水库安全评价报告

孙庄水库大坝安全综合评价1【摘要】本文从水库的防洪安全标准复核、工程质量、结构安全、渗流安全、金属结 构安全、大坝运行管理以及现场安全检查等主要方面，依据有关现行规范规定和大坝安全评价分类标准，对孙庄水库大坝工程安全性进行了全面复核和综合评价。经复核，水库现有防洪标准不满足要求，且存在许多严重安全隐患，如坝体填筑质量差、坝坡冲刷严重、坝体渗漏、金属结构老化失修等严重问题，已危及水库大坝的安全。因此，综合评价该大坝为三类坝，属于病 险水库，应及早进行除险加固。关键词：孙庄水库 安全评价 病险水库 除险加固1前 言孙庄水库位于信阳市浉河区吴家店乡十里村，处在游河支流上，是一座以防洪、灌溉为主， 结 合水产养殖等综合利用的小（2）型水库。水库于 1977年建成，控制流域面积 0.5km2，总库容 18.3 万 m3，根据防洪标准（GB5020194）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），本次复核将防洪标准确定为 10 年一遇洪水设计，50 年一遇洪水校核，总库容 18.3 万 m3。水库主要建筑物由大坝、溢洪道、1#及 2#输水洞等组成。水库兴建时，工程在无任何勘测设计资料的情况下仓促上马，属“ 三边”工程；由于当时建筑材料缺乏，加之群众性施工，施工质量低劣，又经过三十多年的运行，导致坝体严重渗漏，坝顶高程不满足防洪标准要求，上游护坡大面积空洞、坍塌，且溢洪道未护砌，无消能设施，致使洪水不能安全下泄，直接威胁水库大坝安全。为此，在信阳市水利局直接领导下，成立了水库大坝安全鉴定领导小组，组织力量对水库各方面进行了论证和评价，按照水库大坝安全评价导则（SL2522000）的要求，结合孙庄水库的工程现状，提出的主要专题成果如下：孙庄水库大坝安全综合评价2孙庄水库防洪标准复核；孙庄水库工程质量评价；孙庄水库结构安全评价；孙庄水库渗流安全评价；孙庄水库金属结构安全评价；孙庄水库大坝运行管理评价；孙庄水库现场安全检查报告。本文将以上述成果为主，并结合其它文献对大坝工程的安全性作综合评价。2工 程 概 况2.1水库特性孙庄水库控制流域面积 0.5km2。工程设计防洪标准采用 10 年一遇洪水设计， 50 年一遇洪水校核。调洪成果为：设计水位 114.47m，相应库容 15.5万 m3；校核水位 114.95m，相应库容 18.3 万 m3；水库起调水位 113.40m，兴利水位 113.40m，相应库容 10.1 万 m3；死水位 109.00m，死库容 0.2 万 m3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），孙庄水库属小（2）型水库，工程等级为等，主要建筑物级别为 5 级。主要建筑物有大坝、溢洪道、1# 及 2#输水洞等。工程总体布置见图 11。孙庄水库大坝安全综合评价3、 、1、201、;、985、1、3、4、图 1-1 工程现状平面布置图孙庄水库大坝安全综合评价42.2大坝大 坝 为 均 质 土 坝 ，坝 长 115m（桩 号 0+000 0+115），现 状 坝 顶 高 程114.20 m 114.80m，最 大 坝 高 6.8m，坝 顶 宽 3.5m，无 防 浪 墙 。坝顶路面为土路面，凸 凹 不 平 。据 我 院 2012 实 测 断 面 ，大坝上游坡比为 1:2，下游坡比 为1:1.81:2.1。上 游 坝 坡 未 护 砌 ，冲 刷 严 重 ，杂 草 丛 生 ，下无垫层；下游坝坡不规整，杂草 丛生，无排水设施。2.3溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为开敞式土渠，未护砌，无消能设施，无法安全泄洪。控制段顶高程为 113.40m，底宽 2.0m，最大下泄流量 7.4m3/s。2.4输水洞1#输水洞位于大坝桩号 0+060 处，进口无控制设施，底部高程109.00m，洞身 为砼管，洞身长 24.7m，设计输 水流量 0.08m3/s。出口砌体坍塌，淤积严 重。2#输水洞位于大坝桩号 0+080 处，进口无控制设施，底部高程110.00m，洞身 为 200mm 砼涵管，洞身长 22.5m，设计输水流量 0.08m3/s。