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四川省 XX 縣 XX 水庫 除險加固工程 初步設(shè)計說明書 XX 縣水利電力勘察設(shè)計隊 二 九 年 十二 月 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 1 1 綜合說明 . 5 1.1 工程概況 . 5 1.2 大壩安全鑒定結(jié)論 . 6 1.3 工程水文特性 . 8 1.4 工程地質(zhì) . 9 1.5 工程設(shè)計 . 10 1.6 施工組織設(shè)計 . 11 1.7 施工安排 . 12 1.8 施工總體布 置 . 12 1.9 水土保持與環(huán)境影響評價 . 12 1.10 除險加固工程建設(shè)的必要性 . 13 2 水庫水文及調(diào)洪演算 . 13 2.1 流域概況 . 13 2.2 洪水設(shè)計計算標準 . 14 2.3 調(diào)洪演算 . 14 3 工程設(shè)計 . 18 3.1 工程等級和設(shè)計依據(jù) . 18 3.2 安全復核 . 19 3.3 大壩整治設(shè)計 . 22 3.3.1 上游壩坡整治設(shè)計 . 22 3.3.2 下游壩坡整治設(shè)計 . 22 3.3.3 壩肩帷幕灌漿設(shè)計 . 23 3.3.4 溢洪道整治設(shè)計 . 25 3.3.5 涵臥管整治設(shè)計 . 25 3.3.6 機耕橋設(shè)計 . 25 4 施工組織設(shè)計 . 26 4.1 施工條件 . 26 4.2 天然建筑材料 . 27 4.3 施工組織 . 27 4.4 施工布置 . 29 4.5 施工計劃 . 30 4.6 施工安全 . 31 4.7 主要工程施工方法 . 31 5 水土保持與環(huán)境影響評價 . 33 6 水庫運行管理 . 33 6.1 工程管理現(xiàn)狀 . 33 6.2 工程建后管理 . 34 6.3 工程管理運用 . 35 6.4 工程監(jiān)測 . 36 6.5 綜合經(jīng)營 . 37 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 2 6.6 供水管理章程 . 37 6.7 水費收取改革方案 . 38 7工程概算 . 40 7.1 編制原則和依據(jù) . 40 7.2 主要項目及工程量 . 40 7.3 有關(guān)費率 . 41 7.4 調(diào)差 . 41 7.5 工程概算 . 42 附: 1、 四川省 XX縣 XX水庫除險加固整治設(shè)計圖 2、四川省 XX縣 XX水庫大壩安全鑒定書 3、四川省 XX縣 XX水庫大壩整治工程土工試驗報告 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 3 主要工程特性表 (一 ) 序號 名稱 特性 備注 一 樞紐主要水文特征 1 壩址以上集雨面積 33.5km2 2 多年平均氣溫 17.4 3 多年平均降雨量 900mm 4 最大一日暴雨量 120mm 5 年最大風速多年平均值 20.7m/s 6 多年平均徑流深 162mm 7 主河道長 15km 8 主河道平均比降 5.3 二 灌區(qū)特征 1 設(shè)計總灌面積 (畝 ) 4100 2 有效灌面積 (畝 ) 1500 3 灌溉時期 3 6個月 4 灌溉保證率 75% 三 特征水位及庫容 1 設(shè)計洪水位 474.66m 2 校核洪水位 475.27m 3 正常蓄水位 471.30m 4 死水位 467.05m 5 總庫容 296.8萬立米 6 正常水位庫容 127萬立米 7 有效庫容 70.6萬立米 8 死庫容 56.4萬立米 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 4 主要工程特性表 (二 ) 序號 名稱 特性 備注 四 大壩工程 1 壩型 土壩 2 壩頂長 116m 3 