河南省xx县水库除险加固工程初步设计报告

河南省县水库除险加固工程初步设计报告目录1综合说明111绪言112水文213工程地质314工程任务和规模415除险加固建筑物设计516施工组织设计917水库淹没及工程永久占地1018工程管理设计1019环境保护设计10110工程概算11111经济评价112水文1521流域概况和气象1522径流1523设计洪水1523泥沙203工程地质2131地质勘察工作简介2132库区工程地质及水文地质条件2133坝址区工程地质及水文地质条件2234坝体质量检查2535天然建筑材料274工程任务和规模3041工程任务3042兴利调节计算3143洪水标准及工程等级3444调洪计算345除险加固建筑物设计3851设计依据及设计原则3852大坝维修加固工程3953溢洪道工程设计4854输水洞维修加固设计5655管理工程606施工组织设计6261施工条件6262施工围堰6363建筑物施工6364施工总进度6765施工总体布置6866主要技术供应68河南省县水库除险加固工程初步设计报告67施工管理687水库淹没处理及工程永久占地7171水库淹没处理7172工程永久占地718工程管理设计7281管理机构7282主要管理设施7283工程管理运用7384管理运行费来源及使用749环境保护设计7591设计依据7592环境现状及存在的问题7593工程对环境的影响及保护措施7694水土保持方案7710工程概算81101概算概况81102编制原则及依据81103资金筹措8511经济评价103111概述103112国民经济评价103113财务评价106114综合评价108附录一大坝安全鉴定报告附录二水利部大坝安全管理中心坝涵【2004】920号文河南省县水库除险加固工程初步设计报告11综合说明11绪言水库位于南水北调中线工程水源地，县城南37KM的盛湾镇境内丹江河支流河上，属长江流域汉水水系（见图1）。该水库于1976年10月动工兴建，1977年5月基本建成。水库控制流域面积1763KM2，属浅山地形，流域形状呈扇形，河道坡度较陡，坝址以上干流长度7KM，平均比降0042。水库上游无工矿企业，水质无污染。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，水库为小（）型水库，工程等级为等。水库原设计防洪标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。设计洪水位22603M，相应库容102万M3，校核洪水位为22719M，总库容120万M3，兴利水位22280M，兴利库容48万M3，死水位21300M，死库容6万M3。主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。水库下游有盛湾至仓房唯一的一条乡级公路以及沿河1KM的4个村庄，保护人口1000余人，耕地1500亩，解决山区农村2500余人饮水困难问题，保障水库灌区3000亩耕地的灌溉，同时，水库拦截上游泥沙，减少丹江口水库的入库泥沙量，灌溉、防洪、供水效益显著。一旦失事，将给下游沿河两岸人民生命财产带来严重灾害。为此在省水利厅、市水利局的直接领导下，成立了大坝安全鉴定领导小组和大坝安全评价项目组。2004年3月对大坝进行了工程地质勘察，并对该水库进行大坝安全评价，经市水利局组织专家对其进行安全鉴定，其安全鉴定结论为1水库位于南水北调中线工程水源地，防洪、供水、灌溉、减淤效益显著，水库位置重要。2经洪水复核，水库防洪能力不足500年一遇，达不到国家防洪标准GB5020194规定要求，防洪安全性为C级。3大坝填筑质量差，坝坡有凹陷变形，护坡损毁严重，经复核，边坡稳定不满足规范要求。溢洪道断面小，未护砌，无消能工，无尾水渠，河南省县水库除险加固工程初步设计报告2不能安全泄洪。输水洞断裂漏水严重，闸门、启闭机不能使用。结构安全性为C级。4大坝主河槽坝基位于灰岩上，弱风化，岩溶、裂隙发育，渗漏量大，坝基有承压水从上游坝坡冒出；坝体有渗漏；左右坝肩存在绕坝渗漏。渗流安全性为C级。5根据中国地震动参数区划图，本区地震动峰值加速度为005G，相应地震基本烈度为度，不需进行抗震安全复核。6无监测设施、管理设施不完善。综上所述，该水库病险严重，为三类坝，应尽早进行除险加固。上述评价报告及结论于2004年4月通过水利部大坝安全管理中心关于水库三类坝鉴定成果的核查，以坝函2004920号关于郭庄等十三座水库三类坝安全鉴定成果的核定意见认定水库为三类坝，属病险水库。核查意见为水库防洪能力不满足规范要求，且溢洪道不能安全泄洪；大坝上、下游坝坡稳定不满足规范要求，且坝坡有凹陷变形，护坡损毁严重；坝体及坝基存在渗漏，坝基有承压水从上游坝坡冒出；溢洪道断面小，部分未护砌，边坡不稳，无消能工；输水洞断裂漏水严重；无安全监测设施，管理设施不完善。同意三类坝鉴定结论。12水文根据防洪标准（GB5020194）和水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000的规定，水库工程等别为等，主要建筑物级别为4级，根据该水库的实际规模和防洪任务，设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为500年一遇。水库无实测洪水资料，采用1984年河南省中小流域设计暴雨洪水图集，用间接方法推求设计洪水，即用推理公式计算洪峰流量，用分析概化三角形法推算设计洪水过程线。