水库初步设计报告(改)

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概况-1-1.1工程根本情况-1-1.2大坝平安鉴定结论-2-1.3水文、气象-2-1.4工程地质-3-1.5除险加固的必要性及工程整治任务-4-1.6工程管理-5-1.7施工组织设计-5-1.8***水库工程主要特性表-6-1.9工程投资概算-8-2．水文-10-2.1概述-10-2.2根本资料复核-12-2.3设计洪水计算复核-13-2.4坝顶高程复核-20-2.5整治后坝顶高程计算-26-3．工程地质-32-3.1工程地质概述-32-3.2主要建筑物工程地质评价-34-3.3坝体病险与主要工程问题及整治建议-36-3.4天然建筑材料-37-4．主要建筑物除险加固设计-38-4.1工程等级和洪水标准-38-4.2设计依据-38-4.3枢纽工程除险加固设计-39-4.4大坝整治加固后的渗流及坝坡稳定计算-49-4.5工程观测设计-64-4.6附属设施设计-65-5．电气和金属结构-67-5.1电气-67-5.2金属结构-67-6．工程管理-68-6.1管理机构及管理方法-68-6.2工程管理范围和保护范围-69-6.3工程管理设施-70-6.4水库平安管理方法-71-7．施工组织设计-73-7.1施工条件-73-7.2施工导流-73-7.3料场的选择与开采-74-7.4主体工程施工-75-7.5施工总布置-78-7.6施工总进度-79-8．工程征占地-82-8.1水库淹没处理范围-82-8.2工程占地-82-8.3安置规划-82-8.4工程占地补偿投资概算-82-9．水土保持及环境保护-87-9.1环境现状及影响-87-9.2环境影响综合评价-89-9.3水土保持-90-10．工程投资概算-93-10.1工程概算指标-93-10.2概算编制原那么及依据-93-11．效益分析-98-11.1工程概况-98-11.2国民经济评价-98-11.3财务分析-103-11.4综合评价-103-附图：附图1***水库平面布置图〔BSSK-CB-001〕；附图2大坝最大断面图〔BSSK-CB-002〕；附图3大坝迎水面护坡大样图〔BSSK-CB-003〕；附图4大坝背水坡细部图〔BSSK-CB-004〕；附图5溢洪道纵横断面图〔BSSK-CB-005〕；附图6放水卧管结构图〔BSSK-CB-006〕；附图7灌浆平面布置图〔BSSK-CB-007〕；附图8大坝灌浆孔位孔深图〔BSSK-CB-008〕；附图9防汛公路设计图〔BSSK-CB-009〕；附图10管理房布置图〔BSSK-CB-010〕；附图11监测设施平面布置图〔BSSK-CB-011〕；附图12监测设施大样图〔BSSK-CB-012〕；附图13施工组织设计平面布置图〔BSSK-CB-013〕；1工程概况1.1工程根本情况***水库位于***县大兴镇茅莱村境内,水库所在河流属长江一级支流綦江支流上游,水库坝址以上集雨面积0.5km2,主河道长1.148km,河道平均比降23.49‰，河流属丘陵地区，库区人类活动频繁。***水库于1973年9月开工修建，1975年5月竣工。1.2大坝平安鉴定结论***水库目前存在多项病害。对此，2012年06月***县水务局大坝平安鉴定专家组对***水库工程主要建筑物进行了平安鉴定。《***县***水库大坝平安鉴定报告书》结论是:1〕工程质量评价：单项综合评价为不合格。2〕运行管理评价：单项综合评价为差。3〕防洪标准复核：经复核，***水库大坝现有防洪能力不满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》〔SL252－2000〕及《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》〔水规[1989]21号〕要求。单项综合评定为C级。4〕结构平安评价：根据《水库大坝平安评价导那么》〔SL258-2000〕，综合评定***水库大坝结构平安定为B级。5〕渗流平安评价：根据《水库大坝平安评价导那么》〔SL258-2000〕,大坝的渗流性态平安，单项综合评定为B级。6〕根据《水库大坝平安评价导那么》(SL258-2000)，该水库大坝的抗震平安性评定为A级7〕根据《水库大坝平安评价导那么》(SL258-2000)，故该工程金属结构平安性评定为A级。按照《水库大坝平安评价导那么》〔SL258-2000〕规定的平安性分级标准及平安分类原那么，综合评定***水库大坝为三类坝，属病险水库。1.3水文、气象***水库位于***县大兴镇茅莱村境内,水库所在河流属长江水系壁南河支流，水库坝址以上集雨面积0.5km2,主河道长1.148km,河道平均比降23.49***县地处亚热带湿润季风气候区，气候湿润，雨量充分，四季清楚。具有春旱、夏热、秋迟、冬暖、无霜期长以及风速小、湿度大、日照少、云雾绵雨多的特点。年平均气温18.3℃，极端最高气温39.7℃，极端最低气温2.3℃；年平均降雨量1231.2mm；年平均日照时数911.5小时；年平均风速1.6米/秒，多年平均最大风速1.4工程地质工程区位于四川盆地东部边缘，区域地形以狭长条带状低山与宽缓丘陵相间分布为主要特征〔俗称“平行岭谷”区〕，山顶一般高程600～800m；丘陵区地形呈串珠状圆顶浅丘，一般高程200～400m。工程区所处大地构造部位属扬子准地台〔Ⅰ级〕***台坳〔Ⅱ级〕***褶皱束〔Ⅲ级〕华蓥山穹褶束〔Ⅳ级〕，构造形迹为定型于燕山运动末期的北东—南西向褶皱，断裂构造不发育；本工程主要涉及构造为温塘峡背斜和***向斜。区域地层主要为三叠系、侏罗系及第四系地层，岩性为灰岩、泥灰岩、砂岩及泥岩。水文地质条件较简单，地下水类型主要为碳酸盐岩岩溶裂隙水、碳酸盐岩岩溶溶洞水、碎屑岩基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水，工程区主要为碎屑岩基岩裂隙水。不良地质现象主要为小体积的崩塌、滑坡。按地震部门划分，工程区属华蓥——綦江地震带，深部构造背景与华蓥山基底断裂相关。该地震带中小地震活动较频繁。2008年发生的四川汶川8.0级地震对工程区的影响烈度亦小于Ⅵ度。2001年版《中国地震动峰值加速度区划图》〔1：400万〕划定的工程区超越概率10％的地震动峰值加速度为0.05g。因此，工程区构造稳定性良好。1.5除险加固的必要性及工程整治任务除险加固的必要性***水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产等综合利用的小〔二〕型水库。***水库灌溉大兴镇茅莱村、槽房村、张家村、均田村等，灌溉面积515亩。大坝一旦溃坝，将对大坝下游人民群众的生命财产带来巨大损失和不良的社会影响。整治***水库是除险加固、防洪保安和农田灌溉的需要，也是当地社会稳定，经济持续、健康、快速开展的需要，因此，***水库病害整治工程势在必行。工程整治任务针对《***水库大坝平安鉴定报告书》中的病害问题，提出的工程整治任务为：1、对大坝上、下游护坡；2、坝基防渗处理；3、改建溢洪道；4、新建排水棱体；5、新建放水设施的卧管和涵管；6、增设位移、渗流观测设施、水位标尺和水库监控设备设施；7、新建管理房100.80㎡；8、新建防汛公路长约500m。1.6工程管理***县***水库工程是以灌溉为主，兼有防洪等综合利用的水利工程。除险加固后水库总库容13.82万m3，属Ⅴ等工程；灌面515亩。为了充分发挥工程效益，保证水库工程正常运行，根据水利部发布的《水库工程管理设计标准》SL106-96的有关规定，结合本工程实际情况，确定***水库的管理机构。该工程的管理体制为实行逐层管理、分级负责的管理体制。即在***县水务局下设梁健龙镇水利工程管理站。***水库管理所为本工程业主单位。该工程业主主要负责该工程的建设组织实施和工程建成后的管理、维护工作。***县水务局为业务主管部门。根据《***市水利工程管理条例》及《水库工程管理设计标准》〔SL106--96〕的有关规定。