膠州市黃家河水庫除險加固工程初步設(shè)計

1、膠州市黃家河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告（評審稿）證書：水利乙級 編號：151286-sy 青島市水利勘測設(shè)計研究院有限公司二七年十月黃家河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告青島市水利勘測設(shè)計研究院有限公司工程咨詢資格證書：工咨乙1032520001工程設(shè)計證書：水利工程（乙級）第151286-sy號批 準(zhǔn)：審 定：校 核：工程主持：參加人員： 黃家河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告目 錄1 綜合說明11.1 工程現(xiàn)狀及存在的主要問題11.2 初步設(shè)計報告編制的依據(jù)和過程51.3 水文61.4 工程地質(zhì)71.5 工程規(guī)模及任務(wù)81.6 工程布置及主要建筑物91.7 施工組織設(shè)計101.8 環(huán)境影響及保護

2、101.9 工程淹沒處理及工程占地111.10 投資概算111.11 經(jīng)濟評價112 水文122.1 流域概況122.2 水利工程概況132.3 設(shè)計洪水計算133 工程地質(zhì)173.1 大壩巖土層的分布、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其物理性質(zhì)173.2 地下水特征錯誤！未定義書簽。3.3 地震烈度183.4 結(jié)論184 工程任務(wù)和規(guī)模204.1 工程現(xiàn)狀204.2 建筑物存在的問題及安全鑒定結(jié)論204.3 工程任務(wù)224.4 工程規(guī)模224.5 除險加固的必要性224.6 洪水調(diào)節(jié)計算234.7 壩頂高程計算265 工程布置及建筑物315.1 工程等別和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)315.2 設(shè)計基本資料315.3 大壩加固325

3、.4 溢洪道455.5 放水洞456 施工組織設(shè)計476.1 施工條件476.2 施工排水476.3 主體工程施工476.4 臨時道路486.5 施工總布置486.6 施工總進度487 環(huán)境保護設(shè)計507.1 設(shè)計依據(jù)507.2 工程對環(huán)境影響的綜合評價507.3 環(huán)境保護措施537.4 7.4環(huán)境保護投資概算558 工程管理578.1 主要設(shè)計規(guī)范及相關(guān)法律法規(guī)578.2 管理機構(gòu)及人員編制578.3 管理范圍及保護范圍578.4 工程運行管理589 工程占地599.1 工程占地599.2 占地補償標(biāo)準(zhǔn)599.3 工程占地投資概算6010 工程投資概算及資金籌措6110.1 編制說明6110

4、.2 工程投資6310.3 工程概算表6411 經(jīng)濟評價6512 建設(shè)項目招標(biāo)方案6612.1 項目概況6612.2 項目提前招標(biāo)情況6612.3 項目招標(biāo)內(nèi)容66附：膠州市黃家河水庫除險加固工程概算表 膠州市黃家河水庫除險加固工程附圖膠州市黃家河水庫除險加固工程特性表序號指標(biāo)名稱單位設(shè)計備注一水文1壩址控制流域面積km27.522干流長度km1.673干流平均坡降m/m0.02824多年平均降水量mm695.6二水庫1水庫水位校核洪水位m96.91設(shè)計洪水位m96.29興利水位m95.00死水位m88.002庫容總庫容萬m3388.88興利庫容萬m3251.5死庫容萬m318.5調(diào)洪庫容萬m

5、3118.88三洪水1設(shè)計洪峰流量（p=3.3%）m3/s161.68設(shè)計下泄流量（p=3.3%）m3/s43.962校核洪峰流量（p=0.33%）m3/s261.70校核下泄流量（p=0.33%）m3/s85.64四主要建筑物1大壩型式均質(zhì)土壩壩總長m727壩頂高程m98.0壩頂寬m5.0最大壩高m11.8上游坡1：2.7下游坡1：2.62溢洪道型式堰頂高程m95.00堰頂凈寬m30.03放水洞放水洞型式砌石方涵襯管式襯管尺寸mdn300進口底高程m88.00洞長m56五經(jīng)濟指標(biāo)1靜態(tài)總投資萬元469.991 綜合說明1.1 工程現(xiàn)狀及存在的主要問題1.1.1 工程位置及水庫特征黃家河水庫位

6、于膠州市里岔鎮(zhèn)周陽河支流黃家河的上游，為小（1）型水庫，總庫容388.88萬m3；校核水位96.91m，防洪庫容118.88萬m3；設(shè)計水位96.29m；興利水位95.000m，興利庫容251.5萬m3；死水位88.00m，死庫容18.5萬m3。水庫控制流域面積7.52km2，壩址以上干流長度為1.67km，干流比降0.0282m/m。1.1.2 工程現(xiàn)狀樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道和放水洞等組成，現(xiàn)狀情況如下：1、 大壩（1）上游坡大壩上游坡樁號0+0000+390壩段坡比1：2.51：2.9，坡比多為1：2.7，0+3900+660壩段坡比1：3.31：3.7，多為1：3.7，護坡型式為干

7、砌亂石護坡，由于護坡使用年限較長，亂石護坡風(fēng)化破碎嚴(yán)重，長有雜草。圖1-1上游護坡現(xiàn)狀圖（2）壩頂壩頂寬4.706.20m，除個別樁號變化較大外，其余壩頂寬度均在5.3m左右，土質(zhì)路面，未發(fā)現(xiàn)壩頂裂縫現(xiàn)象。圖1-2壩頂路面現(xiàn)狀圖（3）下游坡下游坡坡比除個別樁號為1：1.8外，其余壩段坡比均1：2.5左右，草皮護坡，長有高桿雜草，下游坡無縱橫向排水溝。圖1-3下游坡現(xiàn)狀圖2、 庫區(qū)道路庫區(qū)內(nèi)有一條道路連接大壩及庫區(qū)西北側(cè)山地，路面頂高程為98.0595.00m，靠壩一側(cè)較高，由于路基未護砌，溢洪時造成沖刷。圖1-4庫區(qū)土路現(xiàn)狀圖3、 放水洞水庫放水洞型式為漿砌塊石豎井方涵式，方涵過水?dāng)嗝娉叽鐬?