计算结果为设计洪峰流量Q2487M3/S，相应24小时洪量为339万M3；校核洪峰流量Q02740M3/S，相应24小时洪量为513万M3。河南省县水库除险加固工程初步设计报告313工程地质131区域地质水库位于秦岭山脉的东南部边缘，属低山区，山坡自然坡度多在5060之间，山顶多呈浑圆状，植被较差。根据中国技术监督局2001年发布的中国地震动参数区划图，该区动峰值加速度为005G，地震基本烈度为6度。132库区工程地质库区山体自然边坡多为5060，岩石整体性较好，未有大的滑坡、崩塌体等物理地质现象，库岸基本处于稳定状态。库区水文地质条件较为简单，地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受降水入渗补给，消耗于库面蒸发及排向水库下游。133坝址区工程地质条件坝址区所处位置为低山区，左坝肩山体为一缓坡，且紧邻溢洪道，坝肩单薄，右坝肩山体呈陡壁状，坡角6065，坝轴线方向145，河谷为深切谷，河床宽约40M，两岸无阶地发育。坝址区岩溶较发育，主要以溶沟、溶槽及溶蚀裂隙为主，多充填有粘土，溶蚀裂隙的产状多与岩层产状相一致，溶洞以小溶洞居多，洞径一般35CM，大者57CM。地层岩性单一，为寒武系的灰岩，弱风化，深灰色，非碎屑结构，微层理构造，岩石较破碎，岩溶较发育。134输水洞工程地质输水洞顶部坝体干密度平均值134G/CM3，干密度合格率为0，渗透系数67104CM/S，属中等透水。输水洞进口至出口位于左岸山坡上，基础岩性为寒武系灰岩，弱风化，岩石强度高，稳定性较好，工程地质条件较好。135溢洪道工程地质河南省县水库除险加固工程初步设计报告4溢洪道自进口段至出口段，全长约100M。进口段底宽30M，底板高程22280M，岩性为寒武系灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育。岩石破碎，岩芯多呈碎块状及薄饼状。属中等透水，工程地质条件较差。陡槽段（桩号00300060）底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙较发育。岩石较破碎。属弱中等透水，工程地质条件较差。出口消能段桩号00600100底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育，部分土体中含有碎石。岩石破碎，岩芯多呈碎块状。属弱中等透水。由于溶蚀裂隙发育，抗冲刷能力较差，出口段未做消能工，在水流作用下已出现泄洪冲刷深坑，长约30M，深约13M，塌滑严重，工程地质条件较差。两岸边坡左岸边坡，坡度7080，岩性为灰岩，弱风化，裂隙发育，裂隙内充填砖红色粘土，边坡不稳定，易产生崩塌滑坡，在桩号00300050段，已发生崩塌。右岸边坡为左坝肩，为干砌石，标准低，质量差，坡高10M，行洪时不利于大坝的稳定。14工程任务和规模根据国家防洪标准GB502194和水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，水库等别为等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。水库除险加固设计洪水标准50年一遇，校核洪水位标准为500年一遇。水库是以防洪、灌溉和农村饮水为主的小型水库，已运行近30年，大坝填筑质量差，干密度合格率为0，坝体有渗漏，坝坡凹陷变形，护坡损毁严重，结构不稳定；大坝坝基位于灰岩上，岩溶裂隙发育，坝基有接触渗漏、两坝肩绕渗；溢洪道断面小，未护砌，无消能设施，左岸有滑坡；输水洞断裂漏水严重，闸门、启闭机不能使用。水库除险加固设计以彻底消除工程安全隐患为目标，提高兴利效益，进行兴利调节计算和洪水调节演算，结合工程现状，确定水库除险加固工程的主要任务为河南省县水库除险加固工程初步设计报告51、大坝维修加固工程包括坝体混凝土防渗墙，坝基帷幕灌浆、大坝迎水坡坝体培厚、坝体观测设施、排水体排水沟工程、坝顶路面及防浪墙工程等。2、溢洪道工程及交通桥包括进口渠、宽顶堰、挑流消能设施、两岸挡土墙及护坡等；溢洪道交通桥。3、输水洞拆除重建工程包括原输水洞进出口、洞身以及原有启闭设施拆除、封堵；新建进出口、新设闸门及启闭设施、新建无压拱函隧洞等。4、管理工程防汛道路、管理房、防汛仓库等防汛设施及管理生活设施等。15除险加固建筑物设计151工程概况大坝水库大坝为均质土坝，施工中背水坡用风化料代替，使水库成为壤粘土、风化料组合坝。现状坝顶高程2282622846M，最大坝高2446M，坝顶长度144M，坝顶宽5M，无防浪墙。大坝迎水坡约在高程2192M处设一道约2M宽的戗台，戗台以上在1151226之间，戗台以下在121113之间，下游坡坡比在1213之间。迎水坡高程22600M以上为砌石直墙，以下为干砌石护坡。背水坡高程22600M以上为干砌石挡土墙，以下全部用块石护砌成台阶型式，台阶宽高0304M，坡脚至原主河槽段为宽约20M的干砌石护基。大坝坝基防渗型式是坝轴线及其前后平行于坝轴线方向共设三道截水槽，宽15M，深2M，边坡11。溢洪道溢洪道紧邻大坝左坝肩，为开敞式明渠，进口长约80M、宽30M，明渠末端接一泄槽，泄槽高差约15M，泄槽接下游河道。进口段左岸边坡和泄槽左岸边坡均不稳定，局部已发生崩塌，进口段右岸边坡为左坝肩，为河南省县水库除险加固工程初步设计报告6干砌石结构，坡高10M。