水库除险加固设计

1、11.1.综合说明综合说明1.1.1.1. 项目背景项目背景文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标东径 1055149”，北纬 320310”，距清水乡场镇 2km,距广元城区 70km。属嘉陵江流域一级支流张家河上游，原是元坝区清水乡境内的一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。自 2007 年以来工程主要用于清水供水工程的专用饮用水水源，同时灌溉附近的 12 亩农田。兼具有防洪功能。本水库原是清水乡文华村四、五、六、七、八社农田的主要灌溉水源，为本地的农业生产作出了重大贡献。但在2007 年的清水场镇、文华村、普贤村及关帝庙村的人畜饮水

2、工程规划时，将此水库选定为清水供水工程的饮用水源，并由元坝区水务局、清水乡政府和文华村社共同协商将 此水库选定为清水供水工程的专用饮用水水源，本水库灌区的原农田灌溉由清水乡小一型水库-胜利水库调水进行灌溉，本水库只对胜利水库灌溉渠以上的12亩农田进行灌溉，不再作为原灌区的主要农田灌溉水源 。本次设计依然按小二型水库的标准进行除险加固设计。1.2.1.2. 枢纽工程现状枢纽工程现状文华水库原是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有灌溉、防洪等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施等工程组成，等别属五等工程，2主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级。 坝址以上

3、集雨面积为 0.8km2，总库容为 12 万 m3，兴利库容 8.5 万 m3，死库容 1.5 万 m3，设计灌溉面积0.06 万亩，现实际灌面 12 亩。1.2.1.1.2.1.大坝工程现状大坝工程现状工程于 1965 年 4 月动工修建，1966 年 4 月完工。现坝高 12m，坝顶宽 3m，坝顶长 110m，实际坝顶高程 754.50m，坝基高程 742.50m。大坝为均质土坝,上游坝坡坡比为 1:2.4,下游坝坡比为1:2.0,1:3.0。下游坝脚有 1：0.5 的堆石体，高 2m。内坡风浪冲刷严重，大坝内外坝坡及坝顶杂草树木丛生,由于运行较长，加之人畜践踏，坝坡凹凸不平，极不规则。外

4、坡无排水系统。大坝内外坝坡外观质量差。在大坝右肩有明显的散漏现象。同时有白蚁活动及建巢现象。1.2.2.1.2.2.溢洪道工程现状溢洪道工程现状溢洪道位于大坝右坝肩砂质泥岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，总长76m，全部末衬砌，洪水沿坝脚直接泄入自然冲沟中。堰顶段：堰顶进口高程 752.50m，堰顶进口宽度 6.5m，出口宽度 3m，边墙高 2.0m，为干砌块石，现已倒塌极不成形。控制段：全长 30m，边墙高 1.5m，左岸为 4m 高的砂质泥岩陡坡，度板为砂质泥岩，左侧为干砌块石，坡比为 1：30。泄槽段：全长 45m，顺坝坡右脚至坝基河沟，全段乱石堆集，未开挖成形，而是自然冲刷，其底板坡度为

5、1：5，消能设施 :尾端无消能设施。31.2.3.1.2.3.放水设施工程现状放水设施工程现状放水设施位于坝体左侧，卧管平行坝轴线，涵管垂直于坝轴线，放水孔直径 20cm，有 10 级卧管，级高 0.7m，卧管平行于内坝坡。涵管为穿坝建筑，管长 45m，高 0.8m，宽 0.6m，设计放水流量 0.10m3/s。现放水卧管渗漏，需整治。1.3.1.3. 水文及水库特征水位水文及水库特征水位1.3.1.1.3.1.水文气象水文气象文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标为 1055149”，北纬 320310”，坝址以上集雨面积0.8km2。水库流域属亚热带湿润季风气候

6、区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、湿度大，多年平均气温 16.1，历年极端气温最高值 38.9，最低-8.2，多年平均日照数 1250 小时，多年平均降雨量为1156mm，无霜期 240 天。1.3.2.1.3.2.洪水标准洪水标准文华水库为小(二)型水库，工程等别为五等五级，设计时采用的洪水标准为 20 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。1.3.3.1.3.3.水库特征水位及流量水库特征水位及流量死水位 745.00m，设计正常蓄水位 752.50m，设计洪水位 753.50m，校核洪水位 754.00m。设计 20 年一遇的洪峰流量为 19.69m3/s，相应洪水总量

7、16.37 万m3;200 年一遇洪水时洪峰流量为 29.05m3/s,相应洪水总量为 26.22 万 m3。4设计洪水最大下泄洪水流量为 16.7m3/s,相应坝上设计洪水为：753.90m，相应水库库容为 10.8 万 m3。校核洪水最大下泄洪水流量为：27m3/s，相应坝上校核洪水为：764.42m，相应水库总库容为 12 万 m3。1.4.1.4. 工程地质工程地质1.4.1.1.4.1.库区水文地质及工程地质条件库区水文地质及工程地质条件1、地形地貌文华水库位于嘉陵江水系一级支流张家河上游，流域形状呈树叶形，地势为北高南低，东陡西缓，地面高程一般在 740-940 米之间，沟谷与山顶

8、之间相对高差为 200 米。最高点烟杆山，海拔 940m，最低点坝址处，海拔 740m。该区地貌上属于构造剥蚀丘陵地貌，山坡度较缓,沟谷切割较浅，山顶圆滑，谷底一般宽 1030 米，覆盖层厚 48 米，冲沟两侧级阶地断续发育分布。两岸基岩出露较好。地形受构造和岩性控制，砂岩一般呈陡崖；砂质泥岩呈浑圆状丘包和缓坡地。2、地层岩性库坝区属中低山地貌，区内出露地层主要为白垩系剑门关组（K1j），岩层由砂质泥岩、砂岩不等厚互层组成。山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及坡洪积层（Q4dl+pl）粉质粘土。左右两岸坝肩及近坝库岸稳定，无滑坡或塌落体。坝基为砂岩与粘土岩互层岩体，岩层较平缓