8、.40.4m，進口底高程為88.0m。放水洞閘門采用0.50.5m鑄鐵閘門，現(xiàn)閘門關(guān)閉不嚴(yán)，存在輕微漏水現(xiàn)象；啟閉機年久失修，銹蝕嚴(yán)重；啟閉機房破損。圖1-5放水洞出口現(xiàn)狀圖4、 溢洪道水庫溢洪道為一明渠，位于大壩左岸壩頭處，渠道長度約65m?，F(xiàn)狀溢洪道渠底高程為95.00m，底寬30.0m。溢洪道右岸為土坡，草皮護坡，汛期溢洪存在沖刷現(xiàn)象，左岸為巖石邊坡，石質(zhì)堅硬，現(xiàn)狀良好。 溢洪道尾水渠右岸靠近壩腳處提防存在缺損現(xiàn)象，長度20m，行洪時易淘刷壩腳。圖1-6溢洪道現(xiàn)狀圖1.1.3 工程運行情況黃家河水庫始建于1957年10月。為防止壩坡沖刷，1976年前后對大壩進行了干砌石護坡。1.1.4

9、工程存在的主要問題黃家河水庫于1957年建成，受當(dāng)時經(jīng)濟條件、施工條件等限制，水庫現(xiàn)存在多種問題。在2006年完成的大壩安全鑒定報告中，將該庫評定為三類病險水庫。通過鑒定，查出水庫存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、 大壩：（1） 上游坡干砌亂石護坡風(fēng)化破碎，部分壩段沖刷較為嚴(yán)重；（2） 庫區(qū)內(nèi)道路溢洪時存在沖刷現(xiàn)象，聯(lián)通庫區(qū)的管道管徑較小。（3） 下游坡草皮灌木叢生，無縱、橫排水溝。2、 放水洞：（1） 閘門關(guān)閉不嚴(yán)，輕微漏水；（2） 啟閉機年久失修，存在銹蝕現(xiàn)象；（3） 啟閉機房破損。3、 溢洪道（1） 溢洪道右岸現(xiàn)為土坡，汛期溢洪產(chǎn)生沖刷；（2） 溢洪道尾水渠提防右岸靠壩腳處缺損，過流

10、時沖刷壩腳。（3） 溢洪道雜草叢生，阻礙行洪。1.2 初步設(shè)計報告編制的依據(jù)和過程我院受膠州市水利局的委托，對黃家河水庫大壩進行安全鑒定工作。按照水利部水庫大壩安全鑒定辦法和水庫大壩安全評價導(dǎo)則（sl258-2000）的要求，我院編制了黃家河水庫大壩安全鑒定報告。通過對各分項工程的復(fù)核和評價，掌握工程存在的問題及安全隱患，為水庫除險加固提供可靠依據(jù)。黃家河水庫大壩安全鑒定工作始于2007年8月。為搞好黃家河水庫大壩安全鑒定工作，我公司和青島市膠州基礎(chǔ)工程有限公司先后進行了大壩樞紐工程測量、現(xiàn)場安全檢查與檢測、大壩地質(zhì)勘察、水文資料的搜集等外業(yè)工作。在取得各基礎(chǔ)資料后，根據(jù)國家和水利部現(xiàn)行有關(guān)規(guī)

11、范，對各分項工程進行安全復(fù)核評價，于2007年10月，完成了大壩安全鑒定報告的編制工作。報告成果有黃家河水庫大壩安全鑒定報告、黃家河水庫大壩地質(zhì)勘察報告（青島市膠州基礎(chǔ)工程有限公司）。安全鑒定報告的鑒定結(jié)論是：1、壩體1、 大壩上游坡為干砌亂石護坡，護坡風(fēng)化破碎，部分壩段沖刷較為嚴(yán)重，無反濾層不符合規(guī)范要求。2、 現(xiàn)狀壩頂為土質(zhì)路面不利汛期防洪交通。3、 壩體為粉質(zhì)粘土均質(zhì)壩，滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2.510-4cm/s，不滿足均質(zhì)壩防滲土料不大于滲透系數(shù)110-4 cm/s的規(guī)范要求。4、 下游坡長有高桿雜草缺少排水系統(tǒng)，容易形成沖溝。安全鑒定結(jié)論：大壩結(jié)構(gòu)體綜合評定為c級。2、放水洞水庫放水洞為

12、漿砌塊石豎井方涵式，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.40.4m，進口高程為88.0m。放水洞閘門關(guān)閉不嚴(yán)，有輕微漏水；啟閉機年久失修，銹蝕嚴(yán)重；啟閉機房破損。安全鑒定結(jié)論：放水洞綜合評定為b級。3、溢洪道水庫溢洪道為一明渠，位于左岸壩頭埡口處，現(xiàn)狀底高程95.00m，溢洪道右岸現(xiàn)為土坡，汛期存在沖刷，溢洪道尾水渠行洪對壩后坡存在沖刷問題。安全鑒定結(jié)論：溢洪道綜合評定為c級。結(jié)論：鑒于該水庫存在上述不安全問題，根據(jù)水庫大壩安全鑒定辦法的規(guī)定，評定該庫大壩為三類壩。根據(jù)大壩安全鑒定報告的鑒定意見，受膠州市水利局的委托，青島市水利勘測設(shè)計研究院有限公司進行了黃家河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告的編制工作。1.3 水

