某水库除险加固工程设计

某水库除险加固工程

初步设计报告1水文TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.1流域概况7\o"CurrentDocument"1.2气象71.3洪水・8\o"CurrentDocument"1.3.1设计洪水复核计算・81.3.2计算成果分析15\o"CurrentDocument"1.3.3分期设计洪水16\o"CurrentDocument"1.4泥沙16\o"CurrentDocument"1.5水文自动测报系统162地质172.1区域地质概况17\o"CurrentDocument"2.2坝址区工程地质条件.182.2.1拦河坝工程地质条件评价.18\o"CurrentDocument"2.2.1.1坝体评价182.2.1.2坝基评价18\o"CurrentDocument"2.2.2溢洪道工程地质评价19\o"CurrentDocument"2.2.3输水洞工程地质评价19\o"CurrentDocument"2.3天然建筑材料评价19\o"CurrentDocument"2.4结论和建议203工程任务及规模・20\o"CurrentDocument"3.1某水库概况203.2除险加固的必要性203.2.1水库所在地社会经济状况22\o"CurrentDocument"3.2.2自然灾害情况22\o"CurrentDocument"3.2.3水库出现加固的必要性22\o"CurrentDocument"3.3水库规模复核・23\o"CurrentDocument"3.4死水位复核23\o"CurrentDocument"3.5水库洪水调节计算254除险加固工程设计・304.1概况304.1.1枢纽工程概况30\o"CurrentDocument"4.1.2水库坝体滑坡与坝基渗漏情况・304.2设计依据304.2.1工程现状・304.3水库病险情况复核314.3.1基本资料・31\o"CurrentDocument"4.3.2坝顶超高计算・324.3.3渗流计算・36\o"CurrentDocument"4.3.3.1计算基本数据36\o"CurrentDocument"4.3.3.2计算条件36\o"CurrentDocument"4.3.3.3坝体渗流量计算374.3.4坝体稳定分析・374.3.4.1稳定分析的计算工作条件374.3.4.2基本数据384.3.4.3稳定计算方法394.3.4.4边坡稳定分析39\o"CurrentDocument"4.3.5输水洞泄流能力复核39\o"CurrentDocument"4.4水库除险加固方案选择.414.4.1坝体加固方案41\o"CurrentDocument"4.4.2输水洞加固方案414.5除险加固工程设计424.5.1工程等别、建筑物级别及洪水标准424.5.2拦河坝加固设计42\o"CurrentDocument"4.5.3输水洞加固设计42\o"CurrentDocument"4.5.4工程观测.435施工组织设计44\o"CurrentDocument"5.1施工导流445.2主要建筑物的施工方法.445.3施工总体布置.455.4施工进度安排465.4.1施工期限.46\o"CurrentDocument"5.4.2施工总进度.466工程管理设计476.1管理机构、体制及规章制度47\o"CurrentDocument"6.2管理设施数量47\o"CurrentDocument"7设计概算.487.1编制说明・487.1.1工程概况487.1.2编制原则和依据507.1.2.1基础单价50\o"CurrentDocument"7.1.2.2主要材料预算价格50\o"CurrentDocument"7.1.2.3定额及取费标准51\o"CurrentDocument"7.1.2.4独立费用52附图1：某水库大坝总体布置图附图2：某水库大坝标准断面图附图3：某水库输水洞平面图、立面图某水库除险加固工程初步设计报告1水文1.1流域概况某水库位于铁岭县蔡牛乡某村境内，属于辽河支流长沟河流域，是长沟河流域的大型水利工程，水库重心地处东经123°39，北纬42。23，，距乡政府所在地5公里，距铁岭市区20公里.长沟河是辽河二级支流，长沟河发源于沈阳市法库县十间房乡四家子屯北低山区，流经铁法市、铁岭县，在铁岭县菜牛乡冯家窝棚汇入辽河。流域面积149.1平方公里，其中低山区42.4平方公里，占流域总面积的28.4%，平原区106.7平方公里，占总面积的71.6%，长沟河干流长度29.5公里，河道平均比降10.9%。，某水库坝址以上流域面积29平方公里,河长7.1公里，河道平均比降为4.8%。。某水库是长沟河流域的大型水利工程，担负着菜牛乡1.6万亩耕地及6000人口的防洪任务。水库上游没有其他水利工程措施，水库属于平原水库流域范围内水土流失现象不是很严重。1.2气象本流域内没有气象台站，流域附近有铁岭县气象站和铁岭市气象台，观测准确连续。水库所在地属半湿润、半干旱的温带大陆性季风气候，降雨量时空分布不均，80%的降雨发生徊月一9月之间，并多集中在几次暴雨。流域内经常发生洪涝及干旱等自然灾害。其气候特点是：四季分明，雨热同期，日照充足，常年刮风不止，年积温较高，温度变化大，降雨在年际和年内变化都很大，且相对集中。各气象特性如下：多年平均降水量为700mm；多年平均径流量638万m3，多年平均径流深为220mm；多年平均蒸发量为1400mm（20cm口径）；多年平均气温在7.6°C；历年最大冻土深1600mm，标准冻深1.45米；多年平均风速为3.3m/s，最大风速可达18.6m/s，其相应风向为NW，多年平均最大风速12.4m/so1・3洪水1.3.1设计洪水复核计算某水库处于无资料地区，本流域现无水文站、雨量站，此次进行各种标准计算时，采用1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》进行计算，根据坝址以上流域中心位置查《辽宁省水文手册》得该区域水文分区为L区。