小(二)型水库除险加固工程初步设计报告

1、I 前前 言言 XX 水库位于 XX 县 XX 镇 XX 村北，距县城西南 8.1km。是一 座以解决人畜饮水、灌溉、养殖为主，兼顾防洪的小（2）型水库。 自 1974 年建成以来，已运行近 37 年，为当地经济发展起到了较大 的作用。 XX 水库于 1973 年 10 月开始动工兴建，1974 年基本建成。设施 灌溉面积 5000 亩，有效灌溉面积 3500 亩，是 XX 村、赵家咀、仁安 村等 6 个行政村的人畜饮水水源地。 XX 市水利局和政府各级主管部门，一直对该工程都很重视。 XX 年 3 月 XX 市水利局依据水利部颁发的水库大坝安全鉴定办法 ，组织专家对该水库进行了全面系统的安全

2、鉴定工作，评定该水库 大坝为三类大坝，并指示水库管理单位“尽快完成除险加固，确保 大坝安全正常运行。 ” 安全鉴定对 XX 水库提出的主要问题如下： 1.大坝防洪能力不能满足 200 年一遇校核洪水要求。 2.坝体沉陷，迎水坡未砌护，坡面冲刷破坏严重，背水坡无排水 设施，随处可见冲沟，坝后无排水体。大坝渗流稳定和上游坝坡抗 滑稳定不满足规范要求。 3.溢洪道浆砌石衬砌已老化破坏，损毁严重。另外，左岸坡过陡， 经常垮塌，造成溢洪道淤堵非常严重，加之溢洪道桥断面较小，桥 下已基本堵死，泄洪能力严重不足。 4.无管理用房和大坝观测、防汛通讯设施。防汛道路为土路，坡 陡弯急，通行不便。 安全鉴定对 X

3、X 水库提出的运行管理或除险加固的意见和建议如 II 下： 1.水库防洪能力不满足 200 年一遇洪水要求，现状坝高不够，加 之溢洪道淤积破坏严重，泄洪能力严重不足，应尽快采取工程措施， 使水库达到 200 年一遇洪水标准要求。 2.对迎水坡培厚并采用砌石护坡，修整背水坡，增加坝后排水系 统及排水棱体。 3.加固改建溢洪道，并对左岸高边坡进行削坡治理。 4.为便于防洪调度，建议增设放水设施。 5.新建管理用房，增设大坝观测及通讯设施。 6.改造上坝道路，配备必要的交通工具，确保防汛安全。 7.除险加固前应加强工程观测和运行管理，降低水位运行。 受 XX 县水利局委托，XX 年 7 月，我院开始

4、该项目的初步设计 工作。根据大坝安鉴等前期工作成果及本阶段有关成果，确定 XX 水 库除险加固工程初步设计阶段主要任务为：重新进行调洪演算、大 坝稳定复核，根据复核成果对大坝加固补强，上游面放坡处理，下 游面加固改造，新建排水棱体，增设观测设施；溢洪道加固改造 （包括改建溢洪道交通桥） 、加宽硬化防汛抢险道路等。本次除险加 固工程完成后，将使水库的效益得到充分发挥。 在该项目的设计过程中，省水利厅、XX 市水利局、XX 县水利 局、XX 村等有关领导和专家给予了很多帮助和指导，在此我们表示 衷心感谢！ 1 1 1 综合说明综合说明 1.1 工程工程现状现状 XX 水库位于 XX 县 XX 镇

5、XX 村北，距县城西南 8.1km。是一 座以解决人畜饮水、灌溉为主，兼顾防洪的小（2）型水库。 水库工程由均质土坝、溢洪道等部分组成。坝址区地震基本烈 度为 6 度。 水库工程于 1973 年 10 月动工兴建，1974 年大坝建成。本工程 是群众运动的产物，施工质量较差。运行 30 多年来，对缓解灌区用 水矛盾，增加抗御自然灾害能力，保护人民生命财产安全，促进当 农业增产和保障社会稳定发挥了较大作用。水库一旦失事，将致使 0.5 万耕地无法灌溉，还将对下游的胡家水库、原底煤矿、306 省道成严 重威胁。 本工程由大坝和溢洪道组成。大坝为均质土坝，坝顶宽 3m，坝 顶长 63m，最大坝高 1

6、4.2m，坝顶高程 1213.21m，背水坡设戗台一 个, 坝后没有设置排水体。溢洪道位于大坝左岸，为河岸开敞式,底 宽 4m，全长 165m，由进口段、缓坡段和及下游消能段组成。 项目区位置示意图项目区位置示意图 2 1.2 除险加固的必要性除险加固的必要性 XX 水库由于施工质量差等原因，使水库长期处于带病运行状态， 按水库大坝安全鉴定办法规定应立即进行除险加固，使水库尽 快达到规定的设计标准，并能按设计要求正常运行。下面从设计标 准、存在问题、灌溉及防洪等方面阐述除险加固的必要性： (1)XX 水库为小(2)型水库，属等工程，原设计防洪标准偏低， 不满足防洪要求。按照现行防洪标准 （GB

7、5020194）的有关规 定，其防洪标准定为 20 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。经 复核，坝顶高程不满足要求。 (2)XX 水库上游坝坡较陡，不满足稳定要求，坝面没有砌护；下 游无排水棱体，无排水沟，坝顶、坝坡有塌坑，冲沟较多，冲刷破 坏非常严重。 (3) 溢洪道从左岸坡脚下穿过，由于岸坡过陡，遇多雨时段，经 XXXX 水库水库 3 常垮塌。目前溢洪道断面淤堵非常严重，泄洪能力严重不足，出口 段损毁严重，无消力池。 综上所述，XX 水库必须尽快除险加固。 1.3 除险加固工程设计综述除险加固工程设计综述 1.3.1 水文水文 1.3.1.1 流域概况 XX 沟水库位于 XX 县 X

