湖南某水库初步设计报告

111综述11概述111工程概况XX水库位于XX区XX乡下XX村，拦截XX溪流上源沟谷，属于沅水南岸水系。距离常德市区约34KM。有乡村公路直达坝址区，交通较为方便。水库流域控制面积775KM2，其中外引20KM2，坝址上游干流长度393公里，干流平均坡降113；水库正常蓄水位7340M，相应库容418万M3；设计洪水位7424M，相应库容473万M3；校核洪水位745M，相应总库容500万M3。是一座灌溉、防洪、养殖等综合利用的小型水利工程。水库1973年10月兴建，1974年12月竣工。枢纽工程由大堤、输水涵管、放水卧管、溢洪道等建筑物组成。大堤粘土均心墙坝，最大堤高160M，堤顶高程7590M，堤顶宽度50M，堤顶轴长410M，内坡13，未设置平台，外坡12、125，设一级平台，高程709M，宽20M。坝脚平台高程609M，宽60M，左右岸坝肩自然山坡平缓，2025。涵管长宽高694M08M12M，为城门式拱涵，砼结构，进口底板高程620M。最大放水流量08M3/S。卧管宽高055M055M，砼方涵，全长30M，斜拉式闸门。溢洪道布置在大堤右侧山坳，全长230M，堰顶高程734M，底宽15M，未衬砌。水库自建成蓄水以来，大堤曾不断出现险情，长期带病运行。水库自建成运行以来，对促进当地经济发展起到了重要的促进作用，产生了较好的社会效益和经济效益。水库设计灌溉面积13000亩，目前实际灌溉面积约10000亩。12112工程存在的主要问题水库自修建以来长期带病运行，加上建设时遗留的问题多，工程老化，年久失修，各种险情明显暴露并逐年加剧，导致防洪、灌溉效益锐减，已到了非保安改造不可的地步，以发挥应有的效益。1211水库存在的主要问题有1、坝身损坏及渗漏本次现场勘察时发现水库大坝坡面毁坏严重，迎水坡多处出现塌陷坑和雨淋沟，泥土流失严重，原655007400M高程的预制砼护坡也出现了面积约200M2的沉陷。坝体不均匀沉降位移，坡面极不规则。坝基、坝肩嵌入深度未达到不透水岩土，清理，开挖深度不够，坝基强风化带渗漏。外坝坡、坝肩，下游有泉水逸出点，呈明流，散浸状。2、主坝上游坝坡干砌卵石大部分已松动挪位，填土层出露，护坡体失效。3、由于溢洪道修建时间早泄洪次数少，露天时间多，当时居民把它当成了晒坪，在上面晒谷烧肥，导致溢洪道损坏严重；再加上原施工缝设置间距过长，底板多处出现不均匀贯穿性裂缝，最宽处约3CM，严重影响安全泄洪。4、涵管为预制砼构件，砌缝渗漏严重。5、卧管闸门锈蚀严重、渗漏。113大坝安全意见针对XX水库存在以上问题，水利水电勘测设计院对XX水库进行了全面的勘测和论证，对大坝进行地质勘探，并取样进行了室内土工试验，复核了水库的洪水，进行了调洪演算，采用二维有限元渗流计算方法对主坝体的渗流状况进行分析，对坝坡的抗滑稳定性进行计算分析，提出XX水库大坝安全论证报告。1311大坝安全论证分析结论一、工程质量评价（1）大坝13大坝施工时，第四系松散层、强风化层岩土清理开挖，未达不透水新鲜岩土，截水槽开挖不够，两岸坝肩未设截水齿槽，也未作其它防渗处理，大坝建成后出现接触渗漏，泉水逸出点。同时填土质量控制不严，层位厚度不均一，土粒密实度差异性较大，运行期间外坡出现散浸渗漏，沉降不均。主坝上游坝坡干砌卵石大部分已松动挪位，填土层出露，护坡体失效。（2）溢洪道溢洪道底板砼标号偏低，仅为150砼，厚度20CM，消能防冲性能较差，出现不均匀性裂缝。导流段边坡风化崩坍，淤塞上游导流明渠。基础底面第三系红层泥岩，节理裂隙发育强风化，与砼衔接脱层、分离，地下水沿侧墙、底板砼渗流，岩体强度降低，不耐冲刷。（3）输水涵洞输水涵管基础岩土为第四系冲积、洪积层蠕虫状、网纹状粘土。岩土沉积紧密，属隔水组。未发现基础沉降、断裂、外围渗漏等。由于拱顶为预制构件，现已出现砌缝接触渗漏和进出口消力池渗漏。工程质量评定为C级。二、大坝运行管理评价防汛管理设施不完善等病险和问题，水库长期带病运行，限制蓄水至今，水库无水情自动测报系统和大坝安全监测设施。大坝运行管理评价为差。三、防洪标准复核XX水库大坝坝顶高程7590M，比复核所需高程7618M低004M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。大坝粘土心墙顶部高程实际高程为7340M，比复核所需高程7450M低11M，不满足规范要求。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程高于复核所需高程747M，控制段导墙顶高程14能满足泄洪要求。防洪安全性为C级。四、抗震复核据GB183062001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，本区地震动峰值加速度为005G，地震动反应谱特征周期为035S，相对应的地震基本烈度为度。按照水库大坝安全评价导则的要求，不需对工程进行抗震安全复核。五、渗流稳定分析评价XX水库大坝为粘土心墙坝，下游无反滤排水设施，坝基、坝肩强风化带渗漏。外坝坡、坝肩，下游有泉水逸出点，呈明流，散浸状。XX水库存在着严重的大坝渗漏现象，大坝渗流性态是不安全的，其渗流性态安全性分级我们评定为C级。六、结构稳定分析评价（1）从计算结果可知，在任何工况下，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数满足碾压式土石坝设计规范SL2742001要求，下游坝坡抗滑稳定安全系数满足碾压式土石坝设计规范SL2742001要求。