出口砌体缺失，淤积严重。2.5观测设施大坝建成时未设置任何工程安全监测设施，无位移及渗漏观测设施。2.6大坝运行情况水库大坝在 30 多年的运行中，曾发生坝体渗漏、溢洪道不能安全泄洪、金属结构老化失修等严重问题，虽经处理仍未消除工程隐患。目前，大坝不孙庄水库大坝安全综合评价5能正常运行。3水 库 防 洪 标 准 复 核3.1洪水计算依据由于孙庄水库无实测流量及雨量资料，邻近又没有雨量观测站，因此暴雨参数采用河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院，1984 年，以下 简称84 图集）和河南省暴雨参数图集（河南省水文水资源局编制，2005 年，以下简称05 图集）分别计算。3.2库容、泄流曲线的采用通过万分之一航测图量算水库的流域面积、河道长度、河底比降，复核结果与以往水文复核的特征值结果相同，即：流域面积 F=0.5km2，河道长度L=0.742km，河底平均比降 J=0.0264。3.3水库现状安全标准复核成果3.3.1调洪原则起调水位 113.40m，水位高于 113.40m 时，溢洪道敞泄。3.3.2洪水计算成果孙庄水库洪水计算成果见表 11。表 11 孙庄水库现状调洪演算成果汇总表P 最高水位(m) 相应库 容( 万 m3) 最大泄量（m 3/s）1/10 114.47 15.5 3.9 1/50 114.95 18.3 7.4 孙庄水库大坝安全综合评价63.4结论按国标 GB5020194防洪标准及 SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准，孙庄水库属小（2）型水库，大坝级别为 4 级。坝顶高程核算见表 12。表 12 坝顶高程核算表 大 坝项 目 符号 单位设计状况 校核状况计算风速 W m/s 22.5 15等效风区长 D m 330 350波向线与坝法线夹角 22 22平均波长 Lm m 6.402 4.251 平均波高 hm m 0.208 0.138 平均波浪爬高 Rm m 0.576 0.336 5%波浪爬高 R5% m 1.060 0.618 折减系数 K 0.952 0.952最终波浪爬高 R m 1.009 0.589 安全加高 A m 0.5 0.3 安全超高 y m 1.509 0.889 最高静水位 H0 m 114.47 114.95 计算坝顶高程 H m 115.98 115.84 现状大坝坝顶高程为 114.20114.80m，低于计算坝顶高程 115.98m，不满足规范要求。因此此水库大坝现状防洪能力为 C 级。4工 程 质 量 评 价4.1大坝质量评价4.1.1坝基根据工程地质勘察报告成果，大坝坝基由抗渗透性能较好的低液限粘土（Q 4al）组成。呈灰褐色，黄褐色黄色，稍湿，土的状态为可塑状态，局部孙庄水库大坝安全综合评价7为软塑状态，标准贯入试验 46 击不等，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，分布在坝基处及冲沟处。承载力特征值 fak180KPa 。据当年施工人员回忆：坝体填筑前曾进行过清基，钻孔注水试验，渗透系数 K10 -6cm/s，属极微透水层。水库运行 30 多年来，未发现大的质量问题， 说明坝 基工程质量合格。4.1.2筑坝土料据信阳市孙庄水库安全评价工程地质勘察报告（以下简称地质勘察报告）对筑坝土料的分析资料得知，坝体填土材料以低液限粘土为主，夹灰色耕植土，填土较杂乱，填土厚度不均一，施工压实不均匀，钻进过程中缩径严重，坝 体填土合格率低。故部分土料不能满足筑坝要求。4.1.3坝体填筑通过本次钻探,孙庄水库坝址区主要存在大坝填土填筑碾压质量差，坝体填土与坝基低液限粘土结合处理较差。根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL18996），粘性土压实度可取 0.950.97，因此本次坝体质量评价采用压实度 0.96。取坝体填土做击实试验，最大干密度为 1.70g/cm3。