赤峰市阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程设计报告

{工程设计管理}赤峰市阿鲁科尔沁旗沙坝水库除险加固工程设计报告第一节工程概况沙坝水库位于内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗北部的巴彦温都苏木玛尼吐嘎查东2km处，属乌力吉沐沦河支流、黑哈河上游，118km119°44′47″,44°36′38″。该水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾向白音花水库调水的小（1）型水库。坝址以上流域面积2077km2，主河道长80km，比降为良好，是黑哈尔河主要产流区。多年平均径流总量为4930万m3，占黑哈尔河全流域的49%、站全旗的38%。多年平均降雨量为403mm，2067mm。二、工程主要效益沙坝水库主要效益为防洪、灌溉和跨流域调水。水库下游保护着沿黑哈尔河分布的罕庙、赛罕他拉、坤都、宝力召等4个苏木（镇、9593561513.54.5万亩农田以及所属的机关、学校、公路、水电设施等。黑哈尔灌区106312～4.5使巨大的灌溉效益得不到充分发挥。另外，沙坝水库还承担着向白音花水库跨流域调水的任务，长达84km的输水渠道同期贯通，已连续8000m3得了巨大的经济效益、社会效益和生态效益，带动了两个流域的经济发展。三、工程简要建设过程及主要建筑物特性参数现有的阿旗水利局提供的有关图纸均是后来申报水库除险加固项目时设计的图纸，与建筑物实际建设情况相差较大。沙坝水库主要建筑为：1、主坝：2400m、最大坝高为7.5m2003年7月52400m5.25m、最6.96m1：1.8，背水坡边坡系数为1：2.44。本次除险加固，根据坝体土料性质，确定顶宽为5m、最大顶设防浪墙。2、输水洞：两孔，孔口尺寸为1.6×1.8m，设计输水流量为20m3/s，本次除险加固将维修输水洞进口，新建启闭室、更换起闭机与闸门。3、副坝：副坝为98年大洪水以后重建。长200m、顶宽4.8m、迎水坡1：2.5、背水坡1：2.0，平均坝高5.5m，结构尺寸与设计值相符。坝2.6m，底宽9.6m，高2m。此次除险加固，将原坝高调整与主坝相同高度，边坡系数与主坝相同，坝顶设防浪墙。4、溢洪道：556.50m2.0m消力池长7m，堰顶与消力池间由8m长、1：4陡坡相连，后设消力坎，坎高0.8m，经5m过度段后至下游河道。溢洪道宽度为15m。大411028.5m39.5m。26万m3，动用人工近30万人，出动车辆约5万辆次，未用国家一分钱投资，全部由群众投工、投劳、投料解决，只是98年大水以后恢复冲毁的副坝及建设溢洪道。国家投资了66万元，其余仍由地方和群众投工、投劳、出资建设。水库建成后虽因建设质量差影响了效益的充分发挥，但仍能400m32～4.5基地得以灌溉。所以其效益还是明显的。（1）型水库，坝高在15m以下的应按平原海20100年一遇，工程等级为Ⅳ级，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。设0.5m0.3m。四、除险加固的缘由：现已显现出明显的病险状态。为此，阿旗水利局委托设计单位对沙坝水库进行了安全鉴定，并按规定提交了各项报告。经赤峰市水利局、内蒙古自治区水利厅和水利部大坝安全管理中心的三级审核，确定沙坝水库为三类坝，需进行除险加固，以缓解该地区的防洪压力，减轻洪灾造成的损失。经初步计算评估，水库一旦垮坝，将造成965万元的直接经济损失，使原有的近4万亩农田失去灌溉能力，直接影响该地区的经济发展。所以，对沙坝水库进行除险加固是十分必要的。受阿鲁科尔沁旗水利局委托，我公司承担了沙坝水库除险加固设计工作。该设计自2003年8月20日开始，9月20日结束。历时一个月，完成工程勘测、设计、概算及初步设计报告编制等诸项工作。五、初步设计修正与补充20031219～20的边坡、放浪墙结构型式、溢洪道消能方式等进行了修改，补充了提出了修改后的初步设计报告。六、设计依据12步设计复核意见》3（GB50201-94）4（DL/T5089-1999）5（SL247-2001）6（SL189-96）7（SL253-2000）8（SL/T191-95）9（SL-74-95）10（SDJ302-88）11（SL106-1996）12（DL/T5129-2001）13、水利部水总[2002]116号发布的《水利水电工程概（估算14（SL72-92）15（DL5021-93）16第二节水文沙坝水库地处黑哈尔河上游，库区内无水文站，其下游5km处设有白音他拉水文站，该站的洪水、径流、暴雨资料齐全。本设计对该站资料进行了还原计算，采用面积比拟法修正到坝址处，其计算成果见下表：设计洪水计算成果表1-1洪水系列采用参数频率P（%）大洪水N大洪水次数实测年限均值CVCS/CV地址12510102141481.73.5430.1313.4178.698.5坝 址235.7171.797.9541021413201.653.5278420451184640坝 址1419.71042.9603.8326.41021418301.653.57221530430711702坝 址3520.72454.41497.3829.8黑哈尔河属多泥沙河流，多年平均悬移质输沙量为4.91万吨。第三节地质工程所在地区位于大兴安岭南麓山地草原，地形为连绵起伏的中高山及河川谷地，海拔在550～1150m之间。地层岩性为新生界第水位埋深2～25m，含水层厚为2～28m。根据坝址附近的水文地质工程地质资料分析得出的结论如下：1、水库为一般性地址条件，不存在塌滑体和潜在不稳定岩土体的特殊情况。2、坝基、坝体渗漏严重，应做防渗处理。3、工程所在地在Ⅵ度以下地震裂度区，按规范规定不需要进行20038165.9,致使坝体和相应建筑物遭到不同程度的破坏。因此，本次设计地震烈度为Ⅶ度，在计算坝高时,考虑地震壅高的影响、后坝脚设压重。计要求,可就近取用。5、工程技施设计阶段应进一步详细勘察坝址水文地质、工程地质情况，根据其结果进行必要的修改和补充说明。第四节工程任务和规模沙坝水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖、跨流域调水以及生态保护、发展旅游等综合利用的水利工程。根据水库洪水调节和兴利调节的计算结果，本次除险加固设计的水库特征水位及库容为：1、死水位557.00m，死库容为150万m3。2559.0m400m3。3、设计洪水位559.10m，相应库容为585万m3。4559.97m860m3。5558.67m450m3。本次除险加固初步设计坝顶高程=校核水位+非常运用条件下的坝顶超高+波浪爬高，经计算为561.16m，取坝顶高程为560.0m，坝561.20m1.20m。第五节工程布置及主要建筑物沙坝水库本次除险加固初步设计总库容为860万m3，工程规模为小（1）4根据水利部大坝安全管理中心《关于沙坝水库三类坝安全鉴定维修输水洞；改建溢洪道；坝体、坝基防渗；主、副坝迎水坡干砌石护修；背水坡碎石盖重；增设防浪墙、排水体；增设、完善大坝安全监测设施；维修管理房；重建输水洞启闭室、更换闸门和启闭机。经计算，此次除险加固设计共动用土方量242758m3，石方量11040m33317m3。第六节施工无纺布、土工膜、房建等，以上各项目的施工严格按《碾压式土坝（DL/T5129-2001）及其它有关现行规范执行。1820045200511第七节环保设计沙坝水库除险加固工程的实施，将进一步改善库区及流域的生态环境，减缓草场沙化的速度，增加草原植被覆盖度，改善人和其他动植物的生存条件，其环保作用非常明显。其负面影响仅发生在施工期，对于料厂、建设现场等对自然环境的破坏，随着施工期结束以及保护措施的跟进实施，其负面影响随即消失。第八节工程管理沙坝水库管理单位为水库管理所，隶属于阿旗水务局，事业单施。