某水库水毁修复工程设计说明书

1、水库水毁加固修复工程初步设计说明书二三年十月三十日目 录第一章 工程概况31.1 地理位置31.2 流域特征31.3 枢纽工程特性及现状31.4 管理机构41.5 工程存在的主要问题及建设的必要性4第二章 水文计算与复核 52.1 基本资料搜集整理与复核 52.2历次洪水标准复核情况 92.3 本次洪水复核计算 10第三章 工程设计183.1 大坝修整加固183.2 放水斜管翻新22第四章 施工组织设计234.1 施工条件234.2 工程施工23第五章 工程概算23 附表：总概算表设计图纸目录 图 名 图 号1、大坝平面布置图 ××水工-012、大坝剖面图 ×&#

2、215;水工-023、大坝结构大样图 ××水工-03第一章工程概况1.1地理位置 ××市××水库位于田阳县××镇××村驮豆屯，处东经106°5728，北纬23 °4212，水库大坝距百东河干渠100米、邕色二级公路1公里，距田阳县城8公里。1.2 库区特征××水库控制集雨面积3.56平方公里，主要覆盖田阳县田州镇右江林场及库区一带。库区属北亚热带季风气候区，四季光照充足，气温暖和，雨量充沛，多年平均降雨量1055mm。极端最高气温39， 极端最低气温1.2

3、，年平均气温22。库区地貌为土石山区，出露第四系近代冲积层和第三系砂岩、泥岩，风化复盖层浅，植被、水质良好，水库正常蓄水时水面宽敞，风景宜人。1.3 工程特性及现状 ××水库于1955年11月开工，1956年7月建成。水库集雨面积3.56平方公里，总库容133万立方米，有效库容102万立方米，30年一遇设计洪水位124.20米，300年一遇校核洪水位125.7米，校核洪峰流量139立方米/秒，校核下泄流量15立方米/秒。坝型为均质土坝，最大坝高12米，坝顶长220米、宽2.54米，坝顶高程在125.51126.17米之间。大坝上游坡比在1:2.11:4.4之间变化，大坝下游

4、坡比在1:1.71:4.3之间变化。大坝建成至今运行47年，由于各种原因，坝顶、坝面杂草丛生，凹凸不平，坝顶宽度不一，高低不平，大坝无排水沟。坝体上下游坡度不规则，外观形体尺寸很不完整，经多年的雨水冲刷及人为破坏，已受到不同程度的损坏。××水库由于长期担负右江大型灌区的补水任务，其水位多年来均保持在124.2米高程以下。2003年4月份，在水库汛前安全检查时发现在大坝外坡右坝肩117.2米和117.7米高程处因渗漏形成地湿，面积为0.3、0.5m2（当时水位为120.30米），直接影响大坝的安全运行。市领导现场查看险情后，为确保工程安全，研究决定在渗漏处开挖一条宽深为0.5

5、×1米断面的导流沟，观察渗漏量，减小渗漏影响。右江灌区设计灌溉面积11.5万亩，实际灌溉面积10万亩，灌区百东河干渠正常引水流量7m3/s，多年平均灌溉水量9081万立方米，××水库正常补水流量2m3/s，日供水量达14.1万立方米，是灌区主要的补水水源。1.4 管理机构××市××水库隶属于××市水利局，该水库由市水利局下属单位右江灌区管理局直接管理。1.5 工程存在的主要问题及建设的必要性××水库目前存在的主要问题有：1、大坝坝顶高低不平，高程在125.51126.17米之间，宽度不

6、一，在2.54米之间，通行不畅，且无防浪墙和护坡齿墙。2、大坝上下游坝坡凹凸不平整，坡度不规则，杂草丛生，上游坡无护坡，下游坝面无排水沟。3、大坝外坡右坝肩117.2米和117.7米高程处均发现渗漏现象，面积为0.3、0.5m2，直接影响大坝的安全。4、从邕色二级公路通往××村的村级公路通过坝顶，并在距右坝肩80米处经过下游坝坡形成斜坡路面通往××村，直接影响了大坝的稳定和安运行。由上述可知，××水库建成运行时间较长，大坝坝体老化破坏，并存在安全隐患，属老、病、险水库。为保证水库及右江灌区灌溉秩序的正常运行，保证水库及下游人民群众生命