13、文1.3.1 水文概況黃家河水庫控制流域面積7.52km2，壩址以上干流長度為1.67km，干流比降0.0282m/m。流域為山丘區(qū)，平均年降水量695.6毫米，年際變幅較大。最大年1518.6毫米（1964年），最小年322.1毫米（1981年）。1.3.2 水文計算1、 暴雨計算本次設(shè)計暴雨根據(jù)山東省小型水庫洪水核算辦法中提供的“山東省多年平均二十四小時暴雨等值線圖”，查得黃家河水庫流域中心多年平均最大24小時降雨量為，變差系數(shù)，采用，由皮爾遜iii型理論頻率曲線確定水庫流域不同設(shè)計頻率點雨量，由山東省最大24小時和三日暴雨點面關(guān)系表查得流域24小時和三日點面換算系數(shù)都為1，經(jīng)點面換算后可

14、求得相應(yīng)面雨量，計算結(jié)果見表 11表 11 各設(shè)計頻率面雨量成果表日次各設(shè)計頻率雨量（mm）0.33%3.3%24h372.75248.852、 匯流計算匯流計算依據(jù)山東省小型水庫洪水核算辦法，各設(shè)計頻率入庫洪峰流量見表 12。表 12 黃家河水庫各設(shè)計頻率最大洪峰流量成果表設(shè)計頻率0.33%3.3%洪峰流量（m3/s）261.70161.683、 調(diào)洪演算水庫調(diào)洪演算采用圖解法，調(diào)洪演算的成果見表 13。表 13 黃家河水庫調(diào)洪演算成果表洪水類型洪水頻率（%）起調(diào)水位（m）最高水位（m）相應(yīng)調(diào)洪庫容（104m3）相應(yīng)泄量（m3/s）設(shè)計3.3395.0096.2975.2843.96校核0.

15、3395.0096.91118.8885.641.4 工程地質(zhì)根據(jù)鉆探資料，在勘察深度范圍內(nèi)，場區(qū)地基土自上而下可分為四個巖土層：第層，碎石（q4ml）：顏色為褐色，濕，松散稍密，分選差，棱角，粘粒含量大，不均，直徑210cm。滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值（k）為3.010-3cm/s，為中等透水層。粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（c）為16.1kpa，內(nèi)摩擦角平均值（）為11.1度。該層為壩體頂部的填土層，年限為30年左右，壩頂最大厚度1.01.5m，層底標(biāo)高96.8197.20m ，分布于壩體頂部，西側(cè)厚度較大，東側(cè)較小。第層，粉質(zhì)粘土（q4ml）：顏色為黃褐色黃色，呈可塑狀態(tài)，含水率(w)標(biāo)準(zhǔn)值為21.0%，液性指數(shù)（

16、il）標(biāo)準(zhǔn)值為0.55，壓縮系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.42，為中等壓縮性土。稍有光滑，干強度中等，韌性中等。滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值（k）為2.510-4cm/s，為中等透水層。粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（c）為16.1kpa，內(nèi)摩擦角平均值（）為11.1度。標(biāo)準(zhǔn)貫入測試值n=46擊。該層為壩體主要填土層,，年限為35年左右，壩頂頂面埋深1.01.5m左右,最大厚度14.0m左右，層底標(biāo)高82.5384.13m ，分布普遍。第層，強風(fēng)化粗面安山巖（kqf）：顏色以褐黃色為主，風(fēng)化強烈，呈堅硬粘性土狀，由上到下逐漸變硬。巖石堅硬程度等級為極軟巖，完整程度等級為破碎。滲透系數(shù)（k）=5.010-5cm/s，為弱透水層。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)

17、（n）為22擊以上。該層最大頂面埋深15.5m左右，厚度為1.62.0m，層底標(biāo)高80.8082.515m，分布普遍。第層，中風(fēng)化粗面安山巖（kqf）：顏色為褐黃色，中等風(fēng)化為主，斑狀結(jié)構(gòu)。巖石堅硬程度等級為軟巖，完整程度等級為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為級。滲透系數(shù)（k）=1.010-5cm/s，為弱透水層。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（n）為45擊以上。該層最大頂面埋深17.0m左右，分布普遍，厚度較大，未揭穿，最大入巖深度3.2m。根據(jù)中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖和中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，該區(qū)地震動峰值加速度分區(qū)為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45，地震設(shè)防烈度為6度。1.5 工程規(guī)模及任務(wù)

18、根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水庫屬?。?）型水庫，工程等別為等，其主要建筑物大壩、溢洪道、放水洞為4級建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計，300年一遇校核。本次除險加固的主要任務(wù)是：針對水庫存在的問題，通過方案比較，選取合理的方案，對水庫進行除險加固，以確保水庫及下游廣大人民的生命財產(chǎn)安全。黃家河水庫除險加固后水庫特征指標(biāo)見表 14。表 14 黃家河水庫特征指標(biāo)表項目單位數(shù)值壩頂高程m98.00死水位m88.00興利水位m95.00設(shè)計水位m96.29相應(yīng)最大泄流量m3/s43.96校核水位m96.91相應(yīng)最大泄流量m3/s85.64死庫容104m318.5興利庫容104m3270.

