水库除险加固工程初步设计报告5

目 录1 工程概况11.1 概 述11.2安全鉴定结论及除险加固建议11.3工程除险加固必要性41.4除险加固设计81.5工程概算81.6XX水库除险加固后主要工程特性表82水文102.1流域概况102.2水文基本资料102.3设计洪水112.4坝顶高程173工程地质勘察与评价303.1工程地质概述303.2大坝填筑土体及岩石的物理力学性质323.3主要建筑物工程地质条件评价333.4天然建筑材料343.5结论及建议344 枢纽建筑物除险加固设计364.1 设计依据364.2 大坝除险加固设计364.3 溢洪道整治设计504.4 放水设施整治设计554.5 附属设施设计564.6 主要工程量565 工程管理575.1 工程管理机构575.2 工程管理设施575.3 工程管理范围及保护范围575.4 工程运行管理586 施工组织设计606.1施工条件606.2施工交通运输616.3 施工期水库水位调度616.4 主体工程施工626.6施工布置646.7 施工总进度657工程占地677.1 工程占地实物指标677.2 工程占地安置规划677.3工程占地补偿投资概算678 环境保护与水土保持设计708.1 环境保护设计708.2 水土保持设计759 投资概算819.1 工程概况819.2 编制原则和依据819.3 设计概算中其他应说明问题839.4工程投资概算839.5 工程投资概算表8410 经济评价8510.1 工程概况8510.2 国民经济评价8510.3 财务分析8810.4 综合评价891 工程概况1.1 概 述XX水库位于长江水系XX支流，该水库坝址位于XX区永新镇，是一座以灌溉为主的小（2）型水利工程。水库大坝距XX区约23.2km，水库大坝不通公路，对外交通不方便。坝址以上集雨面积1.10km²，库区内主河槽长1.12km，河槽平均坡降为76。XX水库除险加固后，最大坝高18.40m，总库容52.57万m3。水库设计灌溉面积2650亩，有效灌溉面积2513亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）之规定，本工程属等小（2）型水利工程，该坝设计洪水重现期为20年一遇，相应洪峰流量22.5m3/s，相应下泄流量7.28m3/s；校核洪水重现期为200年一遇，相应洪峰流量34.10m3/s，相应下泄流量11.98m3/s。XX水库大坝安全评价为不安全的三类坝，属病险水库大坝，需采取除险加固措施，确保下游国家和人民生命财产安全。重庆市水利电力建筑勘测设计研究院受重庆南州水务集团有限公司的委托于2012年02月开始进行本工程枢纽除险加固初步设计工作。设计人员会同业主单位领导、有关人员到现场查勘、了解、收集有关资料，依据现行规程规范的有关规定，于2012年03月编制完成了本设计报告。1.2 安全鉴定结论及除险加固建议1.2.1大坝安全鉴定结论2012年01月，受重庆市南州水务集团有限公司委托，重庆市水利电力建筑勘测设计研究院承担了XX水库大坝安全评价报告的编制工作，我院成立了项目组，踏勘了现场，查阅了有关资料，并与参加该工程施工的有关同志进行了座谈，以工程设计、施工、竣工资料和相关图纸、运行管理档案资料、现场巡视检查、调查资料以及本次现状实测资料等为依据，按照水利部颁发水库大坝安全鉴定办法及水利部大坝安全管理中心下发的补充工作通知书的要求，结合本工程实际情况于2012年02月初编制完成了重庆市XX区XX水库大坝安全评价报告。2012年02月XX区水务局组织专家组对XX水库大坝安全评价报告进行了评审，专家组取得了一致意见，并形成以下安全鉴定结论：（1）水库枢纽工程的作用XX水库是一座以灌溉为主、兼水产养殖的小（2）型水利工程。本次水文复核后，总库容52.57万m3，正常水位对应的库容45.1万m3，设计灌面2560亩。（2）大坝运行管理从运行情况分析，水库大坝目前存在许多问题：坝基存在渗漏，放水闸阀及拉杆锈蚀等。这些问题都未能得到行之有效的整治，水库枢纽工程常年带病运行。从大坝的监测角度上看，无观测设施，维护和监测未按规定项目，内容和要求及有关规范规程的规定执行。综上所述，根据水库大坝安全评价导则的有关规定，XX水库大坝运行情况综合评价为“差”。（3）洪水复核原大坝设计、校核洪水标准采用的是20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核，本次将水库设计、校核洪水标准定为20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）中有关规定，设计、校核洪水标准不满足规范要求；水库大坝实际的抗洪能力不满足国家现行规范要求；溢洪道长度不够，且尾端无消能防冲措施，无消力池和排洪渠，水库水不能安全下泄到下游河道，水库泄洪建筑物存在安全隐患，对水库行洪十分不利；水库的抗洪性能为C级。（4）大坝建筑质量评价XX水库大坝碾压质量较差，坝基渗漏比较严重，外坝脚有渗漏水。下游坝坡未护坡，坝体岸边无排水沟；溢洪道长度不够，且尾端无消能防冲措施，水库水不能安全下泄到下游河道；综上分析认为，XX水库施工质量大部分未达到规定要求，工程运行中存在质量缺陷，故本次评价认为工程质量不合格。