水库除险加固工程初步设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目 录前 言11 综合说明21.1 绪言21.2 工程水文31.3 工程地质41.4 工程任务和规模41.5 工程布置和设计41.6 施工组织设计51.7 工程占地及拆迁安置51.8 环境保护与水土保持设计51.9 工程管理设计51.10 设计概算51.11 经济评价61.12 工程特性表62 水文82.1 流域概况82.2 气象82.3 水文基本资料82.4 设计洪水82.5 施工期洪水113 工程地质123.1 工程概况123.2 坝区地形地貌及不良地质现象133.3 场地地下水143.4 坝体、坝基土的分布状况及特征143.5 坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数153.6 场地类别及抗震稳定性评价153.7 坝体、坝基土评价及处理方案建议164 工程任务和规模184.1 工程概况184.2 除险加固的必要性194.3 水库综合利用要求194.4 水库洪水调节计算195 工程布置和设计255.1 设计依据255.2 工程总体布置265.3 大坝加固设计265.4 溢洪道设计335.5 涵洞设计345.6 防汛公路355.7 工程观测355.8 建筑物项目及工程量356 施工组织设计366.1施工条件366.2施工导截流366.3材料选择366.4工程施工366.5施工进度376.6施工控制377 工程占地与拆迁安置387.1水库淹没处理387.2工程占地388 环境保护与水土保持设计398.1 设计依据及标准398.2 环境影响评价398.3 施工期环境保护408.4 运行期环境保护418.5 水土保持设计429 工程管理设计439.1 管理机构439.2 管理设施439.3 工程管理费用4410 设计概算4510.1 工程概况4510.2 投资主要指标4510.3 投资编制原则和依据4510.4 其他说明4911 经济评价5011.1 概述5011.2 工程效益分析5011.3 评价结论50此文档仅供学习与交流1 综合说明1.1 绪言1.1.1 工程概况xx水库位于xx环峰镇境内，水库兴建于1959年11月1日，1960年5月1日建成，同年水库开始蓄水，后经过多次加固使大坝达到现在规模，为小（2）型水库。水库属于长江流域得胜河水系，汇水区域为山丘区，汇水面积8.2km2，干流长度3.5km，干流比降0.053。根据水库原设计标准，设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准300年一遇，校核洪水位为48.65m（吴淞高程，下同），设计洪水位为48.06m，兴利水位（汛限水位）为46.2m，死水位为41.44m。水库总库容为95.4万m3，兴利库容32万m3，死库容3.1万m3。本次设计，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）及防洪标准（GB50201-94），确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计，设计洪水位47.48m，300年一遇的洪水校核，校核洪水位48.52m，总库容82.37万m3。水库主要建筑物有：（1）大坝一座，于1986年、1997年、2003年和2007年进行过加固处理，为均质土坝。现状大坝坝顶高程48.3549.08m，最大坝高约8.5m，坝顶宽度5m左右，坝顶长度519m，坝顶上有砼道路。大坝迎水坡高程约47m处有一1.73.7m宽平台，平台以上坡比为1:2.61:3.0，平台以下坡比为1:2.21:4.2，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为1:2.71:3.0。（2）溢洪道一座，于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，对溢洪道底板进行灌浆处理。2007年对溢洪道又进行过维修。溢洪道位于大坝左端，为开敞式溢洪道，堰顶型式为宽顶堰，堰顶高程为46.20m，单孔，净宽32.0m。溢洪道底板为钢筋砼结构，挡墙为浆砌石结构。目前，溢洪道结构保存完好，但控制段两侧绕渗严重。（3）水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵、北涵洞身均为0.3m的混凝土圆形有压洞，进口为竖井闸门控制。南涵进口底高程为43.6m，目前涵身断裂漏水；北涵进口底高程为42.5m，目前，该涵洞运行良好。