贵州某水库除险加固设计报告

1 综合说明1.1 工程概况后洞水库位于修文县东面的扎佐镇长坡村境内，距县城 27km，距扎佐镇 10km，有扎佐至六屯公路 8km 处乡村公路到达水库，交通比较方便。后洞水库位于鱼梁河支流上，属长江流域乌江水系，原设计总库容 24.7万 m3，系小(2)型蓄水工程，工程始建于 1979 年。于 1980 年基本竣工。该工程大坝为砌石重力坝，坝高 10.3m，坝顶宽 2.3m ，坝顶长 97m。该水库是以农业灌溉为主的小(2)型水库，设计灌溉面积 1100 亩。坝址以上流域集水面积为 4.53km2，其中明流区集水面积为 1.14km2主河长2.29km，河道平均比降 17.4，闭流区集水面积 3.39 km2，分三块经消洞流入库内，分别是：1、长坡村小坡上村民组（六组）麻窝田洞，洞口以上集水面积为 0.73km2；2、长坡村下坝村民组（四组）下坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.25km2；3、长坡村水路坝村民组（二组）水路坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.41km2。后洞水库属低中山溶蚀峰丛、槽谷地形地貌，库区四周山体坡度在15-45之间。库区河谷宽 30m-70m，水库范围内河流发育方向为南北向，下游汇入桃子湾河。后洞水库流域属北亚热带冬半干燥夏季湿润型气候区，冬无严寒，夏无酷暑，光照充足，热量条件好，雨热同期，四季较分明。流域内平均海拔高程 1322m 左右，该地多年平均气温 13.6，最冷月 1 月 3.4，最热月 7 月 32.4，极端最低气温-10.4，极端最高气温 34.2。年平均风速 12m/s，平均无雾期 298.4 天，多年平均降水量 1170.6mm，集中于夏半季。年平均日照数 1324.9 小时，占可照日数的 30%，以夏季为最多，冬季为少。全年以 NE 风为多，夏季盛行 S 风，冬季盛行 NE 风。全年静风频率为 21%，1 月静风频率 19%，7 月静风频率 20%。年平均相对温度 83%。最大在秋冬季，达 84%左右，最小在春季，在 81%上下。全年平均雾日数 23.6 天。根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）和防洪标准 （GB50201-94）规定，本工程为小（2）型水库，工程等级定为等，大坝、溢洪道等主要建筑物为 5 级，其它临时建筑物为 5 级，设计洪水标准 20 年（P=5%）一遇，校核标准 200 年（P=0.5%）一遇。大坝枢纽主要包括大坝、溢洪道。大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程1273.7m，最大坝高 10.3m，坝顶宽度 2.3m，坝顶长度 97m，溢洪道位于大坝中部，堰顶高程为 1272.7m，设计为 WES 型实用堰，净宽 36m；放水设施为有压铸铁管，右管径为 250，进口高程 1266.5m ；左管径为100，进口高程 1269.2m。出口为闸阀控制,右出口闸阀已坏。1.2 工程运行管理现状贵阳市修文县后洞水库是一座系以灌溉为主的小（2）型水利工程，由于水库大坝坝体、坝基（肩）存在渗流，造成水库水量损失，加大坝基扬压力，降低大坝的应力稳定安全度，影响大坝工程质量、安全监测及运行管理一般，放水设施右出口闸阀已坏，影响大坝的安全及效益的发挥。后洞水库是一座以灌溉为主的小（2）型水库。现由修文县水利局扎佐镇水利站对水库进行管理和日常维护工作。1.3 水库大坝安全鉴定及复核结论根据修文县后洞水库大坝安全鉴定报告书的结论，贵阳市修文县后洞水库安全类别为二类坝。（1）后洞水库工程属等工程，大坝等主要建筑物为 5 级建筑物，防洪标准为 20 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核，符合防洪标准（GB50201-94）和水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）要求；（2）大坝坝顶高程不能满足规范要求；（3）溢洪道的泄洪能力满足过洪要求；（4）地震基本烈度小于度，可不设防；（5）溢洪道、放水设施质量满足规范要求。（6）水库有专人管理，规章制度不齐全，无必要的观测设施。（7）大坝整体结构基本完好，结构稳定和坝体应力满足规范要求。（8）坝体、坝基（肩）存在严重渗漏。1.4 工程特性表工工 程程 特特 性性 表表序 号 及 名 称单 位原设计数量除险加固后数量备 注一、水文1、流域面积坝址以上集雨面积K4.84.53明流区：1.14 闭流区：3.392、代表性流量正常运用（设计）洪水标准及流量m3/s44.2（P=5%）28.77（P=5%）非常运用（设计）洪水标准及流量m3/s71.7（P=0.5%）43.56（P=0.5%）3、洪量设计洪水量万 m353.7847.61校核洪水量万 m379.1874.02二、水库1、水库水位校核洪水位m1273.71273.42设计洪水位m1273.71273.14正常蓄水位m1272.71272.7死水位m1266.512702、水库容积总库容万 m324.722.36正常蓄水位以下库容万 m318.417.75死库容万 m326.51序 号 及 名 称单 位原设计数量除险加固后数量备 注三、最大下泄流量1、设计洪水位时最大下泄量m3/S42.526.85（P=5%）2、校核洪水位时最大下泄量m3/S59.844.69（P=0.5%）四、主要建筑物及设备1、挡水建筑物型式浆砌石重力坝地基特性灰质白云岩坝顶高程m1273.71273.7最大坝高m10.310.3最大坝宽m2.32.3坝顶长度m97972、泄水建筑物堰型实用堰实用堰地基特性灰质白云岩堰顶高程m1272.71272.7溢流段宽度m36363、放水建筑物型式压力铸铁管左进口中心高程m1266.51266.5直径mm250250右进口中心高程m1269.21269.2直径mm1001004、工程任务有效灌溉面积亩10451180设计保证率%8080序 