输水洞水库输水洞位于桩号0076断面处，进口高程21300M，洞身宽08M，高10M的矩形盖板涵，输水洞坝体内有一拐弯，输水洞全长长100M。1982年，在矩形盖板涵进口和出口内套700MM，圆形无缝钢管，进口处约50M，出口处约20M。设计最大引水流量02M3/S。出口设3210M消力池，放水设备为斜拉式圆筒活塞闸门，现已损毁。启闭机房位于上游坝坡，底部高程为2230M，为33M简易平房，现损毁。观测设施现状无观测设施。152大坝除险加固工程设计坝基帷幕灌浆工程坝基渗漏及坝肩绕渗主要是由于坝体座于灰岩上，裂隙溶洞发育，基岩属于强透水及较强透水层。经多方案比较，采用帷幕灌浆（较大溶洞采用级配料灌浆）的处理方式。在0350000和01140150设一排帷幕灌浆，位于坝轴线上。分三序，终孔孔距2M。坝体混凝土防渗墙工程为解决坝体渗漏和坝基接触渗漏问题，需要对坝体坝基进行防渗处理，对劈裂灌浆、充填灌浆、喷粉桩及砼防渗墙等方案进行方案比较,根据比选结果采用对坝体采用C20砼防渗墙的处理措施。防渗墙厚度为03M，布置在桩号00060140范围内。防渗墙分别位于坝轴线上。防渗墙深入至坝基线以下1M。坝体培厚及坝上游坡减压井修复工程对高程2260M以上直墙全部拆除。按坝顶高程22734M，坝顶宽55M，对大坝坝顶采用粘土、迎水坡用石渣培厚，放坡，在21850平台以上坡比为1275，平台以下为130，粘性土的压实的相对密度不小于河南省县水库除险加固工程初步设计报告7097，对非粘性土压实的相对密度度不小于07。原坝基有承压水从上游坝坡冒，1984年在坝前设两个减压井后，承压水从上游坝坡冒消失。由于原减压井建设标准低、管理不善等原因，减压井局部坍塌损毁。本次除险加固对原减压井保留修复。坝顶修复工程防浪墙为C15砼结构，每隔10M设一伸缩缝，缝内填沥青杉板。坝顶路面为泥结碎石结构。防浪墙与混凝土防渗墙连接采用400G/M2的防渗土工膜，土工膜两端均包裹在混凝土中。排水体工程根据渗流计算，在高程2130以下设贴坡排水体，为干砌石结构，坡脚设浆砌石排水沟。153溢洪道工程设计溢洪道主体工程溢洪道位于大坝左侧，依据该位置现有地形地貌，溢洪道采用明渠底流消能方案和宽顶堰挑流消能两种方案进行比选，比选后采用宽顶堰挑流消能方案。进水渠进水渠渠底衬护采用02M厚C20砼作为渠底衬护，两侧采用M60M75浆砌石与C15砼挡土墙，进口处采用规则的圆弧面与一字墙进行联接。泄槽泄槽采用40CM厚C20钢筋砼，泄槽下设C10砼垫层厚10CM及纵横向排水体，排水体采用无砂砼管，坡比为115，泄槽进口高程为22280M，出口高程为2108，跌差为12M。泄槽底面与岩石接触面每隔15M设28锚筋，深入稳定岩石20M。泄槽顶部设深15M的齿墙。挑流鼻坎挑流鼻坎长589M，挑角为25，反弧半径为50M，坎顶高程为21043M，采用C30砼，面层配温度筋，挑流鼻坎下设28锚筋，梅花型布置，间距200M，深入基岩200CM。河南省县水库除险加固工程初步设计报告8（2）溢洪道交通桥现有一村级公路经过溢洪道，沿坝顶路面，且周围无改线条件。需修建桥梁一座，位于进水渠段，桩号0069M，桥长30M，桥宽500M，单跨长15M，荷载标准为汽车15级。上部结构为预制C40预应力钢筋混凝土空心桥板，下部结构为薄壁实体墩，桥台为重力式桥台。154输水洞新建根据输水洞现状及大坝地质地形情况，对输水洞除险加固采用对原输水洞拆除在原址处重建方案和对原输水洞拆除封堵后新开隧洞两种方案进行比选，比选结果采用对原输水洞拆除后在左坝肩新开输水隧洞方案。（1）原输水洞拆除封堵洞内卧管侧墙发现裂缝，混凝土填充质量差。由于输水洞在坝体内拐弯，加上洞内钢管接头处未做止水处理，钢管锈蚀变形，漏水严重。启闭机台低于校核洪水位，机房老化严重失修，不能使用，斜拉式启闭机杆弯曲。根据拟新建输水洞位置，对原来的输水洞进采取封堵，对出口采取拆除重建，对洞身钢管采取拆除，盖板涵拆除拆除或封堵措施。对启闭杆、启闭台、启闭机房结合坝体培厚予以拆除。（2）新建输水洞在桩号0040址处垂直坝体新建输水洞，总长7900M，其中隧洞长65M分为进口段、闸室段、洞身段、出口段。进口重建进口段喇叭进水口，扩散角15，进口宽628M，收缩口宽20M，边墙为浆砌石结构，底板为C15砼结构。隧洞洞身无压拱函隧洞洞身总长650M，为钢筋混凝土拱涵式，隧洞开挖底宽20M，高26M。洞内衬砌04M厚C20钢筋混凝土，底宽12M，直墙高12M，上为半径06M的半圆弧拱。洞身段比降1/200，每隔100M设伸缩缝，缝内设橡胶止水。新设闸门及启闭设施增设检修闸门和工作闸门，闸门型号深水潜没河南省县水库除险加固工程初步设计报告9式PZGM平面钢闸门,尺寸均为1212M，启闭设备为LQD8T和LQD5T螺杆启闭机各一台。重建出口消力设施消力池总长663，其中斜坡段长263，池长40，池宽12，池深05，底板为C20钢筋砼结构，边坡为浆砌石挡土墙结构，池后接引水渠。155管理工程1防汛管理道路水库防汛道路为盛（湾）仓（房）公路到大坝左端，同时还是有一村级公路，路基差，路面高成低于溢洪道渠底高程，溢洪道溢水时，防汛道路全部被淹没。结合本次溢洪道初险加固，对防汛道路进行改建。沿溢洪道左岸山坡开一条防汛道路，连接到盛仓公路和溢洪道交通桥，总长度1KM。公路等级为4级，路面宽45M泥结碎石路面。临坡侧设底宽05M，深08排水沟。