沙坝水库为中型水库，参照《水库工程管理设计规范》（106-1996）中型水库的规定划定工厂管理和保护范围。第九节设计概算沙坝水库除险加固初步设计概算依据水利部水总[2002]116号发布的《水利工程概（估）2499.65,1864.42元，占总投资的78.32%；机电设备及安装工程投资64.13万元，占资的1.78%；临时工程投资110.59万元，占总投资的4.65%；独🖂299.0712.56%119.035%计算。第十节经济评价（SL72-92）进行本工程的国民经济评价。经分析计算，经济净效益现值为4817.18万元，大于零，经济效益费用比为2.22，说明该工程项目经济上是合理的。附：沙坝水库除险加固特性表单位数 量原设计安全鉴定本次初设一、水文1、流域面积全流域Km2333坝址以上Km22077207720774930493049303、代表性流量多年平均流量S444S10701070P（%）55及流量S99P（%）11及流量S774、洪量883377775、泥沙万t11多年平均含沙量35万t88二、水库1、水库水位校核洪水位m07设计洪水位m00正常蓄水位m00汛期限制水位m07死水位m003603、水库容积）355860）80585）275410）80400）80150单位数 量原设计原设计三、工程效益指标1、防洪效益防洪标准P（%）11保护镇、乡、苏木个444保护耕地万亩555保护草场万亩555保护人口万人6662、灌溉效益灌溉耕地面积万亩556灌溉草场面积万亩554灌溉保证率P（%）505050最大引用流量S101010年用水140034793、养殖效益34、旅游效益0四、主要建筑物）坝型地震基本烈度度Ⅶ坝顶高程m550最大坝高m560坝顶长度m240024002600坝顶宽度m050迎水面坡度80背水面坡度45）堰顶高程m50堰宽m155最大泄量S5213消能方式底流底流底流闸门型式闸门尺寸及数量3启闭机型式启闭机规格及数量5，1）设计流量S202020最大流量S444单位数 量原设计安全鉴定本次初设洞深结构型式洞深断面尺寸m888闸门型式闸门尺寸、数量224启闭机型式启闭机规格、数量224五、施工1、主体工程量土方填筑m3242758干砌石m30浆砌石m38钢筋砼m35土工膜m20无纺布m245815复合土工格栅石笼m38模板m23水泥t9钢筋t4钢材t0木材m3块石m311040油t柴油t3、所用劳力总工时7高峰期人数人18004、施工占地亩300六、经济指标1、总投资万元2499.652、建筑工程投资万元1864.423、机电设备及安装工程万元64.134、金属设备及安装工程万元42.415、临时工程投资万元110.596、独🖂费用万元299.077、基本预备费万元119.03第二章水文第一节流域概况一、自然地理概况、后出境流入通辽市。二、流域特征至利用该河水资源将对阿旗的发展起着重要的作用。三、工程上游水利概况2第二节气象一、气象站分布及观测概况该流域的气象情况，资料可靠。二、主要气象特征。沙坝水库地区主要气象特征表2—196604650般在1172。374月3月5月49年平均各月降雨量表。本地区多年平均降雨量表表2－2单位：mm月 份123456789101112全年降雨量5066408865834036本地区多年平均库面蒸发损失量为2067.4mm，其中55388.5mm18.8%。2－3本地区多年平均各月水面蒸发量表表2－3单位：mm月 份123456789101112全年蒸发量(mm)5239549541524第三节水文基本资料及测站情况一、水文资料黑哈尔河沙坝水库地处黑哈尔河上游，库区内无水文站，其下游35km处设有白音他拉水文站，该水文站洪水资料，径流资料，暴雨资料比较齐全，而且距黑哈尔沙坝水库较近，只有35km，所用资料都是白音他拉水文站实测资料，通过还原计算后，采用面积比拟法修正到坝址处。二、白音他拉水文站简介吉林庙水文站于1956年由内蒙古自治区水利厅建站，1963年7119686耕种稻田断面破坏，故吉林庙水文站上迁5公里，改名为朝毛都水文站，1969年12月改由辽宁省水文总站领导。1976年1月1日朝毛都水文站上迁约10km拉水文站。197971115509819571998三、面积比拟法换算公式为FS、FB—分别为沙坝水库和白音他拉站流域面积，FS=2077Km2FB=5098Km270。第四节径流本次初设采用白音他拉站1957年～1997年40年（1968年无资料）实测径流资料，通过计算得出白音他拉站多年平均径流量为1.21×108m34929.7万m3，多年平均径流深为23.7mm。一年径流的计算年径流频率及参数计算2—4年份测径流量83排序频率KiKi-1(Ki-1)21959吉3.7203.610312.42.981.983.9201960吉2.9132.830424.92.341.341.7961993白2.5302.5303737.32.091.091.1181986白1.8101.8103049.81.500.500.2501994白1.7201.72038512.21.420.420.1761990白1.6201.62034614.61.340.340.1161969朝1.6271.57913717.11.300.300.0901957吉1.6081.5601819.51.290.290.0841991白1.5301.53035922.01.260.260.0681961吉1.5721.52551024.41.260.260.0681992白1.5101.510361126.81.250.250.0631970朝1.4541.411141229.31.170.170.0291988白1.3901.390321331.71.150.150.0231958吉1.4721.38521434.11.140.140.0201987白1.3801.380311536.61.130.130.0171996白1.3001.300401639.01.070.070.0051971朝1.3331.293151741.51.070.070.0051985白1.2801.280291843.91.060.060.0041962吉1.1201.08761946.30.9-0.10.0101984白1.0401.04282048.80.85-0.150.0231995白1.0101.01392151.20.83-0.170.0291964吉1.0070.97782253.70.81-0.190.0361963吉0.97280.94472356.10.78-0.220.0481979白0.92760.9276232458.50.77-0.230.0531989白0.87960.8796332561.00.73-0.270.0731966吉0.87620.850102663.40.70-0.300.0901967吉0.85010.825112765.90.68-0.320.1021997白0.82140.8214412868.30.67-0.330.1091965吉0.83500.81092970.70.67-0.330.1091973朝0.80710.783173073.20.65-0.350.1231974朝0.79280.769183175.60.64-0.360.1301983白0.75700.7570273278.00.63-0.370.1371972朝0.73130.710163380.50.59-0.410.1681975白0.69150.671193482.90.55-0.450.2031980白0.61200.612243585.40.51-0.490.2401977白0.58700.587213687.80.49-0.510.2601982白0.55200.552263790.20.46-0.540.2921976白0.56460.548203892.70.45-0.550.3031978白0.50400.504223995.10.42-0.580.3361981白0.48500.4850254097.60.40-0.600.3601968吉1241合计49.19348.412640011.156各种频率年径流计算表2—5P%12510205075909599KP2.592.321.961.671.360.900.630.470.390.29）3.132.812.372.021.651.090.760.560.470.35p=50%，根据年径流变差系数CV=0.49CS=2.5CVp=50%KP=0.9W50%=KP=0.9×4929.7=4436.7m3。