号 及 名 称单 位原设计数 量除险加固后数量备 注五、施工1、主要工程量砼m3120.85浆砌块石m3113.04帷幕灌浆m405充填灌浆m289.12、主要材料用量水泥t74砂m3103碎石m3133块石m31403、施工工期施工工期月4六、经济指标1、静态总投资万元77.85建筑工程万元42.28金属结构设备及安装工程万元0.16临时工程万元4.48其它费用万元23.03基本预备费万元3.71水土保持和环境保护费万元42 水文2.1 水文及复核2.1.1 流域概况及流域特征值复核后洞水库位于修文县东面的扎佐镇长坡村境内，距县城 27km，距扎佐镇 10km，有扎佐至六屯公路 8km 处乡村公路到达水库，交通比较方便。后洞水库位于鱼梁河支流上，属长江流域乌江水系，总库容 24.7 万 m3，系小(2)型蓄水工程，工程始建于 1979 年。于1980 年基本竣工。该工程大坝为砌石重力坝，坝高 10.3m，坝顶宽2.3m ，坝顶长 97m（原设计） 。该水库是以农业灌溉为主的小(2)型水库，设计灌溉面积 1100 亩。坝址以上流域集水面积经本次复核（1：10000 地形）为 4.53km2（原设计 4.8 km2） ，其中明流区集水面积为 1.14km2主河长 2.29km，河道平均比降 17.4，闭流区集水面积 3.39 km2，分三块经消洞流入库内，分别是：1、长坡村小坡上村民组（六组）麻窝田洞，洞口以上集水面积为 0.73km2；2、长坡村下坝村民组（四组）下坝洞门口，洞口以上集水面积为1.25km2；3、长坡村水路坝村民组（二组）水路坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.41km2。2.1.2 水文气象后洞水库流域属北亚热带冬半干燥夏季湿润型气候区，冬无严寒，夏无酷暑，光照充足，热量条件好，雨热同期，四季较分明。该地多年平均气温 13.6，最冷月 1 月 3.4，最热月 7 月32.4，极端最低气温-10.4，极端最高气温 34.2。年平均风速 12m/s，平均无雾期 298.4 天，多年平均降水量 1170.6mm，集中于夏半季。年平均日照数 1324.9 小时，占可照日数的 30%，以夏季为最多，冬季为少。全年以 NE 风为多，夏季盛行 S 风，冬季盛行NE 风。全年静风频率为 21%，1 月静风频率 19%，7 月静风频率20%。年平均相对湿度 83%。最大在秋冬季，达 84%左右，最小在春季，在 81%上下。全年平均雾日数 23.6 天。流域内降水量丰沛，多年平均降水量1170.6mm，降水年内分配不均，主要集中在5-10月，占全年降水量的82%左右。年平均降水日数（日降水量0.1mm）203.1天，日降水量5.0mm的日数为57.2天，暴雨日（日降水量50mm）3.2天，大暴雨日（日降水量100mm）0.4天，最大一日达165.2mm。流域属亚热带冬半干燥夏季湿润型气候区，冬无严寒，夏无酷暑，光照充足，热量条件好，雨热同期，四季较分明。2.1.3 水文参证站选择2.1.3.1 资料收集该水库工程所处流域内无实测水文及泥沙资料，邻近有修文县气象站。修文县气象局位于龙场镇马长坡，东经 10636，北纬2651，为一般气象站，每天进行 08、14、20 时三次观测。修文气象局于 1958 年 11 月建站，位于修文县城关镇东面南门口街背后菜园内（城镇） ；1960 年 9 月迁站至修文县城关镇东面田坝中间（郊外） ， （现址）1962 年 4 月迁站至修文县龙场镇马长坡（城郊） 。资料年代从 1963 年 1 月 1 日开始正式观测记录，具有气温、风向、风速、降雨、蒸发等观测设施，资料观测年限为 1963 年至2006 年。该站多年平均降雨量为 1170.6mm，年降雨变差系数为0.16。2.3.2 水文资料评价（1） 可靠性 修文县气象站自建站以来均以自记雨量计观测雨量，以人工观测值校核，而且每年都进行资料合理性检查和综合性检查，资料成果具有较高精度。（2） 一致性修文县气象站自建站自今，所处流域内气候条件及下垫面条件基本稳定，根据 19632006 年降雨资料分析，说明了系列具有一致性。（3） 代表性从修文县气象局不同资料系列的水文年降水资料统计分析比较：19631979 年、19631989 年、19631999 年和 19632006 年四个时段的年降水量及枯水期降水量相差不大，降水变差系数基本一致。见表（2.1-1） 。修文县气象站降水资料统计分析成果表 表（2.1-1）数 值统计时段资料年限均值（mm）CvCs/Cv114 月（mm）CvCs/Cv19631979171234.90.142268.60.30219631989271187.40.152261.70.29219631999271182.20.162254.60.29219632006431170.60.162252.50.292修文县气象局具有实测雨量资料 43 年（水文年） ，有 22 年大于均值，有 21 年小于均值。丰水年为 13 年，占 28.3%，连续丰水年为 19691970 年、19671968 年、19701971 年；平水年为 18年，占 39.1%，连续平水年为 19651966 年、19911992 年、19951996 年；枯水年共 15 年，占 32.6%，连续枯水年为19051906 年、19861987 年、20032004 年。其中 19661967年在实测系列中最枯。从修文县气象站长系列看，资料系列中丰、平、枯年份比例恰当，系列中具有连续丰、平、枯水年份，且资料系列较长，基本反映了降水的周期变化规律。因此，可以认为修文县气象站资料系列具有较好的代表性。而且经复核，本气象站基本资料可靠，整编成果合理，满足设计精度要求。