xx水库是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等的小（2）型水库，灌溉面积0.09万亩，保护下游农田0.12万亩，保护人口0.09万人。因此，xx水库的安全运行具有重要的社会意义和经济效益。1.1.2 除险加固工作概况xx水库历年除险加固情况：1986年、1997年xx水利（务）局对水库进行除险加固，加固内容：1、大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆；2、大坝做粘土铺盖；3、北涵断裂于97年翻建达现状规模；4、对溢洪道进行维修。 2003年xx水务局和东山乡政府对水库进行除险加固，加固内容：1、拓宽溢洪道至32米；2、增建溢洪道工作桥；3、溢洪道底板灌浆。2007年，xx水务局对xx水库进行再一次除险加固，主要内容有：（1）大坝：采用粘土或重粉质壤土在大坝迎水坡进行加高培厚；背水坡种植草皮护坡，沿坡脚设一条干砌石排水沟；坝顶新建泥结石路面，厚20cm。（2）溢洪道：溢洪道进水口增设粘土铺盖，泄槽段底板上采用少筋砼护面，消力池末端的冲坑内抛填块石。（3）放水涵：在原址重建钢筋砼压力管涵，管涵口径为0.3m，涵长80.80m，更换启闭机及闸门，重建启闭机房。但是大坝仍有许多问题没有得到解决，主要为：大坝迎水坡无护坡；大坝背水坡无横向及周边排水沟；溢洪道两侧桥台下沉严重；大坝南涵涵管断裂，漏水严重。1.2 工程水文1.2.1 流域概况xx水库位于江淮丘陵地区，属长江流域得胜河水系，枢纽工程座落于xx环峰镇境内东山水库上游。水库流域面积8.2km2。1.2.2 水文气象特征xx水库位于xx丘陵地区。该区属北亚热带季风型湿润气候区，多年年均降水量为1058.4mm，降水年际变化不稳定，降水量主要集中于68月，约占年降水量的 65%。区内降雨年际年内分配不均匀，导致旱、涝自然灾害频繁。1.2.3 设计洪水采用成果流域内无实测水文资料，本次设计洪水复核，利用暴雨资料来间接推求，设计暴雨采用安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法查算。1.3 工程地质根据区域资料，勘察范围内未发现明显不良地质现象。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和建筑抗震设计规范（GB50011- 2001），场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。1.4 工程任务和规模工程任务：对水库的主要建筑物大坝、涵洞、溢洪道等工程进行除险加固设计以及水库管理设施的配套完善，充分发挥水库的灌溉、防洪等综合效益。工程规模：按小型水库标准对水库枢纽建筑物除险加固，主要包括：迎水坡培土加厚；背水坡整坡种植草皮，并增设横向排水沟；拆建溢洪道交通桥；拆建南涵。1.5 工程布置和设计1.5.1 工程总体布置水库除险加固工程总体布局原则上仍在现有建筑物位置，水库大坝轴线未做改变。1.5.2 大坝大坝坝顶现状有混凝土道路，保存完好，是通往附近村镇的主干道，本次设计维持坝顶不变，坝顶高程不足部分，在坝顶新建防浪墙，防浪墙采用钢筋砼结构，墙顶高程49.20m；大坝迎水坡平台以上培土加厚，并新建预制砼护坡；大坝背水坡整坡种植草皮，并新建横向排水沟，在大坝北侧新建部分纵向排水沟，与现状排水沟相连，形成完善的排水体系。横、纵排水沟均采用素砼结构，横向排水沟尺寸为250mm250mm，纵向排水沟尺寸为400mm600mm。1.5.3 溢洪道溢洪道于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，根据现场检查情况，溢洪道为开敞式溢洪道，位于大坝左端，控制段底板高程为46.20m，净宽32.0m。溢洪道两侧挡墙采用浆砌石结构，后于2003年新建了溢洪道工作桥，新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理，导致目前桥台下沉严重，影响坝顶防汛道路的通畅。因此在本次设计中拆建溢洪道交通桥。新建交通桥采用三跨，净跨32m，结构型式采用预制钢筋混凝土简支空心桥板，两侧桥台采用钢筋混凝土桥台，中间桥台采用钢筋混凝土轻型桥台，基础为桩基。同时拆除溢洪道进口段和出口段挡墙，新建进口段挡墙采用钢筋砼悬臂挡墙，出口段挡墙采用钢筋砼扶臂挡墙。1.5.4 涵洞水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵并未维修加固过，目前南涵涵身漏水，本次设计拆建南涵。新建涵洞断面净尺寸为0.81.2m(宽高）。1.6 施工组织设计工地施工交通、场地布置、供水供电等条件良好。