需马上治理。（5）大坝渗流稳定性评价根据大坝的运行情况，结合渗流分析和现场检查，水库枢纽渗流存在以下问题：坝基渗漏比较严重；锥形闸阀及拉杆锈损老化，启闭困难，漏水严重。XX水库大坝最大渗透坡降J=0.19，小于大坝允许渗透坡降J=0.53，不存在发生渗透破坏的可能。根据水库大坝安全评价导则SL258-2000的要求，将该水库大坝的渗流安全性级别定为B级。（6）结构稳定性评价经计算，大坝上游工况下抗滑稳定安全系数均满足规范要求，下游坝坡各工况抗滑稳定安全系数均不满足规范要求。因此，大坝的下游坝坡处于不稳定状态，有失稳可能。溢洪道边墙稳定满足规范要求。参照水库大坝安全评价导则（SL258-2000）规定，大坝的结构安全性定为C级。（7）抗震及金属结构安全复核结论水库区域构造属稳定区，其工程区地震基本烈度小于度，视为满足抗震要求。大坝抗震安全评定为A级。XX水库金属结构为300mm锥形闸阀1个。经多年运行，锥形闸阀锈损老化，启闭困难，止水不严，漏水严重。因此，根据水库大坝安全评价导则的有关规定，大坝金属结构安全评定为C级。根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）之规定，各单项安全性级别中有一项以上为C级应定为三类坝。故XX水库大坝定为三类坝，属病险水库大坝。1.2.2除险加固的意见及建议(1)大坝：培厚放缓下游坝坡，并对上、下游坝坡进行护坡；对大坝坝基进行帷幕灌浆处理；增设下游坝坡排水沟；白蚁防治。坝顶加宽，并修建防浪墙。(2)溢洪道：增高溢洪道控制段边墙，衬砌溢洪道底板，延伸溢洪道，增设消能设施。(3)放水设施：更换放水设施为PE管，闸阀控制放水。(4)增设大坝安全监测设施和通讯设备。(5)拆迁溢洪道碍洪建筑物。(6)新建管理房。(7)新修防汛公路2.0公里。(8)水库未除险加固前，应限制水库水位运行，确保大坝安全。1.3工程除险加固的必要性XX水库是20世纪80年兴建的以灌溉为主、兼防洪及水产养殖的小（2）型水利工程。随着时代的发展，越来越显示了她的巨大的社会经济基础作用，已成为造福当地的不可缺少、不可替代的“幸福”工程、“民心”工程，她的安全运行不仅关系工程本身的存亡和损失，更关系到水库下游的村镇、学校、千家万户生命财产的安危，关系到周边农村乃至XX区社会经济的发展与繁荣。由于历史原因及物力、财力限制，工程施工以当地民工队伍群众性施工为主，工程质量不合格，水库大坝安全评价为三类坝，属病险水库大坝。 由于水库目前存在诸多不安全因素，影响水库的正常安全运行，工程效益不能充分发挥，若不进行加固处理，一旦失事，将危及下游居民的生命财产安全。实施除险加固，消除重大安全隐患，避免工程失事，确保水库大坝及下游防洪安全，至为重要。XX水库由于大坝稳定性差，每年需限制水位运行，减少了水库蓄水量，使水库难于充分发挥蓄水功能，工程供水能力低下，一有干旱，特别是伏旱，往往产生农业灌溉、农村人畜饮水等供需水间难以协调平衡的矛盾，争水、抢水等水事纠纷不断，影响生产、工作、学习和社会稳定。如此突出的供需水矛盾，要靠短期内新建具有一定规模的水源工程或调水工程解决问题是不现实的，只有对XX水库进行除险加固建设，恢复水库设计正常蓄水位，可缓解国民经济建设各用水部门间的供需水矛盾，满足设计水平年的供水要求。因此XX水库除险加固是水库恢复原有功能，充分发挥水库工程综合利用效益的要求。综上所述，为了给XX区XX水库灌区创造良好的水利基础条件，抗预旱灾，调整农村产业结构和种植业结构，发展“三高”农业和第三产业，增强农业综合生产能力和综合效益。保证大坝安全，从而确保下游国家和人民生命财产安全，更好地发挥水库蓄水兴利功能，充分利用水资源，确保灌溉、供水效益，对XX水库病险进行彻底除险加固建设是非常必要和迫切的。1.4除险加固设计1.4.1 工程等别及设计洪水标准XX水库除险加固后，最大坝高18.40m，总库容52.57万m3。水库设计灌溉面积2560亩，有效灌溉面积2513亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）之规定，本工程属等小（2）型水利工程，该坝设计洪水重现期为20年一遇，相应洪峰流量22.5 m3/s，相应下泄流量7.28m3/s；校核洪水重现期为200年一遇，相应洪峰流量34.1m3/s，相应下泄流量11.98m3/ s。1.4.2 大坝除险加固设计1.4.2.1坝顶整治设计根据坝顶高程复核结论，现状坝顶高程不满足规范要求。根据相关规范要求，原水库大坝顶宽度，不满足规范要求，本次设计将坝轴顶加宽1m，达到预定高程后，铺设10cm厚C20砼路面，路面间距4m进行分缝处理。整治后坝顶高程960.10m,以满足水库管理需求。大坝坝型为均质土坝，整治后最大坝高为18.40m。同时在坝顶上游侧修建坝顶防浪墙，高度1.2m，宽度0.3m的C20现浇混泥土。1.3.2.3 坝坡整治设计上游坝坡：由于原护坡大部分已损坏且护坡板厚度不足，本次设计翻修上游护坡板。从坝顶至946.49m高程由里及外依次铺设0.1m厚的碎石垫层、0.1m厚的C20砼预制块。预制砼块为正六边形，边长300mm。为增加上游护坡的整体稳定性，分别在高程956.817m、955.00m处新设置C20砼防滑墩，防滑墩宽300mm，高500mm。