二、径流年内分配根据年径流频率曲线，查得p=50%年径流与1984年径流非常相W月=W50%×各月分配百分数（%2－6，p=50%径流年内分配计算表P=50%径流年内分配计算表表2－6单位：万m3月份123456789101112合计100960817873100)1043618562716～741.8%1～311～127.1%。第五节洪水一、历史洪水沙坝以上集水面积2077Km2，主河道长80Km，河道两侧多为山林和天然草场，植被良好，自有水文记载以来，1998生较大洪水。根据沙坝水库下游的白音他拉站40多年的观测成果，期间超过50m3/s的最大洪水三次：1979年8月20日最大洪峰流量51.8m3/s；1990年7月26日最大洪峰流量83.5m3/s；1993年8月7日最大洪峰流量55.6m3/s。这说明，黑哈尔河沙坝水库上游段洪峰流量在503/s左右机率较大，平均每十年左右发生一次，且呈现逐渐变频的趋势。二、特大洪水分析1、降水过程一九九八年入汛以来，黑哈尔河流域发生了历史以来最为严重的洪涝灾害，从6月14日到8月10日两个月内，降雨量达510mm，比历史同期平均值多256mm。期间有四次较强的降雨过程：7月13日至14日，整个黑哈尔河流域普降暴雨，历时持续16小时，降雨强度达150mm/d；7月18日至19沙坝水库上游的部分地区骤降暴雨，致使沙坝水库上游来水量远远超过溢洪道和泄洪洞的泄洪能力。7月228月8日，黑哈尔流域又降暴雨，日降雨量达164mm，致使山洪爆发，洪水泛滥，山洪大量涌入黑哈尔河分洪干渠，渠首部分设备及一号47根据白音他拉站提供的资料，98年8月8日最大洪峰流量1070m3/s，是有水文记载以来最大洪峰流量，其24小时和三日洪量W24p=6454.1m3，W三p=15724.8m3。2、分析依据及结论“和白音他拉水文站设计洪水协调结果确定1998102沙坝水库洪水资料系列表2—7年份测站洪峰流量(m3/s)一日洪量（m3）三日洪量（m3）实测修正实测修正实测修正1957吉林庙33.933.2278.2272.0742.2724.51958吉林庙49.548.5338.7331.1818.2798.71959吉林庙69.568.1572.8560.01540.51503.81960吉林庙65.464.1521.9510.21327.11295.51961吉林庙25.024.5212.5207.8597.9583.71962吉林庙36.535.8261.8255.9676.5660.41963吉林庙29.729.1208.2203.5527.9515.31964吉林庙28.828.2245.4239.9667.9652.01965吉林庙22.622.1154.7151.2362.9354.31966吉林庙25.024.5200.4195.9548.6535.51967吉林庙21.721.3125.3122.5326.6318.81969朝毛都28.327.7230.7225.5592.7578.61970朝毛都25.224.7197.9193.5525.3512.81971朝毛都42.841.9258.3252.5667.9652.01972朝毛都22.021.6183.2179.1511.5499.31973朝毛都15.715.4122.7120.0307.6300.31974朝毛都19.919.5158.1154.6375.0366.1续表1975朝毛都22.321.9163.3159.6449.3438.61976白音他拉22.922.9151.2151.2355.1355.11977白音他拉17.117.1116.6116.6271.0271.01978白音他拉11.011.072.472.4178.9178.91979白音他拉58.158.1443.2443.2981.5981.51980白音他拉22.422.4169.3169.3436.3436.31981白音他拉12.312.3105.4105.4296.4296.41982白音他拉17.017.0130.5130.5293.0293.01983白音他拉17.117.1124.4124.4305.9305.91984白音他拉19.319.3158.1158.1419.9419.91985白音他拉29.729.7209.1209.1608.3608.31986白音他拉26.926.9224.6224.6588.4588.41987白音他拉28.828.8232.4232.4658.4658.41988白音他拉32.232.2269.6269.6759.5759.51989白音他拉17.017.096.896.8238.5238.51990白音他拉83.583.5509.8509.81391.01391.01991白音他拉32.032.0259.2259.2649.7649.71992白音他拉44.644.6357.7357.7985.0985.01993白音他拉55.655.6438.0438.01270.11270.11994白音他拉37.737.7302.4302.4838.9838.91995白音他拉16.416.4135.6135.6331.8331.81996白音他拉45.145.1376.7376.7872.6872.61997白音他拉35.535.5248.0248.0501.1501.11998白音他拉107010706454.16454.115724.815724.8一、最大洪峰流量频率及参数计算现搜集到的41年最大洪峰流量资料中，1998年洪峰流量为1070m3/s，是30年平均流量的17倍，属特大洪水。根据松辽委有关专家演算论证,98102洪峰流量频率按连续系列计算，其计算公式如下：1、验频率计算公式式中：—特大洪水经验频率；—年系列中按大小排列的次序；—特大洪水重现期。式中：Pm—实测系列所余各项经验频率；n—实测洪水项数；m—实测洪水序号。；；00。白音他拉站洪水频率计算表2－8年份洪峰流量Q(m3/s)排序序号频率备注199810704210.97199083.53423.39195968.1335.81196064.1448.23197958.123510.65199355.637613.07195848.52715.49199645.140817.91199244.636920.33197141.9151022.75199437.7381125.17196235.861227.59199735.5411330.01195733.211432.43198832.2321534.85199132.0351637.27198529.7291739.69196329.171842.11198728.8311944.53196428.282046.95196927.7132149.37198626.9302251.79197024.7142354.21196124.552456.63196624.5102559.05197622.9202661.47198022.4242763.89196522.192866.31197521.9192968.73197221.6163071.15196721.3113173.57197419.5183275