小二型水库除险加固初步设计报告

一般小二水库出险加固除险加固工程初步设计报告报批稿水利水电勘测设计有限公司二一年十一月一般小二水库出险加固除险加固工程初步设计报告报批稿水利水电勘测设计有限公司2010年11月目录绪言11综合说明211水库基本概况212水库除险加固的必要性313除险加固的主要内容414工程特性表52水文721基本资料722设计暴雨823设计洪水113工程地质1431概述1432工程地质条件及评价1533天然建筑材料1634结论与建议164加固设计1841工程任务和规模1842主要加固项目2043设计依据2044工程总体布置2145加固设计2346上坝道路3847安全监测设计385施工组织设计3951施工条件3952主体工程施工3953施工总进度4254施工度汛与施工安全436水土保持与环境保护设计4461水土保持设计4462环境保护设计447工程管理设计4571原管理机构4572管理机构及制度4573管理范围和保护范围468水库淹没处理和工程永久占地4781水库淹没处理4782工程永久占地479设计概算4991编制说明4992基础单价4993取费标准4994临时工程5095独立费用5096预备费5097设计概算5010结论与建议58101加固设计结论58102今后工作建议58附图目录图号图名图幅一般小二水库出险加固除险加固初01工程地理位置图A3一般小二水库出险加固除险加固初02加固前枢纽平面布置图A3一般小二水库出险加固除险加固初03加固后枢纽平面布置图A3一般小二水库出险加固除险加固初04大坝加固标准横断面图A3一般小二水库出险加固除险加固初05坝顶、踏步、排水沟细部结构图A3一般小二水库出险加固除险加固初06大坝虹吸管结构布置图A3一般小二水库出险加固除险加固初07虹吸管进出水池、镇墩、支墩结构图A3一般小二水库出险加固除险加固初08溢洪道平面及纵、横断面图（1/4）A3一般小二水库出险加固除险加固初09溢洪道平面及纵、横断面图（2/4）A3一般小二水库出险加固除险加固初10溢洪道平面及纵、横断面图（3/4）A3一般小二水库出险加固除险加固初11溢洪道平面及纵、横断面图（4/4）A3绪言为配合水利部做好全国小型病险水库除险加固专项规划的编制工作，根据XX省水库管理总站关于开展小型水库除险加固工作的要求，水利水电局部署开展一般小二水库出险加固的安全认定工作,从而积极推进水库除险加固和标准化建设。受横畈镇人民政府委托，水利水电勘测设计有限公司（以下简称“我公司）根据XX市水利水电勘测设计院编制的一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告（报批稿），并组织有关技术人员对一般小二水库出险加固进行了现场检查、踏勘、资料收集等工作，于2010年11月中旬完成一般小二水库出险加固除险加固工程初步设计报告（送审稿）的编制工作。经过水利水电局组织各专业专家组的讨论和审查，随后我公司根据专家组的意见和建议又进行了详细的修改与完善，于2010年11月底完成了一般小二水库出险加固除险加固工程初步设计报告（报批稿）。在本次勘测设计过程中得到了水利水电局苕溪流域管理站和横畈镇人民政府等单位的大力支持和帮助，在此一并表示感谢1综合说明11水库基本概况111自然社会概况一般小二水库出险加固位于横畈镇雅观村，水库距横畈镇政府25KM，距区约16KM。该水库坝址以上集雨面积065KM2，水库总库容335万M3，正常库容270万M3，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪功能的小（2）型水库，水库设计灌溉面积500亩。横畈镇是XX市辖镇，位于域东北部边境，东、北与余杭区径山镇接壤，南连青山湖街道、锦城街道，西邻高虹镇。横畈镇距XX市区约50公里，距区约17公里，距青山湖科技城核心区块约3公里，长西线穿镇而过，是重要的工业强镇。横畈镇总面积72平方公里，2009年全镇总人口15474人，其中农业人口14147人，非农业人口608人，有外来人口719人，人口自然增长率35，耕地面积12497亩。2009年实现国内生产总值548亿元，工农业总产值2976亿元，其中农业总产值147亿元。财政总收入3409万元，其中，地方财政收入813万元，全镇农村经济总收入1162亿元，农民人均收入12191元。工程流域属亚热带温湿型季风气候，气温适中，日照充足，雨量丰沛，四季分明。流域多年平均气温152，最高月平均气温297（7月），最低月平均气温48（1月），极端最高气温419，极端最低气温133。年平均相对湿度80，多年平均风速18M/S，实测最大风速20M/S，春季多东北风，夏、秋、冬为西南风。由于受季风影响，降水年际与年内的变化较大。形成流域大洪水的主要成因为梅雨和台风雨。112水库建设过程一般小二水库出险加固于1972年动工兴建，最终于1979年竣工投入运行，至今已运行近30年，期间未进行过任何除险加固。113工程现状特征一般小二水库出险加固的工程等别为等，工程规模为小（2）型，主要建筑物级别为5级，次要建筑物为5级。水库正常蓄水位5700M，正常库容270万M3。水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高125M。坝顶高程5837M（1985年国家高程基准，下同），坝顶长86M，宽56M左右。心墙顶高程5797M，顶宽30M，底宽60M。