水库除险加固报告

水库除险加固工程目 录第一章 综合说明1一、概况1二、工程存在的主要问题3三、工程等级及洪水标准3四、工程除险加固项目及措施4五、加固后工程规模5六、工程投资概算6七、工程效益7第二章 水文水利计算10一、工程等级及洪水标准10二、工程水文计算10三、水库调洪演算12第三章 工程地质14一、库区地形地貌特征和地质条件14二、 大坝坝体评价15三、天然建筑材料16第四章 工程加固设计17一、工程总体布置17二、大坝工程加固设计17三、溢洪道加固设计24四、输水涵管加固设计27第五章 其它项目设计30第六章 工程管理设计32一、工程管理范围及保护范围32二、管理机构及运行32三、工程管理制度33四、工程管理措施34第七章 施工组织设计37一、施工条件及施工组织37二、施工管理38三、施工导流39四、施工进度安排及主要工程量39五、主体工程施工方法40第八章 投资概算43一、工程概况43二、编制依据43第一章 综合说明一、概况 基本情况水库位于镇村以北约3km处的丘陵山区中。水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小（二）型水库，其集雨面积0.21km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。该水库枢纽建筑物主要有主坝和副坝及溢洪道、放水涵等。其中主、副库坝都为均质土坝，坝顶轴长分别为114m和110m，主、副坝面宽窄悬殊，最大坝高12m，坝顶高程83.6m。溢洪道位于主坝右坝头以西约100m处的小山坡下，堰顶宽度3.0m，进口底板高程81.35m，放水涵为粘土瓦管，管径0.2m。由于历史条件的限制，水库坝的工程设计标准低，施工质量差，且采用多种填土的方法筑坝，压实不均，造成内部结构差异性大，土坝建成后经常发生坝坡渗漏、牛皮胀等不良现象，多次出现险情。坝面宽窄悬殊，坝身单薄、欠高，坝体内坡干砌石护坡松垮损坏，坝脚长期受冲刷造成一些地方出现坍塌现象,外坝脚无设反滤体。涵管漏水严重。开敝式土质溢洪道残破、崩塌，淤积阻水。库坝由于年久失修，水库长期带病运行，不能按正常水位蓄水，影响该库应有的功能发挥。现根据对小型水库实施除险加固工程建设的指示，局和镇政府拟出了对该水库库坝进行除险加固的计划。 水文气象水库地处北回归线以南，属南亚热带季风气候区，海洋性气候较为明显，平均气温高，雨量充沛，霜期短，日照充足。根据汕尾气象站实测降雨统计资料，多年平均降雨量1800mm，实测最大年降雨量2677mm（1968年），实测最小年降雨量894mm（1963年），多年平均蒸发量1427.6mm。，多年平均径流深1000mm，雨量在年内分配极不均匀，夏多冬少，干湿分明，每年49月为汛期，汛期雨量集中。其中46月为前汛期，以锋面低槽雨为主；后汛期79月，常出现台风，并伴随暴雨，造成洪水泛滥。根据市气象站提供的统计资料，该地区多年平均气温22.1。最高年平均气温22.5，最低年平均气温21.4。七月份的全年最高气温期，极端最高气温38.5(1982年7月9日)；一月份为全年最低气温期，极端最低气温为1.6(1967年1月17日)，年平均相对湿度为81.5%。本地区经常受南太平洋热带气旋的影响，根据资料统计，平均每年约4次左右，一般出现在7月8月份，历年中1961年台风最多，达9次。其中1995年在汕尾登陆的9509号台风风力达到12级，1979年的7908号台风实测风速达42m/s，风力已起过12级。 工程地质水库位于北东走向的潮安-普宁深大断裂带南面段的南东侧。水库周围出露的岩石地层为燕山五期花岗斑岩53（）小岩体，其东边和北边是上侏罗统次火山岩石英斑岩J3分布区。该岩体目前尚未发现有明显的断裂构造迹象，是相对稳定地段。在地貌上，库区周围地层风化剥蚀形成的山体多呈圆顶山，山体高程一般为100150m，坡度平缓，没有出现危险边坡，风化土和植被不甚发育。主坝和副坝呈折线相连接组成“”型，两头都座落在覆盖有强度较高的坡残积土坡上，山体平缓稳固。根据中国地震动参数区划图GB183062001，工程区地震动峰值加速度加1g相应库区地震基本烈度为度。库区内亦没有产生诱发性地震的因素。因此，本工程按度地震设防。 水库特性表见表1-2。二、工程存在的主要问题目前水库存在的主要问题是： 由于历史条件的限制，水库坝的工程设计标准低，施工质量差，且采用多种填土的方法筑坝，压实不均，造成内部结构差异性大，土坝建成后经常发生坝坡渗漏、牛皮胀等不良现象，多次出现险情。库坝由于长久失修，不能按正常水位蓄水，影响该库应有的功能发挥。 坝面宽窄悬殊，坝身单薄、欠高，坝体内坡干砌石护坡松垮损坏。 坝脚长期受冲刷造成一些地方出现坍塌现象，外坝脚无设反滤体。 涵管漏水严重、开敞式土质溢洪道残破、崩塌、淤积阻水。鉴于目前水库所存在的工程隐患，当地政府列入人大议案。