库大坝顶部高程复核水库大坝顶部高程复核 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 以下简称 规范 水库大 坝的顶部 大坝上面设有防浪墙时为防浪墙顶部 应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 静水位以上的超高参照 水利水电工程等级划 分及洪水标准 SL252 2000 执行 具体计算式如下 Z Z0 Rp e A 式中 Z 水库大坝顶部高程 m Z0 水库静水位 m Rp 波浪爬高 mPp RKR KP 系数 按 规范 附表 A 1 13 确定 Rm 波浪平均爬高 2 1 mLhKKR mmwm 糙率渗透系数 取 0 9 K KW 经验系数 按 规范 附表 A 1 12 2 确定 hm 平均浪高 m 按莆田公式计算 W 计算风速 设计取 1 5 16m s 校核取 16m s D 风区长度 取 200m Lm 平均波长 m 按莆田公式计算 m 坝坡系数 取为 2 e 风壅水面高 m cos 2 2 m gH DKW e 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 18 A 安全超高 正常运用取 0 50m 非常运用取 0 30m 计算结果如下表 2 8 和表 2 9 表表 2 82 8 水库大坝在静水位以上的超高水库大坝在静水位以上的超高 项目R m e m A m y m 正常运用 0 900 0070 51 407 非常运用 0 550 0030 30 853 表表 2 92 9 水库大坝坝顶所需最低高程水库大坝坝顶所需最低高程 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 超高 m 正常运用 78 721 40780 1380 10 0 03 非常运用 79 060 85379 9180 100 19 经上述复核 根据 防洪标准 GB50201 94 规定 水库大坝顶部 现有高程 80 10m 比本次复核高程 80 13m 低 0 03m 水库大坝坝顶高程 不满足洪水的挡洪要求 需加高 2 6 22 6 2 溢洪道控制段顶部高程的复核溢洪道控制段顶部高程的复核 水库溢洪道无闸门控制 根据 溢洪道设计规范 SL253 2000 2 3 7 规定 控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高 0 3m 因此 水库溢洪道控制段导墙顶部高程不得低于 79 36 79 06 0 3 m 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 19 3 3 地质地质 3 13 1 区域地质区域地质概况概况 3 1 13 1 1 地形地貌 地形地貌 水库位于澧水流域大溪河支流上 工程区为剥蚀构造低山丘陵地 貌 地势北高南低 3 1 23 1 2 地层岩性 地层岩性 工程所在区域出露的地层岩性 按从新到老依次为大坝人工堆积层 QS 第四系 Q 冲积堆积的粘土砂卵砾石 志留系下统 S1 砂页岩 现分述如下 人工堆积 Qs 为大坝填筑土层上部为黄色含砾粘土 QS 1 与下部 为黄色粘土 QS 分布于坝体 第四系全新统冲积层 Q4al 上部为棕黄色的砂质粘土和粘土 内含 铁锰质结核和灰色 灰绿色网纹状粘土条带 局部见有黄色粘质砂砾石层 第四系更新统冲积层 Q3al 上部为黄褐色的粉质粘土 Q3al 2 下 部为灰褐色含粘和粉细砂的砂卵砾石层 志留系 S1 青灰色灰绿色粉砂岩夹灰绿色的页岩 中厚层 厚层状 表部岩石已风化成黄色 x 节理发育 内有泥质和砂质充填 3 1 33 1 3 地质构造 地质构造与地震与地震 