.99198419.3283378.41197717.1213480.83198317.1273583.25198217.0263685.67198917.0333788.09199516.4393890.51197315.4173992.93198112.3254095.35197811.0224197.77196812422324.3白音他拉站一日洪量计算表2－9年份一日洪量X排序序号频率备注19986454.14210.971959560.0323.391960510.2435.811990509.83448.231979443.223510.651993438.037613.071996376.740715.491992357.736817.911958331.12920.331994302.4381022.751957272.011125.171988269.6321227.591991259.2351330.011962255.961432.431971252.5151534.851997248.0411637.271964239.981739.691987232.4311842.111969225.5131944.531986224.6302046.951985209.1292149.371961207.852251.791963203.572354.211966195.9102456.631970193.5142559.051972179.1162661.471980169.3242763.891975159.6192866.311984158.1282968.731974154.6183071.151965151.293173.571976151.2203275.991995135.6393378.411982130.5263480.831983124.4273583.251967122.5113685.671973120.0173788.091977116.6213890.511981105.4253992.93198996.8334095.35197872.4224197.77196812白音他拉站三日洪量计算表2－10年份三日洪量(3)排序序号频率备注199815724.84210.9719591503.8323.3919901391.0435.8119601295.53448.2319931270.123510.651992985.037613.071979981.540715.491996872.636817.911994838.92920.331958798.7381022.751988759.511125.171957724.5321227.591962660.4351330.011987658.461432.431964652.0151534.851971652.0411637.271991649.781739.691985608.3311842.111986588.4131944.531961583.7302046.951969578.6292149.371966535.552251.791963515.372354.211970512.8102456.631997501.1142559.051972499.3162661.471975438.6242763.891980436.3192866.311984419.9282968.731974366.1183071.151976355.193173.571965354.3203275.991995331.8393378.411967318.8263480.831983305.9273583.251973300.3113685.671981296.4173788.091982293.0213890.511977271.0253992.931989238.5334095.351978178.9224197.77196812设计洪水计算成果表2－11洪水系列采用参数频率P（%）大洪水N大洪水次数实测年限均值CV地址12510（m3/s）10214148.01.703.5430.1313.4178.698.5坝址235.7171.797.954.0洪量1021413201.653.5278420451184640坝址1419.71042.9603.8326.4三日1021418301.653.57221530430711702洪量坝址3520.72454.41497.3829.82、设计洪水过程线计算1979719～721典型年洪峰流量Q典=48m3/s，24小时洪量W24=457.7万m3，三日洪W三=1003.7m3。设计洪水过程线采用对典型年洪水过程线同倍比放大的方法求得，其放大系数计算公式为：⑴、按峰放大⑵、按量放大式中：—设计洪峰的放大倍比；—时段T洪量的放大倍比；TT同倍比放大系数计算表2－12频率P典型年洪典型年三日洪3设计年三日洪3至白音他拉水文站设计洪水过程线计算表表2—13时段Q典P=1%P=2%P=5%KQKQKQ017.07.194122.35.28489.83.06052.0117.57.194125.95.28492.53.06053.6218.07.194129.55.28495.13.06055.1320.57.194147.55.284108.33.06062.7422.57.194161.95.284118.93.06068.9525.07.194179.95.284132.13.06076.5627.17.194195.05.284143.23.06082.9729.57.194212.25.284155.93.06090.3831.57.194226.65.284166.43.06096.4933.87.194243.25.284178.63.060103.41036.17.194259.75.284190.83.060110.51138.47.194276.25.284202.93.060117.51240.87.194293.55.284215.63.060124.81343.07.194309.35.284227.23.060131.61443.07.194309.35.284227.23.060131.61543.07.194309.35.284227.23.060131.61643.07.194309.35.284227.23.060131.61744.57.194320.15.284235.13.060136.21846.07.194330.95.284243.13.060140.81947.37.194340.35.284249.93.060144.72048.57.194348.95.284256.33.060148.42150.07.194359.75.284264.23.060153.02251.37.194369.15.284271.13.060157.02352.57.194377.75.284277.43.060160.72453.57.194384.95.284282.73.060163.72554.77.194393.55.284289.03.060167.42656.07.194402.95.284295.93.060171.42757.07.194410.15.284301.23.060174.42857.57.194413.75.284303.83.060176.02958.07.194417.35.284306.53.060177.53058.13058.17.403430.15.284313.43.074178.63158.07.194417.35.394306.53.060177.53257.57.194413.75.284303.83.060176.03357.17.194410.85.284301.83.060174.73457.07.194410.15.284