中嘉山初步设计

1综合说明

1.1绪言

中嘉山水库位于明光市石坝镇境内，属于淮河流域池河水系，

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

隶属于明东街道办事处，集水面积L62Km2,正常蓄水位102.6m（废

黄河高程系，下同），校核洪水位104.17m,总库容41.2万nA中

嘉山水库下游是明光市石坝镇主要粮产区，下游防洪保护人口约

0.12万人，耕地0.15万亩，有效灌溉面积0.10万亩。

中嘉山水库于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，明光市组织召开了“中嘉山水库安全评估会”，

专家组结论认为：

1.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；

2.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；

3.坝基清基不彻底，坝脚渗漏严重；

4.放水涵为坝下埋管，洞身漏水严重，出口结构不完整；

5.溢洪道断面严重不足，进出口无任何工程设施；

6.坝坡有损坏干渠；

7.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，确定中嘉山水库大坝为三类坝。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

1.2水文气象

1.2.1流域概况

中嘉山水库位于明光市石坝镇境内，属于淮河流域池池水系，

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1.2.1.1o

表1.2.1.1中嘉山水库流域特性表

流域河道

境内主峰顶坝址河底高河道平均坡流域平均流域

面积长度

高程(m)程(m)度J(%0)宽度B(km)形状系数f

F(km2)L(km)

1.62201.496.41.425.300.8080.4

1.2.2气象及降雨

(1)气象

中嘉山水库位于江淮之间，处于亚热带过渡带。由明光市气象

站提供实测多年平均气温15.2C。多年平均无霜期210天。全年日

照时数多年平均2260.7小时，年平均风速为2.7m/s,多年平均最大

风速为lOm/So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

江淮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(6〜9月份)经常出现强度较

大的暴雨和特大暴雨。中嘉山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。距水库较近的有明光市气象站,

该站有1960〜2006年的较完整的降水量资料。据明光气象站资料统

计，多年平均降水量为961mm,其中最大年降雨量为1506.2mm,

发生在1991年，最小年降雨量为566.9mm,发生在1978年，年际

变化较大。

1.2.3设计洪水及调洪演算

设计洪水计算中嘉山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》(SL44—93),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

根据明光水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨

为95.5mm,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1.12〜1.16倍，故该地区最大24小时暴雨为107.0〜

110.8mm。

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由

丘区中、小面积设计洪水计算办法》(以下简称“84办法”)，查得中

嘉山水库所在流域最大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1.2。

表1.2.3.1设计暴雨参数表

年最大24小时点雨量均年最大1小时点雨量均

105mm50mm

值fl'L

变差系数0.60变差系数G”0.50

偏差系数Cs=3.5Cv

4、设计洪水推求

中嘉山水库流域面积1.62km2,暴雨点面系数a24=ai=1.0,

形状系数30.4,由于30.4,所以洪峰修正系数0.95o汇流计算中

瞬时单位线参数江淮之间山丘区经验公式，由于

F/J2=1.62/25.32=0.003V1,所以用K=1.13(F/J2)0.24X(R3/30)一

0.34(F/J2)-0.12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1.2.3.1中嘉山水库各种频率洪水计算成果表

频率Kp24Kp]P24PlR24nR3KFR/1000

Qin24Qm

1/202.201.9923197.511510.7386.070.15122.10.2429.8

1/2003.623.24406.35158.7346.40.70183.60.10130.80.5267.8

3.3调洪计算

(2)调洪成果

中嘉山水库泄洪设施为溢洪道，溢洪道为明渠，坡比为0.01,

底宽5米，起调水位按现状底高102.6m起调。各频率调洪演算成果

见表1.4。

表L4调洪演算成果表

洪水位相应库容洪峰流量

频率最大泄量(n?/s)备注

(m)(万m3)(m3/s)