区内位于新华夏系构造第二沉降带的南部 构造特点是以褶皱为主 断层 不甚发育 澧南大断裂 澧水隐伏断裂在区内南东侧通过 地质构造较为简单 库坝区未见大型断裂和褶皱 澧南大断裂 澧水隐伏断裂是区内主要地震构造 历史记载 区内共发生 22 次地震 1631 年在双堰坪曾发生 4 5 级地震 1860 年在屈家岗曾发生 4 5 级地震 解放以来共发生 4 度有感地震 15 次 沿澧水隐伏断裂发生过 4 次地震 根据 GB18306 2001 版 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 该区地震动峰值加速度为 0 10g 地震动反应谱 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 20 特征周期为 0 35s 对应的地震基本烈度为 度区 3 1 43 1 4 水文地质 水文地质 区内地下水类型有第四系孔隙潜水和基岩裂隙潜水 孔隙潜水主要分布于 第四系冲积层和残坡积层内 靠大气降水补给 排泄至水库及下游溪沟 动态 变化大 基岩裂隙潜水分布在水库两岸岩体中 多为库水补给 以节理裂隙为 径流通道 通过基岩裂隙或填筑土和基岩接触面向下游排泄 大坝下伏的基岩 多为强风化岩体 节理裂隙中等发育 微张开 闭合 因有泥砂质充填 为微 透水带 3 1 53 1 5 物理地质现象 物理地质现象 工程区位于我国东部新华夏系构造第二沉降带的南部 位于洞庭湖坳陷和 武陵山隆起带接合部位 自新生代以来 东西两部差异性运动显著 西部上升 东部下降 澧水隐伏断裂在喜山期仍在活动 大坝存在塌陷 坡面变形 塌陷 及滑坡等可能 基岩裂隙水主要接受大气降雨及库水补给 赋存于白云质灰岩 之节理 裂隙及岩溶洞隙中 随地形条件变化及构造的发育方向向河床及大坝 下游排泄 透水性与岩体风化程度 完整性 节理裂隙发育程度及岩溶发育程 度有密切关系 强风化带岩体透水性多呈中等 水库建成后 在库水头作用下 沿两岸坝肩接头及坝基节理裂隙向下游排泄 产生水库渗漏 3 23 2 主要建筑物工程地质主要建筑物工程地质条件条件 3 2 13 2 1 坝址工程地质及水文地质 坝址工程地质及水文地质条件条件 坝址区出露的地层岩性较为单一 坝址区地层主要为志留系下统 S1 为 青灰色 灰绿色泥质粉砂岩 夹灰绿色页岩 中厚层 厚层状 节理裂隙中等 发育 表部微张开 有泥砂质充填 地表为第四系的冲积层所覆盖 一般由黄 褐色含砾粉质粘土组成 厚度 4 35 3m 在主坝左右坝肩均可见到坝基下伏有 第四系更新统的粉质粘土和含泥砂的砂卵砾石层 本大坝坝体填筑土自上而下可分为两层 A 坝体上部的含砾粘土 Qs 主要分布在坝顶上部和坝体后坡面 为紫红色夹灰白色 砾石多为砂岩 石英 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 21 B 坝体下部的粘土 Qs 主要分布于坝体中下部 为红褐色 黄红 色 局部夹淤泥质粘土 呈软塑状 Qs 和 Qs 的物理力学指标特性 详见表一 表 3 1 水库大坝岩土物理力学指标建议采用值 密度固结快剪固结慢剪渗透系数 干密度湿密度摩擦角内聚力摩擦角内聚力垂直水平 分区 分类 代号 岩土名称分布位置 g cm3g cm3 KPa KPacm scm s QS 含砾粘土大坝上部填土 1 781 9114 519 016 419 22 65E 42 420E 4 QS 粘土大坝下部填土 1 311 8114 821 415 420 71 76E 42 19E 4 Q3al 1 砂砾石坝基 1 401 7428 31 54E 22 31E 2 3 2 23 2 2 溢洪道 溢洪道 基础为砂卵石层夹粘土层 泄流冲刷严重 3 2 33 2 3 输水涵洞 输水涵洞 