管理所根据划定的管理范围和保护范围内实施，严格管护和经营管理，实行企业化管理，独立核算，自负盈亏，接受***县水务局的管理监督考核。工程维修养护、运行管理费来源于工程水费征收等综合收入。1.7施工组织设计***水库是一个以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小〔二〕型水库。水库枢纽由大坝、放水设备、溢洪道组成。水库坝址以上集雨面积0.5km2,主河道长1.148km,河道平均比降23.49***水库位于***县大兴镇茅莱村，对外交通运输条件不方便，乡村路没有通向水库的道路，无法通车，难以到达防汛的要求。施工用水可直接在水库取水，能满足施工用水要求。施工期用电可直接从当地已有线路就近搭接，比较方便。进度安排原那么及依据为：遵循国家政策、法令和有关规程标准；严格执行根本建设程序，力求缩短工程建设周期；各工程施工程序前后兼顾、衔接合理、干扰少、施工均衡；采用平均先进指标；在保证工程质量与施工总工期的前提下，充分发挥投资效益。根据水库主管部门对整个工程的安排，结合本工程合理工期需要，方案施工总工期为6个月，即第一年10月初～第二年3月底。1.8***水库工程主要特性表***水库工程主要特性见表1-1：表1-1***水库工程特性表序号项目名称单位主要指标除险加固前除险加固后一流域特性1集雨面积Km20.500.502主河槽长度Km1.1481.1483主河槽比降‰23.4923.494多年平均降水量mm1231.21231.25设计洪峰流量m3/s9.889.886设计洪水总量万m36.556.557校核洪峰流量m3/s15.3315.338校核洪水总量万m39.859.85二水库特性1死水位m——382.502正常蓄水位m384.12384.123设计洪水位m385.33385.093校核洪水位m385.87385.514死库容万m3——6.805正常库容万m39.939.936总库容万m314.6913.82续表1-1***水库工程特性表序号项目名称单位主要指标除险加固前除险加固后三枢纽特性〔一〕大坝1坝型均质土坝均质土坝2坝顶高程m385.52385.523最大坝高m15.0015.004坝顶长度m92.7092.705坝顶宽度m3.603.60〔二〕泄洪建筑物1溢洪道型式正槽开敞式正槽开敞式2堰顶宽度m3.205.003最大下泄流量m3/s10.4011.704堰顶高程m384.12384.12〔三〕放水设施1放水建筑物型式卧管卧管卧管涵管2长度m————2.8081.843断面尺寸〔宽×高〕m————直径2Ф3004最低取水高程m——382.505最大放水流量m3/s————四工程效益1设计灌溉面积亩5155152水库对下游影响515亩田地和下游村庄注:本次复核工作中利用1：500实测地形图，高程系统采用假定高程系统，坐标系采用独立坐标系。1.9工程投资概算本次工程投资指标如下：工程总投资为180.99万元，其中建筑工程费102.79万元，临时工程费10.23万元，独立费42.46元，预备费8.38万元，机电设备购置费12.12万元，水土保持费3万元，环境保护费2万元。2．水文2.1概述2.1.1流域概述***水库位于***县大兴镇茅莱村境内,水库所在河流属长江水系碑亭子河支流,水库坝址以上集雨面积0.5km2,主河道长1.148km,河道平均比降23.49***县地处亚热带湿润季风气候区，气候湿润，雨量充分，四季清楚。具有春旱、夏热、秋迟、冬暖、无霜期长以及风速小、湿度大、日照少、云雾绵雨多的特点。年平均气温18.3℃，极端最高气温39.7℃，极端最低气温2.3℃；年平均降雨量1231.2mm；年平均日照时数911.5小时；年平均风速1.6米/秒，多年平均最大风速12m/s；年平均相对湿度80%；年平均无霜期337天。根据《***水库工程复查说明书》〔“三查三定”报告〕，***水库防洪标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。结合水库的实际情况，本次将水库的防洪标准定为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。本次洪水复核是依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》〔SL252-2000〕、《水利水电工程设计洪水计算标准》〔SL44-2006〕和《防洪标准》〔GB50201-94〕等规程标准要求进行的。2.1.3根本资料的收集、整理与复核⑴流域洪水复核资料本工程流域内无水文站和雨量站，属无实测资料地区。因此采用暴雨途径计算设计流量。按照小流域推理公式法和瞬时单位线法两种方法计算，并进行成果合理性分析取值。本次根据流域1/10000地形图，经现场踏勘，核实流域分水岭，量算流域面积、河长及河道平均比降，量算结果与***水库“三查三定”报告根本一致，为：F=0.50km2，L=1.148km，J=23.49⑵水库工程资料1〕水库库容曲线水位～库容曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-1。2〕水库面积曲线水位～面积曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-2。表2-1***水库库容曲线高程〔m〕库容〔万m3〕高程〔m〕库容〔万m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-2***水库水位——面积曲线高程〔m〕面积〔万m2〕高程〔m〕面积〔万m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————3〕水库泄洪设施该库现有泄洪设施为左岸溢洪道，堰顶宽度为3.20米，进口高程384.12m，出口高程4〕坝顶高程根据“三查三定”报告，均质土坝顶高程385.52m，库区多年平均最大风速12.0以上资料，经核实根本资料无误。2.2根本资料复核本工程流域内无水文站和雨量站，属无实测资料地区。因此采用暴雨途径计算设计流量。按照小流域推理公式法和瞬时单位线法两种方法计算，并进行成果合理性分析取值。本次根据流域1/10000地形图，经现场踏勘，核实流域分水岭，量算流域面积、河长及河道平均比降，量算结果与***水库“三查三定”报告根本一致，为：F=0.50km2，L=1.148km，J=23.492.3设计洪水计算复核2.3.1暴雨特征流域处在亚热带季风气候区，气候湿润多雨，常出现大雨或暴雨，暴雨出现时间为4～10月，其中以6月和7月出现频率最高，强度最大。与之相对应，年最大洪峰流量发生在4～9月，多发生在6～7月。2.3.2洪水特征工程区地形属于深丘区，河谷狭窄，汇流较快，河槽调蓄能力小，因此，洪水具有陡涨陡落的特点，洪水多为单峰型，一次洪水过程约持续一天左右。通过该河流域洪水过程线分析，P=5%洪水涨退全过程为11.00h，形成洪峰时间为1.73h，峰型多为单峰。2.3.3设计暴雨采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中最大1/6h、1h、6h、24h暴雨均值及变差系数等值线图的查值成果。暴雨资料统计参数见表2-3表2-3***水库区域暴雨参数表利用资料时段〔h〕均值〔mm〕CvCs查手册1/617.30.353.5Cv1430.433.5Cv6780.483.5Cv241040.53.5Cv2.3.4设计洪水2.3.4.1洪水计算方法及标准〔1〕计算方案***水库河道流域范围内无实测洪水资料,按照暴雨途径计算设计流量。本次根据SL44-2006《水利水电工程设计洪水计算标准》，查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》〔以下简称《手册》〕中的暴雨资料，采用推理公式法及综合瞬时单位线法计算坝址设计洪水，并进行成果合理性分析。