301.23.060174.43556.47.194405.75.284298.03.060172.63656.07.194402.95.284295.93.060171.43753.07.194381.35.284280.13.060162.23850.07.194359.75.284264.23.060153.03947.57.194341.75.284251.03.060145.54045.07.194323.75.284237.83.060137.74142.57.194305.75.284224.53.060130.14240.67.194292.15.284214.53.060124.24340.07.194287.85.284211.43.060122.44439.57.194284.25.284208.73.060120.94538.77.194278.45.284204.53.060118.44638.07.194273.45.284200.83.060116.34737.47.194269.15.284197.63.060114.44836.87.194264.75.284194.53.060112.64936.17.194259.75.284190.83.060110.55035.57.194255.45.284187.63.060108.65134.97.194251.15.284184.43.060106.85234.27.194246.05.284180.73.060104.75333.67.194241.75.284177.53.060102.25433.07.194237.45.284174.43.060101.05532.37.194232.45.284170.73.06098.85631.77.194228.05.284167.53.06097.05731.17.194223.75.284164.33.06095.25830.47.194218.75.284160.63.06093.05929.87.194214.45.284157.53.06091.26029.17.194209.35.284153.83.06089.06128.57.194205.05.284150.63.06087.26227.97.194200.75.284147.43.06085.46327.27.194195.75.284143.73.06083.26426.67.194191.45.284140.63.06081.46526.07.194187.05.284137.43.06079.66625.37.194182.05.284133.73.06077.46724.77.194177.75.284130.53.06075.66824.07.194172.75.284126.83.06073.46923.47.194168.35.284123.63.06071.67022.87.194164.05.284120.53.06069.87122.17.194159.05.284116.83.06067.67221.57.194154.75.284113.63.06065.87225.15305.93071.67221.05303.73073.24.12.21.60.06%0.04%0.05%设计洪水过程线换算表表2—14时段(△t)Q典（m3/s）P=1%P=2%P=5%P=10%坝址坝址坝址坝址017.0122.367.089.849.252.028.528.015.8117.5125.969.092.550.753.629.429.716.3218.0129.571.095.152.155.130.230.516.7320.5147.580.8108.359.362.734.434.819.1422.5161.988.7118.965.168.937.838.120.9525.0179.998.6132.172.476.541.942.423.2627.1195.0106.8143.278.582.945.445.925.2729.5212.2116.3155.985.490.349.550.027.4831.5226.6124.2166.491.296.452.853.429.3933.8243.2133.3178.697.9103.456.757.331.41036.1259.7142.3190.8104.5110.560.561.233.51138.4276.2151.2202.9111.2117.564.465.135.71240.8293.5160.8215.6118.1124.868.469.237.91343.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91443.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91543.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91643.0309.3169.5227.2124.5131.672.172.939.91744.5320.1175.4235.1128.8136.274.675.441.31846.0330.9181.3243.1133.2140.877.178.042.71947.3340.3186.5249.9136.9144.779.380.243.92048.5348.9191.2256.3140.4148.481.382.245.02150.0359.7197.1264.2144.8153.083.884.846.52251.3369.1202.2271.1148.5157.086.087.047.72352.5377.7207.0277.4152.0160.788.189.048.82453.5384.9210.9282.7154.9163.789.790.749.72554.7393.5215.6289.0158.4167.491.792.750.82656.0402.9220.8295.9162.1171.493.994.952.02757.0410.1224.7301.2165.0174.495.696.652.92857.5413.7226.7303.8166.5176.096.497.553.42958.0417.3228.7306.5167.9177.597.398.353.43058.1430.1235.7313.4171.7178.697.998.554.03158.0417.3228.7306.5167.9177.597.398.353.9325778504543357.13357.1410.8225.1301.8165.4174.795.796.853.03457.0410.1224.7301.2165.0174.495.696.652.93556.4405.7222.3298.0163.3172.694.695.652.43656.0402.9220.8295.9162.1171.493.994.952.03753.0381.3208.9280.1153.5162.288.989.849.23850.0359.7197.1264.2144.8153.083.884.846.53947.5341.7187.2251.0137.5145.579.780.544.14045.0323.7177.4237.8130.3137.775.476.341.84142.5305.7167.5224.5123.0130.1741.372.039.64240.6292.1160.1214.5117.5124.268.168.837.74340.0287.8157.7211.4115.8122.467.167.837.24439.5284.2155.7