本次受局的委托，进行水库除险加固技术设计。本次设计是依照小型水库除险加固工程设计报告书编制指引(修订本)要求进行的。三、工程等级及洪水标准水库总库容15万m3，以防洪标准（GB5021-94）以及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）为依据。设计防洪标准为P=5%（20年一遇）；校核防洪标准为P=0.5%（200年一遇）；本水库属小（二）型水库，工程等别为等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。四、工程除险加固项目及措施水库除险加固工程，各项建筑物均在现有基础上改造加固，不存在建筑物轴线的变更和推倒重建。 大坝加固现有大坝为均质土坝，主坝坝轴线全长114 m，副坝110m，加固后坝顶高程为84.2m，坝顶宽为5.0m，上游坝坡1:2.5，下游坝坡为1:2.5，反滤体为贴坡式，主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m，上游护坡为砼护坡，下游护坡为草皮护坡。主要加固项目： 坝体培土加厚坝面，从外坡培土加宽坝体。 修整坝面。对坝顶不规则的部位进行整修，采用泥结碎石作为坝面路基，厚0.20m。坝顶采用有组织排水，设横向排水沟。 新建上游砼护坡。 新建下游草皮护坡，坝体与山体交接处设排水沟。 主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m高程以下部分至坝脚设置贴坡排水反滤体，并在反滤体外侧修建浆砌石排水沟。 输水涵管加固原放水涵管为粘土瓦管，管径200mm，拟作全管段封堵并灌浆处理。新建虹吸式放水涵管，为管内径150mm的无缝钢管，下游坡的直管可直插入下游设置的出水池内。灌水孔及排气孔应设于上游端的驼峰顶上，并分开设置。驼峰段周边用20cm现浇混凝土包裹，两段采用镇墩，驼峰两段以下的管道全部采用支墩，使管道两段伸缩自由，两边不易摆动。 工程管理设施目前水库由局直接管理，水库设有专职管理员，工程管理机构及人员配置由村委会定编,其行政、财务和技术、防汛等均由局直接负责。水库除险加固工程实施后，仍然按照现有的管理体制和管理模式进行管理， 根据水库工程管理的要求，必须完善工程管理设施，主要有新建一栋80m2的管养综合楼以及进库公路、通讯设备、交通工具、备用电源、观测设施及设备、防汛备用料等。五、加固后工程规模 水库库容水库是一宗以灌溉为主的小（二）水库，本次除险加固后采用TH-3调洪计算程序进行调洪计算，水库的各特征值如表1-3。表1-3 水库特征值正常蓄水位设计洪水位校核洪水位死水位水位(m)8282.9183.2172相应库容(104m3)1517170.2 挡水建筑物现有大坝为均质土坝，主坝坝轴线全长114m，副坝110m，加固后坝顶高程为84.2，坝顶宽均为5.0m，上、下游坝坡坡比均为1:2.5，反滤体为贴坡式，主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m，上游护坡为C20砼护坡，下游护坡为直播种草护坡。 泄水建筑物溢洪道重建为开敞式无闸门控制，浆砌石砌筑，距形明渠，泄流渠底净宽为2.5m，明渠进口高程为82.00m，总长度为97m，采用底流消能，消力池深1m，宽2.5m，长6m，最大下泄流量为3.2m3/s。 输水建筑物新建虹吸式放水涵管，管内径150mm的无缝钢管，用电焊连接，长约43.75m，上游水位为77.20m，下游水位为76.20m，出口池底板高程为75.20m，设计输水流量为0.012 m3/s。下游坡的直管可直插入下游设置的出水池内。六、工程投资概算根据广东省水利厅粤水基（2006）关于发布我省水利水电工程系列定额与相应编制定的通知和市建委有关文件精神，依据广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定（试行）（广东省水利厅2006年01月发布）、粤水价20032号、粤水价20041号。概算定额依据广东省水利水电建筑工程概算定额（广东省水利电力厅2006年01月）计算。工程等别为等，建筑物级别：主要建筑为5级，次要建筑物为5级。工程总投资概算为172.59万元，其中：建筑安装工程费129.97万元，设备购置费0.74万元，独立费用33.66万元。主体建筑工程量有：土方明挖17002.15m3，土石方填筑8463.187m3，混凝土983.1m3，模板137.09m2。主要材料用量：水泥522.87t，碎石2944.658m3，块石2928.004m3，砂2390.869m3，柴油6.422t，劳动总工日为4836.478日。资金主要来源于国家财政、地方财政和群众自筹等。七、工程效益水库位于镇村以北约3km处的丘陵山区中。