〔2〕洪水计算标准根据水利部颁发的《水利水电工程等级划分及设计标准》〔SL252-2000〕的有关规定，***水库为小〔2〕型水库，工程等别为Ⅴ等，永久性主要水工建筑物级别为5级，本次采用设计洪水标准P＝5%，校核洪水标准P＝0.5%。2.3.4.2设计洪峰流量成果复核及合理性分析〔1〕推理公式计算洪水1〕暴雨参数：设计雨力Sp及暴雨公式指数n，参数n在不同暴雨历时范围内,其取值不同。***水库暴雨历时t在1～6h范围内，故按暴雨历时t=1～6h范围内的相应公式计算设计雨力Sp及暴雨公式指数n。2〕产流参数μ：根据***水库所在的地理位置、地质概况、植被较差；垦植度大、水土保持能力较弱，采用《手册》中表3-1盆地丘陵区的μ值统计系数公式：μ=4.8F-0.19、CV=0.18、Cs=3.5CV计算各设计μ值。3〕汇流参数m：根据《手册》中表3-2的m值综合成果表，盆地丘陵区的m值计算公式：当θ=1～30时，m=0.40θ0.204。成果见表2-3。〔2〕瞬时单位线计算洪水1〕产流参数：查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中综合分区图，属Ⅳ区，流域平均暴雨损失量If取25mm，流域平均稳定入渗率fact取0.9mm。2〕汇流参数：根据设计流域地理位置结合流域实际情况，查《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》综合瞬时单位线汇流参数分区图④区，C=10.1686。3〕暴雨点面折减系数分区为Ⅴ1。4〕设计雨型在《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》设计雨型逐时分配比值表中为Ⅴ1区。此雨型主雨峰处于中偏后时段，且次峰靠近主雨峰。根据上述参数采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中综合瞬时单位线计算公式推求设计洪水，成果见表2-4。表2-4洪峰流量计算成果表方法P=5%洪峰流量〔m3/s〕P=0.5%洪峰流量〔m3/s〕手册推理公式8.9314.50瞬时单位线3.204.7“三查三定”成果9.8815.33从表2-4分析比较，瞬时单位线法计算成果与推理公式法及“三查三定”成果差值略大，综合瞬时单位线法推求设计洪水，综合的因素较多，参数确定较困难，计算误差较大，且计算成果较小偏于不平安，因此不推荐瞬时单位线法计算成果；出于工程平安的考虑，本次设计采用“三查三定”计算的设计洪水成果作为***水库本次大坝平安鉴定洪水成果。即P=0.5%时，洪峰流量为15.33m3/s，P=5%时，洪峰流量为9.88m表2-5***水库设计洪水成果表频率P〔％〕50.5洪峰流量Q〔m3/s)9.8815.33洪水总量W〔万m3〕6.559.852.3该河流为山溪性河流，洪水过程具有陡涨陡落的特点，峰型为单峰尖瘦型，校核、设计洪水过程线见表2-6。表2-6***水库校核、设计洪水过程线序号P＝0.5％P=5%时程(h)流量(m3)时程(h)流量(m3)1000020.1990.7240.2010.44630.2591.450.2610.89340.3582.890.3621.7950.4585.790.4633.5760.5588.680.5635.3670.65711.60.6647.1480.71713.70.7248.4890.79715.330.8049.88100.97613.70.9858.48111.19511.61.2077.14121.5538.681.5695.36132.1315.792.1523.57143.5842.893.621.79155.1781.455.2280.893166.3720.7246.4350.446177.76607.8430图2-1***水库校核、设计洪水过程线图2.3工程河流地处亚热带湿润季风气候区。洪水由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月开始进入汛期,5～9月是本流域暴雨多发季节，特大暴雨、洪水常发生在此时期。本地区洪水有明显的季节变化规律。每年3月下旬开始，随着气温的上升和降雨量增多，流量逐渐加大，4月为汛前过渡期，5～9月为主汛期，暴雨频繁，洪水也大，年最大流量主要发生在该期。10月为汛后过渡期，随着降雨减少，洪水量级随之减小。11月到翌年2月是枯水期。根据洪枯水变化规律进行施工安排。由于本流域无实测洪水资料，且流域面积较小，丰水期洪水计算已采用《手册》中推理公式法和综合瞬时单位线法推求设计洪水，然后根据流域实际情况选择适合本流域计算方法的洪水成果。但枯水季节施工期洪水计算采用此法计算流量偏大，故借鉴邻近流域和规模相近的水文站的水文分析资料，按照水文面积比较法计算是可行的，对小型水库工程而言，只要参证流域应具有长期观测资料，气候条件、天气系统、地质地形条件和植被等下垫面相似，计算成果能满足工程要求。〔1〕参证站选择***市北碚区中洞水文站，集雨面积55km2，观测资料有降雨、水位、流量。水位和降雨资料都为1960年6月至1992年，流量资料为1961年6月至1992年。该站资料经整编、审查、刊印，故资料成果可靠。***县***水库集雨面积0.5km2，主河道长1.148km，主河道平均比降为118.59‰。流域范围内属丘陵地区。施工洪水计算采用水文比较法推算，按照面积比指数0.67计算，〔2〕参证站中洞水文站枯季洪水计算成果，见表2-7。〔3〕分期设计洪水计算成果通过以上分析，本水库分期洪水计算拟用水文比较法计算，即计算公式为：Q本=Q参证×〔F本/F参〕n，面积比指数n***地区取0.67。分期洪水计算成果，见表2-8。表2-7中洞水文站施工期洪水计算成果表月份各频率设计值(m3/s)P=5.0%P=10%P=20%33.30%P=50%1月3.852.791.731.060.662月1.991.591.060.800.533月9.025.713.051.460.804月34.2424.0214.738.764.9110月47.6431.7118.0510.306.2911月22.5615.399.025.182.7912月5.313.582.121.190.6612月～次年1月7.034.642.521.330.6611月～次年3月25.6118.7112.217.834.7810月～次年4月57.1942.7328.7919.2412.19表2-8施工期洪水计算成果月份各频率设计值(m3/s)P=5.0%P=10%P=20%33.30%P=50%1月0.380.280.170.110.072月0.200.160.110.080.053月0.900.570.300.150.084月3.412.391.470.870.4910月4.753.161.801.030.6311月2.251.530.900.520.2812月0.530.360.210.120.0712月～次年1月0.700.460.250.130.0711月～次年3月2.551.861.220.780.4810月～次年4月5.704.262.871.921.222.4坝顶高程复核整治前调洪演算⑴水库工程资料1〕水库库容曲线水位～库容曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-9。2〕水库面积曲线水位～面积曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-10。表2-9***水库水位——库容曲线高程〔m〕库容〔万m3〕高程〔m〕库容〔万m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-10***水库水位——面积曲线高程〔m〕面积〔万m2〕高程〔m〕面积〔万m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————⑵水库泄流能力曲线***水库正常蓄水位为384.12m，相应正常库容9.93万m3。