2.1.4 径流复核设计流域为典型的山区雨源型河流，径流由降水补给，径流特性与降水特性基本一致，即年际变化小而年内分配不均。径流主要集中在 510 月，丰水期径流量占全年的 79%左右。2.1.4.1 年径流计算根据 1/10000 地形图结合详细的地质勘测。本次设计无实测的径流资料，故采用降雨径流频率相关法来推求径流。由修文气象站19632006 年共 43 年（水文年）降雨资料，流域多年平均降雨量=1170.6mm，多年平均变差系数 Cv=0.16， （频率曲线见下图） ，查贵州省地表水资源有关等值线图分析，多年平均降雨量在11001200mm 之间，多年平均变差系数在 0.150.18 之间，取Cs=2Cv。多年平均径流系数取 0.450.50。得多年平均径流深500600mm。综合以上分析，取该地区多年平均降雨量 =1170mm，多年平均变差系数 Cv=0.16， Cs=2Cv，多年平均径流系数取 0.48。计算得多年平均径流深562mm，计算得后洞水库多年平均径流量为255 万m3。040024003200 (mm).001.01.05.1.20.51251015203040506070808590959799频率 P(%)修文气象站年降水量频率曲线项目 系列年限n均值 Xc CvCs/Cv4319632005矩法 X11170.60.14523适线 X31170.60.162径流的变差系数根据贵州省地表水资源中的公式：Cvy=rCvx/(am+lgF)式中：Cvy年径流变差系数 Cvx年降雨变差系数，Cvx=0.16 F流域集水面积（Km2） a年径流系数 m、r 地区性经验参数 m=0.7, =0.04, r=1.3 计算得 Cvy=0.31，偏态系数 Csy=2Cvy。后洞水库是一项以灌溉为主的水利工程，根据灌溉设计保证率取 80%，查 P-III 型曲线得 Kp=0.73。计算得设计年径流深为 410mm，计算得后洞水库设计年径流量 W=186 万 m3。2.1.4.2 枯水流量分析计算根据贵州省河流枯水调查与统计分析分析成果，取水口处最小月平均流量模数为 5.0 L/skm2，取水口断面控制面积为4.53km2，最小月平均流量为 22.65L/s，最小日 Cv 结合降水径流频率相应法的有关成果，分析采用 Cv=0.32，Cs=2.5Cv。后洞水库为多年调节水库，最小月保证率下枯水采用接近多年平均值即设计保证率 80%计算的流量为 16.3L/s，即 1408m3/日，并在 80%来水下做最小月枯水控制。2.1.4.3 径流成果的合理性分析后洞水库流域属典型的山区雨源型河流，径流由降水补给，流域多年平均降雨量 1170mm，降雨变差系数为 0.16，多年平均径流深为 562 mm，径流变差系数为 0.31，径流系数为 0.48，均与贵州省地表水资源成果相吻合，因此本次设计计算的径流成果是合理的，可以作为本次设计水利计算的依据。2.1.5 水库库容曲线复核由于本次设计未做库区地形图测量，因此本次库容曲线复核采用1：10000地形图并结合原设计库容面积曲线图量算，本次复核量算的库容曲线见表2.1-2。库容曲线图见附图二。表 2.1-2 后洞水库库容曲线表高程(m)面积(万 m2)库容(万 m3)高程(m)面积(万 m2)库容(万 m3)12640012702.86.5112650.20.06712713.69.7112660.60.44912724.813.912671.01.2412736.219.412681.42.4312748.026.512692.04.132.1.62.1.6 水利调节计算水利调节计算2.1.6.12.1.6.1 来水量计算来水量计算根据本区降雨及径流特点、远景规划需要、典型年的选择原则及对工程较为不利等条件来选择典型年进行来水量分配。本工程选择 19851986 年为典型年，其设计保证率为 80%，并做枯水流量控制。其来水量分配过程见表（2.1-3） 。表（2.1-3） 来水量分配过程表项目567891011121234全年典型年降雨量（mm）189.0 207.3 206.3 110.3 42.3 52.1 46.7 19.5 15.4 18.0 20.7 73.0 1000.6 降雨分配（%）18.89 20.72 20.62 11.02 4.23 5.21 4.67 1.95 1.54 1.80 2.07 7.30 100.0 设计年径流量（万 m3）35.1 38.5 38.3 20.5 7.9 9.7 8.7 3.6 2.9 3.3 3.8 13.6 186枯水控制34.4 37.8 37.6 20.1 7.7 9.5 8.5 4.4 4.4 3.9 4.4 13.3 186 2.1.6.2 用水量计算(一) 灌溉定额根据贵州省及邻省的节水灌溉经验，水稻推荐采用“薄浅湿晒”的节水灌溉制度，参照水科所所作的节水灌溉试验定额结合水量平衡分析计算，保证率 80%下的水稻净灌溉定额为 302.4m3/亩，小麦净灌溉定额为 125.28m3/亩，油菜净灌溉定额为 68.44m3/亩，玉米净灌溉定额为 64.96m3/亩。农作物净灌溉定额见表（2.1-4） 。表（2.1-4） 水稻净灌溉定额表 用水定额（m3/亩） 月份水稻油菜小麦玉米551.811.33639.7323.697117.8119.11893.064.099102.824.86118.9413.741257.9914.24110.4711.34216.9422.68328.121.5846.74合计302.4125.2868.4464.96(二)灌溉水利用系数根据灌区位置及节水灌溉要求，结合水工渠道布置，渠系水利用系数取 0.5，田间水有效系数取 0.95，则灌溉水利用有效系数为0.475(三) 灌溉用水量后洞水库主要任务为农作物灌溉，该水库设计灌溉面积为 1180亩，其中：田 860 亩，土 320 亩。根据当地传统种植习惯，农田大季种水稻，小季复种油菜，复种指数为 1.8，旱地大季种玉米，小季复种小麦，复种指数为 2.0，则灌溉年用水量为 80.96 万 m3。