9、，坝基未进行帷幕防渗。3、水文地质5区内水文地质条件简单。地下水主要为松散堆积层中的孔隙型潜水和基岩中的脉状裂隙型潜水。接受大气降水与库水的补给，动态变化的季节性明显。1.4.2.1.4.2.地震烈度地震烈度根据 GB 183062001中国地震动参数区划图国家标准第 1 号修改单中四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图(1/100 万)查得，工程区地震动峰值加速度为 0.1g，四川、甘肃、陕西部分地区地震动反应谱特征周期区划图(1/100 万)查得，工程所在区地震动反应谱特征周期为 0.40s，对应地震基本烈度为 VII 度。1.5.1.5. 枢纽工程除险加固设计枢纽工程除险加固设计

10、1.5.1.1.5.1.大坝整治工程大坝整治工程1、对大坝坝顶增设 0.6m 高的防浪墙。2、对大坝散漏处采用开挖止水槽回填夯实土料治漏。3、对大坝内外坝坡清杂去乱，挖填整形。对内坡采用 C15砼预制块护坡，外坡种草护坡。4、泥结石坝顶，增加路沿石，增加下游坡面排水系统。5、白蚁防治和增设大坝观测设施。1.5.2.1.5.2.溢洪道整治工程溢洪道整治工程对溢洪道进行清杂去乱，按设计标准开挖成形并衬砌。1.5.3.1.5.3.放水设施整治工程放水设施整治工程将原涵卧管撤除后重新浆砌。1.6.1.6. 施工组织设计施工组织设计61.6.1.1.6.1.施工条件施工条件工程对外交通方便，在施工之后需

11、对 0.2km 长的进库公路整治成泥结石路面。施工用电可直接在距工程 50m 处的清水场镇饮用水提水泵房处的变压器上搭接 380V 线路引至施工点。钢材、水泥可在广元或元坝城区物资部门或经销商购买，炸药在元坝区民用暴炸器材公司购买。石料、粘土料等均可在距库区 1km 范围内进行开采，砂料需到 50km的嘉陵江洪江采砂场购买。1.6.2.1.6.2.主体工程施工主体工程施工工程施工：采用人工和机械相结合的方式进行，其中以机械开挖为主，人工为辅，运输以 5T 的自卸汽车为主辅以拖拉机进行场内土石方及材料的运输，对大坝坝体渗漏采用开挖回填止水槽进行渗漏处理。坝坡砼块采用人工预制及安砌，溢洪道采用砼现

12、浇，放水设施采用机械开挖回填夯实，人工撤除浆砌。1.6.3.1.6.3.施工总进度施工总进度本工程总工期 4 个月，其中施工准备期半个月，主体工程施工期 3 个月，工程完建期半个月。1.7.1.7. 工程管理工程管理该工程为汶川地需后除险加固水利工程，业务上受广元市元坝区水务农机局领导，施工和运行管理由太公片区水利农机管理站负责。但整治后7交由清水场镇供水站管理，作为清水场镇供水工程的专用水源，原水库管理机构撤除。工程建成后的管护范围、工程监测内容、水库运行调度以及水库防汛渡汛均按小型水利工程管理规定进行管理和乡镇供水工程水源保护条例执行，并及时与上级主管部门备案，在运行中及时互通信息。1.8

13、.1.8. 工程占地补偿工程占地补偿由于该工程为病害整治性质，根据工程整治设计，没有永久占地。1.9.1.9. 环境保护与水土保持环境保护与水土保持水库水域及两侧陆地，应按饮用水水源保护标准保护。其保护措施如下：本工程施工中水下抛石应严格控制质量，保持水质的清洁，机具维修所产生的废油应该集中收集，尽量重复利用。工程完工后应对临时占地进行绿化，水土保持工程可采取植物措施和工程措施。及时划定水源地保护范围，设置界桩，制定管理及保护条例以保护水质的清洁和安全。1.10.1.10.工程投资工程投资工程总投资 46.03 万元，其中建筑工程投资 35 万元，机电设备安装工程 3.15 万元，临时工程费

14、0.93 万元，独立费用 4.27 万元，水土保持和环境保护工程 0.5 万元,工程总投劳 0.21 万工日。水泥 88.4T，河砂271.5m3,卵石 134m3。1.11.1.11.经济评价经济评价该工程经过经济评价，经济净现值 60.96 万元，远大于零，经济内部收益率 19.57%，效益费用比 1.93。由此可见，本工程在经济上是合理的。8 2.2.水水 文文2.1.2.1. 流域概况流域概况2.1.1.2.1.1.流域自然地理概况流域自然地理概况文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村境内的余家坪，坝址地理坐标东经 1055149”，北纬 320310”， 距清水乡场镇 2km。属嘉陵江

15、一级支流张家河流域，是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有防洪、农业灌溉等综合利用的小(二)型水利枢纽工程。流域形状呈树叶形，地势为北高南低，东陡西缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在 740940 米之间，沟谷与山顶之间相对高差为 200 米。最高点烟杆山，海拔 940m，最低点坝脚处，海拔 740m，水库坝址以上集雨面积为 0.8km2， 最远分水岭到大坝址处河道长度 0.98km，河道平均比降为 177，河道坡度较缓，水流较平，但流域内植被较好。2.1.2.2.1.2.气象气象水库流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、