属于平原小（I）型水库，查《水利水电工程等级划分及洪水标准MSL252-2000），设计洪水标准为10年，校核洪水标准为50年。设计暴雨计算按1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》中计算方法进行查表计算。水库控制面积29平方公里，坝址以上河流长度7.1公里，河道平均比降4.8%。。（一）汇流历时计算：由汇流历时公式计算：t=x（L/vJ）y=3.07小时。其中：参数乂、y查附表（3-1）为1.2、0.8。（二）设计面雨量及暴雨强度计算：计算1、6、24小时和三日的设计面雨量及iip、n2p值，由附图（1-3）〜（1-9）查出暴雨特征值及匕，由附表1-1可查出K。表1-1暴雨特征值P、C、皮尔逊皿型曲线模比系数K值（Cs=3.5Cv）VP暴雨特征值P（mm）CV皮尔逊III型曲线模比系数KPP=10%P=5%P=2%P=1%P一=110三CV一=0.581.752.162.693.10P24=90CV24=0.581.752.162.693.10P6=63Cv6=0.551.722.102.582.96P1=30Cv1=0.531.702.052.522.87由附图（1-13）,当F=29平方公里，t=24小时，点面折算系数kf=0.99，计算设计面雨量及暴雨强度：?面=PXKXKP=Px24n2P-1x6nIP-n2Pxti-nIPPi=tp面

Pt式中：ip—相当t历时的设计面暴雨强度（mm/h）；Pp面一定频率下历时的设计面暴雨（mm）；T—汇流历时（h）；F—流域面积（Km2）。n、n可由附表（1—2）查得。计算结果如下表1-2：表1-2设计面雨量及暴雨强度计算表10%5%2%1%面雨量（mm）p190.58235.22292.94337.59p155.93192.46239.68276.21p107.28130.98160.91184.62pm而50.4960.8974.8485.24n0.580.580.5750.57n0.7280.720.7110.71T历时设计面'雨量P面（mm）80.6598.1120.77138暴雨强度ip（mm/h）26.2731.9539.3444.9（三）设计洪水计算1.设计洪峰流量计算:Qp=0.278中p-ip-F式中：Qp一设计洪峰流量ma/s；中p一设计洪峰径流系数，查附表（3-2）；ip一相当c历时的设计面暴雨强度（mm/h）；计算结果如下表1-3:表1-3洪峰流量计算表项^^^率10%5%2%1%中P0.50.570.630.68Qp（m3/s）105.89146.82199.81246.152.设计洪量计算:W一=0.1xa一xP一面xFW（三-24广SEI三-24扁X（P三P面—Lp面），FW24广W三p-W（三_24）p式中：W一三日洪量（万m3）；二PW24p一主峰洪量（万m3）；W（二-24）p一前锋洪量（万m3）;pa三p—二日洪量径流系数，查附表（3-2）；a（三-24）p一前锋洪量径流系数，查附表（3-2）；pP三P面、P24P面一三日、24小时设计面暴雨量（mm）。计算结果如下表1-4:表1-4设计洪量计算频Z项频'10%5%2%1%a0.410.470.530.57（——24）p0.040.050.070.09W三p（万m3）226.60320.60450.25558.04W（三-24）p（万m3）4.026.2410.8116.02W24p（万m3）222.58314.36439.44542.02

（四）设计洪水过程线1.计算形状系数东部地区形状系数为:Wy=东部地区形状系数为:Wy=24PpQx51x0.36表1-5过程线系数表项目^频*10%5%2%1%yp0.1140.1160.1200.1202.推求过程线经计算y>005，采用前锋为三角形，主峰为以Y为参数总历时pp为72小时的双峰概化过程线。A主峰过程线查附表（3-3）相应水文分区rp值的t〜Qt/Qp表，乘以Qp并加上基流即得主峰洪水过程线。B前峰洪水过程线东部为涨水9小时落水12小时的三角形，计算Q”，计算公式Q21=xQP当W（一_24）P<2.16Q21时Q9=0当W”>2.16O，前峰最大流量Q按Q=W（三-24）p--Q计算

（三-24）P2199378721基流用公式Q0基流用公式Q0=0.05W二P计算。计算结果见表1-6表1-6设计洪水过程线基础值频率P项目10%5%2%1%Yp0.1140.1160.1200.120Q212.333.234.405.42Q9000.351.14Q00.440.620.871.08设计洪水过程线见表1—7—表1—8表1-7设计洪水计算表频率p=10%t(h)Q/QptQtS/s)Q0(m，/s)Q「(m3/s)备注0000.440.44Yp=0.1149000.440.44Q=105.89p210.0222.330.442.77220.0323.390.443.83230.0434.550.444.99240.0545.720.446.16250.0798.360.448.80260.12513.240.4413.68270.22724.040.4424.48280.46849.560.4450.00290.73778.040.4478.48301.000105.890.44106.33310.73778.040.4478.48320.46849.560.4450.00330.27028.590.4429.03