8、X 沟，属等小（2）型水库。坝址以上控 制流域面积为 4.12km2，主河道长度 3.5km，河道平均比降 30.3。 流域属黄土丘陵沟壑区，表上多为黄土状粘土，近年来由于实 行退耕还林政策，自然植被恢复较好，农耕地少，水土流失减缓。 1.3.1.2 洪水复核 （1）洪水复核标准 根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 （SL252-2000） ， XX 水库属五等小（2）型水库，本次设计按照现行国标防洪标准 (GB50201-94)规定复核，本工程防洪标准为：设计洪水采用 20 年一 遇洪水设计,200 年一遇洪水校核。 （2）洪峰流量和洪水总量计算成果 P=5% Qp=33.5m3/s W

9、=31.56 万 m3 P=0.5% Qp=78m3/s W=66.98 万 m3 （3）XX 水库坝址洪水过程线 4 1.3.2 工程地质工程地质 1.3.2.1 水库区地质概况 依据中国地震动参数区划图（GB18306-2001） 标准 2008 版 划分，工程区地震动峰值加速度 a=0.05g，地震动反应谱特征周期 5 T=0.40s，相应的地震基本烈度度。 （1）地形地貌 工程区位于渭北黄土高塬南部， 泾河一级支流百子河上游 XX 沟，东北高，西南低，河谷呈“U”型发育，深切黄土塬面 2030m， 两岸黄土原面平坦开阔，向南微倾，流域高程 11501300m。 （2）地层岩性 工程区位

10、于黄土高原区，出露地层均为第四系松散堆积（Q） 。 （3）水库渗漏 库区地形封闭，两岸地下水位低于水库正常蓄水位，库盆由 Q2 黄土状壤土夹古土壤层组成。Q2 黄土状壤土夹古土壤层呈弱透水， 库水补给地下水，因此，不存在 水库永久性渗漏问题。 （4）水库塌岸 库区两岸为黄土台塬岸坡，主要由 Q2 黄土状壤土夹古土壤组成， 岸坡稳定。水库建成蓄水初期在两岸岸坡边已形成一些小范围塌落， 目前自然岸坡整体稳定，对工程正常运行无明显影响。 （5）水库淤积 水库地处黄土沟谷区，两岸均为第四系松散堆积物。水库淤积 主要由洪水带入的粉土及两岸崩积物组成，根据 XX 年 7 月测量资 料，现状坝前淤积高程 1

11、201.63m，坝前淤积低于现坝顶 11.68m，淤 积厚度 3.32 m。水库淤积不严重。 （6）水库浸没与淹没 水库的回水长度及蓄水范围与原库水范围变化不大，故不存在 浸没与淹没问题。 1.3.2.2 坝基(坝肩)工程地质条件 6 a 坝基 根据现场勘察资料分析，坝基为黄土状壤土，黄土状壤土压缩 系数 a12=0.20MPa-1，渗透系数 Kv=5.010-5cm/s，Kh=9.910- 5cm/s，属弱透水，饱和快剪抗剪强度指标 C=15kPa，=19.8。坝前 库内淤积有约 3.32m 厚的淤泥质粉质粘土，渗透系数 K110- 6cm/s，属弱透水性。所以坝基渗漏轻微。 b 坝肩 两坝

12、肩边坡高 2030m，坡度 4050。左右坝肩地层均为黄土 状壤土夹古土壤，层厚大于 20m，不具湿陷性，s=0.0010.009, 渗 透系数 K=5.010-59.910-5cm/s，属弱透水。 据现有资料，大坝经多年运行观测，蓄水一般在低水位运行； 结合目前观测，坝后无明显渗漏点，仅在坝面与右坝肩结合部有冲 沟，认为原施工时对岸坡清除不彻底，大坝填筑土与岸坡结合质量 较差。建议可对两坝肩结合部位采取防渗处理。 c 坝前淤积 水库淤积主要由洪水携带上游的粉土及两岸坡积土组成，据 XX 年 7 月测量，坝前淤积厚度约 3.32m。根据安鉴资料及工程类比， 坝前库内淤积土 干密度 d= 1.2

13、1g/cm3，抗剪强度 C=9kPa，=8， 压缩系数 av=1.0MPa-1,属高压缩性土。渗透系数 K110-6cm/s,属微 透水。 1.3.2.3 坝体填筑质量 坝体填筑土的干重度 d=13.016.4KN/m3，平均干重度 d=14.5KN/m3，平均压实系数 C=0.82，最大、最小干密度差值 0.34KN/m3，表明大坝填筑中各层土的压实程度差异性大，碾压质量 7 不均匀；不合格样的最小值为 13.0KN/m3，仅达到施工控制干重度的 74%，大坝填筑质量较差。虽经 30 多年的运行和沉降压实，目前大 坝填筑质量仍未达到 SL274-2001碾压式土石坝设计规范要求的 填筑质量标

14、准，建议坝体应进行防渗加固处理。坝体土的渗透系数 K=0.4010-59.7310-4cm/s，其中垂直渗透系数 Kv=0.410- 55.6110-4cm/s，水平渗透系数 Kh=1.1010-59.7310-4cm/s，属中 等弱透水性，不完全满足均质土坝防渗标准要求。 1.3.2.4 其它建筑物的工程地质条件 溢洪道左岸边坡高大于 1015m，现状边坡大于 70，土层为 Q3 黄土和 Q2 黄土状壤土夹古土壤；右岸边坡高 35m，边坡 30左 右，依据工程地质手册 （第四版）查得边坡经验值应为 4550， 由此可知左侧边坡属不稳定边坡。 溢洪道底板为 Q2 黄土状壤土夹古土壤，溢洪道底板