水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小（二）型水库，其集雨面积2.0km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。本工程总投资172.59万元，其国民经济评价中的内部收益率和经济净现值、效益费用比三个指标均能满足现行定额合理标准，财务上虽不能维持工程的日常管理运行费用，但提出了保证日常运行的措施。因此，该工程是合理可行的。附： 工程特性表序号名 称单位数 量备 注加固前加固后一水文1集雨面积km20.200.21主河长0.6km，平均比降i=0.0242设计洪水标准5%3设计洪水流量m3/s1.74校核洪水标准0.5%5校核洪水流量m3/s3.26施工导流7施工导流m3/s二水库1设计洪水位m 82.912校核洪水位m 83.213正常水位m82824死水位m72725校核洪水位相应库容104m3176设计洪水位相应库容104m3177正常蓄水位相应库容104m315158死库容104m30.20.2三下泄流量1校核洪水位下泄流量m3/s3.22设计洪水位下泄流量m3/s1.7四工程效益1捍卫人口万人0.30.32捍卫耕地亩1201203灌溉面积亩1201204供水m3/d工程特性表（续上表）序号名 称单位数 量备 注加固前加固后5发电装机kw五主要建筑物(一)挡水建筑物A主坝1型式均质土坝均质土坝碾压均质土坝2坝顶高程m83.684.23最大坝高m12.012.64坝顶宽度m 101255坝顶长度m 114114B副坝m1型式均质土坝均质土坝碾压均质土坝2坝顶高程m83.684.23最大坝高m12.012.64坝顶宽度m 855坝顶长度m 110110(二)输水建筑物1型式粘土瓦管虹吸管2断面尺寸m0.200.153长度m 43.754设计输水流量M3/s0.012(三)泄水建筑物1型式圬工开敞圬工开敞矩形2堰顶高程m81.3582.00进口高程：82.00出口高程：81.303过水净宽m底宽2.5底宽2.54溢流段长度km0.10.15消能方式底流底流6闸门型式无无第二章 水文水利计算一、工程等级及洪水标准水库正常库容15万m3，以防洪标准（GB5021-94）以及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）为依据。设计防洪标准为P=5%（20年一遇）；校核防洪标准为P=0.5%（200年一遇）；本水库属小（二）型水库，工程等别为等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。二、工程水文计算 工程概况水库位于镇村以北约3km处的丘陵山区中。水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小（二）型水库，其集雨面积0.21km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。 流域特征值：水库集雨面积为0.21km2，干流河长0.6km，平均比降i=0.024。流域内植被情况一般，有轻微的水土流失。本次设计从现版的1:10000的地形图进行复核。 库容曲线：本次设计所采用水位库容曲线，是由局水利局提供，并进行延伸推测得到，水位库容曲线成果见2-1，经查验，原库容曲线没有反曲现象，基本合理。表2-1 水库库容曲线成果表水位（m）库容（104m3）增量（104m3）备注水位（m）库容（104m3）增量（104m3）备注700797.302.00710.100.10809.602.30720.200.10死水位8112.102.50730.500.308215.002.90正常水位741.000.508318.303.30751.700.708421.903.60762.600.908525.803.90773.801.20785.301.50 暴雨参数：本水库集雨区内未设水文站，没有实测的暴雨参数，故本次设计暴雨参数的选取采用广东省水文图集和广东省暴雨径流查算图表使用手册，暴雨参数如表2-2。表2-2 暴雨参数表10分钟1小时6小时24小时72小时均值Ht21.858.8130.1217.7300.2变差系数Cvt0.350.350.470.450.38Kp=0.5%2.292.292.92.792.43Kp=5%1.671.671.9251.8821.733 洪水计算本次洪水计算采用“调洪演算程序TH-3 GD（1993.8）”推求，以“推理公式法（1998年修订）TL-1A”计算所得洪水过程为依据，截取若干时段的洪水过程作为库设计洪水过程线，洪水过程线详见附件1、2、3、4。设计情况P=5%，Qmax=6m3/s，校核情况P=0.5%，Qmax=9m3/s。