340.19720.860.4421.30350.16217.150.4417.59360.14215.040.4415.48370.12413.130.4413.57380.10511.120.4411.56390.0879.200.449.64400.0687.200.447.64450.0414.340.444.78500.0262.750.443.19600.0121.270.441.71720.0070.740.441.18表1-8设计洪水计算表频率p=2%t(h)Q/QptQt(m3/s)Q0(m3/s)Q」(m3/s)备注0000.870.87Yp=0.120900.350.871.12Q=199.81p210.0223.400.874.40220.0346.790.877.66230.0469.190.8710.06240.06212.390.8713.26250.08617.180.8718.05260.13526.970.8727.84270.24047.950.8748.82280.48196.110.8796.98290.745148.860.87149.73301.000199.810.87200.68310.745148.860.87149.73320.48196.110.8796.98

330.28055.950.8756.82340.20441.560.8742.43350.16833.570.8734.44360.14929.770.8730.64370.13126.180.8727.05380.11222.380.8723.25390.09518.980.8719.85400.07715.390.8716.26450.0479.390.8710.26500.0316.190.877.06600.0153.000.873.87720.0091.800.872.671.3.2计算成果分析表1—9某水库历次设计洪水计算成果对比频率计算成果10%5%2%1%洪水流量洪水总量洪水流量洪水总量洪水流量洪水总量洪水流量洪水总量本次计算成果105.89146.82199.81246.15原设计成果175.5246.6从《某水库历次设计洪水计算成果对比表》上可以看出，历次洪水计算结果是符合暴雨分布规律的，从计算值的大小上比较也是合理的。存在的差异是：原设计值偏大，本次设计比原设计成果值低。分析其原因，1.某水库建于1958年，为无资料地区，那时还没有统一的查算资料，在参数取值上存在较大差异，运用的计算公式也不完全一样。本次采用1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，计算方法基本相同，只是个别参数取值有些差别。2.原设计成果可能考虑偏重于安全因素，设计标准及计算取值偏大，造成计算结果偏大，根据多年运用，水库未出现大的险情，此次计算取值取下限，水库更能满足要求。1.3.3分期设计洪水某水库除险加固工程只在枯水期进行，不需要做围堰和施工排水，因此分期排水设计略。1.4泥沙根据75年辽宁省水文手册及《水资源二次普》成，某水库多年平均悬移质输沙模数确定为：150t/Km2G=g.F=4350t推移质输沙量占悬移质的比重：E=25%淤积年限：T=30年泥沙容重：r=1.3t/m3V淤=工^.G+E)=12.55万m3淤10000r1.5水文自动测报系统某水库原有的水位尺和雨量筒都已损坏，为了使水库能够安全运行，充分发挥水库的综合效益，结合水库目前的运行状况，需增加必要的观测、通信理设备，使水库的运行状况有资料可查，满足水库日常管理的需要。设计在管理房附近设全自动遥测雨量计一个，在输水洞旁边及水库入流口桥附近设观测水尺各一个，在室内设压力式遥测水位仪一台，管理办公室设固定电话一部。2地质2.1区域地质概况某水库位于铁岭县菜牛乡境内，工程处于华北地层辽东分区，主要出露地层有前震旦系、白垩系、第三系地层。岩性分别为花岗岩、石英砂岩、页岩等。根据辽宁地质局1979年12月出版的《区域水文地质普查报告》资料，某水库属于河谷平原工程地质区，这一工程地址区从基底构造上属李家台凸起的东西斜坡地带，地貌属于山间盆地，山前倾斜平原和河谷平原区，按构造和岩性特点又分为三个亚区。某水库所处为基底较稳定的粘性土地质工程112亚区，地貌为一级阶地，新构造运动一般比较稳定。表层为亚粘土和黄土状亚粘土第四系地层厚为10〜30m，含水层厚度多为8〜15m谷地中部较厚，边部较薄，中下部有砂及砂砾石，分布不均匀。根据2001版《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306—2001），工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为W度区。总之，本工程处于构造相对稳定地区，相对于本工程规模来说，可以满足区域稳定的要求。2.2坝址区工程地质条件由于水库建成较早，是“大跃进”时建设的，边设计边施工，设计资料很少，保存条件差，目前已所剩无几，坝址区工程地质资料已无处查找。2.2.1拦河坝工程地质条件评价2.2.1.1坝体评价水库坝型为均质土坝，坝顶高程为60.19米，坝顶宽3米，坝底宽23米，大坝迎水坡设计坡比为1：3,背水坡坡比为1：2,大坝全长4200米。某水库拦河坝坝体土质系利用当地山体表层坡残积土填筑而成。坝底河床属于砂砾冲积层，以下均为基岩，采用粘土截水墙防渗。本工程坝体坐落于河流冲、洪积而成砂砾石层之上。该层厚度约4〜6m，呈中密〜密实状态，相对于本工程4m高的大坝而言，其强度可满足坝基稳定的要求。而且从50余年的运行情况看，未产生较大的变形及渗漏现象，运行情况良好，足以证明其满足上部坝体承载能力的需求。通过进行现场观测和对当地群众调查得知，下游坝坡未发生库水出溢现象，大坝运行情况良好。综上所述，大坝在连续性、压实程度、防渗性能等方面质量较好，可满足工程安全运行的要求。2.2.1.2坝基评价从近半个世纪的运行情况看，坝基未产生较大的变形，运行情况良好，足以证明坝基满足上部坝体承载能力的需求。2.2.2溢洪道工程地质评价某水库没有溢洪道，库区面积较大，有足够蓄水能力承接汛期洪水，输水洞兼做输水和泄洪使用。