15、淤积层厚度 为 0.50.7m，由于开挖已将表部湿陷性地层作了清理，现状地基不 具湿陷性。允许不冲刷流速 V=0.50.6m/s；建议对溢洪道全段进行 清淤；两内侧墙衬砌加固；对溢洪道左侧不稳定斜坡进行削坡治理 及衬砌加固，削坡坡比 1: 0.75。 1.3.2.5 天然建筑材料 a 土料 土料场选在水库左坝肩上游路边，高出坝顶 1015m。堆积地 层为 Q3黄土和 Q2黄土状壤土夹古土壤层，土质均匀，可开采层厚 10.0m，储量丰富，开采方便。大坝填筑土料的各项质量技术指标均 满足规范要求。 b 砼骨料 8 据调查，工程区附近没有符合SL251-2000规范要求的砼粗 细骨料。砼粗骨料（砾石

16、）场建议选在距坝区 10km 的 XX 县城北三 水河砂石场，当地工业与民用建筑均选用该骨料；砼细骨料（砂） 建议外购，选择渭河砂或灞河砂，距坝区约 150km。据调查，其质 量满足规范要求。 c 石料 初选石料场位于距离坝区 20km 的彬县早饭头，为泾河左岸侏罗 系长石砂岩，与薄层砂岩、页岩成互层，岩层近水平，节理极少发 育，青灰色，单层厚 2.04.0m，宽约 5.0m，长 800m，储量丰富。 其质量指标基本满足规范及用量要求。 1.3.3 除险加固工程任务和规模除险加固工程任务和规模 1.3.3.1 水库除险加固的任务 根据安鉴结果和本阶段有关计算成果，确定本次除险加固工程 的具体任

17、务为： 1、根据来水量及用水过程，对水库的泄洪规模进行复核，确定 合理的工程规模； 2、对大坝安全进行复核，并对大坝进行加高培厚处理，坝顶整 修硬化，增设排水棱体，完善下游岸坡排水系统等，上游坝坡新增 干砌石护坡，下游坝坡植草皮护坡； 3、对现状溢洪道工程进行改造、加固，并增设末端消能设施； 4、新建过溢洪道至坝顶的交通桥； 5、补充完善大坝安全监测系统； 6、完善管理设施； 7、整修上坝防汛道路。 9 1.3.3.2 除险加固工程的规模 （1）防洪标准 根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 （SL252-2000） ， XX 水库属等小（2）型水库，本次设计按照现行国标防洪标准 (GB50

18、201-94)规定复核，本工程防洪标准为：设计洪水采用 20 年一 遇洪水设计,200 年一遇洪水校核。 （2）地震设防烈度 依据中国地震动参数区划图（GB18306-2001） 标准 2008 版 划分，工程区地震动峰值加速度 a=0.05g，地震动反应谱特征周期 T=0.40s，相应的地震基本烈度度。 1.4 工程布置和主要建筑物设计工程布置和主要建筑物设计 1.4.1 工程级别及设计依据工程级别及设计依据 根据水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL2522000） ， 本工程为等小（2）型，主要建筑物和次要建筑物级别均为 5 级。 1.4.2 除险加固工程的原则除险加固工程的原则 XX

19、水库是已成工程，其主要建筑物已形成固定模式，且多年来 水库在灌溉、防洪等方面对当地的经济发展及人民生活的改善起到 了较大的促进作用，故本次除险加固工程的实施应充分考虑到该工 程的历史和现状，尽可能减小对水库正常运行的影响。并且不改变 原设计规模。 1.4.3 工程布置工程布置 根据工程原有平面布置，结合初设地勘资料，拟定除险加固工 程设施。对大坝进行加高培厚，原有坝轴线不变。坝顶铺设泥结石 10 路面；设坝顶和下游坝面排水沟；新增下游排水棱体；上游增设坝 面干砌石护坡；下游坝坡为草皮护坡。根据溢洪道设计规范，在充 分利用现状溢洪道已成的泄槽条件下进行溢洪道轴线布置。在对现 状溢洪道轴线及泄流能

20、力复核和论证的基础上。对溢洪道拓宽加深 并进行砼衬砌，以满足 200 年一遇洪水泄流要求。通向库区的 3Km 上坝道路需要加宽改造，用泥结石硬化路面。在左坝肩建管理用房 50m2。 1.4.4 大坝加固设计大坝加固设计 经实测，大坝现状上游坡坡比为 1:1.74；下游坡分两级坡比，自 上而下分别为 1:1.76 与 1:2.54，在高程 1205.88 处有一宽 3.3m 的马 道，但马道已向下游塌陷。 经计算，坝顶高程不够，上游坝坡不稳。经比较采用上削下培 的方法加高培厚大坝。 大坝上下游坡面有多处冲坑和塌陷并生长许多杂草和灌木，首 先铲除杂草和灌木，对原坝面清表 50cm，然后对上游进行放

21、缓到 1:2.5，下游进行加高培厚，对原坝面清表 50cm，由上游坡 1:2.5 加 高到高程 1213.94m，培厚后下游坡自上而下坡比为 1:2.0 与 1:2.5， 在高程 1205.88m 处设一宽 2.0m 的马道；其中，对冲坑和塌陷夯填 处理。 上游淤积面以上采用干砌石护坡，护坡采用块径不小于 30cm 的 干砌片石，下铺 20cm 混合砂砾料作为反滤。淤泥面坡护基础采用格 宾石笼加固。 由于原坝体无排水设施，设计在下游坝脚设排水棱体，岸坡及 坝面设排水沟。下游坝坡面采用草皮护坡。 11 1.4.5 溢洪道加固改建设计溢洪道加固改建设计 为了确保水库的泄洪安全，本次设计在现状工程的