主体工程拟在当年年底竣工，其它配套工程拟在次年5月底前竣工。工程实行项目法人制、招投标制、监理制、合同管理制。施工企业必须具有水利专业施工资质。1.7 工程占地及拆迁安置本工程的永久占地主要为管理房，新建管理房50m2，具体位置、用地与当地政府、行政村协调解决。故不计永久占地费用。本工程临时用地主要为施工建材、临时生产生活占地，位于大坝背水坡护坝地内，因此不需临时征用土地。1.8 环境保护与水土保持设计本工程为除险加固工程，对库区环境的负面影响仅在施工过程中和局部范围内发生。施工过程主要为水环境、声环境以及空气环境保护，运行期主要进行水质环境保护和相关安全监测。工程的建设对防洪安全和库区生态环境改善意义重大，对区域环境的有利影响远大于不利影响，是一项能明显改善当地环境的工程。1.9 工程管理设计xx水库目前由环峰镇人民政府兼管，负责对水库工程设施、水资源的管理和保护。根据水库工程管理设计规范（SL106-96）、水利工程管理单位定岗标准（水办2004307号）等有关规定进行重新编制。水库定员2人。管理处依据相关法律、法规管理和保护水库工程设施和水库水资源，水库调度运用；开展综合经营，充分发挥水库的资源优势。1.10 设计概算按安徽省马鞍山市xx2015年5月份物价水平计算，工程静态投资386.34万元，其中建筑工程280.98万元，金属结构设备及安装工程2.35万元，临时工程17.84万元，独立费用66.77万元，基本预备费18.40万元；总投资386.34万元。1.11 经济评价工程除险加固后，水库本身能达到20年一遇设计、300年一遇校核的防洪标准，能充分发挥水库的灌溉、防洪效益，社会、经济和环境效益显著。1.12 工程特性表xx水库除险加固工程特性见表1.12-1。表1.12-1 xx水库除险加固工程特性表序号名称单位数量（加固前）数量（加固后）备注一水文1集水面积km28.28.2坝址以上2多年平均降雨量mm1058.41058.43洪水设计标准洪峰m3/s96.8校核标准洪峰m3/s256.66二水库1洪水标准设计标准P（%）55校核标准P（%）0.3330.3332特征水位校核洪水位m48.4848.52吴淞高程，下同设计洪水位m47.4547.48正常蓄水位m46.246.2汛期限制水位m46.246.2死水位m41.4441.443库容总库容104m381.0182.37调洪库容104m349.37兴利库容104m330.832.2死库容104m30.8三大坝1坝型均质土坝均质土坝2地基特性天然地基天然地基序号名称单位数量（加固前）数量（加固后）备注3最大坝高m8.58.54坝顶长度m5195195坝顶宽度m5.07.0/8.06坝顶高程m48.3549.0848.3549.08防浪墙墙顶高程49.2四溢洪道1型式无闸控制无闸控制控制段交通桥拆建，其余段维持现状2地基特性天然地基天然地基3堰顶高程m46.246.24校核流量m3/s170.22五涵洞南涵1结构型式钢筋砼管涵钢筋砼箱涵南涵拆建，南涵为斜卧式，出口涵底高程43.10m2进口高程m43.6043.103断面尺寸m0.30.81.24洞身长度m30.0（不含伸缩缝）北涵1结构型式钢筋砼管涵钢筋砼管涵北涵维持现状2进口高程m42.542.53断面尺寸m0.30.3八工程占地与拆迁九经济指标工程总投资万元386.342 水文2.1 流域概况xx水库位于xx环峰镇境内东山水库上游，汇水区域属皖南丘陵地区，水库汇水面积8.2km2，干流长度3.5km，干流比降0.053，属长江流得胜河水系。2.2 气象水库区域属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量集中，气候温和。流域内没有气象站，邻近的xx气象站测得多年平均气温15.7。流域多年平均蒸发量1539.9mm，多年平均降水量1058.4mm，降雨量最多是1991年的1867.1mm、最少是1978年的505.4mm，降水量的年内分配极不均匀，降雨大都集中在68月，约占全年降雨量的70%以上，最大一日暴雨发生在1984年6月13日为201.8mm，全年无霜期250天左右，多年平均最大风速12m/s。2.3 水文基本资料由万分之一地形图得到： 集雨面积：原资料汇水面积8.2km2，本次重新复核：汇水面积8.2km2， 干流长度L=3.5km； 流域平均宽度 B=2.34km； 河道平均坡降经作图计算得到J=0.053。2.4 设计洪水根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，小(2)型水库工程等别为等，永久建筑物级别为5级，防洪标准为设计为2030年一遇，校核为200300年。