1/5103.0632.0610.787.47

1/10103.3534.3721.0915.53

1/20103.6236.5233.7925.45

1/30103.7737.7741.1131.72

1/50104.0139.6751.4238.60

1/100104.0740.2467.2648.55

1/200104.1741.2053.3853.38

(3)施工期洪水

即每年1〜4月和10〜12月期间，五年一遇洪峰流量10.78n?/s,

总洪水量27.9万n?。

1.3工程地质

1.3.1地形地貌

中嘉山水库位于明光市石坝镇夹港村境内，距明光市约28km,属淮

河流域池河水系。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

单元上属于江淮丘陵的一部分，位于江淮分水岭的北侧，按成因为

堆积一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。

1.3.2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

2.50500m,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。

1.4工程任务和规模

1.4.1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：中嘉山水库大坝为均质土坝，坝长205m,坝顶宽为2.5〜

4m,坝顶高程为105.56m~105.67m,最大坝高10.0m；上游坝坡

1：2,块石护砌，护砌块石风化严重；下游坝坡比1：2.0-1：2.5,

无俄台，坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好,

0+070、0+145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，又无俄台，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。

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103.1m,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102.6m,底宽2〜3m,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2〜3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640cm,

底高程98.1m,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。

1.4.2建筑物存在的主要问题

(1)土坝工程

①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

土石坝要求施工，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。

②坝基部分。

由绘制的工程地质剖面图揭示，②层及②层以下地层均为坝基

的天然地层，其中③层重粉质壤土夹砾砂，主要分布于坝身与坝基

的接合部位。②层软塑状重粉质壤土夹中砂为软-中等强度地层，强

度相对较低，工程地质条件较差，含水量3=24.45%。

③上游干砌块石护坡毁损、塌陷严重。

④坝顶凹凸不平，雨后积水严重，致使下游坝坡湿陷。

⑤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，0+070、0+145段缺土较多；有多处塌陷现象。

⑥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。

⑦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103.1m,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102.6m,底宽2〜3m,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640cm,底高程

98.1m,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。

1.4.3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，上游及税预制块护

坡、下游建排水沟。

溢洪道：对进水口段、明渠部分、陡水坡、消力池、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。

1.5加固工程设计

1.5.1工程等别及设计标准

(1)工程等级及设计标准

中嘉山水库总库容41.20万m3,根据《水利水电工程等级划分

及洪水标准》(SL252-2000)的规定，水库工程等别属V等，枢纽建

筑物为V级。由于中嘉山水库最大坝高10.0m,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》(SL253-2000),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》(GB18306-2001),中嘉山水库

工程区地震动峰值加速度0.10g,反应谱特征周期0.35s,对应地震

基本烈度为7度。

1.5.2加固措施

(1)土坝

①防渗处理：土坝坝身坝基防渗加固处理0+117〜0+366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1.0m。粘土

井柱直径1100mm,孔距为0.78m,粘土井柱有效防渗厚度为0.78m。

②坝顶及坝坡结构

设计坝顶高程27.30m,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1：2.5,建干砌块石护坡，并做10cm碎石垫层,

高程从21.2m〜26.63m。

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

结合。在25.20m建宽2.0m俄台，仓戈台上1：2的坝坡，仓戈台下1:2.5

坡。仓戈台下侧与坝脚22.2m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0+000处，溢洪道形式根据

地形采用明渠段，堰后陡坡跌水和消力池。

溢洪道进口段长30.0m,宽度为5.0m,坡降为0.01,浆砌块石

护砌厚度040m,表而浇注10cm厚碎。堰后设陡坡跌水，跌坡跌差

6.6m,池长14m,池深1.0m,出口宽5m。跌水墙采用浆砌块石重

力墙，底板采用底板采用0.40m浆砌石底，0.10m硅面层。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

98.10m,并更换闸门、启闭机，建工作便桥。

1.6施工组织设计

1.6.1施工条件

(1)场外交通

中嘉山水库距省道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。

1.6.2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24.2m

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20.60m以下，

1.6.3主体工程施工

中嘉山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。碎工程比较分散,采用半机械化施工,搅拌机以0.4m3

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0+000段建溢洪坝，主要建设内容：进口段、跌水段、

消力池、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池底板碎工程量。

(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21.12m,西涵底高程21.85m,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。

1.6.4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

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。

1.6.5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。

1.7环境保护设计及水土保持设计

L7.1环境保护设计

中嘉山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。因此中

嘉山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1.2万元。

1.7.2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

2

损土地及其植被面积为1.2hmo

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

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1.8万元。

1.8工程管理

中嘉山水库为小(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，隶属于明东街道办事处。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》