下游坝坡：（1）根据坝型、已成坝体、施工与运行条件和防渗体结构尺寸满足降低渗流量到允许范围等情况，并结合坝体稳定计算，下游坝坡高程960.10m以下，分别对下游坝坡进行培厚放缓，填料为土石混合料，并在高程946.81m以下扩建排水棱体。整治后大坝下游坝坡自上而下坡率分别为1：2.00、1：2.20；转点高程分别为956.00 m；（2）下游坝坡高程946.81m以下，沿原坝坡面扩建排水棱体，并在原干砌条石排水体与扩建排水棱体之间增设反滤层(自上而下分别为0.2 m厚的粗砂、0.2 m厚的碎石)新建的排水棱体由干砌块石和干砌条石（由里至外）组成。（3）下游坝坡采用C20砼格构+草皮护坡，砼框格梁长度为1.8×1.8m，框格断面尺寸为0.25m×0.2m，框格布置成菱形，中间种植草皮；（4）下游坝坡在高程956.00m设置马道一条，宽度为2.0m；（5）坝体后坡与岸坡连接处、排水棱体内侧和下游坝坡马道内侧设置0.3×0.3m的排水沟，以避免雨水漫流对坝的冲刷。排水沟长100m，采用C20砼砌筑，排水沟侧墙及底板厚0.15cm。1.3.3坝基、坝肩防渗 大坝主体座落在J3p地层之上，坝基岩性以紫红色砂质泥岩为主夹杂长石英砂岩。左右坝肩基岩以砂岩为主。岩体稳定，工程地质条件良好。参照邻近柏杨弯水库综实验资料判断大坝坝体不存在渗漏。大坝坝址压水试验表明基岩透水应为弱中透水，以中等透水为主。大坝接触带清基不彻底，未设截渗槽，造成大坝接触带渗漏。河床坝基和左、右坝基均有不同程度的渗漏出水点，呈滴状、股状流出。此外，经计算，大坝最大渗透坡降小于大坝允许渗透坡降，满足规范要求。因此，本阶段拟对坝基及左，右坝肩进行帷幕灌浆防渗。（1）帷幕灌浆设计在坝顶沿坝轴线两边布置一排帷幕灌浆孔，在距溢洪道左侧墙10m布置第一孔，孔间距2m，孔径110mm，共50孔。钻孔总进尺1144m，灌浆孔底高程以最大坝高0.7倍控制，结合两岸情况而定，钻孔总进尺1144m，基岩灌浆进尺613m。基岩灌注水泥(425#)浆。灌浆分二序施工。灌浆孔拟采用硬质合金钻钻进，孔径110mm。灌浆压力建议通过现场试验确定，当采用一般灌浆方法时，可按以下经验公式估算：P=P0+mD，式中P0为基岩表层段的允许灌浆压力，本工程取0.2Mpa，m为表层段以下每深入岩基1m可增加的压力，本工程取0.02Mpa/m，D为表层段以下岩层的厚度（m）。灌浆材料拟采用水泥浆，水泥为32.5#普通硅酸盐水泥，水灰比须经现场灌浆试验确定。需特别注意接触带的灌浆，建议在接触带灌浆时反复多次灌浆，以保证达到灌浆质量。每孔灌完后拨出注浆管，向孔内注满容重大于1.5g/cm3的粘土稠浆，直至浆面升至坝顶不再下降为止。1.4 溢洪道除险加固设计XX水库溢洪道布置在大坝左岸，型式为开敞式明渠，堰顶净宽7.40m，堰顶高程958.00m。经现场检查，溢洪道存在以下问题：溢洪道长度不够，且尾端无消能防冲措施，水库水不能安全下泄到下游河道，控制段边墙高度不满足要求，溢洪道侧墙为浆砌条石，但侧墙条石与条石之间灰浆脱落，部分损毁严重。本次设计拟清除溢洪道的淤积物，增加溢洪道的长度，修建消能设施。整治后的溢洪道的总长86.75m（水平投影），由控制段，泄槽段，消能设施组成。控制段（桩号0+000m0+0026.70m）：为开敞式明渠，轴线长26.70m，进口宽7.40m，出口宽7.40m。进水渠右岸边墙为浆砌条石重力式挡墙，墙高2.5m，墙顶高程960.50m，顶宽1.0m，迎水面坡比1:0.1。墙身设30×300排水孔，孔距2.5 m，呈梅花形布置，最下面一排排水孔应高出底板300，最上面一排排水孔距离墙顶应不小于2500。底板砌筑0.3 m厚C20砼。泄槽（桩号0+026.70m0+076.21 m）：共3段，第1段泄槽长9.30m（水平投影），泄槽坡比i=0.238，泄槽进口高程956.97m，出口高程953.83m，泄槽宽度约8.0m5.0m，该段断面为矩形，边墙墙高为2.70m2.00m，边墙厚1.00m；第2段泄槽长14.60m（水平投影），泄槽坡比i=0.476，泄槽进口高程953.83m，出口高程947.45m，泄槽宽5.0m，该段断面为矩形，边墙墙高为2.0m，边墙厚1.0m；第3段泄槽长25.61m（水平投影），泄槽坡比i=0.195，泄槽进口高程947.45m，出口高程942.81m，泄槽宽5.0m，该段断面为矩形，边墙墙高为2.0m，边墙厚0.5m；泄槽底板均浇筑0.3 m厚C20砼，侧墙均采用C20砼现浇。底板设防滑齿槽，底板分缝处及底板与侧墙结合处均设有橡胶止水带。边墙墙身设30×300排水孔，孔距2.5 m，呈梅花形布置，最下面一排排水孔应高出底板300，最上面一排排水孔距离墙顶应不小于1000。消力池（桩号0+076.21m0+086.75m）：边墙加高部分为C20埋石砼重力式挡墙，顶宽0.5m，高2.0m。在底板上部设10500的构造钢筋，在尾槛上配置设10300的构造钢筋。1.3.5 放水设施除险加固设计改建放水设施进水口，采用C20砼浇筑，并从放水设施进水口分别铺设2根200PE管道经放水涵管至水库下游，对整个涵管灌浆处理。管道进水口设置止水环，末端设置闸阀和检修井。