19、0調(diào)洪庫容104m3118.88總庫容104m3388.881.6 工程布置及主要建筑物根據(jù)水庫目前存在的問題，除險加固工程項目包括：1、大壩上游坡設(shè)計坡比1：2.7，死水位以上采用漿砌甲級亂石護坡，死水位以下采用拋石護坡。下游坡設(shè)計坡比1：2.6，草皮護坡，增加排水溝。壩頂寬5.0m，采用水泥穩(wěn)定土簡易硬化，中粗砂路面。壩體水泥攪拌樁連鎖墻截滲。2、放水洞在原放水洞漿砌塊石方涵內(nèi)襯dn300鋼管，鋼管與方涵之間采用m10水泥砂漿填充。原閘門更換為pgz0.40.4鑄鐵閘門，配備qlc-5a型側(cè)搖螺桿啟閉機。3、溢洪道溢洪道右岸采用m10漿砌亂石護砌。1.7 施工組織設(shè)計本區(qū)具有明顯的海洋性特

20、征。一般年份夏熱多雨，冬旱少雨，春旱多風(fēng)，秋旱少雨。降雨主要集中在69月份，而汛期降雨又主要集中在7、8兩個月。工程施工交通方便，多數(shù)工程物資和材料可就近購買。施工用水可以從水庫提取，生活用水、電可以從附近村莊解決。由于水庫擔(dān)負(fù)著防洪任務(wù)，所以上游坡護坡、放水洞重建等工程務(wù)必在汛期之前完成，其它項目相互協(xié)調(diào)，為縮短工期、節(jié)約投資可進行平行施工，穿插流水作業(yè)，工程總工期為三個月，工程要求于2008年5月底完成。1.8 環(huán)境影響及保護黃家河水庫除險加固工程，主要是針對水庫目前存在的問題，采取工程處理措施，保證水庫的正常運行。水庫除險加固工程的實施，可保證水庫安全渡汛和正常蓄水運用，解除洪水對下游城

21、鎮(zhèn)、村莊及交通設(shè)施的威脅，使水庫的防洪效益得到充分發(fā)揮，保證水庫下游人民群眾生命財產(chǎn)的安全。由于水庫下游洪澇災(zāi)害的減少和灌溉水量的增加，將使當(dāng)?shù)厝罕姷纳睢⑸a(chǎn)條件得到改善，對穩(wěn)定居民生活、促進下游地區(qū)經(jīng)濟繁榮發(fā)展具有重要意義。因為除險加固工程的實施，土石料堆放需占用部分荒山和增加少量臨時占地，將對自然環(huán)境將產(chǎn)生一定影響。另外，在工程施工過程中，由于施工人員的集中住進，將增加施工區(qū)的暫住人口，并由此增加的一些產(chǎn)生環(huán)境影響的臨時建筑物，對人群健康也將產(chǎn)生一定影響，施工中應(yīng)做好預(yù)防工作。針對上述問題，在工程施工過程中，應(yīng)加強對施工隊伍的安全生產(chǎn)及保護環(huán)境的宣傳教育工作，做到不隨意毀壞樹木、占壓耕地

22、和損壞農(nóng)作物。施工中需清除的植被、樹木，均徹底清除，但凡不涉及本次工程的植被、樹木，必須保護其原有的完整性，不得任意砍伐。黃家河水庫除險加固工程環(huán)境保護費用概算為1.0萬元。1.9 工程占地由于本工程為除險加固工程，興利水位仍恢復(fù)為原設(shè)計的興利水位，不會增大淹沒范圍，因此本次除險加固不存在增大淹沒占地問題。水庫新建管理區(qū)，新增永久占地0.5畝；大壩護坡培厚，新增永久占地1.54畝，總計2.04畝。本工程臨時占地5.44畝，主要為臨時施工道路、料場臨時占地和溢洪道施工臨時占地。1.10 投資概算黃家河水庫除險加固工程概算根據(jù)魯水定字【2000】號文山東省水利水電工程設(shè)計概（估）算費用構(gòu)成及計算標(biāo)

23、準(zhǔn)及山東省水利水電工程設(shè)計概（估）算編制辦法計算。根據(jù)當(dāng)?shù)貎r格水平，本工程概算總投資469.99萬元。1.11 經(jīng)濟評價水庫除險加固工程的實施，可保證水庫安全渡汛和正常蓄水運用，解除洪水對下游城鎮(zhèn)、村莊及交通設(shè)施的威脅，使水庫的防洪、灌溉效益得到充分發(fā)揮，保證水庫下游人民群眾生命財產(chǎn)的安全，具有較好的社會效益和一定的經(jīng)濟效益。662 水文2.1 流域概況2.1.1 氣象1、氣候本區(qū)處于暖溫帶亞濕潤氣候大區(qū)魯淮氣候區(qū)內(nèi)，為東亞季風(fēng)區(qū)大陸性氣候型。四季分明，雨熱同季。春季天氣溫暖干燥，降雨較少，常有春旱發(fā)生。35月份降雨量占全年雨量的14。夏季天氣炎熱濕潤，雨量集中，常有暴雨天氣出現(xiàn)。68月降雨量

24、占全年雨量的63。秋季寒露以后冬季風(fēng)漸強，北方冷空氣頻頻南下，造成秋季后期降溫迅速。911月份降雨量占全年雨量的20。冬季平均氣溫-3.2c。12月至次年2月雨量，只占全年雨量的4%。由于處在蒙古冷高壓的控制之下，風(fēng)向以偏西北風(fēng)為主。強冷空氣過境，常伴有大風(fēng)，使氣溫大幅度下降。2、氣壓年平均氣壓1015.5毫巴。1月份氣壓最高，平均1025.6毫巴；7月份氣壓最低，平均1002.5毫巴。氣壓變化規(guī)律為：1月后逐漸下降，至7月下降到最低值；7月以后逐漸回升，至次年1月達(dá)到最高值，從而形成較對稱的“v”字型變化曲線。3、風(fēng)多年平均風(fēng)速4.l米秒，風(fēng)速上半年大于下半年，4月份最大，9月份最小，歷年最