2观测设计大坝渗流监测渗流测压管布置在大坝桩号0040、0080和0120两个断面上共计6孔。大坝变形监测工程位移测点布设在坝迎水坡高程21946、坝顶、坝背水坡高程21624M，桩号位00665、01177断面处，共埋设位移测点6个。在坝顶两端位移测点的延长线上布设位移基点各1个。其它主要有水位观测、量水堰等渗水量观测设施等。16施工组织设计水库距盛湾镇20公里，距县城60公里，交通条件较为便利，气候温和，利于施工。工程所需材料均可从县城及盛湾镇附近购进，施工用风、水、电可于当地解决。本次除险加固工程计划在1年内完成。施工场地开阔，大坝防渗墙、溢洪道除险加固、输水洞重建工程可同河南省县水库除险加固工程初步设计报告10时施工。上述各项工程完成后，完成上游坝坡培厚、坝顶防浪墙、坝顶道路、下游坡面排水沟及大坝观测等。由地方政府明确以县水利水保局为项目法人单位并组建“县水库除险加固工程项目建设管理局”。根据工作需要，下设办公室、计划管理科、质量管理科、财务管理科、协调保卫科等，具体负责该项目的全面实施。在项目管理上严格按照基本建设程序，实施“三项制度”改革，即实行项目法人制、施工招投标制和工程监理制。17水库淹没及工程永久占地坝址附近土地紧缺，水库除险加固工程应以少占用耕地为根本原则，确定设计的维修加固方案。经实地勘察计算，共需永久占地5亩，临时占地10亩，青苗赔偿15亩。18工程管理设计确定人员编制为3人，人员编制属“县盛湾镇水利指导站”管理。结合水库实际情况确定管理范围为大坝坝脚外100M，溢洪道边线外50M，大坝两头至分水岭之间200M延长线之间，泄水建筑物边线外1050M。水库管理处全面负责水库安全调度、工程维修、水工观测和资料整编等工作。本次观测设施建设也作为除险加固工程重点工作，主要是设置大坝渗流监测、大坝变形监测设施等。定期对大坝进行观测，确保大坝本身安全。其它管理设施主要是新建管理房60M2，防汛仓库用房60M2、新修防汛道路1000M、配备防汛工具车1辆，管理生活设施等。19环境保护设计水库除险加固工程施工会引起局部地段植被破坏，但工程建成后，随着大坝、溢洪道两侧及库区上游水土保持，不但可以恢复植被，并可增加绿化面积，改善生态环境。为排除施工期对环境产生的不利影响，应做河南省县水库除险加固工程初步设计报告11好以下几项工作对砂石料冲洗水建沉淀池，不得直接排入河道；砂石料堆放整齐，水泥包装保持完整，施工场地应经常洒水湿润，以防扬尘污染；加强粪便管理，防止疾病发生；石方开挖采取定时爆破，设立警戒区，做好劳动保护工作；加大对水土保持法等法规的宣传力度，建立健全预防监督管理体系。水库淹没区水土流失严重的地段在淹没之前预做护坡处理；对项目建设期的临时占地，在工程完工后进行一定的护坡、复垦复耕、植树种草等；项目建设的永久占地搞条带式绿化，建成后及时种树、种花、种草；110工程概算设计概算编制原则是以现行市场价格为依据，根据水利部水总【2002】116号文中华人民共和国水利部水利工程设计概（估）算编制规定【2002】、水总【2002】116号文中华人民共和国水利部水利建筑工程概算定额上、下册【2002】、水总【2002】116号文中华人民共和国水利部水利工程施工机械台时费定额【2002】、水利部水建管【1999】523号文中华人民共和国水利部水利水电设备安装工程概算定额【2002】等为依据进行进行编制。工程总投资为80321万元。其中，建筑工程55756万元，机电设备及安装工程3129万元，金属结构设备及安装工程058万元，施工临时工程2661万元，独立费用12767万元，预备费595万元。111经济评价根据水利建设项目经济评价规范【SL7294】及建设项目经济评价方法与参数（第二版）进行国民经济评价及财务评价。国民经济评价指标经济净现值53622万元，经济内部收益率186，效益费用比162，本工程国民经济评价合理。财务评价指标财务内部收益率为1202，大于规定的行业基准收益率10，财务净现值413万元，财务投资回收期为71年，根据以上河南省县水库除险加固工程初步设计报告12财务分析，本工程财务评价可行。河南省县水库除险加固工程初步设计报告13表11县水库工程特性表序号名称单位数量备注一水文1坝址以上流域面积KM217632利用水文系列年限年3多年平均年径流深MM270以下结果均指坝址处多年平均年径流量万M34764洪峰流量设计洪峰流量（P2）M3/S487校核洪峰流量（P02）M3/S7405洪量设计洪量（P2）万M3339校核洪量（P02）万M35136侵蚀模数吨/年KM2200二水库1水位设计洪水位（P2）M22573校核洪水位（P02）M22713正常蓄水位M22280死水位M213002正常蓄水位相应水库面积KM23库容102总库容万M3120正常蓄水位以下库容万M348河南省县水库除险加固工程初步设计报告144调节特性兴利库容万M342死库容万M365下泄流量及相应下游水位设计洪水位时最大泄量M3/S240表11县水库工程特性表续序号名称单位数量备注校核洪水位时最大泄量M3/S43120年一遇时最大泄量M3/S202三水库主要建筑物1主要挡水建筑物型式（大坝）均质土坝坝长M144坝顶高程M22734最大坝高M2334坝顶宽度M552泄水建筑物型式溢洪道堰顶高程M2228溢洪道长度M9138堰顶宽度M30单宽流量M3/SM144校核洪水位时消能方式挑流消能河南省县水库除险加固工程初步设计报告153输水洞输水洞形式无压拱函泄洪洞尺寸M1218