某水库初步设计(完整版)

1.1简述东方红水库位于安徽省马鞍山市当涂县太白镇永宁行政村境内，座落于长江流域姑溪河支流上。大坝始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库。水库位置见图1.1-1。东方红水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。水库集水面积0.485km²,总库容16万m³,调洪库容2.9万m³,兴利库容11.1万m²,死库容2.0万m³。校核洪水位39.5m (假定高程系统，下同),设计洪水位39.2m,正常蓄水位36.5m,汛期限制水位37.5m,死水位32.0m,大坝坝顶高程40.5m。2011年12月由当涂县水利局组织专家对东方红水库进行了安全复核，确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计、200年一遇洪水校核。2012年2月，当涂县水利局组织专家对初步设计进行评审(评审意见附后)。本次除险加固在万分之一的地形图上对水库流域参数重新进行了量算。东方红水库坝址以上集水面积0.49km²,干流河道长0.81km,河道平均坡度为57.95%,流域平均宽度0.60km。20年一遇的设计水位为39.11m,200年一遇的校核水位为39.57m。坝体、泄洪设施及管理设施等存在一定的安全隐患，主要是：(1)大坝始建于上世纪70年代，为均质土坝，主要由人工挑筑而成。由于当时施工条件、技术落后，大坝只进行了部分清基。大坝施工质量均达不到现行规范及设计要求，输、泄建筑物现状存在一定的安全隐患，放水涵洞及溢洪道等工程质量差；放水涵洞漏水；放水涵为φ200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。下游消能防冲设施有部分损坏。(2)坝基出现渗漏、两坝肩出现绕渗现象，影响大坝安全运行，需进行截渗处理。(3)大坝迎水面护坡为砼预制块护砌，目前护砌至39.5m高程，由于湖面广，风浪较大，(4)大坝背水坡无排水系统，大坝无反滤排水设施，并且缺少必要的大坝安全监测设施，防汛防汛交通、通讯及管理设施不完善。综上所述，东方红水库大坝存在比较严重病险，主要包括工程质量差、渗流不满足要求：溢洪道、放水涵洞存在安全隐患；缺少必要的大坝安全监测设施等，应属“三类坝”,必须尽快除险加固。图1.1-1水库位置图图1.1-2东方红水库大坝上游护坡图1.1-3东方红水库大坝上游护坡图1.1-6东方红水库溢洪道图1.1-7东方红水库溢洪道图1.1-8东方红水库背水坡1.2水文支流上。大坝始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库。容16万m²,调洪库容2.9万m,兴利库容11.1万m²,死库容2.0万m³。校核洪水位39.5m,设计洪水位39.2m,正常蓄水位36.5m,汛期限制水位37.5m,死水位32.0m。溢洪道进口高程38.5m。水库流域内降水季节性强，时空分布不均，5～9月降年气象资料，多年平均降雨量1127.3mm,最大年降雨量1995mm(1991年),最小年降雨量463mm(1978年),最大24h降雨量太平口站235mm(1969年)。每年6月中旬至7月下旬，都会出现一段降水量大，降水日数多的梅雨天气；梅雨期最长达43天(1974年),梅雨量最多达530.9mm(1969年),占全年降雨量的45%。 (1969年2月6日)。一年中最热为7月，平均气温28.2℃;最冷为1月，平均气温2.7℃。 (1961年),最少年为774.1mm(1985年)。年平均日照时数2105小时，日照百分率为48%。冬季多北风，夏季多南风，年平均风速3.3m's,最大风速24.3m/s(1991年9月1日)。水库20年一遇设计洪峰流量9.26m³/s,200年一遇校核洪峰流量为17.8m³/s。根据施工组织设计需要，分析东方红水库施工期10月~次年3月、11月～次年4月、11月～次年3月入库洪峰流量进行分析。通过用面积比法分析10年一遇、5年一遇及3年一重现期(年)10月~次年3月11月～次年4月11月~次年3月流量531.3工程地质水库大坝主坝为均质土坝。主坝勘察段坝长251米，坝顶高①层素填土，粘土及壤土(Q):层厚2.20~8.50米，层底标高31.67~38.08米，褐(1)坝基工程地质条件概况②层粘土(Q)——层厚4.1米，主要分布在南侧大坝，层底标高31.67～36.24米。(2)坝基岩土层分述③层中风化砂岩(J):此层未钻穿，最大钻遇厚度8.50米。黄褐、灰黄色，结构致密。以上各地层分布详见工程地质剖面图。各岩土层的物理力学性质详见土工试报告及分层勘探区内第四系上更新统及第四系全新统地层广泛分布，地下水主要分布为类型主要为上更新统粘土(Q)中的孔隙潜水，受大气降水和库水补给。地下水位的动态明显受大气降水、库水及蒸发影响。根据区域地质资料和库区附近的水质分析资料，水库大坝的水对混凝土无腐蚀性。1.4工程任务与规模根据2011年安全复核，东方红水库总库容16万m³,属小(2)型水库，工程等别为五等，大坝及主要水工建筑物为5级。大坝为均质土坝，原设计标准为20年一遇设计，200年一遇校核。本次根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的有关规定，结合《安徽省小水库除险加固设计指导意见》的精神以及评审意见，复核洪水标准仍采用20年一遇设计，200年一遇校核。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按20年一遇洪水设计。本次水库除险加固，以不改变水库设计正常蓄水位和汛限水位，不改变水库以灌溉为主兼有防洪与村镇供水等综合功能，不降低水库工程效益，不增加库区淹没范围为原则。东方红水库本次洪水复核仅考虑溢洪道泄洪，现状溢洪道为开敞式宽顶堰，进口底板高程为为加固改造后的东方红水库正常溢洪道水位、泄量关系分别列于表1.4-1。表1.4-1溢洪道水位～泄量关系表库水位(m)泄量(m³/s)0本次调洪演算的起调水位采用38.5m,泄洪设施为溢洪道，当库水位超过38.5m,水库自由泄洪。调洪演算成果见表1.4-2。频率P(%)5洪峰流量(m³/s)最高洪水位(m)相应总库容(万m²)相应滞洪库容(万m)最大下泄流量(m³/s)根据安全评估结论，结合工程现状，本次水库除险加固，以不改变水库设计正常蓄水位和汛限水位，不改变水库以灌溉为主兼有防洪与养殖等综合功能，不降低水库工程效益，不增加库区淹没范围为原则。加固任务主要有：(1)大坝坝体防渗采用截渗墙；(2)更换放水涵启闭机和闸门，并新建启闭机房；(3)大坝背水坡做排水系统和排水棱体；(4)将迎水面砼预制块护坡接长至坝顶；(5)在东侧修建约50m长的挡土墙；(6)修建坝顶砂石路。1.5加固工程设计根据现场检查报告、安全复核报告，东方红水库存在渗流及坝坡稳定等安全问题，其主要加固内容有：大坝坝体防渗采用截渗墙；更换放水涵启闭机和闸门，并新建启闭机房；大坝背水坡做排水系统和排水棱体；将迎水面砼预制块护坡接长至坝顶：在东侧修建约50m长挡土墙；修建坝顶泥道路。1)大坝存在的主要问题大坝为均质土坝，现状坝顶高程40.5m,最大坝高8.5m,坝长251m,坝顶宽3.5m,坝上游坡约1:2.5,下游坡比1:2.5。(1)大坝始建于上世纪70年代，为均质土坝，主要由人工挑筑而成。由于当时施工条件、技术落后，大坝只进行了部分清基。大坝施工质量均达不到现行规范及设计要求，输、泄建筑物现状存在一定的安全隐患，放水涵洞及溢洪道等工程质量差：放水涵洞漏水；下游消能防冲设施有部分损坏。放水涵为φ200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。