xx水库初步设计

11综合说明11绪言XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XX河水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小二型水库。水库隶属于XX街道办事处，集水面积162KM2，正常蓄水位1026M（废黄河高程系，下同），校核洪水位10417M，总库容412万M3。XX水库下游是XX市XX镇主要粮产区，下游防洪保护人口约012万人，耕地015万亩，有效灌溉面积010万亩。XX水库于1985年11月冬兴建，至1987年12月完成，建坝时基础耕作层的腐殖土、表层冻土和草皮末清理；建成后，坝体单薄，大坝渗漏现象严重。2008年4月，XX市组织召开了“XX水库安全评估会”,专家组结论认为本次复核按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准复核，经复核，坝顶高程不满足要求；坝身单薄，断面严重不足，上游护坡砌石损坏严重，起止高程不足；坝基清基不彻底，坝脚渗漏严重；放水涵为坝下埋管，洞身漏水严重，出口结构不完整；溢洪道断面严重不足，进出口无任何工程设施；坝坡有损坏干渠；水库无任何管护设施，运行管理条件差。依据安徽省水利厅安徽省小型水库大坝安全评估办法（暂行）规定，确定XX水库大坝为三类坝。同时专家组建议，鉴于水库大坝工程存在着严重的工程质量问题，应尽快进行除险加固。目前，我们在安全评估工作的基础上，补充了部分勘探工作，对主要建筑物结构以及水力参数进行了复核，对大坝、溢洪道、涵洞主要加固方案进行了比选，概算了投资并对经济指标进行了分析评价，编制了本初步设计报告。注本工程高程为废黄河高程系212水文气象121流域概况XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XXXX水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小（二）型水库。流域内覆盖第四系粘土层组成，植被较好，水土侵蚀现象不太严重。本次根据万分之一地形图对水库流域参数进行了复核，见流域特性表1211。表1211XX水库流域特性表流域面积FKM2境内主峰顶高程M坝址河底高程M河道长度LKM河道平均坡度J流域平均宽度BKM流域形状系数F1622014964142530080804122气象及降雨（1）气象XX水库位于江XX之间，处于亚热带过渡带。由XX市气象站提供实测多年平均气温152。多年平均无霜期210天。全年日照时数多年平均22607小时，年平均风速为27M/S，多年平均最大风速为10M/S。风向季节性变化明显，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年以偏东南风较多。（2）降雨江XX地区气候属我国南北过渡带，冷暖气团在上空交锋频繁，进退多变，降雨时间分布不均，主汛期69月份经常出现强度较大的暴雨和特大暴雨。XX水库流域上游未设水文测站，建库前后均没有任何实测径流和洪水资料。距水库较近的有XX市气象站，该站有19602006年的较完整的降水量资料。据XX气象站资料统计，多年平均降水量为961MM，其中最大年降雨量为15062MM，发生在1991年，最小年降雨量为5669MM，发生在1978年，年际变化较大。3123设计洪水及调洪演算设计洪水计算XX水库坝址处建库前后均无实测流量资料，根据水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493），可由设计暴雨推求设计洪水。本次设计暴雨计算采用了两种方法并对设计暴雨成果进行了比选。1、由实测资料推求设计暴雨根据XX水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨为955MM，按照安徽省水文手册，该地区最大24小时暴雨是最大1日暴雨的112116倍，故该地区最大24小时暴雨为10701108MM。2、查暴雨等值线图推求设计暴雨根据安徽省暴雨系数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法（以下简称“84办法”），查得XX水库所在流域最大24小时暴雨均值为105MM。3、设计暴雨采用根据以上两种方法计算所得的设计暴雨均值基本一致。由于“84办法”中的暴雨等值线图是根据我省近600多个雨量站观测资料绘制的，且对地形条件、高低值地区变化规律、抽样误差及各种历时参数图之间的协调等作了全面考虑，因此选用“84办法”暴雨成果更为合理，设计暴雨参数见表12。表1231设计暴雨参数表年最大24小时点雨量均值105MM年最大1小时点雨量均值50MM变差系数CV24060变差系数CV1050偏差系数CS35CV4、设计洪水推求XX水库流域面积162KM2，暴雨点面系数24110，形状系数F04，由于F04，所以洪峰修正系数095。汇流计算中瞬时单位线参数江XX之间山丘区经验公式，由于F/J2162/253200031,所以用K113F/J2024R3/304034F/J2012计算瞬时单位线参数K值根据流域特征计算频率为1/20的设计洪水和频率为1/200的校核洪水，计算成果见表322。