干密度设计值为1.690.96 1.62g/cm3。将干密度 1.62g/cm3 作 为填土质量评定依据。 该坝填土 6 组土样中干密度 d 范围值 1.551.62g/cm 3，其中 d1.62g/cm3 的为 1，占 16.7%。充分说明坝体填筑碾压质量差，填土 质量合格率低。由室内试验成果并结合现场勘察，坝体填土材料以低液限粘土为主，夹灰色耕植土，填土较杂乱，填土厚度不均一，施工压实不均匀，钻进过程中缩径严重， 坝体填土合格率低。填筑质量较差。故判定坝体填筑质量为不合格。孙庄水库大坝安全综合评价84.1.4大坝护坡大坝迎水坡现状冲刷严重，未进行任何护砌，无法抗御风浪冲刷，危及坝体安全。大坝下游坡坡率不均，现状杂草丛生。4.1.5下游排水设施下游坝坡坡脚处未设置排水体，浸润线高，无排水沟，雨水顺着坝坡冲刷、淘蚀坝 脚，危及 坝 体安全。4.1.6大坝工程质量评价从大坝坝基处理及坝体填筑等方面看，坝体填筑前曾进行过清基，运行 30 多年来， 坝基没有发现大的质量问题。但大坝坝体填筑土料不合格，填筑质量较差，填筑土干密度未达到设计要求，造成坝体渗水、上游坝坡冲刷严重，危及大坝安全。综上所述，大 坝工程 质量判定为不合格。4.2输泄水建筑物质量评价4.2.1溢洪道质量评价溢洪道为开敞式土渠，未护砌，冲刷严重，无消能设施，断面不规整，两侧岸坡坍塌，泄洪不畅，危及水库安全。故溢洪道工程质量不合格。4.2.2输水洞质量评价查阅相关资料及现场察勘，1#及 2#输水洞洞身基础部分持力层均为低液限粘土，该层土沉积密实，厚度大，呈硬塑状，洞身基础不存在变形、渗漏质量隐患，但是 1#输水洞进口无控制设施，洞身断裂，无法使用，2#进口无控制设施，放水极为不便，出口砌体坍塌，缺失。故判定输水洞工程质量不合格。4.3工程质量综合评价大坝填筑土料不合格，填筑质量差，干密度大部分未达到设计要求；上孙庄水库大坝安全综合评价9游坝坡未护砌，冲刷严重，下游坝坡无排水设施，坝顶路面凸凹不平；溢洪道为土渠，未护砌，无消能设施，泄洪不 畅；1#输水洞进口无控制设施，洞身断裂，2#输水洞进口无控制设施，无法控制水流，出口段坍塌、缺失。因此，综合判定工程质量不合格。5大 坝 结 构 安 全 评 价5.1大坝5.1.1计算方法坝坡稳定安全计算采用有限元法，采用有效应力参数。5.1.2指标采用大坝填筑土物理特性指标采用地质勘察报告中提供的数据，其中土体容重采用均值，c 、 值均采用小值平均值。采用值见表 13。表 1-3 筑坝材料物理特性指标（采用值）饱 和 快 剪 饱 和 固 结 快 剪含 水量 (%)密 度(g/cm3)干 密 度(g/cm3)孔 隙 比压 缩 系数 (MPa)压 缩模 量(MPa)凝 聚 力(Kpa)内 摩 擦角 (度 )凝 聚 力(Kpa)内 摩 擦 角(度 )25.3 1.97 1.57 0.730 0.255 6.82 30.0 14.0 29.0 15.05.1.3计算工况坝坡稳定按稳定渗流期和水库水位降落期两种工况进行复核。取大坝最不利断面（桩号 0+050）作坝坡稳定计算。上游坝坡：上游最不利水位 111.53m；校核水位 114.95m 突降至兴利水位 113.40m。（2）下游坝坡：孙庄水库大坝安全综合评价10上游 设计水位 114.47m；正常蓄水位 113.40m上游校核水位 114.95m；5.1.4大坝稳定分析大坝结构安全最小安全系数复核成果见表 14。表 14 大坝稳定安全分析成果表坝 段 坝坡 情况 分 析 工 况 最 小 安 全系 数允许值上游设计水位 114.47m 1.122 1.15正常正常蓄水位 113.40m 1.140 1.15下游坡非常 上游校核水位 114.95m 1.019 1.05正常 上游最不利水位 111.53m 1.372 1.15河槽段（0+0300+080）上游坡非常 校核水位突降至兴利水位 113.40m95109.78m95.00125.60m.00 m1.204 1.05孙庄水库大坝属 5 级建筑物，根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）对 5 级建筑物最小安全系数规定:正常情况为 1.15，非常情况为 1.05。