7、财产安全，对其进行水毁加固修复是非常必要的。第二章 水文计算与复核2.1 基本资料搜集整理与复核2.1.1 水库流域基本概况××水库流域属北亚热带季风气候区，四季光照充足，气温暖和，雨量充沛，多年平均降雨量1055mm。极端最高气温39， 极端最低气温1.2，年平均气温22。坝址控制集雨面积3平方公里，河道长2公里, 平均坡降0.5 %,多年平均降雨量1093mm, 多年平均径流量 万m3。流域内为土石山区, 岩石主要为砂泥岩，风化复盖层较浅，森林复盖,植被较好,河流水质良好。2.1.2 气象特性××水库流域附近没有水文站、气象站及雨量站,由广西壮族自治

8、区水利电力厅一九八四年九月出版的广西壮族自治区地表水资源中查广西多年平均降水量等值线图可知，××水库和田阳县城处于同一等值区内，因此××水库的降雨量、气温、风向风力等资料可移用田阳县气象局资料。1、雨量:水库为亚热带气候,雨量充沛,多年平均降雨量为1093mm,年降雨量系列19592000共42年,最大年降雨量1461毫米(1996年), 最小年降雨量685毫米(1963年),雨量年内分配极不平均,多集中于5-9月份,年内分配如表2-1。月份123456789101112全年分配率(%)1.77 1.90 3.07 5.09 13.17 18.29 16

9、.79 17.65 10.91 6.07 3.62 1.62 100.00 降雨量(mm)19.420.833.655.6144199.9183.5192.9119.366.339.617.710932、气温:由于气温随海拨的升高而降低,其递减率为0.5/100m,以此进行修正。极端最高气温42.5, 极端最低气温-2, 水库年平均气温20,如表2-2。月份123456789101112年平均最高气温()18.520.524.929.432.132.933.933.232.127.624.420.627.6最低气温()9.911.715.719.82324.525.124.422.619.21

10、4.910.118.53、风向风力:水库坐落在土石山区，盛吹se风向。如表2-3、表2-4。表2-3：水库多年月最大风速、风向表月份123456789101112多年平均最大风速风速(m/s)1010141940181513121110915风向sswnnennennenwnnennennesnnennennenne表2-4：水库多年月平均风速表月份123456789101112全年平均风速(m/s)1.11.41.81.91.61.21.20.90.90.90.80.91.22.1.3 水库工程基本资料1、集雨面积与流域特征值××水库的集雨面积为3km2,坝址以上河流长度

11、为2km,坝址以上河道坡降为0.5%,量算根据为1/10000及1/50000地形图。2、水位与库容关系曲线本次水文复核计算的××水库水位面积库容关系曲线是由1/10000地形图进行量算，成果见表2-5。表2-5：××水库水位面积库容关系表水位(m)115.708115.982116.572116.968117.382117.916118.503119.076库容(万m3)27.59.012.515.518.52328.5面积(万m2)0.020.0250.0450.070.0720.0740.0750.09水位(m)119.676120.326120.

12、963121.618122.31123.09123.77124.25库容(万m3)3442.561.573.0087103.00120.00130.0面积(万m2)0.110.140.170.190.20.210.240.253、坝顶高程水库现坝顶高程为125.85126.38米，溢流坝溢流堰顶高程124.25米，最大坝高12.38米，坝顶长220米，坝顶宽2.84.2米。4、水位与泄洪能力关系曲线××水库溢洪道溢流堰进水口型式为开敞式宽顶堰，现溢流堰顶高程为124.25米，现溢流堰顶进口断面为矩型,宽20米，按宽顶堰流公式计算:q=mb(2g)0.5h1.5式中：q-下泄

13、流量，m3/s；b-溢洪道的平均宽度，m,b=20米；g-重力加速度，9.8m/s2；h-溢洪道的过水深度，mm-流量系数，××水库取m=0.35。××水库水位与溢流堰下泄流量关系成果见表2-6。表2-6：溢洪道泄洪曲线水位（m）124.25124.5124.75125125.25125.5125.75126泄洪流量（m3/s）03.8810.9620.1431.0143.3356.9671.785、基本资料收集与整理按年最大值法选样，由田阳县气象局提供的实测资料，每年选取12场大暴雨资料，搜集洪水（水位、库容）资料，经分析整理后供本次洪水复核计算使用。

14、2.2 历次洪水标准复核情况××水库的设计洪水，以往共计算过二次，对于1954年原设计的计算方法，由于没有查阅到原设计资料，所以其计算方法和过程无从考证，以下仅对1986年××地区水电局水库水文复核计算简述如下:1984年，广西水电厅水管局为统一进行了平衡全区水库水文设计和复核成果，对全区1100多座小（一）型以上的水库进行了有系统的水文复核计算，复核计算的方法，统一应用广西暴雨径流查算图表中的瞬时单位线法及推理公式法进行。根据以上情况，××地区水电局对××地区小（二）型以上的水库进行水文复核。现将×&#

