（水利工程专业论文）江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究.pdf

摘要 水的重要性日益受到全世界人民的重视，有限的淡水资源的开发和充分利用更是倍受 人们的关注。兴修水利工程是实现用水的主要手段，也是我国历代治国安邦的大事。我国 的水利工程大多都是建国初期建成，由于运行几十年，很多水利工程已破烂不堪。水利工 程安全与否不但影响正常的防洪、供水、发电等效益的发挥，还直接威胁水利工程下游人 民生命财产的安全。 本文通过江西省麻源水库现状溢洪道的复核分析，对溢洪道存在的问题和缺陷进行剖 析。溢洪道结构设计不合理，出流不畅，影响泄洪，危及工程的安全，所以提出了改建 溢洪道的要求。为缓解下游供水紧张的矛盾，本着充分利用有限的水资源的原则，在改建 溢洪道的同时，提出抬高水库正常蓄水位，增加水库蓄水量，使工程发挥更大的社会效益和 经济效益。并对来水和需水平衡进行了分析，论证了抬高水库蓄水位，增加水库蓄水是可 能的。对拾高正常蓄水位后的水库，进行洪水复核、大坝抗洪能力的复核、大坝渗流稳定 复核、大坝坝坡稳定复核，论证大坝在抬高正常蓄水位后，大坝是安全的，为以后大坝的 运行提供了安全依据。通过对w e s 实用堰、迷宫堰、闸控式宽顶堰三个改建方案在泄流量、 洪水位、结构安全稳定性、工程投资等技术、经济比较，综合评价选出迷宫堰方案为最优 方案。针对迷宫堰在工程应用中可借鉴的经验很少，在理论研究上的资料也不够多，所以 在设计中对相关技术参数作了选比，并对流量系数作了适当的修正。 关键词：麻源水库、溢洪道、迷宫堰、安全评价、改建设计 a b s t r a c t t h ep e o p l ea l lo v e rt h ew o r l dp a ym o r ea n dm o r ea t t e n t i o nt ot h ei m p o r t a n c eo fw a t e r , e s p e c i a l l yt h es u f f i c i e n te x p l o i t a t i o no f l i m i t e ds o f tw a t e rr e s o u r c e t h ec o n s 删o no f h y d r a u l i c p r o j e c t si sn o to n l yt h em a i nw a yo fu s i n gw a t e r , b u ta l s ot h ee v e n t sc o n c e r n i n gt om a n a g i n g s t a t ea f f a i r si no u rc o m l t r y m o s th y d r a u l i cp r o j e c t si no u rc o u n t r yw e r ec o n s t r u c t e de a r l yi n e s t a b l i s h m e n to u rs t a t e ，a n dh a v eb e e nw o r k i n gf o rs e v e r a ly e a r s ，s om a n yo ft h e ma r eu n d e r s e r i o u sc o n d i t i o n w h e t h e rh y d r a u l i cp r o j e c t sa r es a f eo rn o tw i l ln o to n l ya f f e c tt h eb e n e f i t r e a l i z eo ff l o o dc o n t r o l ，w a t e rs u p p l y , e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o na n ds oo n ，b u ta l s od i r e c t l yt h r e a tt h e s a f e t yo fl i v e sa n dp r o p e r t i e so f p e o p l ed o w n s t r e a m t h r o u g hr e c h e c k i n ge x i s t i n gc o n d i t i o n so fs p i l l w a yi nm a y u a nr e s e r v o i ri nj i a n g x ip r o v i n c e , t h i s p a p e ra n a l y z e st h ee x i s t i n gp r o b l e m sa n dd e f e c t s b e c a u s et h es t r u c t u r ed e s i g no fi t s s p i l l w a yi su n r e a s o n a b l ea n dt h ed e w a t e r i n gi sn o tg o o ds oa st oa f f e c tt h eo v e r