16、湿度大，冬季寒冷少雨且多寒潮；春季温和、风高物燥、多干旱；夏季炎热、雨量集中、夏旱突出、春旱连夏旱、或伏旱连秋旱等灾害常有发生；秋季多雨、湿度大，常发生秋绵雨及秋洪。降雨年内分配9极不均匀，雨季从 5 月到 10 月中旬，降水占年降水量的 75%，而 12 月至次年 3 月降水量仅占年降水量的 10%，降水年际变化较大，多年平均降雨量为 1043.4mm，最大年降水量 126.9mm，最小年降水量 626.4mm。暴雨多发生在 68 月，一次大暴雨过程多为 12 天，其中 80%左右的水量集中在 24 小时以内，实测 24 小时内最大暴雨量为 353.6mm。多年平均气温16.1，历年极端气温

17、最高值 38.9，最低-8.2，多年平均日照数1250 小时，多年平均蒸发量为 1285.4mm，无霜期 240 天，多年平均相对湿度 69%，多年平均最大风速 14m/s。2.1.3.2.1.3.径流径流根据广元县水文手册，移用三川水文站数据，多年平均年径流深513mm，地下径流深 15.8mm，则地表径流深 497.20mm。年径流变差系数CV0.45，偏差系数采用 CS2CV。则丰水年 P20%设计年径流深1317.58mm，平水年 P50%年径流深为 924.79mm，枯水年 P75%年径流深为 333.12mm。故各设计年故各设计频率年径流量分别为 105.41 万m3、73.98

18、万 m3、26.65 万 m3，平均年径流量分别为0.03m3/s、0.02m3/s、0.008m3/s。2.1.4.2.1.4.设计暴雨设计暴雨由于水库流域及邻近类似区内无实测水文资料,水库坝址以上无历史洪水调查资料，在运行期间没有洪水过程出流观测资料，无完整的，长系列的暴雨资料，因此不能用频率分析方法及水文法推求设计洪水，其设计洪水只能由设计暴雨并按四川省中小暴雨洪水计算手册中推理公式进10行分析计算。其中偏差系数采用 CS3.5CV。设计暴雨按短历时暴雨公式计算：Htp=Spt1-n则：当历时 t=1/61 小时范围内时n1=1+1.285lg(Hp1/6/Hp1) Sp1=Hp1(mm

19、)当历时 t=16 小时范围内时n2=1+1.285lg(Hp1/Hp6) Sp2=Hp1(mm)当历时 t=624 小时范围内时n3=1+1.661lg(Hp6/Hp24) Sp3=Hp66n3-1(mm)根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册附图暴雨等值线图计算文华水库各控制历时暴雨统计参数如下表：文华水库设计流域暴雨频率参数表文华水库设计流域暴雨频率参数表表 2-1时段均值 mmCVKP=5%KP=0.5%Hp=5%Hp=0.5%1/6h16.790.381.732.4329.0740.461h440.391.752.4878.66109.486h880.542.073.28182.7284

20、.424h1250.562.123.39273434.22.2.2.2. 基础资料收集与复核基础资料收集与复核2.2.1.2.2.1.基本资料的收集整理基本资料的收集整理本次洪水复核收集整理了文华水库的主要特征参数：集雨面积、主河道长度、河流比降、吹程、水位面积、库容曲线、溢洪道有关参数等资料，和原设计的相关资料，并采根据 1989 年四川省测绘局出版 1/10000采用航测图测算和现场实测数据进行对比分析。2.2.2.2.2.2.流域基础资料复核流域基础资料复核11本次复核根据 1989 年四川省测绘局出版 1/10000 航测图量算得集雨面积为 F0.8km2。L0.98km。J177。2

21、.2.3.2.2.3.水库水位库容曲线复核水库水位库容曲线复核工程原无水位库容曲线图表，为保证资料的一致性，本次水位库容曲线采用 1:10000 万航测图与现场核实的方法勾绘。文华水库水位文华水库水位 H H库容库容 V V 曲线表曲线表表 2-2H(m)H(m)742745.5748751752.5754754.5V(V(万万 m3)m3)01.53681112.5水水位位- - -库库容容曲曲线线图图74274474674875075275475602468101214V(万m3)H(m)2.2.4.2.2.4.水位泄量曲线复核水位泄量曲线复核文华水库溢洪道位于大坝左侧,为开敞式正堰，堰顶

22、高程 752.50m，堰宽 3m，工程原无水位泄量关系曲线图表，本次按宽顶堰公式 23MBHq泄12M 取 1.55，计算下泄流量 q,绘制 Hq 曲线, 计算成果见下表及图。文华水库溢洪道文华水库溢洪道 H Hq q 曲线计算表曲线计算表表 2-3水库水位 Z(m)752.5753753.5754754.5总库容 V(万 m3)89111212.5堰上水位 H(m)00.511.52下泄流量 qm3/s01.64 4.65 8.54 13.15 水水位位- - -下下泄泄流流量量关关系系曲曲线线752.50753.00753.50754.00754.50755.0002468101214q(

23、m3/s)H(m)2.3.2.3. 设计洪水设计洪水2.3.1.2.3.1.洪水特征洪水特征文华水库洪水由暴雨形成，洪水发生季节与暴雨相应，一般在夏秋季节，多集中在 68 月，洪水特性为陡涨缓落，起涨到峰顶历时 16 小时，一次洪水总历时为 1 天左右，洪水过程线呈单峰形，具有山溪洪水的特性。132.3.2.2.3.2.洪水标准洪水标准文华水库为小(二)型水库，工程等别为五等五级，故本次洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）规定,采用 20年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。2.3.3.2.3.3.推求设计洪水的途径推求设计洪水的途径水库流域及附近区域无实测洪峰流