15、215;水库的水文复核成果摘要如表2-7。表2-7：1986年××水库水文复核成果设计标准p（%）设计历时设计暴雨(mm)洪峰流量(m3/s)最高库水位(m)水库库容(104m3)最大下泄流量(m3/s)3.324h19534.5/48.6124.87/124.84151/150.318.1/17.30.3324h26651.5/65.7125.06/125.06156.8/156.825.7/25.8(*/*：推理公式法/单位线法)2.3 本次洪水复核计算本次水文复核采用的水位面积库容曲线见表2-6，用其进行洪水调节计算。因资料不全的原因，××水库的洪

16、水复核只能由暴雨资料推求设计洪水。2.3.1 设计年降雨量及水库来水量计算1、设计年降雨量以田阳县气象局1959年至2000年降雨量进行频率计算,如表2-8,计算多年平均降雨量1093毫米；采用p-型配线，以cv=0.19,cs=3.5cv。得成果如表2-8。表2-8；××水库年平均降雨量频率计算表年份年平均降雨量h年平均（mm)序号h年平均由大到小排列(mm)kiki-1(ki-1)2p=m/(n+1)*100%备注19591277.811461.31.33700.3370 0.11352.33cv=0.1919601129.321401.61.28230.2823 0.

17、07974.65cs=3.5cv1961122931367.61.25120.2512 0.06316.9819621172.941357.11.24160.2416 0.05849.301963684.551341.21.22710.2271 0.051611.631964731.361315.61.20370.2037 0.041513.9519651059.871283.61.17440.1744 0.030416.281966759.981277.81.16910.1691 0.028618.601967119091260.51.15320.1532 0.023520.93196811

18、17.7101258.41.15130.1513 0.022923.2619691260.5111235.81.13060.1306 0.017125.5819701163.7121232.91.12800.1280 0.016427.9119719301312291.12440.1244 0.015530.2319721178.91411901.08870.0887 0.007932.5619731401.6151178.91.07860.0786 0.006234.8819741098.9161172.91.07310.0731 0.005337.211975926.5171163.71.

19、06470.0647 0.004239.5319761013.21811511.05310.0531 0.002841.8619771367.6191129.31.03320.0332 0.001144.1919781341.2201117.71.02260.0226 0.000546.5119791151211098.91.00540.0054 0.0000348.8419801033.1221074.80.9833-0.0167 0.000351.1619811235.8231060.80.9705-0.0295 0.000953.4919821074.8241059.80.9696-0.

20、0304 0.000955.8119831315.6251059.50.9694-0.0306 0.000958.141984832261052.40.9629-0.0371 0.001460.4719851052.4271048.50.9593-0.0407 0.001762.7919861258.4281033.10.9452-0.0548 0.003065.1219871060.8291013.20.9270-0.0730 0.005367.441988778.230998.10.9132-0.0868 0.007569.771989858.431989.10.9049-0.0951 0

21、.009072.091990989.132966.30.8841-0.1159 0.013474.4219911048.5339460.8655-0.1345 0.018176.741992966.3349300.8509-0.1491 0.022279.0719931357.135926.50.8477-0.1523 0.023281.4019941232.936872.10.7979-0.2021 0.040883.72199594637858.40.7854-0.2146 0.046186.0519961461.3388320.7612-0.2388 0.057088.371997128

22、3.639778.20.7120-0.2880 0.083090.7019981059.540759.90.6952-0.3048 0.092993.021999998.141731.30.6691-0.3309 0.109595.352000872.142684.50.6263-0.3737 0.139797.67合计45899.345899.3平均10931093表2-9：××水库设计频率降雨量成果表p(%)kphp (mm)备注0.011.992175采用p型配线，计算得多年平均降雨量1093mm,配线采用cv=0.19,cs=3.5cv。0.11.7719350.2

23、1.718580.331.6518030.51.61176011.53167221.4615963.331.41154151.341465101.251366201.151257500.981071750.86940900.77841.6950.73797.9990.65710.52、水库设计年来水量计算(1)以典型年1983年为丰水年(p=15%), 1974年为平水年(p=50%), 1989年为枯水年(p=85%)。以水文年降雨量与典型年降雨量之比值进行修正，即k= h设/ h典，h设=k·h典。（2）采用降雨径流法推求径流量。以月径流系数(如表2-10)进行月径流计算:w0=