(2)坝基出现渗漏、两坝肩出现绕渗现象，影响大坝安全运行，需进行截渗处理。(3)大坝迎水面护坡为砼预制块护砌，目前护砌至39.5m高程，由于湖面广，风浪较大，需将护坡砌至坝顶。(4)大坝背水坡无排水系统，大坝无反滤排水设施，并且缺少必要的大坝安全监测设施，防汛交通、通讯及管理设施不完善。2)坝顶路面坝顶防汛道路是大坝防汛的主要通道，现状坝顶未设防汛道路，致使坝顶杂草丛生，平整度较差，不能满足防汛抢险期的交通要求，也不满足规范要求。为完善坝顶交通，设计于大坝坝顶铺设路面。采用混凝土路面，路长251m,宽2.5m。路面设置外侧3%的横坡，以利3)大坝防渗加固设计水库大坝自建成运行以来未出现大的安全事故，说明大坝总体是稳定安全的，但水库大坝坝区现状存在的主要问题为：0+000-0+040坝基出现渗漏、两坝肩出现绕渗现象。影响大坝安全运行，需进行截渗处理。4)上游护坡现状大坝上游39.50m以下为预制混凝土板护坡，39.50m至坝顶40.5m无护坡，坝坡不平，杂草从生，不利于大坝管理，也不利于防汛查险。因此，本次设计对大坝上游坡混凝土护坡以上部分进行护砌。采用生态护坡形式。5)下游护坡下游坡采用框格草皮护坡。混凝土框格面积3000x3000。格埂为C20现浇混凝土，断面6)下游坝底设贴坡反滤及新建排水系统。溢洪道位于大坝右坝肩，进口设开敞式宽顶堰，堰顶高程38.5米，溢洪道宽7米，堰下接长约60m的泄槽段，泄槽以下为天然冲坑和下游老河道。洪道堰体为浆砌块石结构、泄槽底板以及两侧边坡均用浆砌块石护砌，现状堰体结构已遭破坏，泄槽底板与两侧边坡浆砌块石挡墙护砌冲刷严重，普遍存在勾缝砂浆局部脱落，砌筑砂浆局部被淘空等现象，另外下游无消能设施，下泄洪水对老河道冲刷严重。本次设计拟对溢洪道浆砌块石墙重新勾缝，对损坏的部分进行修复，并在溢洪道与下游河槽连接处设置堆石防冲槽。由于溢洪道无原设计图纸，本次设计按溢洪道斜坡段维修长度10m,堆石防冲槽长6m,1.5.4观测设计据，在坝身埋设2组测压管。1.6金属结构设计1.7施工组织设计支流上。大坝始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库东方红水库除险加固工程主要工程量：土方开挖5671m³,土方回填2203m³,堆砌石572m³,砼及钢筋砼152m³。不受库水影响。2012年10月，开始填筑放水涵进口围堰并进行放水涵的施工安装工作，其本工程施工总工期共3个月。主体工程施工期3个月。自第一年10月初至12月底，完成大坝、溢洪道、放水涵洞等所有加固工程的施工。本工程施工总工日0.18万个，施工期平均上工人数20人，高峰上工人数40人。本工程施工占地主要为施工工厂及管理生活用房占地，占地面积3亩，按临用2年考虑。东方红水库除险加固工程实施后，不抬高水库各标准洪水位，因此不增加淹没损失，不存在增加移民和淹没赔偿问题。本工程新增取土区临时占地3亩，为耕地。本工程对环境带来的不利影响主要是施工中会产生废水、噪声、粉尘以及弃碴等，会对施工区的水环境、声环境、大气环境以及植被等带来短时的不利影响，这种危害是局部的，有限的，不存在制约工程实施的环境因素。有利影响是主要的，加固工程实施完成后可以确保水库大坝防洪安全，对保护下游群众的生命财产安全有着重要作用，对促进地区经济发展、施工期环境影响如交通噪声、施工废水等对环境的影响一般是短期的。在邻近居民区施工时应注意控制噪声，施工时应避开人们的休息时间。施工废水中主要污染物是悬浮物，在砼搅拌站建一个生产废水沉淀池，将生产废水经沉淀后排放。生活污水需经集中到污水池适当处理后排放。严禁将生产废水与生活污水排入库区。施工中应注意水土保持工作，工程开挖时应尽量保留表层土壤，用于取土后覆土，并尽快恢复植被或改造成其它可利用的土地。应注意在汛期取土和弃土的保护，避免产生严重的水土流失，尽量不占用和破坏绿地。坝坡防护和取土料场是水土流失防治的重点，应及时修建挡土墙和护坡工程，并尽快采取措施恢复植被。施工弃碴应合理堆置在坝脚线下游附近低洼地，但需堆放平整并应保持堆渣体稳定，表面用细石与泥土进行平整处理，种上树木。施工结束后，应尽快拆除临时生产、生活建筑物、清理施工区废弃的砂石料，工程区应采用较美观的草种、树种进行绿化，恢复植被以保持水土，美化环境。本工程环保措施和水保措施施工简单，范围小，工程量少。参考类似工程进行估算，本除险加固工程环保与水保投资5万元，其中环保投资1.5万元，水保投资3.5万元。1.10工程管理设计水库管理隶属太白镇人民政府，无专业管理人员。日常管理由太白镇永宁行政村负责维修、防洪、灌溉等工作；水库坝顶坑洼不平，汛期道路泥泞：防汛物资只能用人力运送到坝顶；同时无管理设施。按《水库工程管理设计规范》(SL106-96)的要求，同时结合工程实际情况，确定管理范围按大坝外缘线以外20m考虑，工程保护范围按大坝外缘线以外50m考虑，迎水侧及库区均为工程保护范围，在工程保护范围内，禁止从事危及大坝工程安全的活动。东方红水库现有管理设施不符合规范，根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)和水利部水计[1991]13号文《关于新建水利工程有关管理编制、经费、用房等问题的通知》中的有关规定，需配置必要管理设施。(1)工程概况东方红水库位于安徽省马鞍山市当涂县太白镇永宁行政村境内，座落于长江流域姑溪河支流上。大坝始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库东方红水库除险加固工程主要建设内容：迎水坡砼预制块护坡，背水坡排水系统和排水棱体，坝顶防汛道路，溢洪道修复，修建挡土墙，更换放水涵启闭机和闸门，并新建启闭机主要工程量：土方开挖5671m³,土方回填2203m³,堆砌石572m³,砼及钢筋砼152m³。根据施工组织设计安排，本工程施工工期为6个月，主体工程所需人工0.18万工日。(2)工程投资本工程初步设计概算静态总投资：119.70万元，其中：工程投资109.24万元(基本预备费为5.46万元),水土保持和环境保护工程5万元。本工程概算根据水利部水总[2002]116号文的有关规定编制，主要依据有：a)水利部水总(2002)116号文颁发的《水利工程设计概(估)算编制规定》(以下简称"116号文")。b)建筑工程定额主要采用2002年水利部116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》,缺项子目参照其他相关定额。c)施工机械台时费定额采用2002年水利部116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》,其中第一类费用按台时定额所列费用计入；第二类费用根据本工程所采用的人工、燃料等预算单价按实计算。d)国家、省、地方其他有关规定和标准以及设计工程量和图纸等。1.12经济评价本次除险加固工程总投资为119.70万元，新增工程年运行费用为4.78万元，年均效益为270万元。计算期取26年，正常运行期取25年。经过国民经济评价指标计算，经济内部收益率EIRR为18.25%,当社会折现率为8%时，经济净现值为364万元，经济效益费用比EBCR为1.8,各项经济评价指标均能满足《规范》要求，具有较显著的经济效益。序号一水文1控制流域面积2多年平均年径流量3水文气象特征多年平均气温℃多年平均降雨量多年平均最大风速4正常运用(设计)洪水标准5设计洪峰流量非常运用(校核)洪水标准校核洪峰流量二水库1水库水位校核洪水位(1%)m设计洪水位(5%)m正常蓄水位m汛期限制水位m死水位m2正常蓄水位时水库面积3水库容积总库容正常蓄水位下库容死库容4库容系数三主要建筑物1大坝工程坝型均质土坝粘土、砂岩地震基本烈度/设防烈度度6地震动峰值加速度gm坝顶宽度m最大坝高m坝顶长度m上游坝坡坡比下游坝坡坡比2溢洪道工程设计流量(P=5%)校核流量(P-0.5%)消能防冲洪水标准%消能型式水平光面护坦粘土浆砌块石侧墙浆砌块石护砌堰流型式m堰顶宽度m7陡坡段长度m宽度m底坡坡比平均1:73放水涵座1粘土、砂岩设计流量m涵洞长度m涵洞型式斜卧涵孔径m铸铁管直径为0.20m主闸门1混凝土塞启闭机台数台套1四加固处理措施坝后贴坡反滤，坝顶防汛道路，白蚁防治，溢洪道修复，上游护坡，五工程占地与拆迁1永久占地亩02临时占地亩33拆迁房屋04其他六工程投资万元其中预备费5.46万元流上。