李水库除险加固工程初步设计报告

吉林省伊通满族自治县东李水库除险加固工程 初步设计报告吉林省伊通满族自治县东李水库除险加固工程初步设计报告吉林省银河水利水电新技术设计有限公司二00九年七月十日目 录1 综合说明11.1 绪言11.2 水文21.3工程地质21.4工程任务和规模51.5工程现状及存在问题51.6工程布置及建筑物81.7金属结构91.8施工组织设计101.9 环境影响评价和环境保护设计111.10 水土保持设计111.11 工程管理设计121.12设计概算122 水文162.1 流域概况162.2气象162.3径流182.4 洪水计算182.5洪水调查232.6 泥沙232.7冰情232.8坝下水位流量关系曲线233工程地质263.1 工程概述263.2 区域地质273.3 库区工程地质条件及评价273.4坝址区工程地质条件及评价283.5天然建筑材料333.6结论及建议344 工程任务和规模354.1工程概况354.2工程建设的必要性354.3项目建设的任务364.4洪水调节365.工程现状及存在问题425.1土坝工程425.2泄洪洞工程465.3安全鉴定结论476工程布置及建筑物设计486.1 设计依据486.2工程总体布置及方案的确定496.3 土坝设计506.4 泄洪洞设计597机电与金属结构717.1 电气717.2 金属结构718 施工组织设计728.1 施工条件728.2施工洪水与施工导流738.3主体工程施工748.4 土石方平衡及弃渣场规划758.5 施工交通运输768.6 施工企业768.7 施工总体布置778.8 施工总进度788.9 主要施工设备818.10 施工管理829 环境影响评价和环境保护设计829.1 评价依据829.2 设计依据829.3 环境影响评价结论839.4 环境保护设计849.5 环境保护管理859.6 环境保护投资概算8510 水土流失方案设计8610.1方案编制依据8610.2水土流失防治责任范围8610.3水土流失防治目标与方案8710.4水土保持监测与管理8910.5水土保持投资概算8910.6结论与建议9011工程管理设计9011.1 管理系统概况9011.2 管理机构和人员编制9111.3 工程管理范围与保护范围9111.4 工程运行管理9212 工程概算9212.1 投资主要指标9212.2 编制依据9212.3 设计概算编制说明93附件：1吉林省水利厅吉水农局函2009吉林省水利厅关于伊通县中央补助病险水库三类坝安全鉴定成果的核查意见。2 伊通满族自治县东李水库除险加固工程初步设计图纸汇编3伊通县东李水库除险加固工程地质勘察报告131 综合说明1.1 绪言东李水库位于伊通满族自治县三道乡东李村，建在东李河上游，地处丘陵区。坝址以上流域面积9.8km2。是一座以防洪为主，结合灌溉、养鱼等综合利用的小（1）型水库。东李水库始建于1970年，原设计防洪标准为20年设计、50年校核，总库容126万m3。其中死库容15万m3，兴利库容62万m3，防洪库容50万m3。原设计泄洪洞位于大坝桩号0+132m处，为双孔1.0m1.2m钢筋混凝土方洞。土坝坝型为粉质壤土均质坝，坝顶长度440 m。设计坝顶高程268.50m，实测坝顶高程为268.43269.143m，坝顶宽度4.55.5m，最大坝高7.43 m。坝顶路面为粉质壤土。上游坝坡1:3，为干砌石护坡，下游坝坡1:2.5，为草皮护坡。坝体排水为干砌石棱体排水，现已破坏。本次设计防洪标准为20年设计，100年校核，总库容117.32104m3，死库容0.5104m3，兴利库容46104m3，防洪库容41.02104m3。水库担负三道乡及下游5个村7个屯的防洪任务，保护人口1.8万人,房屋48万m2，学校6所，耕地2.3万亩,乡村公路4km，供电线路5km。防洪保护效益达2.6亿元。 水库建成运行至今，存在问题较多，是一座病险水库。2007年4月在大坝安全鉴定中被列为三类坝。东李水库除险加固工程初步设计的任务是复核水库防洪标准，对现有建筑物进行除险加固处理。按现行规范要求设计洪水标准为20年设计、100年校核。20年一遇设计洪峰流量为36.1m3/s，100年一遇校核洪峰流量为73.4m3/s。本次除险加固初步设计是受伊通满族自治县水利局的委托，在我公司2007年4月完成的伊通满族自治县东李水库大坝安全鉴定报告的基础上进行。1.2 水文东李水库位于东辽河流域孤山河支流东李河上，水库集雨面积9.8Km2。属丘陵区水库，流域属于温带大陆性气候，四季分明，春季干燥风大，夏季炎热多雨，秋季温和，冬季寒冷。