三、水库调洪演算 调洪原则水库的溢洪道为开敞式无闸门控制，浆砌石砌筑，本次设计所用到的下泄流量过程线，根据本次设计中初步拟定的溢洪道的尺寸确定。溢洪道采用开敞式宽顶堰泄流，堰顶高程为82.0m，堰顶宽2.5m，堰顶长2.5HL7m10H，下泄流量按宽顶堰计算。式中：Q流量（m3/s）。 B溢流堰总净宽（m），B=2.50mm流量系数，此处m=0.380， 侧收缩系数此处=0.98H0计入行近流速的堰上水头（m），本次计算忽略行近流速，此处H0=H，溢洪道泄流曲线计算成果见表2-3。表2-3 溢洪道泄流曲线成果表水头（m）水头差（m）渠底高程（m）库水位（m）对应库容(104m3)下泄流量（m3/s）备注0.490.0182.082.5150.500.970.0382.083.0172.121.450.0582.083.5185.291.930.0782.084.01910.482.410.0982.084.52018.152.890.1182.085.02128.78 洪水调度方式本工程溢洪道为开敞式宽顶堰泄流型式，起点高程为82.0m，正常水位为82.0m，根据本工程的正常运行设计工况，起调水位为82.0m，无闸控制，当水库水位超过82.0m开始自动泄流。 调洪演算结果根据设计洪水过程线、溢洪道下泄流量曲线、水库水位库容曲线及洪水调度方式，采用TH-3调洪计算程序进行计算，调洪成果详见表2-4，计算过程见附件3、4：水库调洪演算计算书。由表2-6可知，水库设计洪水位为82.91m，相应库容为17104m3，校核洪水位为83.21m，相应库容17104m3。表2-4 水库调洪演算成果表频率（%）50.5洪峰流量（m3/s）6.09.0最大下泄流量（m3/s）1.73.2最高水位（m）82.9183.21最高水位库容（104m3）1717第三章 工程地质勘察工作主要是根据设计要求和有关工程地质勘察规范，如水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）以及岩土工程勘察规范（GB50021-2001）等，结合库坝现状的实际情况进行，进行本次勘察工程主要沿主、副坝坝顶轴线各布设2个钻探孔，孔距在主坝35m，副坝28m，钻孔深度一般入坝基土35m。同时取土样和作标贯试验。此外，对有关的天然建筑材料也进行调查了解。野外勘察施工于2006年12月2526日进行，共计完成的工作量：钻探孔4个 总进尺53.55m原位标贯试验 13次取土样作土工试验 9组(含击实样1组)观测地下水位 4孔次天然建筑材料 3处本报告提供的地层渗透系数均为室内土工试验结果。一、库区地形地貌特征和地质条件 区域地质概况水库位于北东走向的潮安-普宁深大断裂带南面段的南东侧。水库周围出露的岩石地层为燕山五期花岗斑岩53（）小岩体，其东边和北边是上侏罗统次火山岩石英斑岩J3分布区。该岩体目前尚未发现有明显的断裂构造迹象，是相对稳定地段。在地貌上，库区周围地层风化剥蚀形成的山体多呈圆顶山，山体高程一般为100150m，坡度平缓，没有出现危险边坡，风化土和植被不甚发育。 库坝岩土地层工程地质特征主坝和副坝呈折线相连接组成“”型，两头都座落在覆盖有强度较高的坡残积土坡上，山体平缓稳固。根据本次钻探揭露的情况，主、副坝岩土地层相似，自上而下总体可分为3层：二、 大坝坝体评价 坝体素填土（QmL）坝体钻探填土最大厚度12.30m，其土料都来自水库区的坡残积土，主要为砂质粘性土（室内土工定名为“粉土质砂”），呈浅黄土黄色，干稍湿，岩芯松散状，半固结。含粗粒土（2mm）成分占13.7%，粉粘粒为44.5%,有大量风化岩碎块,标贯实测击数45击，地基承载力特征值fak=90kpa，其它主要物理力学指数平均值为：含水量=14.9%，干密度Pd=1.33gm3，孔隙比e=0.982，液限WL=41.7%，固结慢剪粘聚力C=20.0kpa，内摩擦角=25.70，垂直渗透系数大值平均值K=1.9910-3cm/s。 坝基坡积土（Qdl）厚度0.70.9m，平均0.8m，呈砖红色棕黄色的粉砂质粘土（室内土工定名为“粉土质砂”），稍有粘性，含多量石英砂粒，很湿，可塑、标贯实测击数1213击，地基承载力特征值fak=190kpa。 坝基残积土(Qe)钻探未钻完本层，钻见视厚度2.352.70m，平均2.5m，是花岗斑岩风化残积的砂质粘性土（室内土工定名为“粉土质砂”）,呈褐黄棕黄色，很湿，硬可塑。粗粒土（2mm）含量占7.6%，粉粘粒51.1%，土体中含有少量铁锈色结核小团粒。标贯实测击数1516击，地基承载力特征值fak=210kpa。其他主要物理力学指数平均值为：含水量=31.7%，干密度Pd=1.26g/cm3，孔隙比e=1.112，液限WL=39.3%，固结慢剪粘聚力C=20.9kpa，内摩擦角=25.70，垂直渗透系数大值平均值K=2.2210-5cm/s。