水库调洪设计、校核洪水采用坝址设计洪水过程线，设计洪水标准为P=5%，校核洪水标准为P=0.5%，水库无防洪限制水位，调洪按静库容水量平衡法从水库正常水位384.12起调。溢流进口宽度3.20表2-11***水库水位——泄流曲线高程〔m〕流量〔m3/s〕高程〔m〕流量〔m3/s〕384.200.06385.608.16384.300.22385.709.00384.400.46385.809.87384.501.06385.9010.77384.601.51386.0011.69384.702.00386.1012.63384.802.54386.2013.60384.903.12386.3014.59385.003.74386.4015.61385.104.40386.5016.65385.205.09386.6017.71385.305.81386.7018.79385.406.57386.8019.89385.507.35386.9021.01⑶调洪成果***水库正常蓄水位为384.12m。水库调洪设计、校核洪水采用坝址设计洪水过程线，设计洪水标准为P=5.0%，校核洪水标准为P=0.5%，水库无防洪限制水位，下游无限制泄量要求，调洪按静库容水量平衡法，溢洪道自由下泄进行计算，其调洪成果见表2-12表2-12***水库调洪演算结果洪水频率〔%〕0.5%5.0%起调水位〔m〕384.12384.12洪峰流量〔m3/s〕15.339.88最高洪水位〔m〕385.33385.87最大库容〔万m3〕13.3514.69最大泄流量〔m3/s〕6.0110.40由表2-12可知：调算结果水库校核、设计洪水位分别为385.87m和385.33m，最大下泄流量分别为10.40m3/s和6.01m3/s，相应库容分别为14.69万m2.4.2复核整治前坝顶高程按《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕要求，坝顶超高〔指坝顶高于正常运用或非常运用情况时静水位的高度〕按公式计算确定为：设计洪水位〔P=5%〕385.33m，校核洪水位(P=0.5%)385.87m。***水库大坝为均质土坝。溢流超高按下式确定：y＝R＋e＋A式中：y——坝顶超高，m；R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；e——最大风壅水面高度，m；A——平安加高，m。波浪的波高和平均波长采用官厅水库公式：；式中：h——当gD/W2=20-250时，为累积频率为5%的波高h5%〔m〕；当gD/W2=250-1000时，为累积频率为10%的波高h10%〔m〕；W——计算风速〔m/s〕。正常运用情况下取W=1.5V；非常运用情况下取W=V。V为多年平均最大风速，V=12m/s。D——风作用于水域的长度〔km〕，在此取D＝0.36Lm——平均波长〔m〕。由该公式求得hw。风雍水面高度计算公式如下：式中：e——计算点处的风雍水面高度〔m〕；D——风作用于水域的长度〔km〕，在此取D＝0.36K——综合摩阻系数，取3.6×10-6；——计算风向与坝轴线法线的夹角〔°〕；Hm——水域平均水深〔m〕；平均波浪爬高计算公式如下：式中：Rm——平均波浪爬高〔m〕；m——单坡的坡度系数；——斜坡的糙率渗透性系数，根据坡面类型确定，笨工程为砼护坡，取=0.9；——经验系数；hm——平均波高〔m〕；经计算，坝高复核成果见表2-13：表2-13***水库坝高复核成果表项目水库水位(m)R(m)e(m)A(m)坝顶高程设计情况385.330.720.000.5386.55校核情况385.870.470.000.3386.64从表中可以看出现状坝顶高程小于复核坝顶高程，故水库现状的泄洪和大坝的防洪能力不满足相关标准要求。但是校核洪水位高于坝顶高程，所以可以采用拓宽溢洪道，以保证大坝平安运行，既可以满足设计要求。2.5整治后坝顶高程计算整治后调洪演算⑴水库工程资料1〕水库库容曲线水位～库容曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-14。2〕水库面积曲线水位～面积曲线采用“三查三定”复核成果，见表2-15。表2-14***水库水位——库容曲线高程〔m〕库容〔万m3〕高程〔m〕库容〔万m3〕37203803.313730.063814.573740.163825.953750.353837.643760.613849.763771.0338512.53781.5838615.023792.28————表2-15***水库水位——面积曲线高程〔m〕面积〔万m2〕高程〔m〕面积〔万m2〕37203801.113730.073811.33740.133821.513750.243831.743760.353842.133770.483853.33780.653863.513790.87————⑵水库泄流能力曲线***水库正常蓄水位为384.12m，相应正常库容9.93万m3。水库调洪设计、校核洪水采用坝址设计洪水过程线，设计洪水标准为P=5%，校核洪水标准为P=0.5%，水库无防洪限制水位，调洪按静库容水量平衡法从水库正常水位384.12起调。溢流进口宽度5.00表2-16***水库水位——泄流曲线高程〔m〕流量〔m3/s〕高程〔m〕流量〔m3/s〕384.200.092385.6012.754384.300.347385.7014.068384.400.707385.8015.425384.501.659385.9016.822384.602.356386.0018.259384.703.129386.1019.735384.803.972386.2021.249384.904.88386.3022.8385.005.848386.4024.387385.106.872386.5026.008385.207.95386.6027.665385.309.08386.7029.355385.4010.258386.8031.078385.5011.483386.9032.833⑶调洪成果***水库正常蓄水位为384.12m表2-17***水库调洪演算结果洪水频率〔%〕0.5%5.0%起调水位〔m〕384.12384.12洪峰流量〔m3/s〕15.339.88最高洪水位〔m〕385.51385.09最大库容〔万m3〕13.8212.75最大泄流量〔m3/s〕11.706.80由表2-17可知：调算结果水库校核、设计洪水位分别为385.51m和385.09m，最大下泄流量分别为11.70m3/s和6.80m3/s，相应库容分别为13.28万m3和12.75万m3。整治后坝顶高程计算按《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕要求，坝顶超高〔指坝顶高于正常运用或非常运用情况时静水位的高度〕按公式计算确定为：设计洪水位〔P=5%〕385.09m，校核洪水位(P=0.5%)385.51m。***水库大坝为均质土坝。溢流超高按下式确定：y＝R＋e＋A式中：y——坝顶超高，m；R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；e——最大风壅水面高度，m；A——平安加高，m。波浪的波高和平均波长采用官厅水库公式：；式中：h——当gD/W2=20-250时，为累积频率为5%的波高h5%〔m〕；当gD/W2=250-1000时，为累积频率为10%的波高h10%〔m〕；W——计算风速〔m/s〕。正常运用情况下取W=1.5V；非常运用情况下取W=V。V为多年平均最大风速，V=12m/s。D——风作用于水域的长度〔km〕，在此取D＝0.36Lm——平均波长〔m〕。由该公式求得hw。