洪水成因主要是暴雨所致，大暴雨出现在78月份，以吉林省暴雨资料为统计参数，径流计算采用多年平均径流深等值线图，查径流深为125mm，则多年平均径流总量为122.5104 m3，P=20%的径流总量为42.0104 m3，设计洪水按无资料情况，采用由暴雨资料推求设计洪水的方法，采用原设计、水科所法和罗氏法分别计算洪峰流量，经与原设计和本次设计分析比较，采用罗氏法。设计洪峰流量成果见表1-1。表1-1 东李水库设计洪水成果表（罗氏法）阶段方法参数P（%）1251020罗氏法Q（m3/s）73.455.736.124.114.7W24(104m3)179.0148.0107.075.042.0设计洪水过程线采用阿列克谢也夫概化过程线作为设计洪水过程线。泥沙采用吉林省地表水资源查算多年平均悬移质输沙模数分区图，年输沙总量为500t。冰清根据水库运行统计，封冻天数为141天左右，平均冰厚为0.8m。 1.3工程地质1.3.1区域地质概况场地为东李河冲洪积“U”型河谷地貌，两侧为低山，宏观地貌单元为丘陵地貌。库区在山前和河道广泛发育第四系冲洪积层，下覆基岩为花岗岩。地表水主要来源于本库区上游汇水面积内大气降水形成的地表径流。地下水主要靠大气降水补给、河流渗透补给、侧向径流补给；以侧向径流排泄、蒸发排泄为主。地震抗震设防基本烈度为度。属相对稳定地区。1.3.2库区工程地质库区渗漏：库区两岸为低山，岩性为弱透水性（k10-4cm/s）的粉质壤土及残积土，无低垭口和低邻谷，不存在渗漏问题。坍岸：库区两岸无陡峭坡体，因此不存在塌岸问题。淤积：库区范围内植被少，有明显水土流失现象，因此坝前淤积明显。浸没：库区两岸为低山，经现场调查，水库运行以来未出现浸没问题。1.3.3坝区工程地质1、坝体坝体填筑土的压实度=0.890，小于碾压土石坝设计规范（GSL274-2001）所规定的0.96的要求；实测干密度离散性较大，土坝碾压质量基本满足要求。填筑土的实测渗透系数k=1.62010-71.60010-6cm/s, 平均值为7.96010-7cm/s，可见其为极微透水层，是良好的隔水体，满足碾压土石坝设计规范（GSL274-2001）均质坝不大于1.010-4cm/s的要求。2、坝基坝基土地层岩性由粉质壤土、粉质壤土、残积土、花岗岩组成。渗稳：现有坝基不存在渗漏、渗稳问题，由于坝体土与第、层粉质壤土是良好的隔水层，坝前蓄水后，不影响坝前正常蓄水。建议设计部门按照新的防洪标准对相关坝段进行渗稳复核计算，防止发生渗流破坏。滑稳：原设计护坡块石没有护至坝顶，已风化、变形，且多处出现滑坡。大坝护坡已失去防护功能，对大坝安全不利。坝基土地层分布较均匀，建议设计部门根据现有地质条件，按照新的防洪标准，选择不利断面及可能的浸润线进行抗滑验算，确保大坝不产生深、浅滑移。沉稳：经过38年运行，坝基土的压缩固结基本结束，如果大坝不加高，可不考虑沉降稳定；如坝体加高，应根据土压力与土体的压缩模量进行沉降验算，并应控制沉降量计算值小于允许值。震稳：根据“吉林省地震动参数区划工作图”，场地地震设防烈度为度，场地无液化问题，也无软土存在，可不必考虑震陷稳定。1.3.4建筑物工程地质评价泄洪洞位于土坝桩号0+132m处，与大坝正交，洞身为2.0m2.0m钢筋混凝土方洞。进口底板高程263.00m，输水洞基础均座落在第层粉质壤土上。承载力可满足建筑物荷载要求。不存在工程地质问题。1.3.5天然建筑材料1、块石料场据调查，伊通满族自治县伊丹碾子山采石场的石料，可做为坝坡护坡用块石料。该料场的石料均为花岗岩类，其抗压强度大于104.8MPa，完全满足设计要求，且其储量丰富，运距60km,有公路与水库相连，可做为本次除险加固的块石料场。2、砼用碎石料场 砼用碎石料可用黄岭子石场的碎石料，该料场储量丰富，满足设计所需，运距55km，有公路相通，可做为本次除险加固的砼用碎石料场。3、砂料场河砂可采用孤山河大孤山砂场的砂料，该料场的砂料储量远大于设计所需，砂料的矿物成份以长石、石英为主，运距20km。山砂采用库区西南丘陵区的山砂，运距为15km。有公路与水库相通，可做为本次除险加固的砂料场。4、土料场土料可采用东李水库西南丘陵区的土料，该料场的土料储量远大于设计所需，土料为粉质壤土，运距2km,有公路与水库相通，可做为本次除险加固的土料场。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务本次除险加固工程任务：（1）依据现行规范确定的洪水标准，复核坝顶高程，对大坝进行结构稳定复核，渗流稳定复核。（2）将现有泄洪洞和灌溉支洞均拆除原位新建。（3）更新闸门和启闭机。（4）上游大坝块石护坡拆除后重新砌护。（5） 下游坡设计采用天然草皮护坡，增设压重、贴坡排水，透水盖重。1.4.2洪水调节采用半图解法进行调洪计算。调洪成果见表1-2。