三、天然建筑材料 土料场经初步调查，筑坝加固的土料可选在库区内库坝以北约100m处的小山坡地取得。该处是花岗斑岩风化的坡残积土，为浅黄黄褐色的砂质粘性土，分布范围面积大，可采厚度25m，估计储量超过8万m3，据料场所取的击实土样实验结果，土料的最大干密度Pdmax=1.654g/cm3，最优含水量0=18.1%。 石料场经选择，石料可选在位于该水库以东约150m处的小山上，该处有较多的石头裸露，石料为新鲜的花岗斑岩，灰色肉红色，斑状结构，岩石体节理不甚发育，块度好，开采条件良好，估计储量超过2万m3，适合建坝块石和碎石用料，交通运输不够方便。 砂料场水库附近没有天然砂料场，砂料可选在捷胜镇靠近海边的沟谷出口处砂场供应站购买，该砂料为粗砂，质量优良，储量大，可满足本工程的需求，交通运输方便，但路程稍远，距本库坝约15km。第四章 工程加固设计一、工程总体布置水库位于镇村以北约3km处的丘陵山区中。水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小（二）型水库，其集雨面积0.21km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。本水库属小（二）型水库，工程等别为等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。设计防洪标准为P=5%（20年一遇）；校核防洪标准为P=0.5%（200年一遇）；溢洪道消能防冲设计标准为P=5%（20年一遇）。该水库枢纽建筑物主要有主坝和副坝及溢洪道、放水涵等。其中主、副库坝都为均质土坝，坝顶轴长分别为114m和110m，坝面宽窄悬殊，最大坝高12m，坝顶高程83.6m。溢洪道位于主坝右坝头以西约100m处的小山坡下，堰顶宽度2.0m，进口底板高程81.35m，放水涵为粘土瓦管，管径0.2m。二、大坝工程加固设计 大坝高度复核 波浪爬高计算 水位：由调洪计算可知，水库的设计洪水位和校核洪水位分别为：设计洪水位：（P=5%）为82.91m；校核洪水位：（P=0.5%）为83.21m； 水深：设计洪水位时：坝前水深6.91m，风区内平均水深5m；校核洪水位时：坝前水深7.21m，风区内平均水深5.5m。 风速：本工程的大坝主要受正西北风影响，根据市气象站提供的资料，陆地西北风十分钟多年平均最大风速为VNW=5.4m/s，取气象台隐蔽系数K1=1.3，地形系数K2=1。由K1K2=1.3和VNW=5.4m/s,查水工设计手册（水利电力出版社1984年版）中图17-4-2得风速为6.3m/s,按表17-4-5取库面风速比陆地增大10%，所以库面风速V库NW=6.93m/s。计算风速：正常工况时V设=1.5V库NW=8.1m/s；非常 工 况 时V校=V库NW=6.3m/s。 等效风区长度水库主坝主要受西北风影响，风作用水域的长度采用等效风区长度，即在水域平面图上，从计算点逆风向作主射线，它与水域边界点的距离为D0（0=0），然后在主射线两侧每隔7.5作射线，它与水域边界交点的距离为Di（i=1，26），并按下式计算等效风区长度De。De=(i=0，15) SDJ21884式中：De为等效风区长度(m)，Di为各射线由计算点至对岸的距离，由万分之一地形图上量取。i为计算方向与主射线夹角，i=i7.5计算结果如表4-1： 吹程计算：由本库区的万分之一地形图和水工设计手册（水利电力出版社1984年版）中有关公式可算得：设计工况（P=5%）：吹程为0.163km；校核工况（P=0.5%）：吹程为0.167km。表4-1 主坝等效风区长度计算表iicosi设 计 情 况校 核 情 况Di(m)Dicos2iDi(m)Dicos2i-6-450.70742214422-5-37.50.79351325333-4-300.866630472635476-3-22.50.92480688573-2-150.96688829286-1-7.50.99112712513112900129029029529517.50.9912632582682632-150.9661781661811693-22.50.9241631391681434-300.9661441341461365-37.50.79310767112706-450.70780408542合计11.59418941937 风浪爬高计算水库迎水面为浆砌石护坡，水面线以上坡比为1：2.5，风浪爬高计算采用“K-5.EXE”程序进行（计算过程详见附录5、附录6），结果如下：设计工况（P=5%），累积概率爬高值R设=0.229m，波浪壅高值e=3.92510-4。校核工况：（P=0.5%），累积概率爬高值R校=0.144m，波浪壅高值e=1.62510-4。 