2.2.3输水洞工程地质评价输水洞为1.5米X1.5米矩形钢筋混凝土涵洞，洞长20米，进口高程56.74米，输水洞进、出口均设有闸门，输水洞最大泄量9.2m3/s由现场检查和运行情况分析，输水洞存在以下主要问题：输水洞出口设置两道闸门，其中溢洪闸门漏水严重，灌溉渠道上无闸门控制，启闭设备年久失修，影响正常使用，输水洞出口浆砌石直墙坍塌破损，渠道无护砌措施，下游冲刷严重。但这些跟输水洞地质情况无关，输水洞基础是稳定的。2.3天然建筑材料评价某水库位于铁岭县西部平原区，自然资源丰富，砂、石土料供应充足，距离王千石场15公里，石场材质为白云岩、玄武岩、大理岩、石灰岩等；砂场10多个，可供开采的砂土料储量3万m3。水库附近石材物理力学指标名称白云岩玄武岩石灰岩花岗岩容重（t/mO2.4〜2.72.9〜3.32.0〜2.62.3〜2.8抗压强度（KN/cm2）12〜3010〜500.2〜1.212〜252.4结论和建议某水库库区、坝基、输水洞处的工程地质状况良好，满足水库运行要求，不需做加固处理。3工程任务及规模3.1某水库概况长沟河发源于沈阳市法库县十间房乡四家子屯北低山区，流经铁法市、铁岭县，在铁岭县菜牛乡冯家窝棚汇入辽河。流域面积149.1平方公里，其中低山区42.4平方公里，占流域总面积的28.4%，平原区106.7平方公里，占总面积的71.6%，长沟河干流长度29.5公里，河道平均比降10.9%。，某水库坝址以上河长7.1公里，平均比降为4.8%。某水库是一座防洪、灌溉、养鱼等综合利用的小（I）型水库。该水库工程始建于1958年，于1960年建成开始使用，某水库是文革期间建成的，属于“三边”“三无”工程，施工人员都是农民义务工，建设标准低。水库原大坝全长2200米，属于三面环水库修建，另一面依托某村地势高，未经任何碾压等措施处理，属于无堤段，由于受风浪、冰盖和库水位下降时渗透水压力以及温度变化等影响，此段经常发生松散脱落等现象，造成水库发生淤积等问题，为保证大坝安全运行，水库在2005年对此段进行了加固处理，修建了大堤，堤高度和宽度和原来堤段相同，并对此段进行了块石护砌，此段全长2000米，由于资金有限，原来堤段没有进行护坡护砌。通过现场检

查、查勘以及勘察资料和运行管理中出现问题的综合分析，某水库大坝、输水洞在运行中已暴露出不同程度的质量问题，如原大坝无护坡、排水设施，有部分堤段坝坡达不到设计标准，存在安全隐患输水洞灌溉渠道无闸门控制，这些问题影响了工程安全，急需进行除险加固处理。某水库枢纽工程由挡水坝、输水洞组成，挡水坝为均质粘土坝，坝高4米，坝顶高程为60.19米，坝顶宽3米，坝底宽23米，大坝全长4200米（原堤段2200米，新堤段2000米），输水洞为钢筋混凝土涵洞，洞高1.5米，宽1.5米，进口高程为56.74米，洞长20米，输水洞前后均设置闸门，此涵洞兼做输水洞和泄洪洞使用。输水洞最大泄量9.2秒立米，水库工程效益为实灌面积1000亩，可养鱼水面4000亩，水库下游受影响耕地1.6万亩，人口6000人。根据原始资料记载，某水库的设计标准为20年一遇，标准校核五十年一遇，水库总库容706万立方米。特征水位及库容如下:死水位：56.20m,死库容：25万m3正常高水位：死水位：56.20m,死库容：25万m3正常高水位：57.50m,正常库容：260万m3设计洪水位：58.4m,设计库容：428万m3校核洪水位：59.35m,校核库容：706万m3某水库一直由某乡政府管里3.2除险加固的必要性3.2.1水库所在地社会经济状况某水库位于铁岭县菜牛乡境内，全乡幅员155.29平方公里，属于辽河冲积平原区，地势平坦，土壤肥沃，全乡共有耕地10万亩，总人口3.45万人。菜牛乡是铁岭县较为发达的农业区，粮食肉蛋鱼生产颇具优势。粮食产量7.5万吨以上，主产玉米、水稻、大豆，质量优良。矿产资源多达10余种，其中有可用于碑刻的优质石材一“王千”青石以及含钙量高、蕴藏量大的石灰石，还有金、铜、铁、锌、煤炭、等多种宝贵的金属、非金属资源；菜乡水资源比较丰富，水利基础设施比较完善，电力改造已经完成，通讯畅通，交通发达。2007年全乡社会生产总值实现3.4亿元，农民人均纯收入3800元。3.2.2自然灾害情况菜牛乡的自然灾害主要以旱灾和涝灾为主，风灾也时有发生。旱灾发生的最为频繁，平均每6年发生一次，1999年、2000年、2001年连续3年发生旱灾，其中最为严重的是2001年；洪水灾害最严重的是1995年；2001年旱灾过后又发生了涝灾。3.2.3水库出现加固的必要性某水库是一座养鱼、灌溉、防洪多功能兼顾的综合利用水库，水库建成后保护下游耕地1.6万亩，人口6000人，水库一旦垮坝，会给人民生命财产和国家重要的设施带来巨大损失。因此，对水库进行除险加固，保证水库安全运行，保护人民生民安全和国家财产不受损失是非常必要的。水库建成后可灌溉水田面积1000亩，养鱼水面4000亩，养鱼80万公斤。但因水库大坝无护坡，为保证大坝安全，水库只能减少蓄水量，直接影响水库下游灌溉和养鱼水面面积，使水田无水可灌，已有很多农民将水田改为了旱田，浪费了水资源，减少了农民收入，也给水库养鱼带来了极大损失，不能充分发挥水库的作用。因此水库除险加固既能保证水库安全运行，也可有效防止水资源流失、浪费，为老百姓创造效益，增加收入，是十分必要的。由于水库存在着病险问题，每到汛期水库管理部门都要投入大量人力、物力看守水库，确保安全度汛，牵扯了干部群众的精力，影响了生产和经济建设，因此，及时对水库除险加固也是对库区干部群众生产和经济建设的支持，是十分必要的。3.3水库规模复核某水库是一座养鱼、灌溉、防洪多功能兼顾的综合利用水库。水库初建时，设计标准为20年设计，50年校核。按照现行规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)中的有关规定，根据某水库的工程规模、效益及在国民经济中的地位，确定水库的工程等别为IV等，主要建筑物级别为4级。