灌溉用水过程见表（2.1-5） 。（四）生态用水后洞水库除险加固后，下游生态环境会受到一定的影响，为避免在水库蓄水期尤其是枯水季节，受水库蓄水影响，故本工程的生态环境用水，考虑按坝址以上多年平均来水量的 10%下放 25.5 万m3，下生态环境用水量成果见表（2.1-5） 。（五）蒸发渗漏损失后洞水库现在的正常水位 1272.7m，相应的库容为 17.6 万 m3。水库渗漏、蒸发损失按正常库容的 10%计即 1.76 万 m3。水库渗漏、蒸发损失水量成果见表（2.1-5） 。2.1.6.3 兴利调节根据后洞水库的来水过程及用水过程进行水库水利调节，该水库为不完全年调节计算，库容系数为 4.35%。水库水利调节过程见表（2.1-5） 。表（2.1-5） 水库水利调节成果表月份来水量 (万 m3)生态用水量 (万 m3)损失量 (万 m3)灌溉用水量 (万 m3)W来-W用 (万 m3)库容 (万 m3)弃水量 (万 m3)相应水位 (m)534.402.16 0.1510.1421.9517.57 21.49 637.802.10 0.148.7926.7717.57 26.77 737.602.16 0.1522.6212.6717.57 12.67 820.102.16 0.1517.130.6617.57 0.66 97.702.10 0.1405.4617.57 5.46 109.502.16 0.150.676.5217.57 6.52 118.502.10 0.142.034.2317.57 4.23 124.402.16 0.159.177.08 10.49 14.402.16 0.152.130.04 10.45 23.901.96 0.143.671.87 8.58 34.402.16 0.154.162.07 6.51 1270.00413.302.10 0.150.4510.6017.11 合计186.025.51.7680.9688.86 11.06 77.80 根据后洞水库兴利调节计算成果可以看出：现在的正常水位1272.7m，相应的库容为 17.6 万 m3。该水库为不完全年调节计算，库容系数为 4.35%。2.1.7 水库坝后水位流量关系我院勘测处在大坝下游约 40m 处进行河道纵、横断面实测，根据实测的纵、横断面点绘纵断面图，确定水力参数。比降参数的确定是根据实测的低水（测时水面线）和高水（历史洪水）水面线来计算，采用曼宁公式推求。计算公式：Q=AR1/6（RJ）1/2/n式中： Q流量（m3/s）A过水断面面积（m2）R水力半径J水面比降()n糙率其中糙率的选定是根据我国天然河道、滩地糙率参考表 ，结合现场踏勘情况综合确定，采用 n=0.053。比降参数的确定是参照实测的地形线来计算，比降 J=4.8。各断面糙率、比降随水位的变化规律符合河道特征。后洞水库尾水水位流量关系计算成果见表(2.1-6)， 表(2.1-6) 水位流量关系计算成果表序号水位（m）流量Q（m3/s）备注11261.10.0021261.50.08831262.00.76941262.52.5051263.05.3361263.526.9171264.086.081、n=0.0532、J=4.82.2 洪水及复核2.2.1 暴雨洪水特性后洞河为山区性河流，洪水陡涨陡落，涨水历时一般为 12h，一次洪水总历时 810 小时，洪水过程多为单峰型，洪水多发生在67 月。2.2.2 设计暴雨计算水库所在流域无实测洪水资料，本次复核采用“雨洪法”进行设计洪水计算，根据修文气象站历年实测资料（1963 年2006 年）统计分析得：=39.5mm，Cv=0.39，Cs=3.5Cv；=102.6mm，Cv=0.40，C1H24Hs=3.5Cv。并结合贵州省暴雨洪水计算实用手册中的有关等值线图，以及贵州省水文水资源局最新等值线图（2002 年） ，本流域年最大 24h 均值在 90100mm 之间，Cv 在 0.5 左右；最大 1h 均值在 40mm 左右，Cv 在 0.350.40 之间。故后洞水库流域设计暴雨参数取为： =40mm，Cv=0.40，Cs=3.5Cv；=100mm，Cv=0.50，Cs=3.1H24H5Cv。 根据查 P-III 型曲线的模比系数 Kp 值表可计算出最大 24 小时、最大 1 小时的不同频率设计暴雨，设计暴雨成果见表（2.2-1） 。 表（2.2-1） 设计暴雨成果表 计算参数频率（%）计算项目均值CvCs/ Cv0.55最大 1 小时暴雨（mm）400.403.5101.271.2最大 24 小时暴雨（mm）1000.503.5306199020406080100120140hmm.001.01.05.1.20.51251015203040506070808590959799频率 P(%)1 小时频率曲线项目 系列年限n均值 Xc CvCs/Cv14419632006矩法 X139.50.3563.52优选 X239.50.3923.53适线 X339.50.39060120180240300360420Hmm.001.01.05.1.20.51251015203040506070808590959799频率 P(%)修文最大 24 小时频率曲线项目 系列年限n均值 Xc CvCs/Cv4419632006矩法 X1102.60.3563.53102.60.412.2.3 设计洪水计算2.2.3.1 明流区洪水计算后洞水库坝址以上明流区流域集水面积 1.14km2，主河道长2.29km，河道平均比降 17.4。参考贵州省暴雨洪水计算实用手册（小汇水流域部分） 结合水库的实际情况，r1取 0.335（本工程属黔中地区，丘山为主，中等部分岩溶） 。流域特征值成果见表（2.2-2） 。 