坝顶超高计算及确定根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001），坝顶在静水位以上的超高由下列公式确定（计算过程详见附录7），即Y=R+e+A式中：Y 为计算超高值； R 为波浪爬高值，具体取值见上面计算；A 为安全超高，其值查碾压式土石坝设计规范设计工况时为0.5m，校核工况时为0.3m。 E 为波浪壅高值，具体取值见上面计算；表4-2 坝顶高程计算表水位（m）风速（m/s）风区长度（m）波浪爬高（m）涌浪水高（m）安全超高A（m）所需坝顶高（m）现坝顶高程（m）设计情况82.918.11630.7293.925*10-40.584.1483.6校核情况83.215.41670.1441.625*10-40.383.6583.6由上面的计算结果可知，本次安全鉴定计算得的坝顶高程由设计工况控制。水库现状坝高83.6m，由此可知水库主坝需要加高。 大坝浸润线计算 坝体土样物理力学指标表表4-3 坝体土样物理力学参数表项目垂直渗透系数直剪试验(慢剪S)密度(湿/干)土粒比重空隙比饱和重度k(cm/s)c(kPa)()(g/cm3)Gsesat(kN/m3)平均值1.50E-0320.0 25.71.54/1.332.651.0015 18.395小值平均值1.99E-0324.926.91.56/1.362.65 0.977 18.395大值平均值1.01E-0315.124.6 1.52/1.322.651.02618.395以上表4-3是根据广东省市城区镇水库加固工程工地质勘察报告中的地层主要物理力学参数表、土工试验报告等整理所得。 计算工况：因坝体与坝基残积层、坡冲积层的渗透系数不接近，故按有限深度不透水地基、坝脚帖坡排水水工况进行计算。电算程序为“理正岩土渗流计算分析程序”， 结果见下表4-4,4-5。（计算过程详见附录8） 正常蓄水位（82.00m），无下游水位工况下的坝体稳定渗流浸润线。 库水位从设计洪水位（82.91m）按正常泄洪降至正常蓄水位（82.00m），无下游水位的现状坝顶上游坡非稳定渗流浸润线。4-4 加固后主、副坝各种工况下浸润线计算结果工况上游水位（m）下游出逸点高度（m）渗流量（m3/dm）逸出情况1/3坝高水位4.200.4500.258落入贴坡排水正常高水位10.43.8162.187落入贴坡排水设计洪水位11.314.8462.778校核洪水位11.615.2423.004设计水位降至堰顶水位11.31落入贴坡排水表4-5 主坝浸润线坐标初始浸润线坐标降后浸润线坐标设计洪水位正常高水位校核洪水位X(m)X(m)Y(m)Y(m)X(m)Y(m)X(m)Y(m)X(m)Y(m)27.90926.71210.68511.16428.27510.61626.0009.85629.02510.85827.94526.86910.69311.16731.03610.18729.2469.42831.61210.43327.98227.02510.70011.17133.7979.73932.4928.97934.1999.99028.01927.18110.708111.17536.5588.27035.7388.50736.7869.52728.05527.33710.71611.17839.3198.77538.9848.00739.3739.04028.09227.49410.72311.18242.0808.25242.2307.47341.9608.52528.12927.65010.73111.18644.8417.69245.4766.89944.5477.97828.16527.80610.73911.18947.6017.08948.7226.27247.1347.38928.20227.96210.74611.19350.3626.42951.9685.57549.7216.75028.23828.11910.75411.19753.1235.69355.2144.77752.3086.04328.27528.27510.76211.20055.8844.84658.4603.81654.8955.242 浸润线计算计算工况及其相应参数水位降落工况：水库水位从82.91m降至堰顶水位82.0m 水库设计水位从82.91m降至堰顶水位82.0m历时t=25.661.0694天(详见TH-3电算附录3)平均日下降速度0.91/1.06940.851m/dK=1.0110-3cm/s0.82764m/d（小值平均值）0.051K/v=20.1086 60K/v=20.10861/10 属于缓降，需计算各时段浸润线 大坝稳定分析计算根据实测的大坝现状断面和设计断面，按规范要求分别对坝体进行稳定分析评价。采用计及条块间作用力的简化毕普肖法进行稳定分析，强度计算方法采用有效应力法，并应分别计算下列工况： 正常蓄水位稳定渗流条件下的下游坝坡。 