表1231XX水库各种频率洪水计算成果表频率KP24KP1P24P1R24NR3KQMFR24/1000QM1/202201992319751151073860701512210242981/20036232440635158734640701836010130805267833调洪计算（2）调洪成果XX水库泄洪设施为溢洪道，溢洪道为明渠，坡比为001，底宽5米，起调水位按现状底高1026M起调。各频率调洪演算成果见表14。表14调洪演算成果表频率洪水位M相应库容万M3洪峰流量M3/S最大泄量M3/S备注1/510306320610787471/10103353437210915531/20103623652337925451/30103773777411131721/50104013967514238601/100104074024672648551/20010417412053385338（3）施工期洪水即每年14月和1012月期间，五年一遇洪峰流量1078M3/S，总洪水量279万M3。13工程地质131地形地貌XX水库位于XX市XX镇夹港村境内，距XX市约28KM，属XX河流域XX河水系。库区位于我国东部新华夏系第二沉降带和秦岭5纬向构造带的交合部位；按传统的观点则是中朝准地台的南缘；地貌单元上属于江XX丘陵的一部分，位于江XX分水岭的北侧，按成因为堆积剥蚀河湖漫滩及一级阶地地形类型。主要由第四纪全新世粘性土层组成，受河流控制，河流的宽窄决定于河水面积和河流流量的大小，一般上游狭窄，下游开阔。根据有关资料结合本次钻探揭露，下伏基岩主要为厚达数百米的灰白、白褐石英片岩。经钻孔揭示，大坝坝身土主要由重粉质壤土夹砾砂（砾砂系基岩风化所致）；坝基地层主要由重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂地层组成；底部强风化石英片岩。132地层岩性水库区广泛分布为第四系冲积洪积层，其厚度一般为250500M，其岩性上部主要为重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂；灰、灰褐色，软塑可塑状；下伏基岩为强风化石英片岩，暗褐、绿灰色。14工程任务和规模141工程现状枢纽工程由土坝、溢洪道、放水涵洞等建筑物组成。是一座以灌溉为主、兼防洪、水产养殖为一体的小2型水库。大坝XX水库大坝为均质土坝，坝长205M，坝顶宽为254M，坝顶高程为10556M10567M，最大坝高100M；上游坝坡12，块石护砌，护砌块石风化严重；下游坝坡比120125，无戗台，坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0070、0145段缺土较多。由于原施工时清基不到位，碾压不密实，分工段没处理好，部份坝段坝脚出现大面积阴潮、沼泽等异常现象。由于大坝坝顶宽没有达到设计标准，下游坡太陡，又无戗台，坝身单薄现象严重。该水库只有北面一座放水涵，放水南渠用混凝土预制板制作从大坝下游坡经过，目前该段渠道已损坏漏水，继续使用，将影响大坝安全。6溢洪道溢洪道工程溢洪道位于大坝北侧，原设计为宽顶堰，堰顶高1031M，底宽为4M，因经费原因未能按设计标准建设。现溢洪道底高程1026M，底宽23M，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深。溢洪道对岸有近100亩农田，因每年都有近23个月时间泄洪，泄洪时直接影响对岸农业生产。放水涵放水涵位于大坝北部，为斜拉式卧涵，直径为40CM，底高程981M，洞身长45M。因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。142建筑物存在的主要问题（1）土坝工程坝体填筑质量差，存在较严重的隐患。一是坝身与坝基的结合面耕作层、老河槽及其附近淤泥层未彻底处理，局部有透水层，致使水库蓄水后，坝基与坝身结合面渗漏。二是坝体堆筑土料质量差，渗透系数大，抗渗性能不能满足设计要求，因此坝体下游坝坡大面积散浸。二是进土层过厚，夯压不密实，新老坝体之间结合部处理较差而渗漏；筑坝时，未按碾压式土XX要求施工，严重存在质量控制不严这一薄弱环节，填筑质量差。三是坝下埋管接触面处理较差，导致大坝渗漏；大坝虽然经21年运行，固结效果不明显，依然土质结构松散，土体自重压密条件较差，给大坝安全运行带来一定隐患。坝基部分。由绘制的工程地质剖面图揭示，层及层以下地层均为坝基的天然地层，其中层重粉质壤土夹砾砂，主要分布于坝身与坝基的接合部位。层软塑状重粉质壤土夹中砂为软中等强度地层，强7度相对较低，工程地质条件较差，含水量2445。上游干砌块石护坡毁损、塌陷严重。坝顶凹凸不平，雨后积水严重，致使下游坝坡湿陷。下游坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0070、0145段缺土较多；有多处塌陷现象。无排水系统。下游坝面无排水设施、无贴坡，致使下游坝坡多处出现雨淋沟，坝脚和滩地段长期潮湿，局部沼泽化严重。无坝体观测设施，不能掌握土坝在运行过程中出现的问题，影响安全运行。（2）溢洪道工程溢洪道建设时，由于经费原因，标准低、基础差，原设计为宽顶堰，堰顶高1031M，底宽为4M，因经费原因未能按设计标准建设。现溢洪道底高程1026M，底宽23M，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深，致使溢洪道不能安全运行。（3）涵洞工程放水涵位于大坝右侧，为斜拉式卧涵，直径为40CM，底高程981M，洞身长45M。