最大壩高 22.2m 4 壩頂寬度 3.5m 5 壩頂高程 476.20m 五 溢洪道 1 形式 正 槽式 2 堰頂形式 寬頂堰 3 寬度 6.5m 4 長度 170m 六 放水設(shè)施 1 臥管 0.6 0.8m 寬高 2 涵管 0.6 1.2m 寬高 七 勞力 (工日 ) 2.08萬 八 工期 1 總工期 5個月 九 工程靜態(tài)總投資 87.54萬 元 1 需國家補助 50萬元 2 縣財政補助 5萬元 3 自籌 32.54萬元 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 5 1 綜合說明 1.1 工程概況 1.1.1 樞紐工程 XX水庫系涪江水系梓江支流上的一座以灌溉為主,兼有防洪、人飲、養(yǎng)殖等綜合效益的小 型水庫。 該庫 位于 XX 縣劍河鄉(xiāng)一村,樞紐地理坐標東經(jīng) 105 13,北緯 31 27,距劍河鄉(xiāng) 3公里,距 XX 縣城 38Km,水庫管理站公 路、電源、通訊均通。 水庫壩址處河床底部海拔高程約 452.36m,壩址以上自然集雨面積33.5km2,總庫容 296.8萬 m3,正常庫容 127萬 m3,死庫容 56.4萬 m3,設(shè)計控制灌面 4100畝,灌區(qū)為 XX縣劍河鄉(xiāng)部分村社,現(xiàn)實際有效灌溉面積1500畝。洪水標準為 50年一遇洪水設(shè)計, 500年一遇洪水校核。 樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)備三部分組成。 1.1.2 大壩 XX水庫大壩為粘土心墻壩,壩頂高程為 476.20m,最大壩高 22.2m ,壩頂寬 3.5 m,壩頂軸線長 116m。 大壩上游邊坡坡率從壩頂 至壩腳分別為 1:2.25、 1:1.9、 1:2.3、 1:2.75,大壩下游邊坡坡率從壩頂至壩腳分別為 1:1.9、 1: 2.0、 1: 1.8,坡面為草皮護坡,設(shè)置有一堆石排水體。 大壩基巖為棕褐色長石石英巖、粉砂質(zhì)泥巖。長石砂巖為砂、鈣質(zhì)膠結(jié)、較硬;粉砂質(zhì)泥巖含鈣質(zhì)結(jié)核較少,泥鈣質(zhì)膠結(jié)為主,處于弱風化狀態(tài)。砂巖裂隙較為發(fā)育,溶蝕較嚴重。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 6 1.1.3 溢洪道 水庫現(xiàn)有正槽式溢洪道一座,位于河床左岸,堰頂高程 471.30m,堰頂寬 16m,泄槽橫斷面為矩形斷面,泄槽寬 6.5m ,溢洪道全長 170m,溢洪道主要由進口段 、控制段和陡槽段組成 。 1.1.4 放水設(shè)施 水庫放水設(shè)備位于大壩右岸,由臥管、消力池、壩下涵管等組成 ,放水由臥管放水孔控制,放水孔為單排,孔徑 0.22m,最大放水流量 0.102 m3/s 。 壩下涵管全長 42m,斷面型式為漿砌條石矩形斷面,斷面尺寸 0.8m 0.6m(高寬)。 1.2 大壩安全鑒定結(jié)論 1.2.1 鑒定結(jié)論 2006 年 11 月,由 綿陽市水務(wù)局 組織有關(guān)工程技術(shù) 專家 對 XX 水庫 進行了大壩安全鑒定,經(jīng)大壩安全鑒定專家現(xiàn)場檢查和對大壩原來有關(guān)資料進行審閱和論證,將該水庫大壩定為“三 類壩”。 1.2.2 存在的主要問題 1.大壩: 一是 通過對大壩穩(wěn)定及滲漏計算, 上 游壩坡 所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均小于規(guī)范允許值,不滿足規(guī)范要求 ,存在不穩(wěn)定因素 ,且 由于常年遭受風浪沖刷侵蝕,坡面多處存在隆起現(xiàn)象,破損較多 ;二 是右 壩肩滲漏 , 主要原因是由于工程建設(shè)期間未能按正規(guī)的基本建設(shè)程序進水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 7 行, 施工時右壩肩截流槽未嵌入至設(shè)計深度,軟弱巖層沒有清除徹底,導致 右 壩肩與山體結(jié)合處并不緊密,由此產(chǎn)生 右 壩肩滲漏 , 經(jīng)實測最大一處日漏水量達 52.5立方米,滲漏量隨庫水位變化較大。 