水库集水面积0.49km²,原设村安全饮水的小(2)型水库，为村管水库。水库灌溉面积2000亩，保护着下游0.02万人和2011年12月，当涂县水利局对水库进行安全评估，该水库大坝为均质土坝，坝顶高程40.5m,最大坝高8.5米，坝长251米，坝顶宽约3.5米，坝上游坡约1:2.5。水库设计洪水标准20年一遇，200年一遇校核，总库容16.0万m³,兴利库容11.1万m³,死库容2.0万现状堰顶高程38.50米，堰顶宽7米。放水涵洞为圬工箱涵内衬铸铁有压涵管结构，圬工涵水库流域内降水季节性强，时空分布不均，5~9月降雨约占全年降雨的70%左右。据历年气象资料，多年平均降雨量1127.6mm,最大年降雨量1955mm(1991年),最小年降雨量463mm(1978年),最大24h降雨量太平口站235mm(1969年)。每年6月下旬至7月上旬，都会出现一段降水量大，降水日数多的梅雨天气。梅雨期最长达43天(1974年),梅雨量最多达530.9mm(1969年),占全年降雨量的45%。多年平均气温16.7℃,年极端最高气温39.4℃(1959年8月23日),最低气温-13.5℃(1969年2月6日)。一年中最热为7月，平均气温28.2℃;最冷为1月，平均气温2.7℃。全年积境内历年平均初霜日为11月10日，平均年蒸发量为1095.91mm(1961年),最少年为774.1mm(1985年)。年平均日照时数2105小时，日照百分率为48%。常年主导风向为东风，年平均风速3.3m/s,最大风速24.3m/s(1991年9月1日)。东方红水库坝址无实测洪水资料，邻近流域也无实测洪水资料，根据现行的《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93)、《小型水力发电站水文计算规范》(SL77-94)等规定，考虑流域气候与自然地理条件、地区洪水特性等，按无资料地区设计洪水计算办法由设计暴本次采用由原水电部规划总院验收，水电部批准颁发使用的《安徽省暴雨参数等值线图、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年办法”)进行水库设计洪水计算。根据分析，东方红水库所在流域的洪水主要由暴雨形成，暴雨历时一般1~3天。根据该流域的暴雨及洪水特性，考虑本水库的来水面积较小，本次以最大1h、24h的设计暴雨量进行设计洪水的峰、量控制。由于本水库流域内无雨量测雨资料，本次设计暴雨采用暴雨等值线图推求。1995年3月安徽省水利设计院编制了《安徽省由“84年办法”及《安徽省长短历时年最大暴雨统计参数等值线图》可查得本水库所在位置年最大Ih、24h点雨量均值分别为45mm、110mm,相应Cv值分别为0.50、0.60。考虑到等值线图上参数经过面上平衡，能反映短历时暴雨统计参数地区分布规律，偏安全考虑，东方红水库年最大1h、24h点雨量均值采用值分别为45mm、110mm。水库控制面积小于10km²,不计折扣系数，东方红水库面雨量均值也分别为45mm、110mm。(1)点、面设计暴雨暴雨历时设计参数频率P(%)均值C25H24、H1一分别为24h、1h设计点暴雨；P24、P1一分别为24h、1h设计面暴雨。计算成果见表2-1。(3)面净雨量面净雨量即地面径流，为面暴雨量扣除损失量和地下水。查“84年办法”,皖南山区，重现期≥50年一遇产流部分总损失量为50mm,重现期≤20年一遇产流部分总损失量为70mm,30年遇产流部分总损失量为60mm。经扣损后，计算出各种频率面净雨量R24,再根值计算n和R3,见表2-2。表2-2n、K值计算过程及成果表频率(%)内容25Kn(2)设计洪水设计洪水过程线按“84年办法”设计洪水流量模过程线进行推算。通过以上水库流域净雨量的计算，根据水库流域特征参数进行洪水计算，计算得水库20年一遇设计洪峰流量9.26m³/s,200年一遇校核洪峰流量为17.8m³/s。①汇流计算根据“84年办法”,采用纳希线性瞬时单位线模型进行汇流计算，分析并综合出计算出瞬时单位线参数ml值的地区经验公式如下。皖南地区：采用概化公式，当N采用3.0时式中：ml—瞬时单位线参数，h:J一主河道平均坡降，‰;R3—最大3小时设计净雨量，mm。各种频率n、K值计算过程及成果见表2-2。②设计洪水过程线因流域形状系数f-B2/F=0.74,故洪峰流量不需要修正。根据n、K值，查“84办法”中“表9”得不同频率洪峰流量模qm。再根据n值和qm查“表9”中洪峰流量模接近qm的过程，并将洪峰流量模差值在下时段中消除，然后逐项乘以,即得地表径流设计洪水过程线。地下径流设计洪水过程的总量不大，绝大部分的水量在地表径流的峰后泄出，它对设计洪水的峰值或调洪演算来讲，影响很小，故将地下径流略去不计。设计洪水过程线计算成果见表2-3。表2-3东方红水库各种频率设计洪水过程线单位：m³/s时段251234567892.4成果合理性分析根据我省多年来已做工程采用不同方法计算设计洪水成果的经验比较，认为采用“84办法”计算的洪水，对于山丘区水库的洪水计算成果是偏安全的。2.5施工期洪水根据施工组织设计需要，需对东方红水库施工期10月～次年3月、11月～次年4月、11月～次年3月入库水量及洪峰流量进行分析。通过用面积比法分析本工程的施工期时段的入库水量与洪峰流量，其中洪峰流量按指数法进行比拟，经计算，10年一遇、5年一遇及3年一遇入库洪峰流量成果见表2-4。表2-4东方红水库施工期洪峰流量频率计算成果单位：m³/s重现期(年)10月～次年3月11月一次年4月11月～次年3月流量53依据有关水库大坝除险加固工程勘测任务书要求结合坝区的具体情况有针对性地对坝身和坝基进行了勘察工作，勘察人员及有关设备于2012年2月2开展工作，于2012年2月3日完成外业工作，室内试验同步开展，累计完成工作量见下表。表3.1水库大坝工程地质勘察工作量一览表单位工作量取原状土样件3常规土工试验组8组8渗透试验组8标准贯入试验3孔12次库区地处马鞍山断陷盆地的中南部，上覆地层为第四系松散岩，厚度0.00～20m,下伏地层(局部有出露)为中代侏罗系巨厚层碎屑岩。在库区北部见有太古界霍邱群变质岩出露。本区处在华北地台子与扬子准台两个地史发展特点迥然不同的二个地块的交接部位。燕山旋回以前，两地块分别经历各自的相对活动和相对稳定的发展过程，燕山旋回以来，逐渐趋于一致，共同进入以断块活动为特征的新的地史发展阶段，从而构成了本区复杂的地质构造格局。本次进行水库大坝大坝工程地质测绘和工程地质钻探工作中，没有发现大坝(包括两端坝肩)及副坝等位置有断层发育现象。水库大坝处地貌单元为低山地貌，表现为冲沟与剥蚀残丘相间地形。该水库集水面积0.49平方公里，水库大坝为均质土坝，现状坝顶高程40.5～87.6m,最大坝高8.5,坝长251m,坝顶宽3.5m,坝上、下游坡均约1:2.5,大坝上游坡为砼护坡，下游坡未护坡。库区和坝肩均未见坍岸、滑坡等不良的地质现象，坝区的低洼地带及主坝南北两侧多为第四系冲洪积性3.2.3地震的有关规定，工程等别为5类，主要建筑物等级为5级。2001)(安徽省部分1:400万)等规范的有关规定，复核库区场地地动参数如下：抗震设防烈度为6度，设计地震基本加速度值为0.05g,设计分组为第一组，地震动反应谱特征周期3.3水文地质与工程地质条件综述3.3.1工程地质条件综述(1)坝身工程地质条件概述主坝勘察段坝长251米，坝顶高程40.50米，顶宽平均3.50米。