表1-2 洪水调节成果表频率水位H（m）库容V（104 m3）泄量Q（m3/s）P=5%266.6355.4715.1P=1%267.91117.3218.61.5工程现状及存在问题1.5.1土坝工程1、土坝现状东李水库土坝为壤土均质坝，现有坝长440m，最大坝高7.43m，现有坝顶宽4.5m5.5m，坝顶高程为268.43m268.143m。上游坡比为1:3.0，下游坡比1:2.5。上游坡采用块石护坡，下游草皮护坡。 2、存在的主要问题：（1）防洪能力：经调洪演算，100年一遇洪水标准确定坝顶高程为268.63m，现有坝顶高程为268.43m269.143m，最低点低于坝顶高程0.2m。故现坝顶填筑高程不够，不满足防洪标准，无法抵御100年一遇洪水。（2）坝体：坝体为粉质壤土均质土坝，主要由低液限粘土组成。碾压质量较差，填筑土的实测渗透系数k=1.62010-71.60010-6cm/s, 平均值为7.96010-7cm/s，为极微透水层，是良好的隔水体。（3）上、下游护坡：由于多年受冰推力、冻融、风浪等外力作用，上游干砌石护坡严重风化、块径小，砌石松散、间隙大，局部隆起塌陷。而且护坡高程为267.8m，比实测坝顶低0.63m。降低了防洪标准，失去防护大坝安全的功能。大坝下游原设计为草皮护坡，实际并未实施，而是自然生长的杂草，防护能力差，历经多年运行，目前多处出现冲沟，坡面不平整，严重破坏。坝体排水原设计采用棱体排水与排渗沟联合运用的型式。由于下游坝坡遭受破坏，水流冲刷滑坡影响到棱体排水同样被破坏，块石碎石等已堆积到坝脚下，失去排水反滤的作用。集水沟已年久失修，沟槽淤堵，现排水沟轮廓不明显。（4）坝基：现有坝基不存在渗漏、渗稳问题，由于坝体土与第、层粉质壤土是良好的隔水层，坝前蓄水后，不影响坝前正常蓄水。建议设计时按照新的防洪标准对相关坝段进行渗稳复核计算，防止发生渗流破坏。（5）管理：科学管理手段落后，无管理房、无观测设施、无报汛设备、无通讯设备、无供电设备。同时坝顶为粉质壤土路面，每逢雨季，坝顶十分泥泞，无法满足汛期抢险车辆交通要求。1.5.2泄洪洞工程1、泄洪洞现状该水库泄洪建筑物为泄洪洞，1970年修建，位于大坝左端桩号0+132m处，与大坝正交，为单孔2.0m1.2m钢筋混凝土方洞，进口底板高程262.00m，输水洞基础座落在粉质壤土层上。2、存在问题现有泄洪洞破坏严重，竖井砼表面严重剥落，钢筋裸露锈蚀；启闭机房门窗损坏，屋盖破损；工作桥支墩倾斜，桥面断裂。闸门现已锈蚀，橡皮止水失效。启闭设备陈旧老化，螺杆弯曲。 洞壁砼剥蚀破损，钢筋裸露锈蚀；洞身最后一道分缝在冻胀力的作用下，两段洞体间已错位，错位达4cm，止水失效，出现渗水现象，已无法发挥正常泄水与供水的作用。出口消力池段边墙向内倾斜，两侧浆砌石刺墙断裂。海漫彻底水毁。东西两侧灌溉支洞出口段水毁。东侧分水闸门为木闸门，现已腐烂。启闭设备陈旧老化，螺杆弯曲，启闭失灵，无继续使用价值；西侧分水闸无闸门和启闭设备。影响正常灌溉供水。1.5.3安全鉴定结论2007年吉林省伊通满族自治县东李水库大坝安全鉴定报告中安全鉴定结论如下：大坝工程质量评价为不合格。大坝运行管理评价为差。大坝防洪能力安全性级别为C级。大坝结构安全性评价中挡水建筑物结构安全性为C级；泄水建筑物结构安全性为C级。综合评价东李水库结构安全性为C级。大坝渗流安全性级别为B级。大坝金属结构安全性级别为C级。大坝抗震能力不复合。综合以上对大坝工程质量、运行管理、防洪能力、结构稳定、渗流稳定、抗震能力、金属结构等专项安全复核评价结果，根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）中相应的安全性分级表及标准，确定本工程安全性级别为三类。1.6工程布置及建筑物1.6.1 工程等别和标准东李水库总库容为117.32104 m3，按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，该水库为小（1）型水库，工程等别为等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，大坝设计防洪标准为20年一遇，校核防洪标准为100年一遇，坝址区地震基本烈度为度。1.6.2 工程总体布置本次除险加固设计，东李水库由大坝和泄洪洞组成。大坝轴线位置不变，全长440m，坝顶宽5m，坝顶高程为268.63m。上游坡比为1:3，采用干砌块石护坡；下游坡比1：2.5，采用天然护坡，新建压重、贴坡排水、透水盖重、排水沟；坝顶设计砼路面。根据地形条件，新建泄洪洞位置选择在原泄洪洞位置，位于大坝桩号0+132m处，与坝轴线正交，由进口段、竖井段、洞身段、陡坡段、消力池段和海漫段组成，闸孔尺寸2孔1.01.3m，洞身段尺寸2.02.0m，底板高程为263.00m。