按规范规定，其设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。3.4死水位复核死水位，死库容计算采用以下公式:N=GT淤10000r其中：V淤一水库淤积库容T—淤积年限，采用20年。G一悬移质多年平均年输沙量G=g•Fg一多年平均年输沙模数，由水文手册查g=150吨/平方公里F一流域面积r—泥沙容重r=1.3吨/米3E—推移质（包括岸崩）占悬移质比重取25%V淤=150x29x20山+0.25）=8.36万米310000x1.3根据前面计算水库建库以来淤积量12.55万立米，查水库水位库容曲线，其相应水位为56.15米，即水库现状淤沙高程为56.15米，此次除险加固设计水库淤砂年限采用20年，确定死水位采用56.30米。水库水位〜库容曲线采用新的实际测量成果。表3-1某水库水位〜库容、面积、输水洞泄量关系表水位（m）面积（万m2）库容（万m3）输水洞泄量（m3/s）备注56.15160056.501605657.0017013557.502102101.8958.002203173.1858.502304094.0659.002405176.9559.502806208.9560.0030074010.60

大青水库水位〜库容曲线H3)大青水库水位〜泄量曲线3.5水库洪水调节计算根据《水利水电工程等级划分及洪水标准XSL252-2000）规定，某水库的工程规模属于小（1）型平原水库，水库工程等别为V等，主要建筑物级别为4级，水库的设计标准为10年一遇，校核标准为50年一遇。现水库实际的控制运用原则为在汛期来临之前，将库水位降至汛限水位，当水库水位达到原设计水位58.40米，不再上涨时三日后开始泄洪，利用中央排干，经八天地排灌站机排至辽河，四日内库水位降至汛限水位，当库水位达到58.40米时，若水位继续上涨，说明洪水已超过二十年一遇标准，为确保大坝安全，立即开闸泄洪。因某水库没有设置溢洪道，输水洞兼做输水和泄洪使用。输水洞洞底高程为56.74m。本次调洪演算防洪起调水位采用56.74m。输水洞在58.5米水位以上时按有压涵洞出流计算，在58.5米以下时按无压涵洞公式计算。水库调洪计算采用简易调洪法，按公式；W调p=0.67W24p+0.12QpXT计算出不同频率参与调洪的洪量，代入简化调洪公式q=Q（1-、）mpw调p进行简易调洪演算。当P=10%时W调p=0.67W24p+0.12QpXT=188.14万m3当p=2%时W凋p=0.67W24p+0.12QpXT=368.03万m3某水库洪水调节计算成果见表3-2~3-3~3-4。表3-4某水库典型频率设计调洪演算成果特征各种典型频率原设计值10%2%5%2%入库洪峰（m3/s）105.89199.81175.53246.59相应库容（万m3）275458428706相应最高水位（m）57.858.7058.459.35输水洞相应最大泄量（皿》‘）2.675.50水库的特征参数采用本次复核数值，即：水库防洪标准为10年一遇设计，50年一遇校核，相应的设计洪水位为H设=57.80m，相应的库容为275万m3，输水洞设计下泄流量2.67ma/s；校核洪水位为H/58.70m，相应的库容为458万m3，溢洪道下泄流量为5.50m3/s。从调洪演算成果上来看，水库防洪标准达到了10年设计，50年校核。

表3—2调洪演算表p=10%Qp=105.89ma/sWt=188.14mv调洪水深h（米）H〜Vq「Qp(1-―)调p输水洞泄量Q设二呻』2g（T0-七）(米)（万米3）y防（万立米）(1-—)W调pqm(ms/s)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)056.7490.000.7657.50210.01200.36238.351.890.9657.72531630.13414.152.411.0657.8275185002.671.1657.92962062.931.2658.003172273.181.4658.23542643.50

表3—3调洪演算表p=5%Qp=199.81mb/sW^=368.03ma/s调洪水深h（米）H〜Vq=Q(1-―)mpw调p输水洞泄量Q.设H（米）V（万立米）V防（万立米）V(1-w防)调pqm(ms/s)呻勺2g(T0-h)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)056.7490.000.7657.50210.01200.674134.661.891.2658.003172270.38276.573.181.4658.23542640.28356.483.501.7658.54093190.13326.624.062.2658.7458368005.502.2659.0517437006.954除险加固工程设计4.1概况4.1.1枢纽工程概况某水库始建于1958年，水库当时的设计标准是：二十年一遇标准设计，五十年一遇标准校核，工程规模属于小（1）型，某水库枢纽工程由挡水坝、输水洞组成，挡水坝为均质粘土坝，坝鬲米，坝顶高程为60.19米，坝顶宽3米，坝底宽23米，大坝全长4200米，输水洞为钢筋混凝土涵洞，洞高1.5米，宽1.5米，进口高程为56.74米，洞长20米，输水洞前后均设置闸门，此涵洞兼做输水洞和泄洪洞使用。4.1.2水库坝体滑坡与坝基渗漏情况经现场勘测和访问水库管理人员，水库运行50年来没有出现过坝体滑坡和坝基渗漏现象。因资料缺失，没有找到当时的施工记录，坝基处理情况和坝体填筑情况不详。4.2设计依据4.2.1工程现状1）大坝水库大坝为均质土坝，采用重壤土，大坝全长4200m（原大堤2200米，新堤段2000米），坝顶高程60.19m，最大坝高4.0m，坝宽3.0m，大坝上游坝坡比为1：3，下游坡比1：2，新堤段大坝迎水坡采用干砌石护砌，原堤段迎水坡无护坡，背水坡无排水等护砌措施。