24、1000fhp，为月径流系数,f为集雨面积,f=3km2，hp为月降雨量,加基流（查广西暴雨径流查算图表中广西基流值表得××水库基流为0.5立方米/秒）,得各设计逐月径流量，如表2-10。表2-10：水库月径流系数表月雨量03030100100150150200200250250300300以上月径流系数00.10.10.20.20.250.250.30.30.40.40.50.5表2-11：××水库丰、平、枯水年径流量表年份月径流量(万m3)全年(万m3)12345678910111219831.4182.1631.7521.04610.318.764

25、12.288.93841.198.1253.0950.87110.53319740.12100.4282.226.07230.2733.911.5515.761.8690.0410.017102.2519891.3360.482.8380.6557.00713.8610.79.2975.7251.3920.0010.08853.3862.3.2 洪水标准××水库总库容130万立方米，根据中华人民共和国行业标准水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000）表2.1.1及表2.2.1的规定确定, ××水库为iv等工程，主要建筑物为4级。×&

26、#215;水库按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。2.3.3 设计洪水采用广西暴雨径流查算图表查1h、6h、24h多年平均雨量和cv值，计算各时段的设计暴雨量。1、设计暴雨按广西暴雨径流查算图表查算各时段设计暴雨均值及cv，计算得设计暴雨量，如表2-12。 表2-12:田阳站暴雨频率计算表 cs=3.5cv历时1h6h24h3dcv0.350.40.40.4h5580100140p(%)kphp(mm)kphp(mm)kphp(mm)kphp(mm)0.013.261793.753003.753753.755250.12.71493.042433.043043.044260.22.52

27、1392.822262.822822.823950.332.391312.662132.662662.663720.52.291262.532022.532532.5335412.111162.311852.312312.3132321.921062.081662.082082.082913.331.881031.951561.951951.9527351.67921.781421.781781.78249101.47811.531221.531531.53214201.26691.281021.281281.28179500.93510.91730.91910.91127750.74410.

28、71570.71710.7199900.62340.58460.58580.5881950.57310.53420.53530.5374990.5280.47380.47470.47662、设计洪水计算采用设计暴雨推求洪水方法，以推理公式法及瞬时单位线法进行计算，计算得设计洪水成果。分别如表2-13。表2-13：设计洪水成果表 计算方法 设计标准p(%)推理公式法瞬时单位线法qpqp3.331211390.331831982.3.4 洪水调节计算1、水库水位面积库容曲线本次水文复核采用的水库水位面积库容曲线，见表2-。2、洪水调洪辅助曲线由××水库溢洪道泄洪曲线,如表2-7

29、,然后采用双辅助线半图解法,按相应水位及库容计算v/t±q/2(t=3600s),计算洪水调节辅助曲线，如表2-14。表2-14：双辅助曲线计算表z （米）h（米）v （万米3）v/t (米3/秒）q （米3/秒）q/2 （米3/秒）v/t+q/2 (米3/秒）v/t-q/2 (米3/秒）110.00000000110.50.527.45768.7748172111.0157.1815924.7912171146111.51.589.9425045.5522.775273227112.02125.3234870.1235383313112.52.5162.44519849500402

30、3、洪水调节根据水库面积库容曲线(表2-),溢洪道泄水能力曲线（表2-7）和洪水调节辅助曲线(表2-14),列表计算得成果如表2-15。表2-15：设计洪水与洪水调节计算成果表设计标准p(%)设计暴雨历时设计洪水计算方法推理公式法瞬时单位线法qp (m3/s)qm (m3/s)zm (m)qp (m3/s)qm (m3/s)zm (m)3.3324h12131.1111.1613933.3111.210.3324h18351.3111.6219853.8111.682.3.5 设计洪水成果合理性分析本次设计洪水计算采用广西暴雨径流查算图表中有关资料和介绍的两种方法推算,且暴雨和洪水参数均应用广

31、西实测资料经综合平衡所得。虽然两种方法的计算成果有些误差，但在充许范围之内。故本次水文复核计算成果较为可靠，采用其进行除险加固设计。第三章 工程设计根据工程存在的主要问题，本次除险加固设计主要内容有：大坝修整加固；放水斜管翻新。3.1 大坝修整加固3.1.1 坝顶高程复核根据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000）表2.1.1及表2.2.1的规定，××水库为iv等工程，主要建筑物为4级。采用的洪水标准为：设计洪水标准：p=3.33%；校核洪水标准：p=0.33%；由第二章水文计算知，××水库30年一遇设计洪水位为111.21米,300年一遇

32、校核洪水位为111.68米。1、最大风速确定根据本地区和自治区水文气象资料，××水库多年平均最大风速为15m/s，设计水位情况采用多年平均最大风速的1.5倍，校核水位采用多年平均最大风速。2、有效吹程的确定根据有效吹程的确定方法，××水库的吹程从万分之一地形图上直接量取，结果为0.4km。3、坝顶高程计算坝顶高程=z+e+ha+ae=0.0036v2dcos/（2gh）ha=0.45*2h/（m.n0.6）2h=0.0166v5/4d1/3式中：z设计（校核）水位（m）； e风浪引起的坝前水位壅高；ha波浪沿着坝坡的爬高；a安全超高，设计洪水： a=0.