泄洪洞两侧距出口2.8m处设计灌溉支洞。1.6.3 土坝本次土坝除险加固工程设计项目有：土坝坝顶高程的复核，上游坝坡进行翻修、护砌，下游增设压重、坝体排水、透水盖重，设计坝顶路面等。1.6.4 泄洪洞设计泄洪洞位于大坝桩号0+132m处。全长97.6m，由进口段、竖井段、洞身段、陡坡段、消力池段和海漫段组成。泄洪洞钢筋混凝土强度等级C25，抗冻标号F200，砼强度等级C15。1 进口段进口段为钢筋砼U型槽结构，长6m。2 闸室段闸室段长5m，底板厚0.8m。启闭平台顶高程与坝顶齐平，高程268.63m。工作桥为钢筋混凝土T型结构，长7.5m，桥面宽1.8m。启闭室高3.0m，建筑面积13.3m2。 3 洞身段洞身为钢筋混凝土坝下涵洞，长19m，过水断面2m2.0m。在洞身出口处0.6m处设节制闸。4 陡坡段陡坡段为钢筋混凝土U型结构，长15.1m。5 消力池消力池为钢筋混凝土U型结构，长13m，过水断面宽7m，池深1.2m。6 海漫段长25m，底宽7m。采用干砌石砌护，高程由259.5m降至259.45m，比降1/500。防冲槽长5.5m，高程259.45m。堆石结构。7灌溉支洞在泄洪洞两侧分别布置灌溉支洞，灌溉支洞为钢筋混凝土矩形结构，长16.5m。1.7金属结构1.7金属结构本次设计闸门启闭机设备采用一台JF动力箱为启闭开关控制箱，电源用VV-44型电缆引入。为解决闸门启闭机及厂内供电需要，配备15KW柴油发电机一台。检修工作闸门为PZM1.01.6m的铸铁闸门两扇，工作闸门为PZM1.01.3m的铸铁闸门两扇，采用LQ-5t的手电两用螺杆启闭机四台；节制闸门采用2.02.0m一扇，采用LQ-10t的手电两用螺杆启闭机一台。灌溉支洞闸门采用PZM0.50.7m铸铁闸门二扇，LQ-3t的手电两用螺杆启闭机二台。1.8施工组织设计1.8.1施工条件本流域气象特征属于温带大陆性气候，四季分明，春季干燥风大，夏季炎热多雨，秋季温和，冬季寒冷。洪水成因主要是暴雨所致，暴雨较集中。东李水库气象资料选用伊通站为参证站进行资料统计。将施工期划分为两期，春汛分期：4月5日5月31日，秋汛分期：9月1日10月31日。1.8.2施工导流1、施工洪水根据水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）第3.2.6条的规定，其导流建筑物应为级建筑物。其施工洪水采用5年一遇洪水标准。2、 施工导流根据东李水库本次除险加固工程施工特点，采用拦蓄方案保证施工顺利进行。本次施工围堰是针对重建泄洪洞进行设计的。围堰按5年一遇施工期洪水总量全部入库计算。 施工围堰顶高程的确定：根据农田科提供的数字，东李水库施工期正常养鱼10万尾，灌溉水田40公顷，共需水量20104 m3。本次设计护坡最低高程应保证水库正常养鱼和灌溉。即水库可允许放至水位265.63m，对应库容为20104 m3。同时，按5年一遇4、5月份径流量11.2104 m3全部入库考虑，共31.2104 m3，相应水位为265.99m，波浪高度0.99m，再加0.5m的安全超高，确定围堰堰顶高程为267.48m。施工围堰采用草袋土围堰，草袋土围堰内设防渗膜，迎水坡坡比为1：1.5，背水坡坡比为1:1.5，堰顶宽度为3m，施工围堰全长125m。1.8.3主体工程施工本工程施工项目有二项：（1）大坝工程（2）泄洪洞工程本工程施工总工期为一年。1.9 环境影响评价和环境保护设计该工程评价范围为：库区及库区周围淹没线向外延伸2km范围。影响评价主要包括对水质、生态、人群健康等。采取的环境保护措施主要有施工废水处理，生活垃圾及生活污水处理，噪声、飘尘防护，生态环境保护设计等，以达到缓解和消除各类污染的影响。环境保护设计投资概算为3.05万元。1.10 水土保持设计水库水土流失防治责任范围为项目建设区，包括工程建设永久占地区、施工临时占地区、取料场及弃渣堆放占地区。工程产生的水土流失主要是临时施工占地、临时料场占地、弃渣场。本次设计对水土流失采取的措施有：拦渣、场地平整及绿化美化等工程措施和生物工程。水土保持工程总投资为2.57万元。1.11 工程管理设计根据水利部、财政部水办2004307号关于印发的水利工程管理单位定岗标准中的水库管理编制定员标准，东李水库人员总编制为10人。1.12设计概算1.12.1工程投资本工程概算总投资为698.67万元，其中：建筑工程386.89万元，机电设备及安装工程2.55万元，金属结构设备及安装工程7.68万元，施工临时工程124.37万元，独立费用138.56万元，基本预备费33万元，水土保持工程2.57万元, 环境保护工程3.05万元。