大坝迎水坡坡度为1191，未铺设护坡材料；背水坡坡度从上到下分别为1185、1125、1145，设有两级马道，高程分别是5600M、5023M，第一级马道以上未铺设护坡材料，以下为块石护坡，坝脚未设排水棱体。溢洪道布置在大坝左侧，为正槽溢洪道。溢洪道进口宽79米，进口底板高程5700M，溢洪道全长约29M，泄槽段底宽约4M。溢洪道全程均为土质山体开挖形成，除靠近大坝坝体有一部分块石挡墙外，其余底板及导墙无任何衬砌。水库放水设施位于大坝右侧，为坝底涵管，用启闭机控制放水，无启闭机房。坝底涵管为篾笼素砼圆涵，内径023M，长52M。114编制依据本报告的编制依据主要有（1）、XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告（XX市水利水电勘测设计院）；（2）、XX省小型水库除险加固工程初步设计报告编制导则（试行）；（3）、XX省小型水库大坝安全技术认定报告书（一般小二水库出险加固）；（4）、XX省千库保安工程建设管理有关办法和规定汇编；（5）、关于一般小二水库出险加固除险加固工程初步设计报告审查意见；（6）、一般小二水库出险加固保安工程设计委托合同文件；（7）、其他有关规程规范。12水库除险加固的必要性121水库安全运行的需要根据XX市水利水电勘测设计院编制的XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告中指出，水库存在以下问题（1）大坝现有防洪能力不满足规范要求；迎水坡未铺设护坡材料，有少量杂草，冲刷较严重，局部存在凹陷现象；背水坡坡度过陡，块石护坡风化严重，且坝体存在白蚁危害；坝脚未设排水棱体、集渗沟、量水堰等监测设施。（2）大坝下游右坝脚放水涵管旁有渗水现象，存在安全隐患。（3）溢洪道导墙两侧局部存在坍塌现象，泄槽段底板和导墙冲刷、磨蚀严重。泄槽段出口处未设消能工，水流直接顺山体冲向下游河道。（4）放水设施陈旧，无启闭机房，存在安全隐患。（5）大坝未设置必要的位移、沉降、渗流等监测设施，无供电线路、管理房等管理设施，对防汛管理很不利。根据XX省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲和XX省小型水库安全技术认定办法认定，一般小二水库出险加固大坝防洪能力不满足设计要求，防洪安全性为C级；大坝渗流存在一般缺陷，目前尚不危及大坝正常使用，为B级；大坝背水坡坡度过陡，有影响正常使用的一般缺陷，但目前尚不危及大坝安全运行，为B级。因此XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告对一般小二水库出险加固大坝的安全技术认定结论为一般小二水库出险加固大坝为三类坝。为消除水库各种安全隐患，确保工程安全以及保障水库下游广大人民群众生命财产的安全，充分发挥水库效益，保证当地社会经济持续、快速发展，一般小二水库出险加固的除险加固十分必要。13除险加固的主要内容根据XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告提出的对大坝维修加固的意见和建议，确定本次设计的主要加固项目为1加高大坝，全面修整上、下游坝坡，对上、下游坝坡进行培厚放缓，并进行护坡，坝趾处新建排水棱体；2对溢洪道导墙及底板进行修整加固，出口处增设消能防冲设施；3封堵坝底篾笼素砼圆涵放水设施，采取措施对涵管周边的坝体进行补强，新建虹吸管放水设施。4大坝布置必要观测设施,为水库管理提供依据。5新建水库管理房，并架设供电线路，满足水库防汛调度及管理要求。6对大坝进行白蚁防治。14工程特性表数量备注序号及名称单位加固前加固后一、水文1、坝址以上集雨面积KM20650652、河流坡降/001600163、代表性流量设计洪水洪峰流量M3/S7392P3（原为5）校核洪水洪峰流量M3/S132137P03（原为05）二、水库1、水库水位校核洪水位M57965802P03（原为05）设计洪水位M57655778P3（原为5）正常蓄水位M57005700死水位M/可放空水位2、水库库容总库容万M3335339正常蓄水位以下库容万M3270270死库容万M3/三、工程效益指标灌溉面积亩500500四、主要建筑物1、大坝坝型土石坝土石坝地震基本烈度度VIVI最大坝高M12501347坝顶长度M860086002、溢洪道序号及名称单位数量备注加固前加固后结构型式正槽式自溢流正槽式自溢流堰顶高程M57005700溢流堰净宽M7979实测最大单宽流量M3/S167173P033（原P05）下泄流量M3/S7392P33（原P5）下泄流量M3/S132137P033（原P05）3、输水涵管现运行涵管需封堵类型篾笼素砼圆涵虹吸管管径M02303管长M52006610五、工期和投资工期月6工程总投资万元27920建筑工程万元16109临时工程万元1496独立费用万元4180水土保持及环境保护万元10征地补偿费万元30402水文21基本资料211流域概况一般小二水库出险加固位于横畈镇雅观村，水库距横畈镇政府25KM，距区约16KM，水库流域水系隶属中苕溪。中苕溪为东苕溪的主要支流，发源于石门姜岭坑，主峰海拔10739M，东南流经石门、高虹、横畈、长乐至汤湾渡，由左岸汇入东苕溪，河流全长478KM，流域面积229KM2。一般小二水库出险加固坝址以上集雨面积065KM2，水库总库容335万M3，正常库容270万M3，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪功能的小（2）型水库，水库设计灌溉面积500亩。