水库下游保护对象相应的农田和人口。水库原洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核；与水利水电工程等级划分及洪水标准的有关要求比照，设计洪水取下限值，校核洪水取上限值，根据所保护的对象，两项取值都量合适的。本次初步设计水库洪水标准采用20年一遇设计、300年一遇校核。水库所在河流目前没有设立水文站，邻近流域也没有实测流量资料，因而无法用直接法推求xx水库的设计洪水，本次采用间接法“84年办法”计算水库的设计洪水。2.4.1 设计暴雨点暴雨量水库地处江淮丘陵区域，根据办法附图16，查得流域最大1小时、6小时、24小时短历时设计点雨量，设计频率分别为P5与P0.333，由表2查得P-型曲线的模比系数KP值，求得20年一遇及300年一遇设计点雨量见表2.4.1-1。表2.4.1-1 设计点暴雨雨量表重现期(y)历时(h)2461雨量均值H（mm）1007045.2Cv0.600.550.50Kp202.202.101.993003.873.553.24设计点雨量(mm)20220.00147.0089.95300387.00248.50146.45面雨量根据办法表3，查得各历时暴雨点面折算系数，并据此计算各历时、各重现期设计面暴雨见表2.4.1-2。表2.4.1-2 设计面暴雨雨量表重现期(y)历时(h)2461设计点雨量(mm)20220.00147.0089.95300387.00248.50146.45点面折系数（K）1.001.001.00设计面雨量(mm)20220.00147.0089.95300387.00248.50146.452.4.2 产汇流计算净雨过程推求计算，按安徽省山丘区中、小面积设计洪水计算办法（84年修订稿）推荐的方法进行。面净雨量：为面暴雨量扣除损失量和地下水。根据xx水库汇流区域的地形状况，选择皖南丘陵地区的有关参数，具体取值为：设计工况，暴雨频率为20年一遇，损失量取40mm， 地下水取40mm；校核工况，暴雨频率为300年一遇，损失量取20mm， 地下水取40mm。水库汇流按推理公式方法计算（具体过程略）。2.4.3 设计洪水过程线的推求本节具体计算过程采用淮河水利科学研究院编制的安徽省小型水库调洪演算软件。该软件对水库汇流按推理公式方法处理，多数计算参数采取自动形成的办法，中间计算成果（如设计点暴雨、面暴雨值、暴雨扣损值等）无输出数据。具体成果如下表2.4.3-1：表2.4.3-1 洪水推求结果表20年一遇洪水300年一遇洪水时段洪水过程时段洪水过程t=1hm3/st=1hm3/s10.00 10.00 21.29 26.54 33.41 311.37 44.47 412.38 55.41 514.86 66.23 616.71 76.72 717.23 88.18 823.77 910.39 928.82 1011.50 1029.87 1126.10 1171.66 1296.80 12256.66 1353.87 1390.74 1417.32 1418.21 157.86 1518.90 167.69 1620.46 177.35 1717.16 186.51 1814.27 195.92 1913.74 205.34 2012.07 214.67 2110.50 224.42 2210.23 234.28 2310.23 244.17 2410.23 254.17 2510.23 263.08 264.80 271.40 270.78 2.5 施工期洪水本工程施工拟安排在枯水期施工，根据水利水电工程施工组织设计规范，施工期洪水标准为5年一遇（P20%），5年一遇洪峰流量为20.2m3/s。3 工程地质本章内容根据安徽省xxxx水库除险加固工程工程地质勘察报告（初步设计阶段，南京市水利规划设计院有限责任公司，2015.4）编写，以下简称勘察报告。3.1 工程概况xx水库位于xx环峰镇，属长江流域得胜河水系，汇水区域为山丘区，汇水面积8.2km2。2014年8月，我院受xx水务局的委托，承担了xx水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察任务。按照设计人员提供的“勘察技术要求”，勘察目的是查明坝体及坝基土层分布状况，有无不良地质现象，地下水埋藏条件，场地地震效应等，为xx水库坝体除险加固提供地基土的物理力学性质指标及参数。根据勘察工作目的和任务，勘察主要采用钻探、原位测试、室内土工试验等方法。按设计要求，沿大坝布置1条工程地质纵剖面1-1，孔距114m170m，垂直大坝轴线布置2条工程地质横剖面2-2（最大坝高附近）、 3-3，孔距8.70m23.00m。