33、5米；校核洪水： a=0.3米；2h波高；v计算风速，设计水位时采用多年平均最大风速的1.5倍，校核水位时采用多年平均最大风速；d吹程，d=0.4km；h水库水域的平均水深，取h=9.5m；m坝坡坡率，取m=2.75；n坝坡粗糙系数，砼预制块护坡取n=0.025；风向与轴线法线方向的夹角，取=0。经计算，结果如下：设计水位情况：坝顶高程=111.21+e+ha+a=111.21+0.0039+0.89+0.5=112.60m校核水位情况：坝顶高程=111.68+e+ha+a=111.68+0.0017+0.54+0.3=112.52m现坝顶高程112.34112.71米，高低不等，从复核结果来

34、看,现坝顶高程修整至112.60m高程，即可满足要求。2.1.2 坝顶修整拟采用设计方案为：（1）坝顶上下游侧设m5水泥砂浆砌石挡土墙。下游墙顶高程为125.7米，墙宽0.5米，墙高0.5米，墙顶面用1:3水泥砂浆批挡2cm厚；上游墙顶高程为126米，墙宽0.5米，墙高1米，并设0.3米高的防浪墙，墙顶、侧面用1:3水泥砂浆批挡2cm厚。（2）坝顶面填土修整压实，再铺设20cm厚的c20砼路面，修整后坝顶高程为125.7米，坝顶宽度为4.5米。2.1.3 上游坝坡修整上游坝坡面杂草丛生，凹凸不平 ，坡度很不规则。拟用修整方案为：（1）挖、铲除原坝面杂草；（2）从121.7米高程到距坝顶0.4米

35、的125.3米高程的不规则坝坡面全面削整成1：2.5的坡面，坝面铺植草皮护坡，草皮采用人工种植的马尼拉草皮。（3）在121.7米高程处设置一宽为1米的马道，马道外侧设置高0.8米、宽0.5米的m5水泥砂浆砌石挡土墙，墙顶面用1:3水泥砂浆批挡2cm厚，墙顶与马道路面齐平，内侧为0.1米厚、0.5米宽有c20砼路面。（4）从121.7米高程到117.7.3米高程的不规则坝坡面全面削整成1：2.5的坡面，充填夯实，然后铺筑一层20cm的粗砂层，再铺筑砼预制块，砼预制块为正六角形，采用c20砼，边长30cm，厚6cm。铺筑时预制砼块间隔2cm，间隔缝用m7.5水泥砂浆填缝厚5cm。砼预制块护坡边线设

36、m5水泥砂浆砌石齿墙，下游齿墙宽50cm，深80cm，两则齿墙为宽40cm，高40cm，墙顶面用1:3水泥砂浆批挡2cm厚。（5）在大坝内坡右坝肩设排水沟，净宽30cm，净高30cm。排水沟采用30cm×40cm m5水泥砂浆砌石边墙，顶面及内则用1:3水泥砂浆批挡2cm厚。排水沟底板采用c20砼，宽30cm，厚10cm。2.1.4 下游坝坡修整下游坝坡面杂草丛生，凹凸不平 ，坡度较陡又不规则。拟用修整方案为：（1）挖、铲除原坝面杂草；（2）从坝顶125.7米高程至120米高程，修整成1:2.5的坝坡。坝面铺植草皮护坡，草皮采用人工种植的马尼拉草皮。（3）从坝顶120米高程至114.5米高程，修整成1:3.2的坝坡。坝面铺植草皮护坡，草皮采用人工种植的马尼拉草皮。（4）在120米高程处设置一宽为2米的马道，马道内侧设排水沟，净宽30cm，净高30cm。排水沟采用30cm×40cm m5水泥砂浆砌石边墙，顶面及内则用1:3水泥砂浆批挡2cm厚。排水沟底板采用c20砼，宽30cm，厚10cm。排水沟从中间向两侧坝肩排水，其坡度为1：5