风雍水面高度计算公式如下：式中：e——计算点处的风雍水面高度〔m〕；D——风作用于水域的长度〔km〕，在此取D＝0.36K——综合摩阻系数，取3.6×10-6；——计算风向与坝轴线法线的夹角〔°〕；Hm——水域平均水深〔m〕；平均波浪爬高计算公式如下：式中：Rm——平均波浪爬高〔m〕；m——单坡的坡度系数；——斜坡的糙率渗透性系数，根据坡面类型确定，笨工程为砼护坡，取=0.9；——经验系数；hm——平均波高〔m〕；经计算，坝高复核成果见表2-18：表2-18***水库坝高复核成果表项目水库水位(m)R(m)e(m)A(m)坝顶高程设计情况385.090.720.000.5386.31校核情况385.510.470.000.3386.28从表2-13中可以看出现状坝顶高程小于复核坝顶高程，故水库现状的泄洪和大坝的防洪能力不满足相关标准要求。校核洪水位高于坝顶高程，所以可以采用拓宽溢洪道至5米，以保证大坝平安运行，既可以满足设计要求。3．工程地质3.1工程概况***水库位于***县大兴镇茅莱村境内,水库所在河流属长江水系碑亭子河支流,水库坝址以上集雨面积0.5km2,主河道长1.148km,河道平均比降23.49‰，河流属丘陵地区，库区人类活动频繁。水库附近无公路相通，交通较差。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》〔SL252-2000〕的规定，该水库为Ⅴ等小〔2〕型水利工程，其主要建筑物工程等级为Ⅴ级，次要建筑物等级为5级，临时性水工建筑物为5级。受业主委托，我院于2014年6月10-15日进场开展外业地质工作，同时开展室内资料整理及报告编写工作，并于2014年7月下旬提交全部勘察成果。本次完成主要工作量见表1-1。本报告主要采用的标准为《中小型水利水电工程地质勘察标准》〔SL55－2005〕中病险水库除险加固工程勘察的有关规定。表3-1工作量表工作工程比例尺单位工作量备注坝址区1/200km20.026地质剖面1/500m/条310/3室内土工试验组6引用水质简分析组23.2工程地质概述区域地质水库属长江水系梅江河支流上。工程区地处四川盆地东部，总体上为华蓥山低山～浅丘地形，山脉走向根本与构造线方向一致，工程区西侧为缙云山山脉，山顶高程一般600～1000m，东侧为嘉陵江支流梁滩河谷地，河谷高程235m。***水库座落在缙云山山脉西侧的坡脚地带。工程区主要出露三叠系至侏罗系地层，岩性为碎屑岩〔砂岩、泥岩〕与碳酸盐岩〔灰岩、白云岩〕相间分布，地层总厚度大于4000m工程区大地构造单元属扬子准地台〔Ⅰ〕***台坳〔Ⅱ〕之***陷褶束〔Ⅲ〕的华蓥山穹褶束〔Ⅳ〕。本工程涉及的主要构造自西向东为温塘斜背斜、北碚向斜、中梁山背斜〔观音峡背斜〕。工程区主要涉及侏罗系地层，工程区水文地质条件简单。工程区不良地质现象不发育，仅见零星小体积崩塌及土体滑坡。区内岩体以较软～极软岩为主，少量砂岩属中硬岩，岩体抗压、抗滑、抗变形及抗风化性能差。岩体强风化带一般厚1～3m工程区属华蓥山—綦江地震带，外围虽有弱～中强地震发生，但对工程区的影响烈度均小于Ⅵ度。根据2001年版《中国地震动峰值加速度区划图》〔1:400万〕划定的工程区超越概率10％的地震动峰值加速度为0.05g〔相应地震根本烈度为Ⅵ度〕，3.2.2库区地质概况库区河谷多呈“V”型，为横向谷，谷底宽10～20m不等，属侵蚀、剥蚀低山丘陵地貌，岸坡地形坡角10°～30°。出露地层为侏罗系中统上沙溪庙组〔J2s〕砂岩夹泥岩，第四系主要为残坡积层，覆盖层厚度一般小于3.0m。库区构造简单，无断层通过。库区裂隙主要发育走向SW及NW两组，倾角69～86°3.2.3坝区地质概况3.2.坝址区属侵蚀、剥蚀低山丘陵地貌，岩层倾向上游，为横向谷。坝址以上原河床浅而宽，底宽10～30m，原谷底高程370.0～375.0m，两岸地形坡度10～25°，河床及两岸大多被第四系覆盖，两岸坡高程390m以上大多基岩出露，乡村公路不能到达大坝，距大坝直线距离约500m。3.2.坝址区地层主要为第四系人工堆积层〔Q4s〕、残坡积层〔Q4el+dl〕和侏罗系中统新田沟组〔J2x〕，现由新到老分述如下：人工堆积层〔Q4s〕：为坝体组成物，主要为褐黄色粘土，局部含碎石，可～软塑状，上部稍湿～湿，下部湿～饱和，中密～密实，背坡地表夹有植物根茎，钻孔揭示最大厚度15.残坡积层〔Q4el+dl〕：紫红及紫褐色粘土，可塑状，结构较紧密，厚1～3m，主要分布于坝址两岸岸坡。侏罗系中统上沙溪庙组〔J2s〕：主要为黄色长石砂岩、泥岩，厚度大于200m3.2.坝址位于沥鼻峡背斜南东翼，岩层产状125°∠8°，区内构造简单，无断层存在。工程地质测绘说明，除层面裂隙外，坝址区主要见二组节理，其产状分别为：①30～55°∠60～75°，②182～210°∠41～58°。节理浅层多微张～张开，附泥膜，向深部逐渐趋于闭合，延伸长度2～3m，间距1～3m。工程区属华莹山—綦江地震带，地震带内有历史记载的震级如南川陈家场5.5级地震、***渝北区统景5.4级地震、荣昌县5.3级地震由于距离水库区较远，对矿厂沟水库影响烈度均小于Ⅵ度。根据2001年版《中国地震动峰值加速度区划图》〔1:400万〕划定的工程区超越概率10％的地震动峰值加速度为0.05g〔相应地震根本烈度为Ⅵ3.2.坝区水文地质条件较为简单，地下水主要有第四系孔隙水和基岩裂隙水。1〕坝区水质类型引水附近水库的水样资料，河水、地下水水质类型主要为HCO3-Ca型水。2〕水质特征本次地表水、地下水水样试验成果〔引用〕见表1-2。从表中可见水质类型均为HCO3－-SO4-Ca型水，水样中均无侵蚀性CO2存在。表1-2水质简分析成果表编号离子含量〔mg/L〕总硬度(mg/L)总碱度(mg/L)游离CO2(mg/L)PH水质类型Ca2+Mg2+k++Na+Cl－SO42－HCO3－地下水59.797.6512.638.3178.53127.42180.80104.493.717.40HCO3-Ca河水56.168.9611.149.2070.30122.11177.13100.142.627.78HCO3-Ca3〕地下水对混凝土的腐蚀性评价根据《水利水电工程地质勘察标准》附录L的评价标准，河水及两岸地下水对普通硅酸盐水泥混凝土无腐蚀性。第四系孔隙水主要分布于大坝坝体土及第四系残坡积层的孔隙中。本次勘察对大坝回填土坑槽内做了注水试验，其成果见表1-3。由表中可以看出：粘土渗透系数(K)在4.56×10-5～2.71×10-8cm/s，为表1-3注水试验成果统计表钻孔编号孔深〔m〕土层名称渗透系数〔cm/s〕TK11.7粘土4.36×10-5TK22.2粘土4.56×10-5TK32.3粘土6.37×10-6TK42.3粘土2.38×10-8TK52.1粘土2.71×10-8基岩裂隙水主要分布于坝基、坝肩浅部砂岩裂隙中，强风化岩石由于裂隙发育，完整性较差，其透水性较大，属中等透水层，弱风化岩石完整性较好，其透水性较小，属弱透水层。3.2.岩体风化主要为物理风化，形式以碎块状风化为主，多呈带状分布，经测绘揭示强风化带厚度1～3.0m。3.2.坝址区未发现滑坡、崩塌等不良地质现象。3.2.本阶段主要对坝体土取样进行室内试验，试验工程有：颗分、物理性质及抗剪强度，其成果统计见表1-4、1-5。