大坝结构安全，评定为A级。（2）溢洪道损坏严重；再加上原施工缝设置间距过长，底板多处出现不均匀贯穿性裂缝，严重影响安全泄洪，同时也对溢洪道结构安全不利。因此，溢洪道结构不安全，评定为C级。（3）输水涵洞渗漏严重，启闭设施老化和损坏严重，存在结构不安全的隐患，评定为C级。七、金属结构评价XX水库输水涵洞的进口启闭设施已老化，维修时难以找到配件。启闭机、拉绳及闸门严重锈蚀，启闭困难，闸门和启闭设施运行状况差。15金属结构安全评价为C级。八、存在的主要问题大坝粘土心墙顶部和坝顶高程均低于复核所需高程，不满足规范挡洪要求。坝坡大面积散浸。大坝存在不均匀沉陷，坝基及坝肩存在渗漏。大坝上游护坡体失效。溢洪道损坏严重，底板多处出现不均匀贯穿性裂缝，最宽处约3CM，严重影响安全泄洪。输水涵管为预制砼构件，砌缝渗漏严重，输水涵洞出口渠道被冲毁。卧管、闸门锈蚀严重，长年漏水。12水文及调洪演算121自然概况XX水库位于XX区XX乡下XX村，拦截XX溪流上源沟谷，属于沅水南岸水系。水库自身控制集雨面积575KM2，坝址以上干流长度393KM，干流平均坡降113；水库外引集雨面积2KM2。水库正常蓄水位7340M，正常库容418万M3，死水位6200M，死库容388万M3。设计洪水位7424M，校核洪水位7450M，总库容500万M3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小一型水库。XX水库属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量13344毫米,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速18M3/S，多年平均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。XX水库大坝为粘土心墙土坝，正常库容418万M3，大坝最大坝高160M，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）第312条，其洪水标准按山丘区标准确定。根据国家防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定该工程等别为等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物级别为五级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。122数据处理及计算方法说明XX水库没有水文观测数据，洪水复核的所有参数均只能从湖南省水利水电厅161984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册（以下简称查算手册）查算。123设计洪水及调洪演算成果起调水位取溢洪道堰顶高程即正常蓄水位，亦即防洪限制水位7340M。当洪水入库后，按自由泄流进行调洪演算，来多少，泄多少，水库水位自由涨落。此次调洪演算根据调洪演算基本方程，采用试算法，计算结果详见表121。表121洪水计算及调洪演算成果频率水位M库容104M3洪峰流量M3/S洪水总量104M3最大下泄流量M3/S0274505009538233248727424473649716116575741246554281311305124抗洪能力复核结论XX水库大坝坝顶高程7590M，比复核所需高程7618M低028M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。大坝粘土心墙顶部高程实际高程为7340M，比复核所需高程7450M低114M，不满足规范要求。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程752M，高于复核所需高程7470M，控制段导墙顶高程能满足泄洪要求。表122抗洪能力复核部位现有高程M所需高程M结论大坝坝顶7597618不满足规范要求粘土心墙顶73407454不满足规范要求溢洪道导墙顶部75207470满足规范要求1713工程地质131库区工程地质XX水库坝址区沟谷流向大致自北向南，轴走向东西。两岸侵蚀丘岗低矮，雄厚。第四系蠕虫状红土及砾卵石掩盖。丘顶高程约8090M，沟谷切深2030M。沟谷呈“”形，宽缓。谷底高程60M，两岸丘坡2025度，为缓坡。第三系基岩出露不明显。为残积坡积层掩盖。板溪群泥质砂岩板岩距离较远，出露唐家铺以南约5公里。坝址区地层单一。132地震评价根据湖南省地震烈度区划图，XX水库处在地震基本烈度VI度地区，水库枢纽属四等工程，大坝、溢洪道、输水设施等主要建筑物属四级，根据大坝安全评价导则要求可不作抗震安全复核。14加固任务根据工程目前存在的问题，本次加固设计内容包括大坝、溢洪道、输水建筑物等三大部分。（1）大坝加固项目有大坝防渗、坝坡整形加固、坝顶硬化、增设防浪墙、大坝上下游护坡、大坝排水设施改造等。（2）溢洪道全面加固改造。（3）输水建筑物对输水涵洞进行全面改造和灌浆处理，更新改造启闭设施，出口消力池翻修。15除险加固设计151大坝1）对坝顶路面进行硬化，长度410M。增设防浪墙。2）坝体进行冲抓套井和高压旋喷灌浆，坝基和坝肩帷幕灌浆。3）坝坡整形后，上游用砼预制块，下游用草坡护坡。4）排水设施下游坝坡设排水沟，坡脚采用毛细透排水带。18152溢洪道1、进水渠由172M渐变收缩至15M，长66M（00000066），底板高程7340M。