(SLJ705-81)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。

1.9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

203.58万元。

1.10经济评价

中嘉山水库经水库安全评估属III类坝。防洪保护范围总面积约

5km2,耕地0.05万亩，人口0.05万人，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203.58万元，经工程经济评价计算,

经济净现值79.45万元，经济内部收益率为14.2%,益本比为1.27

满足《水利建设项目经济评价规范》的要求，经济上是可行的。

1.7附表

表1.1中嘉Il水库工，程特性表

序号名称单位数量备注

—■工程建设

1主管部门明光市水务局

2管理机构明光市石坝镇镇政府

3所在地点石坝镇三关村

4所在河流淮河流域池河支流

5建设日期

序号名称单位数量备注

开工年、月1985.11

竣工年、月1987.12

二水文

1集水面积km21.62

2多年平均降雨量mm944

3多年平均年径流量万H?

4代表性流量及洪量

多年平均流量m3/s

设计洪峰流量（p=5%）m3/s33.79

设计洪水总量万m370.7

校核洪峰流量（p=0.5%）m3/s73.45

校核洪水总量万m3122.4

三水库

1调节性能多年

2水库水位

校核洪水位m104.17

设计洪水位m103.62

正常蓄水位m102.6

汛期限制水位m102.6

死水位m21.2

3水库容积

总库容万n?41.20

调洪库容万m335

兴利库容万n?27

死库容万m30.1

四工程效益指标

1设计防洪效益万元25

2城市防洪效益万m?/年

3灌溉效益

设计灌溉面积万亩0.2

有效灌溉面积0.17

最大实际灌溉面积万亩0.16

供水量万rr?/年32

4养鱼效益

养鱼水面亩280

最高总产量万kg0.42

最高单产量kg庙15

五主要建筑物及启闭设备

1挡水建筑物

型式

地震基本烈度/设防烈度度7/7

序号名称单位数量备注

坝顶高程m27.38

最大坝高m7.05

坝顶长度m696

坝顶宽度m5.0

2泄水建筑物

(1)正常溢洪道

型式宽顶堰

堰顶高程m25.2

堰底高程m

堰顶宽度m28

堰顶长度m8

最大泄量m3/s59

消能方式

3输水建筑物东、西涵洞

型式碎园涵

断面尺寸mXm东”0.3、西山0.3

进、出口底高程m东21.12、西21.85

最大流量m3/s东0.22、西0.20

闸门型式

启闭设备东手动螺杆式，

西手动螺杆式

2水文

2.1流域概况

中嘉山水库座落在清池河东南方向，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

47.2m。流域形状为长条形，现将流域特性列于表2.1。

表2.1流域特性表

河流河流流域流域

流域河流河源河口洪峰

平均平均平均形状

面积长度高程高程修正

落差坡度宽度系数

(km2)(km)(m)(m)系数

△H(m)J(%。)B(Km)f

3.922.264121.219.86.81.730.761.25

2.2气象及降水

2.2.1气象

中嘉山水库位于江淮之间，处于亚热带过渡带。中嘉山水库位

于江淮之间，处于亚热带过渡带。由明光市气象站提供实测多年平

均气温15.2ro多年平均无霜期210天。全年日照时数多年平均

2260.7小时，年平均风速为2.7m/s,多年平均最大风速为10m/so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。

2.2.2降水

江淮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(6〜9月份)经常出现强度较

大的暴雨和特大暴雨。中嘉山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。距水库较近的有明光市气象站,

该站有I960〜2006年的较完整的降水量资料。据明光气象站资料统

计，多年平均降水量为961mm,其中最大年降雨量为1506.2mm,

发生在1991年，最小年降雨量为566.9mm,发生在1978年，年际

变化较大。

2.3基本资料

中嘉山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》（SL44—93）,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

根据明光水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨

为95.5mm,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1.12〜1.16倍，故该地区最大24小时暴雨为107.0〜