由上表可见，大坝下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求。5.1.5大坝变形分析孙庄水库大坝建成后没有设置大坝变形观测点，沉陷变形只能现场观测。水库大 坝由于未安装沉降、位移等观测设施，所以无沉降、位移等观测资料。水库建成于 1977 年，经过 30 多年的运行，大坝坝体沉降和水平位移基本趋于稳定， 经现场检查未见异常现象。5.1.6大坝结构安全评价及建议（1）评价孙庄水库大坝安全综合评价11经计算，下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求，坝体填筑质量差，上游坝坡未护砌，坝顶路面凸凹不平。坝体存在白蚁侵害。综合评定大坝结构安全性为 C 级。（2）建议按设计 坡比整修坝坡；对大 坝坝体进行防渗补强加固处理；硬化 坝顶路面；新建上游砼护坡；做好 坝面排水沟与坝后排水体；大坝 安装位移及浸润线观测点，以便运行管理；白蚁 侵害治理；加强对 大坝检测， 发现情况及时上报。5.2溢洪道安全评价5.2.1过流能力复核溢洪道堰顶高程 113.40m，堰顶宽 2m，泄洪时，按宽顶堰自由溢流情况复核其过流能力。经复核，现状坝顶高程不满足防洪要求，故溢洪道泄流能力不满足要求。5.2.2溢洪道安全评价及建议(1)评价经复核，溢洪道泄流能力不满足设计要求，且溢洪道为土渠，未护砌，无消能设施，无法安全泄洪，判定其结构安全性别为 C 级。(2)建议对溢洪道开挖护砌；增设下游消能设施。孙庄水库大坝安全综合评价125.3输水洞安全分析5.3.1过流能力复核1#及 2#输水洞均按压力洞进行过流能力复核。经复核，在正常蓄水位113.40m 时， 输水洞过流能力分别为 0.1m3/s、0.12m3/s，满足设计过流能力要求。5.3.2存在问题通过现场检查及老化病害检测，发现输水洞主要存在以下问题：1#输水洞进口无控制设施，洞身断裂，无法使用；2#输水洞进口无控制设施，出口砌体坍塌缺失，淤积严重。5.3.3输水洞安全评价及建议评价输水洞未达到设计标准，工程存在严重的安全隐患，已不能正常运用，故判定其为三类建筑物，安全性能为 C 级。建议1#输水洞拆除重建；2#输水洞更新 进出口。5.4结构安全综合评价经复核，下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求，但坝体填筑质量差，上游坝坡未护砌，坝顶路面凸凹不平；溢洪道为土渠，无消能设施；1#输水洞无控制设施，洞身损毁，2#输水洞进口无控制设施，出口段砌体坍塌、缺失。故结构安全性为 C 级。孙庄水库大坝安全综合评价136大 坝 渗 流 安 全 评 价6.1坝体渗流安全评价由于大坝下游未设置量水堰，因此大坝的渗漏量无法量测，仅从下游湿润的明显程度观察渗漏状况。观察结果表明：当库水位达 113.40m 时，大坝背水坡即出现大面积渗水，下游坝坡出现明流,并伴有散浸现象，散浸主要位于桩号 0+0300+080 处，由高程 113.0m 至坝脚。经对坝体钻孔进行分段注水试验揭示，坝体渗透系数 K=2.8610-41.5310 -4cm/s，呈中等透水性。采 用 河 槽 段 典 型 断 面 进 行 渗 流 计 算 。根 据 勘 测 资 料 ，坝 体 渗 透 系 数 取k=2.2810 4cm/s，坝 基 相 对 于 坝 体 为 不 透 水 地 基 。本次计算工况取兴利水位113.40m、10 年一遇的设计洪水位（114.47m）和二种情况。该 断 面 在 三 种 工 况下 ，下 游 无 水 。计 算 结 果 见 表 15。表 1-5 大坝渗流计算结果表水 位（m）a0（m）逸 出 点 高 程（m）渗 漏 量 q（m3/dm）坝 坡 J J113.40（兴 利 ） 0.70 108.70 0.283 0.38 0.35114.47（设 计 ） 1.90 109.90 0.290 0.40 0.35计 算 结 果 显 示 ，在 不 同 工 况 下 坝 坡 渗 透 坡 降 大 于 其 允 许 水 力 坡 降 ，且 坝 体渗 流 逸 出 点 较 高 ，渗 漏 量 大 ，故 坝 体 的 渗 流 是 不 稳 定 的 。