因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。143本次除险加固的主要任务大坝坝身土方加固，坝身采用防渗处理，上游及砼预制块护坡、下游建排水沟。溢洪道对进水口段、明渠部分、陡水坡、消力XX、海漫等工程进行建设，对下游不畅河床进行疏通。放水涵对放水涵洞工程进行拆除重建；更换闸门及启闭机；建工作便桥。815加固工程设计151工程等别及设计标准（1）工程等级及设计标准XX水库总库容4120万M3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）的规定，水库工程等别属等，枢纽建筑物为级。由于XX水库最大坝高100M，洪水标准根据规范采用丘陵区水库标准；因该库地理位置重要，设计和校核洪水标准为为20年一遇设计，200年一遇校核。（2）消能防冲设计标准根据溢洪道设计规范（SL2532000），溢洪道消能防冲设计标准按10年一遇。（3）抗震设计烈度根据中国地震动参数区划图（GB183062001），XX水库工程区地震动峰值加速度010G，反应谱特征周期035S，对应地震基本烈度为7度。152加固措施（1）土坝防渗处理土坝坝身坝基防渗加固处理01170366坝段均选用粘土井柱方案，从坝顶穿过坝身与坝基结合面以下10M。粘土井柱直径1100MM，孔距为078M，粘土井柱有效防渗厚度为078M。坝顶及坝坡结构设计坝顶高程2730M，坝顶宽度5M，坝顶路面选用20CM手摆石层，再铺设15CM泥结石路面。上游坝坡坡比125，建干砌块石护坡，并做10CM碎石垫层，高程从212M2663M。下游坝坡考虑到大坝经常出现滑坡现象，将96年上坝的虚土彻底清除，推到坝下填塘固基，并开挖成台状，以便新老结合层的9结合。在2520M建宽20M戗台，戗台上12的坝坡，戗台下125坡。戗台下侧与坝脚222M高程处各做一条纵向排水沟。两沟之间布置横向排水沟，其沟距为50M；台地段没有平台，因此沿坝坡与岸坡连接处做一条排水沟。下游草皮护坡为天然杂草，因此需重新铺设草皮护坡。（2）溢洪道本次加固溢洪道仍布置在大坝桩号0000处，溢洪道形式根据地形采用明渠段，堰后陡坡跌水和消力XX。溢洪道进口段长300M，宽度为50M，坡降为001，浆砌块石护砌厚度040M，表面浇注10CM厚砼。堰后设陡坡跌水，跌坡跌差66M，XX长14M，XX深10M，出口宽5M。跌水墙采用浆砌块石重力墙，底板采用底板采用040M浆砌石底，010M砼面层。根据地形两岸翼墙浆砌块石重力墙。经计算海漫长度12M，设渐变段与下游排洪渠连接，出口宽7M下游渠首20M范围内需要用砌块石护坡及护底。（3）涵洞本次加固将斜拉卧式放水涵拆除，重建放水涵，涵底高程9810M，并更换闸门、启闭机,建工作便桥。16施工组织设计161施工条件（1）场外交通XX水库距省道309有20公里,有简易砂石路至水库，能满足施工运输的要求。（2）场内交通本工程由于施工场地窄而长，施工场地较分散，除利用坝顶作为施工道路外，还可以利用大坝东、西两侧土方整平后作为主体工程施工和交通场地，这样可解决施工场地内部的交通问题。10162施工导流本工程施工导流非汛期主要采用涵洞进行，使水库的水位控制在大坝和溢洪道施工要求水位以下；汛期按正常的防洪调度规定进行，此期间要保证溢洪道能进行安全泄洪。大坝坝顶和坝下游坡和正常溢洪道施工水库水位控制在242M以下高程，大坝粘土井柱灌浆和上游护砌、涵洞施工期间必须打围堰，使水位在高程2060M以下，163主体工程施工XX水库除险加固施工场地及道路比较狭小，运输宜采用小型农用自卸车。土方工程尽可能采用机械施工，以便提高工作效率，降低工程造价。砼工程比较分散，采用半机械化施工，搅拌机以04M3为主，水平运输采用胶轮车，垂直向下运输采用溜槽。砌石工程采用人工操作为主，但砂浆要采用机械搅拌。工地不集中设加工厂，钢筋、模板、铁件采用小型机械分散加工。（1）大坝加固施工大坝加固的主要内容坝身土方加固，坝身单排防渗粘土井柱心墙，上游护坡采用干砌石护砌；下游坝坡做纵横排水沟及贴坡排水。（2）溢洪道加固施工在大坝0000段建溢洪坝，主要建设内容进口段、跌水段、消力XX、海漫等工程。进口段底板工程在第二年枯水期打围堰进行施工。汛前完成跌水坡及消力XX底板砼工程量。（3）涵洞施工本次加固将东、西涵进出口全部拆除，进口浆砌石底板和八字翼墙，东涵底高程2112M，西涵底高程2185M，上游增设工作栈桥及更换启闭机，与大坝防渗墙施工同步进行。164施工总布置尽量利用水库已有的设施与条件，减少工程投资。施工主要场11地在大坝坝面、两端段适当地方加以改造；各种加工厂可分散在工程附近。165施工总年度大坝除险加固施工分二水利年进行第一年枯水期放空库容进行大坝粘土井柱和上游护坡施工，并与涵洞的除险加固施工相配合，工程完成后，可进行坝顶路面和大坝观测工程施工；第二年主要与溢洪道的除险加固施工相配合，进行下游坝坡的坝后排水沟及草皮护坡施工。计划总工期10个月，其中施工预备期1个月，主体施工期8个月，要求主体工程基本完工；施工完建期1个月。17环境保护设计及水土保持设计171环境保护设计XX水库除险加固工程属已建工程，主要是施工期对环境有一些不利的影响，但施工区居住人口稀少，地域广宽，施工项目较分散，施工工期较短。影响大多是暂时的、短期的，采取一定的对策和措施，可以得到避免和降低，使其影响在允许范围内。