详见“勘探点平面位置图”。勘察外业工作于2015年4月10日4月16日完成，共完成勘探孔8个。室内试验4月26日完成。勘探点情况及完成工作量详见“勘探点情况一览表(表3.1-1)”，“完成工作量统计表（表3.1-2）”。表3.1-1勘探点情况一览表勘探点编号勘探点类型钻探深度(m)地面标高(m)原状土样（组）岩样（组）地下稳定水位埋深(m)标高(m)J1取土试验钻孔18.0048.60312.8045.80J2取土试验钻孔18.0046.70411.0045.70J3取土试验钻孔20.0048.40412.7045.70J4取土试验钻孔12.0041.901.2040.70J5取土试验钻孔18.0047.20411.7045.50J6取土试验钻孔20.0048.70413.2045.50J7取土试验钻孔12.0041.701.0040.70J8取土试验钻孔20.0048.90513.3045.60表3.1-2 完成工作量统计表勘探点（个）8总进尺（m）138.0取样（组）原状土样（组）24岩样（组）5钻孔注水试验（段/孔）2/2重型动力触探（m）0.4室内试验常规土工试验（组）24渗透试验垂直（组）6水平（组）12天然单轴抗压强度（组）5土工试验严格按照土工试验方法标准(GB/T50123-1999)进行，具体试验方法如下：含水率：烘干法。密度：环刀法。比重：塑性指数经验取值法。液塑限：联合测定法。渗透试验：变水头法。固结试验：单轴固结仪法，并提供e-P曲线。勘察工作主要依据：中小型水利水电工程地质勘察规范(SL55-2005)；水利水电工程注水试验规程(SL345-2007)；土工试验方法标准(GB/T50123-1999)；建筑抗震设计规范(GB50011-2010)；水工建筑物抗震设计规范(SL203-97)；水利水电工程天然建筑材料勘察规范(SL251-2000等。3.2 坝区地形地貌及不良地质现象xx水库坝体为均质土坝，坝长519.00m，坝顶高程48.3549.08m，堤顶宽5.0m左右，最大坝高7.30m。高程引测点BM设在溢洪道堰顶，标高46.20m（吴淞高程基准，下同）（具体位置详见“勘探点平面位置图”）。库区地貌属低山丘陵。勘察范围内未发现明显不良地质现象。3.3 场地地下水xx水库勘察期间钻孔初见水位埋深0.90m3.20m，稳定水位埋深1.00m3.30m，标高40.70m45.80m。地下水位变化主要受水库地表水位的影响，地下水与水库水有较密切的水力联系。坝身及浅部坝基土透水性经现场注水试验、室内土工试验，根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）附录F判别：坝身填土（粉质粘土）弱透水；粉质粘土弱微透水；据野外判别1强风化泥质粉砂岩弱中等透水。表3.3-1 坝体现场注水试验成果表试 验 段渗透性钻孔编号试验项目孔径（mm）深 度 (m)试段长度(m)地层渗透系数K（cm/s）渗透性分级起止J3注水1101.005.504.506.6510-5弱透水J6注水1101.005.504.505.7410-5弱透水试验段位于地下水位以下时：试验段位于地下水位以上时： 式中 K：试验岩土层的渗透系数，cm/s； Q：注入流量，L/min； H：试验水头，cm；等于试验水位与地下水位之差； A：形状系数，cm；依据SL345-2007附录B选用； r：钻孔内半径，cm； l：试段长度，cm。结合场地水环境条件及现场调查，依据岩土工程勘探规范（GB50021-2001）(2009年版)第12.2条判断：场地水对钢结构具有弱腐蚀性，对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。3.4 坝体、坝基土的分布状况及特征根据现场勘察、室内土工试验结果，勘察范围内坝体、坝基土分为3层4个亚层。各地基土层主要物理力学性质指标详见“地基土物理力学性质指标及承载力特征值表（表一）”。坝身填土（粉质粘土）：普遍分布。灰黄、黄褐色，可塑为主，局部软塑。中等压缩性。主要由粉质粘土组成，局部包含粘土，表层含植物根茎。干重度14.516.7kN/ m3，平均值15.7kN/ m3。水平渗透系数3.8110-5cm/s6.7410-5cm/s，平均值4.8010-5cm/s。垂直渗透系数8.1510-6cm/s4.0610-5cm/s，平均值2.6010-5cm/s。现场注水试验：渗透系数平均值6.2010-5cm/s。层厚0.50m6.30m。粉质粘土：普遍分布。灰黄色，可塑，局部硬塑。中等压缩性。土质不甚均匀，主要为粉质粘土，局部粘土。水平渗透系数5.610-78.6710-6cm/s，平均值3.1210-6cm/s。