f l o wd i s c h a r g e a n dt h es a f e t yo f t h ep r o j e c t ，s o m er e q u i r e m e n t sa b o u tt h er e b u i l tp r o g r a ma r ep r o p o s e d i no r d e r t or e l e a s et h ec o n f l i c to fw a t e rs u p p l yt od o w n s t r e a m , f o l l o w i n gt h ep r i n c i p a lo fm a k i n gf u l lu s e o fl i m i t e dw a t e rr e s o u r c e ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt or a i s et h en o r mp o o ll e v e lt oi n c r e a s et h e w a t e rs t o r a g et om a k eb e t t e rs o c i a la n de c o n o m i ce f f e c t s m e a n w h i l eb ya n a l y z i n gt h eb a l a n c e o nw a t e rs u p p l ya n dr e q u i r e m e n t ，i ti sp o s s i b l et or a i s et h en o r mp o o ll e v e lt oi n c r e a s et h ew a t e r s t o r a g e s o m ea s p e c t ss u c ha sf l o o dw a t e r , t h ea n t i f l o o dc a p a b i l i t yo ft h ed a m ，t h es e e p a g e s t a b i l i z a t i o na n dt h ed a ms l o p es t a b i l i z a t i o n , a r ec h e c k e df o rt h er e s e r v o i ra f t e rr a i s i n gt h en o r l n p o o ll e v e l i nc o n c l u s i o n , t h ed a m i ss a f et op r o v i d et h es a f er o l ef o rt h ed a mo p e r a t i o ni nf u t u r e t h r e er e b u i l tp r o g r a m sw h i c ha r eo g e ew e i r , m a z ew e i ra n db o a r d - c r e s tw e i rw i t hc o n t r o l l e db y g a t e sa r ec o m p a r e di nt e c h n o l o g ya n de c o n o m ys u c ha sw a t e rd i s c h a r g e ，f l o o dl e v e l ，s t n l c t i l r e s a f es t a b i l i z a t i o na n dt h ep r o j e c ti n v e s t m e n t a tl a s t ，t h em a z ew e i rp r o g r a mi sb e s ta m o n gt h e t h r e eo n e s b e c a u s et h ee x p e r i e n c ea b o u tm a z ew e i rb o r r o w i n gi d e a sf o r mp r o j e c tc a s e si sl i t t l e a n dt h ei n f o r m a t i o no nt h e o r e t i c a ls t u d yi sn o te n o u g h ，c o r r e l a t i o nt e c h n i c a lp a r a m e t e r sa r e c o m p a r e da n ds e l e c t e d ，a n dt h ec o e f f i c i e n t so f d i s c h a r g ea r ep r o p e r l ym o d i f i e d k e yw o r d s ：m a y u a nr e s e r v o i r , s p i l l w a y , m a z ew a i r , s e c u r i t ye v a l u a t e ，r e b u i l td e s i g n 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计耐f 究 1 1 1 工程概况2 3 第一章绪论 1 1 研究背景 麻源水库位于江西省抚卅i 市南城县西部的芙蓉山下，距县城6 5 k m ，属抚河 水系盱江支流，坝址处控制流域面积3 5 2 k m 2 ，总库容2 4 8 7 万3 。