2. 溢洪道 : 洪水復核結(jié)果表明, 三道嘴水庫防洪能力滿足中華人民共和國國家標準 GB50201 94及水利水電工程等級劃分及洪水標準SL252 2000規(guī)定的 50年一遇洪水設(shè)計和 500年一遇洪水校核的標準,但一是大部分溢洪道邊墻及底板尚未襯砌;二是其邊墻及底板多為泥粉質(zhì)砂巖構(gòu)成,強度較低,極易垮塌,嚴重危及壩腳安全,不利于安全泄洪和溢洪道的穩(wěn)定,嚴重影響下游兩岸的穩(wěn)定 , 需要對其進行整治。 3.放水設(shè)施: 水庫放水設(shè)備位于大壩右岸,由臥管、消力池、壩下涵管等組成 , 放水由臥管放水孔控制,放水孔為單排,孔徑 0.22m,最大放水流量 0.102 m3/s 。由于該水庫一直采用臥管放水孔取水,一來取水極不方便,二來對放水人員極不安全 ,需要進行改造。 1.2.3 對出現(xiàn)的問題的處理意見 ( 1)改造放水設(shè)施; ( 2)整治大壩 右 壩肩滲漏; ( 3)對大壩 上 游壩坡進行加固處理; ( 4) 襯砌溢洪道邊墻及處理底板,鑒于防洪期間的交通問題,增設(shè)一機耕橋; ( 5)完善水庫管理設(shè)施。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 8 1.3 工程水文特性 1.3.1 概述 XX水庫位于 涪江水系梓江二級支流 上,控制 流域面積 33.5Km2。流域形狀近似長條型。流域區(qū)屬淺丘陵區(qū),植被較好,多年平均 氣溫 17.60C,最大風速 20.7m/s,屬亞熱帶濕潤季風氣候,夏長秋短,四季分明。據(jù) XX縣氣象站實測資料統(tǒng)計,多年平均降水量 900mm,年最大降水量 1296mm,最低降水量 400mm,近年有呈逐年減少的趨勢。多年平均徑流深 162mm。該流域處于四川盆地西北暴雨邊緣區(qū),雨量充沛,暴雨大而且次數(shù)頻繁,統(tǒng)計資料表明,最大暴雨多出現(xiàn)在 7 9月,流域內(nèi)洪水主要由暴雨形成,陡漲陡落,單雙峰均出現(xiàn),一次洪峰過程小于 12小時。 1.3.2 泥沙 該水庫建成初期,由于庫內(nèi)植被較差,致使庫尾有部分淤積。 80 年代以來,加強 了庫內(nèi)植樹造林和水土保持等措施,植被得到了很大改善,現(xiàn)在森林覆蓋率已達 45.5%,庫內(nèi)淤積減少。 1.3.3 水庫洪水復核 XX水庫設(shè)計洪水防洪標準為 50年,校核洪水標準為 500年。按推理公式計算洪峰流量,當 P=2%時,洪峰流量為 198.6m3/s,設(shè)計洪水位474.66m。當 P=0.2%時,洪峰流量為 313.6m3/s,校核洪水位 475.27m。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 9 1.4 工程地質(zhì) 1.4.1 工程地質(zhì)條件 庫區(qū)屬淺丘陵地形,地質(zhì)構(gòu)造主要出露為中生界白堊系蓬萊鎮(zhèn)組的黃褐色巖石層,以黃褐色長石砂巖為主,夾雜部 分沙頁巖互層,成為主要的垮塌和滲漏途徑。地層似斜南北,傾角 3 50,近似水平。 1.4.2 滲漏問題 該水庫建成后不久 右 壩肩出現(xiàn)繞壩滲漏, 70 年 代末 只對滲漏部位用水泥粘土漿進行了簡單處理,因為其結(jié)實強度較低,加之水庫經(jīng)過 30 余年的滲透侵蝕,水庫運行至 2003年,大壩右壩肩 473.5m高程出現(xiàn)漏水,當庫水位較高時,滲漏量隨之嚴重,經(jīng)實測現(xiàn)在最大 一處 日漏水量達52.5m3, 且有逐漸加劇的趨勢,須進行徹底整治。 