212气象设计流域属亚热带季风气候区，气候温和湿润、雨量丰沛、四季分明、日照充足，具有山区气候特点。34月初春季节，地面盛行东南风，多降连绵细雨。57月春末夏初，暖湿太平洋高压气团渐向大陆推进，锋面常在流域上空停滞或摆动，造成连续降水，降水强度大且量多，俗称梅雨。79月盛夏季节，天气炎热，盛行偏南风，多雷阵雨和台风雨。1011月秋季，天气以晴朗少雨为主。122月寒冬季节，地面盛行偏北风，气温低，会出现雨雪天气。根据本地区的水文情况，全年可划分为非汛期、梅汛期及台汛期三个时段。具体时间段为4月16日7月15日为梅汛期，7月16日10月15日为台汛期，10月16日至次年4月15日为非汛期。根据临安气象站的资料统计，设计流域多年平均气温为151C，最热月（78月）平均气温为255297C，最冷月（122月）平均气温4648C。全年无霜期207268天，年日照时数为1495422113小时，年平均降雨量约1500MM，日最大降雨量为1905MM（1965年7月5日），常年主导风向为ENE（东北偏东），夏季以东南风为主，冬季多西北风。213水文测站水库流域内无水文站。横畈雨量站距水库约40KM，雨量资料系列始于1957年，系列较长，可靠性较好，本次设计收集到横畈雨量站19572004年共48年实测雨量系列。214流域特征值根据XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告（XX市水利水电勘测设计院），确定水库上游集雨面积为065KM2，主流长度139KM，平均坡降J16。本次设计在万分之一地形图上对上述流域特征值进行复核，结果基本一致，故本次设计仍采用上述成果。22设计暴雨221设计暴雨计算暴雨是形成本流域洪水的主要因素，由暴雨推求设计洪水通常认为暴雨与洪水具有相同的频率。根据一般小二水库出险加固所在地理位置查XX省短历时暴雨（2003年）得流域各时段雨量均值及CV值，计算得到流域各时段设计暴雨值，计算成果详见表21。表21XX省短历时暴雨各时段设计暴雨成果表历时项目10MIN60MIN6H24H3DH19042567510851450CV038047052055055H0334851301226838525148H054621230214036244843H333353890150525173364H5329818137022793045H10287689113418662494H2024255789814541943222成果合理性检验根据横畈站19572004年共48年实测一日暴雨系列，采用PIII型曲线进行频率计算，计算公式如下（1，3，4N）1MPNM式中经验频率；M实测系列，取48。N采用适线法对频率计算成果进行调整，得到横畈站设计暴雨成果详见表22。表2224H设计暴雨成果分析表频率设计值（MM）方法均值（MM）CVCS/CV333033横畈站1050533523733601短历时暴雨10850553525173852从上述计算结果可知，XX省短历时暴雨计算成果与横畈站30年一遇、300年一遇24H设计暴雨计算成果基本一致，仅偏大57和65。考虑横畈雨量站不在本工程流域内，故本次设计暴雨采用XX省短历时暴雨计算成果。223设计雨型（1）日程分配暴雨日程分配，根据XX省短历时暴雨确定，最大一日排在第二天，第一天为（H三日H24）的60，第三天为（H三日H24）的40，见表23。表23一般小二水库出险加固设计暴雨日程分配日程第一天第二天第三天占（H三日H24）60占H24100占（H三日H24）40（2）时程分配各时段内设计雨量按暴雨公式计算，其设计雨量和暴雨衰减指数计算公式如下当TI在1060分钟之间，1,6/NIIH10,60285LG/N当TI在16小时之间，1,/NII；1,66285LG/N当TI在624小时之间,624124/NIIHT。6,LG/NH暴雨衰减指数根据XX省短历时暴雨各时段设计暴雨值进行计算，计算成果见表24。表24暴雨衰减指数成果表频率10,6N1,6N6,24N033044906900618050453069106203304840707062950492071206331005110722064120053407330652相邻历时（TI）雨量之差值，即为从大到小排列的时段雨量。最大一天降水量24小时雨型按下列规则排列时段雨量老大项末时刻排在1800，时段雨量老二项排在老大项的左边；其余项从大到小奇数项排列在左边，偶数项排列在右边，当右边排满2400后，余下各项时段雨量从大到小都排列在左边。其余两天24小时雨型同样按24小时雨型规则排列。224设计净雨过程我省属南方湿润地区，主要产流方式是蓄满产流，即在土湿满足田间持水量以前不产流，所有的降水都被土壤吸收；而在土湿满足田间持水量后，所有的降水（减去同期的蒸散发）都产流。本次设计采用蓄满产流简易扣损法，即初损为20MM，最大24小时雨量后损为1MM/H，其余几日后损为02MM/H。各频率设计暴雨根据设计雨型排列得到毛雨过程，然后再进行扣损即得净雨过程，计算过程见表25和表26。