因此XX水库除险加固工程对环境不会带来深远的影响，不会制约工程的实施，工程竣工后环境将恢复到原有状况。在施工期中产生的影响，在水环境保护、噪声及粉尘防护、生物保护及生态保护、人群健康保护等四个方面进行环境保护工作，并做环境的环境监测与管理。本工程环保投资包括环境保护措施、临时措施和独立费用共三项，本项目环境保护费用共计12万元。172水土保持设计本工程施工项目主要有土石方开挖回填、围堰拆除、砌筑砌体结构、混凝土浇筑，工程实施过程中将不可避免扰动原地貌，损坏土壤和植被，造成水土流失。经分析计算，工程共扰动原地貌、挖损土地及其植被面积为12HM2。在综合考虑工程特点及地域自然条件的基础上，对可能产生水土流失的区域采取水土保持防护措施。植物措施在土料场、弃渣12场、临时设施、施工道路和临时施工场地处工程完工后，植树种草，恢复植被。工程措施在土料弃土临时堆场，进行拦护；在弃渣场修建拦渣墙和护坡等。本工程水土保持工程投资共计18万元。18工程管理XX水库为小（2）型水库。除险加固以后，水库设管理所，下设工程管理、和行政办公二个科室，隶属于XX街道办事处。工程管理的主要职责是管理枢纽及灌溉工程，防洪调度等工作，同时发展多种经营，综合利用。在这次加固中建管理房60M2及其它附属设施。根据水利部水利工程管理单位编制定员试行标准（SLJ70581）的有关规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，水库管理所确定编制人员2人，其中管理人员1人，其它人员1人。19设计概算本概算为2007年第二季度价格水平，枢纽加固工程总投资为20358万元。110经济评价XX水库经水库安全评估属类坝。防洪保护范围总面积约5KM2，耕地005万亩，人口005万人，现有固定资产总值2000万元，国内生产总值3000万元。水库多年平均滞洪效益为25万元，本次除险加固工程静态总投资为20358万元，经工程经济评价计算，经济净现值7945万元，经济内部收益率为142，益本比为127满足水利建设项目经济评价规范的要求，经济上是可行的。17附表表11XX水库工程特性表序号名称单位数量备注一工程建设1主管部门XX市水务局2管理机构XX市XX镇镇政府13序号名称单位数量备注3所在地点XX镇三关村4所在河流XX河流域XX河支流5建设日期开工年、月198511竣工年、月198712二水文1集水面积KM21622多年平均降雨量MM9443多年平均年径流量万M34代表性流量及洪量多年平均流量M3S设计洪峰流量（P5）M3S3379设计洪水总量万M3707校核洪峰流量（P05）M3S7345校核洪水总量万M31224三水库1调节性能多年2水库水位校核洪水位M10417设计洪水位M10362正常蓄水位M1026汛期限制水位M1026死水位M2123水库容积总库容万M34120调洪库容万M335兴利库容万M327死库容万M301四工程效益指标1设计防洪效益万元252城市防洪效益万M3/年3灌溉效益设计灌溉面积万亩02有效灌溉面积017最大实际灌溉面积万亩016供水量万M3/年324养鱼效益养鱼水面亩280最高总产量万KG042最高单产量KG/亩15五主要建筑物及启闭设备14序号名称单位数量备注1挡水建筑物型式地震基本烈度设防烈度度7/7坝顶高程M2738最大坝高M705坝顶长度M696坝顶宽度M502泄水建筑物正常溢洪道型式宽顶堰堰顶高程M252堰底高程M堰顶宽度M28堰顶长度M8最大泄量M3S59消能方式3输水建筑物东、西涵洞型式砼园涵断面尺寸MM东03、西03进、出口底高程M东2112、西2185最大流量M3S东022、西020闸门型式启闭设备东手动螺杆式，西手动螺杆式152水文21流域概况XX水库座落在清XX河东南方向，该支流由二支小岔子分别由东南方向及正南方向汇合坝址前。流域内属丘陵区，最高点高程472M。流域形状为长条形，现将流域特性列于表21。表21流域特性表流域面积（KM2）河流长度（KM）河源高程（M）河口高程（M）河流平均落差H（M）河流平均坡度J（）流域平均宽度B（KM）流域形状系数F洪峰修正系数392226412121986817307612522气象及降水221气象XX水库位于江XX之间，处于亚热带过渡带。XX水库位于江XX之间，处于亚热带过渡带。由XX市气象站提供实测多年平均气温152。多年平均无霜期210天。全年日照时数多年平均22607小时，年平均风速为27M/S，多年平均最大风速为10M/S。风向季节性变化明显，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年以偏东南风较多。222降水江XX地区气候属我国南北过渡带，冷暖气团在上空交锋频繁，进退多变，降雨时间分布不均，主汛期69月份经常出现强度较大的暴雨和特大暴雨。XX水库流域上游未设水文测站，建库前后均没有任何实测径流和洪水资料。距水库较近的有XX市气象站，该站有19602006年的较完整的降水量资料。据XX气象站资料统计，多年平均降水量为961MM，其中最大年降雨量为15062MM，发生在1991年，最小年降雨量为5669MM，发生在1978年，年际16变化较大。23基本资料XX水库坝址处建库前后均无实测流量资料，根据水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493），可由设计暴雨推求设计洪水。本次设计暴雨计算采用了两种方法并对设计暴雨成果进行了比选。