22、基础上对溢 洪道进行改造及加固。根据调洪演算确定的水库规模可知，在 200 年一遇校核洪水时，水库校核洪水位为 1213.14m，最大下泻流量为 63.32m3/s。 (1) 导墙段（桩号：0-030.000+000.00） 导墙段轴线长 30.0m，底板高程 1209.3m，边墙及底板均采用浆 砌石砌筑，边墙坡比为 1：1，槽首底宽 12.0m。槽末底宽 5.0m，与 宽顶堰相连；具体尺寸详见设计图纸。 (2) 溢流堰段（桩号：0+000.000+010.00） 溢流堰为宽顶堰，段长 10m，纵比降为 0，底宽 5.0m，横断面 为矩形。边墙及底板均为 C20 混凝土砌筑。具体尺寸详见设计图

23、纸。 (3) 收缩渐变段（桩号：0+010.000+020.00） 收缩渐变段长 10.0m，底板高程桩号 0+010.00 处为 1209.3.0m， 以坡比 i=1/50 的底坡与泄槽段连接；溢洪道底宽由桩号 0+010.00 的 5.0m 渐变为桩号 0+020.00 的 3.0m。收缩渐变段横断面为等腰梯形， 边墙为扭面，扭面末端即桩号 0+020.00m 断面边墙坡比为 1:1，边墙 及底板均为 40cm 厚 C20 混凝土浇筑。具体尺寸详见设计图纸。 (4)陡坡段（桩号：0+020.000+126.85） 陡坡泄槽段全长 106.85m，桩号 0+020.000+098.00 段纵

24、比降为 1：100，桩号 0+098.000+126.85 段纵比降为 1：5。底宽为 3.0m， 边墙坡比为 1:1，边墙及底板均为 40cm 厚 C20 混凝土浇筑，并加配 温度钢筋。沿陡坡段每隔 10m 设置深 0.4m，宽 0.4m 的齿墙。 12 (5)消能段（桩号：0+126.850+141.85） 消力池采用梯形断面，池长 15m，池深 4.5m，池宽 10m，断面 结构为梯形，边坡为 1：1.0，底板厚取 0.40m，边坡厚 0.40m，采用 C20混凝土浇筑并加配温度钢筋。 (6)尾水渠段（桩号：0+141.850+145.26） 尾水渠段纵比降为 1：200，底宽为 3.0

25、m，边墙坡比为 1:1，边 墙及底板均为 40cm 厚 C20 混凝土浇筑。 （7）溢洪道底板排水设计 根据溢洪道现状地形及工程地质条件，在溢洪道底板中布设一 条纵向排水管。管材采用 200 软式透水管，外包土工织物，管沟 由粒径 520mm 碎石回填，管沟顶部采用土工膜（二膜三毡）覆盖。 该纵向排水管从宽顶堰处起始至挑流鼻坎末端结束，贯穿整个溢洪 道。 （8）分缝 溢洪道垂直轴线每隔 10m 设一道横向伸缩缝，缝宽 2cm，缝间 设有橡胶止水带，填缝材料为浸沥青木板条。 1.4.6 大坝安全监测设计大坝安全监测设计 根据土石坝安全监测技术规范 （SL6094）及水库规模，进 行大坝安全监测项

26、目设计。安全监测项目应包括变形监测、坝址水 文气象监测等。根据小（2）病险水库除险加固工程特点，本次监测 设计只设置水库水位标尺及降水量观测的雨量筒，及下游渗流量观 测的量水堰。 1.4.7 施工组织设计施工组织设计 a）施工条件 13 XX 水库位于 XX 县 XX 镇 XX 村北，在泾河一级支流百子河上 游 XX 沟道内。距 XX 县西南 8.1km，交通比较方便。施工及生活用 水，可建临时蓄水池、抽取库水；库区无供电源，可由 3Km 以外 6Kv 线路引来，在右坝肩设一台 30KVA 变压器，供施工用电和新修 管理站用电；管理站现无电话通讯线路，本次除险加固予以解决。 b）施工导流 本工

27、程未设引水建筑，采用水泵抽水灌溉。施工期首先利用水 泵将库水位降低到淤积面 1201.0m，枯水期完成大坝上游面加固改造， 根据枯水期径流计算，河道流量较小，施工时可用水泵将上游来水 抽排至溢洪道，排向下游。不需要修建其它导流建筑物。 c）溢洪道出口冲刷坑采用人工砌护，溢洪道交通桥采用现浇 T 梁。 d）大坝下游排水棱体，采购符合条件的新鲜岩石。 e）建筑材料供应 坝体填筑土料取自沟谷两岸。混凝土粗骨细料建议选县城北三 水河砂石场；砼细骨料建议选择用渭河砂或灞河砂，运距远。石料 建议选用石门山灰岩，距离坝区 10km,或泾河左岸早饭头砂岩，距坝 区 20km。 工程所用的水泥、钢筋、木材等其它

28、物资从 XX 县市场直接采购。 d）施工总进度 根据本工程主要工程量、施工特点、施工进度安排确定总工期 为 12 个月。 14 1.4.8 环境保护及水土保持环境保护及水土保持 XX 水库位于 XX 县 XX 镇 XX 村北，在泾河一级支流百子河上 游 XX 沟道内。坝址以上沟道长 3.5km，沟道平均比降 30.3，控制 流域面积 4.12km2。 除险加固工程实施时，由于施工干扰，对农田林果灌溉和供水 将产生一定的影响，施工中的废气、废渣、废水对环境产生临时影 响，但不会太大，而且通过环境保护措施，可以降到到最低。工程 兴建后水资源利用率提高，供水能力和灌溉保证率提高，区域防洪 能力加大，