表2524H净雨过程计算表（P33）序号时序（H）毛雨量（MM）净雨量（MM）12188664243692703655997748731078551091117956130914812671527181159817452492279196411281106102182174152112400130108表2624H净雨过程计算表（P033）序号时序（H）毛雨量（MM）净雨量（MM）120013511524001431233600151131480016214251000189169612002362167140025823881600373353918001555153510200027425411220020918912240017415423设计洪水231设计洪水标准一般小二水库出险加固总库容335万M3，正常库容270万M3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定一般小二水库出险加固的工程等别为等，工程规模为小（2）型，主要建筑物挡水坝、溢洪道、放水涵管级别为5级，次要建筑物、临时建筑物为5级。由于水库下游规划为横畈镇工业功能区（属于省级经济开发区扩容的先行区块），也是规划中省级科创基地产业承接中心，因此本次设计水库设计洪水标准采用30年一遇（P333），校核洪水标准采用300年一遇（P033）。232设计洪水设计洪水根据1988年版XX省水电院推理公式法来计算，推理公式法计算公式如下（1）027RMPHQF（2）LV（3）1/3/4MJ式中汇流时间（小时）；时段内净雨量（MM）；RHF库区范围集雨面积（KM2），为065；设计洪峰流量（M3/S）；MPQ流域平均汇流速度（M/S）；V自坝址断面至流域分水岭的主河长度（KM），取139；L河道坡降，取160；J汇流参数。M流域特征值25990，根据流域植被情况，下垫面条件属于II类情况，/3经计算取M值039，再根据（1）（2）（3）式联合试算即可计算出各频率的洪峰流量。一般小二水库出险加固设计洪水计算结果见表27。表27一般小二水库出险加固设计洪水汇总表频率项目单位0330533351020汇流时间H20206228235248266洪峰流量M3/S1371339278634724H洪水总量万M323522615412910979233设计洪水合理性分析（1）设计洪峰流量合理性分析XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告中，水库20年一遇洪峰流量为73M3/S，200年一遇洪峰流量为132M3/S。本次计算成果与其相差较小，仅为07564，在允许误差范围内，故此次计算洪水成果基本合理。（2）设计洪水地区合理性分析本次设计选择东坞弄水库对设计洪水进行合理性分析。东坞弄水库位于青山湖镇泉口村南面，坝址距离泉口村约07KM，水库流域水系隶属南苕溪，坝址以上集雨面积022KM2。表28设计洪水合理性检验表项目集雨面积（KM2）设计频率洪峰流量（M3/S）洪峰流量模数（M3/SKM2）0331372107一般小二水库出险加固065333921415033683091东坞弄水库022333422818从上表可知，设计频率越高，洪峰流量模数越大；相同频率情况，集雨面积越大，洪峰流量模数越小，均合乎一般规律。3工程地质31概述由于本项目规模较小，建设业主未对该水库进行地质勘察工作。在地质测绘并参考20032010年类似工程已有的地质勘察成果基础上，提交工程地质条件与评价，建议后期增加地质补勘工作。311水库原施工质量坝基和岸坡处理坝基和岸坡的清理达到设计和施工技术要求；防渗体基础及岸坡的开挖基本达到设计和施工技术要求。坝体填筑由于缺乏重型碾压机械设备，坝体填筑料压实质量一般，坝体存在不均匀沉降，导致部分坝体凹陷。溢洪道边坡稳定。坝下输水涵管由于缺乏钢筋，采用竹筋砼浇筑，坝下输水涵管质量无法满足现行规范要求，涵管与坝体接触有少量漏水。312坝址区域地质（1）概况流域地势总体趋势为西南高、东北低，地势微向东北倾斜。地貌形态为砂岩为主的高丘地貌，往下游东方向为山前冲积平原与冲积平原。测区分布岩性主要为奥陶系砂岩。厚度65447M。第四系全新统风化残坡积物（ELDLQ4），由粉质粘土，厚度一般12M。本区位于万市桥复向斜东南侧，东北向构造清晰且发育。构造以节理为主，无较大的断层通过。物理地质现象以小型土质滑坡为主，无其它不良现象出现。测区内未发现较大断层分布。岩石风化一般，节理发育，岩层产状NW270O300O/NE350O。（2）水库渗漏水库周边山体雄厚，两侧分水岭高程在100米以上，均为相对隔水岩体，未见和邻谷贯穿的渗漏地层分布，不存在渗漏通道。本区地下水，主要有孔隙水和基岩裂隙水两种。孔水赋存于第四系松散堆积层孔隙中，基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，受大气降水补给，并排泄于溪流中。（3）库岸稳定水库区基本为岩质库岸，稳定性良好，局部崩积坡积层较厚地段在长期库水浸泡及水库水位的变动影响下，局部可能发生小规模的滑坡与坍岸，不会影响大坝运行安全。（4）水库浸没水库回水线附近没有城镇、工矿企业和大片农田，不存在浸没问题。（5）水库地震根据国家地震局编制的中国地震动峰值加速度区划图（2001年版），本区地震动峰值加速度为005G，相应地震基本烈度小于度，可不设防。32工程地质条件及评价321主要建筑物工程质量评价（1）挡水坝坝基和岸坡的清理达到设计和施工技术要求；防渗体基础及岸坡的开挖基本达到设计和施工技术要求。由于缺乏重型碾压机械设备，坝体填筑料压实质量一般，坝体存在不均匀沉降，导致局部坝体凹陷。各填筑土的分布及物理力学性质叙述如下A上下游坝坡上游坝坡部份使用干砌块石护坡，部份无护坡，局部塌陷。下游护坡为干砌块石，中等硬度，不易风化。B坝身填土由基岩上层残积含砾粘土与表层强风化层与开挖料填筑而成，稍密。