层厚0.802.80m，顶板埋深0.506.30m。1强风化泥质粉砂岩：普遍揭露。灰绿色，岩芯呈碎块状。结构基本破坏，风化裂隙发育。岩芯采取率约50%。层厚1.70m3.60m，顶板埋深1.308.40m。2中等风化泥质粉砂岩：普遍揭露。灰绿色，岩芯呈短柱状，岩芯采取率85%90%。该层未揭穿，最大可见厚度10.40m。3.5 坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数地基土的物理力学性质指标参数见“地基土物理力学性质指标及承载力值表（表一）”（承载力特征值依据地区经验确定）。场地内各土层的物理力学性质指标采用室内土工试验结合野外现场勘探综合确定，对各类试验指标和计算指标进行了分层统计。结果表明，各土层试验指标的变异系数基本符合有关规程的要求，参数基本上反映了各土层的物理力学特征。3.6 场地类别及抗震稳定性评价查中国地震动参数区划图（GB 183062001），区域地震动峰值加速度0.05g，相应场地地震基本烈度VI度。根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)，结合场地地形、地貌及地基土层分布情况，判定本工程建筑场地属抗震不利地段。依据水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）计算土层平均剪切波速，并确定场地土类别，土层平均剪切波速取建基面下15m内的各土层剪切波速，按土层厚度加权的平均值。本次选取J1、J3孔进行计算判别，详见:“地基土层平均剪切波速计算表”。表3.6-1 地基土层平均剪切波速计算表 土 层项 目备注Vsi值（m/s）345土层剪切波速Vs值根据地区经验取值。J1孔层厚（m）1.80土层平均剪切波速（m/s）345J3孔层厚（m）2.10土层平均剪切波速（m/s）345土层平均剪切波速（m/s）345经计算，场地覆盖层平均剪切波速为345m/s，依据水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）表3.1.2，该段场地土类别划分为中硬场地土。依据水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）表3.1.3，场地覆盖层厚度不大于9m，建筑场地类别类。根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）附录N，本场地在勘察范围内无液化土层。3.7 坝体、坝基土评价及处理方案建议1.xx水库坝身由坝身填土（粉质粘土）填筑而成。塑性指数Ip=10.217.6，平均值为12.8，符合土坝天然建筑材料土料质量标准（仅局部Ip值大于17）；干重度d= 14.5 16.7kN/m3，平均值为15.7kN/m3，说明大坝填筑质量总体一般，局部较差；水平渗透系数3.8110-5cm/s6.7410-5cm/s，平均值4.8010-5cm/s，垂直渗透系数8.1510-6cm/s4.0610-5cm/s，平均值2.6010-5cm/s，现场注水试验：渗透系数平均值6.2010-5cm/s。坝身填土（粉质粘土）弱透水。综上所述，刘武坝身填土填筑质量总体一般，局部较差，坝身填土（粉质粘土）弱透水，防渗性能尚可；现场踏勘未发现散浸、渗漏现象。建议视坝身加固设计需要确定是否对其进行防渗处理。2. 坝基浅部分布粉质粘土，土质较均匀，力学强度较高，层厚一般2m，渗透性分级属弱微透水，防渗性能较好；下部1强风化泥质粉砂岩，力学强度较高，完整性较差，渗透性达弱中等透水；2中等风化泥质粉砂岩力学强度高。由于上覆粉质粘土层具有一定厚度，微弱透水，坝基工程地质条件较好。3.本次坝体、坝基稳定分析所需抗剪强度指标，由直剪试验（直剪仪法）取得，各层地基土提供快剪、固快剪指标。坝体、坝基稳定分析用抗剪指标见下表，“抗剪强度指标推荐值表（表3.7-1）”。表3.7-1 抗剪强度指标推荐值表岩土编号及名称统计项目重力密度(kN/m3)饱和重度sat(kN/m3)直剪粘聚力Cq(kPa)(快剪)内摩擦角q(度)(快剪)粘聚力Cc(kPa)(固快)内摩擦角c(度)(固快) 坝身填土(粉质粘土）统计个数1616111144平均值19.519.934.411.736.515.0标准值19.720.132.411.132.713.3推荐值19.720.132.411.132.713.3粉质粘土统计个数86611平均值20.353.215.059.018.1标准值20.543.213.2推荐值20.543.213.24.