1.4.3 穩(wěn)定問題 該水庫樞紐部份屬蓬萊鎮(zhèn)組中生界地層,傾向下游,傾角 3 50,為近似水 平巖層,從地質(zhì)條件分析,大壩不會因為地質(zhì)原因發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 1.4.4 工程地質(zhì)結(jié)論 該水庫無大的地質(zhì)構(gòu)造變化,地層結(jié)構(gòu)單一,傾角較小,地質(zhì)條件較好,無不良地質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)四川省地震烈度分布圖,該區(qū)域的地震烈度度。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 10 1.5 工程設(shè)計 1.5.1 工程等級 XX水庫是一座以灌溉為主,兼有防洪、 人飲、 養(yǎng)殖等綜合效益的小 型水庫。水庫總庫容 296.8萬 m3,設(shè)計灌面 4100畝。按照水利水電工程等級劃分標準 SL252-2000 之規(guī)定。該水庫為等工程,相應(yīng)主要建筑物按四級建筑物設(shè)計,次要建筑 物和臨時建筑物按五級設(shè)計。 1.5.2 洪水標準 水庫工程永久性建筑物設(shè)計洪水標準重現(xiàn)期為 50 年,校核洪水重現(xiàn)期為 500年。 1.5.3 工程設(shè)計項目及方案 經(jīng)現(xiàn)場勘察并結(jié)合大壩安全鑒定論證報告。本次工程整治設(shè)計的項目及方案如下: 1. 大壩加固 上游: 先將 上游壩坡 未達到設(shè)計坡度的 壩坡采用 土石填筑至設(shè)計坡度( 1: 2.5) ,然后 澆筑 C15混凝土作封閉處理 ,混凝土下部鋪填 10cm 厚沙礫石作為反濾層 ;死水位以下壩坡采用拋填塊石使其達到坡比達到 1: 2.75,進行加固處理。 下游: 將壩坡先填 筑至坡比( 1: 2.5),將堆石排水體后移(坡比不變),設(shè)置兩個馬道,其寬度均為 2 米;壩坡兩側(cè)及馬道內(nèi)側(cè)均采用 M7.5水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 11 漿砌條石設(shè)置排水溝,排水溝尺寸為 30cm 40cm。 2. 壩肩滲漏處理 對 右壩肩 滲漏采取 帷幕灌漿 處理 , 灌漿全部采用單排孔,孔距 2m,灌漿深度為 25米。 3、溢洪道處理 首先將未襯砌的邊墻及底板用條石重新砌筑,然后對易風化的溢洪道底板澆筑砼作封閉處理, 泄槽段 底板澆筑砼厚度為 30cm,陡坡段底板砼厚度為 40cm,消力池底板澆筑砼厚度為 60cm, 確保溢洪安全。 4、涵臥管整治 鑒于多個水庫涵管底板 容易斷裂漏水的教訓,為了防止涵管漏水危及大壩安全,本次設(shè)計 將涵管底板澆筑 20cm 砼作封閉處理;同時由于該水庫一直采用臥管放水孔取水,一來取水極不方便,二來對放水人員極不安全,設(shè)計將臥管 放水洞改為折懸臂閥門,便于運行管理 。 5、 新建機耕橋 為了保證汛期防洪搶險物資運輸及行人安全,本次設(shè)計在溢洪道上方增設(shè)一機耕橋。機耕橋為梁板式結(jié)構(gòu),采用 C25 鋼筋砼現(xiàn)澆,橋面寬 2.2米,橋板厚度為 30cm,梁厚 30cm,高度為 50cm。 1.6 施工組織設(shè)計 XX水庫 位于 劍河鄉(xiāng)一村 ,距 劍河鄉(xiāng) 3公里, 距 XX縣城 38Km, 水 庫至劍河鄉(xiāng) 和 XX 縣 城 有 瀝青油路 相通,外購材料及設(shè)備從鹽綿二級公路直接運至工地,對外交通比較方便。當?shù)夭牧现凉さ赜写宓拦废嗤ǎ瑝螀^(qū)水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 12 地形較為平坦,工程附近的采石場質(zhì)量好, 砼所用卵石在梓江河購買,砂用涪江砂,水泥用雙馬或者劍門水泥,均可直接運至工地。