福建省某水库除险加固工程初步设计

福建省XX县XX水库除险加固工程初步设计 1 综合说明1综合说明1 综合说明1.1 工程基本概况XX水库位于XX县西部溪口镇XX村附近，距离XX县城关26km。水库水系属XX县濉溪流域杨林溪支流的小溪流，溪流发源于与江西交界的武夷山脉崇山峻岭的长兰村，流经东坑、下杉溪，在水库下游约2km的渠村与肖家湾河流汇合，流入杨林溪。杨林溪是XX县濉溪流域的主要支流，流向由北向南，沿途流经渠村、溪枫、杨林、枫元、视头、高圳等多个自然村，全河上游陡峻，中游平坦而且弯曲，下游流出高圳村以后，进入空谷，河流落差复又增大，急转直下，在坑井村汇入濉溪。杨林溪流域面积212km2，河道长度36km，河道平均坡降4.3。XX水库水系为杨林溪上游的小支流，山高林密，覆盖良好，水库坝址以上主河道长10.3km，平均坡降18.75，集雨面积28km2，占杨林溪流域面积的13.2%，多年平均径流量2660万m3，多年平均流量0.48 m3 /s。水库下游是XX县的“平原”，村庄毗连，良田成片，两岸分布着一万三千多亩良田。水库总库容223.5万m3，是一座以蓄洪防涝为主，兼有灌溉、发电综合效益的小（1）型水库。工程于1975年10月动工，1978年11月主体工程完工，开始蓄水运行。XX水库由XX县水利水电局负责设计，1975年8月的初步设计为平板坝，最大坝高30m。开工后根据地质条件，改建重力坝，最大坝高28m。当时正值“文革”后期，工程由溪口公社革委会负责建设和施工，抽调各大队劳力农闲突击施工和建立一支农田基本建设专业队常年施工。工程边勘察、边设计、边施工，基本资料不全，施工不规范。XX水库枢纽工程由浆砌石重力坝、溢洪道、输水管道、渠道、引水式电站等组成。原设计大坝防洪按20年一遇洪水设计，设计洪水位为385.18m，200年一遇洪水校核，校核洪水位为386.01m，正常蓄水位382.9m，死水位367.1m。大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程387.0m，最大坝高28m，坝顶宽2.5m，坝顶长107m，坝轴线为折线，右侧非溢流坝段坝轴线向下游方向偏转27。坝体防渗为150#砼心墙，心墙厚度1m。大坝迎水面坡比1:0，左、右岸坝段的背水面坡比不相同，左侧非溢流坝段背水面坡比1:0.75，右侧非溢流坝段背水面坡比1:1。大坝基础高程359.0m，心墙底部设置砼齿墙一道及帷幕灌浆一道。溢洪道布置在大坝中央，为坝身自由溢流，长25m。溢流堰顶高程382.9m，堰型为克奥曲线型，直线段坡比1:0.75，反弧段半径8.0m。采用挑流鼻坎消能，挑角接近于0。设计最大下泄流量268.8m3/s。为了洪水调度，在溢流坝体中埋设2根800mm泄洪钢管，泄洪钢管进口高程367.5m，出口高程359.4m，闸阀安装在工作廊道内，最大泄流26m3/s。输水管道位于大坝左侧非溢流坝段，为1根800mm钢管，进口高程367.5m，出口高程367.5m，闸阀安装在坝下游的水渠渠首，设计输水流量1.3m3/s。电站为引水式电站，明渠长约1km，设计水头16m，总装机容量250kW。1.2 水文XX水库位于XX县西部的杨林溪上游支流寨溪，寨溪发源于与江西交界的武夷山脉崇山峻岭的长兰村，流经东坑、下杉溪，在坝前汇入严塘小支溪。溪流在水库下游约2km的渠村与肖家湾河流汇合，流入杨林溪。杨林溪是XX县濉溪流域的一条主要支流，流域内海拔高程为300800m，山峦起伏连绵，植被茂盛，气候温湿，雨量充沛。本流域地处中亚热带季风性气候区，兼具有大陆性气候特点，是我省气温低、相对湿度大而降雨量丰富的地区，表现为冷热交替，四季分明，昼夜温差变化大,冬长夏短，温凉潮湿。多年平均气温16.8，多年平均降雨量1798.2mm，年平均相对湿度84%，年最大平均风速18m/s，历年最大风速为32m/s。1.3 地质本区地处武夷山山脉中段的东坡，与江西省相邻，峰恋叠翠，山岭连绵，沟谷纵横，水系发育，河网密布，山峰海拔高程400800m，属侵蚀剥蚀中低山地貌。在大地构造上，XX县位于武夷山后加里东隆起带，属邵武地层小区，广泛出露低角闪岩相变质岩系，构造复杂，混合岩化强烈。本区变质地层为上太古界天井坪组（Ar3t），是福建省最古老的地层，岩性以黑云斜长变粒岩、斜长角闪岩为主。本区位于崇安石城的深大断裂带西侧30km，受区域构造影响，本区次一级北北东向的断裂较为发育。