25、大風(fēng)速24.0米秒（ 1983年4月26日）。年最多風(fēng)向為東南風(fēng)，其次為西北風(fēng)。夏季以東南風(fēng)向為最多，占各風(fēng)向出現(xiàn)頻率的52，冬季以西北風(fēng)為最多，頻率為38。4、氣溫年平均氣溫為12c。最冷月1月，平均氣溫為-3.2c；最熱月8月，平均氣溫25.4c；氣溫年較差28.6c。歷年極端最高氣溫39.7c（1965年6月6日），極端最低氣溫-19.2c（1970年1月5日）。2.1.2 降水平均年降水量695.6毫米，年際變幅較大。最大年1518.6毫米（1964年），最小年322.1毫米（1981年）。2.2 水利工程概況黃家河水庫始建于1957年10月。為防止壩坡沖刷，1976年前后，對大壩進行

26、了干砌石護坡。2.3 設(shè)計洪水計算2.3.1 水文站點和水文資料該水庫為小（1）型水庫，未設(shè)水文站，壩址處無實測流量資料，流域內(nèi)也無雨量觀測資料。2.3.2 設(shè)計洪水2.3.2.1 設(shè)計洪水依據(jù)由于無實測流量資料，設(shè)計洪水計算采用由暴雨資料推求設(shè)計洪水。暴雨資料采用山東省小型水庫洪水核算辦法中提供的“山東省多年平均24小時暴雨等值線圖”和“山東省最大24小時暴雨變差系數(shù)等值線圖”。 本次推求的洪水標(biāo)準(zhǔn)分別為：30年一遇(p=3.3%)設(shè)計、300年一遇（p=0.33%）校核。2.3.2.2 洪水計算1、 流域特征參數(shù)的計算黃家河水庫控制流域面積為f=7.52，其干流長l=1.67，干流比降按公

27、式 21計算： 公式 21式中：、：自出口斷面起沿流程各特征地面點的高程；、：各特征點間的距離；：干流長度將各特征點高程及相互間的距離代入公式計算得：流域特征綜合參數(shù)按公式 2-2計算： 公式 2-2式中：干流長度，1.67：控制流域面積，7.52：干流比降，0.0282代入公式中計算得：2.4472.3.2.3 各頻率下24小時暴雨量的推求采用等值線圖查算雨量分析計算面雨量。根據(jù)黃家河水庫所在區(qū)域，查“山東省多年平均二十四小時暴雨等值線圖”可得工程地點以上流域中心多年平均最大24小時降雨量為，查“山東省最大二十四小時暴雨變差系數(shù)（）等值線圖”可得變差系數(shù)，采用，應(yīng)用皮爾遜型頻率曲線值表查得3

28、0年一遇的值為2.37，300年一遇的值為3.55則最大24小時降雨量按公式 23計算： 公式 23式中：多年平均最大24小時降雨量，105mm；：；代入公式計算得：=248.85mm；=372.75mm。2.3.2.4 各頻率下單位面積最大洪峰流量模數(shù)的推求黃家河水庫流域特征綜合參數(shù)，=248.85mm，=372.75mm，根據(jù)水庫所在地位置查太沂山北山區(qū)關(guān)系曲線，得出30年一遇單位面積洪峰流量模數(shù)21.50，300年一遇單位面積洪峰流量模數(shù)34.80。2.3.2.5 各頻率下最大洪峰流量的推求最大洪峰流量按公式 24計算： 公式 24式中：21.50；34.80。：控制流域面積，7.52代

29、入公式中計算得：161.68；261.70。2.3.2.6 各頻率下洪水總量的推求查山東省水文圖集得工程前期影響雨量為，=248.85mm，其75%為186.64mm，加上前期影響雨量得226.64mm，查降雨徑流關(guān)系曲線得出凈雨=137.50mm；=372.75mm，其75%為279.56mm，加上前期影響雨量得319.56mm，查降雨徑流關(guān)系曲線得出凈雨235.00mm，則洪水總量按公式 25計算： 公式 25式中：137.50mm；=235.00mm；：控制流域面積，7.52代入公式中計算得：103.40（萬立方米）；176.72（萬立方米）2.3.2.7 各頻率下洪水過程的推求洪水過程

30、按三角形計算，洪水歷時t（即三角形過程的底寬）按公式 26計算： 公式 26式中：103.40（萬立方米）；176.72（萬立方米）：161.68；261.70。代入公式中計算得：3.55h漲洪歷時為三分之一t，即最大洪峰流量出現(xiàn)在三分之一t處，即1.18h。3.75h漲洪歷時為三分之一t，即最大洪峰流量出現(xiàn)在三分之一t處，即1.25h。3 工程地質(zhì)3.1 大壩巖土層的分布、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其物理性質(zhì)根據(jù)鉆探資料，在勘察深度范圍內(nèi)，大壩土層自上而下可分為四個巖土層：第層，碎石（q4ml）：顏色為褐色，濕，松散稍密，分選差，棱角，粘粒含量大，不均，直徑210cm。滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值（k）為3.010-3c

31、m/s，為中等透水層。粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（c）為0.0kpa，內(nèi)摩擦角平均值（）為28.0度。該層為壩體頂部的填土層，年限為30年左右，壩頂最大厚度1.01.5米，分布于壩體頂部，西側(cè)厚度較大，東側(cè)較小。第層，粉質(zhì)粘土（q4ml）：顏色為黃褐色黃色，呈可塑狀態(tài)，含水率(w)標(biāo)準(zhǔn)值為21.0%，液性指數(shù)（il）標(biāo)準(zhǔn)值為0.55，壓縮系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為0.42，為中等壓縮性土。稍有光滑，干強度中等，韌性中等。滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值（k）為2.510-4cm/s，為中等透水層。粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（c）為19.1kpa，內(nèi)摩擦角平均值（）為14.1度。標(biāo)準(zhǔn)貫入測試值n=46擊。該層為壩體主要填土層，年限為35年左右，壩頂頂面埋