(2)坝身土层水库大坝主坝坝身为人工填土(Q"),工程地质剖面图上标识为①层素填土。现描述如①层素填土，粘土及壤土(Q):层厚2.20～8.50米，层底标高31.67～38.08米，褐(1)坝基工程地质条件概况②层粘土(Q)——层厚4.1米，主要分布在南侧大坝，层底标高31.67~36.24米。褐黄、黄褐、黄色，湿，硬塑～坚硬状态，含铁锰氧化物、铁锰结核、少量灰白、青灰色高岭土团块。摇振无反应，切面光滑，干强度高，韧性高。此层土属于中等偏低压缩性土。(2)坝基岩土层分述水库大坝坝基岩土层在本次勘探范围揭露为上更新统(Q)。现叙述如下：③层中风化砂岩(J):此层未钻穿，最大钻遇厚度8.50米。黄褐、灰黄色，结构致密。岩芯呈短柱状，密实状态，原岩风化成砂土状，遇水易软化，含泥质、云母片等，裂隙发育。以上各地层分布详见工程地质剖面图。各岩土层的物理力学性质详见土工试验报告及分层物理力学性质统计表。勘探区内第四系上更新统及第四系全新统地层广泛分布，地下水主要分布为类型主要为上更新统粘土(Q)中的孔隙潜水，受大气降水和库水补给。地下水位的动态明显受大气降水、库水及蒸发影响。根据区域地质资料和库区附近的水质分析资料，水库大坝的水对混凝土无腐蚀性。1、坝身填土的渗透性本次勘察除对坝身土各原状土进行了垂直及水平两种渗透系数的室内试验。现状试验结坝身土室内渗透试验成果见下表：表3.3.2-2坝身土室内渗透试验成果表岩土层室内渗透试验渗透性垂直渗透系数水平渗透系数①层弱透水层3.4工程地质条件综合评价水库大坝地形地貌单元属低山地貌，工程地质条件较为简单，未出现滑坡、沉陷及开裂不良地质现象。现分段评述如下；(1)坝身工程地质评价①层素填土，主要由重粉质壤土夹粘土及粉质壤土(Q4ml)组成，颜色杂乱，分布不均匀，状态较差，物理力学性质不均一，孔隙比在0.788~0.889之间，压缩模量在5.27~5.96MPa之间，平均为5.68MPa,压缩系数平均为0.33,为中等压缩性土。坝身填土所选土料的土质较好，但填筑质量较差，压实不够密实。(2)坝基工程地质评价根据本次勘察揭露，水库大坝主坝坝基属单层结构，为粘性土类。其坝基土层从两侧到中部变化较大，所存在的工程地质问题也所不同，现对其分述如下：1、主坝及溢洪道水库大坝主坝的坝基及溢洪道座落于①层素填土上，坝堤分布范围地层为两残丘及其间冲洪积层。堤基工程地质条件分类为B类。属中硬土，属微～弱透水层。(3)、坝区各地基土的地基基础设计参数根据本次勘察结果，结合我院岩土工程勘察工作经验，现提供有主坝及溢洪道地基土的地基础设计参数如下表：表3.4主坝及溢洪道地基土的地基础设计参数层序容许承载力[a]天然地基承载力特征值压缩模量Es(MPa)②层③层3.5结论1、水库大坝大坝自建成运行以来未出现大的安全事故，说明大坝总体是稳定安全的，但水库大坝坝区现状存在的主要工程地质问题为可能产生渗透破坏，应针对此问题采取有效的防治措施进行除险加固。2、水库大坝坝区及近坝库区天然边坡未发生失稳现象。表3.1东方红水库土工试验成果表工程名称；东方红水库飘粒分析大小fna)含木牢比G度孔阳比S饱和度S果,1粒力e内厚中H0%%%4449地生44说明：1.野外上样编号：TJ-探井原状样：H-沈动样：汉指明的为怙孔原状样：捞务上样编号冠以号表示该上样不参加统计。2.取土样长度般为20cm,取土起贴深度冠以+号该土样长度为10c,当层号为空时、表示该土样位于网尽界限3.雨切方法：直前q快固结快啦S-慢哮：三轴W-不因结不排水O-固洁不排水C-固结排水.浸木他和鲜在脑面H,制表，校张：图号4工程任务和规模4.1工程概况东方红水库位于安徽省马鞍山市当涂县太白镇永宁行政村境内，座落于长江流域姑溪河支流上。大坝始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库。东方红水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。水库大坝为均质土坝，现状坝顶高程40.5m,最大坝高8.5m,坝长251m,坝顶宽3.5m,坝上游坡约1:2.5,下游坡比约12.5,大坝上游坡部分为砼护坡，下游坡无护坡。溢洪道位于大坝右坝肩，进口设开敞式实用堰，堰顶高程38.5m,溢洪道宽7m。放水涵为φ200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。本次设计拟对放水涵更换启闭机和闸门，并新建启闭机房。水库设计灌溉面积1000亩，保护着下游0.91万人、0.76万亩耕地和S314省道的防洪安全。水库管理隶属太白镇永宁村，无专业管理人员。日常管理由村负责维修、防洪、灌溉等工作，2002年水库进行加固维修。但由于修建年代较长，加之受当时条件限制，坝基清除不彻底，土料混杂，土层暗缝多，碾压不均等原因，造成水库蓄水运行后存在较大隐患。大坝无观测设施，汛期只能凭借堰顶高程加滚流厚度推算水库水位。4.2工程存在的主要问题东方红水库始建于1976年10月，1977年4月完工，是一座以灌溉为主的小(2)型水库。水库集雨面积0.485km²。2011年进行了安全复核，确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计、200年一遇洪水校核。根据2011年安全复核计算，现状20年一遇设计洪水位39.2m,200年一遇校核洪水位39.5m,坝体、泄洪设施及管理设施等存在一定的安全隐患。(1)大坝始建于上世纪70年代，为均质土坝，主要由人工挑筑而成。由于当时施工条件、技术落后，大坝只进行了部分清基。大坝施工质量均达不到现行规范及设计要求，输、泄建筑物现状存在一定的安全隐患，放水涵洞及溢洪道等工程质量差；放水涵洞漏水；溢洪道下游消能防冲设施有部分损坏。放水涵为φ200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。(2)坝基出现渗漏、两坝肩出现绕渗现象，影响大坝安全运行，需进行截渗处理。(3)大坝迎水面护坡为砼预制块护砌，目前护砌至39.5m高程，由于湖面广，风浪较大，(4)大坝背水坡无排水系统，大坝无反滤排水设施，并且缺少必要的大坝安全监测设施，防汛防汛交通、通讯及管理设施不完善。综上所述，东方红水库大坝存在比较严重病险，主要包括工程质量差、渗流不满足要求；溢洪道、放水涵洞存在安全隐患：缺少必要的大坝安全监测设施等，应属“三类坝”,建议尽4.3水库加固原则本次水库除险加固，以不改变水库设计正常蓄水位和汛限水位，不改变水库以灌溉为主兼有防洪等综合功能，不降低水库工程效益，不增加库区淹没范围为原则。4.4除险加固工程措施与建设内容本次水库除险加固，以不改变水库设计正常蓄水位和汛限水位，不改变水库以灌溉为主兼有防洪与养殖等综合功能，不降低水库工程效益，不增加库区淹没范围为原则。加固任务(1)大坝坝体防渗采用截渗墙：(2)更换放水涵启闭机和闸门，并新建启闭机房；(3)大坝背水坡做排水系统和排水棱体：(4)将迎水面砼预制块护坡接长至坝顶；(5)在东侧修建约50m长的挡土墙；(6)修建坝顶道路。4.5水库加固洪水标准根据2011年安全复核，东方红水库总库容16.0万m²,属小(2)型水库，工程等别为五等，大坝及主要水工建筑物为5级。大坝为均质土坝，原设计标准为20年一遇设计，200年一遇校核。本次根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的有关规定，结合《安徽省小水库除险加固设计指导意见》的精神，复核洪水标准仍采用20年一遇设计，200根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按20年一遇洪水设计。