29、经综合评价对环境影响的有利因素大于不利因素。 除险加固工程实施时，由于施工开挖、弃渣会对当地水土环境 造成一定的破坏，施工完成后应尽快予以恢复，宜林则林，宜草则 草，在除险加固的同时，开展山川秀美工程。 1.4.9 工程管理工程管理 本着便于工程管理的原则，按其负担的任务和管理运用要求， 确定除险加固后 XX 水库管理站人员编制共 4 人（新增 2 人）：行政 管理人员 1 人；运行管理人员 2 人；灌区管理人员 1 人。并针对水 库的日常运行管理配备必要的工具、器具。新增通讯线路 3.0km，新 建办公生产用房 50m2，改善防汛道路 3.0km。 1.4.10 工程概算工程概算 采用国家和

30、主管部门颁发的有关法令、制度、规程及陕西省计 委陕计项目20001045 号文颁发的陕西省水利水电工程概（预） 算编制办法及费用标准 、陕发改项目2009821 号文件。按编制年 XX 年第三季度价格水平进行编制。 经计算工程总投资 244.71 万元。工程所需投资由省、市和县三 15 级财政分摊解决。 1.4.11 经济分析与评价经济分析与评价 依据以上增量效益和费用流量分析结果，并根据水利建设项 目经济评价规范(SL72-94)中有关规定，主要国民经济评价指标的 计算结果如下： 经济内部收益率 EIRR：12.41 % 经济效益费用比 EBCR（is=8%）：1.44 经济净现值（ENPV

31、） （is=8%）：124 万元 可见，该项目的经济内部收益率8%, 经济效益费用比1, 经济 净现值0, 表明该项目具有良好的国民经济效益；再考虑到该项目的实施 有利于提高灌区系统运行的可靠性和管理水平，能产生很多间接效 益，从国民经济和地区发展的角度看，该项目是合理可行的。 1.5 对下阶段工作的建议对下阶段工作的建议 在施工开挖过程中，应专门配备施工地质人员，注意地质条件的 变化，及时对设计方案进行优化。 16 1.6 工程特性表工程特性表 XX 水库除险加固工程特性表 表 1-2 序号名 称单位数 量备注 一一 水文水文加固 原设计安鉴 1流域面积km210.8810.8810.88

32、2坝址控制流域面积km24.124.124.12 3 设计洪水（P=5%）洪峰流 量 m3/s33.5 38 4 校核洪水（P=0.5%）洪峰 流量 m3/s78 83 二二 水库水库 1水库水位 校核洪水位（P=0.5%）m1213.1 1213.0 1213.4 设计洪水位（P=5%）m1211.5 1211.4 1211.5 正常蓄水位m1209.3 1209.3 1209.3 淤积面高程m1201.1未测 3水库容积 总库容万m321.342421.75 调节库容万m313.151113.75 滞洪库容万m37.5977.4 死库容万m30.660.6 三三 下下泄泄流流量量及及相相应

33、应下下游游水水位位 设计洪水时最大泄量m3/s27.4529.027.0 校核洪水时最大泄量m3/s63.3270.568.5 四四 工程效益指标工程效益指标 1灌溉效益 灌溉面积万亩0.500.500.50 2供水人口万人0.80.80.8 3削减洪峰流量%14.6814.50 五五 淹没损失及工程永久占地淹没损失及工程永久占地 17 2工程永久占地亩0 18 序号名 称单位数 量备注 六六 主要建筑物主要建筑物加固 原设 计 安鉴 1大坝 型式均质土坝 地基特征黄土状壤土 地震设防烈度度6 坝顶高程m1213.9 1213.2 1214.1 坝顶宽度m566 坝顶长度m926363 2溢洪

34、道 型式开敞式 地基特征黄土状壤土 堰顶高程m1209.3 1209.3 1209.3 溢洪道长度m145210165 消能型式 消力 池 未设未设 堰长度m3 陡坡段坡度m1/1001/201/20 七七 经经济济指指标标 1静态总投资万元244.71 2总投资万元244.71 建筑工程万元152.56 机电设备及安装工程万元0 临时工程万元43.92 其他费用万元33.72 3综合利用经济指标 内部收益率%12.41 经济净现值万元124 效益费用比1.44 19 2 2 水文水文 2.1 流域概况流域概况 XX 水库位于 XX 县 XX 沟，属等小（2）型水库。坝址以上控 制流域面积为

35、4.12km2，主河道长度 3.5km，河道平均比降 30.3。 流域属黄土丘陵沟壑区，表上多为黄土状粘土，近年来由于实 行退耕还林政策，自然植被恢复较好，农耕地少，水土流失减缓。 2.2 水文与气象水文与气象 XX 沟流域属北温带大陆季风区，为半温半干旱气候，四季分明， 夏季炎热多雨，冬季干燥寒冷。当地多年平均气温 10.9，年极端 最高气温 40，极端最低气温-17；多年平均降雨量 600mm，多西 北风，最大风力 7 级，风速 15m/s。 2.3 水文基本资料水文基本资料 XX 沟水库所在小河沟流域既无水文测站也无雨量测站，属无资 料流域。 因此，该水库控制流域的水文分析只能采用无资料

36、条件下的水 文分析计算方法，即依据现有区域性的各种分析成果推求水文要素 的设计值。 2.4 设计洪水设计洪水 2.5.1 设计洪水标准设计洪水标准 XX 水库工程属等小(2)型工程，主要建筑物为 5 级。设计标 准为 20 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。 20 2.5.2 洪峰流量计算洪峰流量计算 本次依据XX 市水文实用手册和“陕西省中小流域设计暴雨 洪水图集”进行设计洪水推求。 2.5.2.1 经验公式法 XX 水文实用手册提供的洪峰流量经验公式的基本形式为： (1) n mp FKpQ 式中：设计频率为 P 的洪峰流量，m3/s； mp Q F 流域面积，km2； 经验参数和指