总工程量为4.61万m3，其中土石方开挖2.1万m3，土石填筑1.69万m3，砼0.06万m3，砌石0.19万m3。 工程所需钢材41T，水泥198T，木材3m3，总工日为1.03万个。1.12.2编制原则水利部水总2002116号关于发布水利建筑工程预算定额、水利建筑工程概算定额、水利工程施工机械台时费定额及水利工程设计概（估）算编制规定的通知；勘测设计费按国家计委、建设部计价格200210号文件；工程监理费按国家发改委、建设部发改价格2007670号文件；吉林省水利厅及地方政府有关规定。附：水库工程特性表表13 工程特性表序号项目单位原设计指标现状指标本次设计一河流特性1流域面积Km29.89.89.82水文系列年无资料无资料无资料3坝址径流特性mm（1）多年平均径流深mm130125（2）多年平均径流量104m3127.4122.5（3）洪峰流量P=5%m3/s34.336.1P=2%m3/s60.855.7P=1%m3/s无资料73.4（4）洪水总量P=5%104m3108107.0P=2%104m3136148.0P=1%104m3无资料179.04降雨蒸发（1）流域多年平均降雨量mm660623（2）流域多年平均水面蒸发量mm1300806二水库特性1正常高水位m266.40266.40266.402汛期限制水位m265.40265.40265.403死水位m264.0264.0264.0 4设计洪水位p=5%m266.8266.635校核洪水位mp=2%m267.5p=1%m267.916正常高水位库容104m37746.57兴利库容104m362468死库容104m3150.5表1.3(续) 工程特性表 序号项目单位原设计指标现状指标本次设计9最大库容104m3126117.3210水库最大水面面积104m251375511调节特性年调节年调节三土坝特性1坝型粉质壤土均质坝粉质壤土均质坝粉质壤土均质坝2坝顶高程m268.5268.43268.633坝顶宽度m3.84.55.554坝顶长度m4404404405最大坝高m7.57.435.13四泄洪洞特性1型式钢筋砼方洞钢筋砼方洞钢筋砼方洞2闸孔尺寸m21.01.321.01.3有压段21.01.3无压段223进口底板高程m262.0262.0263.04设计泄流量m3/s15.15最大泄流量m3/s14.018.6五工程效益1防洪保护面积万亩2.32.32.32水田灌溉面积万亩0.180.030.0682 水文2.1 流域概况东李水库位于伊通满族自治县三道乡东李村，孤山河支流东李河上，地处丘陵区。水库控制流域面积9.8Km2。河道长度4.3Km，河道比降5.48，流域坡面长度1421 m，流域坡面坡度4.03%，流域多为粉质壤土，海拨高程在260340 m之间。2.2气象本流域位于吉林省中部地区，气象特征属于温带大陆性气候，四季分明，春季干燥风大，夏季炎热多雨，秋季温和，冬季寒冷。洪水成因主要是暴雨所致，大暴雨出现在78月份，暴雨较集中，主要天气系统气旋活动频繁。东李水库没有气象观测资料，本次设计以吉林省暴雨资料为统计参数。多年平均降水量623mm，降水量多集中在69月，占全年降水量的81.6%。多年平均水面蒸发量806 mm。多年平均径流深125mm，多年平均径流量122.5104 m3。多年平均气温4.7，极端最高气温36（1972年7月18日），极端最低气温40.2（1970年1月4日）。大坝轴线与NS向成530角，迎水面风向为SE向，多年平均库面最大风速4-10月份为12.87m/s，6-9月份为10.78m/s 。最大冻土深度1.64m，水库冰层厚度0.81.1m。多年平均日照2510.6小时。35 2.3径流采用多年平均径流深等值线图，查径流深为125mm，则多年平均径流总量为122.5104 m3，P=20%的径流总量为42104 m3，4、5月份径流量为11.2104 m3。2.4 洪水计算2.4.1 设计洪水 东李水库自建库以来，无水文观测资料，本次设计对设计洪水的计算按无资料情况，采用由暴雨资料推求设计洪水的方法。2.4.2 设计暴雨计算设计暴雨特征值由1989年版吉林省暴雨图集查得，根据皮尔逊型曲线，偏态系数CS采用与变差系数CV经验倍比关系，计算成果见表21。表21东李水库设计暴雨成果表 单位：mm时段均值CVCs/CvP(%)125102024h67.00.613.5217.1187.6148.9119.790.93d86.00.573.5262.6228.7183.8149.9115.97d114.00.523.0313.5277.9230.0192.9154.430d235.00.432.5545.3495.1426.0370.5310.62.4.3 设计净雨计算由设计暴雨推求各频率设计净雨值，成果见表22。