208.7114.4120.966.267.036.74538.7278.4152.5204.5112.1118.464.965.635.94638.0273.4149.8200.8110.0116.363.764.435.34737.4269.1147.4197.6108.3114.462.763.434.74836.8264.7145.0194.5106.6112.661.762.434.24936.1259.7142.3190.8104.5110.560.561.233.55035.5255.4139.9187.6102.8108.659.560.233.05134.9251.1137.6184.4101.0106.858.559.232.45234.2246.0134.8180.799.0104.757.458.031.85333.6241.7132.4177.597.3102.256.057.031.25433.0237.4130.1174.495.6101.055.355.930.65532.3232.4127.3170.793.598.854.154.830.05631.7228.0124.9167.591.897.053.153.729.45731.1223.7122.6164.390.095.252.252.728.95830.4218.7119.8160.688.093.051.051.528.25929.8214.4117.5157.586.391.250.050.527.76029.1209.3114.7153.884.389.048.849.327.06128.5205.0112.3150.682.587.247.848.326.56227.9200.7110.0147.480.885.446.847.325.96327.2195.7107.2143.778.783.245.646.125.36426.6191.4104.9140.677.081.444.645.124.76526.0187.0102.5137.475.379.643.644.124.26625.3182.099.7133.773.377.442.442.923.56724.7177.797.4130.571.575.641.441.923.06824.0172.794.6126.869.573.440.240.722.36923.4168.392.2123.667.771.639.237.721.87022.8164.089.9120.566.069.838.238.721.27122.1159.087.1116.864.067.637.037.520.67221.5154.784.8113.662.265.836.136.419.9第六节泥沙分析计算，符合《水利水电工程泥沙设计规范》规定。表序号年份含沙量悬移质输沙量序号年份含沙量悬移质输沙量5为19907万0为万库容为式中：Ws─多年平均输沙量（万吨）T─淤积年限T=30年r淤─淤积物容重r淤=1.3T/m3E—推移质及岸崩占悬移质输沙量的百分数。第三章工程地质第一节工程地质概况沙坝水库位于大兴安岭南麓山地草原，地形为连绵起伏的中高山及河谷川地，海拔高程在550～1150m之间，地层岩性为新生界第2～25m2～28m。

第二节工程地质条件由于水库建设时未进行水文地质及工程地质勘测，所以本次初设除委托赤峰市水利勘测设计院进行坝体及坝基表层工程地质勘察地质剖面，其资料显示，坝基表层为亚砂土，渗透数据为6～14m/d，下为砂砾石，渗透系数为5～40m/d，这与赤峰市水利勘测设计院所做坝体土料渗透系数成果相符（见第三节，平均渗透系数为k=5.53m/d。因坝体土料是在坝址附近就地取土填筑的，所以坝体与坝基渗透系数相同，说明该坝基为强渗透土层.。坝基及坝体防渗工程量巨大，经分析论证，决定采用土工膜斜墙加水平铺盖的方式对坝体进行防渗处理，保证大坝的安全。水库主坝左侧，副坝右侧为岩石，节理裂隙发育，故可形成绕渗，本次初设采取土工膜水平防渗措施处理。主坝右侧、副坝左侧为土质岸坡，并产生坝肩绕渗现象，同样采取土工膜水平防渗予以解决，以保证岸坡稳定。（GB18306－20012003816度的调整，水库区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.35s,地震烈度为Ⅶ度,坝高时，考虑地震壅高的影响。第三节天然材料工程所需天然材料为筑坝土料、护坡碎石及混凝土骨料等。沙坝水库原设计为均质坝，筑坝土料为原河床砂土及亚砂土，本设计亦采用原筑坝土料进行大坝的加高陪厚，用土工膜斜墙和铺盖进行坝体防渗处理。土料在坝后左岸600-800m范围内取用,平均1.5km。等厚浅层取土，减少对大坝周围环境产生不利影响。筑坝土料的物理力学性质见下表3－1二、护坡材料迎水坡采用砼预制块，背水坡压重碎石采用前坡拆除原干砌石护坡石料，砼骨料取自90km处的石料厂，按规定经筛分后使用。第四节结论根据上述情况可得出如下结论：一、水库为一般性地地质条件，不存在塌滑和潜在不稳定岩土体的特殊情况。二、坝体及坝基渗漏严重，主、副坝均存在坝肩绕渗问题，应进行防渗处理。三、工程所在地为Ⅶ度地震裂度区，需要进行抗震分析计算。2003816脚进行压重处理，确定坝高时计入地震壅高的影响。四、工程所需天然材料就近取用，附近没有的，在充分考虑质量的前提下，力求运距最短。五、工程技施阶段进行水文地质及工程地质勘察，用勘察试验结果对初设数据进行修正和补充。第四章工程任务和规模第一节地区经济概况8576260值6流速度加快。4个65554一旦溃坝的溃坝流量验算如下：w－溃坝时蓄水量，取w=355m3取m8484生态灾难。5万替代的作用。务。第二节综合利用要求0解，减轻下游的洪水压力，减少洪水造成的损失。0足要求。的恶化。长需求。来。

第三节兴利调节线～面积曲线05703万017万m3，来水过程见表2-6各种作物的灌溉制度如下：沙坝水库灌溉制度表4-1单位：mm日作 项 物种 目类四月五月六月七月八月九月全生育期米144.1185.9191.7132.450.7344.828.487129.297.817.6115.798.962.534.633.1米3587243.1230.7109344.828.487129.297.817.66.60113.9132.991.4牧草95.273.8163.4129.2142.241.7269.915.628.487129.297.817.679.645.476.4044.424.1苗木72.184.9126.4152.9126.547.3209.940.328.487129.297.817.631.856.539.423.728.729.7杂豆118.256.9121.2231.9144.6314.815.628.487129.297.8102.628.534.2102.746.8面积2.7万亩，饲料玉米的毛灌水定额为383m3/亩，种植面积为3.3万亩，牧草的毛灌水定额为300m3/亩，种植面积为2万亩，苗木的毛灌水定额为233m3/亩，种植面积为1万亩，杂豆的毛灌水定额为350m31P=50%灌溉用水过程线表苗木牧草杂豆月 