洞身长度M65进口高程M21300闸门型号M1212MPZMG钢闸门最大输水流量M3/S056四工程量及投资1工程数量土石方开挖万M3192土石方填筑万M3153砼及钢筋砼万M3050砌体万M3051模板M24240河南省县水库除险加固工程初步设计报告16表11县水库工程特性表续序号名称单位数量备注2主要建筑材料木材M3589水泥T1580钢筋T7765块石M37866碎石M310489砂M344633总工时万个19784总投资万元80321静态投资万元55756建筑工程万元80321机电设备及安装工程万元3129金属结构设备及安装工程万元058施工临时工程万元2661独立费用万元12767基本预备费万元595五经济指标1国民经济评价经济内部收益率186经济净现值万元53622效益费用比1623财务评价财务内部收益率1202财务净现值万元413投资回收期年71河南省县水库除险加固工程初步设计报告172水文21流域概况和气象水库位于县盛湾乡村南1KM处的河上，属于丹江的一条小支流，控制流域面积1763KM2，干流长7KM，河道平均比降0042。水库流域为连绵起伏的浅山区，流域面积呈扇形，河道坡度较陡。流域内岩石外露，植被覆盖较差，水土流失比较严重。地表岩性多为石灰岩，震旦统及寒武系灰岩夹页岩地层，多年平均水蚀模数为200T/KM2。水库上游无工矿企业，水源未发现明显的污染现象。水库流域区地处北亚热带北部边缘，位于盆地温暖半湿润地区的西南部，属于北亚热带季风型大陆性气候，气候温和，雨量适中，光照充足，季风进退与四季替换较为明显，多年平均气温158，极端最高气温426（发生在1962年），极端最低气温132（发生在1977年），年平均活动积温（10）51232，年平均日照时数为20467小时，多年平均无霜期为228天。流域内多年平均降雨量为8043MM，其分布由东至西、由北到南呈递减趋势，降雨年内年际分布不均，汛期降水量（69月）占全年降雨的60以上。22径流水库坝址以上及邻近河道无实测径流资料，依据84年河南省地表水资源附图，查“多年平均径流深等值线图”及“年径流深变差系数等值线图”，确定多年平均径流深为270MM，变差系数CV为06，偏差系数CS为2CV。则多年平均径流量为4760万M3，75来水量为2647万M3。23设计洪水231防洪标准水库是丹江支流河上的一座小型水库，位于南水北调中线工程水河南省县水库除险加固工程初步设计报告18源区，防洪、供水、灌溉、减淤效益显著。水库保护下游04KM的盛仓公路和沿河1KM的4个自然村1000人1500亩耕地，解决山区农村2500余人的饮水问题和6000亩耕地的灌溉用水，同时拦阻大量泥沙，减少丹江口水库淤积。因此，水库位置十分重要，一旦失事，将给下游设施及村镇安全带来严重威胁。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，水库为小型水库，工程等级为等。浅山区土石坝永久性建筑物（四级）设计洪水标准为5030年一遇，校核洪水标准为1000300年一遇。按照该水库的实际规模和防洪任务，防洪标准为50年一遇设计，500年一遇校核。232设计洪水水库为小（）类水库，无降雨站、水文站，也缺少入库水量及实测短历时暴雨资料系列，附近也没有可移用的水文站实测洪水资料。根据水利水电工程设计洪水计算规范规定可采用经审批的暴雨径流查算图表作为计算设计洪水的依据。水库洪水计算，采用1984年河南省中小流域设计暴雨洪水图集，用间接方法推求设计洪水，即用推理公式计算洪峰流量，用分析概化三角形法推算设计洪水过程线。计算依据的基本公式FSQ2780N14/132780QMJL式中Q设计频率的洪峰流量，M3/S；洪峰径流系数；洪峰汇流时间，H；河南省县水库除险加固工程初步设计报告19F流域面积，KM2；L设计断面至主河分水岭的河长，KM；J河道的平均坡降；S设计频率最大1小时降雨量，MM/H；N设计暴雨递减指数，按照相应的汇流历时取值当1H，代入N1；16H，代入N2；624H，代入N3。；N1、N2、N3系分别按照设计频率下最大10MIN1H、最大1H6H、最大6H24H的设计面雨量推算；平均入渗率，依照计算流域所在水文分区及下垫面特点据图集选定，MM/H；M汇流系数，据计算流域所在水文分区由图集26（M相关线）查定，其中。3/14JFL设计暴雨成果见表21设计洪水过程线见表22。表21水库设计暴雨成果表不同频率设计面雨量MM项目均值MMCVCS/CV点面折减系数202最大10分钟1667042351035804910最大1H418805035101011814543最大6H642905635101686625049最大24H883305335102225032521河南省县水库除险加固工程初步设计报告20表22水库设计洪水过程线单位M3/S重现期P时段TP2P021242363464475476587610881291015101318111827123451135079141041471548774016871801742681822361915222012172191422711河南省县水库除险加固工程初步设计报告21236102447QM（M3/S）487740W万M3339513233施工期洪水水库位于丹江河支流河上，为长江流域汉江水系。控制流域面积1764KM2。根据流域内的暴雨、洪水特性及水库除险加固工程项目的具体情况，主体工程施工宜安排在115月。