24、量资料；水库运行期间也无洪水过程出流观测资料，只能由库水位及出库流量等资料通过入库洪水来推求设计洪水，加之是小(二)型水利工程，故本次根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册(1984 版，以下简称手册)，按手册中的推理公式法由暴雨推求该水库的设计洪水。2.3.4.2.3.4.设计洪峰流量设计洪峰流量采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册推理公式计算洪峰流量：Qp0.278 FnS上式适用于全面条件下的全面汇流和部分汇流两种情况：当全面汇流条件下 tc =1-n)/(s当部分汇流条件下 tc =n(tc/)1-ntc=(1-n)s/1/n=0(-1/4-n) 0=0.2783/4-n/(mJ1/3/L)

25、4/4-n(SF)1/4-n式中：Q最大流量(m3/s);洪峰径流系数;i最大平均暴雨强度(mm/h)14 S暴雨雨力,即最大 1 小时暴雨量(mm/h); 流域汇流时间(h);0当 =1 的流域汇流时间(h);n暴雨公式指数;F集水面积(km2);tc产流历时(h)； 产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h); m汇流参数 J沿河长的河道平均坡度。L自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km)1 1、流域特征值、流域特征值集雨面积 F0.8km2,主河道长 L0.98km,主河道比降 J177。2 2、汇流参数、汇流参数 m m 值值流域特征系数 L/(J1/3*F1/4)=3.1

26、3 ，m0.3180.2040.43 3、暴雨参数、暴雨参数 S S、n n根据手册结合相关公式计算暴雨衰减指数 n 和雨力参数 S。t=1/61h， n1=1+1.285lg(H1/6p/H1p), Sp1=H1P式中：暴雨量 HP根据公式 HP=KPHP 均值计算。文华水库暴雨参数成果表文华水库暴雨参数成果表表 2-4P%S1pS2pS3pn1n2n3578.6678.66162.45 0.444 0.530 0.710 0.5109.48109.48251.29 0.444 0.467 0.695 4 4、汇流时间、汇流时间0根据手册结合相关公式为：)4/(44/10/383. 0nSm

27、5 5、产流参数、产流参数 及系数及系数文华水库地形地貌相对高差不大，采用盆缘山区公式 =3.6F-0.19计15算平均产流参数 值及 （CV=0.23，Cs=3.5CV）,由于流域面积较小,可认为是全面汇流，则。K5%=1.33 K0.5%=1.57.ns01 . 116 6、流域汇流时间、流域汇流时间计算公式：)4/(10n7 7、验算、验算 mm值值验算公式：m=0.278L( J1/3Q1/4)，结果要使 m=m8 8、洪峰流量计算、洪峰流量计算由于流域面积较小，先采用 n1作试算，则计算成果如下表：文华水库洪峰流量计算成果表文华水库洪峰流量计算成果表表 2-5P(%)n1S1p00Q

28、pTpm/50.444 78.660.63 0.64 5.01 6.66 0.92 19.69 2.31 0.36 0.50.444 109.480.57 0.58 5.01 7.86 0.94 29.05 2.51 0.36 由上述分析计算可知：流域汇流时间 价于1 小时，说明采用 n1计算合理，验算的汇流参数 mm，则计算正确。2.3.5.2.3.5.洪水成果合理性分析洪水成果合理性分析由于该水库无任务原始资料可查，也就无可对比性原始数据，但该水库所控制的集水面积较小，只有 0.8km2，在采用上述暴雨手册中的推理公式和所查的各项参数进行频率年洪水计算的同时，结合区域内同类型同规模水库的洪

29、水计算成果进行分析，认为此次洪水计算过程和方法是比较合理和适用的。2.4.2.4. 分期设计洪水分期设计洪水16根据后面的施工组织设计和前面径流计算，加之该工程规模较小，无需进行分期洪水计算。2.5.2.5. 调洪演算调洪演算2.5.1.2.5.1.起调水位的确定起调水位的确定文华水库起调水位定为正常蓄水位 752.50m，相应库容 8.5 万 m3。2.5.2.2.5.2.水位库容曲线水位库容曲线见表 22，见水位库容曲线图。2.5.3.2.5.3.水位泄量曲线水位泄量曲线见表 23，见水位下泄流量曲线图。2.5.4.2.5.4.洪水总量、洪水过程线洪水总量、洪水过程线1 1、洪水总量推求、

30、洪水总量推求根据该库各时段设计暴雨，采用暴雨洪水手册推荐公式，按单峰洪水进行计算，径流系数 根据手册和相应雨量查得。则设计暴雨历时 T=12.8F1/4=12.11 小时。短历时设计暴雨量按 HTP=H24p(T/24)1-n3计算，设计洪水总量用 WP=0.1HTPF 公式计算，成果如下：洪水总量计算成果表洪水总量计算成果表表 2-6P%HTP(mm)H24pn3WP(万 m3)5223.85 273.00 0.91 0.71 16.37 0.5352.40 434.20 0.93 0.70 26.22 172、洪水过程线推求按四川省水文手册东部地区典型概化洪水过程线单峰(2)型放大设计洪水

31、过程线(同倍比)，求得设计地面径流过程线后再加上基流量，就是所求设计洪水过程线。设计洪水概化历时 TP按公式 TP=2.78WP/QP计算，则：P=5%，TP=2.31 小时； P=0.5%，TP=2.51 小时根据手册中典型洪水过程线相对坐标 y-x 建立设计洪水过程线方程式 Qt-t，既：Qt=yQP t=xTP 根据该流域特征，基流部分Q=0.014*F0.984，平均加入设计洪水过程线中。文华水库设计洪水过程线计算表文华水库设计洪水过程线计算表表 2-7典型概化坐标5.00%0.50%yxtQttQt000.00 0.01 0.00 0.01 0.050.110.25 1.00 0.2