放水设施进水口设置拦污栅,施工中注意防腐防锈处理；放水设施进水口设检修盖板槽。200PE管道共2根，长240m。新建检修井采用砖混结构，其尺寸为2.10m×2.10×2.50m，底板和顶板厚0.2m，0.1m。1.3.6 附属设施设计 原水库无管理房，本次设计拟管理房新址重建，面积为60m2。新建防汛公路2KM。1.4施工组织设计工程区附近地貌上属构造剥蚀切割的浅丘陵地貌，有零星台地分布，可满足施工场地的布置要求。本工程块石用料少，工程区附近有正开采的砂岩条块石料场，拟采用购买方式。工程区附近天然砂砾石料缺乏，工程用量很少，采用购买方式；土料场位于库内，施工开采及运输条件较方便。工程建设所需的水泥、钢材、木材、炸药等可在XX区内采购，生活物资等由施工单位自行采购。施工期生产生活用水从库内取水，设抽水机和供水管线供水，水质、水量均可满足要求。施工期少量机械设备由施工方与当地具有维修、汽修能力的机修点自行联系维修事务，以满足本工程施工机械设备的维修要求。本整治工程施工总工期6个月，计划从第一年9月开始进行施工准备工作，第二年2月全部竣工。第一年9月为施工准备期；第一年10月至第二年1月为主体工程施工期，第二年2月为完建期。1.5工程概算本除险加固工程总投资258.89万元，其中：建筑工程163.98万元，机电设备及安装工程12.12万元，金属结构安装6.16万元。临时工程12.43万元，独立费用45.03万元，基本预备费11.99万元，水保及环保费投资7.20万元。1.6XX水库除险加固后主要工程特性表XX水库除险加固后主要工程特性表序 号 及 名 称单 位整治前整治后备 注一、水文坝址以上集雨面积km21.101.10校核洪峰流量m3/s34.1034.10P=0.5设计洪峰流量m3/s22.522.5P=5二、水库正常蓄水位m958.000958.000设计洪水位m959.365959.365P=5校核洪水位m959.953959.817P=0.5总库容万m352.5752.57正常蓄水位库容万m345.145.1死库容万m30.80.8三、枢纽工程1、大坝坝型土石坝坝顶高程m960.10960.10最大坝高m19.619.6坝顶长度m82.782.7坝顶宽度m23上游边坡1:2.7/1:0.471:2.7/1:0.47从上至下下游边坡1:2.00/1:2.20/1:0.761:2.00/1:2.20/1:0.76从上至下2、溢洪道型式堰型明渠明渠溢洪道堰顶高程m958.00958.00溢洪道堰顶过流净宽m7.47.4溢洪道长度m50. 0686.75设计泄洪流量m3/s7.287.28P=5校核泄洪流量m3/s11.9811.98P=0.53、放水建筑物型式涵管断面尺寸m×m0.7×0.92根直径200最大放水流量m3/s0.780.64四、工程效益设计灌溉面积万亩26502650有效灌溉面积万亩25132513五、除险加固施工施工时间月4六、除险加固工程投资总投资万元258.892水文2.1流域概况XX水库位于长江水系XX支流，该水库坝址位于XX区永新镇，是一座以灌溉为主的小（2）型水利工程。坝址以上集雨面积1.1km²，库区内主河槽长1.91km，河槽平均坡降为76。流域形状为羽毛形，流域内地势西高东低，该区域属盆缘地形，水库上游地势较陡，植被良好。根据本流域邻近的XX区气象站实测资料统计：多年平均气温为22.5，年内以1月气温最低，平均为7.2，8月气温最高，平均为28.0，极端最高气温42.3，极端最低气温为-1.7。多年平均年降水量为1030mm（19702007年），降水时空分布不均匀，最多年降水量为1339mm（1982 年），最少年降水量为748.8mm（2006年），相差 1.8倍，最多月降水量398.8 mm（1964年6 月），59月降水量平均占全年总量的70%，11月次年3月降水量平均仅占全年总量的14%。多年平均相对湿度为77%，最小相对湿度为10%。平均无霜期325天，平均日照时数1245h，平均太阳总幅射量82.5kcal/cm2。多年平均风速1.5m/s，多年平均最大风速10.8m/s，极端最大风速26m/s，最多风向NW。XX水库地理位置及流域水系图见附图2-1。2.2水文基本资料XX水库所属河流无水文测站，但邻近XX支流蒲河石角镇上游有石角水文站、XX区城有XX气象站，现将测站基本情况介绍如下：1）石角水文站基本情况石角水文站位于重庆市XX区石角镇，属XX支流蒲河流域控制站，地理坐标为东经106°48，北纬28°56，测站距河口9.8km，控制流域面积707km2。观测项目有水位、流量等，测站高程基面为假定基面。测站沿革1958年6月，由四川省水利电力厅设立，1962年1月改为水位站，1964年1月改由四川省水文总站领导，1965年4月恢复为水文站。测验河段概况测验河段上游约300m处为大勇闸，下游约10km为大仁闸，河床呈V型，两岸系陡坡，多为黄沙土壤，河底为块石和沙砾石组成，无显著冲淤变化。基本水尺断面以下有一弯道。水文资料复核石角水文站为国家正规水文站，历年水文资料经长江上游水文局整编后交长办审查汇编刊印。1987年前有刊印成册的水文年鉴，1988年后有整编成果。经复查，测站资料整编符合规范要求，成果可供本阶段设计使用。