施工期设计洪水标准取5年一遇。该水库无实测洪水资料，施工期洪水难以直接用实测资料计算。可采用丹江河水系降水及地形地貌产流条件相类似的有实测资料的地区综合成果查算。长江水利委员会水文局在计算南水北调中线工程交叉建筑物施工期洪水时，对刁河、湍河、淇河、严凌河等与总干渠交叉处施工期洪水分别按照地区综合法进行了计算。本次依据上述成果情况，按照相同时间段汇流面积与流量的相关关系，推算水库115月5年一遇洪水洪峰流量为152M3/S。234设计洪水成果的合理性检验（1）84图集的检验水库的设计洪水用84图集进行计算。关于84图集计算设计洪水成果的合理性，我院在承担南水北调中线总干渠右岸排水水文工作时已专门进行分析，利用冢岗庙、龙王沟两座水库四次大洪水观测分析值与用84图集推理公式计算结果相比较，误差在29，平均误差为53；结论是用84图集进行设计洪水计算是合理、可行的，并通过了长江水利委员会的审查认可。（2）用水利水电科学研究院经验公式检验，3/2MQKSFNH124河南省县水库除险加固工程初步设计报告22式中K洪峰流量参数。石山区K06055；S暴雨强度（MM/H）；F流域面积（KM2）；H24设计频率的最大24小时雨量（MM）；N同上。经计算50年一遇洪峰为408374M3/S，500年一遇洪峰为596547M3/S。水利水电科学研究院经验公式适用于流域面积小于100KM2的情况，由于粗略，只能估算洪峰值的合理性。从计算结果比较看50年一遇洪峰用84图集大162，500年一遇大196。由于水库位于暴雨中心边缘，84图集的计算成果适当偏于安全是合理的。综上，水库在缺少实测资料的情况下，可以直接采用84年图集推理公式法计算成果，如表22。23泥沙水库及附近无实测输沙资料，库区以上植被良好。依据1973年编制的河南省水利工程水文计算常用图和84年河南省地表水资源附图查知，经比较查得该区域内年侵蚀模数为200500T/KM2年，考虑到近些年来上游水土保持和小流域治理工作的加快，流域内植被覆盖率还要提高。故确定选用年侵蚀模数为200T/KM2年，淤积物干容重为14T/M3计算，则水库每年淤积量为035万T，淤积物为025万M3。河南省县水库除险加固工程初步设计报告233工程地质31地质勘察工作简介水库兴建于1976年，水库主要包括大坝、溢洪道、输水洞等。此前没有做过地质勘察，本次勘察，结合工程地质测绘及坝体质量检查，大坝共布钻孔5个，溢洪道布置钻孔3个，2004年3月6日勘察工作开始，采用GXY150型液压工程钻机施工，历时22天，3月27日结束外业工作，4月3日提交正式勘察成果。32库区工程地质及水文地质条件321库区工程地质条件3211地形地貌水库位于秦岭山脉的东南部边缘，属低山区，山坡自然坡度多在5060之间，山顶多呈浑圆状，植被较差。该水库拦截的河属于丹江的一条小支流，河流蜿蜒曲折，整体流向呈NESW，河床宽2050M，局部发育有一级阶地。3212地层岩性分布于库区的地层主要为寒武系灰岩，其次为第四系残坡积物。灰岩分布于整个库区，非碎屑结构，微层理构造，矿物成份为方解石、石英、长石等，岩石多呈弱风化，深灰色。第四系残坡积粘土QELDL零星分布于冲沟，坡脚及溶蚀裂隙内，棕红色，湿，可塑，局部土体中夹有碎石，碎石粒径大小不一，呈棱角状。3213地质构造与地震地质构造库区内岩溶及节理裂隙较为发育外，未发现大的断裂通过该区，区域稳定性较好。地震根据中国技术监督局2001年发布的中国地震动参数区划图，该区动峰值加速度为005G，地震基本烈度为6度。河南省县水库除险加固工程初步设计报告24322库区水文地质条件库区水文地质条件较为简单，地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受降水入渗补给，消耗于库面蒸发及排向水库下游。323库区工程地质条件及水文地质条件评价1库区渗漏库区主要由灰岩组成，山体普遍较雄厚，无较大断裂发育，无通往库外的构造破碎带以及大的溶洞，故不存在库水渗漏问题。2库岸稳定库区山体自然边坡多为5060，岩石整体性较好，未有大的滑坡、崩塌体等物理地质现象，库岸基本处于稳定状态。3水库淤积问题由于库区岩石风化较轻，所以固体迳流物来源较少，库区淤积量不大。33坝址区工程地质及水文地质条件331坝址区工程地质条件3311地形地貌坝址区所处位置为低山区，左坝肩山体为一缓坡，且紧邻溢洪道，坝肩单薄，右坝肩山体呈陡壁状，坡角6065，坝轴线方向145，河谷为深切谷，河床宽约40M，两岸无阶地发育。3312物理地质现象坝址区岩溶较发育，主要以溶沟、溶槽及溶蚀裂隙为主，多充填有粘土，溶蚀裂隙的产状多与岩层产状相一致，溶洞以小溶洞居多，洞径一般35CM，大者57CM。在溢洪道左岸山体发育滑坡体，滑坡体体积约80100M3，为牵引式滑坡。3313地层岩性河南省县水库除险加固工程初步设计报告25坝址区地层岩性单一，为寒武系的灰岩，弱风化，深灰色，非碎屑结构，微层理构造，岩石较破碎，岩溶较发育。产状倾向1030，倾角25453314地质构造坝址区地质构造简单，除岩石节理裂隙比较发育外，未见有大的断裂构造，节理裂隙多数闭合，主要发育有三组3025,1045,32570，以第一组为最发育。332坝址区水文地质条件坝址区地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受大气降水入渗补给，水库建成蓄水后，接受库水补给，消耗于向下游排泄。