该工程是一 座以农田灌溉、生活供水为主，结合防洪、发电、旅游等综合利用型的中型水库。 设计灌溉面积3 5 万亩，坝后引水式电站装机容量2 4 0 0 k w ，生活供水方式采 用重力供水，设计规模为2 万m 3 日。水库下游有南城县城、工矿企业、京福高 速公路、2 0 6 国道等重要设施，保护耕地2 0 万亩，保护下游人口8 万人，也是 县城唯一的供水水源。 整个枢纽建筑物由土坝、输水平( 斜) 涵、坝左发电( 灌溉) 引水隧洞、正 常溢洪道、非常溢洪道、下游泄洪渠、坝后发电，一+ 房、坝左岸0 5 k m 处的自来水 厂等组成。水库正常蓄水位为1 4 6 8 1 m ，设计洪水标准为5 0 年一遇口3 ，设计洪 水位为1 4 7 5 3 m ，校核洪水标准为1 0 0 0 年一遇，校核洪水位为1 4 8 3 6 m 。根据水 利水电工程等级划分及洪水标准( s l 2 5 2 2 0 0 0 ) 的有关规定，本工程等级为 等，永久性主要建筑物为3 级，永久性次要建筑物为4 级，临时性建筑物为5 级。 该工程大坝全长1 4 5 o o m ，坝顶高程为1 5 0 3 0 m ，坝顶设有防浪墙，墙顶高 程为1 5 1 5 0 m ，最大坝高3 7 2 2 m ，坝顶宽l o 7 m ，上游坡1 ：3 1 ：3 5 ，下游坡 1 ：3 2 1 ：2 8 ，坝后设有排水棱体，棱体项高程1 2 9 0 9 m ，顶宽2 o 。在距大 坝左侧0 3 k m 山坳垭口处设有正常溢洪道和非常溢洪道，正常溢洪道为闸板控制 式，闸板型式为钢筋砼矩形闸板，尺寸5 2 m x l o m 0 1 2 m ，葫芦启闭，共7 孔， 每孔净宽5 o m ，闸墩宽0 8 m ，堰顶高程1 4 5 8 1 m 。非常溢洪道为侧槽式溢洪道， 在正常溢洪道左侧，总长4 5m ，堰顶高程为1 4 6 8 1 m ，侧槽宽9 6 1 5 6 m ，槽 深1 2 3 6 2 5 m ，溢流堰“z ”型( 整个枢纽布置如下图1 1 ) 。溢洪道处基岩裸露， 左右均为完整的弱风化微风化基岩，且岩石节理裂隙不发育，溢洪道底板出露 的系微风化砂岩，砂砾岩，呈中厚层状，岩石较完整，工程地质条件较好。 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢泱道安全评价及改建设计研究 图1 1麻源水库枢纽总体平面布置图 1 1 2 研究背景 2 0 0 2 年1 2 月江西省抚州市水利水电勘测设计院对麻源水库工程进行了安全 鉴定。1 ，大坝不任在设计洪水位、校该洪水位条件下运行，其抗洪能力、坝体的 渗流稳定、坝坡的抗滑稳定均能满足规范规定的要求，所以大坝是满足安全要求 的。但水库溢洪道结构布置不合理，出流不畅，建筑物陈旧，闸室破烂不堪，闸 门无法正常启闭。2 0 0 2 年汛期，水库洪水位达1 4 7 3 0 m ，县防总决定开闸泄洪， 闸板没吊起，反将其拉断，严重影响泄洪，危及工程安全。非常溢洪道紧靠正常 溢洪道，非常溢洪道水流直接冲刷正常溢洪道左侧基础，影响正常溢洪道安全运 行。泄洪渠部分导墙的高度满足不了设计要求。麻源水库不仅是下游3 5 万亩的 农田、南城县县城唯一的供水水源。而且还下游有南城县县城、工矿企业、2 0 6 国道、昌厦一级公路、京福高速公路等重要设施，保护耕地2 0 万亩，保护下游 人口8 万人。麻源水库与南城县人民的生产、生活息息相关，背负着重要的供水 使命，其重要性、安全性对南城县人民来说可想而知。水库的安全不仅是工程的 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 自身安全，更是下游人民生命财产的安全。为使水库有一个完整、安全的泄洪体 系、确保工程安全运行，提出了改建溢洪道的要求。由于下游供水紧张和水资源 的缺乏，因此，才提出适当抬高蓄水位，增加水库蓄水量，利用溢洪道改建达到 工程扩建的效益。为了使溢洪道改建方案在安全上更可靠，在结构上更科学、更 合理，在投资上适宜、经济合理，所以，对改建方案进行分析研究。 1 2 水库运行概况2 1 麻源水库于1 9 5 8 年破土动工，1 9 6 0 年春建成投入运行，坝顶高程为1 4 8 3 1 m ， 最大坝高3 5 2 2 m ，坝顶长1 1 9 3 0 m ，坝顶宽5 o o m ，正常蓄水位为1 4 4 8 1 m ，大坝 为均质土坝。从1 9 6 0 年至1 9 7 1 年水库运行最高水位为1 4 5 1 0 m ，大坝未出现异 常现象。由于灌溉面积逐年增加，用水量不断扩大，因此，1 9 7 2 年将大坝体加 高了2 0 m ，坝顶高程为1 5 0 3 1 m ，最大坝高达3 7 2 2 m 。 1 9 7 3 年汛期蓄水位达 1 4 5 7 1 m 时，背水坡坝左1 3 4 3 6 m 处发现有两处渗漏现象，当时采取了坝后压渗 措旃。