底板采用03M厚的C15砼护砌，边墙为M75浆砌石挡土墙。2、控制段宽15M，长16M（00660082），底板高程为7340M。底板为C20钢筋砼结构，边墙为M75浆砌石挡土墙。3、泄槽段宽15M，长34M（00820116），底坡I01088，其中00120116为圆弧转弯段，中心线圆弧半径525M，泄槽位置圆弧夹角444。泄槽底板为C20钢筋砼结构，边墙为M75浆砌石挡土墙。4、消力池宽15M，长89M（011601249）底板高程为6970M，坎顶高程7020M，消力池位于圆弧转弯段，该圆弧与泄槽段为同一圆弧，消力池位置圆弧夹角1250。消力池底板为C20钢筋砼结构，边墙为M75浆砌石挡土墙。5、尾水渠宽15M，从消力池出来先接3M（0124901279）长平流段，平流段后底板底坡I00417，长641M（012790192，其中前36M长为圆弧转弯段，圆弧夹角4010），012790192段增设M75浆砌石边墙。153输水建筑物1）输水涵管进口改造多孔取水改为立式启闭，选用15T卷扬式启闭机，设工作门一道，新修进水塔。2）输水涵管洞身改造对砌缝进行环氧砂浆补缝处理，对整个管身进行回填灌浆。3）出口消力池翻修。16施工161施工条件XX水库位于XX区XX乡下XX村境内，属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量13344毫米,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速18M3/S，多年平19均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。162对外交通坝址有碎石公路与砼路面公路相通，对外交通较为便利。163施工期水流控制本工程施工期主要考虑涵管和上游坝坡护坡施工的洪水控制。通过施工洪水计算，上游护坡下限为6550M，不需要设置围堰。输水涵管施工时需要设置围堰，围堰具体布置见施工组织设计，围堰采用人工就近取土，挑运填筑。涵管完工后，将围堰进行拆除，人力挑运，就近弃土。164主体工程施工1641护坡施工大坝上游坡面6200M至坝顶采用六边形砼预制块护坡，下设砂石垫层，下游坝脚设毛细透排水带导渗体，下游坡面采用草皮护坡；1642毛细透排水带施工先用机械在下游坡面上，从设计高程开挖500MM厚至坝脚，然后，人工进行整形，保证仓面平整，然后在坡面上铺设005M厚砂垫层，再将毛细透排水带紧砂垫层铺设，铺设完成后，然后回填粘土。1643输水建筑物改造施工输水涵管管身渗漏严重，拟对管身进行灌浆处理,进口为多级卧管式取水方式，启闭设施老化，取水时操作十分不便。设计将原卧管取水方式改为塔式，新建启闭设施。1644溢洪道施工溢洪道改造包括控制段、溢流堰后40M泄槽段和泄槽与灌溉渠交叉部位的加固处理。浆砌石拆除人力用钢钎和铁锤对浆砌石进行撬挖，石料可利用率70，其余为弃料。110溢洪道侧墙为M75浆砌石，砌筑水泥砂浆采用02M3砂浆拌和机制作，块石由汽车运输到现场后，人力抬运至施工地点，采用座浆法进行砌筑。165施工总布置本加固除险工程根据施工特点设施分布如下1预制场布置在大坝右端山顶，坝顶硬化施工的砼拌和站布置在坝顶，水泥仓库、砂石堆场布置在大坝右端；溢洪道施工的砼拌和站、水泥仓库、砂石堆场布置在溢洪道附近；输水涵管施工的砼拌和站布置在进口处，水泥仓库、砂石堆场布置在大坝右端，渡槽施工的砼拌和站、水泥仓库和砂石堆场布置在坝脚。2钢筋加工厂、木材厂、机修厂、仓库、工棚布置在管理所；166施工工厂设施1砼系统预制场、溢洪道、输水涵管、渡槽各处分别布置1台04M3拌和机。2风、水、电、通信及照明。施工用风主要指灌浆施工用风，选用9M3/MIN移动式空压机供应。施工用水主要为钻孔、灌浆、砼拌和及养护、空压机冷却以及少量机械冷却、清洗等。水泵IS125100J250，Q60M3/H、H215M，P11KW直接从水库和下游坝脚池塘取水。施工用电主要包括砼生产、空压站、灌浆、加工厂、照明系统等，用电均从水库管理所电力系统直线接线供电，不另设施工变电站和备用电源。增设坝区对外通信设施，夜间设置碘钨灯照明。167施工总进度1671设计依据根据工程特点，坝体加固、溢洪道改造分散布置，有些项目可平行施工；输水建筑物施工必须将水库放空至6200M水位；要求总工期为14个月。1111672施工期本工程从第1年7月8月为准备期，第1年9月至第2年11月为主体工程施工期，第2年12月为扫尾期，总工期14个月。1673工程准备期和扫尾期进度工程准备期2个月，主要完成施工临时房屋、道路、辅助设施的修建；主体工程施工期11个月；工程扫尾期1个月，主要为数据整理、工程验收、场地清理。1674主要技术供应主要建筑材料工程施工主体工程所需主要建筑材料为水泥、钢筋、钢材、木材、砂砾石等主。主要施工机械设备工程施工所需主要机械、设备包括自卸汽车、推土机、砼拌和机、砂浆搅拌机、地质钻机、砼振捣器、钢筋加工机械等。17环境保护171环境保护设计依据1）中华人民共和国环境保护法2）建设项目环境保护管理条例3）建设项目环境保护设计规定4）地表水环境质量标准（GHZB11999）5）环境空气质量标准（GB309596）6）建筑施工场界噪声限制（GB1252390）172环境保护的的主要措施XX水库除险加固工程任务较重，须设立专门的环境保护管理机构，机构的职责是贯彻执行环境保护法规和标准，组织制定工程环境保护管理规章制度，组织进行环保设施的建设与运行操作学习，制定并组织实施施工期的环境保护规划，检查环保设施的运行情况，检查工程水土保持措施的执行情况，定期向工程主管部门和环保部门提出书面报告。