32、8 1.46 0.10.150.35 1.98 0.38 2.92 0.20.20.46 3.95 0.50 5.82 0.40.2450.57 7.89 0.61 11.63 0.60.3150.73 11.83 0.79 17.44 0.80.40.92 15.76 1.00 23.25 0.950.4951.14 18.72 1.24 27.61 10.61.39 19.70 1.51 29.07 0.950.71.62 18.72 1.76 27.61 0.80.8151.88 15.76 2.04 23.25 0.60.9852.28 11.83 2.47 17.44 0.41.23

33、52.85 7.89 3.10 11.63 180.21.643.79 3.95 4.11 5.82 0.12.14.85 1.98 5.27 2.92 0.052.585.96 1.00 6.47 1.46 03.858.90 0.01 9.66 0.01 洪洪水水过过程程线线05101520253035051015t(h)Q(m3/s)2.5.5.2.5.5.调洪演算调洪演算按照水库大坝安全评价导则(SL2582000)第 4.4.2 条及 4.4.3条的有关规定，结合本次设计洪水采用坝址洪水、汛期动库容所占比重不大的情况，调洪计算方法为静库容法。本次采用试算法进行调洪演算，19复核文华水

34、库防洪标准是否符合现行规范要求，以及水库实际能够达到的防洪标准。计算公式采用水量平衡方程式(Q1+Q2)t/2-(q1+q2)t/2=V2-V1，根据 H-V 和 H-q 进行单辅助曲线的计算,间隔时间t 取 1 小时，然后根据库容曲线和单辅助曲线图，采用单辅助曲线半图解法进行设计和校核频率年进行该水库的调洪演算，调洪成果见表：调洪演算成果表调洪演算成果表表 2-8频率 P（%）最大下泄流量（m3/s）库 容（万 m3）最高库水位（m）516.710.8753.90.52712754.4220单单辅辅助助曲曲线线0510152025300510152025303540V/t+q/2 (m3/S

35、)q(m3/s)2.6.2.6. 坝顶高程复核坝顶高程复核2.6.1.2.6.1.坝顶超高标准坝顶超高标准根据规范，土石坝波浪爬高和风壅高度以上为安全超高，在正常运用条件下为 0.100m，在非常运用条件下为 0.30m，地震安全加高 1m。2.6.2.2.6.2.坝顶超高计算坝顶超高计算根据元坝区气象站提供的资料，该水库多年平均年最大风速 V=10m/s,正常运用情况计算风速采用多年平均年最大风速的1.5 倍; 非常运用情况21计算风速采用多年平均年最大风速。吹程：文华水库大坝附近水域形状较不规则，故吹程采用De=Dicos2i/cosi 计算。经反复量算，De=0.22km。根据碾压式土石

36、坝设计规范（SL2742001）附录 A 中A.1.7、A.1.8、A.1.12 和 A.1.13 条之规定和其中的有关公式和换算系数进行计算波浪爬高值，并以此来复核坝顶高程。Gh/w2=0.0076w-1/12(GD/w2)1/3 GLm=0.33w-1/2.15(gD/w2)1/3.75其计算和复核成果见表 2-10。文华水库坝顶超高计算表文华水库坝顶超高计算表表 29项 目正常运用(设计)非常运用(校核)正常水位+非常运用+地震安全加高频率 P(%) 50.5计算风速 W(/s) 1510吹程 D (m) 220220水域平均水深 Hm (m) 8.48.92坝坡坡比2.42.4经验系数

37、 KW1.021.02经验系数 K0.90.9波高 hP0.296 0.178 平均波高 hm0.152 0.091 平均波长 Lm3.937 2.623 平均爬高 Rm0.273 0.173 波浪爬高 R0.502 0.318 坝顶安全加高 A0.50.322地震安全加高001坝顶超高 Y1.002 0.618 1.618 2.6.3.2.6.3.坝顶高程复核坝顶高程复核坝顶高程按以下两种情况进行计算，并取其最大值：1、设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高;2、校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高;3、正常水位+非常运用情况+地震安全加高情况下的坝顶超高。文华水库坝顶高程复核成果表文华水库坝顶高

38、程复核成果表表 2-10工况频率P%最高洪水位 ()坝顶超高(m)计算坝顶高程 Z坝(m)现大坝高程（m）差值(m)结论15753.91.002 754.902 754.5-0.402 不满足20.5754.420.618 755.038 754.5-0.538 不满足3752.51.618 754.118 754.50.382 满足通过坝顶高程复核：文华水库大坝坝顶高程复核后为 755.038m，现大坝坝顶经实测为 754.50m，故现大坝坝顶高程不满足防洪要求。2.7.2.7. 水雨情观测和通讯设备水雨情观测和通讯设备本次设计在水库大处管理房处布设一个降雨量观测站，在库岸稳定地段设置一处水

39、位观测标尺，以便进行水库水位观测，根据通讯需要，安装一台程控电话。233.3.工程地质工程地质3.1.3.1. 形地貌及物理地质现象形地貌及物理地质现象文华水库位于嘉陵江水系马蹄滩流域何家河上游，流域形状呈椭形，地势为北高南低，东陡西缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在 740-940 米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200 米。最高点烟杆山，海拔 940m，最低点坝脚处，海拔 740m，山顶圆浑，24沟谷平缓，谷底一般宽 530 米，覆盖层厚 48 米，冲沟两侧级阶地断续发育分布。两岸基岩出露较好。地形受构造和岩性控制，砂岩一般呈陡崖；砂质泥岩呈浑圆状丘包和缓坡地