由于大坝存在渗漏隐泛，为确保大坝安全运行，于1 9 7 4 年冬对大坝进行 了保安加固。在大坝迎水坡增设了厚2 5 m 3 5 m 的粘土斜墙铺盖，坝顶宽 1 0 7 0 m ，并设置了浆砌块石防浪墙，墙顶高程达1 5 1 8 1 m ，在粘土斜墙上重新铺 筑了砂卵石垫层和块石护坡，并将正常蓄水位提高了1 1 0 m ( 即至1 4 6 8 1 m ) 。1 9 7 4 年至1 9 9 8 年期间，水库最高蓄水位达1 4 7 3 0 m ，根据多年的大坝变形观测显示， 大坝坝体无位移情况。1 9 9 3 年安装的大坝安全观测设施一测压管，观测数据显 示，大坝浸润线位势逐年偏高。为确保工程安全运行，故于1 9 9 8 年冬对大坝坝 体进行了防渗加固处理，即沿大坝轴线偏上游侧增设了一道厚0 8 m 砼地下防渗 墙，并对大坝坝坡进行了翻修。由于涵管管身漏水严重，此次将原放水平涵进行 了封堵，并在坝左0 3 k m 山体下新开辟了一条放空隧洞。 正常溢洪道在大坝左测0 3 k m 的山坳垭口处，最初新建时为开敞式溢洪道， 1 9 7 2 年大坝加高时，正常溢洪道由开敞式改建成闸板控制式溢洪道。1 9 7 6 年根 据河南“7 5 8 ”型大暴雨洪水情况，在溢洪道左侧又开挖了一座侧槽式溢洪道， 作为非常泄洪之用。 由于水库的设计灌溉面积为3 5 万亩，而现状情况水库的灌溉能力达不到， 仅为3 0 万亩。要达到设计的灌溉能力，保证率偏低，仅为6 2 。自1 9 9 4 年自 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 来水厂建成后，水库供水方向发生了变化，每年向县城供水约达7 3 0 万m 3 ，使得 农田灌溉面积再次减少，只能保证2 6 万亩农田灌溉。为了解决灌区用水问题， 本着充分利用水资源的原则，尽可能拦蓄洪水，减少汛期弃水，增加水库蓄水显 得异常必要和追切，以缓解下游供水紧张的矛盾。 1 3 本文的主要研究工作 本文结合麻源水库大坝安全鉴定报告与溢洪道改建方案的选比，进行以下几 个方面分析研究： 1 、对现状溢洪道进行安全复核，对溢洪道运行中存在问题和缺陷进行剖析。 2 、论证抬高水库正常蓄水位增加水库蓄水的可能性及由此增加的工程效益。 3 、通过对几组溢洪道改建方案进行专题研究及技术经济比较，提出了溢洪 道改建的最优方案。 4 、论证抬高水库正常蓄水位后大坝运行的安全性评价。 5 、对迷宫堰溢洪道流量系数作了修正，确定迷宫堰相关参数，对迷宫堰方 案进行详细的设计。 4 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 第二章溢洪道运行现状分析与评价 2 1 1 正常溢洪道 2 1 溢洪道现状运行情况 工程兴建时，在大坝左侧约0 3 k m 的山坳垭口处开挖了开敝式溢洪道，溢洪 道宽4 2 o m ，进口底板高程1 4 5 o m 。1 9 7 2 年大坝加高时，正常溢洪道由开敝式 改建成闸板控制式溢洪道，共7 孔，每孔净宽5 o m ，闸墩宽0 8 m ，堰顶高程 1 4 5 8 1 m ，堰上设置高1 o l 的钢筋砼闸板，在启闭架上设置吊钩，采用葫芦启闭 闸门。但由于溢洪道结构设计不合理，加之建筑物运行年限较长，闸门变形破坏 严重，闸门开启困难，有些闸扳从来未开启过，正常溢洪道设计泄洪量为4 7 5m 3 s ， 但实际泄洪能力只有2 5 2 8m 3 s ，仅占设计值5 3 ，严重影响水库正常运行。2 0 0 2 年汛期，库水位为1 4 7 3 0 m 时，县防总要求开闸泄洪，不仅闸板没吊起，反将吊 索拉断，严重影响泄洪，危及工程安全。 2 1 2 非常溢洪道 1 9 7 6 年根据河南“7 5 8 ”型大暴雨洪水情况，在溢洪道左侧又开挖了一座 侧槽式溢洪道，作为非常泄洪之用。侧槽溢洪道堰顶高程为1 4 6 8 1 m ，侧槽宽 9 6 t 5 6 米，槽深1 2 3 6 2 5 米，溢流堰“z ”型，总长4 5 米，非常溢洪道 为天然开挖状，无任何衬护，泄洪时水流冲刷正常溢洪道左侧基础，影响正常溢 洪道左侧基础稳定。 2 1 3 溢洪道出口及泄洪渠 溢洪道出口系陡壁，岩石较完整、坚硬，且岩石中节理裂隙不发育，抗冲条 件较好，但洪水下泄为自由跌落，水流落差较大，落差约为2 7 2 8 m ，形同瀑布， 水流携较大能量，直接向下游泄流。且溢洪道下游泄洪渠过流断面狭小，过流能 力不够，泄洪时洪水漫过泄洪渠挡墙，淹没进库公路，影响防汛抢险，直接威胁 下游泄洪渠建筑物的安全。 溢洪道处基岩裸露”1 ，且完整坚硬，过堰水流直接泄入陡峭的山沟内，对岸 河海人学工程硕士学位论文 江西麻源水库溢洪遵安全评价及改建设计研究 即为一座雄厚的山体，消能防冲条件较好。溢洪道左右均为完整的弱风化微风 化的基岩，岩石裸露，且岩石节理裂隙不发育，溢洪道底板出露的系微风化砂岩， 砂砾岩，呈中厚层状，岩石较坚硬完整其工程地质条件较好，建议摩擦系数 f = o 6 0 0 6 5 ，凝聚力c - 1 7 2 o m p ，饱和抗压强度= 1 0 2 0 m r ，干抗压强度 2 5 3 0 m p 。 