管理机构的定员编制为1人。112环境保护措施包括水质保护设计、空气质量保护设计、噪声防护设计、交通保护设计、人群健康保护设计、水土保持设计等方面的措施。18投资概算181编制原则和依据（1）湖南省水利厅水建1998第5号文“关于印发湖南省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准的通知”。（2）定额建筑工程执行湘水电农字（1992）第10号文颁发的湖南省水利水电建筑工程概算定额；其中施工机械台班费的第一类费用调整系数为17432；安装工程执行水利部水建（1993）63号文颁发的水利水电设备安装工程概算定额。（3）概算编制根据XX水库大坝除险加固工程初步设计报告编制。182工程总投资及年度投资加固项目静态总投资65072万元，分二年实施完成。本工程计划共分二年实施，第一年投资41783万元，第二年投资23289万元。19经济评价XX水库担负着下游025万亩农田的灌溉重任，是当地农业生产的命脉。由于历史的原因，该水库建成以来一直带病运行，水库保护下游耕地面积054多万亩，紧靠下游有凌津滩镇、桃凌县道，国家及集体个人房屋九百多栋，下游固定资金01亿左右，水库失事还直接威胁下游12000人的生命财产安全。本加固工程总投资为65072万元，经国民经济评价，试算求得经济内部收益率为1535，按社会折现率12计算时，ENPV16561万元，EBCR1301，从兼顾社会公益性质和经济效益两方面考虑，项目是可行的。212水文及调洪演算21流域概况XX水库位于XX区XX乡下XX村，拦截XX溪流上源沟谷，属于沅水南岸水系。水库自身控制集雨面积575KM2，坝址以上干流长度393KM，干流平均坡降113；水库外引集雨面积2KM2。水库正常蓄水位7340M，正常库容418万M3，死水位6200M，死库容388万M3。设计洪水位7424M，校核洪水位7450M，总库容500万M3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小一型水库。22气象气候特征XX水库位于XX区XX乡下XX村，属亚热带季风性湿润气候区。夏暖冬寒，四季分明，气候温和，雨量充足，多年平均降雨量13344毫米,并且随季节变化明显,46月降雨集中，雨量大。多年平均风速18M3/S，多年平均最大风速为171M3/S，多年平均气温为168，历史最高气温405。23洪水231洪水复核依据（1）防洪标准（GB5020194）（2）水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493）（3）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）（4）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL18996）（5）碾压式土石坝设计规范（SL2742001）（6）水库大坝安全评价导则（SL2582000）（7）溢洪道设计规范（SL2532000）（8）水工建筑物抗震设计规范（SL20397）232基本资料（1）湖南省暴雨洪水查算手册湖南省水利水电厅，1984年22（2）水库基础资料集雨面积775KM2（自身575KM2,外引面积2KM2）干流坡降J113干流长度L393KM坝顶高程759M库容曲线见表251泄水建筑物型式宽顶堰堰顶高程7340M溢流堰宽15M233工程等级及洪水标准XX水库大坝为粘土心墙坝，正常库容418万M3，大坝最大坝高16M，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）第312条，其洪水标准按山丘区标准确定。根据国家防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定该工程等别为等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物级别为五级，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。234设计净雨过程XX水库没有水文观测数据，洪水复核的所有参数均只能采用湖南省水利水电厅1984年编制的湖南省暴雨洪水查算手册（以下简称查算手册）查算。一、设计暴雨查算（1）五十年一遇24H点雨量根据XX水库的地理位置及控制流域面积F775KM2，由湖南省暴雨洪水查算手册查得H24点平均105MM，CV045，取CS35CV，查得五十年一遇KP225，则五十年一遇24H点雨量H24点23625MM。（2）五十年一遇24H面雨量水库流域位于暴雨径流一致区第六区，查得A0992，求得五十年一遇24H面雨量23H24面2344MM。（3）五十年一遇设计暴雨24H的时程分配124H各种历时的暴雨按下面公式计算16HHTH2424N316N2N3T1N2624HHTH2424N31T1N3查图得N20629，N30761，求得H1866MM，H31301MM，H61683MM，H121986MM以上查算结果详见下表。