4.6水库洪水调洪计算条件东方红水库无法找到库容曲线资料，本次根据万分之一的实测地形图进行量算求得。水库水位～面积~库容曲线见表4-1水位(m)面积(万m²)库容(万m³)水位(m)面积(万n²)4.6.2汛限水位水库正常溢洪道无闸门控制，为开敞式宽顶堰，进口底板高程为38.5m,底宽7.0m。超出汛限水位水库自由泄洪，汛限水位为37.5m,本次除险加固设计起调水位为37.5m。4.6.3水库泄洪设施及泄洪运用方式东方红水库本次洪水复核仅考虑溢洪道泄洪，现状溢洪道为开敞式宽顶堰，进口底板高程为38.5m,底宽7.0m。4.6.4泄洪设施的泄洪能力加固改造后的东方红水库正常溢洪道水位、泄量关系分别列于表4-2。本工程泄洪建筑物为坝顶开敞式溢流堰，堰形为宽顶堰，堰顶高程为38.5m,溢流净宽7米，按照《混凝土重力坝设计规范》有关计算方法，泄洪能力按下式计算：m------堰上流量系数，取m=0.385根据上述流量公式，按照本次工程措施及工程尺寸特性，计算不同水位情况下的流量系数m、侧收缩系数ε和相应的水库水位流量成果表。加固改造后的东方红水库正常溢洪道水位、泄量关系分别列于表4-2。表4-2溢洪道水位～泄量关系表库水位(m)泄量(m³/s)04.6.5调洪计算成果根据以上确定的水库泄洪运用方式、水库容积关系曲线及设计洪水成果分别对现状和原设计泄洪建筑物泄量关系进行调洪演算，调洪成果见表4-3。频率P(%)5洪峰流量(m²/s)最高洪水位(m)相应总库容(万m²)相应滞洪库容(万m²)最大下泄流量(m/s)5加固工程设计容：迎水坡砼预制块护坡，背水坡排水系统和排水棱体，坝顶防汛道路，溢洪道修复，修建挡土墙，更换放水涵启闭机和闸门，并新建启闭机房等。5.1设计依据5.1.1工程等别、建筑物等级和洪水标准东方红水库总库容16万m³,最大坝高8.5m,根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),属小(2)型水库，工程等别为V等，大坝及主要水工建筑物为5级。大坝为均质土坝，根据水总[2008]428号《重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》和《安徽省小水库除险加固设计指导意见》的精神，设计洪水标准采用20年一遇设计、200年一遇校核。溢洪道消能防冲设施的设计洪水标准为10年一遇。《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000);《水利水电工程初步设计报告编制规程》(DL5021-93);《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001);《溢洪道设计规范》(SL25《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008);《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97);《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997);《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89);《水利水电工程环境影响评价规范》(SDJ302-88(试行))《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41-93);《水库工程管理设计规范》(SL106-96);(1)多年平均最大风速为15m/s。(2)特征水位与流量表5.1.4特征水位与流量东方红水库洪峰流量(m³/s)下泄流量(m³/s)库水位(m)下游水位(m)10年一遇20年一遇(设计)200年一遇(校核)死水位蓄水位(3)地形地质资料(4)地震工程区地震动峰值加速度0.05g,对应地震基本烈度为6度。5.2大坝加固设计大坝为均质土坝，现状坝顶高程40.5m,最大坝高8.5m,坝长251m,坝顶宽3.5m,坝上游坡约1:2.5,坝下游坡比1:2.5。5.2.1大坝存在的主要问题(3)大坝迎水面护坡为砼预制块护砌，目前护砌至39.5m高程，由于湖面广，风浪较大，需将护坡砌至坝顶。(4)大坝背水坡无排水系统，大坝无反滤排水设施，并且缺少必要的大坝安全监测设施，防汛防汛交通、通讯及管理设施不完善。5.2.2坝顶高程复核及坝顶改造(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)中有关规定，确定东方红水库大坝为5级建筑物。坝顶在静水位以上超高根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)(以下简称"导则"),按下式计算：R—风浪沿着坝坡的最大爬高，m;风浪沿着坝坡的最大爬高按式计算，式中：K△一斜坡糙率渗透性系数；R.一经验系数，由风速、坝前水深h、重力加速度g所组成的无维量W/√gh求得，设计情况下K.取1.05,校核情况下K.取1.0。多年平均最大风速为15m/s,设计情况下W取多年平均最大风速的1.5倍，校核情况下W取多年平均最大风速；设计情况下坝前水深7.2m(水域平均水深5.56m),校核情况下坝前水深7.5m(水域平均水深5.64m):设计情况风区长0.48Km,校核情况下风区长度0.55Km。波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式，按下列二式计算：H—水域平均水深，m;g—重力加速度，取9.81m/s²平均波长可按下式计算：经计算，设计情况下最大波浪爬高为0.93m,校核情况下最大波浪爬高为0.77m。根据“导则”,安全加高正常运用情况取0.5m,非常情况取0.3m。大坝坝顶超高及坝顶高程计算结果见表5.2.2。东方红水库大坝为均质土坝，现有坝顶高程40.05-41.00m。由表5.2.2可知，东方红水库大坝坝顶高程由校核洪水位控制，现状条件下计算坝顶高程为40.64m,现有坝顶高程部分不满足防洪要求。表5.2.2大坝坝顶超高及高程计算成果表设计条件设计水位(m)坝顶超高(m)计算坝顶高程(m)设计(5%)校核(0.5%)(2)坝顶加高设计根据坝顶高程复核结果，顶设计高程为40.64m,大坝局部高程不满足设计要求，但欠高不多。大坝坝顶坑洼不平，坝顶高程与设计顶高程相差不大，在主坝坝顶增加混凝土防汛路面后，坝顶高程可以达到设计要求。因此，主坝坝顶加固措施为：采用在坝顶修建防汛道路，垫高路基的方式使主坝坝顶高程达标。(3)坝顶路面坝顶防汛道路是大坝防汛的主要通道，现状坝顶未设防汛道路，致使坝顶杂草丛生，平整度极差，不能满足防汛抢险期的交通要求，也不满足规范要求。为完善坝顶交通，设计于大坝坝顶铺设路面。采用混凝土路面，路长251m,宽2.5m。路面结构为：上层为厚0.18mC25混凝土路面，下层为厚0.20m厚级配碎石。路面设置向下游侧3%的横坡，以利排水。坝顶下游侧设C25混凝土路缘石，厚10cm,顶部与路面齐平。5.2.3大坝防渗加固设计鉴于土坝填筑质量差，高水位时坝脚渗漏严重，防渗不满足要求，需进行防渗处理，以防止大坝产生渗透破坏，并降低坝体浸润线，减小渗流量，提高大坝稳定性。大坝采用防渗墙截渗。根据目前的施工技术水平，垂直截渗可选择塑性混凝土防渗墙、冲抓套井粘土井柱防渗墙以及多头小直径深层搅拌喷灌浆防渗墙、劈裂灌浆等四种方案。防渗墙布置：自坝顶轴线方向布置防渗墙，根据规范，墙顶高程不低于于非常运用得静水位，因此墙顶高程取校核洪水位为39.50m,截渗墙深入坝基强风化岩中0.50m,最大深度约8.5m,防渗墙面积2259m²。(1)方案一：塑性混凝土防渗墙混凝土防渗墙是利用专用的造孔设备营造孔槽，采用泥浆护壁，用导管在注满泥浆的槽孔中浇注混凝土并置换出泥浆，形成墙体。