2 2 溢洪道现状复核计算 2 2 1 正常溢洪道泄流能力计算 麻源水库正常溢洪道为闸控式溢洪道，溢流堰顶高程1 4 5 8 1 m ，堰顶宽6 = 0 7 m ，上游边坡1 ：l ，下游边坡1 ：1 5 ，闸底板高程为1 4 5 o l m ，闸室垂直水 流方向全长4 4 m ，设置7 孔平板闸门，每孔净宽5 m ，( 其中右侧边孔闸门已与闸 墩封死) 。 正常溢洪道泄流按6 孔闸门全部开启，自由出流方式进行计算。 首先计算堰上水头的泄流量。1 ，当0 6 7 ( 6 h 医。 1 5 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 ：嚣r m2 l k 基_ # 仁1 2 5 k o = 1 8 4 k o 卜1 5 盯i = ；三i r m 2 k 基奉 1 1 0 k o = 1 8 4 k 6 1 5 盯上一。6 4 1 3 5 t m 2 b 】= 8 0 t m 2 1 0 0 r m 2 ( 满足规范要求) 从上表计算结果可看出，闸室在正常高水位下+ 闸门全关、设计洪水位+ 闸门 全开、校核洪水位+ 闸门全开三种工况下闸室都能满足稳定安全要求。 2 2 4 启闭架现状结构强度复核计算 溢洪道闸室启闭架结构布置简易，由7 跨c l o 砼粱、柱组成，粱断面尺寸为 3 0 x4 5 c m ，柱断砸尺寸为4 0 4 0 c m 。 梁结构强度复核计算按受弯构件正截面所受承载力计算出构件截面所需 钢筋；柱结构强度复核计算按轴心受压构件正截面所受承载力计算出构件截面所 需钢筋。根据规范( d l t 5 0 5 7 1 9 9 6 ) 换算得砼强度等级f c = 5 o n r a m 2 ，i 级 钢筋强度f y = 2 1 0 n m m 2 梁按斌铲篇 柱按公式：4 ：= 学 式中：口，一一截面抵抗矩系数。 m 弯矩设计值。 ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) ( 2 ，1 1 ) ( 2 1 2 ) 舡学 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 一一正截面受压承载力。 y 。一一结构系数。 丘一一砼轴心抗压强度设计值。 工一一钢筋的抗拉强度设计值。 4 一受拉钢筋截面面积。 f 一一相对界限受压区高度。 6 一矩形截面宽度。 h o - 一截面有效高度。 m 一一稳定系数。 经计算，梁设计钢筋量a s = 1 2 9 6 c m = ；而实际旋工量a s _ 1 2 5 7 c m 2 ( 4 巾2 0 ) ， 因此判定启闭梁配筋偏少不完全满足结构强度要求。柱设计钢筋量a s - 1 2 8c 2 ； 而实际施工量a f1 5 2 7 c m 2 ( 6 巾1 8 ) ，因此判定柱满足结构强度要求。 2 2 5 溢洪道闸室闸门启闭力复核计算 溢洪道闸门为砼闸门，7 孔闸门已有一扇闸门已封死，无法开启。本次复核 对闸门启门力进行复核，依照公式： = 也+ ) + l 。g ( 2 1 3 ) 式中：唧一一摩擦阻力安全系数，采用1 2 。 一一修正系数，采用1 1 。 g 一一闸门自重( t ) 。 t - 。一支承摩阻力( t ) 。 止水摩阻力( t ) 。 经计算：启门力吃= 5 9 p ) ，因现状闸门无配套启闭设备，闸门仅依靠葫芦 启吊，泄洪时须较大启门力，人工操作困难。 2 2 6 溢洪道泄洪渠现状断面复核 i 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 麻源水库溢洪道泄洪渠全长4 0 0 0 m ，溢洪道下泄水流经过消能螗消去部分能 量后泄入泄洪渠中。水面线计算按下列步骤进行推算：( 泄洪渠为次要建筑物， 工程等级为四级，洪水标准采用二十年一遇) 。 泄洪渠现状断面复核 现状泄洪渠横断面宽为1 0 2 2 m 左右，平均深2 7 m ，坡降为0 0 0 6 0 0 1 6 ， 全长4 0 0 0 米，泄洪渠水面线按以下步骤进行计算： 首先按明渠均匀流公式确定下游老河道水位。 公式嘲：q = o j c _ f ( 2 1 4 ) 经计算： q = 2 0 5 5 m 3t s ( 按二十年一遇洪水标准) 然后将泄洪渠分为若干段，以下游河道水位作为泄洪渠末端断面的水位逐 段按能量守恒公式推求泄洪渠水面线。 公式： 计”譬= z 2 + 警 ( 2 1 5 ) 式中：z 。、z ：一分别为上、下断面的水位高程 h ，一一沿程水头损失，h ，= 儿 ( 2 - 1 6 ) h ，一一局部水头损失 驴睦 泄槽两侧导墙高度要满足： h = h 口+ a 十h j 式中： k 掺气高度，h b = 急 a 一一安全超高( 校核水位时取0 5 r n ) 经复核结果见下表： ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 】 ( 2 1 9 ) 河海大学工程硕士学位论文 江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 表2 6 现状泄洪渠水面线计算表 序号 123456789 断面 4 + 0 0 03 + 5 0 03 + 0 0 02 + 5 0 02 + 0 0 