表421设计暴雨与净雨过程计算表频率H24点平均CVKPH24点AH24面查图三查图四查表二H24点平均KP查图二十一H24点A02105045314329709923271210504522523625099223445188频率N2N3H1H3H6H12查图三十四查图三十五按公式计算02060507261102170122372705206290761866130116831986506380788二、设计净雨过程的计算水库流域属产流分区第二区，流域初损值IO27MM，扣除流域初损值即得净雨深，则地表径流深R上R总。235设计洪水查算一、计算方法净峰流量及汇流时间根据下列公式计算314JFL24M01450489（22）M002841093（22100）求得105，M0578各时段净雨强度详见计算表。净峰流量QM0278FR/T汇流时间41312780JL用图解法求得QM2643M3/S，344小时。表431时段净净雨强度计算表2时段T1234567R上大小60649154915001063831777628R上606497608910810171110011177812407R上/T60649380430362543220019631772时段T891011121314R上大小486405403295240149130R上12893132981370113996142371438514515R上/T1612147813701272118611071037二、设计洪水过程线（1）用径流系数法求地面径流过程地面径流总量QI2R上F/36T31248M3/S峰量比QM2/QI20206因此选用径流系数分配表中峰量比为0210,调整后为0206，求得地面径流过程QI2T。（2）地下径流过程的计算地下径流深R下2R总2R上26221MM，由QI2T过程知地下径流峰顶位置在第27小时处,按等腰三角形关系求地下径流峰值QM地2。25T1632TFRQM下地地下径流过程QM地2T用三角形分配法推求。（3）设计洪水过程及洪水总量地面径流加地下径流即得设计入库洪水过程，则设计洪水总量WM201R总F0122911161万M3设计洪水各参数计算结果见表432，洪水过程线见表433和434。表432XX水库洪水参数查算成果表项目P02P2P5集雨面积775KM2775KM2775KM2H24点平均105010501050KP314225118H24点MM3297236251974H24面MM3271234419582A099209920992N2060506290638N3072607610788H11102866763H31701130111357H6MM2237168314596H12MM2705198616550607007007R总MM3001207416882R上MM2101145211817105105105M057805780578QM面M3/S94356435360QM地M3/S718496404H305344369QIM3/S452183124825440WMP104M323316113126计算出XX水库的入库洪水过程线如表433所示。表433XX水库设计洪水过程线T1H0123456789Q0202299343619538553544713544293224572117Q201568630146497391930902449202616981463Q501556424625428312825322013167214071218T1H10111213141516171819Q0218671663150413451231116210931025956887Q2129011491039929850803755708661613Q51080968881795733697661625589554T1H20212223242526272829Q02818750681658634611587Q2566518471454438422406Q5518482446435425414404洪水计算成果如下表4324XX水库洪水计算成果表频率0225洪峰流量M3/S953864975428洪水总量104M3233161131236施工洪水1降雨资料根据当地降雨径流情况分析，11月份至第二年的2月份为枯水期，特别是12月份至第二年的1月份为最枯季节，施工围堰期拟定为第一年的11月份至第二年的2月份。依据SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准和SL3032004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。水库本身无枯水期径流资料，但有19772006年共30年的最大日降雨量资料，降27雨量统计最小时段为1天，观测时段为8时至次日8时，无小于24H的时段降雨量资料，最大24H降雨量按最大日降雨量的11倍进行放大。选用枯水期11月次年2月最大24H的设计暴雨推求设计洪水。