库水位从设计洪水位按正常泄洪降至正常蓄水位的非稳定渗流上游坝坡。 地震时的设计工况。本阶段需对加固后主坝的滑坡稳定进行复核计算，滑坡稳定采用STAB2005程序计算，电算过程附后。模型的计算参数见表4-7，表4-7 防渗加固后主坝力学参数值表位置区号凝聚力（kPa）内摩角（）湿容重（KN/m3）饱和容重（KN/m3）坝体125.72015.09218.325坝基225.720.916.26818.813表4-11 防渗加固后主坝抗滑稳定计算成果表计算内容稳定系数规范规定最小稳定系数主、副坝正常蓄水位下游坝坡1.8381.25设计水位降至堰顶水位上游坝坡3.1451.25设计蓄水位下游坝坡（地震）1.6301.25从计算结果可看出，各工况计算的稳定系数均大于规范规定的最小稳定系数，主坝能够满足抗滑安全要求。 大坝存在的安全隐患和除险加固措施 大坝存在的安全隐患据水库工程管理运行报告记载，水库运行过程中出现不少问题，水库建于70年中期，限于当时的历史、经济以及技术条件，工程原设计较为简单，后虽经多次维修，但由于施工质量差，设计不完善，加上运行几十年，工程主要建筑物在不同程度上都存在着各种安全隐患，主要表现为：水库主、副坝为碾压式均质土坝，其填筑材料取自邻近山体，土质差，土料中含砾砂成份较多，土料渗透系数大；压实度不够，坝身填筑质量差。主坝下游坝脚虽做有排水体，但现已基本失效，水库运行以来，多次出现多处大面积“牛皮胀”。主、副坝上游护坡为干砌石，护坡杂草从生，无砂浆勾缝，并历经台风暴雨袭击凹凸不平，护坡脚严重掏空，护坡失稳。在高水位遭遇台风时，护坡崩塌危及大坝安全。主、副坝顶宽度宽窄悬殊，坝体单薄，水土流失非常严重。从当前出现的问题看来，大坝主要问题是： 防渗性能差，背水坡出现漏水点和牛皮胀。 排水系统失效。 迎水坡原浆砌石护坡失稳且护坡面不够要加固处理。 坝体单薄，坝顶宽不够，需要对坝身培厚、坝顶加宽。 加固措施 防渗处理多年蓄水运行反映，原坝体渗漏严重，坝的背水坡多处出现牛皮胀和渗漏点。这不仅反映坝体防渗性能差，而且反映其排水系统已失效。本次加固采用前堵后排的方式，上游坡拟在坝内坡干砌石护拆除后重新砌筑砼护坡，在砼底部两层砂砾层厚100，中间进行复合土工膜（二布一膜）防渗处理，主坝长114，副坝长110m，复合土工膜铺设至坝最底端，共计面积为7676 m2。下游坡坝后设贴坡排水棱体， 主、副坝在75.5，77.5m高程以下部分设置贴坡反滤体。反滤体由0.10m厚粗砂层、0.10m厚碎石层和0.4m厚砌石组成，反滤体紧贴坝坡后，滤体后设排水沟，使渗透之水从沟中排走。 护坡上游护坡：本次设计上游坝坡坡度为1:2.5，从坝顶至坝脚用砼护坡护满，砼护坡厚0.1m，砼护坡块为3.03.0m，砼缝充填沥青木板。下游护坡：现有坝坡杂草丛生，清除杂草及小树，按1:2.5坡度培宽坝体厚度并压实，用草皮护面，主坝设置两条宽1.0m的阶步，从坝脚直到坝顶。 修整坝顶面坝顶面经过三十多年的风雨冲刷，坝顶凹凸不平，需做适当修整。对坝顶不规则的部位进行整修，采用泥结碎石作为坝顶路面，厚0.20m，以便平常交通及汛期运送抗洪抢险物资，且确保加固后坝顶高程达到84.20m 。坝顶采用无组织排水，所以不设横向排水沟，但主坝设两条纵向阶步，宽1m，阶步外侧各设排水沟。 培土加宽坝面经计算原坝顶高程定为83.6m，需加高至84.2m。现坝顶宽窄悬殊，按现行有关规范，选定主坝、副坝坝顶宽度为5.0m，从外坡培土加宽坝面，上游坝坡坡度为1:2.5，下游坝坡坡度1:2.5。三、溢洪道加固设计 溢洪道存在问题及加固措施溢洪道，位于主坝右坝头以西约100m处的小山坡下，堰顶宽度3.0m，进口底板高程81.35m。开敞式土质溢洪道残破、崩塌，淤积阻水，土壁垮塌失修。针对溢洪道存在的问题，加固措施如下：重建溢洪道。溢洪道为五级建筑物，设计洪水标准为20 年一遇设计，200年一遇校核，消能防冲洪水标准为10年一遇。 溢洪道设计有关计算 泄流能力计算本次设计所用到的下泄流量过程线，根据本次设计中初步拟定的溢洪道的尺寸确定。溢洪道采用开敞式宽顶堰泄流，堰顶高程为82.0m，堰顶宽2.5m，堰顶长2.5HL7m10H，下泄流量按宽顶堰计算。式中：Q流量（m3/s）。 B溢流堰总净宽（m），B=2.50mm流量系数，此处m=0.380， 侧收缩系数此处=0.98H0计入行近流速的堰上水头（m），本次计算忽略行近流速，此处H0=H，计算结果见表4-12表4-12 泄流能力计算表水位水头H0净宽B流量系数m侧收缩系数下泄量Q(m3/s)流态82.002.500.3800.980自由82.50.52.500.3800.980.50自由83.01.02.500.3800.982.12自由83.51.52.500.3800.985.29自由84.02.02.500.3800.9810.48自由84.52.52.500.3800.9818.15自由85.03.02.500.3800.9828.78自由 调洪演算根据入库洪水过程线及上述泄流曲线进行调洪演算（采用调洪TH3调洪演算程序，计算结果详见计算附件）。