混凝土防渗墙具有适用范围广、适用性强、施工条件要求低且安全、可靠的特点，但施工速度较慢。本方防渗墙施工需要5m宽的施工平台，可将坝顶削低0.5m,施工完毕后恢复。(2)方案二：一多头小直径防渗墙多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙技术是运用特制的多头小直径深层搅拌桩机把水泥浆喷土体，同时钻头旋转搅拌，使喷入土层的水泥浆液与原土充分拌和在一起，形成抗压强度比天然土强度高得多，渗透系数较小，并具有整体性、水稳定性的桩柱体。将桩柱体互相搭接成一列，形成连续墙体起到截渗作用。(3)方案三：冲抓套井粘土井柱防渗墙冲抓套井粘土井柱是用冲抓锥造孔，把原坝身杂填土抓出，形成直井后回填粘土，孔与孔套接形成一道连续的粘土心墙。同时夯实对井孔壁周围的土体有挤实作用，增加其密实度。(4)方案四：劈裂灌浆劈裂灌浆利用最小主应力面和堤轴线方向一致的，根据土体水力劈裂的原理，顺堤向布孔，在灌浆压力下以适宜的泥浆液为能量载体，有控制地劈裂堤身，将与浆脉连通的所有裂缝、空洞、空隙等隐患用泥浆充填密实，同时浆压将筑堤土压密，最终在堤内顺堤向形成密实、垂直、连续、有一定厚度的浆液防渗固结体，从而达到防渗加固的目的。劈裂灌浆，沿坝轴线附近布置两排灌浆孔，排距1.5m,孔位梅花状布置，分二序施工。孔距：河槽段4m,岸坡段2.5m,孔深以进入坝基0.5m,灌浆孔口压力为0~0.5MPa,帷幕厚度：平均50～200mm(累计)。主排孔沿坝轴线布置，以建立连续的防渗帷幕；副排孔沿主排孔上游布置。通过压力泥浆的劈裂、挤压、渗透、充填、湿化固结，解决坝体的渗透稳定和以上四种方案在技术上都是可行的，均能够达到控制坝体和坝基渗流，降低坝体浸润线的目的。方案技术经济分析比较如下。方案一：优点是河槽段塑性混凝土防渗墙对各种土层适应性强，墙体开槽浇筑，施工质量直观明了，墙体连续性好，防渗性能可靠，墙体耐久性好，墙体为塑性，可适应坝体的变形与坝身土结合紧密。方案二：多头小直径深层搅拌成墙造价低，取材方便，施工速度快，施工工序少，工效高，成墙耐久性好；本方案工程投资最少。方案三：优点是上部采用粘土井柱墙防渗直观可靠，施工速度快。此方案的缺点是井柱施工内粘性土回填质量不容易控制。方案四：优点是设备简单，施工期较短，造价便宜，质量稳定可靠。缺点是：泥浆墙的硬化固结时间长，在灌浆施工中会出现大量的裂缝、冒浆、位移等。工艺要求较高，要有专以上4种种方案成墙面积为2259m²,投资对比见表5.2.1。表5.2.1防渗墙方案投资对比表厚0.35m)厚度0.2m)墙(孔距0.8m)单价(元/m²)造价(万元)工期(天)上述四种加固处理方案在技术上均可满足坝体防渗要求。方案二投资小，工期短，在小水库防渗加固工程中施工经验多，工程实施容易。因此，防渗加固设计推荐采用方案二多头(4)防渗墙设计大坝截渗采用多头小直径水泥土防渗墙。防渗墙厚度根据其允许渗透坡降[J]=60,结合施工可能产生的垂直偏差，选用桩径为400mm,桩间距225mm,垂直度不大于1%,搭接处理论成墙厚度最大260mm,最小150mm,可满足防渗墙厚度的要求。墙顶高程取校核洪水位为39.50m,截渗墙深入坝基强风化岩中0.50m。5.2.4上下游护坡现状大坝上游39.50m以下为预制混凝土护坡，39.50m至坝顶40.5m无护坡，坝坡不平，杂草丛生，不利于大坝管理，也不利于防汛查险。因此，本次设计对大坝上游坡混凝土护坡以上部分进行护砌。见图5.2-1上游现状护坡a)上游护坡高程39.5m至坝顶采用生态草坪护坡。生态草坪护坡高程为39.50m-40.50(坝顶)。护砌结构为：采用直径40cm正六边形中间底设各一道M10浆砌块石齿墙，断面尺寸0.40×0.6m(宽×高),每30m设置一道垂直坝轴线的齿墙，断面尺寸0.40×0.60m(宽×高)。b)下游护坡砂卵石混合料回填干砌石挡墙一C20砼压顶厚10cm保留原挡墙砂卵石混合料回填20cm厚东方红水库下游反滤及排水沟大样图材料的允许渗透比降；根据本次地勘资料，大坝填土临界水力梯度为0.15～0.30;因此，大图5.2-1大坝上游现状护坡5.2.5白蚁防治该水库不存在蚁害。5.2.6大坝渗流计算东方红水库始建于1976年10月，建成于1977年4月。当水库高水位运行时，坝基出现渗漏、两坝肩出现绕渗现象，影响大坝安全运行，设计采用截渗处理。本次除对现状坝体渗流计算进行复核外，主要是计算分析防渗加固处理后的效果。(1)计算断面及地层简化选取主河槽处的坝体横断面0+080作为大坝的典型横剖面，进行渗流计算，大坝座落在(2)计算参数选取本工程计算断面各土层渗透系数依照地质报告地质资料选取(采用建议值),对地质报告中未提供渗透系数的土层，则按该土层的地质特性，根据工程类比选定。计算采用的各土层表5.2.6-1渗流计算参数表土层水平渗透系数(cm/s)垂直渗透系数(cm/s)①层：素填土②层：中风化砂岩(3)计算工况根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的有关规定，渗流计算选择工况为：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校核洪水位与下游相应的水位：④库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。本工况计算上游坡水位降落后的浸润线位置，为上游坡抗滑稳定计算提供依据。因坝身为粘性土填筑，给水度值很小，在进行上游水位降落工况边坡稳定计算时，可以近似认为上游水位降落后，浸润线位置不变。因此，本工况不再计算。39.20校核洪水位39.50中3500①~③工况相应水位组合见表5.2.6-2。表5.2.6-2计算工况及相应水位组合表工况上游水位(m)下游水位(m)备注正常水位下游水位均取坝后地面水位设计水位校核水位(4)计算内容及计算程序根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的有关规定，大坝渗流计算主要内容为：确定坝体浸润线位置绘制坝体及坝基的流网图；确定坝体及坝基的渗流量；确定坝体及坝基的渗透坡降和出逸坡降并判断其渗透稳定性。所以本计算首先根据地质报告和有关规范计算出堤身浸润线、渗流等压线，然后计算出大坝渗流量，最后确定坝基的水平渗透比降、下游渗流出逸段的出逸比降，并论证坝基及坝后渗流出逸段的渗透稳定性。主坝渗流计算采用二维稳定渗流有限元法，计算分析软件采用河海大学土木工程学院开(5)计算成果及分析1)计算成果丁坝水库坝身及坝坡下游表层土为壤土，根据类似工程的渗透变形判定结果，确定出逸渗透破坏型式为流土型破坏；各相邻土层之间均不会产生接触冲刷和接角流失现象。防渗加固前后渗流计算成果见表5.2.6-3;校核工况下大坝渗流等值线及水力坡降数值图见图5.2.6图5.2.6-3。表5.2.6-3大坝渗流计算主要成果表工况渗透比降出逸高程单宽渗流量坝基水平比降最大出逸比降正常水位加固前加固后设计水位加固前加固后加固前加固后2)计算成果分析①大坝防渗加固前，大坝横剖面上的计算等势线分布符合一般均质坝的渗流规律。从计算成果图可以看出，按拟定的各土层渗透系数计算所得坝内浸润线位置及渗流出逸点较高，根据渗流要素表，计算断面上坝体与坝基接触面上的最大水平许渗透比降0.3,其渗透稳定可以满足要求；下游坝坡渗出段的最漏造成的。绕渗现象。图5.2.6-2校核工况下大坝渗流等值线及水力坡降数值图(截渗前)中36.305.2.7坝坡稳定计算大坝为均质土坝，现状坝顶高程40.5m,最大坝高8.5m,坝长251m,坝顶宽3.5m,坝上游坡约1:2.5,下游坡比1:2.5。