表2441XX水库11月次年2月最大24H降雨量计算表年份112月最大日降雨量MM序号112月最大24H降雨量MM112月最大24H降雨量由大到小MMPM/N1197717511927060032197832623596130065197915531715240097198020042204810129198134753824160161198227763053890194198323072533850226198416881853820258198534493783800290198655710613378032319873541138937403551988138121523650387198926813295359041919903321436532804521991285153143140484199221616238305051619932981732829505481994350183852910581199514219156289061319964762052425306451997263212892430677199834022374238071019993452338022007422000378244162020774200143725481192080620026422670618508392003184272021750871200426528291171090320051592917515609352006221302431520968（2）施工期设计暴雨推求施工期设计洪水根据11月次年2月最大24H降雨资料推求，具体计算方法如下28按5年一遇的重现期P20选取设计暴雨，此处取经验频率值389MM（相应经验频率P194）作为设计暴雨，按下列公式计算124H各种历时的暴雨16小时HTH2424N316N2N3T1N2624小时HTH2424N31T1N3查图得N20709，N30930，求得H1198MM，H3275MM，H63386MM，H123630MMXX水库位于湖南省暴雨一致区第六区，其雨型查查算手册,按设计洪水计算方法求得R总12MM，推出洪水总量为W922万M3。施工洪水计算成果P20频率20洪峰流量M3/S547洪水总量104M392224调洪演算241调洪演算的基本方程根据时段内水量平衡原理进行调洪演算计算，基本方程为VTQTQ2121VF式中Q入库流量（M3/S）Q出库流量（M3/S）V蓄水变量（万M3）T计算时段长（S）242下泄流量计算库容曲线由水库管理所提供，见表441。29XX水库溢洪道为宽顶堰，溢流堰顶高程7340M，按下面公式计算泄流量230HGMNBQS上游堰面倾斜，流量系数M取决于上游堰高A与水头H的比值A/H和进口型式，其变化范围在0320385之间，CTG092，假设不同的A/H值，查水力学（第三版）（科学出版社）表117（上游面倾斜的宽顶堰的流量系数M值）得流量系数M。侧收缩系数按下式计算NBHNK0012K边墩系数，本溢洪道K070闸墩系数，取0S淹没系数，根据淹没度查水力计算手册B单孔堰顶宽，15M。N孔数，1孔求得溢洪道下泄流量曲线见表441。表441水库泄流曲线与库容曲线表水位M库容万M3流量系数侧收系数下泄流量M3/S736428032009981907384400320099653674045803200994982742470032309931526744488032709912149746505032909892844748527033209873605750542033409854427752563033709835306754580033909816239756600034009797223758630034209788255760658034409769333243调洪演算成果起调水位取防洪限制水位，即堰顶最低高程7340M。按无闸门控制泄流进行调洪210演算，当入库洪水流量小于溢洪道泄流能力时，来多少，泄多少，当入库洪水流量大于溢洪道泄洪能力时，水库滞洪，库水位上涨，下泄流量增大；当泄流量增大至入库流量时，库水位达到该次洪水的最高值；随后，入库洪水流量小于泄流量，库水位下降，最后回落至汛限水位7340M。此次调洪演算采用试算法编制调洪演算程序，计算结果见下表。表442洪水及调洪演算成果表频率水位M库容104M3洪峰流量M3/S洪水总量104M3最大下泄流量M3/S027450500953823324872742447364971611657574124655428131130525抗洪能力复核根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），大坝坝顶高程应等于水库静水位与坝顶超高之和。水库静水位与坝顶超高分别按不同运用情况进行计算，坝顶高程取相应组合的最大值。251大坝坝顶超高计算按碾压式土石坝设计规范（SL2742001）要求计算。（1）最大波浪爬高按蒲田实验站公式计算HMKRW21波浪平均爬高RK糙率渗透性系数，上游边坡采用卵石护坡，取09211KW经验系数，依据由规范查附表确定GHWM坝坡系数，M30平均波高，利用蒲田实验站公式计算，详见下表H平均波长（M）表4511风浪要素计算表运用GH/W2GD/W2MHTSS正常0203210530467273411656非常046547370030121937505表4512波浪爬高计算表设计波浪爬高RP取R2运用MHSGHWKWMRPM正常046711656222211507641430非常03017505146710204361044（2）风壅水面高度COS2MGHDKWE式中K综合摩阻系数，取36106W计算风速，非常运用条件下取多年平均最大风速171M/S，正常运用条件下取多年平均最大风速的15倍H水域平均水深，此处取坝前水深D吹程，1430M风向与坝轴线法线所成的交角，此处取0表4513风壅水面高度计算结果212运用计算风速M/S风壅水面高度M正常运用25650013非常运用1710006（3）安全加高按规范表531确定，正常运用取05M，非常运用取03M。（4）坝顶超高坝顶超高按下式确定YREA式中Y坝顶超高（M）R最大波浪在坝坡上爬高（M）E风壅水面高度（M）A安全加高（M）表4514大坝坝顶超高计算结果运用REAY备注正常14300013051942非常1044000603135252大坝坝顶高程计算根据规范第443条和第444条,求得XX水库所需坝顶高程,见表4521。