含砾量一般500650，个别达75，含砂量1525，粘粒含量810，根据现场注水试验，渗透系数26102CM/S，属强透水。C心墙填土由残坡积亚粘土填筑而成，粘土成土母质为砂岩，塑性指数约为1215。含砾量一般1525，含砂量3040，粘粒含量4045，根据现场注水试验，渗透系数约3104CM/S，属弱透水。心墙填土与基岩接触较好，不存在接触渗漏现象。（2）溢洪道边墙、底板基础均为基岩，岩质为强风化砂岩，厚度约05M，节理较发育。（3）坝下输水涵管由于缺乏钢筋，采用竹筋砼浇筑，坝下输水涵管质量无法满足现行规范要求，存在安全隐患，涵管与坝体接触有少量漏水。322主要建筑物工程地质条件及评价（1）挡水坝工程地质条件及评价河谷成“V”形，两岸山体第四系覆盖层厚度0510M，岸坡稳定。坝址处地基为奥陶系砂岩，岸坡与河床基岩基本呈强化状，强风化层厚约1525米，节理发育，呈中等透水状,基岩强风化层易成渗漏通道。坝体心墙由残坡积亚粘土填筑而成，粘土成土母质为砂岩，塑性指数约为1215。根据现场注水试验，渗透系数约3104CM/S，属弱透水。心墙填土与基岩接触较好，不存在接触渗漏现象。坝址工程地质条件较好。（2）溢洪道边墙、底板基础均为基岩，岩质为强风化砂岩，厚度约05M，节理较发育，工程地质条件一般。建议将表层强风化挖除，基础置于弱风化基岩。33天然建筑材料本工程所需的粘土可在下游对面山体挖取，土质以壤土为主，塑性指数约为1215，运距25KM。工程区块石、砂砾料缺乏，须采用商品料。34结论与建议（1）水库周边山体雄厚，不存在渗漏通道。（2）水库区基本为岩质库岸，稳定性良好，不会影响大坝运行安全。（3）水库回水线附近没有城镇、工矿企业和大片农田，不存在浸没问题。（4）地震动峰值加速度为005G，相应地震基本烈度小于度，可不设防。（5）坝址处地基为奥陶系砂岩，岸坡与河床基岩基本呈强化状，强风化层厚约1525M，节理发育，坝体心墙属弱透水，心墙填土与基岩接触较好，不存在接触渗漏现象。坝址工程地质条件较好。（6）边墙、底板基础均为基岩，岩质为强风化砂岩，厚度约05M，节理较发育，工程地质条件一般。建议将表层强风化挖除，基础置于弱风化基岩。（7）本工程所需的粘土可在下游对面山体挖取，土质以壤土为主，塑性指数约为1215，运距25KM。工程区块石、砂砾料缺乏，采用商品料。4加固设计41工程任务和规模411工程任务本工程主要任务是对一般小二水库出险加固大坝、溢洪道、输水设施及配套建筑物进行除险加固，解决水库遗留下来的安全隐患，配套各种功能设施，对库区环境进行保护和改善，建立和完善水库管理制度，以达到“工程安全、设施齐全、功能完备、管理高效、环境美丽”的高标准水库安全管理目标，充分发挥水库功能，为社会的可持续发展，全面建设小康社会服务。除险加固后，一般小二水库出险加固的主要功能不变，仍是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪功能的小（2）型水库，水库下游灌溉农田面积为500亩，防洪保护范围包括横畈镇工业功能区。除险加固后水库的正常蓄水位5700M，设计洪水位5778M，校核洪水位5802M；坝顶高程5934M，最大坝高1347M，坝长86M，坝顶宽度为50M，水库加固后总库容为339万M3，正常库容为270万M3。412工程规模一般小二水库出险加固加固后总库容339万M3，正常库容270万M3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），一般小二水库出险加固的工程等别为等，工程规模为小（2）型，主要建筑物挡水坝、溢洪道、放水涵管级别为5级，次要建筑物、临时建筑物为5级。由于水库下游人口密集，地理位置比较重要，因此本阶段水库设计洪水标准采用30年一遇（P333），校核洪水标准采用300年一遇（P033）。413调洪演算和洪水计算1调洪演算水库溢洪道为不设闸门的正槽实用堰，布置在大坝左侧。溢洪道进口宽79米，进口底板高程5700M。本水库坝址以上集雨面积较小，水库库容也较小，对洪水的调节能力弱，洪水主要受入库洪峰流量控制，故本次设计不进行调洪计算，直接以入库流量作为下泄洪峰流量，计算得洪水位。2洪水计算根据溢流堰断面形式，本次设计采用实用堰流公式来计算水库泄流能力，计算公式如下3210SHQMBG式中流量系数，本次取040；M侧收缩系数，取096；1淹没系数，取10；S溢流段计算宽度，取79M。B溢流堰堰顶作用水头，M。0H计算得水位泄量关系曲线见表41。表41水位泄流量成果表高程（M）泄流量（M3/S）高程（M）泄流量（M3/S）5700005821766572120584222657434058627195766255883245578961590380158013445924385本次计算不考虑上游水库对天然洪水的调蓄作用，直接采用天然洪水作为入库洪水。当库水位达5700M时，溢洪道开始泄洪。经计算得到水库30年一遇、300年一遇水位成果见表42。表42水位计算成果表项目303洪峰流量（M3/S）92137流量水头（M）078102最高库水位（M）577858023灌溉用水流量计算水库灌溉下游农田500亩，本灌区水稻为单季稻，灌水定额按照100M3/亩估算，灌水延续时间10D，每天灌水24H，渠系水利用系数08。则灌溉所需要的引用流量Q灌500100/（1024360008）007M3/S。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），本工程规模仍为小（2）型水库，工程等别为V等。