37、数，随分区的不同而不同。Kp 从XX 市水文实用手册查得参数，计算结果见表 2-1。 经验公式法不同重现期设计洪峰流量表经验公式法不同重现期设计洪峰流量表 表 2-1 重现 期 项目 200 年20 年 p K 28.011.3 n0.680.68 （m3/s） mp Q 73.329.6 2.5.2.2 由暴雨资料推求设计洪水 2.5.2.2.1 设计暴雨 （1）设计点暴雨量 由于 XX 水库控制流域面积为 4.12km2，小于 100km2，设计暴雨 历时采用 6h。 21 查陕西省中小流域设计暴雨洪水图集 （以下简称设计暴雨 洪水图集 ）提供的年最大 1h、 6h 点雨量均值等值线图、3

38、h 雨量 计算公式和年最大 1h、 6h 变差系数 Cv 等值线图，得 XX 沟水库控 制流域中心 1h、 3h、 6h 点雨量均值分别为 28mm、 38.5mm、47mm，变差系数 Cv 分别为 0.65、 0.70，由 Cs=3.5Cv，查 P-型曲线模比系数 Kp值，计算的不同重现期 lh、 3h、 6h 暴雨 量见表 2-2。 不同重现期不同重现期 lhlh、 3h3h、 6h6h 暴雨量表暴雨量表 表 2-2 重现期（年） 20020 1h 暴雨量(mm) P H1 109.864.4 3h 暴雨量(mm) P H3 155.989.9 6h 暴雨量(mm) P H6 194.61

39、13.3 （2）设计面雨量 由于 XX 沟水库控制流域面积仅 4.12km2，可以直接用该流域的 点雨量代替面雨量，不需修正。 （3）设计面雨量的时程分配 根据陕西省暴雨洪水图集提供的该区暴雨概化雨型，按照 同频率法计算设计暴雨时程分配，结果见表 2-3。 表 2-3 设计暴雨时程分配表设计暴雨时程分配表 时间 t (h) 1h2h3h4h5h6h 合计 22 H1/3100 100. 0 H3- H1 49.750.3 100. 0 雨 H6- H3 34.83332.2 100. 0 P=5%14.336.72 13.1 2 3.552.903.55 113. 3 P=0.5% 22.91

40、109.823.19 14.9 3 14.1613.81 198. 8 （4）流域形状改正计算 由于 XX 水库控制流域面积仅 4.12km2，流域形状修正量很小， 意义不大，故本次洪水复核对暴雨不做流域形状改正。 2.5.2.2.2 产流计算 （1）前期影响雨量 Pa XX 水库控制流域位于渭河以北地区，根据设计暴雨洪水图集 ，流域最大蓄水量 Im=100mm，设计情况下，前期影响雨量 Pa=Im/2=50mm。 （2）损失量和产流量计算 渭河以北地区以超渗产流为主，采用下渗曲线法计算损失量。 入渗率与土壤含水量的关系为： 23 （2） 18 . 6 78S 8 . 68578 08 . 1

41、 fmm SfmmS 当 当 式中:S土壤含水量，mm； f土壤入渗率，mm/h。 产流量计算采用下式计算： 34 （3） iii iiiii fIR fItfIR 0 式中:Ri时段产流量，mm； Ii时段降雨强度，mm/h； fi土壤入渗率，mm/h； 时段长，h。t 采用式（2）和式（3）计算的不同频率暴雨的损失量和产流量。 2.5.2.2.3 汇流计算 （1）扣除潜流计算 XX 沟库控制流域位于渭河以北地区，根据设计暴雨洪水图集 ，潜流量占净雨量的 15%，各时段采用平均扣除，当时段净雨量小 于潜流量时，净雨量全部为潜流量，从总潜流量中减去该时段潜流 量。计算的不同频率净雨量的潜流量、

42、地面净雨过程。 （2）汇流参数 m 根据设计暴雨洪水图集 ，渭河以北地区汇流参数 m 的计算公 式为： 24 （3） 0.4350.476 2.1 R mh mmhR70 FJ L 式中: hR时段净雨量，mm; L沿主河道的出口至分水岭的最大距离，km； J沿主河道长度 L 的平均比降，以纯小数计； 经验性指数，本分区均取 1/3。、 其它符号意义同前。 该公式的适用条件是流域面积小于 50km2，时段净雨量小于 70mm，当时段净雨量大于 70mm 时，根据设计暴雨洪水图集 ，式 (3)中的时段净雨量按 70mm 计算。 （3）洪峰流量计算 采用推理公式法进行汇流计算。计算公式如下: (5

43、) m m Qmj L F t ht Q 278 . 0 278 . 0 式中 为流域汇流时间 h。其他符号含义同前。 用上式计算 tQm 曲线、Qm 曲线，用图解法，两曲线相交 时，两曲线交点，即为所求的 Qm 及 。 得 P=5%时，Qm=33.5m3/s, =2.08h； P=0.5%时，Qm=78.0m3/s, =1.73h。 d)设计洪水过程线 25 (2)地面径流过程 根据设计暴雨洪水图集 ，主雨段过程线采用五点折腰三角形 概化，次雨段过程线用三角形概化。 主雨段地面径流过程 主雨段过程线形状系数公式采用设计暴雨洪水图集 提供的 计算公式。 （6） m a a Q Q K （7）