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）本区地震基本烈度为度。1.4 除险加固的必要性（1）大坝安全鉴定结论XX水库大坝安全技术认定结论如下：工程质量评价：水库大坝经过三十多年的运行考验，未曾发生滑动、隆起、塌陷等异常现象，在现有运行情况下，存在的一些质量缺陷问题，如坝体出现裂缝、多处渗水等，尚不危及工程安全运行。工程质量评为合格。运行管理评价：水库实行承包管理，专人常年性值班巡查，并根据大坝运行状况，进行过多次大的维护和加固。建议进一步完善水库的运行管理，加强大坝的安全监测和水位水情观测工作，观测资料及时分析和整理。运行管理评价为较好。防洪标准复核：洪水复核按防洪标准30年一遇设计，200年一遇校核。经复核，设计洪水位为385.17m；校核洪水位为385.52m，计算防浪墙顶高程为387.18m。现状坝顶和防浪墙顶高程分别为387.0m、388.0m，均满足规范要求。但存在防浪墙体单薄、溢流面砼强度偏低、下游护岸有些淘空坍塌等行洪安全问题，水库大坝防洪安全评价定B级。结构安全评价：大坝抗滑稳定计算结果表明，大坝抗滑稳定安全系数满足规范要求，但在校核洪水位情况下，坝体防渗和排水又失效时，坝体上游面出现拉应力，不符合规范要求，给大坝安全留下隐患。此外，坝顶宽度过于窄小，工作桥为人行桥，坝顶通车极为不安全。大坝结构安全性评为C级。渗流安全评价：大坝右岸地质条件差，坝基严重风化破碎，开挖不彻底，未满足大坝“建在弱风化中部上部基岩”规范要求，有渗流安全隐患。坝体有2处明显裂缝，渗水。坝体廊道内极为潮湿，多处渗漏水，墙面上渗出白浆非常多，坝体存在严重渗水问题。水库大坝渗流安全评定为C级。金属结构安全评价：钢管、闸阀等金结设施已运行30多年，年久老化，锈蚀严重，存在闸阀启闭困难、关闭不密等问题。金属结构安全评定为C级。（2）水库大坝存在的主要问题本次除险加固初步设计阶段经补充勘探工作和进一步调查分析，水库存在的主要问题如下：1) 挡水建筑物由于坝基排水系统失效，大坝上游坝面出现拉应力，坝体应力条件不能满足安全要求。大坝裂开，坝体局部浆砌石质量较差，坝体渗漏水比较严重。大坝开挖不彻底，左、右岸坝基有部分为全风化岩基，有渗流隐患。2）溢洪道溢流坝面为150#混凝土，抗冲磨性偏低，不能满足高速水流安全过流要求。溢洪道下游护岸淘刷、坍塌，对行洪以及左岸水渠构成安全威胁。 3）金属结构和电气设施金属管道、闸阀等金结设施严重锈蚀。电气设备老化。4）其它设施大坝变形观测精度低，渗流观测已失效，影响到大坝的安全监测。水库管理房破旧不堪，距离大坝过远，不便于日常巡视检查，且运行管理人员工作生活条件差。现有上坝防汛道路局部路段损坏，路面高低不平，坑坑洼洼，造成行车极为不便，影响防汛抢险交通运输。 （3）水库大坝除险加固的必要性XX县溪口镇位于XX县的北郊，地势西高东，南北坦长，XX水库位于在西部的高山河谷，下游是XX县的“小平原”，地势比较平坦土地肥沃，为XX县产粮基地。下游26km是XX县城关，人口较为密集经济相对发达。水库安危对下游群众和生产影响极大。XX水库经过30多年的运行，年久失修，进入老化状态，出现了不少安全隐患，目前水库带病勉强运行，必须尽快进行除险加固处理，确保大坝安全运行。1.5 除险加固工程主要内容（1）防洪标准复核根据防洪标准（GB50201-94）和水利水电工程等级划分及防洪标准（SL252-2000）规定，XX水库大坝属等工程4级水工建筑物，相应4级建筑物的洪水标准为3050年一遇洪水设计，200500年一遇洪水校核。水利部关于印发重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知（水总2008 428号）文件：库容规模500万m3以下的小（1）型水库除险加固工程按30年一遇设计，300年一遇校核。因此本次加固设计采用的大坝防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。采用新的设计标准后，设计洪水位为385.51m，比原设计洪水位385.18m高出0.33m；校核洪水位为386.24m，比原校核洪水位386.01m高出0.23m。大坝坝顶高程为387.0m，可以满足防洪的坝顶要求。通过风浪爬高计算，计算的防浪高程为387.27m，现有的大坝防浪墙顶高程为388.0m，可以满足防御风浪的高程要求。（2）挡水建筑物大坝上游坡面采用C20砼贴面。