根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）规定，土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1.52.5的安全系数。考虑到本工程等别，安全系数取2.0，计算取值见下表：“地基土层允许水力坡降推荐值一览表（表3.7-2）”。表3.7-2 地基土层允许水力坡降推荐值一览表层号孔隙率（%）土颗粒密度Gs渗透变形形式临界水力坡降Jcr允许水力坡降J允许0.42 2.72 流土0.99 0.50 0.39 2.73 流土1.05 0.53 4 工程任务和规模4.1 工程概况4.1.1 工程现状水库主要建筑物有：（1）大坝一座，于1986年、1997年、2003年和2007年进行过加固处理，为均质土坝。现状大坝坝顶高程48.3549.08m，最大坝高约8.5m，坝顶宽度5m左右，坝顶长度519m，坝顶上有砼道路。大坝迎水坡高程约47m处有一1.73.7m宽平台，平台以上坡比为1:2.61:3.0，平台以下坡比为1:2.21:4.2，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为1:2.71:3.0。（2）溢洪道一座，于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，对溢洪道底板进行灌浆处理。2007年对溢洪道又进行过维修。溢洪道位于大坝左端，为开敞式溢洪道，堰顶型式为宽顶堰，堰顶高程为46.20m，单孔，净宽32.0m。溢洪道底板为钢筋砼结构，挡墙为浆砌石结构。目前，溢洪道结构保存完好，但控制段两侧绕渗严重。（3）水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵、北涵洞身均为0.3m的混凝土圆形有压洞，进口为竖井闸门控制。南涵进口底高程为43.6m，目前涵身断裂漏水；北涵进口底高程为42.5m，目前，该涵洞运行良好。4.1.2 存在问题xx水利（务）局对xx水库于1986年、1997年进行过除险加固，加固内容：1、大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆；2、大坝做粘土铺盖；3、北涵断裂于97年翻建达现状规模；4、对溢洪道进行维修。2003年xx水务局和东山乡政府对水库进行除险加固，加固内容：1、拓宽溢洪道至32m；2、增建溢洪道工作桥；3、溢洪道底板灌浆。2007年，xx水务局对xx水库进行再一次除险加固，加固内容：1、大坝：采用粘土或重粉质壤土在大坝迎水坡进行加高培厚；背水坡种植草皮护坡，沿坡脚设一条干砌石排水沟；坝顶新建泥结石路面。2、溢洪道：溢洪道进水口增设粘土铺盖，泄槽段底板上采用少筋砼护面，消力池末端的冲坑内抛填块石。3、放水涵：在原址重建钢筋砼压力管涵，更换启闭机及闸门，重建启闭机房。但是大坝仍有许多问题没有得到解决，主要为：大坝迎水坡由于做粘土铺盖时拆除护坡块石未恢复，冲刷严重；目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟，无横向及周边排水沟；溢洪道两侧挡墙采用浆砌石结构，后于2003年新建了溢洪道工作桥，新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理，导致目前桥台下沉严重；南涵可能因地基下沉导致涵身断裂，涵身漏水。4.2 除险加固的必要性水库目前存在的诸多问题严重影响水库的防洪安全，从而也影响水库下游的防洪安全。为使水库发挥其应有的功能，必须对其进行除险加固。4.3 水库综合利用要求4.3.1 灌溉水库设计灌溉面积0.09万亩，通过涵洞从水库中引水灌溉。4.3.2 防洪xx水库根据文件要求，按20年一遇设计、300年一遇校核的要求防洪外，还承担下游一定的防洪任务。通过水库的拦洪、错峰，可有效地减轻下游的洪涝灾害，确保水库下游900人，0.12万亩农田的安全。4.4 水库洪水调节计算水库溢洪道于2003年进行过除险加固，根据原始资料，水库消力池池长、池深均依据控制段净宽32m的下泄流量进行设计，目前，溢洪道消力池、不需进行拆建，本次不再进行溢洪道净宽比较，溢洪道控制段按规模进行拆建。4.4.1 基本资料由万分之一地形图得到： 集雨面积：原资料汇水面积8.2km2，本次重新复核：汇水面积8.2km2， 干流长度L=3.5km； 流域平均宽度 B=2.34km； 河道平均坡降经作图计算得到J=0.053； 水库水位、库容、下泄流量关系见表4.4-14.4-2和图4.4-14.4-2。