01 + 5 0 01 + 0 0 00 + 5 0 00 + 0 0 0 间距 5 0 05 0 05 0 05 0 05 0 05 0 05 0 05 0 05 0 0 流量 2 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 52 0 5 5 水面 8 2 58 6 5 68 9 8 59 3 59 7 5 51 0 0 9 7 1 0 4 5 2 1 0 8 2 41 1 7 3 高程 底板 7 9 68 2 98 6 99 0 19 4 29 91 0 1 31 0 6 41 1 4 8 高程 h 水头 2 9 3 6 62 9 53 43 3 61 9 73 2 21 8 42 5 b1 51 5 1 41 31 8 2 l2 22 0 1 3 w 14 3 55 4 94 1 34 4 26 0 4 84 1 3 77 0 8 43 6 8 3 2 5 x i2 0 82 2 3 21 9 91 9 82 4 7 22 4 9 42 8 4 42 3 6 81 8 w 4 9 24 8 14 9 5 55 0 8 95 0 9 2 55 7 5 24 8 6 43 6 9 3 5 x 2 l _ 5 62 l _ l l 2 1 0 62 2 3 l2 4 8 3 2 4 1 22 4 22 l _ 4 7 n0 0 3 5 0 0 3 50 0 3 50 0 3 5 0 0 3 50 0 3 50 0 3 5 0 0 3 50 0 3 5 r 2 2 82 2 82 3 52 2 82 0 52 3 82 0 l1 7 2 c 3 2 7 83 2 7 73 2 9 53 2 7 83 2 2 13 3 0 23 2 1 03 1 2 8 ，f 4 2 34 3 64 2 04 1 94 1 83 7 84 4 95 6 5 h f + h j 3 6 53 8 83 4 53 5 84 1 l2 7 44 8 79 4 7 e 1 i8 3 6 48 7 2 79 1 1 l9 4 6 09 8 1 51 0 2 2 31 0 4 9 5 1 0 9 8 3 1 1 9 3 4 e 2 i8 7 2 99 1 1 69 4 5 69 8 1 81 0 2 2 61 0 4 9 7 1 0 9 8 2 1 1 9 3 0 导墙高 8 3 1 48 7 2 09 0 5 09 4 1 69 8 1 71 0 1 5 7 1 0 5 1 1 1 0 8 8 41 1 7 9 6 程 左：左： 左：左：山体 地面左：8 2 1左：8 4 4 左：8 8 8左：9 1 1左：9 4 11 0 4 71 0 8 2 1 0 1 1 右： 高程 右：8 2 5 右：8 4 8 右：8 8 4右：叭g右：9 7 g右：右： 右：l o l1 1 6 6 1 0 2 61 0 8 1 5 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 从上述计算结果可看出泄洪渠过流水深h 远大于现状断面渠深，因此可知现 状泄洪渠断面远不能满足泄洪要求。因此须对泄洪渠进行扩建，扩建的范围起始 溢洪道消力塘处，止于下游京福高速公路处，总长4 o k m 。 2 3 溢洪道存在问题与缺陷 通过对现状溢洪道的复合计算，溢洪道主要存在以下几个问题： l 、现状溢洪道虽能满足泄流要求，闸室在各工况下都能满足稳定要求，但 溢洪道结构设计不合理，出流不畅，建筑物陈旧，闸室破烂不堪，闸门开启困难， 导致洪水位抬高，影响大坝安全。 2 、非常溢洪道为天然开挖状，无任何衬护；且非常溢洪道泄洪对，水流直 接冲刷正常溢洪道左侧基础，正常溢洪道与非常溢洪道在布置上不合理，影响正 常溢洪道基础稳定。 3 、溢洪道下游没有设置消能设旌，溢洪道泄洪时，通过正常溢洪道的水流 经过陡坡跌水与侧槽式非常溢洪道的下泄水流汇合后，携带较大能量泄入下游泄 洪渠中，对泄洪渠与下游建筑物冲刷严重。 4 、溢洪道泄洪渠经过安全复核，其计算的洪水标准为二十年一遇，部分导 墙高程满足不了设计要求，水流将出现漫顶。 5 、整个溢洪道泄洪没有一个完整的泄洪体系。 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 第三章抬高水库正常蓄水位的可能性分析研究 3 1 水库来水与用水平衡分析 3 1 1 水库来水量分析 本次采用的是抚州市水利水电勘测设计院的水文计算成果。由于径流年内分 配很不均匀，最大月平均流量为6 2m 3 s ，发生在6 月份，最小月平均流量为0 2 2 m 3 s ，发生在1 月份。降雨集中在4 6 月，径流量占全年径流量的4 3 5 ，7 1 0 月径流量只占全年的2 9 。坝址处水库的多年平均流量为1 1 6m 3 s 、多年平 均径流深1 0 3 8 m m ，多年平均来水量3 6 5 4 万m 3 。而总库容2 4 8 7 万立米，由此可 知，抬高正常蓄水位，在汛期减少弃水拦蓄洪水，增加兴利库容是可能的。 3 1 2 水库用水量分析 麻源是多年调节水库，由于水库特殊的地理位置，承担了南城县县城工业生 产和居民生活用水的供水任务，现状供水规模为2 0 万吨日。