由于受风浪、冰盖和库水位下降时渗透水压力以及温度变化等影响，且水库年久失修，大坝坝坡遭到不同程度的损坏，这次除险加固措施对不满足要求的地段进行培厚，使其达到设计标准，然后对迎水坡进行干砌石护砌，砌石厚度为0.3米，下设0.20米砂砾石垫层，背水坡种植草皮并设贴坡排水。2）输水洞输水洞为1.5米X1.5米矩形钢筋混凝土涵洞，洞长20米，进口高程56.74米，输水洞进口设有一孔闸门，尺寸为1.7X1.5米，洞后设置灌溉和泄洪两道闸门，尺寸为1X1.5米，各两孔，输水洞最大泄量9.2m3/s由现场检查和运行情况分析，输水洞存在以下主要问题：输水洞洞后泄洪闸门漏水严重，浆砌石导流墙坍塌破损，灌溉渠道无闸门控制，下游浆砌石直墙渠道损坏严重需要重新修砌。4.2.2工程存在的问题1）大坝坝坡破损，有些地段达不到设计标准，原大坝上游无护坡，下游无护砌及排水设施；新堤段有部分护坡石脱落破损。2）输水洞出口渠道浆砌石直墙坍塌，下游无护砌措施，造成下游渠道冲刷严重。3）泄洪渠道闸门漏水严重，灌溉渠道上无闸门控制，需要进行处理及增设闸门和启闭设备。4.3水库病险情况复核4.3.1基本资料坝型为均质土坝，坝长4200米，最大坝高4.0米，坝顶高程60.19m，坝顶宽4.0m；上游坝坡坡比为1：3,下游坝坡坡比为1:2。特征水位：校核洪水位：H=58.70米校设计洪水位：H=57.80米设正常高水位：H=57.50米正死水位：H=56.30米死4.3.2坝顶超高计算土石坝坝顶超高包括波浪爬高、风壅增高和安全加高三部分。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000中第4.0.1条规定，水利水电工程永久性挡水建筑物顶部高程，应按设计情况和校核情况时的静水位加相应的波浪爬高、风壅增高和安全加高，其安全加高不小于4.0.1的规定，对于位于山区、丘陵区的4级土石坝，其安全加高为设计情况下0.5m、校核情况下0.3m。一、地震区的土石坝超高SL252-2000中第4.0.5条规定，坝顶超高应另计入地震坝顶沉陷和地震涌浪高度，地震涌浪高度可根据坝前水深和设计烈度的大小，采用0.5〜1.5m。当库区有可能发生大体积坍岸或滑坡引起涌浪时，其安全加高应进行专门研究。上台水库坝顶超高计入地震涌浪高度1.0m。二、超高计算计算风速的选取根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001第5.3.5条规定，计算风速的取值应遵守下列规定:正常运用条件下的1级、2级坝，采用多年平均年最大风速的1.5〜2.0倍；正常运用条件下的3级、4级和5级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。某水库为4级土石坝，设计风速符合第2、3条规定，即：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速(来自气象资料)的1.5倍，即18.6m/s；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速，即12.4m/s。2.风浪计算(1)对于波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式：0.0018式中：:=0.13thW20.45th<0.12th[幽^IIW20.7JTmh—平均波高，m；=4.438h0.5T一平均波周期，S；W一计算风速，m/s；D—风区长度，m；H一水域平均水深，m；mH一坝迎水面前水深，m；l一平均波长，m；„一重力加速度，取9.81m/s2；O平均波长按下式计算：L=*对)

m2兀Lm式中：：H一坝迎水面前水深，m；L一平均波长，m；正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式计算:KK.R=.A：hL

mv"1+m2mm式中：：R一平均波浪爬高，m；m一单坡的坡度系数；K一斜坡的糙率渗透性系数;K△K一经验系数；WH一水域平均水深，m；mH一坝迎水面前水深，m；、风壅水面高度e_KW2D

e—2gHC0S式中：K一综合摩擦系数，根据《SDJ218-84》附录一规定，可取K=3.6X10-6；P一风向与水域中线的夹角，根据库区地形图，6=75°。计算结果详见表4-1。表4-1风浪要素计算结果表项目设计校核平均波高h（m）0.780.48平均波周期t（s）3.182.15平均波长l（m）21.119.36平均波浪爬高r（m）0.820.40风壅水面高度e（m）0.0040.0013.坝顶超高与坝顶高程计算y=R+e+A式中：y—坝顶超高，m；R—最大波浪在坝坡上的爬高，m；e—最大风壅水面高度，m；A—安全加高，m。根据SDJ218-84第4.4.3条规定，土石坝坝顶高程按以下三种情况计算，取最大值：（1）设计洪水位加正常运用情况坝顶超高；（2）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高；（3）正常高水位加非常运用情况的坝顶超高再加地震安全加高。计算结果见表4-2。表4-2某水库坝顶高程计算结果表各种情况水位坝顶超高波浪爬高风壅水面高安全加高坝顶高程设计洪水位（P=10%）57.801.3240.820.0040.559.12校核洪水位（P=2%）58.700.7010.400.0010.359.40正常高水位57.500.6地震涌浪高度1.0m59.10坝顶高程的确定：由以上计算可知坝顶高程达到59.40米可满足水库运用要求，水库大坝现状坝顶高程为60.19米，满足运行要求。4.3.3渗流计算4.3.3.1计算基本数据某水库大坝为均质土坝，建在有限透水地基上，下游无排水设备。1、筑坝材料及渗透系数，见下表。