333坝基工程地质及水文地质条件评价该河谷为深切谷，两岸无阶地发育，河槽两端直接与山坡接触，坝基河槽段宽约40M，岩性为寒武系灰岩，弱风化，裂隙及岩溶较发育，岩石破碎，RQD值在5060，岩石透水率812LU，弱中等透水，在坝基施工时，采取截水槽防渗处理方式，分别在坝轴线及其上下游共设置三条，深度1M，由于坝体与坝基结合部施工质量较差，主河槽段下游常年有水，且出现有明流，因此该段存在接触渗透问题。334坝肩工程地质及水文地质条件评价右坝肩桩号0130岩性为寒武系灰岩，弱风化，自然坡度在6065，裂隙及岩溶较发育，岩石完整性差，RQD值在45左右，岩石透水率25LU，中等透水，工程地质条件差，裂隙产状多为3025，倾向下游。左坝肩0055岩性为寒武系灰岩，弱风化，自然坡度2030，紧邻溢洪道。岩石完整性较差，RQD值在60，裂隙及岩溶发育,裂隙产状主要为1045，岩石透水率12LU，中等透水。工程地质条件较差。据当地群众介绍，当库水位在2210M时，两坝肩均有渗水现象，因河南省县水库除险加固工程初步设计报告26此，两坝肩存在绕坝渗漏问题。335输水洞工程地质条件及评价输水洞顶部坝体干密度12011453G/CM3，平均值134G/CM3，干密度合格率为0，渗透系数67104CM/S，属中等透水。输水洞进口至出口位于左岸山坡上，基础岩性为寒武系灰岩，弱风化，岩石强度高，稳定性较好，工程地质条件较好。336溢洪道工程地质条件及评价溢洪道自进口段至出口段，全长约100M，现按进口段，陡槽段，出口消能段，及两岸边坡分述如下1进口段（桩号00000030）进口段底宽30M，底板高程22280M，岩性为寒武系灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育，通过ZK6号钻孔揭露，发现在0825M，6072M，8092M处夹有砖红色粘土。岩石破碎，岩芯多呈碎块状及薄饼状，RQD值在50左右。通过野外压水试验，岩石透水率1252LU，属中等透水，工程地质条件较差。2陡槽段（桩号00300060）该段底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙较发育，通过ZK7号揭露，发现有多处1020CM厚的砖红色粘土夹层。岩石较破碎，岩芯多呈短柱状，RQD值在70左右。通过野外压水试验，岩石透水率在5242LU，属弱中等透水，工程地质条件较差。3出口消能段桩号00600100该段底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育，通过ZK8揭露，发现有多处3050CM厚的砖红色粘土夹层，并且部分土体中含有碎石。岩石破碎，岩芯多呈碎块状，RQD值在55左右。通过野外压水试验，岩石透水率在935LU，属弱中等透水。由于溶蚀裂隙发育，抗冲刷能力较差，出口段未做消能工，在水流作用下已出现泄洪冲刷深坑，长约30M，深约13M，塌滑严重，工程地质条件较差。河南省县水库除险加固工程初步设计报告274两岸边坡左岸边坡，坡度7080，岩性为灰岩，弱风化，裂隙发育，裂隙内充填砖红色粘土，边坡不稳定，易产生崩塌滑坡，在桩号00300050段，已发生崩塌，因此左岸山体工程地质条件差。右岸边坡为左坝肩，为干砌石，标准低，质量差，坡高10M，行洪时不利于大坝的稳定。34坝体质量检查342坝体质量检查3421坝体质量控制设计指标该水库大坝为均质土坝，根据“河南省水利厅中小型水库续建基本技术要求”，坝体压实干密度要求不应低于160G/CM3。3422现状条件下的坝体质量通过对坝体两坝肩及河槽段进行质量检查，根据勘察试验成果，分述如下1左坝肩（0055）坝体填料主要为粘土，局部夹有碎石，可塑状态，结构松散，15M以上碎石含量高在4050之间。坝体干密度平均值1341G/CM3，最大值1453G/CM3，最小值120G/CM3。干密度合格率为零，坝体填筑质量差。2河槽段0103坝体填料主要为粘土，局部夹有碎石，可塑状态，结构松散，30M以上碎石含量在5060之间。坝体干密度平均值1416G/CM3，最大值1566G/CM3，最小值1282G/CM3，干密度合格率为零，坝体填筑质量差。3右坝肩（0130）坝体填料主要为粘土，局部夹有碎石，可塑状态，结构松散，15M以上碎石含量4050。坝体干密度平均值1344G/CM3，最大值1438G/CM3，最小值1084G/CM3，干密度合格率为零，坝体填筑质量差。3423坝体质量评价河南省县水库除险加固工程初步设计报告28通过上述不同地段的质量情况分析，大坝的填筑质量差，整个坝体的填筑合格率为零，且干密度的平均值小于145G/CM3。343计算不均匀沉降的指标压缩系数的评价1左坝肩（0055）压缩系数范围值在012055MPA1之间，大值平均值052MPA1，压缩模量范围值在43159MPA之间，小值平均值43MPA，属高压缩性土。2河槽段0103压缩系数范围值在01406MPA1之间，大值平均值046MPA1，压缩模量范围值在36131MPA1之间，小值平均值46MPA，属中等偏高压缩性。3右坝肩0130压缩系数范围值在02051MPA1之间，大值平均值051MPA1，压缩模量范围值在4396MPA之间，小值平均值43MPA，属高压缩性土。344坝体稳定性指标抗剪强度的评价为了求得坝体在垂直荷载作用下，经固结被渗水所饱和的土体，应力突然改变时，采用饱和固结快剪的方法，求得抗剪强度指标C、值。