40、。大坝枢纽段位于河谷较开阔段，坝址区为“U”形谷，河谷沟底宽50100 米，较平坦。两岸略为不对称，河床纵坡较大，但坝址处的河床较平坦，左岸坡度 515，右岸坡度 520，左右坝肩凸出的山嘴较不明显，但山体较厚，大坝所处河段建坝地形条件较好。该区气候温和，潮湿，雨水较多，植被较好。物理地质作用主要以风化作用为主，风化裂隙发育，强风化层厚 3-5 米，弱风化层厚 4-8 米。其次为崩塌作用，规模较小，零星分散于斜坡脚和溢洪道中下部。3.2.3.2. 地层岩性地层岩性 由于文华水库属小(二)型水库，资料缺乏，加之未进行地质勘探，地层岩性只能从地形地貌和出露的地层特性和分布及走向，结合同类工程进行类

41、比分析。库坝区属中低山地貌，区内出露地层主要为白垩系剑门关组（K1j），岩层由砂质泥岩、砂岩不等厚互层组成。山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及坡洪积层（Q4dl+pl）粉质粘土。左右两岸坝肩及近坝库岸稳定，无滑坡或塌落体。坝基为砂岩与粘土岩互层岩体，岩层较平缓，坝基未进行帷幕防渗。溢洪道底板粘土岩夹薄层页岩，左侧属横向坡，总体稳定，但受风化影响，有岩石剥落和掉块；且因其属软质岩，抗冲刷能力差，水库泄洪时25会产生冲刷，需进行防护。3.3.3.3. 地质构造及地震地质构造及地震区内构造体系属于新华夏构造体系四川沉降带之川西褶带，西北与龙门山隆起褶带相邻。水库位于褶皱旋扭构造梓

42、潼向斜北西翼，为平缓的单斜构造，岩层产状水平，未见大的断裂构造，岩层裂隙较发育。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)和 2008 年 6 月中国地震局发布的四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图、地震动反应谱特征周期区划图，工程区地震动峰值加速度为 0.15g，动反应谱特征周期为 0.40S，对应地震基本烈度为度。3.4.3.4. 水文地质水文地质区内水文地质条件简单。地下水主要为松散堆积层中的孔隙型潜水和基岩中的脉状裂隙型潜水。接受大气降水与库水的补给，动态变化的季节性明显。孔隙型潜水主要赋存于沟底松散土层中，水量一般丰富，地下水位高。裂隙型潜水主要赋存于基岩内各种裂

43、隙中，一般以泉的形式排泄。由于水库的修建抬升了水位，在水库下游地下水具有弱承压性。砂岩裂隙发育，连通性好，充填差，透水性较强。该区地表水，地下水水质类型属重碳酸钙型低矿化度水，水质较好，适于饮用灌溉，对混凝土不具侵蚀性。3.5.3.5. 坝体土物理力学性质坝体土物理力学性质26由于文华水库属小(二)型水库，缺乏任何资料，加之未进行地质勘探和室内土工试验，故本次坝体土的物理力学指标采用石道角水库震损应急方案 (由长江水利委员会长江勘测规划设计研究院编制)和新华水库地勘资料中的指标进行综合分析确定。文华水库的坝体土参数4.4.除险加固设计除险加固设计4.1.4.1. 枢纽工程现状及存在的问题枢纽工

44、程现状及存在的问题4.1.1.4.1.1.大坝工程大坝工程1 1、大坝工程现状、大坝工程现状工程于 1965 年动工修建，于 1966 年 4 月完工，现有坝高 12m，坝顶饱固快非饱固快材料内聚力(kPa)摩擦角()内聚力(kPa)摩擦角()饱和密度(kg/m3)湿密度(kg/m3)弹性模量（MPa）泊松比渗透系数KC填土2215271719801860300.35.7110-4堆石棱体03203421202060抛石体027029193017805.110-127宽 3.0 m，坝顶长 110m，设计正常蓄水位 752.50m，死水位 745.50mm，实际坝顶高程 754.100m，坝基

45、高程 742.100m。大坝为均质土坝，现上游坝坡坡比为 1:2.4，下游坝坡坡比为1:2.0，1：3.0，外坡坝脚堆石体高 2m，坡比为 1：0.2。内坡无堆石体，外坡面无排水系统，左坝肩散漏。大坝外坡杂草树木丛生，且有大量杂灌，由于运行较长，加之人畜践踏，坝坡凹凸不平，极不规则。2 2、大坝存在的问题、大坝存在的问题大坝左坝肩散漏在 5.12 地震后的不断余震中，该水库的左坝肩散漏较严重。主要在左坝肩坝顶以下 3m 处，据管理人员和群众反应，当水库蓄水达到正常蓄水位下 1.5m 时开始散漏，水位增加其渗漏逐渐增大，据此分析该渗漏为坝体上部施工回填碾压质量不佳所致。通过水文计算和坝顶高程复核

46、表明，该水库大坝高度不能满足规范要求的防洪标准，需加高大坝 0.6m。大坝外观质量差3内外坡坡度无任何护坡措施，风浪淘蚀严重，部分坝坡呈现倒坡和直坡现象，大坝外观成不规则勾壑状，质量极差。整个坝体水面之外的全是树木杂灌密立，行走困难。大坝外坡有白蚁活动及建巢现象。44.1.2.4.1.2.溢洪道工程溢洪道工程工程工程281 1、溢洪道现状、溢洪道现状溢洪道位于大坝右坝肩砂质泥岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，总长76m，全部末衬砌，洪水沿坝脚直接泄入自然冲沟中。堰顶段：堰顶进口高程 752.50m，堰顶进口宽度 6.5m，出口宽度 3m，边墙高 2.0m，为干砌块石，现已倒塌极不成形。控制段：全长