1、由实测资料推求设计暴雨根据XX水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨为955MM，按照安徽省水文手册，该地区最大24小时暴雨是最大1日暴雨的112116倍，故该地区最大24小时暴雨为10701108MM。2、查暴雨等值线图推求设计暴雨根据安徽省暴雨系数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法（以下简称“84办法”），查得XX水库所在流域最大24小时暴雨均值为105MM。3、设计暴雨采用根据以上两种方法计算所得的设计暴雨均值基本一致。由于“84办法”中的暴雨等值线图是根据我省近600多个雨量站观测资料绘制的，且对地形条件、高低值地区变化规律、抽样误差及各种历时参数图之间的协调等作了全面考虑，因此选用“84办法”暴雨成果更为合理，设计暴雨参数见表22。表22设计暴雨参数表年最大24小时点雨量均值105MM年最大1小时点雨量均值50MM变差系数CV24060变差系数CV1050偏差系数CS35CV231设计洪水计算要素各频率设计洪水计算要素见表23。17表23各频率设计洪水计算要素表重现期项目10203050100200KP2417722239276320362P24185923125128983363801KP117199213242274306P18399510651162137153P1/P24045043042042041040扣损707070505050R24115916118121982663101N074073073073072071R3/R24060057059057056055R368359177103112531491706K04303703603303028计算值NK074043074043073036073033072030072028修正NK072043072043072036072033072030071026QM684798576777790FR24/1000045063071086104140洪峰流量QM308503154719489961093232入库洪水过程线计算由上表洪水计算要素，根据各频率的N、K值，选用相应设计洪水流量过程线，然后逐项乘以FR24/1000，求得各频率设计洪水过程线见表24。表24入库洪水过程线T1小时重现期项目10203050100200103105807109312517121101802002533123903144226272329416498418528033340049959552203243974605726816248358427500614725729343252160674990383635406547689571142941861073885310501242181085513241538192524342933113078503154227194899610929122411298632194051487854491311501251130113801373144414485543602617634754153204335095786868201628439947854866677617264366420489582673182413303894445306171922029934940147855620198265311352416483211832482893323954592217223827432138545123168231274312374439241672312743123744392513918120423427029826085096108110114110270430410430390310272802202001701601000729010009009005300013132233施工期洪水根据XX水库水文气象特性和加固工程施工期的需要，选择非汛期，即当年10月次年4月作为施工期。XX水库加固工程为等工程，主要建筑物为5级，根据水利水电工程施工组织设计规范（SDJ33889）规定，导流建筑物为级建筑物，相应挡水标准为5年10年一遇重现期洪水，本次初设采用5年一遇施工期洪水。XX水库除险加固工程施工洪水是利用现有的东、西涵洞导流，无其它导流设施。因此，施工洪水实际是计算施工期内设计条件下水库可能的总来水量，以便采取相应的措施。由于水库规模较小，无实侧水位、雨量观测资料，施工期设计洪水计算按“84办法”计算，单位线设计参数如下暴雨衰减指数采用N072，R3056R24；195年一遇R247125MM，R3431MM，采用N072，K053。5年一遇洪峰流量182M3/S，总洪量279万M3。203工程地质31地质勘察工作概况2007年7月，我队在XX水库进行了工程地质勘察工作，根据任务书要求在大坝桩号0000、0085、0240、0305、0365布置5个断面和土料区布置钻孔3个，具体工作量见表11。表11工作量统计表序号项目单位数量序号项目单位数量1钻探孔个/M10/99555取击实试验土样组32标准贯入试验次436击实试验组33原状土样个387常水头注水试验（段）次24土工试验组388钻孔回填个/M7/8455勘探工作结束后各钻孔回填封孔工作均按长江委综合勘测局印发的堤防钻探回填封孔技术要求执行。