基础座落在强风化的砂岩上 输水涵洞周围为砂岩 节理裂隙发育 围岩 松动 3 33 3 天然及 天然及人工建筑材料人工建筑材料 据调查 工程区有用土层成分主要为第四系残坡积的粘土 粉质粘土 浅 黄色 黄色 夹灰白色条带 见铁锰质结核 硬塑至可塑状 料场面积 5 104m2 无用层平均厚度 0 5m 有用层厚度约 4m 储量约 20 104m3 其质 量可达设计要求 有简易公路达到 交通运输条件比较方便 运距 2 3km 砂料 碎石料则需去附近砂石料场购买 运距约 20km 块石料可在工程区 北侧开采 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 22 4 4 除险加固设计除险加固设计 4 14 1 工程等别 建筑物等级工程等别 建筑物等级 水库总库容 25 5 万 m3 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 工程等别为 等工程 大坝 溢洪道等主要建筑物级别为 5 级 其他次要建筑物别为 5 级 临时建筑物为 5 级 该水库永久性水工建筑物 20 年 一遇洪水标准设计 200 年一遇洪水标准校核 4 24 2 工程现状及存在的问题工程现状及存在的问题 1 大坝渗漏 大坝土料以粉质粘土为主 含砂 砾石 可塑 中等透水 碾压后渗透系数与坝体外壳差别不大 属中等透水带 导致坝体存在渗漏问题 2 溢洪道 溢洪道位于大坝右岸 为开敞式溢洪道 控制段宽度不能满 足泄洪要求 无进水段 控制段 泄槽 消能设施及泄洪渠 3 输水涵洞漏水 输水涵为无压瓦管结构 材料质量差 施工质量差 结 构老化 进口段冲毁 洞身多处渗漏 无启闭设施 4 大坝上游坝坡浪蚀严重 4 34 3 大坝加固设计大坝加固设计 4 3 14 3 1 坝顶高程确定坝顶高程确定 经调洪演算 设计洪水位为 78 72m 正常蓄水位为 78 50m 校核洪水位为 79 06m 计算大坝所需要的坝顶高程为 80 13m 水库大坝现有高程为 80 10m 不满足规范要求 方案 新建防浪墙 预防洪水漫顶 4 3 24 3 2 大坝防渗处理大坝防渗处理 4 3 2 14 3 2 1 大坝防渗处理方案大坝防渗处理方案 方案一 采用冲抓回填进行防渗处理 湖南水利水电职业技术学院 水库除险加固工程设计 23 方案二 根据地质勘测成果 坝基基岩渗透性小 可不做防渗处理 对于 土层坝基及坝体 采用高旋喷灌浆进行防渗处理 4 3 2 24 3 2 2 高喷灌浆防渗方案高喷灌浆防渗方案 沿原坝轴线布设一排孔 处理范围从 K0 000 K0 190 桩号 孔距 0 8m 孔深伸入至坝基面以下 1m 高喷灌浆顶部位于大坝顶部 a 高喷灌浆总体布置 高喷灌浆同时对坝体和坝基进行防渗处理 坝体高压旋喷灌浆钻孔的位置 为 沿坝轴线上游 1m 布置 坝体高压旋喷灌浆按一排布置 旋喷灌浆孔距初拟 0 8m 高喷灌浆采用三管法施工 高压旋喷灌浆总体布置及灌浆孔底高程详见 坝体高压旋喷灌浆设计图 b 高压旋喷灌浆技术参数及施工要求 高喷灌浆采用三管式施工 高压旋喷灌浆参数见表 4 1 表 4 1 高压旋喷灌浆参数表 项目控制范围相应要求备注 钻孔孔距 0 8m 孔径 110 130mm 误差小于 0 1 孔斜率小于 1 高压水 压力 20 40Mpa 排量 65 150L min 喷嘴直径 2 3 5mm 两个 压缩空气 压力 0 7 0 8Mpa 排量 0 4 1 8m3 min 气嘴与水嘴间隙 1 3mm 喷嘴小 压力高 浆液 比重 1 5 1 8 浆压 0 2 0 3MPa 排量 60 160L min 新鲜普通 425 水泥 回浆比重不小于 1 25 喷管提升速度 基础 6cm min 填筑土 8cm min 慢 防渗体均匀 施工形式旋速 10