42主要加固项目XX省一般小二水库出险加固大坝安全技术认定综合评价报告对一般小二水库出险加固大坝的安全技术认定结论水库大坝防洪标准安全等级为C级；渗流稳定安全等级为B级；结构稳定安全等级为B级。一般小二水库出险加固大坝为三类坝。根据安全认定，本次除险加固工程的主要项目如下1加高大坝，全面修整上、下游坝坡，对上、下游坝坡进行培厚放缓，并进行护坡，坝趾处新建排水棱体；2对溢洪道导墙及底板进行修整加固，出口处增设消能防冲设施；3封堵坝底篾笼素砼圆涵放水设施，新建虹吸管放水设施，对涵管周边的坝体进行补强处理。4大坝增设位移和沉降观测点，坝脚设量水堰等观测设施。5新建水库管理房，并架设供电线路，满足水库防汛调度及管理要求。6对大坝进行白蚁防治。43设计依据431工程等别与建筑物级别一般小二水库出险加固加固后总库容339万M3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），确定工程等别为等，永久性水工建筑物级别为5级。水库位于横畈镇雅观村，水库距横畈镇政府25KM，距区约16KM。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），由于水库下游人口密集，地理位置比较重要，本次设计各建筑物洪水标准取上限，详见表43。表43建筑物等级及防洪标准防洪标准建筑物级别设计校核挡水坝530300永久建筑物溢洪道530300本工程消能防冲建筑物设计洪水重现期取10年，临时性建筑物设计洪水重现期取5年。根据国家地震局编制的中国地震动峰值加速度区划图（2001年版），工程区地震动峰值加速度小于005G，相应地震基本烈度小于度。按照SL20397水工建筑物抗震设计规范的规定，本工程不进行抗震计算。432设计规范水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502193）；防洪标准（GB5020194）；水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）；水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493）；小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL18996）；碾压式土石坝设计规范（SL2742001）；水工隧洞设计规范（SL2792002）；溢洪道设计规范（SL2532000）；水利水电工程建设征地移民设计规范（SL2902003）；村镇供水工程技术规范（SL3102004）；道路设计规范（JTJ01194）；44工程总体布置一般小二水库出险加固除险加固工程除放水涵管为必须改造的建筑物外，其余挡水坝、溢洪道等建筑物位置基本不变，仅在原建筑物的基础上进行除险加固，工程总布置如下（一）大坝（1）坝顶高程5934M，宽50M，新建20CM厚泥结石路面；坝轴线不变，坝顶上、下游侧设路肩，路肩断面03502M；（2）大坝迎水坡坡度为120，采用12CM厚C20砼预制块护坡，预制块下铺设20CM厚碎石垫层；迎水坡4680M高程以下为46M宽抛石平台；迎水坡坝顶至抛石平台设一道15M宽踏步；（3）大坝背水坡坡度为120，采用C20砼预制块与草皮结合的型式进行护砌；背水坡设两级马道，其中一级马道高程5600M，宽150M，二级马道高程4850M宽150M，二级马道以下新建干砌块石排水棱体，棱体上游侧坡度110，下游侧坡度为115，棱体外侧设90CM厚反滤层，由内至外依次是30CM厚小卵石、30CM厚小砾石、30CM厚粗砂；排水棱体下游侧设C20砼排水沟，排水沟过水断面0604M；背水坡坝顶至二级马道设一道15M宽踏步；背水坡与两岸山体交界处新建C20砼排水沟，排水沟过水断面为0604M。（二）溢洪道溢洪道由进口控制段、渐变槽段、泄槽段、消能段以及出水渠段组成，全长760M。（1）进口控制段长26M，其中溢流堰堰前19M为倒坡型式，I042，溢流堰顺水流方向长07M，宽79M，堰顶高程5700M，进口控制段底板采用C20砼衬砌，边墙临水侧直立，采用M75浆砌石衬砌；（2）渐变槽段长48M，I040，底宽由79M渐变至40M，渐变槽段为矩形过水断面，底板采用C20砼衬砌，边墙采用M75浆砌石衬砌；（3）泄槽段首端接渐变槽段，总长212M，I0039，为梯形过水断面，底宽40M，边墙临水侧坡度为103，采用M75浆砌石衬砌，底板采用C20砼衬砌；（4）消力池采用底流消能型式，池长60M，底宽40M，边墙临水侧直立，采用M75浆砌石衬砌，底板采用C20砼衬砌。（5）出水渠段上游接消力池，底宽40M，全长414M，共分三段，一级渠道为平直段，I0，二级渠道I024，三级渠道I011，与下游水塘连接。（三）放水设施（1）废除原坝体篾笼素砼涵管，并采用C20砼封堵，同时对原涵管周边坝体做灌浆补强处理；（2）新建虹吸管输水，布置于桩号00677M处；（3）虹吸管管材选用Q235钢，总长661M，管内径030M，壁厚6MM；（4）虹吸管采用坝外明管型式，转弯处设置C20砼镇墩，镇墩之间隔45M设置M75浆砌石支墩；（5）虹吸管进口设C20砼进水池，进水口管中心线高程为4815M，虹吸管驼峰处管中心线高程为5335M；出口设C20砼出水池，出水管中心线高程为4762M；（四）观测设施1坝体沉降位移观测在大坝周边合适基岩位置上各设置1个水准基点、1个校核基点；在坝顶增设坝体沉降位移观测点3个；2坝体渗流观测在坝下游排水棱体后设排水沟和三角形量水堰，以观测坝体渗流情况；3库水位观测在大坝上游坝坡踏步右侧布置一排水位尺，对库水位进行观测，水位尺共计8个；（五）其他（1）大坝右岸新建一座465M2的水库管理房。