32勘察依据本次勘察执行的规程规范及有关文件主要有1）水利水电工程地质勘察规范（GB5028799）2）土工试验规程（SL2371999）3）水利水电工程钻探规程（DL501392）4）水利水电工程制图标准（勘测图）（SL73395）5）中国地震动参数区划图GB1830620016建筑抗震设计规范（GB500112001）；7）中小型水库水利水电工程地质勘察规范（SL5593）8）水利水电工程钻孔压水试验规程SL31200333地质地貌及水文地质条件简述331地质地貌XX水库库区位于我国东部新华夏系第二沉降带和秦岭纬向构造带的复合部位。库区地貌形态为冲积洪积形成的一级阶地，沿河流两侧阶地的宽窄一般呈上游狭窄，下游开阔。21经钻孔揭示，大坝坝身填土主要由粘土地层所组成。坝基地层主要由粘土和粉质粘土组成，底部为玄武岩强风化。332水文地质根椐含水层的性质和地下水类型；坝区地下水的动态和埋藏条件，主要含水层为孔隙性含水层，属潜水型，主要分布在坝体填土及第四系覆盖层内，受气候、地形等因素影响，其补给来源主要是大气降水及库水。2007年7月通过简易水文观测量得稳定地下水位埋深为15360M，其相应高程为22062365M，主要为浸润线以下的坝体水，主要赋存于松散的坝体填土和第四系覆盖层中。根据区域地质资料分析，本勘探场地范围内地下水对混凝土无侵蚀性。333地震基本烈度根据中国地震动参数区划图GB183062001划分，水库工程区地震基本烈度为6度。34大坝工程地质条件341坝身工程地质条件3411坝身地层简述本次勘察揭示，坝身填土主要为层粘土QML，棕褐夹灰色，软塑可塑，湿；层厚020700M，层底分布高程20162456M。3412坝身工程地质评价勘探中在坝顶钻孔取人工填土层的混和料进行了击实试验二组，试验结果人工填土的最优含水量0PT为19441945，最大干密度DMAX166G/CM3。经野外原位测试及室内土工试验资料综合分析表明坝身填土为层粘土，干密度范围值D135150G/CM3，平均干密度146G/CM3，压实度范围值为813904，平均压实度880，标贯试验平均值为48击；不满足规范要求。在大坝0240桩号3孔附近注水试验成果表明渗透系数为K265104CM/S，坝坡塌方，说明该大坝碾压不密实，防渗性能较差。综上所述，大坝虽经近50年运行，但土体自重压密固结效果不明显；22由于填筑大坝时，严重存在着质量控制不严，未经碾压或碾压不实所致；层粘土，土质结构松散，碾压不密实，防渗能力较差；由于大坝施工时清基不彻底，坝身填土与坝基结合部没有处理好，其接触面亦成为渗漏通道；坝身土填筑质量未能达到设计要求，致使下游坝脚多处出现散浸、渗漏出逸点和局部沼泽化现象。342坝基工程地质条件3421坝基地层简述层粘土Q4AL，棕褐夹灰色，可塑硬塑，湿；含有少量铁锰结核；层厚2501100M，该层未揭穿；层顶分布高程20162456M，层底分布高程9161383M。1层粉质粘土Q4AL，灰夹褐色，软塑可塑，湿；层厚120150M，层顶分布高程17602255M，层底分布高程16102135M。层玄武岩，灰褐色，湿；层顶分布高程9162135M。3422坝基工程地质评价层粘土，呈可塑硬塑状，一般坝体1钻孔附近除外直接覆盖在本层上，渗透系数为412105CM/S，渗透性分级属弱透水，该层为中等以上强度，压缩性中等以下，粘粒含量高，防渗性能好。1层粉质粘土，呈软塑可塑状；该层为中等以下强度，压缩性中等以上，粘粒含量相对较高，防渗性能较好。层玄武岩，强风化，强度高，透水性小，可视为微透水层。343各层岩土主要参数值综合室内试验与野外原位测试，结合已建工程多年运行的实际情况，坝体和坝基各层岩土物理力学参数建议值详见表41。表41各岩土层主要参数表承载力标准值压缩模量建议值渗透系数快剪试验慢剪试验饱和慢剪FKESKC/C/C/层号岩土名称（KPA）MPA（CM/S）KPA/KPA/KPA/粘土/47265104289/13922/1820/17粘土200260101412105552/17145/2340/211粉质粘土130555010540/1630/1826/1723玄武岩300/15106/注表中剪切值为小值平均值,K为大值平均值。未列指标见物理力学指标统计表35正常溢洪道工程质地条件正常溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰，底高程2520M、底宽28M，设计最大泄量523M3/S，消能防冲设施损坏。正常溢洪道持力层为层粘土,FK260KPA，ES101MPA；该层为中等以上强度，压缩性中等以下，粘粒含量高，防渗性能好；但抗冲刷性能一般。（土层分布详见33，工程地质剖面图5钻孔）36放水涵洞工程地质条件东放水涵位于大坝桩号0365，涵身结构为30CM钢筋砼圆涵，进口涵底高程为2112M，设计灌溉量022M3/S，为竖井式结构。根据钻孔揭示，放水涵涵基持力层为层粘土，FK240KPA，ES101MPA；该层为中等以上强度，压缩性中等偏下；其下卧层为1层粉质粘土，FK130KPA，ES55MPA，放水涵涵基承载力和压缩模量均满足要求，建议验算下卧层承载力及沉降量。（放水涵土层分布详见33，工程地质剖面图1和2钻孔）37料区371土料区本次土料区勘察揭示，土层为1层耕土QML，棕褐夹灰色，软塑，稍湿；表层夹有植物根茎；层厚030040M，层底分布高程21852416M。层粘土Q4AL，棕褐夹灰色，可塑，稍湿；厚大于50M，该层未揭穿,层顶分布高程21852416M。土料区储量QSH61005030500M3。