份123456789101112全年降雨151.1927344923100526624.8872817.65833径流1009608178731001043618866471库面537683852094100523.549541524848484828282828484848484100012436185664765、兴利库容计算(见下表)年调节库容计算表）月末面积损失总用水量）＋－水量（2）－（12）+－（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）（16）6754.239548.4205.839355.839222176315.03155.4603.8150.43300.43971100.30746.0354.302465.045252237221.98852.6798.6301.70550.052.1418536.841774.1237.259227.786178215205.28544.1818.2281.359268.6419474.727521.446.673181.113150164259.08642.5563.989.173179.46810346.063346.063465.045252201219.26644.144.1301.96481.43111208.525208.525465.045252252139.70435.235.2173.32550.0104.7561257.67657.676465.045252252113.17728.528.529.176550.029.17614.4374.437465.045252252114.02128.728.724.263525.737200465.045252252129.232.632.632.6493.137344.36744.367465.045252252197.91449.949.95.533487.6044661.068326.5334.568465.045252252330.48383.3409.8251.26550.0188.8725248.455563.5315.045150.000130191443.29684.7648.2399.745150.00.255合计4436.73479.91555.777598.977956.82688.361581.6153.84375.2V兴=315.045万m3V兴=400万m3注：V=150m3399.745m3400m3,559.0校核：（6）－（11）－（16）=956.8－581.6-375.2=06、正常高水位和库容的确定V正常=V死+V兴=150+400=550(m3)由水位～库容曲线查得正常高水位H正常=559.0m。第四节、水库调洪计算式中：—时段初和时段末的入库流量（m3/s；—时段初和时段末的出库流量（m3/s；—时段初和时段末的水库蓄水量（m3；—时段（s。1、绘制调洪辅助线溢洪道泄流量计算公式为(m3/s)M—1.45B—溢洪道底净宽B=28.5mH—堰顶水深（m）水位—流量—库容计算表关系曲线计算见下表水位—泄量—库容计算表水位泄量(m3/s)库容(m3)防洪库容V防（m3）558.6789.184500044.5944.59558.7595.674853597.247.83145.03559.00116.88550100277.858.44336.24559.25139.47625175486.169.74555.84559.50163.35710260722.281.68803.88559.75188.46785335930.694.231024.83560.00214.738604101138.9107.371246.272、水库调洪计算,见表2—11、2—12沙坝水库调洪计算表p=5%））水位（m）下泄流量q库容（m3）备注（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）028.529.029.0450限泄流量为73.3m3/s,设计洪水位为559.1米，相应库容为585万🖂方米。129.429.8558.6729.8450230.232.3558.6732.3450334.436.1558.6736.1450437.839.9558.6739.9450541.943.7558.6743.7450645.447.5558.6747.5450749.551.2558.6751.2450852.854.8558.6754.8450956.758.6558.6758.64501060.562.5558.6762.54501164.466.4558.6766.44501268.470.3558.6770.34501372.172.1558.6772.14501472.172.1558.6772.14501572.172.1558.6772.14501672.173.4558.6773.3450.0361774.675.9558.6773.3450.9721877.4178.2558.6773.3452.7361979.380.3558.6973.3455.2562081.382.6558.7073.3458.6042183.884.9558.7173.3462.7802286.087.1558.7273.3467.7482388.188.9558.7373.3473.3642489.790.7558.7573.3479.6282591.792.8558.7773.3486.6482693.994.8558.8073.3494.3882795.696.0558.8173.3502.5602896.496.9558.9173.3511.0562997.397.6558.9373.3519.8043097.997.6558.9373.3528.5523197.396.9558.9473.3537.0483296.496.1558.9573.3545.2563395.795.7559.0073.3553.3203495.695.1559.0173.3561.1683594.694.3559.0273.3568.7283693.991.4559.0473.3575.2443788.986.4559.0573.3579.9603883.881.8559.0673.3583.0203979.777.6559.0773.3584.5684075.473.4559.0873.3584.6044171.369.7559.0673.3583.3084268.167.64367.166.74466.265.64564.964.34663.763.24762.762.24860.561.14959.560.05058.559.05158.558.05257.456.75356.055.75455.354.75554.153.65653.152.75752.251.65851.050.05950.049.46048.848.36147.847.36246.846.26345.645.16444.644.16543.643.06642.441.96741.440.86840.239.76939.238.77038.237.67137.036.77236.1沙坝水库调洪计算表p=1%时段t（h）流量Q（m3/s）））水位H（m）q（m3/s）库容V（m3）备注（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）067.068.044.59558.6768.0450汛限水位为558.67限泄流量为73.3m3/s169.070.044.59558.6770.0450271.075.944.59558.6873.3450.936380.884.844.59558.6873.3455.076488.793.744.59558.6873.3462.420598.6102.744.59558.7073.3473.0046106.8111.644.59558.7173.3486.7927116.3120.344.59558.7573.3487.048124.3128.844.59558.8373.3503.7129133.3137.844.59558.9073.3523.69210142.3146.844.59559.0173.3573.37211151.3156.144.59559.1573.3603.18打开12160.8165.2136.49558.769648013169.5169.5209.99558.8510451014169.5169.5275