降雨径流关系：全流域未蓄满时，R=(P+Pa)/a2。全流域蓄满时， R=m(P+Pa-Im)。采用计算参数，Im=100、 K=0.88 、a=24、 n=0.73、 m=0.95、(P+Pa)o=132.4表22 东李水库设计净雨成果表 单位：mm时段P(%)125102024h182.7151.2109.076.342.63d216.3181.2134.197.659.72.4.4设计洪峰流量、设计洪水总量计算1）设计洪峰流量设计洪峰流量由两种方法计算：罗氏法和水科所法。罗氏法由软件计算程序直接计算设计洪峰流量，成果见表23。计算公式为：=16.67式中 径流系数, =0.3450.15 ; 暴雨不均匀系数, ； 暴雨强度, ； 坡面汇流速度, ； 坡面特性参数, ； 河道特性参数, 流域面积, =9.8km2； 河道长度, =4.3km；河道比降, =5.48； 坡面长度, =1421m；坡面坡度, =4.03%； 土壤系数, (中等透水性土壤)；坡面糙率系数, ； 暴雨递减指数, =0.73。表23东李水库设计洪水成果表单位：m3/s、104m3P(%)125102024小时点雨量（mm）217.1187.6148.9119.790.924小时面雨量（mm）217.1187.6148.9119.790.924小时径流深hR（mm）182.7151.2109.076.342.6汇流时间T（h）2.62.93.54.15.1Qm（m3/s）73.455.736.124.114.7水科所法由软件计算程序直接计算设计洪峰流量，成果见表24。计算公式： 最大洪峰流量； 暴雨强度； 径流系数； F集水面积；表24 河道长度L=5.4km 河道比降J=0.00849 汇流参数m=0.44P(%)125102024小时点雨量（mm）21718814912090.924小时面雨量（mm）21718814912090.9径流深hR（mm）18315110976.342.6产流历时tc（h）40.734.624.214.54.7汇流时间T（h）5.96.26.77.38.8Qm（m3/s）64.753.138.226.913.22） 设计洪量由于水库集水面积较小，起调节作用的时段洪量为24小时，故本次设计洪量选用24小时洪量，由24小时设计净雨推求。计算公式为： 式中： 设计净雨(mm)；为流域面积(km2)。由设计净雨推求设计洪量，成果见表25。表中为一日洪量。表25设计洪量成果表单位：mm、104m3径流深洪量P(%)1251020R（mm）182.7151.2109.076.342.6Wp179.0148.0107.075.042.02.4.5设计洪水过程线 采用阿列克谢也夫法计算。设计洪水过程线见表26。表26设计洪水过程线成果表时 段P（%）1251020000000138.620.59.22.80.1269.550.627.612.93.4373.455.735.420.88.2464.251.836.224.113.0553.245.032.423.314.6643.437.027.921.014.1734.230.423.818.012.7827.224.619.615.410.6921.219.316.212.78.61016.415.513.210.36.81112.612.310.68.45.3129.89.68.66.84.1137.57.66.85.53.2145.86.05.54.42.4154.44.74.43.51.8163.43.63.42.81.4洪水过程线如下图所示。2.4.6 成果合理性分析因水库无资料，本工程采用罗氏法、水科所法与原设计相比较，峰值误差11.85%，量值误差8.11%，详见表27、28，罗氏法、水科所法与原设计对照非常接近。计算依据为吉林省暴雨图集（1989）。经分析认为本次成果合理，可用于初设阶段。表27 洪峰流量合理性分析比较表 单位：m3/s计算方法P（%）备注1251020罗氏法73.455.736.124.114.7采用值水科所法64.753.138.226.913.2原设计60.834.3表28 洪水总量合理性分析比较表单位： 104m3计算方法P(%)1251020本次设计1791481077542采用值原设计1361082.4.7 分期洪水东李水库按5年一遇施工期洪水总量全部入库计算，分别在本次设计采用洪水过程线的库容曲线（HV）上查得相应最高洪水位，成果见表2-9。