施工用電可連接附近變壓器,能滿足施工用電及生活用電,施工用水采用以庫內(nèi)抽水。 1.7 施工安排 水庫主要承擔灌溉用水,大壩加固既要保證工程順利進行,又要不影響水庫的灌溉和蓄水, 上 游壩坡 及 溢洪道 整治 涉及夏季行洪,須在洪水期來臨前整治完工;帷幕灌漿為了保證質(zhì)量 ,可以盡量安排在春灌后的低水位進行。 1.8 施工總體布置 施工布置主要遵循因地制宜,易于管理施工,經(jīng)濟合理的原則。本工程施工集中,應(yīng)盡量避免相互間的干擾或影響,生活區(qū)布置在水庫管理房處,施工用水在庫內(nèi)抽取,民工生活用水采用水庫管理房供水設(shè)施,生活用電利用管理站設(shè)施供給,只需架設(shè)部份線路就可解決,施工料場主要在大壩兩端 480m高程布置。 1.9 水土保持與環(huán)境影響評價 該工程為除險加固整治工程,需移動的土石方量不大,對水庫功能的正常發(fā)揮和環(huán)境改善十分有利,不利的因素是帷幕灌漿可能會對下游魚池產(chǎn)生 一定污染,但都是局部和暫時的,抓緊施工可以避免不利的情況出現(xiàn)。從環(huán)境分析,不存在影響工程的重大制約因素,整治工程從環(huán)境與水保方水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 13 面評價是完全可行和有利的。 1.10 除險加固工程建設(shè)的必要性 XX水庫 總庫容 296.8萬 m3,設(shè)計灌面 4100畝,該水庫是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主,兼 有 防洪、 人飲、 養(yǎng)殖 等 綜合效益顯著的小 型水庫。 該水庫位置比較重要, 其下游涉及劍河鄉(xiāng)場鎮(zhèn)及該鄉(xiāng)多個村社 1萬多人口,水庫一旦潰壩失事,將會對下游的居民及建筑物造成極大的威脅,造成重大的經(jīng)濟損失和不利的社會影響。 所以,整治水庫大壩、溢洪 道、壩肩滲漏,保證其安全運行是十分必要的。 2 水庫水文及調(diào)洪演算 2.1 流域概況 XX 水庫位于 XX 縣劍河鄉(xiāng)一村,距劍河鄉(xiāng) 3 公里,距 XX 縣城 38Km,屬涪江水系梓江二級支流,控制流域面積 F=33.5km2。該水庫流域面積內(nèi)地形屬深丘及山區(qū),植被較好,中上部為森林,下部為旱地,兼有少量水田。 XX 水庫處于四川盆地西北暴雨邊緣區(qū),雨量充沛,暴雨大而且次數(shù)頻繁,統(tǒng)計資料表明,最大暴雨多出現(xiàn)在 7 9 月,流域內(nèi)洪水主要由暴雨形成,陡漲陡落,單雙峰均出現(xiàn),一次洪峰過程小于 12 小時。流域區(qū)屬淺丘陵區(qū),植被較好, 多年平均氣溫 17.60C,最大風速 20.7m/s,屬亞熱帶濕潤季風氣候,夏長秋短,四季分明。據(jù) XX縣氣象站實測資料統(tǒng)計,多年平均降水量 900mm,年最大降水量 1296mm,最低降水量 400mm,近年水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 14 有呈逐年減少的趨勢,多年平均徑流深 162mm。 2.2 洪水設(shè)計計算標準 根據(jù)水利部 SL252 2000防洪標準,工程防洪標準為 50年一遇設(shè)計,500年一遇洪水校核,即設(shè)計 P=2%,校核 P=0.2%。 2.3 調(diào)洪演算 2.3.1 設(shè)計洪水計算 1) 河流特征 XX水庫位于涪江水系梓江二級支流上, 控制流域面積 33.5Km2,平均流域比降為 5.3,流域長度 15Km。 2) 設(shè)計洪峰流量計算 本庫流域無實測洪水資料,但有長系列暴雨資料,故采用推理公式法由暴雨推求設(shè)計洪峰流量。 