由调洪演算的结果可确定坝高及溢洪道的侧墙高度。详见计算附件。表412 调洪演算结果表 频率(%)项目P0.5P5洪峰流量m3/s96最大下泄流量m3/s3.21.7最高水位m83.2182.91相应库容(万m3)1717 泄槽水面线计算 计算工况考虑下列二种工况，即下泄20年一遇洪水；下泄200年一遇洪水。 临界水深与底坡类型判别按矩型断面泄槽考虑，临界底坡计算采用以下公式计算： 计算结果详见表4-13。（ ）式中：iK临界底坡； AK相应临界水深时的过水面积（m2）；CK谢才系数； XK相应临界水深时的湿周（m）；hk临界水深（m）； RK相应临界水深的水力半径（m）；n糙率； q泄槽的单宽流量（m3/s）； 动能修正系数，此处取=1.1。 表4-13 临界底坡计算表工况下泄流量QqhKAKXKRKnCKiK第一种(5%)61.70.681.37423.37420.40.01271.7460.00292第二种(0.5%)91.70.681.37423.37420.40.01271.7460.00292加固后泄槽段底坡为0.01，由上表计算结果可知，泄槽底坡均大于临界底坡，因此泄槽段在上述二种工况均为陡坡。 泄槽起始断面水深计算因泄槽上游与宽顶堰连接，故泄槽起始断面定在泄槽首部，起始水深h1取用泄槽首端断面计算的临界水深hk。由表4-13可知，工况一与工况二的临界水深分别是0.68m，则工况一与工况二泄槽起始断面水深相应为0.68m。 水面线计算根据上述计算得的起始水深和泄槽的断面尺寸，糙率取n=0.015，采用PC-1500程序集中D-7程序对泄槽段水面线进行计算。 溢洪道陡坡水面线计算和侧墙高度复核因校核工况下泄流量最大，相应侧墙高度也最大，所以泄槽侧墙高度应不少于校核洪水情况下的掺气水深的要求。本计算采用非均匀流水面线计算程序“D-7.EXE”进行计算。溢洪道侧墙高度计算：式中：h未计入波动及掺气的水深，m； 不掺气情况下斜槽计算断面的流速，m/s； hb计入波动及掺气的水深，m; 修正系数，取1.01.4；由溢洪道设计规范(SL253-2000)取200年一遇（P=0.5%）的洪水标准作为溢洪道陡坡段的校核流量，水面线计算成果表如下：分段水深h正常水深h0临界水深hk流速v分段长dL累积长L曲线类型掺气水深00.50.3590.5722.56000B20.512810.4340.3590.5722.94810.010.0B20.446820.4100.3590.5723.12510.020.0B20.422830.3910.3590.5723.27210.030.0B20.403840.3850.3590.5723.32510.040.0B20.397850.3790.3590.5723.37810.050.0B20.391860.3730.3590.5723.43410.060.0B20.385870.3670.3590.5723.49210.070.0B20.3798新建侧墙高度为1.20 m,满足要求。四、输水涵管加固设计 输水涵管存在问题和加固措施放水涵破烂漏水，为粘土瓦管，原管径0.2m。原涵作全管段封堵并灌浆处理。重建输水涵为虹吸式放水涵管，为管内径150mm的无缝钢管，下游坡的直管可直插入下游设置的出水池内。灌水孔及排气孔应设于上游端的驼峰顶上，并分开设置。驼峰段周边用20cm现浇混凝土包裹，两段采用镇墩，驼峰两段以下的管道全部采用支墩，使管道两段伸缩自由，两边不易摆动。 复核分析计算根据关于广东省水利厅文件关于印发小型水库除险加固工程设计报告书编制指引(修改本)、应用虹吸式放水涵管技术注意事项进行设计。 管径的确定灌溉面积120亩，估算设计流量0.012m3/s, 粗糙系数n为0.012。局部水头损失系数:进口，出口，弯头分别，。加固后坝顶高程84.2m，虹吸管最高点坝顶相距1.5m，上游水位74.2m，下游水位76.2m，死水位72.0m，管长l1、l2、l3分别是13.75m，17.5m，12.5m，上下游水头差为 因为沿阻力系数或谢才系数C都是d的复杂函数，因此需用试算法。先假设d0.11m，渠道宽度b0.5，h0.2m，平均流速：虹吸管，渠道。计算沿程阻力系数：故 又因 可求得 与假设相符。 进水池和出水池尺寸确定进水池：宽度：B3D进30.110.33m长度：L1.5B1.50.330.495m深度：H=P+h淹+Z1.13m（悬空高度P0.62D进0.0682m，h淹1.8D进0.198m）出水池：长度管口下缘至池底的距离P，采用10cm。管口上缘最小淹没深度出水池宽度出水池底板高程因所得直径和假设值接近，故采用管径d为0.15m，复核满足设计要求