表4-3筑坝材料及渗透系数表项目坝壳渗透系数K1基础渗透系数K3基础土质单位cm/scm/s标准断面2.3X10-42.0X10-4砂砾2、特征水位根据防洪标准复核结果，设计洪水位（P=10%）为57.8m，校核洪水位（P=2%）为58.7m，正常高水位为57.5m。4.3.3.2计算条件根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001第8.1.1条规定，渗流计算应包括以下水位组合情况：1、上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；2、上游设计洪水位与下游相应的水位；3、上游校核洪水位与下游相应的水位；4、库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。4.3.3.3坝体渗流量计算1、计算方法按在有限渗透水地基上，下游无水的情况进行渗流计算。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定，对拦河坝采用流体力学有限元法进行数值计算。求解拉普拉斯方程：6(6H)6(6H)一K+—K——=06xx<6x)6yy\6y)式中：H——渗流平面域内水头；K、K土体x、y向渗透系数。计算采用水利部推广应用的《水利水电工程土石坝设计软件》中《土石坝二向稳定及不稳定渗流计算程序》计算。2、各种情况下的计算结果表4-4渗流稳定计算结果工况出溢点高度m每日渗出量m3/m.d渗透坡降允许渗透坡降正常蓄水位0.180.0152.43〜5设计水位0.200.0252.8校核水位0.250.0283.2由上表可以看出坝体渗透坡降满足要求。4.3.4坝体稳定分析4.3.4.1稳定分析的计算工作条件根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—20018.3.1条，土石坝施工、建设、蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下，应分别计算其稳定性。控制稳定的有施工期、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种工况。又根据第1.0.5条规定的设计条件，结合某水库的实际情况，再根据本水库为除险加固工程、只是在原有坝体上整形的特点，不必计算施工期工况下的稳定，应计算的内容如下：正常运用条件：正常高水位57.50m，稳定渗流期上、下游坡的稳定计算。设计洪水位57.80m，稳定渗流期上、下游坡的稳定计算。库水位在坝高三分之一处，稳定渗流期上、下游坝坡稳定计算。库水位由设计洪水位降至57.50m时上游坝坡稳定。非常运用条件：校核洪水位58.70m，可能形成稳定渗流时上、下游坡的稳定计算。4.3.4.2基本数据由于某水库无原始设计资料。根据《区域水文地质普查报告》资料，水库大坝为粘土均质坝，坝体为当地山体表层坡残疾土填筑而成。天然状态十密度最小值为1.63kg/mb，最大值1.68kg/mt，坝基为砾石层，呈中密一密实状态，土料计算指标取值见表5—2,计算断面为土坝最大断面。表4-5土坝土料计算指标材料分类容重(KN/m3)渗透系数K(cm/s)摩擦角(°)凝聚力(kp)天然饱和粘土坝体19.720.05.8X10-7152.3基础砂砾料18.619.73X10-33204.3.4.3稳定计算方法稳定计算方法根据规范（SL274-2001）规定，采用计及条块间作用力的简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定安全系数。边坡稳定计算采用中国水利水电科学研究院的《土石坝边坡稳定分析程序》，稳定计算成果见表5—3。表5—3土坝稳定计算成果表计算工况计算安全系数允许安全系数上游坝坡下游坝坡a1.361.341.25b1.381.351.25c1.331.341.25d1.341.25e1.401.301.154.3.4.4边坡稳定分析由土坝稳定计算成果表5—3可以看出，在各种工况下，土坝边坡稳定，计算安全系数均大于规范允许的安全系数，所以土坝的边坡在上述工况下是稳定的。4.3.5输水洞泄流能力复核输水洞为1.5米X1.5米矩形钢筋混凝土涵洞，洞长20米，进口高程56.74米，输水洞进口设有闸门，输水洞在58.5米水位以上时按有压涵洞出流计算，在58.5米以下时按无压涵洞公式计算。有压情况计算泄洪洞的泄量Q设二呻准亍Q日一流量系数，■—1HH—。1+丈（四）日£岂（也）2①CR①①——洞口横断面面积（米2）①=1.5X1.5=2.25此匚一某一局部能量损失系数，与之相应的流速所在的断面为L;也i二1，EC(—)2=0.5,i—il——隧洞某一段的长度，与之相应的断面面积、水力半径和谢i才系数分别为—、r、c。l=20m,n=0.014,R=0.5m.2x9.8x20x1=0.12TOC\o"1-5"\h\zii)2X0.5R6)2X0.50.014经计算,=0.8T一上游水面与隧洞出口地板高程沮及上游行进流速水头y之02g和，一般认为Tqt；匕一输水洞出口断面水流的平均单位势能盘=0.5a+云/r；其中a出口断面洞高1.5m；P/r为出口断面平均单位压能，自由出流取?/r=0.5a。h=0.5a+p/r—a—1.5术^。Q设呻\.；‘2g(T0-hp)二°・8X2.25X疽2X9.8X(T-1.5)T=H-56.74H一库水位高程无压情况计算采用均匀流计算公式Q=—C而计算。计算结果如下表4-7输水洞水位一泄量表H(米)57.5058.0058.5058.8458.9459.0059.1459.5060.00Q设1.893.184.066.176.676.957.568.9510.60输水洞按6ma/s泄流量计算，四日泄洪210万立方米，基本满足泄洪要求。