32、深1.01.5米左右,最大厚度14.0米左右，分布普遍。第層，強風(fēng)化粗面安山巖（kqf）：顏色以褐黃色為主，風(fēng)化強烈，呈堅硬粘性土狀，由上到下逐漸變硬。巖石堅硬程度等級為極軟巖，完整程度等級為破碎。滲透系數(shù)（k）=5.010-5cm/s，為弱透水層。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（n）為22擊以上。該層最大頂面埋深15.5米左右，厚度為1.62.0米，分布普遍。第層，中風(fēng)化粗面安山巖（kqf）：顏色為褐黃色，中等風(fēng)化為主，斑狀結(jié)構(gòu)。巖石堅硬程度等級為軟巖，完整程度等級為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為級。滲透系數(shù)（k）=1.010-5cm/s，為弱透水層。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（n）為45擊以上。該層最大頂面埋深17.0米左右

33、，分布普遍，厚度較大，未揭穿，最大入巖深度3.2米。各巖土層承載力標(biāo)準(zhǔn)值等參數(shù)值依據(jù)鉆探資料、原位測試資料及地區(qū)經(jīng)驗綜合確定。各土層承載力特征值見表3-1。各巖土層物理力學(xué)參數(shù)值一覽表 表3-1土層編號第層碎石第層粉質(zhì)粘土第層強風(fēng)化粗面安山巖第層中風(fēng)化粗面安山巖允許承載力標(biāo)準(zhǔn)值fak(kpa)140140300400滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值k（cm/s）3.010-32.510-45.010-51.010-5粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值c（kpa）0.016.14060內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（度）28.011.13545允許水力比降0.150.51含水率（w）%21.0孔隙率（n）%40.2比重（g）27.1密度()g/cm3

34、1.951.952.3干密度(d)g/cm31.62孔隙比（e）0.672壓縮模量(es)mpa3.97壓縮系數(shù)()mpa-10.43變形模量(e)gpa/0.21.53.2 地震烈度根據(jù)中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖和中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，該區(qū)地震動峰值加速度分區(qū)為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45，地震設(shè)防烈度為6度。3.3 結(jié)論1、擬建場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，所屬的設(shè)計地震分組為第三組。2、該場地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.49米。3、壩體為由粉質(zhì)粘土構(gòu)成的均質(zhì)壩，滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2.510-4cm/s，屬弱透水層，壩體、壩基無明顯滲漏現(xiàn)象，未發(fā)

35、生過壩體沖毀事件。各巖土層物理力學(xué)參數(shù)詳見（表3-1）4、壩體穩(wěn)定性評價 經(jīng)現(xiàn)場勘察壩體未發(fā)現(xiàn)沉陷及裂縫現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)有松馳張裂，蠕動變形、崩塌、滑坡等破壞現(xiàn)象。4 工程任務(wù)和規(guī)模4.1 工程現(xiàn)狀黃家河水庫位于膠州市里岔鎮(zhèn)周陽河支流黃家河的上游，為?。?）型水庫，水庫控制流域面積7.52km2，壩址以上干流長度為1.67km，干流比降0.0282m/m。樞紐建筑物主要包括大壩、溢洪道和放水洞，現(xiàn)狀情況如下：1、大壩水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程98.0298.25m，除樁號0+3600+420壩段壩頂高程較低外，其余高程均在98.2左右，最大壩高15.0m，壩頂長727m，壩頂寬4.806.2

36、0m，除個別樁號變化較大外，其余壩頂寬度均在5.3m左右。大壩上游坡樁號0+0000+390壩段坡比1：2.51：2.9，多為1：2.7，0+3900+660壩段坡比1：3.31：3.7，多為1：3.7，護坡型式為干砌亂石護坡。下游坡坡比除個別樁號為1：1.8外，其余壩段坡比均在1：2.5左右，護坡型式為草皮護坡，無排水溝。庫區(qū)內(nèi)現(xiàn)有一條長236m土路將庫區(qū)分為東西兩部分，土路連接大壩及庫區(qū)西北側(cè)山地，路面頂高程由北向西逐步降低，高程為98.0595.00m，路基內(nèi)埋有一根管徑為0.7m的混凝土管。2、放水洞水庫放水洞為漿砌塊石豎井方涵式，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.40.4m，進口高程為88.0m，距

37、大壩右岸端110m。3、溢洪道水庫溢洪道位于大壩左岸壩頭，型式為明渠，現(xiàn)狀渠底進口高程95.00m，底寬30.0m，溢洪道左岸及溢洪道底為巖基，溢洪道右岸土坡坡比為1：2.5。4.2 建筑物存在的問題及安全鑒定結(jié)論4.2.1 大壩大壩存在的主要問題包括以下幾個方面：1、大壩上游坡為干砌亂石護坡，護坡風(fēng)化破碎，部分地段沖刷較為嚴(yán)重，有露底現(xiàn)象，無反濾層不符合規(guī)范要求。2、現(xiàn)狀壩頂為土質(zhì)路面未發(fā)現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。3、壩體為由粉質(zhì)粘土構(gòu)成的均質(zhì)壩，滲透系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2.510-4cm/s，不滿足均質(zhì)壩防滲土料不大于滲透系數(shù)110-4 cm/s的規(guī)范要求。5、 下游坡長有高桿雜草缺少排水系統(tǒng)，容易形成沖溝。綜