44、m b b Q Q K （8） W W Kw （9） T K 式中： Qm洪峰流量，m3/s ； Qa, Qb概化过程线上涨水和退水段折点流量，m3/s ； W 涨水段洪量，m3； W洪水总量，m3； 上涨历时，即流域汇流历时，h； T洪水总历时，h。 由设计暴雨洪水图集中查得渭河以北地区, 110 . 0 a K , , 五点折腰三角形概化过程线特征点时185 . 0 b K245 . 0 W K210 . 0 K 间计算公式为: (10)21 ( 0aWa KKTt 26 (11)2( 0bb KTt (12) 0 Tt (13) K TT 0 式中表示起始时间。不同频率洪水的主雨段地面径

45、流计算结 0 T 果如表 2-4 表 2-4 不同频率洪水主雨段五点概化地面径流过程线不同频率洪水主雨段五点概化地面径流过程线 时间 t(h)0.02.03.544.085.65 P=5% 流量 Q(m3/s) 0.00.03.6533.188.13 时间 t(h)0.02.03.283.735.04 P=0.5% 流量 Q(m3/s) 0.00.08.4877.0518.88 次雨段流量过程 次雨段流量过程采用三角形概化过程 。 总地面径流过程 将主雨段地面径流过程和次雨段地面径流过程按时间叠加即得 总地面径流过程，如表 2-5 不同频率总地面径流过程不同频率总地面径流过程 表 2-5 P=

46、5% ( )t h 0.02.03.544.085.6511.913.98 27 )/( 3 smQ0.00.173.6933.188.130.00.0 ( )t h 0.02.03.283.735.0410.2511.99 P=0.5 % )/( 3 smQ0.02.539.1477.0520.610.430 (3)地下径流过程 地下径流包括潜流和基流两部分。由于 XX 沟水库控制流域面积 仅 4.12km2,对渭河以北地区，基流量可不考虑。故本次仅考虑潜流 量回加。 根据设计暴雨洪水图集 ，潜流过程按等腰三角形考虑，其底 宽历时为 2T，峰值按下式计算： T FR Q 2 潜 潜 (15)

47、 式中: 潜流洪峰流量，m3/s ； 潜 Q 潜流净雨量，mm； 潜 R 地面径流过程总历时，h。T 潜流过程起点置于径流过程的起点；潜流峰值置于地面径流过 程的终点。 （4）洪水过程线 将不同频率洪水的地面径流和地下径流相叠加即得洪水过程线， 结果如表 2-6 和图 2-1、图 2-2。 不同频率洪水过程线不同频率洪水过程线 28 表 2-6 )(ht 0.02.03.283.735.0410.2511.99 )/( 3 smQ0.03.059.9978.0321.923.113.13 P= 0.5% 洪水总量（万 m3）67.0 )(ht 0.02.03.544.085.6511.913.

48、98 )/( 3 smQ0.00.344.033.538.611.021.2 P= 5.0% 洪水总量（万 m3）31.6 图 2-1 29 图 2-2 2.5.3 洪峰流量的选定洪峰流量的选定 将不同方法推求的洪峰流量和原设计成果汇总于表 2-7. 表 2-7 设计结果综合表 频率 项目 P=5%P=0.5% 经验公式法 29.673.3 30 暴雨推求洪水 33.533.578.078.0 从表 2-7 可以看出，暴雨推求设计洪水法结果与经验公式计算 结果接近，暴雨资料推求设计洪水法考虑了流域的形状系数、河道 比降、流域面积，并考虑到此法在理论上的严密性和其在小流域上 的适用性，因此本次除

49、险加固采用暴雨资料推求设计洪水的成果。 2.5.4 合理性分析合理性分析 利用陕西省中小流域暴雨洪水图集推荐的渭北地区产流、 汇流模型及参数，是通过该地区大量的实测暴雨、洪水、地形、地 貌数据进行分析而得到的，考虑了流域的形状系数、河道比降、流 域面积，并考虑到此法在理论上的严密性和其在小流域上的适用性， 并与周围省区进行了拼接，对于汇流参数 m 根据不同下垫面、流域 特征进行了综合分析，用在无资料流域推求设计洪水基本是可靠的。 该计算结果与经验公式计算的结果仅相差 6%-11%（表 2-7） ，因此， 设计成果是合理、可靠的。 31 3 3 工程地质工程地质 3.1 区域地质概况区域地质概况

50、 3.1.1 地形地貌地形地貌 工程区位于渭北黄土高塬南部，泾河一级支流百子河上游 XX 沟，东北高，西南低，河谷呈“U”型发育，深切黄土塬面 2030m， 两岸黄土原面平坦开阔，向南微倾，流域高程 11501300m。 3.1.2 地层岩性地层岩性 工程区位于黄土高原区，出露地层均为第四系松散堆积（Q） 。 1）中更新统风洪积黄土状壤土夹古土壤层(Q2eol+pl )，层厚大于 30m。 2）上更新统风冲积黄土(Q3eol )，覆盖于黄土原顶部，层厚 510 m。 3）全新统冲、坡洪积壤土（Q4al+pl） ，分布于河流阶地下部及冲 沟内。 3.1.3 地质构造地质构造 工程区位于鄂尔多斯台

51、拗南部，祁吕贺山字型构造盾地，周围 20km 范围内没有区域活动性断裂，地壳相对稳定，历史上地震活动 频率低、震级小，据史料记载工程区东北 20km 左右，1957 年 10 月 19 日曾发生过 4.3 级地震，根据区域地质调查资料分析，对工程 区的影响烈度不超过度，工程区处于相对稳定的地块上，属抗震 有利地段。依据中国地震动参数区划图（GB18306-2001） 标准 2008 版划分，工程区地震动峰值加速度 a=0.05g，地震动反应谱特 32 征周期 T=0.40s，相应的地震基本烈度度。 3.1.4 水文地质水文地质 工程区地下水主要含水层为黄土状壤土、壤土，属孔隙潜水， 第四系孔隙