推理公式為: Qp = 0.278 S F/ n = f (F、 L、 J、 S、 n、 m) 式中: Qp 最大流量( m3/s); 洪峰徑流系數(shù); 流域匯流時間( h); F 流域集雨面積( km2); L 自出口斷面沿主河道到分水嶺的河流長度( km); 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 15 J 河道平均坡度; S 暴雨雨力,即最大一小時暴雨量( mm/h); n 暴雨公式指數(shù); 產(chǎn)流參數(shù)( mm/h); m 匯流參數(shù)。 推求設(shè)計洪峰流量,必須確定上式右端的如下三組參數(shù): ( 1) 流域特征參數(shù) F、 L、 J; ( 2) 暴雨參數(shù) S、 n; ( 3) 產(chǎn)流參數(shù)和匯流參數(shù) m。 流域特征參數(shù)用原量算數(shù)據(jù)。暴雨參數(shù)由 四川省中小流域暴雨洪水計算手冊( 1984 年 6月版)(以下簡稱手冊)上的等值線圖查算。 產(chǎn)流參數(shù)和匯流參數(shù) m基本上按手冊上推薦的方法計算。各參數(shù)計算成果見表 2 1 表 2 1 F (km2) L (km) J ( ) J1/3 F1/4 Q= L/ J1/3 F1/4 m H24 mm Cv Cs 33.5 15 5.3 0.174 2.406 35.8 0.895 114.4 0.5 3.5 Cv P (%) H24 mm n S (mm/h) s1/4 0.383 Q /(m/s1/4) 0 0n (mm/h) /s0n -1/(4-n) n Q 驗算 Q1/4 m, 2.0 277 0.595 76.4 2.956 5.183 6.91 3.159 2.46 0.102 0.898 1.032 7.131 3.218 198.6 3.754 0.895 0.2 398 0.585 106.5 3.212 4.770 6.234 2.917 2.46 0.067 0.933 1.02 6.359 2.951 313.6 4.208 0.895 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 16 3) 洪水總量計算 設(shè)計洪水總量 Wp,按下式計算: Wp=0.1 HTPF (萬 m3) 式中: F 流域面積 ( km2); 洪量徑流系數(shù); HTP 歷時 T的設(shè)計暴雨量; T=12.8 F1/4(單峰型時) HTP= SPt1-n2p( T/24) 1-n3。 上式中 查 手冊確定, H24P由表 4 1 給出。設(shè)計洪水總量計算成果見表 2 2。 表 2 2 XX水庫設(shè)計洪水總量計算成果表 P( %) H (mm) h(mm) Wp(萬 m3) 3.33 261.7 223 0.852 746.9 2 297 255.1 0.859 854.7 0.33 397.4 349.3 0.879 1170.2 0.2 462.8 411.9 0.89 1379.8 4.2.3 調(diào)洪計算 按堰: q1=mB(2g)1/2H1.5 q2=Qp(1-Va/ Wp) 假設(shè) Va用試算法使 q1= q2即為正確,見下表 : 表 2 3 XX水庫調(diào)洪演算計算表 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 17 P(%) 2 0.2 Va(萬 m3) 124.2 198.7 H(m) 3.18 4.31 Qp(m3/s) 198.6 313.6 Wp(萬 m3) 854.7 1379.8 q(m3/s) 169.8 268.6 2.3.3 已成壩高情況下設(shè)計,校核水位的確定 1) 有關(guān)參數(shù) 1.壩頂高程: 476.20m 2.堰頂高程: 471.30m 3.吹程 D=0.45Km 安全超高 a, 設(shè)計 a=0.5米 校核 a 0.3米 4.多年平均最大風速 Vf=20.7m/s 5.設(shè)計風速 V=1.5Vf=1.5 20.7=31.05m/s 6.校核風速 V2=Vf 2) 計算公式 1.