表（2.2-2） 流域特征值表FLfJJ1/3F1/4=L/(J1/3F1/4)m=r10.221.142.290.21740.01740.25911.03338.55350.5372因流域内无实测洪水资料，该水库流域属小于 10Km2的特小流域，故本次设计洪水采用贵州省暴雨计算手册中的有关公式推求，公式： Qp=0.481r10.571f0.223J0.149F0.890(C1Sp)1.143式中：Qp设计洪峰流量，以 m3/s 计。r1汇流系数，r1=0.335。f流域形状系数，f=F/L2。J、L主河道坡降、河长，河长以 km 计。F流域面积，以 km2计。C洪峰径流系数。最大 24h 降水量均值，以 mm 计。24H洪水总量按 24 小时暴雨进行分析计算，洪水总量Wp=0.1C1F 。后洞水库明流区洪水计算成果表见表24H（2.2-3） 。表（2.2-3） 后洞水库明流区设计洪水成果比较表2.2.3.2 闭流区洪水计算本次设计对闭流区历史洪水进行调查，经当地老人介绍， 1、长坡村小坡上村民组（六组）麻窝田洞，洞口以上集水面积为0.73km2， 1996 年大洪水时，洞口淤积水深为 2m 左右，洪水经过15 个小时的时间消完；2、长坡村下坝村民组（四组）下坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.25km2，1996 年大洪水时，洞口淤积水深为1.5m 左右，洪水经过 5 个小时的时间消完；3、长坡村水路坝村民组（二组）水路坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.41km2，1996 年大洪水时，洞口淤积水深为 6m 左右，洪水经过 10 个小时的时间消完。经修文气象站最大 1 小时暴雨资料分析，1996 年暴雨约为 50年一遇，分析成果见表（2.2-4） 。表（2.2-4） 各消洞 1996 年大洪水平均过洪流量成果表各消洞最大过水能力为平均过水能力的 1.5 倍, 各消洞最大过水流量见表(2.2-5).频率 P（%）0.55重现期 N（年）20020洪峰流量 Qmp（m3/s）18.8112.27洪量 Wmp（万 m3）26.8617.04本次设计成果洪峰径流系数 C0.8700.851 参数消洞集水面积（m3/s）洪水总 W50（万 m3）滞洪时间（h）Q50 平均(m3/s)麻窝田洞0.7313.41182.07下坝洞门口1.2522.96106.38水路坝洞门口1.4125.90125.30表（2.2-5） 各消洞 1996 年大洪水最大过洪流量成果表根据频率分析换算所得当发生 200 年一遇大洪水时，消洞最大过洪流量考虑在消洞最大过洪流量 Q50 最大上增加 20%，当发生 20 年一遇大洪水时，消洞最大过洪流量考虑在消洞最大过洪流量 Q50 最大上减少 20%；消洞平均过洪流量考虑在消洞平均过洪流量 Q50 平均上增加 20%，当发生 20 年一遇大洪水时，消洞平均过洪流量考虑在消洞平均过洪流量 Q50 平均上减少 20%，设计成果见表（2.2-6）表（2.2-6） 设计洪峰成果表闭流区洪水总量通过明流区洪水总历时 T 乘以消洞平均过洪流量为所得，总历时 计算根据概化三角形设计洪水过程线的峰量关T系确定，公式： 洪水总历时 计算成果表见表（2.2-7）T 参数消洞集水面积（m3/s）洪水总 W50（万 m3）滞洪时间（h）Q50 最大(m3/s)麻窝田洞0.7313.41183.11下坝洞门口1.2522.96109.57水路坝洞门口1.4125.90127.95 参数消洞集水面积（m3/s）Q50 平均(m3/s)Q20 平均(m3/s)Q200 平均(m3/s)Q50 最大(m3/s)Q20 最大(m3/s)Q200 最大(m3/s)麻窝田洞0.732.071.662.483.112.483.73下坝洞门口1.256.385.107.669.577.6611.48水路坝洞门口1.415.304.246.367.956.369.54设洪设洪QWT56. 5表（2.2-7） 后洞水库闭流区设计洪水成果表2.2.3.32.2.3.3 后洞水库入库洪水计算后洞水库入库洪水计算后洞水库明流区集水面积 1.14km2，主河长 2.29km，河道平均比降 17.4；闭流区区集水面积 3.39km2。洪水计算成果见表（2.2-8）表（2.2-8） 频率 P（%）0.55洪峰流量 Qmp（m3/s）18.8112.27洪量 Wmp（万 m3）26.8617.04洪水总历时（小时）T7.947.72最大过洪流量（ m3/s）3.732.48麻窝田洞平均过洪流量（ m3/s）2.481.66最大过洪流量（ m3/s）11.487.66下坝洞门口平均过洪流量（ m3/s）7.665.10最大过洪流量（ m3/s）9.546.36水路坝洞门平均过洪流量（ m3/s）6.364.24本次设计成果闭流区洪水总量量（万 m3）47.1630.57 后洞水库设计洪水成果表2.2.4 洪水调节计算根据防洪标准 （GB5020194）和水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL2522000） ，大坝设计洪水标准为 20 年一遇（p=5%） ，设计洪峰流量为 28.77m3/s，洪水总量为 47.61 万 m3；校核洪水标准为 200 年一遇（p=0.5%）校核洪峰流量为 43.56m3/s，洪水总量为74.02 万 m3。起调水位为堰顶高程 1272.7m。溢洪道为实用堰，孔净宽 B 为 36m。实用堰公式：2/312 HgmbQs流量 （m3/s）Q单孔净宽 （=36m）bb流量系数（=0.458）mm侧收缩系数（=1）11淹没系数（=1）ss下泄流量曲线计算成果见表（2.2-9） 。