（2）对水库大坝右侧上坝道路予以拓宽、整平，拓宽后路宽50M，路面采用泥结碎石路面。45加固设计451挡水建筑物4511坝顶高程计算根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）的规定，坝顶超高按下式计算YREA式中Y坝顶超高，M；R最大波浪在坝坡上的爬高，M；E最大风雍水面高度，M；A安全加高,M。（1）波浪爬高计算水库除险加固后的正常蓄水位为5700M，设计洪水位为5778，M，校核洪水位为5802M。根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），采用官厅公式计算正常、设计和校核工况时的波浪爬高（R5、R05）及风雍高（E5、E05）。平均波高、平均波长按官厅水库公式计算1/31/2276GHGDW1/3751/25203ML式中H当时，为累计频率5的波高H5，M；2GD当时，为累计频率10的波高H10，M；2501WLM平均波长，M；W计算风速，M/S；库区多年最大平均风速130M/S。正常与设计工况W15V1513195M/S，校核工况WV130M/S。D风区长度，D512M；G重力加速度，取981M/S2；HM平均波高，M。经计算得H5正0545MLM正6424MH5设0545MLM设6424MH5校0328MLM校4280M根据设计规范，HM/HM01时（HM为水域平均水深）,查表得H5/HM195,得HM正0279M，HM设0279M，HM校0168M；波浪平均爬高计算MMLHKWR21式中RM平均波浪爬高，M；K斜向来波折减系数，取10；M单坡的坡度系数，取20；K斜坡的糙率渗透性系数，为砼预制块护坡，取09；KW经验系数，查表得设计100，校核106；HM平均波高，HM设0279M，HM校0168M；LM平均波长，LM设6424M，LM校4280M。经计算得平均爬高值为RM正0573M，RM设0573M，RM校0341M；根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）得，5级坝设计波浪爬高值采用累积频率为5的爬高值R5。根据平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率P（5），查表得正常和设计条件下RP/RM184，校核条件下RP/RM184；因此设计波浪爬高值为RP51054M正常工况，RP51054M设计工况，RP50628M校核工况（2）风雍高度计算风壅水面高度按下列公式计算2COSMKWDEGH式中E计算点处的风壅水面高度，M；W计算风速，设计风速W设195M/S，校核风速W校13M/S；D风区长度；D512M；HM水域平均水深，取1113M；K综合摩阻系数，取36106；计算风向与坝轴线法线的夹角，（0）。经计算得平均爬高值为E设00032M，E设00032M，E校00014M；（3）坝顶安全超高根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），查规范表531得到安全超高A正常05M；A设计05M；A校核03M。（3）坝顶高程计算将上述各值代入坝顶超高公式，得Y正常105400032050156；Y设计105400032050156；Y校核062800014030093；因此，各工况下坝顶高程为正常工况Z正常57001565856M设计工况Z设计57781565934M校核工况Z校核58020935895M经计算，正常蓄水位条件下坝顶高程5856M，设计洪水位条件下坝顶高程5934M，校核洪水位条件下坝顶高程5895M，则本次设计坝顶高程取三者最大值5934M。一般小二水库出险加固现状坝顶高程5837M，心墙顶高程5797M。根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001），正常运用条件下，心墙顶高程在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高为0603M,非常运用条件下，心墙顶高程不应低于校核洪水位高程，经计算心墙顶高程应达到5808M才满足规范要求，因此，一般小二水库出险加固大坝防洪能力不满足设计30年一遇和校核300年一遇的洪水标准。4512坝顶处理现状坝顶高程为5837M，低于设计洪水位要求的坝顶高程5934M，不能满足设计30年一遇和校核300年一遇洪水标准。本次设计拟采用拓宽溢洪道溢流堰宽度的方案使现状坝顶高程5837M满足防洪要求，但是，根据坝顶高程计算结果可知，现状大坝坝高已不满足正常蓄水位条件下所要求的坝顶高程5856M，因此，拓宽溢洪道溢流堰宽度降低坝顶高程的方案不可行。故本次设计决定增加坝顶高程至5934M，坝顶宽度50M，新建20CM厚泥结石路面；坝顶上、下游侧设路肩，路肩断面03502M。4513防渗体处理现状心墙顶高程5797M，低于设计洪水位所要求的5808M，本次设计决定将心墙加高至高程5808M，使之满足规范要求。心墙顶宽30M，粘土回填，压实度大于096。，粘土回填之前须在原心墙顶开挖底宽20M，深05M，两侧边坡11的浅槽，原心墙土开挖料可用于上下游坝坡的土方填筑。