表2-9 施工期设计洪水成果表分期洪水春汛秋汛洪峰流量（m3/s）0.70.6洪水总量（104m3）11.27.4相应洪水位（m）265.99265.882.5洪水调查2006年8月12日，伊通县普降大暴雨，东李水库管理所观测到水库观测水尺最高水位为267.85m，超过原设计校核洪水位（267.5m）0.35m。本次洪水经推算，本次降雨已达到百年一遇洪水标准。2.6 泥沙东李水库没有实测泥沙资料，本次依据1984年版吉林省地表水资源成果查阅分析，东李水库年输沙模数为500T/km2.Y，东李水库悬移质多年平均输沙量为0.49104T；推移质输沙量按占悬移质输沙量的25%计；年输沙总量为0.61104T。2.7冰情根据水库运行统计，多年平均初冻日期为11月18日，封冻日期为12月1日，多年平均开河日期为3月29日，终冰日期为4月14日，封冻天数为131天左右。冰层厚是0.81.1m左右。2.8坝下水位流量关系曲线因本次设计没有实测的坝下水位流量，泄洪洞出口处水位流量关系采用整治后的尾水渠水位流量关系。尾水渠整治50m。尾水渠断面型式为梯型断面，尾水渠底宽为7m，边坡为1：2.0，起始高程为259.5m，纵坡为0.002，n=0.033。泄洪洞出口处水位流量关系曲线表210，工程竣工后，建议加强对坝下水位流量的观测。 表2-10 坝下水位流量关系曲线 单位：m、m3/s水位259.5259.8260.1260.4260.7261.0261.3流 量01.34.28.614.421.630.33工程地质3.1 工程概述东李水库位于伊通满族自治县三道乡东李村，建在孤山河支流东李河上，坝址以上流域面积9.8km2，工程始建于1971年，为小(I)型水库，总库容126104 m3，正常库容77104 m3。 水库运行至今存在以下几个方面问题：1、土坝存在问题：（1）坝顶实测平均宽度4.55.5m，宽窄不均。（2） 实际坝顶最低点高程低于原设计坝顶高程0.07m，坝顶表面起伏不平，不满足防洪要求。（3）上游干砌石护坡高程低于设计坝顶高程0.7 m，不满足规范要求，规范要求护坡高程必须与坝顶齐平。而且坝体上游护坡干砌石严重风化，且已部分滑坡堆至坝脚，对大坝已起不到防护作用。下游没有护坡。（4）大坝棱体排水砌筑质量差，而且已经严重破坏，堆积在坝脚下。 2、输水洞存在问题 现有泄洪洞是唯一泄水建筑物，又是灌溉供水的建筑物，自建成以来已运行38年之久， 竖井砼表面严重剥落，钢筋裸露锈蚀；启闭机房门窗损坏，屋盖破损；工作桥支墩倾斜，桥面断裂。洞壁砼剥蚀破损，钢筋裸露锈蚀；洞身最后一道分缝在冻胀力的作用下，两段洞体间已错位，错位达4cm，止水失效，出现渗水现象，已无法发挥正常泄水与供水的作用。如再带病运行，将直接威胁土坝安全。 出口消力池段边墙向内倾斜，两侧浆砌石刺墙断裂。海漫彻底水毁。东西两侧灌溉支洞出口段水毁。闸门启闭设备陈旧老化，螺杆弯曲，启闭失灵，无继续使用价值，影响正常灌溉供水。受伊通县水利局委托，吉林建筑工程学院勘测公司承担本次初步设计阶段的工程地质勘察工作。 本工程从建坝至今无任何工程地质资料，根据地勘任务书的要求，结合土坝及输水闸运行至今存在的问题、原四平市水利勘测设计研究院于2007年4月所作的安全鉴定阶段工程地质勘察报告，布置勘察工作，于2009年1月14日，使用一辆DPP-100型钻机、一辆G-1型30m钻机，一天完成外业勘探工作。 两次共完成工作量见统计表31。表31 外业工作量统计表 勘探孔取土试样原位试验高程点测量(个)地 质测 绘(km2)机钻孔手钻孔静探孔扰动样(组)原状样(组)标贯(次)动探(m)孔数(个)进尺(m)孔数(个)进尺(m)孔数(个)进尺(m)878.54221480.213.2 区域地质3.2.1 地形地貌本区为东李河冲洪积“U”型河谷地貌，两侧为低山，宏观地貌单元为丘陵地貌。3.2.2地层岩性本区在山前和河道广泛发育第四系冲洪积层，下覆基岩为花岗岩。3.2.3地质构造及地震稳定性根据吉林省区域地质志，工作区无大的断裂带，工作区所处位置主要由压性断裂和挤压带组成，展布方向为310330，与山脊、水系方向基本一致，在断裂西侧有走向与其平行的小压性断裂。现均已闭合，从水库运行情况看，对水库无影响。根据“吉林省地震动参数区划工作图”，本区地震基本烈度为度。区内未发生灾害性地震，属稳定地区。3.3 库区工程地质条件及评价3.1.1工程地质条件1、地形地貌场地为东李河冲洪积“U”型河谷地貌，两侧为低山，宏观地貌单元为丘陵地貌。地形顺河流流向倾斜，无低垭口和低邻谷，库区无不良地质现象。2、地层岩性库区在山前和河道广泛发育第四系冲洪积层，下覆基岩为花岗岩。3、水文地质条件库区地表水主要来源于本库区上游汇水面积内大气降水形成的地表径流。