注式中Q为储量M3、S为面积M2、H为有效厚层度M。根据击实试验成果土料区土性为粘土，最大干密度DMAX166G/CM3，最优含水量OPT1951。经勘探查明该土料区总储量约为30500M3，料区位于水库东北侧13KM的岗地上；料区地貌形式单一，易于开挖，料区土为粘土，土的粘粒含量高，可满足该水库除险加固工程所需要。372砂、石料本地无砂、石料场均需外购，砂料可从XX市XX河砂场采购，质量及数量均可满足要求，运距约10KM。石料碎石从明西办事处岗集采购，运距约10KM；块石可从小洪山采石场采购，经调查石质为玄理岩，质量及数量均可满足要求，运距约20KM，24交通便捷，运输方便。37结论与建议（1）XX市地震基本烈度为度，设计地震动峰值加速度为010G。（2）勘探场地范围内地下水对混凝土无侵蚀性。（3）大坝坝体填土质量较差，坝身与坝基结合部处理较差；建议对大坝进行防渗加固处理。254工程任务和规模41规划设计情况简介XX水库1958年11月兴建，1959年1月开始蓄水。当时建设时因此无任何规划、勘测、设计、施工资料。施工设备缺少，技术水平较低，造成土坝、溢洪道、涵洞等主体建筑物存在不同程度的质量缺陷和问题，枢纽工程质量均达不到现行规范要求。1989年省水利厅农水处开展小水库基本资料普查，由原滁州市水利局工程股对XX水库基本资料进行搜集整理，根据当时小水库防洪标准，考虑水库地理位置的重要性，拟定设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇；根据安徽省山丘区中、小面积设计洪水计算办法试行1978，依据工程现状对水库进行了洪水标准的复核，防洪能力为100年一遇，并将上述资料上报省厅农水处，编入小型水库资料汇编第二册。42土坝现状及存在问题421现状（1）概述大坝为均质土坝，坝顶高程2702738M。最大坝高705M，坝顶长度696M，坝顶宽度5M左右。坝顶土路面，迎水坡因无护坡，上半部份被风浪已冲成垂直状，下游坡比12，背水坡为不完整的自然草皮。（2）大坝坝身虽经96年土方加固，但新老结合层未做处理，上坝土为虑土，最近几年滑坡塌陷现象经常发生，特别是2007年7月出现严重险情，滑坡长度有100米部分坝段坝顶高程不满足规范要求。（3）坝坡上游无护坡，经多年风浪冲刷，坡土流失，上、下游坡面形成凹凸不平，局部有塌陷、松动、缺损，甚至下滑等问题。坝身虽经96年土方加固，但新老结合层未做处理，上坝土为虑土，26最近几年滑坡、塌陷现象经常发生表41土坝主要特性表序号名称单位数量备注1坝型均质土坝2坝顶高程M27027383坝顶长度M6964坝顶宽度M55最大坝高M7056上游坝坡127下游坝坡12（4）排水系统现有坝面无排水。即坝顶、坝坡、坝头及坝下游滩地等部位均没有集水、截水和排水措施。坝体内无垂直与水平排水设施，坝脚无贴坡和棱体排水系统。因此下游坝脚长期渗水形成沼泽。（5）坝顶结构现有坝顶宽度50M，坝顶长696M。坝顶土路面，坑洼不平，雨后积水严重，致使下游坝坡局部湿陷。综上所述，XX水库由于大坝填筑质量存在着较严重的问题，因此在运行过程中出现不少问题。其中大坝渗水现象较为普遍，而局部较为严重。1991年汛期最高洪水位2585M时，下游就出现较为严重的渗漏，渗漏点增加，渗漏量剧增，2007年7月9日水位达到2520M以上，大坝0240段有100M大面积滑坡。所以从运行中所暴露的问题来看，大坝填筑质量不合格，根本经不住设计洪水位的考验。422大坝分期施工情况及坝体质量评价（1）分期施工情况XX水库于1958年冬开始兴建，1959年冬枢纽工程基本完工。后经1996年的加高培厚达现有规模。现将分期施工情况叙述如下第一期19581959年1971年，由于干旱无水灌溉，群众自发组织打坝拦水。这期间27断断续续地把坝顶高程填至252M，顶宽32M，上游坝坡118，下游坝坡115。根据大坝纵剖面图，此时坝长约580M，并在左、右岸建两300放水涵，作为灌溉放水涵洞。该阶段施工由于属自发行动，无技术指导和质量控制，工程施工质量较差，首先清基不彻底，其次是老河槽段清基不彻底。坝体填筑质量也很差，社队之间的界沟没有很好处理。土质虽属粘土，但含水量大，干容重偏低，碾压质量没有很好控制。当时由于拦蓄水头较小，渗水不明显。第二期1996年冬1991年大水，水库暴露出了很多问题，于是于1996年冬季又对大坝进行加高培厚，坝顶加高2M，顶宽增至5M，至目前规模。这期间施工质量没有很好的控制。一是新老结合面没有认真清理。即没有对表层土进行清理及开挖成台阶型与新填土相结合；二是坝坡培厚工作面较小，未进行碾压，未作干容重试验，则填土质量无法控制。综上所述，XX水库大坝属群众自发打埂拦水抗旱而逐年加高培厚，达现有规模。因此从施工开始，一是财力不足，二是技术力量未跟上。填筑土料区未经选择；工程分多期施工，结合面都没有很好的处理。坝身填筑时，没有填筑标准，也未进行质量控制，没有对干容重与含水量进行检测分析，所以土坝的填筑质量不符合SL2742001碾压式土XX设计规范第42条的要求，致使大坝在运行过程中出现诸多问题。所以，我们认为土坝填筑质量是不合格的。（1）填筑压实质量根据施工回忆，筑坝时未经清基。随着大坝的加高培厚，坝长向两侧与下游延伸，即伸向两岸小丘坡，由于相对坝高较低，更不重视延伸段清基问题，没有铲草除根，清除耕作层的松土。由以上可知，土坝的全坝段基础存在清基不彻底，清基的质量28不合格。