2）XX气象站XX气象站位于XX区古南街道沱湾18号，该站建于1956年7月13日，于1957年1月1日投入使用，历史上3次迁址，最近一次于1963年1月1日迁至现址，观测场20×16m，海拔高度254.8m，目前主要承担地面、农气、酸雨观测任务，本次设计收集到该站如下短历时暴雨资料：XX气象站1980年2007年1/6h短历时暴雨资料；XX气象站1980年2007年1h短历时暴雨资料；XX气象站1980年2007年6h短历时暴雨资料；XX气象站1957年2007年24h短历时暴雨资料。2.3设计洪水2.3.1暴雨洪水特性根据XX区气象站实测降水资料统计，410月均可能出现暴雨，而特大暴雨在79月出现的机会较多，78月常发生局部性雷雨，历时较短，强度较大，也会造成严重的洪灾，根据XX区气象站短历时暴雨实测资料统计：实测最大24h降水量为216.5mm，实测最大6h降水量为118.1mm，实测最大1h降水量为69.6mm，实测最大1/6h降水量为29.5mm。该流域为典型的山区性河流，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月下旬开始进入汛期，59月为本流域大暴雨多发季节，特大暴雨、洪水常发生在此时期，而8月本流域常发生伏旱,若遇暴雨也有较大洪水发生。10月以后,流域内降水较多，但雨强较小，一般不会形成大洪水。水库所在流域河谷深切，岸坡较陡，流域内洪水具有汇集快，洪水过程陡涨陡落，峰型尖瘦，峰顶持续时间短的特点，其洪水过程多为单峰,历时约24h左右，最大洪量主要集中在6h内。2.3.2设计暴雨设计点暴雨由于设计流域与XX气象站相距较近，根据XX气象站的1980年2007年实测最大1/6h、1h、6h、24h（24h暴雨年限为19572007年）实测暴雨资料，采用P型频率曲线适线后，求得XX气象站各历时设计暴雨，并将其与气象在该流域重心处的查值成果进行比较见表2-1，频率曲线见附图2-2、附图2-3、附图2-4、附图2-5。设计流域点暴雨成果表表2-1XX气象站手册时段（t）H0CVCS/CVH0CVCS/CV1/6h16.60.353.5016.50.353.51h41.20.413.5041.20.403.56h60.60.423.5060.30.413.524h77.70.403.5076.70.503.5设计面暴雨水库坝址控制流域面积较小，直接用设计点暴雨作设计面暴雨使用。设计雨型采用气象中地区综合成果，其设计雨型分配比值见表2-2。24h设计雨型逐时（t=1h）分配比值表表2-2时 段123456786h雨量分配比24h中其余18h雨量分配比0.0440.0290.0510.0360.0580.0730.1090.190时 段910111213141516176h雨量分配比0.1500.1920.2030.2150.1920.04824h中其余18h雨量分配比0.1750.1390.0962.3.3设计洪水洪水计算方案及标准洪水计算方案设计流域无实测洪水资料，且流域面积较小，本次设计用XX气象站和手册中的数据，采用推理公式法和综合瞬时单位线法推求设计洪水，然后选择适合本流域计算方法的洪水成果。洪水计算标准根据水利部颁发的水利水电工程等级划分及设计标准（SL252-2000）的有关规定，XX水库为小（2）型水库，工程等级为等，结合工程保护对象及本工程实际情况，设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用200年一遇。水库坝址设计洪峰流量计算推理公式计算参数a、设计流域参数: 在1/10000航测图上量算得水库坝址以上流域参数为F=1.4km2，L=1.91km，J54。b、暴雨参数：设计雨力Sp及暴雨公式指数n，由设计暴雨成果按手册中相应公式计算。c、产、汇流参数：产流参数采用手册中的分区公式计算，即3.6F-0.19，Cv0.23，Cs3.5Cv；流域汇流参数m由设计流域特征参数查手册分区综合公式计算。综合瞬时单位线的产、汇流计算a、产流参数：流域平均暴雨损失量If，查手册中综合分区图，设计流域区，If=1535mm,取25mm，流域平均稳定入渗率fc，查手册综合分区图fc=0.9mm。b、汇流参数：根据设计流域地理位置，查手册综合瞬时单位线汇流参数分区图，属区：1,1010.1686F0.0556·J-0.4366·（F/L2）-0.17271.43200.4280LogF1.8978（F/L2）-0.2743·J-0.0005最大洪峰流量计算根据两种设计暴雨及以上参数，用手册中有关计算公式，分别推得坝址处设计洪峰流量成果见表2-3。XX水库坝址处设计洪峰流量成果表表2-3暴雨计算方法设计洪峰流量（m3/s）P=0.2%P=0.33%P=0.5%P=1.0%P=2.0%P=3.33%P=5.0%XX气象站推理公式法38.636.134.130.627.224.622.5综合瞬时单位线11.410.710.29.148.187.418.54气象推理公式法37.735.333.430.026.724.222.2综合瞬时单位线16.11514.112.6119.888.98洪峰流量采用及合理性分析由表2-3可看出，采用XX气象站实测暴雨资料比采用手册暴雨查值成果计算的洪水成果的略大，在频率0.2%5.0%之间其洪水成果较大。