38、合評估成果見表 41，評定大壩為三類壩。表 41 結(jié)構(gòu)體老化病害評估結(jié)果表指 結(jié) 標(biāo) 構(gòu) 級 體指 別 標(biāo)上游護坡（砌石護坡）壩體壩頂壩基下游護坡（草皮護坡）干砌亂石護坡c寬度b沖刷cb質(zhì)量cbb裂縫a軟弱（松散）層bb滲漏cb結(jié)構(gòu)體級別ccbb綜上所述，認(rèn)為該水庫大壩老化病害甚為嚴(yán)重，評為c級。4.2.2 放水洞水庫放水洞為漿砌塊石豎井方涵式，過水?dāng)嗝娉叽鐬?.40.4m，進口高程為88.0m，現(xiàn)狀放水洞閘門關(guān)閉不嚴(yán)，有輕微漏水；啟閉機年久失修，銹蝕嚴(yán)重；啟閉機房破損。 安全鑒定結(jié)論：放水洞綜合評定為b級。4.2.3 溢洪道水庫溢洪道位于大壩左岸壩頭，現(xiàn)狀渠底高程95.00m，溢洪道右岸現(xiàn)為

39、土坡，汛期產(chǎn)生沖刷，溢洪道末端對壩后坡存在沖刷問題。安全鑒定結(jié)論：溢洪道綜合評定為c級。4.3 工程任務(wù)本次除險加固的主要任務(wù)是：針對水庫存在的問題，通過方案比較，選取合理的方案，對水庫進行除險加固，以確保水庫及下游廣大人民的生命財產(chǎn)安全。另外，結(jié)合建筑物的除險加固，對水庫的管理設(shè)施進行完善，滿足工程管理的要求。4.4 工程規(guī)模根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（sl2522000），黃家河水庫屬小（1）型水利樞紐工程，其永久性主要建筑物大壩、溢洪道、放水洞等均為4級建筑物，主要建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇洪水設(shè)計，300年一遇洪水校核。4.5 除險加固的必要性黃家河水庫位于膠州市里岔鎮(zhèn)周陽河

40、支流黃家河的上游，是一座以防洪、灌溉為主的小型水利樞紐工程。水庫的安全運行，保護著下游6個自然村和里岔鎮(zhèn)政府駐地，共6000余人，影響耕地7000余畝，水庫3公里處是橫貫全鎮(zhèn)的黃張公路。其作用和重要性主要表現(xiàn)在以下2個方面：1、防洪水庫除險加固工程完成后防洪效益顯著，30年一遇洪水削減洪峰72.4%，300年一遇洪水削減洪峰67.3%。2、灌溉根據(jù)青島市小型水庫大壩基本資料匯編，灌溉設(shè)計面積7000畝。由此可見，黃家河水庫在防洪、灌溉方面發(fā)揮著積極的作用，促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。因此根據(jù)水庫存在的問題，及時對水庫進行除險加固是十分必要的。4.6 洪水調(diào)節(jié)計算4.6.1 基本方法調(diào)洪演算根據(jù)山東省

41、小型水庫洪水核算方法中的有關(guān)規(guī)定及方法應(yīng)用圖解法進行。4.6.2 水庫水位庫容泄量曲線溢洪道采用明渠均勻流公式4-1計算其泄量：公式 4-1式中：式中： a：過水?dāng)嗝婷娣e，；c：謝才系數(shù)，；r：水力半徑，；：濕周，；b：溢洪道底寬，30.0m；m：溢洪道邊坡系數(shù)，2.525。i：溢洪道比降，0.00136；n：溢洪道糙率，0.04；h：溢洪道水深，m；本次復(fù)核根據(jù)所得資料求出黃家河水庫不同水位的調(diào)洪庫容并算出溢洪道的相應(yīng)泄量，制成水庫水位庫容泄量關(guān)系表（表4-1）如下：表 42 黃家河水庫水位庫容泄量關(guān)系表水位（米）庫容（萬m3）調(diào)洪庫容（萬m3）溢洪道寬（m）溢洪道水深（m）邊坡系數(shù)河道比降

42、糙率泄量（m3/s）95.000270.00.00300.002.5250.001360.040.0095.200279.49.42300.202.5250.001360.041.9095.400290.020.03300.402.5250.001360.046.0695.600301.831.81300.602.5250.001360.0411.9695.800314.844.76300.802.5250.001360.0419.4296.000328.958.90301.002.5250.001360.0428.3296.200339.769.67301.202.5250.001360.0

43、438.5996.400351.881.78301.402.5250.001360.0450.1996.600365.295.24301.602.5250.001360.0463.0796.800380.0110.04301.802.5250.001360.0477.2297.000396.2126.19302.002.5250.001360.0492.6297.200408.3138.34302.202.5250.001360.04109.2597.400422.0152.01302.402.5250.001360.04127.1297.600437.2167.20302.602.5250.

44、001360.04146.224.6.3 調(diào)洪演算1、30年一遇調(diào)洪演算起調(diào)水位采用興利水位95.00m，調(diào)洪計算采用圖解法，見圖 41。圖解法計算步驟如下：（1）根據(jù)水庫的水位泄量關(guān)系曲線和水位庫容曲線以及堰頂以上的調(diào)洪庫容與下泄流量的關(guān)系曲線，將與曲線繪在圖的左方，其右方繪制入庫洪水過程線qt。（2）在坐標(biāo)軸上取一點a，使oa等于洪水總量103.40萬m3，過作水平線交縱坐標(biāo)軸于b。（3）連接ab，交曲線于d。（4）過d點作水平線交洪水過程線qt的退水段于c，則c點的縱坐標(biāo)則是最大泄量67.20，d點的橫坐標(biāo)則是相應(yīng)的攔洪庫容75.28萬m3。（5）由水位庫容關(guān)系曲線查得設(shè)計水位96.29