基于左、右岸坝基开挖不彻底，部分坝基为全风化岩基情况，对左、右侧非溢流坝段坝基进行帷幕灌浆。左岸坝段坝体存在施工质量差，密实度较低的质量病害，结合坝体钻孔，可进行左岸坝段坝体的补强灌浆。（3）溢流坝首先对溢流面裂缝灌浆处理和溢流面凿毛处理，然后沿原溢流坝面浇筑35cm厚度的C30钢筋混凝土。为维持溢流堰顶高程不变，需要凿除原溢流堰的堰顶，按原溢流堰型曲线重新浇筑(曲线坐标原点向下游移动0.5m)。（4）下游护岸拆除原护岸，彻底清基后重新砌筑。根据挑流计算，最大挑距34.01m,左、右护岸砌筑长度各50m(与原护岸长度基本相同)。（5）泄洪管道和输水系统水库放空后，对钢管闸阀、拦污栅等金结设施以及廊道电气设备进行更换。（6）安全监测恢复大坝的渗流观测系统和变形观测系统。（7）管理房在坝头附近新建一座大坝管理房。（8）防汛公路修复对上坝防汛公路局部损坏路段进行修复。1.6 工程设计概算（1）概算编制依据福建省水利厅闽水2005计财73号文颁发的福建省水利水电工程设计概(估)算编制办法，以及水利部关于印发重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知水总2008428号文件。（2）定额依据福建省水利水电厅闽水电1997计201号文颁发的福建省水利水电建筑工程预算定额，本阶段单价扩大3%；水利部水建199363号文颁发的(中小型)水利水电设备安装工程预算定额；福建省水利水电厅闽水电1997计324号文颁发的福建省水利水电工程施工机械台班费定额，并将其第一类费用小计乘以1.45调整系数。（3）基础单价人工预算单价根据闽水（2005）计财73号文关于颁布福建省水利水电工程设计概（估）算编制办法的规定，人工平均预算单价为28.00元/工日。主要建筑材料价格根据XX建材市场的近期价格以及参照2009年第三期福建省水利水电工程造价信息中三明地区主要材料市场价格。设备费按厂家询价计算。（4）工程总投资不计建设期贷款利息，工程总投资419.17万元。各部分的投资详见下表。 总概算表 单位：万元编号工程或费用名称工程部分投资环境保护及水土保持专项费合计一各部分投资397.21 2.00 399.21 二基本预备费19.86 0.10 19.96 三静态总投资417.07 2.10 419.17 四工程总投资417.07 2.10 419.17 1.7 结论和建议XX水库是溪口镇的骨干水利工程，建成至今对下游地区的防洪、灌溉发挥了重要作用。由于原有勘察、设计、施工等方面的不足，加上运行30多年，年久失修，出现了不少问题，为满足大坝安全运行的要求，必须尽快进行除险加固处理。根据大坝除险加固工程的要求，建议：（1）选择好施工队伍是保证施工质量的前提条件，一定要选择有高度责任心、经验丰富、施工机械设备强的施工队伍。（2）施工时间紧，任务重。要精心组织，抓紧施工，在汛期前必须完成大坝面板砼和溢流面砼的施工，确保度汛安全。（3）本次除险加固工程项目来之不易，一定要确保工程质量，加强工程的监督和管理。XX县水利部门作为除险加固工程的主管部门，需要派出技术人员经常到工地现场，检查和督促溪口镇政府做好本次工程。XX水库工程特性表序号及名称单位加固前加固后备注一、水文1 集雨面积km228282多年平均年降雨量mm18001798.23 设计洪水重现期及流量重现期m3/s20年176.430年2124 校核洪水重现期及流量重现期m3/s200年268.8300年313二、水库1 校核洪水位m386.01386.342 设计洪水位m385.18385.513 正常蓄水位m382.9382.94 死水位m367.1367.15 总库容万m3223.5228.46 正常库容万m3164.5164.57 死库容万m38.58.5三、工程效益1 保护人口万人112 灌溉面积亩120012003 供水m3/d4 装机容量kW2502505 多年平均发电量万kWh四、主要建筑物及设备1 主坝坝型浆砌石重力坝浆砌石重力坝坝顶高程m387.0387.0最大坝高m2828坝顶长度m107107坝顶宽度m2.52.82 泄水建筑物型式坝顶自由溢流坝顶自由溢流堰顶高程m382.9382.9溢流段长度m2525设计泄洪流量m3/s176.4195校核泄洪流量m3/s268.8312闸门型式泄洪管闸阀闸阀泄洪管直径mm280028003 输水建筑物设计流量m3/s1.31.3输水管直径mm80080011 1 -