水库死水位 1 2 2 o m ，死库容为2 0 2 5 万m 3 ，供水水位为1 3 0 8 1m ，供水死库容为2 9 3 万矗。 为确保城市供水，水量平衡计算中死库容定为2 9 3 万m 3 ，水库水位1 3 0 8 1n l 以 下即表示供水受到破坏。随着经济的迅速发展，城市人口迅速增加和工业的迅速 发展，县城现有人口8 0 万人，按城市发展规划，至2 0 1 5 年，县城人口将增加 到1 2 0 万人。若城市用水按人均日耗水2 2 0 升日计算，至2 0 1 5 年生活日需水 量将达到2 6 万吨日；至2 0 1 5 年城市工业总产值为3 0 0 0 0 万元，产值取水率 为1 7 1 4m 3 ，工业水重复利用率为6 0 ，工业日用水将达1 4 万吨日；至2 0 1 5 年城市总用水量将达4 0 万吨日。除城市供水任务外，还需维持现状农业灌溉 用水3 0 万亩。麻源灌区属南方湿润地区，以种植水稻为主，兼种其他经济作物， 依据灌溉与排水设计规范( g b 5 0 2 8 8 9 9 ) ，根据麻源灌区规模，设计保证率为 8 0 。灌溉用水量采用本灌区分析的综合灌溉定额结合灌区规模进行计算，考虑 城镇生活用水每天供应2 万m 。依据灌区的雨量及南城气象站蒸发资料，按水量 平衡法逐时段计算水稻作物定额，各种单项作物定额见下表3 1 ，根据作物组成 系数，计算综合定额得：多年平均综合净定额为4 3 8m 3 亩，多年平均综合毛定 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 额为7 0 6 一亩。灌溉区设计灌溉面积为3 0 万亩。灌溉面积调节计算见表3 2 。 麻源水库坝后建有小型发电站，电站总装机2 x 4 0 0 k w ，最大引用流量3 o m 3 s 其发电尾水进入灌区，水库仅在满足发电最大引用流量及灌溉需求后，方能作为 弃水。 表3 1 麻源灌区单项作物及综合定额成果表 早 晚 经综综经综综 年 稻稻 济 aa 旦 晚 济 合合口 芷 稻稻 作净毛 份定定 作净毛 份定定 物定定 额额 物定定 额额 定额额定额额 1 9 5 8 正1 9 32 5 5 1 8 0 3 2 65 2 61 9 8 0 年2 2 9 3 0 21 8 03 6 25 8 3 1 9 5 9 正1 4 33 5 71 8 03 船5 6 11 9 8 1 年3 2 23 3 51 8 04 1 66 7 0 _ 1 9 6 0 年1 3 24 6 11 8 03 8 86 2 61 9 8 2 矩1 5 13 l l1 8 03 3 25 3 5 1 9 6 1 年 2 0 21 7 71 8 02 9 64 7 71 9 8 3 年8 4 73 4 31 8 03 1 75 l l 1 9 6 2 年1 1 94 3 41 8 03 7 15 9 81 9 8 4 芷1 1 52 3 61 8 02 8 44 5 8 1 9 6 3 年2 6 25 6 41 8 04 8 87 8 81 9 8 5 年2 1 83 1 21 8 0 3 6 1 5 8 3 1 9 6 4 拄2 4 84 2 01 8 04 2 06 7 81 9 8 6 焦1 0 84 3 91 8 03 6 85 9 4 1 9 6 5 年1 5 73 5 41 8 03 5 35 7 01 9 8 7 芷2 2 31 9 11 8 03 l l5 0 2 1 9 6 6 矩1 0 55 4 2 1 8 0 4 1 l6 6 31 9 8 8 年2 2 53 3 11 8 0 3 7 26 0 0 1 9 6 7 年 3 0 75 1 01 8 04 8 47 8 l1 9 8 9 生 5 9 43 9 61 8 0 3 2 95 3 1 1 9 鹋年1 1 84 8 61 8 03 9 36 3 41 9 9 0 缶1 6 31 3 61 8 02 6 24 2 2 1 9 6 9 年 1 8 63 7 71 8 03 7 56 0 51 9 9 1 年2 9 92 0 31 8 03 4 95 6 3 1 9 7 0 正9 0 63 7 31 8 03 3 25 3 61 9 9 2 正1 0 63 3 41 8 03 2 25 2 0 1 9 7 1 年 2 9 14 4 01 8 04 4 77 2 21 9 9 3 正 2 0 2 1 7 7 1 8 0 2 9 64 7 7 1 9 7 2 年 1 9 3 2 5 5 1 8 03 2 65 2 61 9 9 4 年 9 0 6 3 7 3 1 8 0 3 3 25 3 6 1 9 7 3 正7 1 53 4 61 8 03 1 35 0 41 9 9 5 正2 0 21 7 71 8 02 9 64 7 7 1 9 7 4 正1 5 l4 1 71 8 03 7 76 0 81 9 9 6 芷 1 9 3 2 5 51 8 03 2 65 2 6 1 9 7 5 矩2 0 03 2 51 8 03 5 95 7 81 9 9 7 正2 2 93 0 21 8 03 6 25 8 3 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 