.49558.9211053015169.5169.5334.99559.0117550实行敞泄16169.5172.5390.49559.0412056517175.4178.4448.59559.1112758518181.3183.9505.79559.1813461019186.5188.9560.69559.2413963520191.2194.2615.89559.3214666021197.1199.7669.59559.3514966522202.2204.6725.19559.4215668523207.0208.9778.09559.4816170024210.9213.3830.39559.5416772525215.6218.2881.59559.5817273526220.8222.8932.39559.617875027224.7225.7980.09559.7018377528226.7227.71024.79559.7418878029228.7232.21068.99559.8019380030235.7232.21108.19559.8319780231228.7227.71138.89559.8820281532226.7225.91162.79559.9020483033225.1224.91183.69559.9220784034224.7223.51200.19559.9420984335222.3221.61212.79559.9621085036220.8214.91217.69559.9721386037208.9203.01207.69559.9420784538197.1192.239187.2182.340177.4172.541167.5163.842160.1158.943157.7156.744155.7154.145152.5151.246149.8148.647147.4146.048145.0143.749142.3141.150139.9138.851137.6136.252134.8133.653132.4131.354130.1128.755127.3126.156124.9123.857122.6121.258119.8118.759117.5116.160114.7113.561112.3111.262110.0108.663107.2106.164104.9106.165102.5101.06699.798.66797.496.06894.693.46992.291.17089.988.57187.186.07284.8调洪成果：q=73.3,H=559.1585🖂方米。校核洪水时最大泄量为q=213m3/s,库水位为H=559.97米,相应860🖂方米。水库洪水调度原则:1下泄流量，输水洞不参与泄洪。防洪起调水位：主汛期汛限水位为558.67m，以此水位作为溢洪道起调水位，在主汛期内通过溢洪道闸门控制，下泄流量一般情况下558.67m。水库限泄流量：水库下游河道安全泄量为75m3/s，为了确保下游安全，在水库水位不超过559.1m时（20年一遇设计洪水位控制溢73.3m3/s，依次满足下游防洪要求。当来水量大于20559.1m且继续涨水时，为了确保大坝安全，溢洪道三孔闸门全部打开，实行敞泄，不受限洪流量控制。第五节坝顶高程的确定一、计算方法：1、坝顶超高的计算公式为：式中：Y—坝顶在静水位以上的超高m；R—风浪沿着坝坡的最大爬高m，由计算确定；A—全加高，正常运行情况取A=0.5m，非常运行情况A=0.3m。e—风壅水面高度，m;2、风浪爬高的计算公式为：波浪的波高和平均波周期采用莆田试验站公式：3、平均波长按下式计算：式中：hm—平均波高m；Tm—平均波周期s；Lmm；W—计算风速m/s；D—m；Hm—水域平均水深m；H—m；g—m/s2,9.81m/s2平均波浪爬高计算公式：式中：Rm—平均波浪爬高m；m—单坡的坡度系数；K△—斜坡的糙率渗透性系数；KW—经验系数，查表取得；4、风壅高度按下式计算k—3.6×10-6β—计算风向与坝轴的夹角二、风浪爬高计算：1、发生设计洪水时⑴、风浪爬高计算：Hm=3mH=4.95mD=1440mK△=0.75KW=1.25经计算得:hm=0.40Lm=12.18mRm=0.606m查表得：⑵、风壅水面高度计算β=7.5°e=0.05m⑶、发生设计洪水时波浪爬高为R5%=1.12m坝顶超高为y正=0.5+1.12+0.05=1.672、发生校核洪水时⑴、波浪爬高计算：Hm=3.8mH=5.97mD=1730mK△=0.8KW=1.11经计算：hm=0.29Lm=8.92mRm=0.392m查表得：β=7.5°e=0.02发生校核洪水时波浪爬高为R1%=0.87m⑶、发生校核洪水时坝顶超高为y非=0.87+0.3+0.02=1.19m3、坝顶高程的确定：⑴、正常蓄水位时坝顶高程为558.95+1.19+0.5=560.64m（0.5）⑵、设计洪水位时水位时坝顶高程为558.89+1.67=560.64m559.97+1.19=561.16m⑷、设计坝顶高程取校核洪水位时的坝顶高程561.16m。第五章工程设计及建筑物第一节设计依据一、沙坝水库本次除险加固初步设定核定总库容为860万m3，（SL－252－2000）的规定，工程规模为中型，工程等级Ⅳ等，主要建筑物级别4级，次要建筑5按照该《标准》3.1.2“当山丘区、丘陵区的水利工程永15m沙坝水库为山丘区水库，最大坝高为8m，上下游水头差为7.36m，因此按平原、滨海区确定防洪标准。即设计采用20年一遇洪水标准，校核为100年一遇洪水Q=97.9m3/S，Q=235m3/S。二、设计基本资料根据水利部大坝安全管理中心《关于沙坝水库三类坝安全鉴定10年一遇，低于国标（GB50201－94）规定的洪水标准50～100一遇，最小洪道不能通过设计洪水和校核洪水；消力坎沙浆破坏；大坝结构不稳定、断面不够，没达到现行规范规定；原坝体、坝基无防渗处理，渗漏严重，影响蓄水；输水洞闸门橡胶止水破坏，洞身两侧浆砌石勾缝脱落，尾水渠部分坍塌；泄水闸闸墩变形较大，影响正常运行；无大坝安全监测设施，管理设施陈旧老化，不能满足管理工作要求等意见，作为设计基本内容，进行除险加固初步设计。初步设计分大坝（主、副坝、溢洪道、输水洞、泄水闸等几部更换闸门与启闭机。本初步设计以大坝安全鉴定材料、三级审查部门审核意见及水库的特征水位、流量、水文气象数据、地基特性、建筑材料特性以及《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL－189－96、（SL247－2001）规定的因素条件、安全系数、允许应力、沉降量、变形量等作为设计基本资料。第二节设计方案选择沙坝水库除险加固初步设计，不做单一的建筑物的方案比较，只根据工程防洪、兴利现状提出以下几种方案，从中选优。一、原坝高不变、溢洪道底高程不变，溢洪道拓宽至53.9m（输水洞参予泄洪355万m3，坝址地质条件不允许与主坝间间隔缩短，对主坝安全不利，向左为土基，基础处理工程量大，安全难以保证。次方案不能保证水库兴利要求，兴利库容为400万m3，溢洪道底高程以下库容仅为80万m3，尚且满足不了136万m3的淤积库容要求，更满足不了兴利库容的需坝肩需做防渗处理。二、溢洪道底高程及宽度不变，增加坝高度。经计算坝顶高程应为562.27m，增加坝高3.87m，不但增加大量的土石方工程量，而且造成玛尼吐、芒哈吐两个嘎查搬迁，经济上不合理。三、将副坝改建成过水坝，坝顶高程满足兴利要求，主坝坝顶保证泄洪要求。经计算：当过水坝坝顶高程为559.00m时（淤积库容+兴利库容，水库最高洪水位为559.77m，坝顶高程减小0.2m四、在不影响主坝安全的前提下，拓宽溢洪道，适当抬高溢洪道底高程，按防洪、兴利要求确定坝顶高程。经计算：溢洪道净宽28.5m，总宽30.66m，相应的主坝顶高程为560.0m，上设1.20