分 析 其 原 因 ：一 是 坝体填筑质量差，渗透系数大，造成下游坝坡大面积散浸。二是下游坝脚处无排水体，无法降低坝体浸润线。综 合 分 析 ，坝 体 渗 流 形 态 不 安 全 。孙庄水库大坝安全综合评价146.2坝基渗流安全评价据钻探分析，坝基为密实的低液限粘土（Q 4al），黄褐色黄色，稍湿，土的状态可塑硬塑状态状态，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，渗透系数K10-6cm/s，属极微透水 层。由下游坡观察及 钻孔结果分析孙庄水库不存在坝基渗水，且当年施工时，坝体填筑前进行了清基。运行 30 多年来，没有发现大的质量问题，变形、渗透均表现正常， 说 明坝基渗流性态稳定。6.3大坝渗流安全评价及建议（1）评价大坝坝体呈中等透水性，自投入运用以来，在遭遇到数次较高库水位（113.40m）以上时，发现下游坝坡有渗水、散浸 现象，且目前坝体无排水设施，出逸点高。综合分析各种因素，判定大 坝 渗流安全性为 C 级。（2）建议对坝体进行防渗处理，其中以河槽段为重点，兼顾其它坝段，以增加大坝的整体抗渗性能；加强渗流观测，特别是高水位的观测工作，增设浸润线观测管； 增设下游量水堰，以便准确地观察大坝渗漏状况；增设下游排水体，防止渗透变形；做好坝外坡面排水工作。7金 属 结 构 安 全 评 价输水洞进口缺失控制设施，无闸门等金属结构设施。8大 坝 抗 震 复 核由中国技术监督局 2001 年发布的中国地震动参数区划图查得，孙庄孙庄水库大坝安全综合评价15水库坝区地震动参数为 0.05g，相当于地震基本烈度为度，按规范不进行抗震安全复核。9大 坝 运 行 管 理 评 价孙庄水库自建成投入运行以来，累计提供灌溉用水 0.03 亿 m3，水库拦蓄洪水，有效地减轻了下游的旱涝灾害，促进了当地工农业生产和国民经济的发展。根据水库管理通则要求，水库管理有三大任务，即大坝运行( 调度)、大坝维护和大坝安全监测。9.1大坝运行9.1.1大坝管理孙庄水库水管所根据有关要求编制了孙庄水库防汛运用调度表，规范了调度工作， 规定了水库在防洪和兴利调度方面的具体做法和工作程序。每年都能够根据当年的实际情况编报水库的防洪与兴利调度计划。9.1.2洪水调度方案洪水调度方案：起调水位为 113.40m，超过此水位时溢洪道自由泄流。9.2大坝维护为了及时掌握和发现大坝在运行中是否正常，建立了工程检查制度，孙庄水库管理单位每年在汛前、汛后都开展工程检查，并将工程检查结果及时上报县、市主管部门，针对在工程检查中发现的问题及时制定维护方案，报请上级主管部门审批，尽量使其处于安全和完整的可运行状态。为确保大坝维护工作的正常进行，制订有各项规章制度，并能够依照程序执行。孙庄水库大坝安全综合评价169.3大坝安全监测水库大坝监测仅包括巡视检查，巡视检查分为定期检查以及特殊情况(如高水位、大风浪)检查。水库建成后并没有设测压管及变形观测等设施，大坝仪器监测工作无法正常开展。9.4大坝运行情况综合评价9.4.1综合评价综上所述，大坝运行管理有章可循，制度基本健全，并能执行，但从监测情况看，大坝监测设施缺乏，水库输泄水建筑物不能正常运行，大坝坝体出现渗漏， 护坡塌陷、空动，所以大 坝是处于不安全的运行状 态。由此判定孙庄水库运行情况为差。9.4.2建议增加垂直、水平位移观测项目，增加渗漏量观测，增加监测仪器设备，以利于更有效地监测大坝运行。10大 坝 综 合 情 况 评 价本次水库大坝安全鉴定，在全面整理分析建库以来的各种技术资料的基础上，结合现场检查，进行了洪水和大坝、溢洪道、输水洞等主要建筑物的安全复核，综合评价如下：孙庄水库是以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（2）型水库，水库下游有 0. 1 万人，地理位置十分重要。经复核，坝顶高程不满足防洪标准（GB5020194）规定要求，溢洪道不能安全泄洪。防洪安全性为 C 级。