47、 30m，边墙高 1.5m，左岸为 4m 高的砂质泥岩陡坡，度板为砂质泥岩，左侧为干砌块石，坡比为 1：30。泄槽段：全长 45m，顺坝坡右脚至坝基河沟，全段乱石堆集，未开挖成形，而是自然冲刷，其底板坡度为 1：5，溢洪道泄洪断面够，已浆砌，运行正常。 2 2、溢洪道存在的问题、溢洪道存在的问题行洪能力不足1据调洪演算结果表明，最大下泄流量为 27m3/s，而溢洪道现状只能满足 17m3/s。边墙末衬砌，尾段末成形2已开挖成形的控制段末衬砌，泄槽段末成形且直冲坝脚危及大坝坝体的稳定及安全运行。4.1.3.4.1.3.放水设施放水设施1 1、放水设施现状、放水设施现状放水设施位于大坝右坝肩，放水

48、卧管布置在库内右岸边垂直于坝轴线放水孔 20cm，共 10 级，级差 70cm,涵管为穿坝建筑，管长 45m，高290.8m，宽 0.6m，设计放水流量 0.1m3/s。2 2、放水设施存在的问题、放水设施存在的问题现场检查时，涵卧管有渗漏现象。4.1.4.4.1.4.其它设施其它设施大坝无任何变形、位移渗流观测设施设备，因此无法通过观测设施对大坝安全状况作出准确而及时的评价。4.2.4.2. 工程设计依据工程设计依据4.2.1.4.2.1.工程等别及建筑物级别工程等别及建筑物级别文华水库总库容 12 万 m3,有效库容 8.5 万 m3，设计灌面为 0.06 万亩，根据水利水电工程等级划分及

49、洪水标准（SL2522000）之规定，该水库为小(二)型水利枢纽工程，工程等别为五等水利枢纽工程，枢纽工程主要建筑物为 5 级。4.2.2.4.2.2.防洪标准防洪标准文华水库为小（二）型水库，工程等别为五等五级，故本次洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）规定,采用 20年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。4.2.3.4.2.3.设计采用主要规范设计采用主要规范水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）;防洪标准（GB5020194）;碾压式土石坝设计规范（SL2742001）；溢洪道设计规范(SL253-2000)；30碾压式土石坝施工组织设计导则（

50、DL/T51162000）；土石坝劈裂灌浆设计规范；水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL62-94；四川省中小流域暴雨洪水计算手册(1984 年)；土石坝安全监测技术规范(SLS60-94)；水库工程管理设计规范SL106-96。4.2.4.4.2.4.设计采用的主要技术文件设计采用的主要技术文件枢纽平面布置图；实测最大断面图；水力学(第二版下册)；万分之一航测图。4.3.4.3. 总体设计方案总体设计方案根据安全鉴定结论，本次对该水库除险加固设计主要包括：增设防浪墙、大坝防渗、内外护坡整治、溢洪道整治、放水设施整治，增设大坝观测设施、水文观测设施，添设必要的管理设备及整治进库公路。4.4.4.

51、4. 大坝工程设计大坝工程设计4.4.1.4.4.1.方案设计方案设计1 1、总体设计、总体设计据规范规定，本水库需对大坝左坝肩进行挖填止水槽进行渗漏处理，对大坝坝顶增设防浪墙，对内外坝坡进行整形护坡。2 2、坝顶整治及防浪墙设计、坝顶整治及防浪墙设计31据前述调洪演算结果表明，需加高大坝 0.6m，故设计在坝顶增设防浪墙 0.6m，墙顶高程为 655.10m，防浪墙采用 C20 砼现浇，墙体厚 0.4m，坝体以上高 0.6m，坝体以下成“L”形埋深 0.4m。大坝坝顶宽度为 3m，坝顶路面均采用泥结石路面，路面下铺设砂石垫层,厚度均为 20cm。坝顶外侧采用 M7.57.5砌条石做路缘带，埋

52、入坝顶下土层内。3 3、大坝左坝肩开挖止水槽进行渗漏处理设计、大坝左坝肩开挖止水槽进行渗漏处理设计因本工程渗漏不集中且量不大，为散漏现象，故设计对大坝左坝肩渗漏处进行采用开挖止水槽进行渗漏处理，开挖长度为 15m，深度为 2m，槽宽 1m，采用粘土回填夯实。4 4、内坝坡整治工程、内坝坡整治工程内坡按 1：2.4 的原坡比进行整形，然后用 C15 砼六面块进行护坡。5 5、外坝坡整治工程、外坝坡整治工程外坝坡仍按坡比 1：2.5 和 1：2.75 的坡度进行整形，然后从坡顶至坡脚采用种草绿化护坡，以防雨水冲刷。对大坝外坝坡坝肩两侧设顺坡向排水沟,排水沟为 C20 砼现浇，BH=0.30.3m，

53、墙体厚 0.2m，全长100m。4.4.2.4.4.2.整治后大坝安全计算整治后大坝安全计算4.4.2.14.4.2.1 大坝渗流计算大坝渗流计算1 1、计算工况、计算工况此次渗漏分析计算以本次复核后的水位为标准。1、工况一：上游正常水位 752.50m 形成的稳定渗流期；322、工况二：上游设计洪水位 753.90m 形成的渗流期；3、工况三：上游校核洪水位 754.42m,下游无水。4、工况四：上游正常水位 752.50m 降至死水位 745.50mm；5、工况五：上游校核洪水位 754.42m 骤降至正常水位 752.50m，再骤降至死水位 745.50mm。2 2、渗透系数、渗透系数文