4514坝坡处理本工程现状大坝迎水坡坡度为1191，未铺设护坡材料；背水坡坡度从上到下分别为1185、1125、1145，设有两级马道，其中一级马道高程5600M，二级马道高程5023M，第一级马道以上未铺设护坡材料，以下为块石护坡，坝脚未设排水棱体。本次设计拟对上下游坝坡进行全面修整，同时进行护坡。上下游坝坡坡比均为120，迎水坡坝脚为抛石平台；背水坡设两级马道，其中一级马道高程5600M，宽150M，二级马道高程4850M，宽150M，二级马道以下新建干砌块石排水棱体，排水棱体后设排水沟，背水坡与两岸山体交界处新建C20砼排水沟。根据护坡方案的具体情况，进行方案比较，详见表44。表44护坡方案比较表方案干砌石护坡C20砼预制块护坡草皮护坡护坡效果干砌石护坡是最常见的护坡类型，排水效果明显，能达到较好的抗冲刷、防止土料流失效果。护坡结构整齐，抗冲刷和防止土料流失效果明显，排水一般。草皮护坡是最常见的护坡类型，具有一定的保土效果，排水、抗冲刷效果一般。施工难易常见形式，已积累丰富的施工经验，砌筑相对方便。砌筑要求整齐，需要经验丰富、熟练的施工队伍。常见形式，施工容易。当地材料情况外购外购外购外观效果衬砌后，坡面整齐，面貌有改观。衬砌后，坡面较整齐、美观。属于一般的传统型护坡。工程相对投资比610155注表中指坝坡单位面积（M2）护坡的相对投资比从上表可以看出C20砼预制块护坡形式虽然投资略高，但防止土料流失、抗冲刷的效果较好，比较美观，而且近年来在各种工程中已得到了广泛的应用，考虑到水库的实际情况，大坝上游坡常年浸没在水中，受到水流、波浪冲刷较严重，故大坝上游坡全部采用C20砼预制块护坡；大坝下游坡要求采用能抗冲、排水，在外观上又最能体现大坝风貌的方案，采用C20砼预制块护坡与草皮护坡相结合的形式既美观又具有一定的生态效果，较合适。4515坝体渗流稳定分析渗流分析的主要内容是分析坝体和坝基的渗流量、出逸坡降及浸润线的位置，通过分析渗流量的多少及出逸坡降的大小判断坝体的渗流稳定性问题。A采用程序及计算方法本水库渗流稳定分析计算采用北京理正岩土计算系列软件511版渗流分析计算有限元法进行计算。B计算工况根据洪水计算成果可知正常蓄水位为5700M，设计洪水位5778M，校核洪水5802M。本工程为小（2）型水库，结合规范选定计算工况为工况一上游库水位为正常蓄水位5700M，下游无水。工况二上游库水位为设计洪水位5778M，下游无水。工况三上游库水位为校核洪水位5802M，下游无水。表45坝体材料物理参数特性表有效应力参数岩性容重（KN/M3）水平渗透系数CM/S垂直渗透系数CM/SCKPA砂卵砾石层223010230102035坝体砂壤土1926102261021025粘土19430104301042220C计算成果表46现状大坝各工况大坝单宽流量成果工况上游水位（M）渗流量M3/D出逸点渗透比降正常蓄水位5700104022设计洪水位5778115026校核洪水位5802120030D成果分析由表46中数据可知现状大坝各工况下单宽渗流量较小，大坝出逸点渗透比降均小于土体允许渗透坡降，满足规范要求。4516坝体边坡稳定分析A采用程序及计算方法坝坡稳定分析程序采用北京理正岩土计算系列软件511版边坡稳定分析复杂土层土坡稳定计算。根据小型水利水电工程碾压土石坝设计导则（SL18996）的规定，心墙坝的稳定计算可按刚体极限平衡理论采用瑞典圆弧法进行计算。采用瑞典圆弧法计算时，坝坡抗滑稳定安全系数在正常运用条件下不小于115，非常运用条件下不小于105。瑞典圆弧法计算公式10SECCOSSINSECKVHSAHVCCWDUZTGAMR式中滑弧半径；0R水平向地震惯性力（）对圆心的力矩；CMH00/COS/2HDAR某一土条的总高度；某一土条的水平（垂直）地震力总合。按水工建筑物抗震HV设计规范规定数据采用；A土条底面中点处切线与水平线的夹角；Z坝坡外水位高出土条底面中点的距离，采用总应力法，此项为零；R0水容重（1）；在条块底面中点处的孔隙水压力值，采用总应力法，此项为零；SUC、土的物理强度指标，根据采用的计算方法确定；计算抗滑滑动力时单位宽度土条的重量。KHWB计算工况因本工程为除险加固工程，只计算稳定渗流期（正常蓄水位和校核洪水位时）的下游坝坡稳定计算。工况一、上游为正常蓄水位，下游无水时，稳定渗流期的下游坝坡稳定；工况二、上游为校核洪水位，下游无水时稳定渗流期的下游坝坡稳定。工况三、上游由校核洪水位骤降至正常蓄水位，水位降落期的上游坝坡稳定。C计算成果表47各计算工况坝坡稳定计算成果表安全系数计算工况加固前加固后规范要求安全系数工况一11471371115工况二10361326105工况三11021252105根据表47，现状大坝在校核洪水位工况下坝坡的抗滑稳定安全系数未能满足规范要求，所以，本次设计考虑对上下游坝坡进行了培土加厚，从表47可知，加固后各工况下坝坡的抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。4517白蚁防治根据现场调查以及水库附近村民反映坝体发现有白蚁出没，存在白蚁危害的隐患。故要求在发现白蚁危害处，设法发现蚁路，或找到蚁巢。首先将灭蚁粉剂尽量能够喷洒到蚁巢内或蚁路内的白蚁身上，使其能够相互传染毒性，达到灭治效果。对坝体的白蚁灭治，可采用熏烟毒杀法。先将药剂放入密封的烟剂燃烧筒内，然后燃烧筒内的烟雾通过蚁路灌入蚁巢内，每次熏烟78MIN，连续35D，白蚁即可全部杀死。在蚁群