由表6-5可看出，两种洪水计算方法的计算成果存在较大的差异，与推理公式成果比较，瞬时单位线成果明显偏小。由于瞬时单位线推求设计洪水，综合的因素较多，参数确定较困难，其概化后的参数与设计流域存在一定差异。而推理公式比较适合本地区中小流域暴雨洪水计算，另外，从工程安全角度考虑，本阶段采用推理公式法计算成果。综合以上因素，本次设计洪水采用气象站暴雨查值参数的推理公式法计算成果。设计洪水过程线设计洪水总量采用手册中的Wp0.1·HTp·F0.1hF公式推求古岐水库洪水总量。洪水径流系数，据设计暴雨成果，从XX气象站中的综合分区暴雨径流关系查值，其成果见表2-4。XX水库不同频率洪水总量表表2-4P(%)Wp(万m3)Qmp(m3/s)Tp(h)0.517.9334.101.465.012.2422.501.51设计洪水过程线水库坝址设计洪水过程线，采用两种方法推求，其一为手册提供的概化过程线法，其二为三角五点概化法。据调查，本流域的大洪水过程线一般为单峰型，因此采用东部地区单峰概化模型，以峰量控制放大加以推求，五点概化洪水过程线采用前述分析的设计暴雨过程，经概化后推求。前者底宽较窄，一日洪量较集中；后者底宽较长，洪量相对分散，从调洪结果看前者不利，因此从工程安全角度考虑，推荐采用XX气象站概化单峰模型推求的设计洪水过程线水库坝址设计洪水过程线成果表表2-5 单位m3/s时程（h）0.0000.1500.1950.2700.3440.4190.4940.52.5790.599P=5.0%01.132.254.509.0013.518.021.422.5时程（h）0.0000.1450.1880.2610.3330.4050.4780.5210.579P=0.5%01.73.416.8213.620.427.332.434.1时程（h）1.3011.5932.0712.8414.7796.9048.49710.355P=5.0%2016.812.68.424.212.11.050时程（h）1.2611.5442.0082.7544.6336.6928.23610.038P=0.5%32.227.220.413.66.793.391.702.3.4 分期洪水经点绘石角水文站实测各月最大流量散布图，见附图2-6，可看出本地区洪水有明显的季节变化规律。每年3月下旬开始,随着气温的回升和降雨量增多,流量逐渐加大,4月为汛前过渡期,59月为主汛期,降雨量最丰沛,暴雨频繁,洪水也大,年最大流量主要发生在该期。10月为汛后过渡期,随着降雨减少,洪水也小。11月到翌年2月是稳定退水期。根据洪枯水变化规律和施工设计安排, 将全年划分为主汛期59月,汛前过渡期4月,汛后过渡期10月，以及时段12月次年2月, 11月次年3月、11月次年4月、10月次年4月共七个分期，以供施工设计选用。主汛期洪水由设计暴雨直接推求，其余时段洪水，根据石角水文站分期洪水资料（19592001年），各分期以年最大值取样，经频率分析计算，用P型曲线适线确定统计参数，求得石角水文站各分期设计洪水，将各分期最大流量频率曲线点绘到一张图上（附图2-7），相邻分期频率曲线在使用部分未出现交叉现象，各统计参数合理。根据石角站分期洪水成果采用面积比的0.67次方转换到水库坝址处，成果见表2-6、表2-7。石角水文站分期设计洪水成果表表2-6项 目分 期统计参数各频率设计值 Xp（m3/s）均值CvCs/CvP=5%P=10%P=20%P=33%P=50%4月74.01.002.5022316711274.847.459月4500.453.5084771958848839910月83.90.802.0022517813195.564.812次年2月16.70.602.5036.230.123.622.514.311次年3月54.20.802.5014111180.658.940.911次年4月90.00.802.5023418413497.867.910次年4月1170.602.00251211168135103XX水库坝址分期设计洪水成果表表27项 目分 期统计参数各频率设计值 Xp（m3/s）均值CvCs/CvP=5%P=10%P=20%P=33%P=50%4月1.141.002.503.442.581.731.160.7359月22.517.213.37.9410月1.300.802.003.482.752.021.481.0012次年2月0.260.602.500.560.460.360.290.2211次年3月0.840.802.502.181.711.240.910.6311次年4月1.390.802.503.612.842.071.511.0510次年4月1.810.602.003.883.262.592.091.592.4坝顶高程2.4.1调洪演算水库水位库容曲线采用“三查三定”XX水库的水位库容曲线成果，见表2-8。