54、华水库无任何地质资料，本次坝体土渗透系数采用同类工程类比确定。即：渗透系数 k5.71105cms，堆石体采用工程类比分析为K5.1101cms，坝体土临界渗透比降 Jk=1.01。3 3、计算方法、计算方法取大坝河床断面(最大断面)，按不透水地基有排水棱体，采用二维有限元法进行渗流稳定分析，以河海大学与黄委勘测设计院开发的水工结构分析系统(AutoBANK5.5)软件进行计算。4 4、计算成果、计算成果坝体渗流量:渗流量计算结果见表 41。文华水库整治后大坝渗漏量计算成果表文华水库整治后大坝渗漏量计算成果表表 41工况渗 流 量单 位工况一0.00021Ls.m工况二0.00023Ls.m工

55、况三0.00027Ls.m33工况四0.00039Ls.m工况五0.00047Ls.m从表中可以看出，大坝坝体在各种工况下渗漏量很小，按正常水位，坝体平均长度按 70%计算，年总渗漏量为 0.1 万 m3，占总库容的 0.1%，故坝体渗漏满足要求。4.4.3.4.4.3.原坝坡稳定复核原坝坡稳定复核1、基本资料：大坝为 5 级建筑物，根据规范要求，相应的坝坡抗滑稳定最小安全系数如下表：土坝坝坡抗滑稳定最小安全系数土坝坝坡抗滑稳定最小安全系数表 42 大坝类别建筑物级别正常运用情况非常运用情况非常运用情况均质土坝51.251.151.1坝坡稳定计算采用毕肖普法。计算程序采用河海大学工程力学系和黄

56、委会勘测设计研究院编制的土石坝稳定分析系统（HH-SLOPE1.2）。文华水库坝坡材料物理力学指标表文华水库坝坡材料物理力学指标表表 43饱固快非饱固快材料内聚力(kPa)摩擦角()内聚力(kPa)摩擦角()饱和密度(kg/m3)湿密度(kg/m3)浮密度(kg/m3)渗透系数KC填土2818.817201980186010105.7110-5堆石棱体0320342120206011205.110-1342、计算工况上游坝坡：(1)工况一：正常水位 752.50m 降至死水位 745.50mm；(2)工况二：校核洪水位 754.42m 骤降至正常水 752.50m 再降至死水位 745.50m

57、m；(3)工况三：正常水位 745.50mm 时形成的稳定渗流期+地震；下游坝坡：(1)工况一：设计洪水位 753.90m 时形成的渗流期；文华水库坝坡稳定整治后计算成果表文华水库坝坡稳定整治后计算成果表表 44 坝坡工况KminK是否满足要求工况一1.451.25满足工况二1.31.15满足上游工况三1.281.25满足下游工况一1.271.25满足经计算可知：上下游坝坡抗滑稳定安全系数也满足规范要求。4.5.4.5. 坝体渗漏整治坝体渗漏整治大坝左肩渗漏主要为坝体土料填筑不好而形成的渗漏，整治方法是先找出内坡的渗漏点，进行开挖 20m 长的止水槽然后采用粘土回填夯实，然后整形护坡。处理时采

58、用机杠开挖机械夯实，各种指标通过现场试验确定，灌浆后的各种指标应达到设计要求。4.6.4.6. 大坝白蚁整治大坝白蚁整治35对大坝白蚁整治:一是开沟截路采巢,在土坝迎坡正常蓄水位到背水坡浸润线之间的坝坡斜面各开一条 1.5*1.5m(宽*深)的顺沟,通过开沟来截断坝体上的蚁道;二是土坝表层药剂处理,在土坝表面梅花状打孔,孔距 1m,深 0.3-0.5m,对孔作灌液处理;三是设置毒土隔墙,在开挖的顺沟分层回填时,喷一次预防药剂,直至回填完毕;四是施放毒饵诱杀包,对土坝两端林地、山丘施放白蚁诱杀包。4.7.4.7. 溢洪道工程整治溢洪道工程整治本工程溢洪道路为毛坯土渠，断面较小，不能满足泄洪要求，

59、故此在整治中设计对其加高过墙并全面衬砌，以利安全行洪。1、溢洪道水面线及边墙复核推算在溢洪道堰顶宽为 6.5m，下泄最大流量 27m3/s 时的和水面线和复核各段现有边墙高度是否满足要求，采用分段求和法计算水面曲线，计算各段所需要的边墙高度，不考虑掺气影响，进口段采用公式 BQ/MH2/3计算，陡坡段采用明渠均匀流公式 QAC（Ri）0.5进行试算，结果见下表。文华水库溢洪道边段高度复核成果表文华水库溢洪道边段高度复核成果表表 45地段位置溢洪道宽 水深 安全超高 边墙高度 边墙现状差值是否满足要求进口段0-26.51.920.32.221.8-0.42不满足36控制段2-3031.50.31

60、.81.5-0.3不满足行洪段30-7621.20.31.50-1.5不满足复核结论：由上表可看出，文华水库溢洪道现边墙不能完全满足泄洪要求，最大差 1.5m，最小差 0.42m。2、溢洪道整治工程据前述调洪演算结果设计溢洪道堰顶高程为 752.50m，底板坡度为1：30、1：5，堰顶边墙高 2.3m，控制段边墙高 1.8m，泄槽段边墙高1.1m。边墙断面均为梯形，底板厚 20cm，边墙及底板均采用 C20砼现浇，边墙每隔 5m 设伸缩缝一条，底板横向排水沟一条，底板中部设纵向排水沟一条。对控制段的右岸高边坡清除松软体下部现浇砼边墙即可，对泄槽段的乱石清理后全部堆置于坝脚，坡比为 1：1。泄槽