地下水类型为孔隙潜水，勘察时为枯水期，主要埋藏在第、层中，基岩中也有少量裂隙水，地下水主要靠大气降水补给、河流渗透补给、侧向径流补给；以侧向径流排泄、蒸发排泄为主。本工作区标准冻结深度为1.64m。3.3.2库区工程地质评价库区两岸为低山，岩性为弱透水性（k10-4cm/s）的粉质壤土及残积土，无低垭口和低邻谷，不存在渗漏问题。库区两岸无陡峭坡体，因此不存在塌岸问题。库区范围内植被少，有明显水土流失现象，因此坝前淤积明显。为了更好地发挥水库的防洪除涝、灌溉养鱼效能，结合本次洪水设计标准，建议要加强库区及其上游的水土保持工作。3.4坝址区工程地质条件及评价3.4.1 坝址区工程地质条件1、地形地貌场地为河流冲洪积“U”型河谷地貌，两侧为低山，宏观地貌单元为丘陵地貌。地形顺河流流向倾斜。2、地层岩性根据本次勘探成果，坝址区岩土层主要由坝体填筑土、第四系冲洪积层、基岩三部分组成。根据岩性的不同，可划分为如下5层。（1）坝体土坝体填筑土：层厚0.505.70m，层底标高261.27266.41m，主要由低液限粘土组成，色杂，由黄褐色、褐色、灰色等颜色组成。含少量砂颗粒。呈硬塑至可塑状态，中压缩性。平均塑性指数为13.1，平均粘粒含量17.8%，平均粉粒含量52.5%。（2）坝基土 粉质壤土：在河床及山前广泛分布，河床底较厚， Z5孔处缺失此层，勘察揭露层厚0.003.70m，层顶埋深0.505.70m，层底标高258.17263.91m。灰黄色、黑灰色、灰色，可塑硬塑状态，中压缩性，局部含砾粒，平均塑性指数为13.4，平均粘粒含量19.0%，平均粉粒含量64.9%。粉质壤土：在河床及山前广泛分布，河床底较厚， Z5、Z8孔处缺失此层，勘察揭露层厚0.005.10m，层顶埋深2.108.10m，层底标高254.44262.71m。灰黄色、黑灰色、灰色，可塑软塑状态，中高压缩性，局部含砾粒，平均塑性指数为10.3，平均粘粒含量17.3%，平均粉粒含量62.2%。，（3）基岩残积土：揭露厚度0.803.90m，层顶埋深2.0012.30m，层底标高254.27265.61m，该层为花岗岩的风化层，呈粘性土含砾粒状，褐黄色、灰色，中密状态，饱和。平均标贯击数14.0。 花岗岩：全风化强风化状态，最大揭露厚度1.80m，全晶质等粒结构，块状构造，主要矿物成分为石英、长石、角闪石等，岩体结构近完全破坏，已崩解成密实砂状、碎块状，向下干钻较困难，该层未钻穿。各层岩土的物理力学指标详见物理力学指标统计表32。 表32 土 工 试 验 成 果 总 表 工程名称：东李水库 工程编号： k2009-05-15 制表日期：2009-02-12 土样编号No.钻孔编号No.取土深度-土 的 物 理 性 质界 限 含 水 率压 缩 性剪切试验颗 粒 组 成土的岩性描述工 程 分 类含水率土粒比重Gs湿密度干密度d饱和度Sr孔隙比液限WL塑限WP塑性指数IP液性指数IL压缩系数av.1-.2压缩模量Es.1-.2凝聚力摩擦角砾砂20.005.00砾砂5.002.00粗砂2.000.50中砂0.500.25细砂0.250.075粉粒0.0750.005粘粒0.005颜色岩 性说 明土样分类与定名-g/cm3-MPa-1MPakPa-国家标准规范1-111.6-1.817.12.701.981.6977.40.59728.319.58.8-0.270.1808.852.05.02.011.061.019.0黄褐粉土1-213.1-3.322.82.711.921.5684.30.73330.520.110.40.260.3305.2113.024.43.01.015.065.016.0灰粉质粘土1-314.6-4.824.52.711.911.5386.60.76630.219.510.70.470.3105.7521.014.01.04.02.017.060.016.0灰粉质粘土1-416.1-6.321.52.712.001.6590.10.64631.219.711.50.160.2107.7121.016.06.02.022.053.017.0灰粉质粘土1-517.6-7.822.82.712.011.6494.20.65629.918.511.40.380.2506.7124.014.31.02.02.011.070.014.0灰粉质粘土2-121.3-1.52.09.028.011.024.017.09.0黄褐粉砂2-222.1-2.320.32.711.841.5371.30.77231.820.910.9-0.060.1909.3414.022.43.01.012.065.019.0黄褐粉质粘土2-323.0-3.22.7130.720.010.72.010.04.014.050.020.0