110.8mm。

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”），查得中

嘉山水库所在流域最大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2.2。

表2.2设计暴雨参数表

年最大24小忖点雨量均年最大1小时点雨量均

105mm50mm

值值

变差系数C⑵0.60变差系数g0.50

偏差系数Cs=3.5Cv

2.3.1设计洪水计算要素

各频率设计洪水计算要素见表2.3o

表2.3各频率设计洪水计算要素表

现期

10203050100200

项目

kp241.772.22.392.763.203.62

P24185.9231251289.8336380.1

Kpi1.71.992.132.422.743.06

Pl8399.5106.5116.2137153

P1/P240.450.430.420.420.410.40

扣损707070505050

R24115.9161181219.8266310.1

N0.740.730.730.730.720.71

R3/R240.600.570.590.570.560.55

R368.3591.77103.1125.3149170.6

K0.430.370.360.330.30.28

N0.740.740.730.730.720.72

计算值

K0.430.430.360.330.300.28

N0.720.720.720.720.720.71

修正

K0.430.430.360.330.300.26

qm68.479.8576777790

FR24/IOOO0.450.630.710.861.041.40

洪峰流量Qm30.850.315471.9489.96109.3

2.3.2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/IOOO,求得各频率设计洪水过程

线见表2.4。

表2.4入库洪水过程线Z\t=l小时

、^^现期

10203050100200

项目

10.310.580.710.931.251.71

21.101.802.002.533.123.90

31.442.262.723.294.164.98

41.852.803.334.004.995.95

52.203.243.974.605.726.81

62.483.584.275.006.147.25

72.934.325.216.067.499.03

83.635.406.547.689.5711.42

94.186.107.388.5310.5012.42

108.5513.2415.3819.2524.3429.33

1130.7850.3154.2271.9489.96109.29

1224.1129.8632.1940.5148.7854.49

1311.5012.5113.0113.8013.7314.44

144.855.436.026.176.347.54

153.204.335.095.786.868.20

162.843.994.785.486.667.76

172.643.664.204.895.826.73

182.413.303.894.445.306.17

192.202.993.494.014.785.56

201.982.653.113.524.164.83

211.832.482.893.323.954.59

221.722.382.743.213.854.51

231.682.312.743.123.744.39

241.672.312.743.123.744.39

251.391.812.042.342.702.98

260.850.961.081.101.141.10

270.430.410.430.390.310.27

280.220.200.170.160.100.07

290.100.090.090.05

300.01

31

32

2.3.3施工期洪水

根据中嘉山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。中嘉山水库加固工程

为V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》(SDJ338-89)规定，导流建筑物为V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。

中嘉山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n=0.72,R3=0.56R24;

5年一遇：R24—71.25mm,R3=43.1mm,采用n=0.72,k=0.53。

5年一遇洪峰流量18.2m3/s,总洪量27.9万nA

3工程地质

3.1地质勘察工作概况

2007年7月，我队在中嘉山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0+000、0+085、0+240、0+305、0+365布置5个断面和

土料区布置钻孔3个，具体工作量见表1.1。

表1.1工作量统计表

序号项目单位数量序号项目单位数量

1钻探孔个个10/99.555取击实试验土样组3

2标准贯入试验次436击实试验组3

3原状土样个387常水头注水试验(段)次2

4土工试验组388钻孔回填个/m7/84.55

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。

3.2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》(GB50287-99)

2)《土工试验规程》(SL237-1999)

3)《水利水电工程钻探规程》(DL5013-92)

4)《水利水电工程制图标准》(勘测图)(SL73­3-95)

5)《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)

6)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)；

7)《中小型水库水利水电工程地质勘察规范》(SL55-93)

8)《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003)

3.3地质地貌及水文地质条件简述

3.3.1地质地貌

中嘉山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。

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。

3.3.2水文地质

根据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1.5〜

3.60m,其相应高程为22.06〜23.65m,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。

3.3.3地震基本烈度

根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001划分，水库工程

区地震基本烈度为6度。

3.4大坝工程地质条件

3.4.1坝身工程地质条件

3.4.1.1坝身地层简述

本次勘察揭示，坝身填土主要为①层粘土(Qml),棕褐夹灰色，软塑~

可塑，湿；层厚0.20〜7.00m,层底分布高程20.16〜24.56m。

3.4.1.2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30Pt为19.44〜19.45%,最大干密度P