表（2.2-9） 下泄流量曲线计算表H1272.712731273.51274V17.619.422.726.5V*01.85.18.9h00.30.81.3Q 溢012.0152.29108.32洪水调节计算采用高切林公式进行计算，即qm=Qm（1-V*/Wm）频率 P（%）0.55重现期 N（年）20020洪峰流量 Qmp（m3/s）43.5628.77洪量 Wmp（万 m3）74.0247.61本次设计成果洪峰径流系数 C0.8700.851表（2.2-10） 洪水调节成果表2.3 施工洪水后洞水库工程规模为小（2）型工程，工程等别为等，主要永久建筑物大坝级别为 5 级，导流建筑物级别为 5 级，根据水利水电工程施工组织设计规范SDJ33889 规范，施工洪水设计标准为105 年一遇。一般施工在枯水季节进行，汛期仅作渡汛措施，按施工要求应考虑历年 10 月至次年 4 月、10 月至次年 3 月、11 月至次年 4 月、11 月至次年 3 月作暴雨洪水分析，因坝址处无实测的水文资料，统计修文气象站最大 1 小时、最大 24 小时暴雨资料，并以P型理论曲线进行适线，确定统计参数。同前述施工洪水仍采用暴雨洪水法推求计算各个不同分期的不同设计频率洪水。后洞水库汇流参数 r 取 0.32。后洞水库坝址以上流域集水面积为 4.53km2，其中明流区集水面积为 1.14km2( L=2.29km，J=17.4)，闭流区集水面积 3.39 km2，分三块经消洞流入库内，分别是：1、长坡村小坡上村民组（六组）麻窝田洞，洞口以上集水面积为 0.73km2( L=1.32km，J=42.6)；2、长坡村下坝村民组（四组）下坝洞门口，洞口以上集水面积为1.25km2( L=1.19km，J=40.5)；3、长坡村水路坝村民组（二组）水路坝洞门口，洞口以上集水面积为 1.41km2 ( L=1.93km，J=34.1)。根据闭流区分块施工洪水计算成果，其流量都比较小，各消洞的阻水不大，时间不长，故后洞水库施工洪水计算采用闭流区分块计算成果叠加到明流区计算成果所得。后洞水库P%洪峰流量（m3/s）下泄流量（m3/s）Q溢（m3/s）起调水位（m）最高洪水位（m）相应库容(万 m3)下游水位(m)备注528.7726.8526.851272.71273.2120.81263.5020 年一遇0.543.5644.6944.691272.71273.4222.11263.65200 年一遇施工洪水计算成果见表（2.3-6） 。表（2.3-6） 后洞水库施工洪水计算成果表 统计暴雨参数项目均值（mm）CvCs/Cv5%10%20%Q(m3/s)5.895.094.1810 月次 3 月5.580.363.5w(万m3)8.097.146.1Q(m3/s)6.725.864.9610 月次 4 月6.570.323.5w(万m3)10.589.418.18Q(m3/s)4.643.93.1811 月次 3 月4.320.403.5w(万m3)5.454.743.99Q(m3/s)5.945.114.2111 月次 4 月5.560.373.5w(万m3)8.327.326.252.4 泥沙及复核2.4.1 现状淤积复核后洞水库现状泥沙淤积（经我院测量人员测量 2009 年 2 月）得到：坝前淤积高程为 1365.6m 左右。2.4.2 除险加固泥沙淤积计算后洞水库流域上均无实测泥砂资料，从省水文总站 1985 年编贵州省地表水资源查得，本流域内输沙模数200500t/km2y，参照类似工程，并结合泥沙淤积现状，综合取输砂模数为 250t/km2年，泥沙容重取 1.3t/m3，推移质按悬移质 20%入库。根据后洞水库各消洞资料分析，闭流区泥沙入库量极小，可忽略不计。后洞水库泥沙淤积计算（采用多年平均排沙比法）成果得到： 水库修建至今 30 年（1979 年修建）,水库再运行至 2039 年即60 年淤沙量为 1.52 万 m3，相应的坝前淤积高程为 1266.18m，相应的水平淤积高程为 1267.27m。后洞水库泥沙淤积成果见表（2.4-1） 。表（2.4-1） 后洞水库泥沙淤积计算成果表 2.4.32.4.3 取水口高程及死水位选择取水口高程及死水位选择死水位的选择在满足泥沙淤积和水库取水要求的前提下，结合水库调节性能进行分析确定。后洞水库再运行至 2039 年即 60 年淤沙量为 1.52 万 m3，相应的坝前淤积高程为 1266.18m，相应的水平淤积高程为 1267.27m。后洞水库是一项以灌溉为主的水利工程，放水管进口底板高程左边为1266.5m（管径 0.25m） 、右边为 1266.5m（管径 0.10m） 。通过以上分析后洞水库死水位选择为 1270m，死库容为 6.51 万 m3。2.4.4 工程规模后洞水库死水位为 1270m，相应死库容为 6.51 万 m3。正常蓄水位为 1272.7m，相应的库容为 17.6 万 m3。后洞水库是一项以灌溉为主的水利工程，放水管进口底板高程左边为 1266.5m（管径 0.25m） 、右边为 1266.5m（管径 0.10m） 。水库除险加固后可保证设计灌溉总面积 1180 亩（其中：田 860 亩，土 320 亩） 。2.4.5 水库水质监测资料和评价本次设计未收集到水库监测资料，根据现场调查，目前，水库只作为农田灌溉，由于水库周边无污染型企业，未看见其它对水库造成污染的现象，同时，库区森林覆盖率比较高，进行农田灌溉是可以的，但要作为人饮饮用水源，应当对水库水质进行科学的化验。项目单位数量使用年限年3040506070总输沙量万 m30.7621.021.271.521.78坝前淤积高程m1265.641265.841266.021266.181266.33水平淤积高程m1266.461266.761267.031267.271267.493 水文地质及工程地质3.1 区域地质概况3.1.1 地形、地貌测区位于云贵高原由中低山向丘陵过渡地段。海拔高程在12601390m 之间，相对高差 130m。以山区岩溶地貌为主，组合形态为峰丛沟谷、槽谷、岩溶洼地，岩溶较发育。地貌形态属溶蚀型低中山地貌。区内地势总体北高南低。河沟多沿南北方向发育汇入桃子湾河，属长江流域乌江水系桃子湾河支流。河谷阶地不发育，偶见有零星堆积阶地，宽度一般 520m，由粘土夹碎石组成，多为农田分布。