45、m。調(diào)洪結(jié)果：在設(shè)計洪水即30年一遇（p=3.33%）情況下，設(shè)計最大溢洪流量為67.20，設(shè)計洪水位96.29m，攔洪庫容為75.28萬m3。圖 41 黃家河水庫30年一遇（p=3.33%）調(diào)洪計算圖2、 300年一遇調(diào)洪演算起調(diào)水位采用興利水位95.00m，調(diào)洪計算采用圖解法，見圖 42。圖解法計算步驟同上：調(diào)洪結(jié)果：在校核洪水即300年一遇（p=0.33%）的情況下，最大溢洪流量為129.84，校核洪水位96.91m，調(diào)洪庫容為118.88萬m3。圖 42 黃家河水庫300年一遇（p=0.33%）調(diào)洪計算圖4.6.4 調(diào)洪計算成果各設(shè)計頻率設(shè)計洪水調(diào)算成果見表43。表43 黃家河水庫洪水

46、調(diào)節(jié)計算成果表起調(diào)水位（m）頻率項目3.3%0.33%95.00最高水位（m）96.2996.91最大泄量（m3/s）43.9685.644.7 壩頂高程計算本次壩頂高程的復(fù)核采用小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則（sl189-96）及碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（sl274-2001）中的相關(guān)規(guī)定及方法進行。4.7.1 壩頂超高4.7.1.1 波浪爬高1、波浪爬高（1） 平均波高和平均波周期的計算波浪的平均波高和平均波周期采用莆田公式4-2、4-3進行計算：公式 42公式 43式中：平均波高，m；：平均波周期，s；：計算風(fēng)速，取值如下： p=3.33%時，w=23.7m/s；p=0.33%時，w=

47、15.8m/s；：風(fēng)區(qū)長度，取值如下： p=3.33%時，d=698m；p=0.33%時，d=717m；：水域平均水深，取值如下： p=3.33%時，7.99m；p=0.33%時，8.61m；：重力加速度，取將數(shù)值代入公式中計算得：當(dāng)p=3.33%時，0.311m，=2.476；當(dāng)p=0.33%時，0.203m，=2.00。 （2）平均波長的計算平均波長按下公式4-4進行計算： 公式 4-4式中：平均波長，m；：壩上游面前水深，取值如下： p=3.33%時，h=11.99m；p=0.33%時，h=12.61m：重力加速度，?。浩骄ㄖ芷?，取值如下： p=3.33%時，=2.476；p=0.33

48、%時，=2.00將數(shù)值代入公式并進行試算可得：當(dāng)p=3.33%時，=9.580m當(dāng)p=0.33%時，=6.250m （3）平均波浪爬高的計算按單坡計算正向來波的平均波浪爬高，坡比為1：2.7，當(dāng)m=1.55.0時，正向來波在單坡上的平均波浪爬高按公式4-5進行計算：公式 45式中：平均波浪爬高，m；：單坡的坡度系數(shù)，若坡角為，即等于，此處取2.7；：斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護面類型查表得，此處取0.8；：經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)查表得，式中：計算風(fēng)速，取值如下： p=3.33%時，w=23.7m/s；p=0.33%時，w=15.8m/s； ：重力加速度，取 ：壩上游面前水深，取值如下： p=3.33%

49、時，h=11.99m；p=0.33%時，h=12.61m代入式中計算出結(jié)果后查表得此處取值如下： p=3.33%時，；p=0.33%時，；：平均波高，取值如下： p=3.33%時，0.311m；p=0.33%時，0.203m；：平均波長，取值如下： p=3.33%時，=9.580m；p=0.33%時，=6.250m將數(shù)值代入公式中計算得：當(dāng)p=3.33%時，0.518m當(dāng)p=0.33%時，0.319m (4)波浪爬高的計算根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（sl274-2001）的規(guī)定，4級壩的波浪爬高值采用累積頻率為5%的爬高值。累積頻率為5%的爬高值與平均爬高的比值可根據(jù)平均波高與壩上游面前水深的比

50、值和累積頻率5%查表求得，此處：平均波高，取值如下： p=3.33%時，0.311m；p=0.33%時，0.203m；：壩上游面前水深，取值如下： p=3.33%時，h=11.99m；p=0.33%時，h=12.61m將數(shù)值代入中求得結(jié)果并查表可得：故可求得：當(dāng)p=3.33%時，0.954m當(dāng)p=0.33%時，0.588m2、安全加高的選值根據(jù)小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則（sl189-96），壩頂在水庫靜水位以上的超高應(yīng)按公式4-6計算：公式 46式中：壩頂超高，m；：最大波浪在壩坡上的爬高，取值如下： p=3.33%時，0.954m； p=0.33%時，0.588m：安全加高，取值如

51、下： p=3.33%時，a=0.5m； p=0.33%時，a=0.3m將數(shù)值代入公式中計算可得：當(dāng)p=3.33%時，1.454m當(dāng)p=0.33%時，0.888m4.7.2 壩頂高程的確定本工程p=3.33%時，水庫洪水位為96.29m，p=0.33%時，水庫洪水位為96.91m，再分別加壩頂超高，p=3.33%時，1.454m；p=0.33%時，0.888m，取兩者之中的大值，得壩頂高程應(yīng)為97.80m，現(xiàn)狀頂高程為98.0298.25m，確定設(shè)計壩頂高程98.0m。5 工程布置及建筑物5.1 工程等別和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水庫屬?。?）型水庫，工程等別為等，其主要建筑物大壩、溢洪道和放水洞為4級建筑物。水庫的洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計，300年一遇校核。黃家河水庫場地地震基本烈度為6度，根據(jù)水利部頒發(fā)的水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范（sl20397）的規(guī)定，應(yīng)采用基本烈度作為設(shè)計烈度，即地震設(shè)計烈度也為6度，對2級和2級以下的建筑物可不進行抗震設(shè)計計算。5.2 設(shè)計基本資料5.2.1 設(shè)計依據(jù)及規(guī)范1、 黃家