大坝填筑土料不合格，填筑质量差，干密度大部分未达到设计要求；孙庄水库大坝安全综合评价17上游坝坡未护砌，下游坝坡无排水设施，坝顶路面凸凹不平；溢洪道为土渠，无消能设施；1#输水洞进口淤塞，洞身断裂，2#输水洞无控制设施，出口段砌体坍塌，缺失，淤积严重。 综合判定工程质量不合格。大坝结构安全评价经复核，下游坝坡稳定安全系数不满足规范要求，坝体填筑质量差，上游坝坡未护砌， 坝顶路面凸凹不平；溢洪道为开敞式土渠，无消能设施，渠道冲刷淘蚀严重，无法安全泄流；1#输水洞进口淤塞，洞身断裂， 2#输水洞无控制设施，出口段砌体坍塌，缺失，淤积严 重。 综合判定大坝结构安全性为 C 级 。渗流安全评价大坝坝体呈中等透水性，自投入运用以来，在遭遇到数次较高库水位（113.40m）以上情况时，发现下游坝坡有渗水、散浸现象，且目前坝体无排水设施，出逸点高。综 合分析各种因素，判定大坝渗流安全性为 C 级。金属结构安全评价1#及 2#输水洞均未发现金属结构设施。大坝抗震复核由中国技术监督站 2001 年发布的中国地震动参数区划图查得，孙庄水库坝区地震动参数为 0.05g，相当于地震基本烈度为度，按规范不进行抗震安全复核。大坝运行管理评价由于水库现状严重缺乏监测设施，大坝监测无法按照规范操作，判定大坝运行管理差。综合各专项安全性级别分类，孙庄水库大坝安全性级别为 C 级，为三类坝，属病 险水库。建议及早对其进行除险加固，以充分发挥其综合效益。孙庄水库大坝安全综合评价18图 1-6 孙庄水库工程特性表集雨面积 0.5km2 多年平均降雨量 1100mm多年平均年最大风速 22.5m/s 正常蓄水位 113.40m死 水 位 109.00m 死 库 容 0.2 万 m3设计水位 114.47m 相应库容 117.7 万 m3校核水位 114.95m 总库容 18.3 万 m3兴利水位 113.40m 兴利库容 9.9 万 m3设计洪水频率 10 年一遇 校核洪水频率 50 年一遇洪 量 7.8 万 m3 洪 量 13.5 万 m3洪峰流量 13.0m3/s 洪峰流量 18.8m3/s设计洪水下泄流量 7.4m3/s校核洪水下泄流量 9.5m3/s型 式 均质土坝 型 式 开敞式溢洪道坝顶高程 114.20114.80m 堰顶高程 114.70m最大坝高 6.8m 最大过流量 9.5m3/s大坝坝顶长度 115m溢洪道堰顶宽 2.0m型 式 砼管、砼管 进口底部高程 109.00m、110.001#、2#输水洞 洞身尺寸 200mm 设计流量 0.08m3/s、0.08m3/s孙庄水库防洪标准复核191基 本 情 况1.1洪水标准孙庄水库位于丘陵区，属小（2）型水库，主要建筑物为 5 级，最大坝高6.8m。根据 防洪标准（GB5020194），洪水 标准按丘陵区标准确定，设计洪水标准采用 10 年一遇，校核洪水标准采用 50 年一遇。1.2水文气象水库流域属亚热带季风气候区，年平均气温 15.3，极端最低气温为-20，极端最高气温为 42.5。多年平均降水量 1100mm。年内、年际雨量相差甚大，六、七、八月份降雨较多，常以暴雨形式出现，一次洪水历时较短，一般小于 24 小时。1.3水库特性资料通过万分之一航测图量算水库的流域面积、河道长度、河底比降，复核结果与以往水文复核的特征值结果相同，即：流域面积 F=0.5km2，河道长度L=0.742km，河底平均比降 J=0.0264。水位库容数据关系见表 21。表 21 水 位库 容 关 系 表水位(m) 库 容( 万 m3) 水位(m) 库 容( 万 m3)孙庄水库防洪标准复核20108.00 0.0 112.00 4.8 109.00 0.2 113.00 8.3 110.00 1.1 114.00 12.9 111.00 2.6 115.00 18.6 图 21 水位库容关系曲线图2设 计 洪 水由于库区无实测资料，计算依据采用河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院，1984 年，以下简称84 图集）和河南省暴雨图集（河南省水文水资源局编制，2005 年，以下简称05 图集）分别计算。孙庄水库流域面积为 0.5km2，小于 50km2，面雨量采用点雨量。