3.1.2 地层、岩性测区分布地层主要为第四系（） 、三叠系（T） 、二叠系（P） 、寒武系（） ，由新到老地层岩性叙述如下：（1）第四系（）测区内第四系覆盖层主要为坡积物和残积层，主要分布于斜坡、山间洼地及河谷低洼处。（2）三叠系（T）：三叠系中统松子坎组（T2s）：浅灰、灰色、深灰色灰岩、白云岩与杂色粘土（页）岩互层。厚 13-235m。三叠系下统茅草铺组（T1m）：灰、浅灰色中厚层至厚层泥晶白云岩、灰岩、溶塌角砾岩，局部夹白云质石灰岩。厚35-116m。三叠系下统夜郎组（T1y）：浅灰、灰、内红色薄层至块状灰岩及土黄、黄绿、灰黑色粘土（页）岩。厚34-477m。（3）二叠系（P）：二叠系上统龙谭组（P2l）：灰、深灰、黄褐色粘土岩、粉砂岩、硅质岩、泥晶石灰岩夹煤。底部含黄铁矿及铁锰矿。厚67-320m。二叠系下统茅口组（P1m）：浅灰、灰、深灰色厚层块状生物碎屑泥晶石灰岩，夹白云岩、硅质岩。厚0-146m。二叠系下统栖霞组（P1q）：灰、深灰色中厚层至块状泥晶灰岩，含少量硅质岩团块，上部夹白云岩。厚123-207m。二叠系下统梁山组（P1l）：灰、深灰色粘土（页）岩、粉砂岩、砂岩夹硅质岩及煤。厚 2-35m。（4）寒武系（）：寒武系中上统娄山关群（2-3ls）：浅灰、灰色中厚至厚层白云岩、内屑白云岩夹藻屑白云岩及粘土质、泥质白云岩,含硅质岩团块。厚0-511m。寒武系下统清虚洞组（1q）：浅灰、灰色薄层至厚层泥晶至微晶白云岩、粘土质白云岩、灰岩夹灰绿、黄绿色钙质粘土岩。厚97-128m。寒武系下统金顶山、明心寺组（1j+m）：灰、灰绿、黄绿色细砂岩、粉砂质粘土岩。厚18-380m。寒武系下统牛蹄塘组（1n）：灰绿、黄绿、灰黑色、黑色薄层至中厚粉砂质、炭质粘土岩、页岩夹粉砂岩。厚62-69m。3.1.3 构造及地震该工程区大地构造单元属扬子（Pt）准地台黔北（Z-T32）台隆遵义（D-C）断拱贵阳（I1A3）复杂构造变形区。经 1/10000区域综合地质调查，区内主要分布五条断层F1、F2、F3、F4和F5及三条次生断层f1、f2和f3。F1为正断层，长约 3.9Km，走向NE60和 SW240，倾向 326，倾角不明；F2为正断层，长约14.7Km，走向 NE67和 SW247，倾向 33，倾角不明；F3为正断层，长约 6.0Km，走向 NE84和 SW264，倾向 354，倾角不明；F4为逆断层，长约 6.8Km，走向 NE83和 SW263，倾向 353，倾角 30, F4 与 F3 断层相互平行；F5为正断层，长约 4.8Km，走向NE71和 SW251，倾向 161，倾角 40。三条次生断层均为性质不明断层，f1的两端相交于F3和F4，长约 0.8Km；f2的两端相交于F4和F5，长约 2.6Km；f3的两端相交于F4和f2，长约 2.0Km。这些断层均为稳定断层，其构造稳定，对水库成库无明显影响。测区内无大构造通过。区域构造稳定性好。查本区地震动峰值加速度小于 0.05g。查本区地震动反应谱特征周期为 0.35s，地震基本烈度小于度，可不设防。本区无挽近期地质构造及地震活动，区域构造稳定性好。3.2 库区工程地质复核3.2.1 库区基本地质条件1）地形地貌库区属低中山溶蚀峰丛、槽谷地形地貌，高程1265m1380m，高差 115m。四周山体坡度在 15-45之间。库区河谷宽 30m-70m，水库范围内河流发育方向为南北向，下游汇入桃子湾河。2）地层岩性库区出露地层为寒武系（）地层，由新到老地层岩性叙述如下：第四系（Q）：残、坡积粘土、亚粘土、碎石土结构较密实，厚01.5m。主要分布于斜坡、山间洼地、河沟低洼处。寒武系中上统娄山关群（2-3ls）：浅灰、灰色中厚至厚层白云岩、内屑白云岩夹藻屑白云岩及粘土质、泥质白云岩,含硅质岩团块，分布于库区范围。白云岩呈中厚至厚层状，层间结合好，测得库区内岩层产状为6-165-36，倾向上游偏左岸。于库区中部（人行桥旁） ，岩层发生褶曲，倾角由5-6变为36，层间结合较好，岩体较完整。3）地质构造库区180m外发育有近东西走向的五条断层，断层倾向北、北西向，倾角大约30。逆断层F4距离库尾约180m，离库区最近，其通过烂沟、湾湾、上长坡、水路坝及大路边水库右岸，并向两头延续。断层上盘（北盘）出露岩层主要为寒武系下统牛蹄塘组（1n）之薄层至中厚粉砂质、炭质粘土岩、页岩夹粉砂岩，寒武系下统清虚洞组（1q）之薄层至厚层泥晶至微晶白云岩、粘土质白云岩、灰岩夹钙质粘土岩。下盘（南盘）出露岩层为寒武系中上统娄山关群（2-3ls）之中厚至厚层白云岩、内屑白云岩夹藻屑白云岩及粘土质、泥质白云岩,含硅质岩团块。断层通过的最低点高程为1286.6m，高于水库正常蓄水位（1272.7m） ，断层填充物胶结良好。是一条阻水断层。库区中部至尾部段，岩溶现象较发育，库岸两侧发育有溶洞及岩溶泉。库区中部（人行桥旁） ，岩层有局部褶曲现象。库区范围无深大断裂切割，无活动性断裂发育，无挽近期地质构造及地震活动，库区不受断裂破坏的影响。3.2.2 水文地质及渗漏分析库区出露地岩性为寒武系中上统娄山关群（2-3ls）之浅灰、灰色中厚至厚层白云岩、内屑白云岩夹藻屑白云岩及粘土质、泥质白云岩，含硅质岩团块，岩层产状为 6-165-36，倾向上游偏左岸，岩层层间结合较好，库区范围内岩溶现象较发育。库区属补给型河谷类型。水库基流主要来自山泉、降雨补给，山泉大都是季节性泉水。库区范围内，覆盖层为第四系（Q）残积粘土、红粘土，呈密实状，厚度一般在 01m，为弱透水层。总体而言，寒武系娄山关群（2-3ls）地层为相对隔水层。库区左岸中部有一岩溶泉水出露，高程 1278.4m，流量0.7L/S；库区尾部亦有一岩溶泉水出露，高程 1282.6m，流量0.4L/S，均为常流水。库岸两侧 1 Km2范围内发育有 6 个溶洞。