表1-4坝体土颗分试验成果表土体名称试验编号颗粒组成(%)块碎石砂粒(mm)粉粒(mm)粘粒(mm)粗中细粗中细200～6060～2020～55～22～0.50.5～0.25<0.005粘土T14214421.51.98.841.746.1T14214431.01.48.946.142.6T14214441.51.39.041.946.3表1-5坝体土物理力学试验统计表试样编号物理性质指标抗剪强度土的压缩性天然含水量%天然密度g/cm3比重孔隙比e液限%塑限%塑性指数液性指数天然固结快剪饱和固结快剪压缩系数a1-2(MPa-1)压缩模量Es(MPa)C(KPa)φ(°)C(KPa)φ(°)T142144225.41.962.730.74737.719.917.80.3142.316.832.513.60.345.12T142144327.61.942.740.80238.218.319.90.4742.316.634.111.20.424.24T142144422.32.022.720.64734.617.816.80.2750.315.435.7120.344.86T142144524.91.972.720.72538.219.2190.342.116.632.213.80.354.93T142144622.72.012.740.67339.317.921.40.2245.316.434.611.60.35.49T142144721.32.022.730.63935.717.518.20.2151.315.235.112.70.315.37子样个数n66666666666666平均值μ024.01.992.730.7137.318.418.90.3045.616.234.012.50.35.00标准差σ2.3490.0340.0090.0641.7680.9291.6340.0944.2120.6861.4111.0670.0420.446变异系数δ0.0980.0170.0030.0900.0470.0500.0870.3170.0920.0420.0410.0850.1230.089修正系数γs0.9190.9860.9970.9250.9610.9580.9280.7380.9240.9650.9660.9290.8980.926标准值μk22.11.962.720.6535.817.717.50.2242.1215.632.911.60.34.63最小值21.31.942.720.63934.617.516.80.242.1015.232.211.20.34.24最大值27.62.022.740.80239.319.921.40.4751.3016.835.713.80.425.49〔1〕颗粒组成由表1-4可以看出，粘土颗粒组成以＜0.005的粘粒为主，含量在42.6～46.3%；其次为0.075～0.005mm的粉粒，含量在41.7～46.1%；0.075～2.0mm砂粒含量均较少。〔2〕土的物理性质从表1-5可以看出，粘土物理性质指标天然含水量在21.3～27.6％之间，天然密度在1.94～2.02g/m3之间，孔隙比在0.64～0.80之间，液限在17.5～19.9％之间，塑性指数在IP=16.8～21.4之间，平均值19.1，为粘土，液性指数在IL=0.21～0.47之间，呈可～硬塑状。〔3〕土的力学性质从表1-5可以看出，粘土的力学性质指标：压缩系数a〔1-2〕在0.30～0.42之间，为中压缩性土，压缩模量ES=4.24～5.49MPa；天然固结快剪强度标准值：内聚力C=42.1kPa，内摩擦角Φ=15.6°，饱和固结快剪强度标准值：内聚力C=32.9kPa，内摩擦角Φ=11.6°。根据表1-5，类比相似工程经验，提出土体物理力学指标建议值见表1-6、1-7。表1-6坝体填料计算参数建议值表岩土名称孔隙率重度(KN/m3)渗透系数〔cm/s〕天然固结快剪饱和固结快剪天然饱和C(Kpa)Φ(度)C(Kpa)Φ(度)坝体土〔粘土〕4219.920.24.36×10-529172313堆石棱体2522232×10-2032028表1-7坝基岩体计算参数建议值表岩石名称透水率q〔Lu〕摩擦系数抗剪强度C’(Mpa)f强风化砂岩250.300.100.40弱风化砂岩120.550.750.603.3主要建筑物工程地质评价3.3.1大坝大坝为均质土坝〔根据“三查三定”资料〕，始建于1973年9月开工修建，1975年5月完工建成现有规模。近年对水库大坝坝顶局部硬化，并修建防浪墙。现坝底高程370.73m，坝顶高程385.73m〔黄海高程，下同〕，最大坝高15.0m；坝顶宽2.80m，最大坝底宽50.0m，坝顶长95.0m。上游坝坡系数自上而下为1:1.13，384.16m高程以上杂草丛生，采用3.3.坝体填筑土为粘土，局部含碎石，其含量分布不均，团块间有架空现象。根据试验成果，坝体填料粘土压缩系数a〔1-2〕在0.30～0.42之间，为中压缩性土。3.3.〔1〕坝体渗漏评价坝体填料试验成果说明：坝体主要由粘土组成，坝体土塑性指数满足标准要求，天然含水率与塑限根本接近，但坝体土粘粒含量偏低〔41.7～46.3%〕，根据表1-3注水试验成果表可知，粘土室内及野外渗透系数为6.37×10-6～4.36×10-5cm/s，属微透水层，粘土土料质量综上所述：坝体填筑粘土质量较好，其防渗性能满足标准强制性条文〔均质土坝渗透系数不大于1×10-4cm/s〕的要求〔2〕坝基渗漏评价根据三查三定及现场测绘，修建时开挖到基岩，但未对坝基作防渗处理，坝基强风化岩石裂隙发育，完整性较差，其岩体透水率较大为20Lu，属中等透水层，本次勘察在坝下游排水棱体见一泉水，流量5L/min。3.3.坝基及岩体无软土层和其它软弱夹层分布，不存在滑移面，在坝体自重和动水水位形成的渗透空隙水压力作用下，不会产生坝坡沿深层软弱滑面滑动，且水库已经平安运行了30多年，因此大坝抗滑稳定性较好。但因坝体局部质量较差，建议设计根据各种荷载组合、不同的运行工况进行坝坡稳定校核验算。3.3.2溢洪道溢洪道布置在大坝左岸，为正堰开敞式溢洪道，堰顶高程384.12m，宽2.5～3.0m，全长79.51m。溢洪道由进口段、水平段、调整段、陡槽段组成，溢洪道全段底板坡度不一，断面不规那么。溢洪道底板无砼，现状为基岩，侧墙采用浆砌条石衬砌。溢洪道末端直接冲刷坝脚堡坎，两侧挡墙受洪水冲刷掏空严重，底板基岩冲恻后外表不平整。经现场调查溢洪道根底位于基岩上，为砂岩，强风化带厚0.9～2.0m。3.3.3放水建筑物本工程放水建筑物与溢洪道一起位于左坝肩，在溢洪道进口内侧采用放水卧管梯步放水。经现场调查放水卧管根本不起作用，建议在溢洪道底板基岩上重新埋放水涵洞。3.4坝体病险3.4.1坝体及坝基渗漏坝体主要由粘土组成，属微透水层，防渗性能满足标准强制性条文〔均质土坝渗透系数不大于1×10-4cm/s〕的要求；坝基强风化岩石完整性较差，岩体透水率较大。根据水利水电相关标准，结合本工程的大坝规模，大坝的防渗标准为采用透水率q＞10Lu以下岩体作为相对隔水层。本水库强风化至弱风化岩层压水试验透水率大于10Lu3.4.2坝坡稳定由于坝体局部质量较差，建议设计根据大坝稳定性复核结果，必要时进行加固设计，并对坝坡坡面进行护坡处理。3.5天然建筑材料本工程所需天然建材包括粘土、块石及混凝土骨料。库尾附近有可供开采的粘土料场，参考坝体填料试验成果，粘土质量较好，储量大于5000m3，运距0.5km。块石在壁山县大棚石厂购置，运距约15km，块石料料源为侏罗系中统上沙庙组砂岩，微新砂岩饱和抗压强度大于25Mpa，储量大于5万m3，日开采量约500m3/天。混凝土骨料中碎石在壁山县葫芦村购置，运距约25km，河沙在江津区长江边码头购置天然河沙，运距约50km。碎石及河沙的日产量约1000m33.6结论与建议〔1〕坝体主要由粘土组成，防渗性能满足标准强制性条文的要求；坝基强风化岩石透水率较大，应对坝基作防渗处理。〔2〕建议根据大坝稳定性复核结果，必要时进行加固设计，并对上游坝坡坡面损毁的四方块进行更换处理，下游坝坡作护坡处理。〔3〕无管理房及监测设施。〔4〕溢洪道底板基岩裸露，不平整，两侧边墙底部掏空严重，末端尾水直接冲坝脚堡坎，影响大坝平安，需改道。〔5〕需新建防汛公路，长约500m。4．主要建筑物除险加固设计4.1工程等级和洪水标准工程等别及建筑物级别***水库是一个以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小〔二〕型水库。水库枢纽由大坝、放水设备、溢洪道组成。整治后正常蓄水位384.12m，相应库容9.93万m3，设计洪水位385.09m，相应库容12.75万m3，校核洪水位385.51m，相应库容13.82万m3，有效灌溉面积515亩。