续表3 1麻源灌区单项作物及综合定额成果表 晚 黾 经 综综 经 综综 年稻稻 济 合 合 早 晚 济 a a 份定定 作 净毛 年 稻稻 口 额额 物定定 份定定 作净毛 定额额 额额 物 定 定 定额额 1 9 7 6 正6 2 33 8 41 8 03 2 55 2 41 9 9 8 篮9 0 63 7 31 8 03 3 25 3 6 1 9 7 7 正1 4 54 8 01 8 04 0 26 4 91 9 9 9 正2 0 03 2 51 8 03 5 95 7 8 1 9 7 8 正 2 5 35 6 11 8 0 4 8 3 7 7 92 0 0 0 伍2 2 31 9 11 8 0 3 1 l5 0 2 1 9 7 9 正1 8 24 1 71 8 03 9 16 3 0 表3 2 麻源水库灌区灌溉调节计算表 年、月净来水量用水量最大库容 年末库容弃水量弃水月份 5 7 1 1 - 5 8 1 03 3 6 22 4 5 42 1 0 11 1 6 9o 5 8 1 l 一5 9 1 0 3 6 8 1 2 7 5 92 1 7 51 1 2 49 6 6 5 、6 月 5 9 1 1 - 6 0 1 02 5 6 23 0 9 92 1 7 53 7 12 1 6 6 月 6 0 1 1 - 6 1 1 04 1 9 52 3 2 02 1 7 51 8 4 24 0 4 6 、9 月 6 1 1 l 一6 2 1 05 2 4 02 9 5 32 1 7 51 1 3 l2 9 9 7 l 、2 、3 、4 、5 、6 月 6 2 1 1 6 3 1 01 5 1 23 9 4 51 4 6 02 9 3o 6 3 1 1 6 4 1 02 7 2 03 3 6 91 4 6 32 9 3 0 6 4 1 l 一6 5 1 0 2 2 5 02 8 0 51 1 7 62 9 3o 65 1 1 - 6 6 1 03 8 0 73 2 9 32 1 7 57 6 06 9 6 月 6 6 1 1 6 7 1 02 6 0 23 9 1 01 7 6 52 9 3o 6 7 1 1 - 6 8 1 03 9 5 63 1 3 92 1 0 11 1 1 0o 6 8 1 l 一6 9 1 03 0 8 62 9 9 12 1 7 59 5 02 4 46 月 6 9 1 l 一7 0 1 04 1 7 12 6 2 92 1 7 51 5 0 11 0 0 1 5 、6 月 7 0 1 l 一7 1 1 02 8 8 23 6 0 02 1 7 56 6 l1 2 2 5 、6 月 7 1 1 1 7 2 1 02 4 0 82 5 7 61 3 0 34 9 4o 7 2 1 1 7 3 1 05 2 7 82 4 6 32 1 7 51 5 6 91 7 4 0 4 、5 、6 、7 月 7 3 1 l 一7 4 1 03 6 7 33 0 0 62 1 7 58 0 81 4 2 71 1 、1 2 、l 、2 、3 、6 月 河海大学工程硕士学位论文江西麻源水库溢洪道安全评价及改建设计研究 续表3 2麻源水库灌区灌溉调节计算表 年、月净来水量用水量最大库容年末库容弃水量 弃水月份 7 4 1 1 7 5 1 04 6 0 52 8 5 02 1 7 51 2 3 21 3 3 l 5 、6 月 7 5 1 i 一7 6 1 04 6 2 02 5 6 72 1 7 51 6 1 01 6 7 5 5 、6 、7 月 7 6 1 l7 7 1 03 6 0 93 2 1 82 1 7 57 7 91 2 2 25 、6 月 7 7 u 一7 8 1 02 2 3 43 9 0 01 8 7 12 9 3o 7 8 1 1 - 7 9 1 02 3 0 23 1 2 21 1 8 62 9 3o 7 9 1 l 一8 0 1 04 4 9 62 8 7 52 4 8 31 9 1 4o 8 0 1 l 一8 1 1 04 1 0 93 3 3 12 1 7 56 4 62 0 4 6 i 、2 、3 、4 、5 月 8 1 1 l - 8 2 1 04 5 2 02 6 2 42 1 7 51 6 1 59 2 7 6 月 8 2 1 l 一8 3 1 04 9 5 32 5 0 02 1 7 5 1 2 1 6 2 8 5 11 、2 、3 、4 、5 、6 月 8 3 1 l 一8 4 1 04 1 0 72 2 2 32 1 7 51 6 9 41 4 0 7 4 、5 、6 月 8 4 1 l 一8 5 1 02 6 8 42 8 7 22 1 7 59 9 85 0 8 2 、3 、6 月 8 5 1 l 一8 6 1 02 4 7 12 5 8 62 1 7 56 2 42 6 0 6 月 8 6 1 l 一8 7 1 02 1 8 12 7 9 78 4 33 0 6o 8 7 “一8 8 1 0“6 82 9 6 32 1 7 51 2 1 35 9 85 、6 月 8 8 1 l 一8 9 1 04 1 3 12 6 0 12 1 7 51 6 7 81 0 6 4 5 、6 、7 月 8 9 1 1 - 9 0 1 02 8