根据流域大小及本地降雨特点分析，孙庄水库较大洪水过程持续时间一般为 24 小时左右，此次计算设计雨期确定为 24 小时。孙庄水库防洪标准复核212.1设计面雨量查84 图集年最大 10min、1、6、24 小时点雨量 值 tH、相应时段的变差系数 Cv（Cs=3.5Cv）和相 应频率的模比系数 Kp，并计算各频率的设计面雨量值 pttpKH (流域面 积小于 50km2，点面折减系数为 1，面雨量等于点雨量)， 见表 22。表 22 年最大 10min、1、6、24 小时设计面雨量表（05 图集 ）1/10 1/20 1/30 1/50时段tt(mm)CvCs=3.5Cv Kp Htp Kp Htp Kp Htp Kp Htp10min 18 0.36 1.48 26.7 1.69 30.4 1.81 32.6 1.95 35.2 1h 49 0.46 1.61 78.9 1.90 93.3 2.07 101.5 2.28 111.7 6h 86 0.56 1.73 148.9 2.12 182.0 2.34 201.4 2.62 225.7 24h 125 0.55 1.72 215.0 2.09 261.9 2.31 289.3 2.59 323.6 查84 图集计算各频率的设计面雨量值，见表 23。表 23 年最大 10min、1、6、24 小时设计面雨量表（05 图集 ）1/10 1/20 1/30 1/50时段ttH(mm)CvCs=3.5Cv Kp Htp Kp Htp Kp Htp Kp Htp10min 17.7 0.36 1.48 24.7 1.69 29.9 1.80 31.9 1.95 34.51h 48 0.46 1.61 77.3 1.90 91.2 2.06 98.9 2.28 109.46h 86 0.55 1.72 147.9 2.10 180.6 2.30 197.9 2.58 221.924h 124 0.53 1.70 210.8 2.05 254.2 2.25 278.6 2.52 312.5比较上面两个表可知：10min 设计面雨量，采用05 图集的暴雨参数比采用84 图集的暴雨参数所计算的数值大 2%；1h 设计面雨量，大2% 3%；6h 设计面雨量，大 1%2%；24h 设计面雨量，大 2%4% 。经分析本次复核采用按05 图集查取的暴雨参数所计算的成果。 设ppn321,孙庄水库防洪标准复核22计暴雨递减指数：; ;PpHn101lg285.ppHn162lg85.pHn6243lg1.设计各频率 10min、1、6、24 小时点雨量，mm ；ppH24610,相应 的点面折减系数， 这里为 1；t计算见下表：ppn321,表 2-4 各频率暴雨递减指数时 段 t(h) 项目 1/10 1/20 1/30 1/501 pn10.395 0.375 0.366 0.355 16 20.646 0.627 0.618 0.608 624 p30.735 0.738 0.739 0.740 2.2设计净雨降 雨 径 流 关 系 线 选 用 84 图 集 “河 南 省 山 区 丘 陵 地 区 降 雨 径 流 关 系 曲 线 图 ” 号 线 ，降 雨 最 大 初 损 值 Imax=50mm。由 各 频 率 24 小 时 暴 雨 查 84 图 集 次 降 雨 径 流 关 系 RPa得 24 小 时 净雨 深 R24，P 为 24 小 时 设 计 雨 量 ，Pa为 设 计 前 期 影 响 雨 量 ，50 年 一 遇 以 上 暴 雨max，10 年一遇 。计 算 结 果 见 表 25。max5表 25 设计净雨计算表 单位：mm项 目 1/10 1/20 1/30 1/50孙庄水库防洪标准复核23P 215.0 261.9 289.3 323.6 Pa 33.3 33.3 40.0 50.0 P+Pa 248.3 295.2 329.3 373.6 R24 156.0 197.5 229.2 270.5 R6 108.0 137.3 159.6 188.6 2.3设计洪水2.3.1设计洪量24 小时设计洪量采用下式计算： )(1.032424mFRW、24R24 小时净雨深，mm ；F流域面积，km 2。