根据水电部颁发《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)规定，水库为小〔二〕型，属V等工程，主要建筑物为4.1.2设计洪水标准及相应特征水位按《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000标准执行。〔1〕洪水标准水库挡水坝坝型为均质土坝，枢纽工程永久建筑物设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。消能防冲设计标准为10年一遇。〔2〕特征水位校核洪水〔P=0.5%〕时，最大下泄流量11.70m3/s，校核洪水位385.51m，设计洪水〔P=5.0%〕时，最大下泄流量6.80m4.2设计依据4.2.1根本资料〔1〕***市水利局、***市发改委等部门对工程的各项要求；〔2〕《***市***县***水库平安鉴定报告》；〔3〕***市***县***水库枢纽地质勘察报告。4.2.2规程标准〔1〕《工程建设标准强制性条文》(水利工程局部)；〔2〕《水利水电工程初步设计报告编制规程》〔DL5021-93〕；〔3〕《防洪标准》〔GB50201-94〕；〔4〕《水利水电工程等级划分及洪水标准》〔SL252－2000〕；〔5〕《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导那么》〔S1189-96〕；〔6〕《碾压式土石坝设计标准》〔DL/T5395-2007〕；〔7〕《水利水电工程设计洪水计算标准》〔SL44－2006〕；〔8〕《溢洪道设计标准》〔SL253－2000〕；〔9〕《土石坝平安监测技术标准》〔SL60－94〕；〔10〕《水工建筑物抗震设计标准》〔SL203－97〕；〔11〕《水利水电工程地质勘察标准》GB50487-2008；〔12〕《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》〔GB50199-94〕；〔13〕《水工建筑物水泥灌浆施工技术标准》〔SL62-94〕；〔14〕《土坝坝体灌浆技术标准》〔SD266-88〕;〔15〕《四川省暴雨洪水计算实用手册》；〔16〕《水库工程管理设计标准》〔SL106-96〕。4.3枢纽工程除险加固设计***水库现状⑴大坝大坝：***水库大坝为均质土坝，坝顶高程385.52m，坝顶最小宽度3.60m，迎水面从低到顶坡比为：1：3.49和1：1.72，背水面从低到顶坡比依次为1：⑵溢洪道溢洪道控制段为宽顶堰型式，现场检查堰宽度为3.20米，控制段边坡为直立式，控制段高程为384.12。⑶防汛公路没有防汛道路，无法通车，不能满足防汛要求。***水库主要整治任务本工程为水库除险加固工程。依据《***水库大坝平安鉴定报告书》的要求，对水库现存在问题进行整治。主要整治任务如下：1、对大坝上、下游护坡；2、坝基防渗处理；3、改建溢洪道；4、新建排水棱体；5、新建放水设施的卧管和涵管；6、增设位移、渗流观测设施、水位标尺和水库监控设备设施；7、新建管理房100.80㎡；8、新建防汛公路长约500m。4.3.4.3.3.1上游护坡表层用混凝土六棱块护坡上游坝坡的六棱块混凝土护坡有局部损坏，对局部损坏的坝坡进行维修，将原六棱块撤除，坝坡平整后铺设10cm碎石后，铺设六棱块。标准规定，对具有明缝的砼护坡板，板在浮力作用下稳定的面板厚度可按下式计算:式中：—系数，对整体式大块护面板取1.0，对装配式护面板取1.1；hp—累积频率为1％的波高，m；b—沿坝坡向板长，m；—板的容重，取24kN/m3。m—上游坝坡坡率，加固后根本维持现状坝坡。预制块计算其成果见表4-2。表4-2六边形砼预制块计算成果表序号顺坡板长(m)砼板厚度(m)边长(m)体积(m3)块重(kg/块)10.2600.1130.1500.00715.87620.3460.1020.2000.01125.37930.4330.0950.2500.01537.01940.5250.0890.3000.02150.984根据以上计算结果，设计选用C15厚100mm，边长300mm4.3.3.2下去除坝面杂草，下游坝坡维持原坡比，采用C20〔二级配〕钢筋混凝土植草格护坡；按照下游坝坡坡比，在坝顶到排水棱体设置C20混凝土踏步。4.3.4大坝坝基帷幕根据三查三定及现场测绘，修建时开挖到基岩，但未对坝基作防渗处理，坝基强风化岩石裂隙发育，完整性较差，其岩体透水率较大为20Lu，属中等透水层。因此，本次除险加固设计在坝顶中心线上对坝基进行帷幕灌浆，孔间距2.0m。本次设计帷幕灌浆共布置57孔，帷幕灌浆深度为入相对不透水层5.0米，帷幕灌浆总进尺336.80m，钻孔总深度为845.55米。a、设计参数选用由于大坝坝基渗漏，故采用帷幕灌浆处理。灌浆前必须先进行地质勘察，获得较全面的地质资料，以便详细进行坝基及绕坝渗漏灌浆设计。帷幕的深度应根据基岩透水性〔q≤10lu〕要求确定。b、灌浆设计灌浆孔按照地勘报告中防渗线布孔，孔距为2.0m，灌浆分一、二、三序孔间隔布置，且应通过先导孔压水试验进一步核实相对不透水层的界线。c、防渗帷幕的深度帷幕的深度应根据基岩透水性及降低扬压力的要求确定，以10Lu控制防渗深度，根据勘探钻孔压水试验确定帷幕控制线，本工程帷幕入相对不透水层5.0米。帷幕厚度按下式计算得之：Jmax=βH/L＜[J]式中：β—水头折减系数，取0.6H—坝上下游水头差L—帷幕厚度，对于单排灌浆孔，帷幕厚度为孔距的0.7-0.8倍，此处取0.75倍。[J]—帷幕允许水力坡降，根据帷幕厚度确定：当帷幕厚度L=1~2m时，[J]=18，当帷幕厚度L=>2m时，[J]=25。d、灌浆孔的孔距和直径灌浆孔的孔距取决于岩石的渗透性和大坝的作用水头。本工程灌浆孔距取2.0m。灌浆孔拟采用硬质合金钻钻进，孔径110mm。e、灌浆压力灌浆压力通过现场试验确定，在帷幕上部灌浆压力不小于1.5倍坝前水头，帷幕下部灌浆压力不小于2-3倍坝前水头。f、灌浆材料拟采用水泥浆,水泥为选用普通硅酸盐425#水泥，其细度模数小于5%。水灰比须经现场灌浆试验确定。有关技术要求参见《水工建筑物水泥灌浆施工技术标准》〔DL/T5148-2001〕。g、工程量：帷幕灌浆共57孔，灌浆总长度为336.80m，钻孔总长度为845.554.3.5由于***水库没有放水设施，根据运行需要，此次新建放水设施。本次设计在382.50m高程处，新建C20混凝土放水卧管，便于水库灌溉。输水管采用Ф300双壁波纹管，在溢洪道底板下挖1.6m，4.3.6在溢洪道上新建一座人行桥。桥的跨度为5米，宽度3.00米，桥面采用15cm厚的现浇C25钢筋混凝土。4.34.3.7根据《***县***水库大坝平安鉴定报告》溢洪道结构不满足要求。由于原溢洪道挡墙为墙式挡墙，还有大多数挡墙根底以被掏空，挡墙薄弱和结构不能满足要求。本次设计将原溢洪道挡墙撤除，新建直立重力式M7.5浆砌块石挡墙，顶宽0.4米，迎水坡坡比1：0.1，背水面坡比为1：0.4；溢洪道控制段人性桥下的挡墙顶宽0.6米，迎水面坡比1：0.1，背水面坡比为1：0.5。溢K0+000.00至溢K0+009.00为溢洪道控制段,墙高1.7m；溢K0+009.00至溢K0+079.51为溢流道渐陡槽段，自上而下坡比分别为i=0.53，i=0.29，i=0.05，i=0.38，i=0.12。溢K0+009.00到溢K0+056.11段墙高从1.7m渐变到1.6m；溢K0+056.11至溢K0+079.51段墙高从1.7m渐变到4.3.7.2按照《溢洪道设计标准》SL253—2000，泄槽水面线由能量方程采用分段求和法推算，校核下泄流量按5.38m3/s计。计算公式：式中：hc—临界水深；α—流速不均匀系数，取1.05；q—单宽流量；g—重力加速度；△l1-2—分段长度；h1、h2—分段始、末端面水深；v1、v2—分段始、末断面平均流速；α1、α2—流速分布不均匀系数；θ—泄槽底坡角度；i—泄槽底坡，i=tgθ；—分段内平均摩阻坡降；n—泄槽槽身糙率系数；—分段平均流速，=〔v1+v2〕/2；—分段平均水力半径，=〔R1+R2〕/2。