3

dmax=l.66g/cmo

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①

层粘土，干密度范围值Pd=l.35〜1.50g/cm\平均干密度P=1.46g/cm3,

压实度范围值为81.3%-90.4%,平均压实度88.0%,标贯试验平均值为

4.8击；不满足规范要求。在大坝0+240桩号3#孔附近注水试验成果表

明渗透系数为K=2.65X10-4颂/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;

由于填筑大坝时一，严重存在着质量控制不严，未经碾压或碾压不实所致;

①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。

3.4.2坝基工程地质条件

3.4.2.1坝基地层简述

②层粘土(Q4al),棕褐夹灰色，可塑〜硬塑，湿；含有少量铁镜结核；

层厚2.50211.00m,该层未揭穿；层顶分布高程20.16〜24.56m,层底

分布高程9.16〜13.83m。

②T层粉质粘土(Q4al),灰夹褐色，软塑〜可塑，湿；层厚1.20〜

1.50m,层顶分布高程17.60〜22.55m,层底分布高程16.10〜21.35mo

③层玄武岩，灰褐色，湿；层顶分布高程9.16~21.35m。

3.4.2.2坝基工程地质评价

②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4.12X10-5cm/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。

②T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。

③层玄武岩，强风化，强度高，透水性小，可视为微透水层。

3.4.3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4.1。

表4.1各岩土层主要参数表

承载力压缩模量慢剪试

系数快剪试验饱和慢剪

岩土名标^值建议值验

层号

f

称kEskC/<Pc/①c/①

(kPa)(MPa)(cm/s)KPa/°KPa/°KPa/。

①粘土/4.72.65X28.9/22/1(20/17)

10413.98

②粘土200-210.14.12X55.2/45/240/21

6010517.13

②粉质粘1305.5(5.0X(40/130/126/17

-1土105)6)8

③玄武岩300/(1.5X///

10力

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》

3.5.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25.20m、底宽

28m,设计最大泄量52.3m3/s,消能防冲设施损坏。

正常溢洪道持力层为②层粘土，fk=260kPa,Es=10.IMpa；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3-3,工程地质剖面图5#钻孔）

3.6.放水涵洞工程地质条件

东放水涵位于大坝桩号0+365,涵身结构为①30cm钢筋碎圆涵，进

口涵底高程为21.12m,设计灌溉量O/Zm'/s,为竖井式结构。

根据钻孔揭示，放水涵涵基持力层为②层粘土，fk=240kPa,

Es=10.IMpa；该层为中等以上强度，压缩性中等偏下；其下卧层为②-1

层粉质粘土，fk=130kPa,Es=5.5Mpa,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3-3,

工程地质剖面图1#和2#钻孔）

3.7.料区

3.7.1土料区

本次土料区勘察揭示，土层为①T层耕土（Qml）,棕褐夹灰色，软

塑，稍湿；表层夹有植物根茎；层厚0.30-0.40m,层底分布高程21.85〜

24.16m。

②层粘土（Q4al）,棕褐夹灰色，可塑，稍湿；厚大于5.0m,该层未揭穿,

层顶分布高程21.85〜24.16m。

土料区储量Q=SXH=6100X5.0=30500m3。（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P

dmax=l.66g/cm3,最优含水量入opt=19.51%。

经勘探查明该土料区总储量约为30500m3,料区位于水库东北侧1.3km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。

3.7.2砂、石料

本地无砂、石料场均需外购，砂料可从明光市池河砂场采购，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,

交通便捷，运输方便。

3.7.结论与建议

(1)明光市地震基本烈度为vn度，设计地震动峰值加速度为o.iog。

(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。

4工程任务和规模

4.1规划设计情况简介

中嘉山水库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

水利局工程股对中嘉山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。

4.2土坝现状及存在问题

4.2.1现状

(1)概述

大坝为均质土坝，坝顶高程27.0〜27.38m。最大坝高7.05m,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1：2,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，

最近儿年滑坡、塌陷现象经常发生.

表4.1上坝主要特性表

序名称单位数量备注

号

1坝型