52、潜水埋藏于第四系黄土地层中，地下水的主要补给来源 为大气降水和库水，以地下径流形式向大坝下游沟谷排泄。 3.2 库区工程地质条件库区工程地质条件 3.2.1 地质概况地质概况 水库位于渭北黄土高原南部的 XX 沟道上游，主河道长 6.5km，呈近南北向，库区沟谷呈“U”型发育，两岸黄土边坡高出河 床 20.030.0m；两岸较陡，倾角 4050，由 Q3 黄土和 Q2 黄土状 壤土夹古土壤层组成。 3.2.2 水库渗漏水库渗漏 库区地形封闭，两岸地下水位低于水库正常蓄水位，库盆由 Q2 黄土状壤土夹古土壤层组成。Q2 黄土状壤土夹古土壤层呈弱透水， 库水补给地下水，因此，不存在 水库永久性渗漏

53、问题。 3.2.3 水库塌岸水库塌岸 库区两岸为黄土台塬岸坡，主要由 Q2 黄土状壤土夹古土壤组 成，岸坡稳定。水库建成蓄水初期在两岸岸坡边已形成一些小范围 塌落，目前自然岸坡整体稳定，对工程正常运行无明显影响。 3.2.4 水库淤积水库淤积 水库地处黄土沟谷区，两岸均为第四系松散堆积物。水库淤积 主要由洪水带入的粉土及两岸崩积物组成，根据 XX 年 7 月测量资 33 料，现状坝前淤积高程 1201.63m，坝前淤积低于现坝顶（1213.21） 11.68m，淤积厚度 3.32 m。水库淤积不严重。 3.2.5 水库淹没与浸没水库淹没与浸没 水库加固培厚后的回水长度及蓄水范围与原库水范围变化

54、不大， 对库岸附近村镇和耕地影响不大。故不存在浸没与淹没问题。 3.3 坝址工程地质条件坝址工程地质条件 3.3.1 地形地貌地形地貌 坝址区沟谷呈“U”型，深 20.030.0m；沟底宽 20.030.0m；坝 顶高程 1213.21m，沟谷宽 50m 左右，沟谷两岸边坡较陡，倾角 4050。北高南低，地形表面较平缓。大坝下游两岸沟谷边坡较陡。 3.3.2 地层岩性地层岩性 库区地层岩性按工程地质特征分为5 个工程地质单元，分述如下： 水库淤积层(Q4al+L)：淤泥质壤土，黄灰褐灰色，软塑。 人工堆积（Q4S）：粉质粘土，浅黄浅褐色，以黄土为主， 土质不均，可塑，含有零星钙核及卵石，最大厚

55、度 13m 左右，为坝 体填筑土。 第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl） 、坡洪积层（Q4dl+pl）：壤土， 黄灰灰褐色，软塑疏松，分布于大坝下游沟道、漫滩及一级阶 地。 第四系上更新统风积层（Q3eol）：黄土，浅黄色，疏松，多 34 孔，垂直节理发育，底部有一层厚 1.5 左右的棕红色古土壤，覆盖 于两岸黄土塬面及二级阶地表部，厚 5.015.0m。 第四系中更新统风洪积层(Q2eol+pl )：黄土状壤土夹古土壤层， 黄土状壤土，灰黄色，土质均匀，具大孔隙。古土壤，棕红色，具 团粒结构，硬塑，含零星钙核。厚大于 30m，分布于坝址两岸下部。 3.3.3 地质构造地质构造 坝址区为黄土

56、高原区，基底岩层水平，构造不发育，第四系以 来无新构造活动。 3.3.4 水文地质水文地质 坝区两岸及冲沟未见地下水，据调查，地下水位埋深较大，低 于库水位高程 1204.62m，库水补给地下水，坝区地下水含水层以黄 土状壤土为主，属孔隙潜水， 地下水的主要补给来源为大气降水和库 水。本次在库内取 2 组水样。根据水质分析结果报告，库水化学类 型属 HCO3SO42-Ca2+-Mg2+型水，环境水对砼及钢筋砼结构中的钢 筋均无腐蚀性。 3.3.5 岩土力学指标岩土力学指标 土层的物理性质指标室内试验资料统计成果如表 3-3-1。 土层力学性质指标室内试验资料统计成果如表 3-3-23-3-6。

57、 35 坝体土物理性质指标试验结果统计表 表 3-3-1 土的天然状态稠度指标 含 水 率 湿 重 度 干 重 度 比重 孔 隙 比 饱 和 度 液 限 塑 限 塑 性 指 数 液 性 指 数 取 样 深 度 dGseSrWLWPIpIL 土 样 编 号 m%KN/m3_%- TK1- 1 1.0012.616.214.42.710.8494030.818.612.2 - 0.49 TK1- 2 2.0017.51713.32.720.9837232.819.813 - 0.18 TK1- 3 3.0023.51713.62.710.957713118.912.10.38 TK1- 4 4.0

58、024.918.5152.710.7718332.119.412.70.43 36 TK1- 5 5.0026.115.813.42.720.9854833.319.813.50.47 TK2- 1 1.0011.218.216.42.720.6264933.620.313.3 - 0.68 TK2- 2 2.0012.514.7132.711.0333331.41912.4 - 0.52 TK2- 3 3.0012.515.513.72.710.933631.619.112.5 - 0.53 TK2- 4 4.0020.117.214.32.710.866329.81811.81.17 TK2- 5 5.0018.915.5132.711.0394931.319.012.3 - 0.01 T