安全加高 d=HB+a 2.爬高 HB 3.2k( 2hL) tg a 3浪高 2hL 0.0166Vf5/4 D1/3 取 k 0.8 a 23。 58, 3) 計算成果 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 18 表 2-4 計算成果 項 目 2hL(m) hB( m) a(m) d( m) 設(shè)計情況 0.932 1.04 0.5 1.54 校核情況 0.562 0.63 0.3 0.93 已成壩高情況下設(shè)計、校核洪水位確定: 設(shè)計洪水位 476.20-1.54 474.66 校核洪水位 476.20-0.93 475.27 根據(jù)堰頂高程和調(diào)洪演算的溢洪水深重新確定洪水位。具體水位如下: 1.設(shè)計洪水 位 =471.30+3.18 474.48m 2.校核洪水位 =471.30+4.31 475.61m 現(xiàn)壩頂高程 476.20m,滿足規(guī)范要求。 3 工程設(shè)計 3.1 工程等級和設(shè)計依據(jù) 根據(jù)水利部 SL 2000 防洪算準中水利水電樞紐工程等級劃分規(guī)定,XX 水庫 屬小 型水庫,樞紐為等工程,主要永久建筑按四級建筑物設(shè)計,次要建筑物按五級建筑設(shè)計,本次工程除險加固設(shè)計依據(jù),采用上述工程等級劃分和大壩安全鑒定結(jié)論。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 19 3.2 安全復核 3.2.1 基本資料 1.最大壩高: 22.2m; 2.壩長: 116 m; 3.壩頂高程: 476.20m; 4.設(shè)計洪水位: 474.66m; 5.校核洪水位: 475.27m; 6.死水位: 467.05 m; 3.2.2 土力學指標 XX水庫 為粘土心墻壩,修建于 70年代,壩體為人工填筑,履帶式拖拉機碾壓。壩體上下游部分均為亞粘土,心墻部分為粘土,排水體為堆石排水體。采用土力學指標見下表: 表 3 1 壩體土材料的力學指標 C、值 部 位 非飽和固結(jié)快剪 飽和固結(jié)快剪 C(Kpa) (度 ) C(Kpa) (度 ) 壩體土 19.2 17.5 17.3 14.3 壩 基 堆石體 0 36 22.5 0 18.5 34 3.2.3 壩坡穩(wěn)定計算 1、 壩體各種材料的容重 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 20 根據(jù)土工試驗報告,壩體各種材料的容重見表 3 2。 表 3 2 壩體土料的容重 部 位 干容重( g/cm3) 濕容重 ( g/cm3) 飽和容重 ( g/cm3) 浮容重 ( g/cm3) 壩體土 1.58 1.94 2.0 1.0 壩 基 堆石體 1.95 2.1 2.2 1.1 1.2 2、 計算工況 1)上游壩坡: ( 1)工況一:由正常高水位 471.30m降至死水位 467.05m; ( 2)工況二:由校核洪水位 475.27m驟降至溢洪道堰頂高程再降至死水位 467.05m。 2)下游壩坡: ( 1)工況一:正常高水位 471.30形成的穩(wěn)定滲流期; ( 2)工況二:校核洪水位 475.27m形成的滲流期。 3、 壩體各部位容重的采用 壩體各部位容重的采用如表 3 3。 表 3 3 壩體各部位采用的計算容重 迎 水 坡 背 水 坡 抗滑力 滑動力 抗滑力 滑動力 部 浸潤線以上 濕容重 濕容重 濕容重 濕容重 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 21 位 浸潤線以下 靜水位以上 浮容重 飽和容重 浸潤線以下 浮容重 浮容重 靜水位以下 浮容重 浮容重 驟降影響區(qū)域 浮容重 飽和容重 4、 計算方法 上、下游壩坡計算方法 根據(jù)輾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范 SL274 2001 認可的方法 瑞典圓弧法,在微機上采用 QuickBasic 語言及瑞典圓弧法計算公式編制的程序進行計算。