表4521大坝坝顶高程计算结果运用静水位M超高M所需坝顶高程M备注正常742419427618非常745013507585现坝顶实际高程7590M253防渗体顶部高程复核大坝为粘土心墙坝，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）表403规定，大坝粘土心墙顶部高程不小于如下值。表463大坝粘土心墙顶部高程计算结果213运用静水位M超高M所需高程M心墙顶高程M备注正常74240374547340不满足要求非常7450074507340不满足要求254溢洪道控制段导墙顶部高程复核依据溢洪道设计规范SL2532000第237条，控制段边墙顶部高程在渲泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值。溢洪道属四级建筑物，安全超高值取02M，则溢洪道控制段导墙顶高程不应低于7470M。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程7520M，高于复核所需高程，控制段导墙顶高程能满足泄洪要求。255抗洪能力复核结论XX水库大坝坝顶高程7590M，比复核所需高程7618M低028M,不能满足国家防洪标准（GB5020194）及碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的要求。大坝粘土心墙顶部高程实际高程为7340M，比复核所需高程7454M低114M，不满足规范要求。溢洪道控制段导墙顶部现实际高程752M，高于复核所需高程7470M，控制段导墙顶高程能满足泄洪要求。3143工程地质31地质概况311地形地貌XX水库位于XX溪沟上游，唐家铺乡边界处，为较典型丘陵山地。海拔高度约6080M。地形坡度2025地势北高南低。溪流自北向南流，后折转北东流向。库坝区区域地貌属侵蚀构造低山丘陵区的高丘宽谷地貌，外围由板溪群、震旦系浅变质岩组成。丘顶多呈锥圆形，定向排列，呈脊状。其一侧或两侧多为断裂控制。丘脊走向与断裂构造线基本一致。丘坡一般2025度，沟谷宽缓，多为“U”型，冲积、洪积层粘土、亚粘土掩盖，残积坡积层很薄。依据区域地质资料，并通过现场地质勘察。库坝区属新华夏系第三隆起带的雪峰山，武陵山隆起带。黄土店向斜盆地构造，黄土店向斜轴向北70东，上板溪群五强溪组组成向斜轴部，下板溪群地层组成庙冲背斜核部，向斜东部宽阔，往西变窄。坝址区位于向斜东段末端，轴部倾伏为第四系冲积层、洪积层掩盖，基岩露头不明显，无较大断裂通过，沟谷呈“U”形。黄土店向斜与石洞向斜、庙冲背斜、白竹山背斜等构造，轴向大致平行，为北东方向70左右，并与之共同形成此起彼伏的褶皱带。312地层岩性坝区地层比较单一第三系基岩出露不明显。为残积坡积层掩盖。板溪群泥质砂岩板岩距离较远，出露唐家铺以南约5公里。坝址区地层单一。313地震XX水库区属新华夏系第三隆起带的雪峰山，武陵山隆起带。库堤区周围无较大断裂构造，据GB183062001版1400万中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反仪应谱特征周期区划图，本区地震动峰值加速度为005G；地震动反应谱特征周期为035S；对应地震基本烈度为度区。31532区域工程地质321大坝工程地质XX水库坝址区沟谷流向大致自北向南，轴走向东西。两岸侵蚀丘岗低矮，雄厚。第四系蠕虫状红土及砾卵石掩盖。丘顶高程约8090M，沟谷切深2030M。沟谷呈“”形，宽缓。谷底高程60M两岸丘坡2025度为缓坡。第三系基岩出露不明显。为残积坡积层掩盖。板溪群泥质砂岩板岩距离较远，出露唐家铺以南约5公里。坝址区地层单一。坝址区座落在黄土店向斜东段宽缓带，轴部第三系红层为冲积、洪积层粘土掩盖。溢洪道一侧经开挖出露。产状N30400E/SE25300，坝址区无较大断裂通过。节理裂隙较发育。节理组N4060E/NW70800，裂面平整，为张性，较发育。组N4060W/SW60700，具张性，充填泥质，基岩节理裂隙均为第四系冲积，洪积层掩盖，岩体渗漏，一般较小。322溢洪道工程地质XX水库溢洪道布置大坝右侧，距离大坝30M，全长230M；砼结构，堰顶高程7340M；堰顶宽15M，出口宽5M。溢洪道基础为第三系红层紫红色泥质粉砂岩，泥岩产状N3040E/SE25300；倾向左岸偏下游，部分基岩为开挖出露。节理裂隙发育强风化，岩性软弱。不耐冲刷。两岸边坡为蠕虫状红土。进口导流段高度35M，边坡风化脱落堆积淤塞，渗漏，强度降低。加剧基础岩石风化崩解。323输水涵洞工程地质输水涵管布置大坝左段，长宽高694M08M12M为予制砼拱涵。涵管基础，第四系冲积洪积层QALPL蠕虫状网纹状粘土，强风化。开挖0812，拱顶最大土柱高度13M，基础相对稳定，未产生沉降位移，底板断裂。进出口消力池基础可能变形，有渗漏损坏现象，涵管结构砼砌缝，隔水环渗漏等产生潜蚀作用，可能影响基础316稳定。33主要工程地质问题评价（1）大坝现场工程地质调查及钻孔勘探了解，坝基地层为第三系红层泥质粉砂岩，节理裂隙发育，岩体强风化钻孔岩心呈碎块状，短柱状。钻孔压水试验，浅部风化带透水率Q11226LU，属中等透水。岩体强透水为表层接触部位及岸坡砾卵石架空岩土。根据钻孔压水注水试验，坝肩下游属水逸出点特征，说明大坝主要存在坝基岩体渗漏及松散岩土渗漏和堤体含水。