水库水位库容曲线成果表表2-8水位（m）942.00943.00944.00945.00946.00947.00948.00库容（万m3）0.000.400.801.803.005.807.80水位（m）949.00950.00951.00952.00953.00954.00955.00库容（万m3）9.4012.0015.4018.8022.8027.0031.00水位（m）956.00957.00958.00959.00960.00961.00962.00库容（万m3）36.0040.6145.1052.3258.2558.7559.22水库泄流能力曲线本库溢洪道布置于在大坝右岸，为开敞式明渠；溢洪道泄流能力按明渠计算，从溢洪道设计规范查得泄流能力公式如下：h+v2/2g=hk+vk2/2g+hf 式中h、v、hk 、vk分别为两断面的水深和流速； hf两断面之间的能量损失。计算时，假定h，按下式求流量Q Q=Bh 式中流速系数，视进口形状而定，一般为0.96左右； B进口断面的渠底宽； H库水位与坝顶高差。求得Q后，即可以求得式中的v、hk 、vk 、及hf（v=Q/Bh，hk =，vk=Q/Bkhk，hf=，、为两断面之间的平均流速和水力半径，Bk为另一断面渠底宽）。将以上各值代人式，如左右相等，h、Q即为所求值，如不相等，则再设h重新试算。本次计算成果见表6-2。水库泄流能力曲线曲线成果表表2-9水位（m）958.00958.20958.40958.60958.80959.00流量（m3/s）0.000.391.102.113.214.46水位（m）9511.98959.40959.60959.80960.00960.20流量（m3/s）5.857.359.0910.8112.9114.54调洪成果整治后，XX水库正常蓄水位958.00m，相应库容45.1万m3。水库调洪设计、校核洪水采用坝址处设计洪水过程线，设计洪水标准为P=5%，校核洪水标准为P=0.5%，水库无防洪限制水位，下游无限制泄量要求，调洪按静库容水量平衡法，其调洪成果见表2-10。XX水库调洪演算结果表2-10频 率洪峰流量（m3/s）大下泄量（m3/s）相应上游水位（m）相应库容（万m3）P=5.0%（设计）22.57.28959.36552.57P=0.5%（校核）34.1011.98959.81757.932.4.2坝顶高程计算根据中华人民共和国水利部碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）之规定，坝顶高程等于水库静水位加相应的超高h。应分别按以下2种运行情况计算，取其最大值计算，结果见表2-11：设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高； 校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。对于土石坝，坝顶超高按下式计算：y=R+e+式中： R最大波浪在坝坡上的爬高e风雍水面高度，计算式为Hm水域平均水深（m）W风速（m/s）D风区长度（m）K综合摩阻系数，取3.6×10-6计算风向与坝轴线法线的夹角（°）安全超高按规范SL2742001规定，XX水库坝顶超高计算过程如下：根据库区多年平均最大风速W=10.8m/s，风区长度D=630m，上游坝坡洪水位段坡率m=2.33，以及坝前平均水深H等资料，参考碾压式土石坝设计规范碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）附录A计算安全超高。非常应用情况下，按多年平均最大风速计，正常应用情况下，5级建筑物按多年平均最大风速的1.5倍计算。1、 对于内陆峡谷水库，可采用官厅水库公式计算波浪的波高hp和平均坡长Lm (gh5%)/w2=0.0076W-1/12(gD/w2)1/3 (gLm)/w2=0.331 W-1/2.15(gD/w2)1/3.75经计算：设计情况：h5%=0.36m 校核情况：h0.5%=0.22m又：h5%/ hm=1.95,且hm/Hm<0.1故：设计情况： hm=0.18m Lm=4.58m 校核情况： hm=0.11m Lm=3.05m 2、 当m=1.55.0时 式中：Rm 平均波浪爬高，m；m单坡的坡度系数；K斜坡的糙率渗透系数，根据护面类型由规范表查得，取0.9；Kw经验系数，查表得设计情况：Kw=1.014 校核情况：Kw=1.0经计算平均波高：设计情况：Rm=0.33m 校核情况：Rm=0.21m3、 按规范规定：设计波浪爬高值根据工程等级确定，4级、5级坝采用累积频率为5的爬高值R5，查表知R5/Rm=1.84,计算得：设计情况：R5%=0.61m 校核情况：R5%=0.384、 经计算：风雍水面高度e为： 设计情况：e=0.00m 校核情况：e=0.00m5、 安全超高，按规范选定5级建筑物正常运用情况下安全超高=0.5m，非常运用情况下安全超高=0.3m。6、水库坝顶超高为： 设计情况：y=1.11m 校核情况：y=0.68m则坝顶高程应为：Z坝顶=Z洪设+y设(R+e+)Z坝顶=Z洪校+y校(R+e+)计算结果见表6-10。