1左坝肩抗剪强度算术平均值C30KPA，135，小值平均值C27KPA，13。2河槽段抗剪强度算术平均值C336KPA，137，小值平均值C208KPA，106。3右坝肩抗剪强度算术平均值32KPA，130，小值平均值C23KPA，110。344坝体渗透性评价土壤颗粒粒径与孔隙度及地下水的运动关系与坝体渗透性最为密切。坝顶的砌石直墙，由于填筑料中碎石含量4060，局部富集成层，渗透性强，野外注水试验，渗透系数0305CM/S，属强透水层。直墙以下的坝体，据土样颗粒分析，左坝肩砂粒2005M，占115，粉粒0050005MM占473，粘粒0005MM占河南省县水库除险加固工程初步设计报告29412，室内渗透试验渗透系数平均值706106CM/S，最大值161105CM/S，野外注水试验渗透系数平均值67104CM/S，最大值75104CM/S，属中等透水。河槽段砂粒占118，粉粒占460，粘粒占422，室内渗透试验渗透系数平均值12105CM/S，最大值509105CM/S，野外注水试验渗透系数平均值72104CM/S，最大值81104CM/S，属中等透水。右坝肩砂粒占133，粉粒占445，粘粒占422，室内渗透试验渗透系数平均值504106CM/S，最大值107105CM/S，野外试验渗透系数42104CM/S，最大值53104CM/S，属中等透水。表31坝体渗透试验及其指标统计表位置室内试验KCM/S野外注水试验KCM/S渗透性等级左坝肩70610667104中等透水河槽段1210572104中等透水右坝肩50410642104中等透水从上表可以看出，钻孔注水试验高于室内渗透，试验求得的渗透系数，进一步说明坝体施工质量差，原状土块有架空现象，钻孔注水代表土体的渗透性，而室内渗透为土块的渗透性，钻孔注水试验代表性强，且较真实。坝体土物理力学指标详见表32。35天然建筑材料水库除险加固工程所需天然建筑材料土料15400M3，砂料3646M3，块石和碎石15758M3。本次共选土料物、砂料场、石料场各1个，可采储量分别为30万M3，20万M3，5万M3。351土料水库位于秦岭山脉的东南部边缘，属低山区，土料缺乏，土料零星分河南省县水库除险加固工程初步设计报告30布于冲沟，坡脚及溶蚀裂隙内，本次所选料场在大坝下游约1公里的冲沟，坡脚处，土层厚度1520M，开采剥离表层0305M耕植层，有用层厚度约15M，可采储量约30万M3，用人工或机械化开采作业即可，运距10KM。土料岩性为粘土，棕红色，土料比重278，液限6439，塑限2268，塑性指数4225，砂粒含量125，粉粒含量275，粘粒含量60，击实后，最优含水量2231，最大干密度155KN/M3。352砂料砂料厂位于滔河乡十名铺丹江河河床及漫滩上，开采条件较好，场地开阔，有简易公路，运距150KM，有用层厚度20M，可采用储量20万M3。砂料岩性为中砂，以石英为主，长石次之，控制粒径D600315MM，D30024MM，有效粒径D100112MM，不均匀系数CU27，曲率系数CC16，平均粒径D50028MM，为级配不良砂。353石料石料，工程区储量丰富，可选用公路两侧山坡，作为开采区，岩性为灰岩，深灰色，非碎屑结构，微层理构造，岩石呈弱微风化，石质坚硬。其物理力学指标为湿抗压强度80KPA，软化系数08，容重265G/CM3，质量可以满足要求，可采储量5万M3。河南省县水库除险加固工程初步设计报告31坝体土物理力学性指标建议值表32重度抗剪压缩湿干含水量孔隙比比重液限塑限塑性指数液性指数凝聚力内摩擦角压缩系数压缩模量渗透系数RDWEGSWLWPIPILCV12ES12K指标项目G/CM3KPA度MPA1MPACM/S左坝肩（0055）18221341360510792776630924823827029727130524375104河槽段（0103）1871141632290956276457352364336802552081060464681104坝体右坝肩（0130）18461382337810172781629724653832023623110514353104河南省县水库除险加固工程初步设计报告324工程任务和规模41工程任务411工程概况水库位于南水北调中线工程水源地，县城南37KM的盛湾镇境内丹江河支流河上，属长江流域汉水水系。该水库于1976年10月动工兴建，1977年5月基本建成，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、人畜吃水、水产的小类水库。水库控制流域面积1763KM2，下游有盛湾至仓房唯一的一条乡级公路以及沿河1KM的4个村庄，保护人口1000余人，耕地1500亩，解决山区农村2500余人饮水困难问题，保障水库灌区6000亩耕地的灌溉，同时，水库拦截上游泥沙，减少丹江口水库的入库泥沙量，防洪、供水、灌溉、减淤效益显著。该水库位置重要，安全问题意义重大。目前存在许多安全隐患，如该水库防洪安全性低，坝体坝基存在严重渗漏，大坝填筑质量差，溢洪道出口冲刷严重，输水洞断裂漏水，启闭设施损毁等现象。致使水库目前无法蓄水。412除险加固任务2004年2月由河南省市水利建筑勘测设计院对该水库进行大坝安全评价，经市水利局组织专家对其进行安全鉴定，以及水利部大坝安全管理中心坝函2004920号关于郭庄等十三座水库三类坝安全鉴定成果的核定意见中均认