(1)计算剖面(2)计算参数的确定表5.2.7-1大坝稳定分析选用物理力学指标表土料分区抗剪强度指标填筑体坝基(3)计算工况及安全标准(4)计算方法部位工况洪水频率P水库水位(m)下游水位(m)安全标准正常蓄水位正常运用条件设计洪水位校核洪水位非常运用条件校核洪水位骤降至正常蓄水位由39.5至36.5非常运用条件正常蓄水位缓降至死水位由36.5至32.0非常运用条件下游坝坡正常蓄水位正常运用条件设计洪水位校核洪水位非常运用条件(5)稳定计算成果分析稳定分析计算成果见表5.2.7-3。抗滑稳定计算结果表游坝坡最小抗滑稳定安全系数均大于《规范》规定的1.15:在非常运用条件下，上、下游坝表5.2.7-3大坝坝坡最小抗滑稳定安全系数部位工况库水位(m)下游水位(m)抗滑安全系数上游坝坡正常蓄水位设计洪水位校核洪水位校核洪水位突降至正常蓄水位由39.5至36.5正常蓄水位突降至死水位由36.5至32.0下游坝坡正常蓄水位设计洪水位校核洪水位5.3溢洪道工程加固设计溢洪道位于大坝右坝肩，进口设开敞式宽顶堰，堰顶高程38.5米，堰顶宽7米，堰下接好，泄槽底板与两侧边坡浆砌块石挡墙护砌冲刷严重，普遍存在勾缝砂浆局部脱落，砌筑砂浆局部被淘空等现象，另外下游无消能设施，下泄洪水对老河道冲刷严重。本次设计拟对溢洪道浆砌块石墙重新勾缝，对损坏的部分进行修复，并在溢洪道与下游河槽连接处设置堆石防冲槽。由于溢洪道无原设计图纸，本次设计按溢洪道斜坡段维修长度10m,堆石防冲槽长6m,宽20m,厚1m列工程量。5.4放水涵工程加固设计放水涵为中200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。本次设计拟对放水涵更换启闭机和闸门，并新建启闭机房。5.5观测设计东方红水库现状无观测设施，为了解坝身渗流情况，为工程管理、防汛抢险提供决策依据，在坝身埋设2组测压管。第一组测压管布置在最大坝高处，第二组测压管布置在坝左侧，与第一组相距40m。每组测压管布置3根，防渗墙后下游坡中间一根，坡脚一根，测压管底高程为坝基(基岩)下2m,测压管顶露出坝坡，管顶用C20混凝土做0.3m宽×0.3m长×0.3m深方形井保护，井壁、底厚度0.2m,井顶设混凝土盖板。测压管位置纵剖面见图5.5。图5.5测压管位置纵剖面图放水涵为中200铸铁管，启闭机已损坏，并未建启闭机房。本次设计拟对放水涵更换启闭机和闸门，并新建启闭机房。改建后放水涵进口底高程为32.5m,死水位32.0m,正常蓄水位36.5m,设计水位39.20m,校核水位39.5m,设计水头6.7m,校核水头7.0m。放水涵洞设置1套暗杆楔式手动闸阀，倾斜安装，闸阀位于放水洞进口。坝顶增设启闭机室，操作手轮设置在启闭机室内，通过加长杆连接阀体，手动操作。因加长杆较长，采用支座支撑，支座轴套材料为工程塑料合金。闸阀直径φ200mm,密封面材料为铜合金，闸阀自重约0.2t。闸阀后通过法兰与灌溉洞消力井里的预埋钢管连接，闸阀前接伸缩节，伸缩节通过法兰与进口钢管连接，钢管前端焊接拦污网。钢管内径为φ200mm,钢管长3m,钢管、法兰及拦污网重约0.2t。伸缩节重约0.It。加长杆长10m,间隔3m设支承。加长杆及支承总重约0.2t。放水洞金属结构改建工程量见附表6-3。建筑物名称闸门类型直径伸缩节加长杆及支承孔口發量數量數量(扇)单重总重直径总长度单重重数量单重总重(t)/加长杆长度(m)放水涵暗杆楔式闸闵111合计7施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程条件(1)工程位置支流上，是一座以灌溉为主的小(2)型水库。(2)工程概况及建设内容东方红水库总库容16万m³,水库工程等级为V等，主要建筑物级别为5级。水库枢纽有大坝、溢洪道、放水涵等组成，大坝为均质土坝，坝顶长度251m,顶宽3.5m,坝顶高程40.5m,最大坝高8.5m;溢洪道位于大坝右侧，宽顶堰，底高程38.5m,堰顶宽7m,最大泄洪流量11.5m³/s;放水涵共1座，进口底高程为32.5m,设计流量均为0.18m³/s。土方开挖5671m³,土方回填2203m³,堆砌石572m³,砼及钢筋砼152m³。(3)建筑材料供应条件(4)水源、电源7.1.2自然条件(1)水文气象条件1)气象条件水库流域内降水季节性强，时空分布不均，5~9月降雨约占全年降雨的70%左右。据历 (1978年),最大24h降雨量太平口站235mm(1969年)。每年6月中旬至7月下旬，都会出现一段降水量大，降水日数多的梅雨天气。梅雨期最长达43天(1974年),梅雨量最多达530.9mm(1969年),占全年降雨量的45%。多年平均气温16.7℃,年极端最高气温39.4℃(1959年8月23日),最低气温-13.5℃ (1969年2月6日)。一年中最热为7月，平均气温28.2℃;最冷为1月，平均气温2.7℃。境内历年平均初霜日为11月16日，平均年蒸发量为1095.91mm(1961年),最少年为774.1mm(1985年)。年平均日照时数21风，年平均风速3.3m/s,最大风速24.3m/s(1991年9月1日)。2)水文条件根据施工组织设计需要，需对东方红水库施工期10月~次年3月、11月～次年4月、11月～次年3月入库水量及洪峰流量进行分析。通过用面积比法分析本工程的施工入库水量与洪峰流量，其中洪峰流量按指数法进行比拟，经计算，10年一遇、5年一遇及3重现期(年)10月一次年3月1Ⅱ月一次年4月11月一次年3月流量53b)地形地质7.2施工导流织设计规范》(SL303-2004)规定，导流建筑物为5级建筑物，相应导流建筑物挡水标准为5本工程枯水施工时段拟选择在10月-12月，该时段内5年一遇洪峰流量为0.11m³/s,水量不足1万m³。7.2.3围堰设计水下部分边坡为1:5.0,水上部分边坡1:2.5。7.3料场的选择与开采本工程黄砂、碎石、块石均为外购，采购地黄砂、碎石、块石均属本区域建材供应地，材料质量能够满足工程需要，工程布置的料场提供大坝加培所需的土料。根据地质对天然材料调查，本工程所需的粘土土料选在距大坝0.5km的一处岗地，料区土层为粘土，棕褐夹灰色，可塑状，其质量和储量均可满足工程的需要.开采条件较好。采用1m³反铲装5t自卸汽车运至填筑面。7.4主体工程施工根据工程设计，大坝加固可分为四部分，下游坡反滤、坝顶道路。施工工序拟定如下，首先进行下游坡反滤施工，然后施工放水涵维修，最后进行坝顶路面的施工。以下分类进行说明。7.4.1大坝加固工程施工(1)下游贴坡反滤施工外购干砌石，石料由石料场运至坝顶堆放，人工装双胶轮车转运至上游护坡工作面，人工砌筑。(2)坝顶防汛道路施工主坝坝顶防汛道路长251m,宽度2.5m。上层为厚0.18m混凝土，下层为厚0.20m厚级配碎石。路面设置向下游侧3%的横坡，以利排水。坝顶下游侧设C25混凝土路缘石，厚10cm,顶部与路面齐平。溢洪道是枢纽的主要泄水建筑物。(1)砌石工程砌块石结合面应采用高压水枪冲洗平净，采用高标号砂浆砌筑，原有浆砌石应做灌浆加固处理。浆砌石厚度的允许偏差为设计厚度的±10%,坡面平整度用2m靠尺检测凹凸不超过(2)混凝土工程混凝土由0.4m³移动式搅拌机现场拌制，人工双胶轮转运入仓，人工平仓，机械振捣，垂直运输采用溜槽运输，溢洪道上部结构垂直运输采用卷扬机运输。对于新老砼结合面及基岩面，浇筑砼前须进行人工凿毛处理，新老砼结合面及基岩面均匀铺洒高一级标号的水泥砂浆。混凝土浇筑铺设均匀，分层清楚，无骨料集中现象，无架空、无孔洞，表面局部超出规定的累计面积不得超过0.5%,无露筋、裂缝等。7.5施工总布置根据本工程施工较分散的特点并结合当地社会、自然条件，确定本枢纽工程施工总布置原则以集中为主，分片为辅，充分利用当地条件为工程生产生活服务，并力求布置紧凑，少占耕地，尽量将施工及生活场地布置于工程永久管理区之内。a)对外交通道路东方红水库紧临203省道，交通方便。b)施工临时道路东方红水库除险加固主体工程主坝加固。