其中R1与 R2为一相通溶洞, R1为水流进口, 高程 1297.4m，R2为出口，位于库尾右岸, 高程 1285.6m，高于水库正常蓄水位（1272.7m） ，在其下游约 10m 处有一出水口，经水质化学分析，其水流实为溶洞水分支，有断流现象；R3与 R4亦为一相通溶洞, R4为一消水溶洞及水流进口, 高程 1289.3m，R3为出口，位于库尾左岸, 高程 1271.8m，低于水库正常蓄水位（1272.7m） ，有回水可能，但回水量有限，溶洞中有常流岩溶水，流量 1.2L/S；R5、R6为干溶洞，R5高程1290.0m，R6高程 1300.0m，对水库正常蓄水无影响。水库附近低洼处高程均高于 1286.0m，比水库正常蓄水位（1272.7m）高，无邻谷渗漏。根据调查，寒武系中上统娄山关群（2-3ls）岩性为浅灰、灰色中厚至厚层白云岩、内屑白云岩夹藻屑白云岩及粘土质、泥质白云岩，含硅质岩团块。岩层间结合较好，岩质硬，岩体节理裂隙较发育，延伸较短，发育深度不深，张开小，裂隙间多为粘土及方解石填充，胶结较好，未发现破坏性裂隙。山体无崩塌、滑坡等不良地质现象，边坡稳定，山体稳定。经调查，水库库盆周边未见库水外渗现象，经过多年的运行并未发现邻谷有渗漏及山体被击穿的现象，水库蓄水条件好。3.2.3 库岸稳定及诱发地震分析库区正常水位以上大量分布裸露的白云岩，岩质坚硬，节理、裂隙较发育，但多为逆向坡，边坡稳定性较好，加上水库已蓄水运行多年，并未发现不良物理地质现象，水库一般不会产生岩质滑坡。库区范围内第四系（Q）残积粘土、红粘土分布较广，但较薄，约0-1m，无土质滑坡痕迹。库区内无深大断裂及缓倾角断裂发育和通过，故水库无淹没大断层及构造交接复合部位，区内地震强度和频度较低，为弱震区。加之两岸分水岭地下水位总体高于水库正常蓄水位，库水向两岸入渗深度有限，水库诱发地震的可能性极小。3.2.4 水库淤积主要从径流区出露岩石的岩性、风化程度和厚度、覆盖层厚度等说明径流区抗冲刷能力，结合植被情况分析水库淤积的来源、程度和应采取的措施。库盆两岸基岩裸露较多，且坡面植被较好，固体径流较少。但由于库尾有部分农田分布，农田的抗冲刷能力差，泥土会被大的雨水冲刷而流入库内，产生水库的淤积问题。3.3 坝区地质复核3.3.1 地形地貌大坝坝区近似横向河谷。坝址河床宽 30-70m，河床高程为1265.1m，两岸山峰顶高程 1360.0m,相对高差约 94.9m。右岸地形较左岸稍陡，坡度角以 820为主，左岸地形较缓，坡角以 510为主。坝顶高程为 1273.7m。3.3.2 地层岩性区内出露地层单一，由新到老叙述如下：第四系（）：测区内覆盖层主要为第四系（Q）残、坡积粘土、红粘土，结构呈松散至密实状，厚 01m。主要分布于斜坡及河沟内。寒武系中上统娄山关群（2-3ls）：中厚至厚层白云岩、内屑白云岩，含硅质岩团块。岩层弱至微风化，溶蚀裂隙较发育，且倾角基本呈垂直状，测得岩层产状为 105，倾向上游偏左岸，岩层倾向有利于坝基及边坡稳定。坝区内主要发育有两组裂隙，近东西向及北北西-南南东两个方向。延伸较短，发育深度不深，裂隙密度约 13 条/平方米，张开0.22cm，多为粘土及方解石充填。岩体较破碎，属类围岩，建议强风化（溶蚀强风化）白云岩的允许承载力：R=500700(KPa)，弱风化白云岩的允许承载力：R=12002000(KPa)，可作为建筑地基持力层。3.3.3 坝区地质构造坝区范围无深大断裂切割，无活动性断裂发育，无晚近期地质构造及地震活动，坝区不受断裂破坏的影响。坝址处两岸及河床岩层节理裂隙较发育。3.3.3 水文地质坝址出露地岩性为寒武系中上统娄山关群（2-3ls）之中厚至厚层白云岩、内屑白云岩，含硅质岩团块。岩层产状为 105，倾向上游偏左岸，岩层走向与坝轴线呈小角度相交，层间结合较好，溶蚀裂隙较发育，为相对隔水层，成库条件较好。地下水类型受岩性及构造控制，地下水类型主要为赋存于风化带网状裂隙中的基岩裂隙水，以裂隙水形式排泄于河沟。3.3.4 物理力学指标根据已建相似工程进行类比，结合本工程实际情况，推荐大坝物理力学参数：（1）坝体岩石物理力学参数容重：=2.65(g/cm3)饱和抗压强度：Rc=35-40(MPa)弹性模量：E=10(GPa)泊松比：=0.3变形模量：E0=4（GPa）（2）强风化（溶蚀强风化）白云岩物理力学参数容重：=2.65(g/cm3)抗压强度：Rc=3045 (MPa) 弹性模量：E=1012(GPa)泊松比：=0.25变形模量：E0=35（GPa）抗剪断允许值（MPa）： 岩石/岩石 f=0.75 ，c=0.35岩石/裂隙面 f=0.5 ，c=0.1岩石/砼 f=0.75 ，c=0.35（3）其他物理力学参数砌体容重：=2.3(g/cm3)泥沙干容重：d=1.8(g/cm3)泥沙浮容重：=1.1(g/cm3)淤沙的内摩擦角：=1203.4 大坝质量及工程地质评价根据地表地质调查，坝线未发现有溶洞、溶槽现象。当水库蓄水水位为1272.05m时（水面施测时间2009年3月20日） ，坝体右岸及坝肩接触带高程1269.5m处见有渗漏水现象（S1） ，渗漏量约0.1L/S，常年渗水；坝体左岸及坝肩接触带高程1266.5m处有渗漏水现象（S6） ，渗漏量约0.7L/S，常年渗水；坝体1268.7m处出现渗漏（S2） ，渗漏量0.4L/S，坝体1269.8m处出现渗漏（S3） ，渗漏量0.05L/S，此外，坝体其余多部位也有不同的渗漏，但渗漏量较小，约0.2 L/S；坝基与基岩接触带高程1264.5m处共有2个渗漏点形成渗漏带（S4、S5） ，渗漏量约0.3 L/S。经现场检查，坝体、坝肩及坝基与基岩接触带都存在渗漏，其总渗漏量约 1.75 L/S。初步断定是由于水库大坝修建时坝体块石间砂浆填筑不密实，或块石及砂浆经长期风化和浸蚀而出现脱落、开裂等现象，库水从空隙中渗出而形成。根据调查分析, 基础开挖基本上清除了表土、岩体表面风化带和御荷裂隙带，坝体座落在相对新鲜和坚硬的岩体上。坝区未发现有影响坝体稳定的软弱夹层和软弱滑动面。坝区地层简单，为寒武系中上统娄山关群（2-3ls）之中厚至厚层白云岩、内屑白云岩，含硅质岩团块。属坚硬半坚硬岩体，为类岩石。坝区无顺河向大断裂发育，