列表计算如表 26：表 26 24小时各频率设计洪量频率 P项目 1/10 1/20 1/30 1/50W24(万 m3) 7.8 9.9 11.5 13.5 2.3.2设计洪峰流量用推理公式计算洪峰流量，基本公式为： FSQnm278.0s1413278.0mJL孙庄水库防洪标准复核24式中： mQ设计洪峰流量，m 3/s；洪峰径流系数；洪峰汇流时间，h；F流域面积，km 2；L干流长度，km；J 的平均比降；S设 计 最 大 1 小 时 雨 量 平 均 强 度 ，即 设 计 频 率 1 小 时 面 雨 量 ，mm；设计暴雨递减指数，当 小时 n=n2， 小时n 646n=n3，计算公式及结果如下：;ppHn162lg85.1pHn6243lg1.设计各频率 1、6、24 小时点雨量，mm ；ppH2461,相应 的点面折减系数， 这里为 1；t平均入渗率，取 3mm/h；汇流参数，根据公式 ， 求出。m314JFL4.02m将三个基本公式联立转换成方程： nSFJL414134)78.0(为最大 1 小时净雨平均强度。计算过程如表 27。nS表 27 推理公式法计算洪峰流量频率 P项 目 1/10 1/20 1/30 1/50孙庄水库防洪标准复核25 5.00 5.00 5.00 5.00 m 0.61 0.61 0.61 0.61 3.00 3.00 3.00 3.00 S 78.9 93.3 101.5 111.7 n 0.395 0.375 0.366 0.355 0 0.593 0.568 0.556 0.543 S 76.5 90.8 99.1 109.3 0.599 0.573 0.560 0.546 0.97 0.97 0.98 0.98 Qm 13.0 15.6 17.0 18.8 4洪 水 调 节 计 算4.1洪水调节计算方法采用简化三角形法进行调洪演算，基本公式为： )1(mpQqWV调 洪式中：V 调洪 水库的调洪库容；Wp设计频 率为 P 的设计洪水总量；Qm设计频率为 P 的设计洪峰流量；qm最大泄洪流量。采用上式进行调洪演算的具体步骤是：假设一个 qm，即可得出一个 V 调洪 ，此 V 调洪 在 qV *曲线上又可查处一个 q 值。如与原假设的 qm 相等则qm、V 调洪 即 为所求；否则需再行试算(V *为溢洪道 顶以上的库容，等于 总库容减去溢洪道顶以下的库容)。孙庄水库防洪标准复核264.2调洪原则水库汛限水位为 113.40m，当水位高于 113.40m 时，溢洪道自由泄流。4.3调洪计算按 调 洪 原 则 采 用 简 化 三 角 形 法 求 得 不 同 频 率 的 最 大 库 容 、最 高 库 水 位 和 最 大泄 流 量 。调洪 辅助曲线值见表。表 28 现状调洪辅助曲线值表库水位H(m)调洪库容V*(万 m3) qm(m3/s) 库水位H(m)调洪库容V*(万 m3) qm(m3/s)113.40 0.0 0.0 114.40 5.0 3.5 113.60 0.9 0.3 114.60 6.2 4.8 113.80 1.8 0.8 114.80 7.4 6.2 114.00 2.8 1.5 115.00 8.5 7.8 114.20 3.9 2.4 表 29 调 洪 成 果 表 P 最高水位(m) 最大库容(万 m3) 最大泄量(m 3/s)1/10 114.47 15.5 3.9 1/50 114.95 18.3 7.4 5水 库 防 洪 能 力 复 核5.1防洪标准该水库防洪标准选用 10 年一遇洪水设计，50 年一遇洪水校核。5.2安全超高根据规范小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）规定，孙庄水库防洪标准复核27参照碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的计算方法， 计算结果见表210。超高 ARy式中：y超高，m;R波浪爬高， m；A安全加高，孙庄水库大坝为 5 级建筑物，设计状态取 0.5m，校核状态取 0.