以坝下公路结合坝顶路面作为施工临时道路的主干道，场内施工临时道路总长300m。(1)混凝土系统及砂浆搅拌系统本工程施工场地分散，施工作业面广，混凝土采用移动搅拌机现场就近拌制供给。选择混凝土拌和设备的主要依据是工程混凝土小时浇筑强度确定。放水涵洞和正常溢洪道施工砼高峰浇筑强度均在6~8m³/h之间，布置一台JZM-350移动式搅拌机。溢洪道施工时，布置一台JZM-350移动式搅拌机。(2)钢木加工厂及机修间本工程钢材加工主要是钢筋制作，木材加工主要是模板制作，均为常规加工，加工量均不大，拟在现场布置一个综合加工车间。本工程现场不考虑施工机械大修，要求承建单位进场时机械保养完好，现场仅设置小型机械修配车间，进行施工机械日常维修。(3)供水、供电、通信1)施工供电2)施工供水3)通信系统施工区通讯利用地方电话网，设1部程控电话、2部手机，以方便对外联系。7.5.4施工分区布置(1)生产管理与生活区布置(2)施工工厂区及仓库布置表7.5.4施工工厂及管理生活用房一览表序号房建面积占地面积一生产设施1混凝土拌和站2钢木加工厂3机械修理站4砂、块石堆场5混凝土骨料堆场6施工设备停放场7综合仓库8水泥库9二生活及管理用房7.5.5土方平衡及弃土弃渣规划本工程土方开挖总量5671m³(含围堰拆除),其中用于回填5203m³,弃土468m³;土方挖填基本平衡，弃土用于占地复耕。7.5.6施工占地本工程施工征地主要为施工工厂及管理生活用房占地2亩、临时堆土征地1亩，共占地面积3亩，按临时征用1年考虑。7.6施工总进度7.6.1施工总进度安排原则施工总进度的安排主要依据是：工程自然条件、水工枢纽布置和主体及临时工程量，采用的主体工程施工工艺、导流方式等。同时应参照国家颁布的有关现行规范、定额、手册，如《水利水电工程施工组织设计规工组织施工手册》等。由于工程施工天数受水文、气象因素影响很大，如降雨量、气温等因素，还受节假日、停电、计划安排等停工因素影响：根据已有的气象资料，每月的日历天数扣除气象因素影响的停工天数，确定土方填筑工程施工天数月平均为22天，其他各项工程的施工月平均天数确定为25天。本工程施工总工期共3个月，即从第一年10月到12月。(1)工程筹建期施工第一年9月底前，由业主完成对外交通、施工供电和通信系统、征地以招投标及签约等工作。(2)工程准备期工程准备期为第一年10月初开始，月底结束。施工单位进场，完成场内交通、施工临时用房、混凝土拌制系统、风水电系统及必要的场地平整等施工前准备工作。(3)主体工程施工期主体工程施工期3个月。自第一年10月初至12月底，完成大坝、溢洪道、放水涵洞等所有加固工程的施工。(4)工程完建期施工完建期2个月，即第二年1~2月，完成工程竣工总验收。序号工程项目第一年第二年1大坝加固工程912施工准备多头小直径截渗墙坝顶防汛道路2溢洪道加固3放水涵维修4竣工清理及验收本工程施工总工日0.18万个，施工期平均上工人数25人，高峰上工人数35人。7.7主要技术供应根据本工程的建筑规模，其主要建筑材料需要总量见表7.7.1。水泥块石黄砂柴油07.7.2主要施工机械设备东方红水库除险加固工程所需主要施工机械设备见表7.7.2。序号设备名称规格型号单位数量1液压反铲挖掘机台22自卸汽车台33台14蛙式打夯机台25潜水泵台36台27辆28台39汽车吊辆1载重汽车辆1台1台1台1电焊机台18.1淹没处理本次除险加固不改变泄洪设施的型式与规模，不会抬高水库各标准洪水位，因此不增加淹没损失，不存在增加移民和淹没赔偿问题。8.2工程占地8.2.1工程占地范围本工程占地范围包括工程永久占地和施工临时征地。根据加固工程设计，本次除险加固工程包括大坝坝身加固和坝基防渗处理、溢洪道、放水涵的加固改造等工程建设占地，均位于现有管理范围之内无需永久征地。另根据施工总体布置，本工程施工临时征地主要为取土区。8.2.2实物指标本工程征地范围内实物指标主要为土地、无其它附属设施等内容。本工程临时占用土地按类型分应为农用地，其临时征地总面积为3亩，为低山丘陵地。8.2.3补偿投资征地拆迁补偿投资，以调查的征地拆迁实物指标为依据，按照国务院颁布的74号令及省内有关标准结合现行实行的有关方针、政策、规程、规范，结合当地的实际情况进行编制，经计算，本工程征地拆迁补偿总投资为2.16万元。9环境保护设计与水土保持《中华人民共和国环境影响评价法》(2003年9月1日实施);《水利水电工程环境影响评价规范》(SDJ302-88);《江河流域规划环境影响评价规范》(SL45-92):《中华人民共和国水土保持法》(2010年12月25日);《中华人民共和国水土保持法实施条例》(1993年8月1日国务院令第120号);《安徽省实施(中华人民共和国水土保持法)办法》(2004年7月1日)。本次加固工程会对生态环境和社会环境会产生一定的有利与不利两方面影响，采取一定的环境保护措施，会使不利影响减小或避免。由于本水库处在地广人稀的低山地区，除险加固对环境带来的不利影响主要是施工期的影响。加固大坝、溢洪道等工程施工中会产生废水、噪声、粉尘以及弃碴等会对施工区的水环境、声环境、大气环境以及植被等带来短时的不利影响，这种危害是局部的，有限的，不会对库区水质及下游农作物产生危害，不会对环境造成大的不利影响。1)不利影响加固工程施工过程中会对环境有不利影响，如材料运输、施工噪声、施工区生产生活污废水的排放等，另外，施工取土、弃渣有可能产生水土流失，或加重水土流失，取土也会导致土壤肥力的降低，施工和工程占地还会改变现有的土地利用情况。施工人员的生产生活会对当地的土壤、植被和水质均会带来一定的不利影响。因施工需要，本加固工程的实施要放空水库，这对第二年农业灌溉用水会产生一定的影响，需要求下灌区调整作物的种植结构，减小其影响程度。本次除险加固工程的施工范围是有限的，对环境的影响是局部的、暂时的，不会对地区环境造成大的不利影响，不存在制约工程实施的环境因素，只要在施工中落实环境保护和水土保持，工程对环境的不利影响基本可以得到消除。2)有利影响除险加固工程实施完成后可以确保水库大坝防洪安全，保护下游集镇、基础设施的防洪安全及居民的生命财产安全，保障和改善灌区供水条件，对促进当地经济发展、保护经济成9.3环境保护设计加固工程对环境的不利影响是短期的，应采取以下措施使不利影响得以减小或避免。在邻近居民区应注意控制噪声，施工应避开人们的休息时间。施工中应注意水土保持工作，取土时应进行表土剥离，取土后再进行覆土，并尽快恢复植被，弃土、弃渣应集中堆放于洼地，四周应进行挡护处理，表面整平后应恢复植被，尽量避免汛期取土或弃土，避免占用和破坏绿地，防止产生严重的水土流失事件。施工人员的安全和健康也应得到足够的重视，加强人员的健康保护，防止传染疾病的发生和流行。生活污水主要是施工人员日常生活排放，其中有机物含量高，细菌、病原菌较多，容易孳生蚊蝇、传播疾病，有碍人群的身体健康，应集中进行消毒处理，达标后排放，严禁将其排入库区，河道。施工废水中主要污染物是悬浮物，建一个生产废水沉淀池，将生产废水沉淀后排放，严禁将其直接排入库区，河道。加固工程实施中，应适时进行工程环境监测，监测内容主要有噪声、水质。总之，本次除险加固工程的实施对周边的环境影响不大，只要在施工中注意环境保护和水土保持，对环境的不利影响可以减小或消除，不存在制约工程实施的环境因素。9.4水土保持设计认真贯彻“预防为主、全面规划、综合防治、因地制宜、加强管理、注重实效”的水土保持方针，合理配置生物与工程、临时性与永久性措施，以形成有效的防治体系，保护和合理利用资源；坚持与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”政策；坚持综合治理与绿化美化相结合，实现生态、经济和社会效益的同步协调发展。工程弃土和弃渣堆放于指定地点，渣土堆放结束后，对堆放区进行碾压，再进行表土回填，覆土层厚为0.2~0.3m,覆土后，再配置植被，并采取有效防护措施，保证不发