掺气水深按如下公式计算：式中：h—不掺气水深，m；—掺气后的水深，m；V—不掺气情况下计算断面的流速，m/s；ξ—修整系数，可取1.0—1.4s/m，流速大者取大值；本次取1.3s/m。按标准规定，平安加高可取0.5～1.5m，因本水库为小〔2〕型水库，单宽下泄流量不大，下泄较高标准洪水频率不高，平安加高取0.5m。水面线计算结果见表4-4。表4-4溢洪道泄槽水面线计算成果表距陡槽首端工程0+000.000+037.100+056.110+080.26流速V(m/s)1.304.633.594.27计算水深(m)0.830.580.750.63掺气高(m)0.0380.0370.0370.037平安加高(m)0.500.500.50.5计算墙高(m)1.371.1171.2871.167设计墙高(m)1.401.301.301.20从表中可以看出，溢洪道经整治后过流能力满足要求，边墙高度满足《溢洪道设计标准》要求。4.3.7.3计算公式：KC：按抗剪强度计算的抗滑稳定平安系数；f：边墙与基岩接触面的抗剪摩擦系数；∑W：作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；∑P：作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的切向分量。溢洪道结构主要复核边墙结构稳定，分别选取墙高1.7m、1.6m、1.5m为典型计算断面。计算按最不利情况考虑，即边墙墙内无水，墙外有土压力及墙后地下水情况进行溢洪道边墙稳定计算。计算参数依照相似条件的工程参数值取用：地基抗剪摩擦系数f=0.45,墙体容重23KN/m3；回填土料：c=0Kpa，φ=28°，表4-5溢洪道边墙稳定计算成果表计算断面工程抗滑平安系数抗倾覆平安系数墙高1.71.2572.814墙高1.61.2842.946墙高1.5m1.3183.107计算结果说明，新建溢洪道边墙稳定满足要求。4.4大坝整治加固后的渗流及坝坡稳定计算4.4坝顶高程385.52m，最大坝高15m，水库正常蓄水位384.12m，库容为9.93万m³；死水位382.50m，库容为6.10万m³；校核洪水位385.51m〔P=0.5%〕，库容为13.82万m³；设计洪水位385.09m〔P=5.0%〕根据地质所提供的土工试验成果及工程经验类比，建坝材料的物理力学性质计算值见表4-3和表4-4。表4-3坝体填料计算参数建议值表岩土名称孔隙率重度(KN/m3)渗透系数〔cm/s〕天然固结快剪饱和固结快剪天然饱和C(Kpa)Φ(度)C(Kpa)Φ(度)坝体土4219.920.24.36×10-529172313堆石棱体2522232×10-2032028表4-4坝基岩体计算参数建议值表岩石名称透水率q〔Lu〕摩擦系数抗剪强度C’(Mpa)f强风化砂岩250.300.100.40弱风化砂岩120.550.750.604.4.2原坝体渗流复核计算取水库大坝最大横剖面，按照水力学达西定律进行渗漏分析，渗漏分析采用北京理正软件设计研究院开发的理正岩土计算软件，采用有限元法进行渗漏计算分析。1、计算工况根据《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕第条之规定，进行了以下4种水位组合工况的渗流计算。〔1〕三分之一坝高与下游相应的最低水位；〔2〕正常蓄水位与下游相应的最低水位；〔3〕设计洪水位与下游相应的水位；2、计算结果***水库大坝渗流稳定计算成果图见图4-1～图4-3，渗透最大坡降计算见表4-5。表4-5大坝渗流稳定计算成果表大坝名称工况单宽渗流量〔m³/d·m〕渗透最大坡降J允许渗透坡降［J］***水库三分之一坝高0.0300.00620.687正常蓄水位0.0390.00680.687设计洪水位0.0480.00720.687由上表可知，***水库各种工况下坝体最大单宽渗流流量为0.21m³/d·＝41.25其中PC—土的细粒颗粒含量，以质量百分率计〔%〕,本次计算取60%；n—土的孔隙率，采用n＝0.394；可知本工程坝体只会发生流土破坏，其允许渗透坡降计算公式如下：式中：—土粒比重，＝2.70；n—土的孔隙率，n＝0.394；KB—流土平安系数，此处采用1.5。土粒密度及孔隙率通过类似工程类比得知，大坝允许渗透坡降[J]=0.687。经计算***水库大坝最大渗透坡降J=0.0072＜[J]=0.687，所以***水库满足渗透稳定要求。图4-1三分之一坝高工况浸润线图图4-2正常蓄水位工况浸润线图图4-3设计洪水位工况浸润线图4.4.3原坝坡稳定根据《碾压式土石坝设计标准》SL274-2001的规定，本工程应进行边坡稳定分析，计算程序采用北京理正分析软件，计算方法采用了瑞典圆弧法和简单Bishop法。根据《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕第条之规定，***水库大坝边坡稳定分析计算工况组合见表4-6～4-7，坝坡稳定分析计算成果见表4-8,计算成果图见图4-4～4-10。〔1〕计算工况表4-6上游坝坡计算工况正常工况工况1：三分之一坝高上游坝坡的稳定分析工况2：正常蓄水位上游坝坡的稳定分析工况3：设计洪水位上游坝坡的稳定分析表4-7下游坝坡计算工况正常工况工况1：三分之一坝高低游坝坡的稳定分析工况2：正常蓄水位下游坝坡的稳定分析工况3：设计洪水位下游坝坡的稳定分析〔2〕计算结果***水库坝坡稳定分析计算按照《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕第条及8.3.10条规定及附录D.1.2条规定：土体的抗剪强度计算稳定渗流期时采用有效应力法；***水库坝坡稳定计算成果见表4-8。结果图见图4-4～图4-9。表4-8***水库坝坡平安系数计算结果计算工况计算最小平安系数标准允许最小平安系数上游坝坡下游坝坡瑞典圆弧法简单Bishop法瑞典圆弧法简单Bishop法瑞典圆弧法简单Bishop法工况11.7841.9881.1991.2841.151.25工况21.7531.8041.2961.3381.151.25工况31.9632.2251.1811.2661.151.25工况42.1252.4361.1711.2511.151.25从表4-8可知：大坝只有设计洪水位下游坝坡抗滑稳定平安系数均小于《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕规定的5级坝坝坡抗滑稳定允许最小平安系数，其余在正常条件的坝坡抗滑稳定平安系数均大于《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕规定的5级坝坝坡抗滑稳定允许最小平安系数，水库大坝未能到达整体稳定平安。图4-4三分之一坝高工况上游坝坡稳定计算图4-5正常蓄水位工况上游坝坡稳定计算图4-6设计洪水位工况上游坝坡稳定计算图4-7三分之一坝高工况下游坝坡稳定计算图4-8正常蓄水位工况下游坝坡稳定计算图4-9设计洪水位工况下游坝坡稳定计算设计后坝体渗流计算取水库大坝最大横剖面，按照水力学达西定律进行渗漏分析，渗漏分析采用北京理正软件设计研究院开发的理正岩土计算软件，采用有限元法进行渗漏计算分析。1、计算工况根据《碾压式土石坝设计标准》〔SL274-2001〕第8.1.2条之规定，进行了以下5种水位组合工况的渗流计算。〔1〕死水位与下游相应的最低水位；〔2〕三分之一坝高与下游相应的最低水位；〔3〕正常蓄水位与下游相应的最低水位；〔4〕设计洪水位与下游相应的水位；2、计算结果***水库大坝渗流稳定计算成果图见图4-13～图4-17，渗透最大坡降计算见表4-9。表4-9大坝渗流稳定计算成果表大坝名称工况单宽渗流量〔m³/d·m〕渗透最大坡