（2）填筑压实质量XX水库自投入运行以来，大坝工程暴露出一些质量问题。为了进一步摸清坝身填筑质量，2007年8月对坝身质量进行钻探，在大坝桩号0000、0385、0240、0305、03655个断面和土料区布置3孔共有10孔。取原状土样38个做土工试验。（3）坝身填筑质量评价坝体填筑质量，干容重小，含水量大。经试验人工填土的最优含水量0PT为19441945，最大干密度DMAX166G/CM3。经野外原位测试及室内土工试验资料综合分析表明坝身填土为层粘土，干密度范围值D135150G/CM3，平均干密度D146G/CM3，压实度范围值为813904，平均压实度880，标贯试验平均值为48击；不满足规范要求。在大坝0240桩号3孔附近注水试验成果表明渗透系数为K265104CM/S，坝坡塌方，423运行中出现的问题水库自运行以来，一直由乡镇管理，无任何记载资料。据实地了解知，水库自运行以来都一直存在着渗漏。91年大水后，溢洪道水毁，东、西放水涵渗漏，大坝坝身单薄、老河槽段出现严重渗漏，长约80M，1996年对大坝进行培土加厚、对溢洪道、两放水涵进行移位重建进行。由于经费原因，施工质量较差，大坝新老结合面未处理，溢洪道防冲设施基本损坏。在2007年7月9日高水位时，水库出险，大坝严重滑坡，溢洪道防冲设施基本损坏，丧失功能。424土坝存在的主要问题由于土坝每期填筑都没有标准依据，也没有按规范要求施工，更没有施工时的关于质量控制方面的记录可查。所以大坝进入运行以后存在着较严重的隐患。主要如下（1）坝与坝基的结合面未进行清基，老河槽及其附近淤泥层未29彻底处理，局部有透水层，不符合SL18996规范第552条的要求。（2）填筑质量几乎全部不达标。主要表现为干密度偏低，出现PD135150G/CM2；含水量偏高；平均压实度880；导致坝身土的物理力学指标下降，产生不良工程现象。因此，蓄水后就有多处渗漏，并随着库水位上升，渗漏量加大。（3）上游无干砌块石护坡，不符合规范SL2742001第585条。（4）坝顶无盖面材料，不符合SL2742001规范第42节坝顶构造。（5）全坝段无排水系统，不符合规范要求，使得下游有一片沼泽。（6）土坝无观测设施，未达土XX安全监测技术规范要求。425土坝渗流分析由于没有渗流原体观测资料，本次加固设计主要通过渗流有限元计算对大坝渗流安全进行评价。（1）有限元渗流计算分析计算断面的选取根据安徽省XX市XX水库除险加固工程初步设计地质报告提供的资料，考虑地形、地质及坝高等因素，选取河槽段（桩号0240）典型断面做为计算断面。因未见基岩属性，计算坝基边界取至已知粘土层的底面，底面以下粘土层视为不透水层。渗透系数的选取根据滁州市水利勘测队提供的安徽省XX市XX水库安全鉴定工程地质报告，渗透系数取值详见表42。表42XX水库大库大坝渗流计算渗透系数表序号渗透系数分区KCM/S30坝体粘土265104坝基粘土层412105（2）计算方法及计算组次计算采用河海大学开发的AUTOBANK50有限元计算软件。计算工况详见表43。表43XX水库大坝渗流计算组次表组次上游水位M下游水位M备注1正常运行工况252020272设计洪水工况260520273校核洪水工况26602027下游水位取坝后地面高程渗透系数见表41（3）计算成果及评价以上各组计算成果的剖面等势线分布见图41，有关数据成果汇集见表44。3127520727527525207207图41XX水库大坝渗流计算等势线分布示意图表44XX水库大坝渗流计算关键部位渗流要素统计表计算工况与库水位M坝基水平比降下游坡脚出逸坡降出逸高程M1正常蓄水位2520013206621552设计洪水位260501700682219323校核洪水位266001720752253在表44的渗透系数组合下，大坝横剖面上的计算等势线分布符合一般透水地基上均质土坝的渗流规律。但坝体浸润线较高，在正常蓄水位至校核洪水位（252266M）情况下的计算出逸高程，这与实际运行中的大坝下游坡有大面积散浸区相吻合，以上表明坝体质量较差，透水性较强，且目前下游坡无任何保护设施，不仅不符合规范要求，如任其发展，对渗出段的渗流稳定及下游坡的抗滑稳定都十分不利。由表44可知，在正常蓄水位至校核洪水位情况下，最大水平比降为0172，小于粘土允许渗透比降03，其渗透稳定可以满足要求；下游坝脚坝基覆盖层的平均出逸坡降在为066075，大于流土型土的允许抗渗比降045050，如不进行防渗处理，在以后的运行过程，其渗流安全不能保证。通过以上有限元计算分析并结合大坝运行情况，表明XX水库大坝的坝体浸润线甚高，由于目前无任何防护措施，对下游坝坡的渗透稳定和抗滑稳定均有严重威胁，建议采取必要的工程措施，对坝基与坝体进行防渗处理。426大坝坝坡稳定计算根据碾压式土XX设计规范（SL2742001）规定，对大坝上游坡，分析了库水位为1/3坝高时坝体形成稳定渗流的正常运用条件下和自正常蓄水位非常降落至死水位时的非常运用条件下的大坝稳定性。对下游坡，分析库水位为设计洪水位、正常蓄水位的正常运用条件和校核洪水位的非常运用条件下形成稳定渗流时的坝坡稳定性。可能滑动面上的孔隙水压力，在稳定渗流期根据渗流分析报告确定，在库水位快速降落期，根据规范采用近似方法确定，不考虑水位降落时孔隙水压力的消散。33（1）计算剖面及计算工况根据碾压式土XX设计规范（SL2742001）规定，分别计算稳定渗流期的上、下游坝坡和水库水位降落期的上游坝坡。选取0240（河槽段）典型断面，进行稳定计算分析。计算工况如下