水库坝顶高程计算成果表表6-10计算情况项目正常运用非常运用计算风速 V(m/s)16.210.8吹 程 D(km)0.630.63波浪爬高 (m)0.610.38雍 高 e(m)忽略忽略安全超高 A(m)0.50.3坝顶超高 Y(m)1.110.68水库静水位 (m)959.365959.817计算坝顶高程 (m)960.475960.497XX水库原坝顶高程960.10m，整治后，坝顶高程960.10m，防浪墙挡水高程961.30m，防浪墙挡水高程比计算坝顶高程值960.497m高0.803m，水库坝顶超高满足规范要求。正常运用条件下，坝顶高程高出静水位0.735m，非常运用条件下，坝顶高程高于静水位0.283m，水库坝顶高程满足规范要求。3工程地质勘察与评价3.1工程地质概述3.1.1区域地质概述工程区位于盆东平行岭谷区（）及盆南山地与丘陵区（）的东南接合部。区域地貌类型属于中低山地貌，区内山脉大体呈南北向延伸，与地质构造线基本一致。本区主要出露中生界白垩系、侏罗系、三迭系及古生界二迭系、志留系、奥陶系、寒武系地层。其岩性为碎屑岩与碳酸岩相同间分布。工程区内出露白垩系上统夹关组（K2j）地层。第四系地层除河流发育有少量冲洪积(Q4pal)堆积层外，两岸发育有少量崩坡积（Q4col+dl）、残坡积（Q4edl）堆积层。工程区位于华蓥山穷褶束南温泉背斜南西翼，主要发育南北向构造，岩层产状平缓。坝区构造简单，为一单斜构造，岩层走向北38°40°东，倾向西北，倾角5°6°，坝轴方向左岸至右岸108°，岩层倾向左岸偏下游。工作区属相对稳定的弱震环境。据中国地震烈度区划图（1990），工程区地震基本烈度为VI度。根据中国地震动参数区划图（1:400万）（GB18306-2001），场区地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期为0.35s。抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。3.1.2库区基本地质条件及评价库区处于构造剥蚀中深切割台状中低山区，出露白垩系上统夹关组（K2j）地层，岩性为砖红色块砂质泥岩、长石英砂岩层；第四系覆盖层零星分布于河床及谷坡两岸，分布范围小，厚度一般不超过5m；库区为一单斜地层，地质构造简单，无断层发育，仅见两组构造裂隙；库区水文地质条件简单，地下水主要有基岩裂隙水及第四系堆积层孔隙潜水两类。库区工程地质条件受岩性的控制，泥岩为良好的隔水层、砂岩具有一定的透水性。无邻谷渗漏和通向库外的承压含水层，地下分水岭较厚。出露的泥岩层被浸蚀和剥蚀，加之表层为耕作土层，在坡面径流洪水冲淘下，水土有流失现象，对水库将会产生一定的淤积。库岸无大规模基岩滑坡与泥石流存在。第四系松散堆积物分布零散，范围小且厚度薄，库区内主要物理地质现象是岩体风化及少量塌岸。岩土质岸坡蓄水后小范围岸坡再造的可能性是存在的，但不会危及水库的安全运行，库岸稳定性较好。综上所述库区工程地质、水文地质条件较好，从水库建成运行至今未发现大的工程地质、水文地质问题，为一良好的蓄水谷地。3.1.3坝址区工程地质条件3.1.3.1地形地貌坝址区沟谷呈不对称“V”字型展布，附近山顶高程975m，坝顶高程960.1m，右岸坡坡度4050°，左岸坡坡度2030°。3.1.3.2地层岩性坝址区分布的地层主要为白垩系上统夹关组（K2j）地层，第四系覆盖层主要由人工堆积层、冲洪积层、残坡积层组成。现由新至老分述如下：1、覆盖层（1）人工堆积层（Q4ml）：由紫红色粘性土，砂、泥岩块、碎石，浆砌条石等混杂组成。主要分布于坝体及坝外修筑坝的弃土部位，层厚0.518.4m。（2）残坡积层（Q4el）：主要为土黄色粉质粘土夹碎石、角砾。分布于两岸小山包和斜坡地带。层厚小于2.0m。（3）冲洪积层（Q4pl）：主要为砂、砾石夹粘性土等。主要分布于沟谷河道中，层厚0.52m。2、基岩坝址区基岩出露主要为白垩系上统夹关组地层：K2j：以砖红色砂质泥岩为主，夹杂长石英砂岩。层厚大于100m；3.1.3.3地质构造工程区位于华蓥山穷褶束南温泉背斜南西翼，坝址区岩层产状310°56°，区内为一单斜构造，坝址区及其附近区域无断层发育。3.1.3.4水文地质条件按地下水的埋藏条件，坝址区主要有风化带基岩裂隙水及第四系孔隙水。风化带基岩裂隙水指赋存于岩层上部中的裂隙水及浅层风化带网状裂隙水，受地表水及履盖层孔隙水渗入补给；孔隙水主要赋存于河床砂卵石层中，主要受河水渗入补给。根据区域水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。3.1.3.5物理地质作用区内物理地质作用主要表现在岩体的风化、卸荷等。1、岩石的风化作用本区岩石以物理风化为主，其形式有表层风化、裂隙式风化。风化速度和深度与岩性、地形、裂隙发育程度密切相关。 2、岩体的卸荷作用由于岩体的卸荷和重力作用，河岸卸荷裂隙发育，形成一定的卸荷带，宽度达数米。卸荷裂隙张开宽度大者达数十厘米，裂隙中多充填泥、碎块石。测区内范围内崩塌作用不发育，无滑坡、泥石流等不良地质现象与人工洞室。3.2大坝填筑土体及岩石的物理力学性质大坝填筑体物理力学参数建议值，根据临近永新镇柏杨湾水库土坝试验值，考虑坝体填筑料的不均匀性，综合类似工程经验，提出建议值。3.2.1土的计算参数的建议值大坝填筑体物理力学参数建议值，考虑坝体填筑料的不均匀性，参照邻近柏杨弯水库综实验资料，提出大坝填筑体物理力学参数建议值见表3-1。