根据室内试验成果和现场注水试验，认为坝体填筑土料，孔隙较大，干密度较小，粉粘粒含量偏高，大颗粒偏少，大坝存在较强渗透性，建议进行大坝渗透稳定验算。（2）溢洪道基础底面第三系红层泥岩，节理裂隙发育强风化，与砼衔接脱层、分离，地下水沿侧墙、底板砼渗流，岩体强度降低，不耐冲刷，存在抗冲稳定问题。（3）输水涵管输水涵管基础岩土为第四系冲积、洪积层蠕虫状，网纹状粘土。岩土沉积紧密，属隔水组。未发现基础沉降、断裂、外围渗漏等。由于拱顶为预制构件出现砌缝接触渗漏和进出口消力池渗漏。34工程质量评价341大坝据调查大坝施工时，第四系松散层，强风化层岩土清理开挖，未达不透水新鲜岩土，截水槽开挖不够。两岸坝肩未设截水齿槽，也未作其它防渗处理，大坝建成后出现接触渗漏，泉水逸出点，大坝基础施工质量欠佳。坝体填筑土料，黄褐色，灰黄色粘土，粉质粘土，夹石英砾卵石砾质壤土。填土质量控制不严，层位厚度不均一，土粒密实度差异性较大，运行期间外坡出现散浸渗漏，沉降不均。根据钻孔压水注水试验，坝肩下游属水逸出点特征，说明大坝主要存317在坝基岩体渗漏及松散岩土渗漏和堤体含水，危机大坝运行安全。根据室内试验成果和现场注水试验，认为坝体填筑土料，孔隙较大，干密度较小，粉粘粒含量偏高，大颗粒偏少，大坝存在较强渗透性。342溢洪道工程质量评价溢洪道砼标号偏低，仅为150砼。厚度20CM，消能防冲性能较差。底板出现不均匀性裂缝。导流段边坡风化崩坍。溢洪道工程质量不合格，评定为C级。343输水涵管工程质量评价输水涵管拱顶为预制构件出现砌缝接触渗漏和进出口消力池渗漏。输水涵管工程质量评定为C级。344大坝结构分区根据大坝岩土工程地质特征的差异，结合坝体填筑土料物理特性，渗透性，力学参数等，对坝体土石料进行工程性质分区，了解大坝不同土料的填筑部位。区均匀质粘土心墙黄褐色，红褐色粘土较密实，可塑。区内外坝坡灰褐色、灰黄色砾质粘土，夹砾卵石，砂质粘土，壤土。区大坝基础接触面冲积层，灰褐色，淤泥质、粉质粘土，壤土，原生土，具软塑，下部含石英砾卵石，钙质胶结，砾卵直径23CM，层厚23M。区坝基底层第三系红层，紫红色泥质粉砂岩，泥岩，夹灰绿色高岭土，具强风化、脱落。各区物理力学指标建议值确定原则为根据坝体土样室内试验统计值，按物理力学性质指标对坝体渗透稳定，抗滑稳定等因素影响，分别选取统一平均值的085或平均值，具体确定推荐如下含水量、孔隙比推荐值取试验值的大值平均值。干密度、内摩擦角，内聚力，推荐值取统一平均值的085；湿密度，塑性指数，液性指数，取算术平均值。慢剪的抗剪强度指数，根据固结块剪指标结合工程类比法提出。318各区岩土物理力学指标推荐值附表44319XX水库除险加固工程大坝填土物理力学参数统计值表41固结快剪固结慢剪指标名称统计项目天然含水量（）于密度（G/CM3）湿密度（G/CM3）孔隙比比重液限（）塑限（）塑性指数液性指数垂直渗透系数（CM/S）水平渗数系数（CM/S）摩擦角（0）凝聚力（KPA）摩擦角（0）凝聚力（KPA）频数121212121212121212665555均值26073150318907852683848266112033001610910517510511521761554139方差4002000200040003441041220695083800221810102911055444143162581894标准差20000047006300590021349237091601411481051711052333378325024352变异导数0077031003300750008009009900768883135210509761050208021501610313最大值5890158200091927347733815306143510554310520822519321I区大坝填土区（心墙）最小值2330141770681265282189930350147105038110585131329320XX水库除险加固工程大坝填土物理力学参数统计值表42固结快剪固结慢剪指标名称统计项目天然含水量（）干密度（G/CM3）湿密度（G/CM3）孔隙比比重液限（）塑限（）塑性指数液性指数垂直渗透系数（CM/S）水平渗数系数（CM/S）摩擦角（0）凝聚力（KPA）摩擦角（0）凝聚力（KPA）频数17171717171717171788101088均值2788147918907850819365262426512240286113105185105157214351851375方差1207400060004000300099171446324850058219101026410510174330390284688标准差34750075006300590094302821131576024148105163105319181730052165变异导数01250051003300750115008300870129084113101050877105020301360172017最大值35161200919096641528215306148610555510520815520817II区大坝填土区（内外堤坡）最小值221013317706810682282189930290168105043410511911119105321XX水库除险加固工程大坝填土物理力学参数统计值表43固结快剪固结慢剪指标名称统计项目天然含水量（）干密度（G/CM3）湿密度（G/CM3）孔隙比比重液限（）塑限（）塑性指数液性指数垂直渗透系数（CM/S）水平渗数系数（CM/S）摩擦角（0）凝聚力（KPA）摩擦角（0）凝聚