表4.4-1 水位-库容关系表水位(m)库容(104m3)水位(m)库容(104m3)410463042146.233432.34748.5447.148704515.64995图4.4-1 水位-库容关系曲线图本次设计通过调查认为本流域植被较好，水土流失较小，淤积甚微，对库容容积影响很小，故仍采用原来的水位库容曲线。其水库水位库容关系见表4.4-1、图4.4-1。4.4.2 调洪计算调洪演算包括设计洪水计算和水库调洪两部分内容。其中设计洪水采用同频率暴雨来推求设计洪水的方法进行，其过程又分设计暴雨（含点暴雨量、面暴雨量）和产汇流两部分。计算方法及参数取值均执行安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法（1984.05）（本节中简称办法）的有关规定，具体计算过程见表4.4-3、4.4-4。4.4.3 调洪方式及下泄流量调洪演算采用前述计算各重现期洪水。调洪演算公式如下：式中：-至的时间间隔； 、-时的库容、出库流量、入库流量；、-时的库容、出库流量、入库流量。水库泄洪设施：开敞式溢洪道，堰顶高程46.20m，堰顶宽32.00m。正常蓄水位：正常蓄水位取46.20m。起调水位：与正常蓄水位相同。调控方式：自由下泄。下泄流量：为溢洪道在相应水位下的最大下泄流量，计算时按堰流考虑，下泄流量计算公式如下：式中：-下泄流量；-淹没系数；-综合流量系数（包含侧收缩因素）；B-总净宽；-堰上水头。参数取值：淹没系数=1.0，综合流量系数m=0.34。表4.4-2 水库水位-下泄流量表水位(m)流量(m3/s)46.20.00470.447.53.93489.3548.516.144924.06图4.4-2 xx水库水位-下泄流量曲线图4.4.4 调洪演算调洪计算采用“安徽省小型水库设计洪水计算程序”。调洪演算过程如表4.4-3、4.4-4所示：表4.4-3 20年一遇洪水过程计算表时段序号来水流量（m3/S）泄洪流量（m3/S）水库库容（万m3）水库水位（m）00.00 0.00 33.28 46.20 11.29 0.04 33.51 46.21 23.41 0.53 34.25 46.25 34.47 1.65 35.28 46.31 45.41 2.99 36.22 46.36 56.23 4.29 37.00 46.40 66.72 5.34 37.60 46.43 78.18 6.43 38.17 46.46 810.39 7.95 38.92 46.50 911.50 9.64 39.69 46.54 1026.10 15.19 41.99 46.66 1196.80 48.38 52.67 47.20 1253.87 70.00 58.48 47.48 1317.32 42.72 51.01 47.12 147.86 20.96 44.07 46.77 157.69 12.48 40.86 46.60 167.35 9.53 39.60 46.54 176.51 8.09 38.93 46.50 185.92 7.06 38.44 46.48 195.34 6.30 38.06 46.46 204.67 5.63 37.71 46.44 214.42 5.08 37.42 46.42 224.28 4.74 37.22 46.41 234.17 4.48 37.08 46.40 244.17 4.35 36.99 46.40 253.08 4.00 36.79 46.39 261.40 3.20 36.30 46.36 270.46 2.22 35.66 46.33 280.18 1.49 35.11 46.30 290.05 1.03 34.69 46.28 300.00 0.71 34.39 46.26 310.00 0.50 34.17 46.25 320.00 0.38 34.01 46.24 330.00 0.29 33.89 46.23 340.00 0.22 33.80 46.23 350.00 0.18 33.73 46.22 表4.4-4 300年一遇洪水过程计算表时段序号来水流量（m3/S）泄洪流量（m3/S）水库库容（万m3）水库水位（m）00.00 0.00 33.28 46.20 16.54 0.63 34.35 46.26 211.37 3.87 36.76 46.39 312.38 7.94 38.91 46.50 414.86 11.21 40.37 46.58 516.71 13.96 41.52 46.64 617.23 15.88 42.26 46.68 723.77 18.86 43.38 46.74 828.82 23.87 45.16 46.83 929.87 27.73 46.43 46.89 1071.66 44.84 51.