該程序可用以計算具有粘性土防滲墻的各種土石壩的上、下游壩坡及庫水位驟降時的壩坡穩(wěn)定情況。 5、 上、下游壩坡穩(wěn)定分析計算成果 1)上游壩坡: ( 1)工況一:其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.035,小于 K=1.15; ( 2)工況二:其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.025,小于 K=1.05。 2)下游壩坡: ( 1)工況一:其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.153, 大于 K=1.15; ( 2)工況二:其抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) Kmin=1.116, 大于 K=1.05。 3)成果分析 ( 1)上游壩坡所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均小于規(guī)范允許值,不滿足規(guī)范要求。 ( 2)下游壩坡所有工況的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。 因此,大壩上游坡存在壩坡不穩(wěn)定的安全隱患問題。 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 22 3.3 大壩整治設(shè)計 3.3.1 上游 壩坡整治設(shè)計 雖然 根據(jù)大壩安全穩(wěn)定復核, 上游壩坡 穩(wěn)定安全系數(shù) 均小于規(guī)范允許值 , 且壩面由于長時間受風浪沖刷,毀損嚴重, 還存在隆起現(xiàn)象, 需進行加固處理。本次 整治 設(shè)計 將 死水位以上 壩坡先夯填至 1: 2.5 的坡比,然后再 澆筑 C15混凝土 (垂直高度為 9.15米) 進行護坡,混凝土下部采用 10Cm厚 沙礫石作為反濾層 ;死水位以下壩坡采用拋填塊石使其達到坡比達到 1:2.75(垂直高度為 12.05米), 進行加固處理。 詳見 XX水庫大壩整治設(shè)計橫剖面圖 。 3.3.2 下游 壩坡整治設(shè)計 根據(jù)大壩安全 穩(wěn)定復核, 雖然 XX 水庫下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)達到 了規(guī)范要求, 但其坡度較陡 (分別為 1: 1.9; 1: 2.0; 1: 1.8) , 仍然存在不穩(wěn)定因素, 需進行加固處理。 本次設(shè)計采用如下方案: 將壩坡先填筑至 坡比 ( 1: 2.5) , 將 堆石排水體 后移(坡比不變), 設(shè)置兩個馬道, 其寬度均為 2 米 ;壩坡兩側(cè)及馬道內(nèi)側(cè)均采 用 M7.5漿 砌條石設(shè)置排水溝,排水溝尺寸為 30cm 40cm, 詳見 XX 水庫大壩整治設(shè)計橫剖面圖 。 通過穩(wěn)定計算分析,大壩壩坡加固后 穩(wěn)定安全系數(shù)已能達到規(guī)范要求 ,具體安全系數(shù)見下表。 大壩壩坡加固后穩(wěn)定計算成果表 水庫除險加固工程初步設(shè)計說明書 水利電力勘察設(shè)計隊 23 計算工況 大壩 規(guī)范允許最小值 上游坡 下游坡 正常高水位降至死水位 1.254 1.15 校核洪水位 430.13 降至溢洪道堰頂高程,再由堰頂高程降至死水位 417.20 米 1.143 1.05 正常高水位形成的穩(wěn)定滲流 1.237 1.15 校核洪位穩(wěn)定滲流 1.165 1.05 3.
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