4.4水库除险加固方案选择4.4.1坝体加固方案由于受风浪、冰盖和库水位下降时渗透水压力以及温度变化等影响，且水库年久失修，大坝坝坡遭到不同程度的损坏，这次除险加固措施对不满足要求的坝坡进行加宽培厚，对老堤段迎水坡采用干砌石护坡，砌石厚度为0.3米，下设0.20米沙砾石垫层，背水坡种植草皮并设贴坡排水；对新堤段破损干砌石护坡进行维修翻建。4.4.2输水洞加固方案输水洞洞后泄洪闸门漏水严重，渠道浆砌石导流墙坍塌破损；灌溉渠道无闸门控制，下游浆砌石直墙渠道损坏严重需要重新修砌。本次除险加固重新砌筑渠道浆砌石直墙，渠底采用干砌石护底，增设灌溉渠道闸门及启闭设备。4.5除险加固工程设计4.5.1工程等别、建筑物级别及洪水标准某水库为平原小（I）型水库，最大坝高4.0米，工程等别为4等，主要建筑物级别为4级，洪水标准为10年设计，50年校核。4.5.2拦河坝加固设计坝顶宽度因大坝坝顶没有交通要求，按规范坝顶净宽度设为3米即可。大坝两侧都可以上去车辆，抗洪抢险时车辆可以从一侧上去，从另一侧下来，能够满足抗洪抢险要求。2护坡设计由于常年受洪水侵袭与冲刷，而且原大坝无护坡等护砌措施，造成大坝坝坡破损，达不到原设计标准，此次除险加固对大坝进行培厚，使其达到设计标准，然后采用干砌石护坡。迎水坡设计采用块石护坡，护坡厚0.3米，块石粒径20—30cm，下设20cm米砂砾石垫层，从坝脚一直护到坝顶。其结构形式见图纸。背水坡设计采用种植草皮并设贴坡排水。3排水设计原大坝坝体无排水设施，为保证大坝今后的运行安全，必须将大坝排水设施修复，根据大坝的土质及结构形式，可设斜卧式贴坡排水，根据坝体侵润线出逸点高度，贴坡排水高程设在57.5米处，高度1.3米，上层为30cm厚块石，中间为20cm厚碎石，下层为10cm厚砂子。具体结构尺寸见设计图纸。4.5.3输水洞加固设计输水洞主要由进口渐变段、洞身、出口扩散式导流墙组成。输水洞洞前设置闸门，两侧设置浆砌石八字墙，中间设置一道导流墩，墩前和墩后设置两道拦污栅，八字墙顶宽0.5m，高1.7米，洞前设置一道铸铁闸门，尺寸为1.5mX1.7m，洞身为钢筋混凝土方涵结构，内径为1.5X1.5米，出口设置灌溉和泄洪两道闸门，尺寸为1X1.5米，各两孔，下游渠道采用浆砌石直墙连接。通过实地查看，输水洞进口闸门和导流墙墩完好无损，闸门启闭无问题；出口泄洪闸门漏水严重，渠道浆砌石导流墙坍塌破损；灌溉渠道无闸门控制，下游浆砌石直墙渠道损坏严重需要重新修砌。本次除险加固重新砌筑渠道浆砌石直墙，渠底采用干砌石护底，增设灌溉渠道闸门及启闭设备。浆砌石直墙顶宽0.5m，外坡比1：0.4，高1.5m，基础底宽1.5m，深1.5米，下设20厘米砂石垫层，护砌长度20米，渠底采用干砌石护砌。4.5.4工程观测某水库原有的水位尺和雨量筒都已损坏，为了使水库能够安全运行，充分发挥水库的综合效益，结合水库目前的运行状况，需增加必要的观测、通信理设备，使水库的运行状况有资料可查，满足水库日常管理的需要。某水库没有大坝变形、浸润线和渗漏观测设施，应采用日常巡视检查。设计在管理房附近设全自动遥测雨量计一个，在室内观测。在输水洞旁边及水库来水口大桥处各设观测水尺一个;在室内设压力式遥测水位仪一台，在室内观测。设备名称遥测雨量计压力式遥测水位仪观测水尺单位台台个数量1124.5.5工程量清单编号名称单位数量—一大坝工程1清基土方m32100.002坝体整形土方填筑m34200.003上游干砌块石护坡m37920.004原干砌石翻修m32500.005砂砾石垫层m37200.006护坡草皮铺种M211000.007下游排水体块石m31890.008排水体碎石m31260.009砂垫层m3630.0010砌石拆除m3二输水洞工程m21浆砌石拆除m3150.002浆砌石m3300.003干砌石m2120.005施工组织设计5.1施工导流水库除险加固工程的施工，安排在枯水期（水库接近死水位）施工。施工时，利用春天4月30日前）输水洞向下游放水时放空水库，当年的5月〜7月中旬完成除险加固工程。施工期间，来水利用输水洞向下泄。不需修筑施工围堰等临时挡水工程，也不需考虑临时度汛。5.2主要建筑物的施工方法1.大坝护坡施工采用人工与机械联合施工方法。先将大坝坝坡进行培厚整形，整形土方采用74KW推土机、74KW推土拖拉机压实，人工清基修坡使其达到设计标准，然后对上游坝坡进行干砌石护砌，砂石垫层及干砌石采用人工砌筑。下游护坡采用草皮护坡，购买适宜的草皮，人工铺草皮，贴坡排水采用人工施工，施工时按设计要求施工，确保排水畅通。输水洞采用人工施工。将原有出口坍塌破损浆砌石拆除，人工重新砌筑，下游渠道干砌石，人工砌筑。漏水闸门维修安装止水带，灌溉渠道安装闸门。风、水、电、通信及照明本次除险加固工程设计土石料均为外购，不需土石料加工系统设计。（1）、工地供水施工供水主要利用库区水，选用二台2.2Kw潜水泵，其中一台备用，用铁管将水引到各用水地点，再用胶管引到各用水处。（2）、生活用水工地临时生活用水为地下水在临时生活区打一口饮水井。（3）、施工供风设一台6m3/min移动式空压机。（4）、施工用电采用水库电网供电。（5）、通信及照明施工通信采用无线通信方式，有程控电话直通各地。施工照明由施工单位架设临时线路解决坝上照明。5.3施工总体布置工程主要以大坝护坡、输水洞为主，其他为辅，结合地形条件和库区范围，将反滤料、块石等分别放在各自的场地，以便合理组织施工，将水泥库与民工生活区布置在水库管理房附近。5.4施工进度安排5.4.1施工期限根据本工程的特点和自然条件，结合施工强度和实际情况，以及业主的要求，计划全部工程分2年度施工，工期为10个月，从第一年8月开工，第二年汛前6月完工。5.4.2施工总进度根据本工程的特点和总工期的要求，工程分两个阶段施工，即施工准备阶段和主体工程施工两个阶段。工程施工的关健是坝体整形护坡及输水洞维修，其它工程以此为主进行调度配合，全面安排，保证总工期。具体工期安排如下：第一年汛后将库中水量放到死水位，9月1日〜11月15日，大坝整型填筑土方，输水洞