水利工程施工課程設計基本資料

1、. 水利工程施工課程設計基本資料 目 錄1 綜合說明11.1水庫基本情況11.2 工程特性表32 水文42.1基本資料42.2 設計暴雨62.3 設計洪水83 工程地質153.1工程設計施工簡介153.2工程地質163.3天然建筑材料223.4工程地質及工程質量綜合評價234加固設計244.1 工程任務和規(guī)模244.2 主要加固項目264.4工程總體布置314.6灌溉建筑物除險加固設計424.7溢洪道除險加固設計454.8工程量匯總494.9對外交通51 ;1 綜合說明1.1水庫基本情況1.1.1工程位置及水文氣象要素沈家山水庫位于江西省彭澤縣楊梓鎮(zhèn)紅旗村沈山組，座落在嚴爐河上，壩址中心地理位

2、置坐標為：東徑：116°37，北緯：29°37，壩址距彭澤縣城區(qū)約75km，水庫壩址以上控制流域面積0.49km2，設計灌溉面積1000畝，實際灌溉面積為700畝，沈家山水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的綜合利用性?。ǘ┬退こ?。水庫庫區(qū)屬亞熱帶東南季風氣候區(qū)，夏季濕熱多雨，冬季風寒天冷，全年四季分明。年平均氣溫為17.00C，最高氣溫40.50C，最低氣溫-10.30C；年均相對濕度78%，年蒸發(fā)量為1195mm，最大風速15.0m/s，風向多為東北風；年日照時數(shù)2000小時以下，年無霜期240260天；年平均降水量為1440mm，降雨年內分配不均，降雨年際變化也

3、較大。臺風是形成本地區(qū)盛夏季節(jié)降水的主要原因之一，平均每年約1至2次影響本流域，約90%左右臺風雨出現(xiàn)于79月，其中8月份占40%左右。經(jīng)統(tǒng)計分析，雨季始于3月中、下旬，終于7月中旬，降水變化曲線有兩個峰值，第一峰值出現(xiàn)于五月上旬為春汛，第二峰值出現(xiàn)于6月下旬為夏汛。暴雨歷時一般以一天為最多，最長可達三天，一般由兩次銜接的天氣系統(tǒng)產生的暴雨過程歷時較長，而由一次天氣系統(tǒng)產生的暴雨過程歷時則較短。峰面暴雨過程歷時較長，臺風暴雨過程歷時較短。1.1.2工程建設過程及近期加固情況沈家山水庫于1964年由楊梓鎮(zhèn)紅旗村村民自行設計、施工，工程規(guī)模定為小（二）型水庫，同年10月動工建設，1965年建成，1

4、970年對大壩進行續(xù)建加高，工程達到現(xiàn)在壩高13m的規(guī)模。大壩施工建設時成立沈家山水庫建設指揮部，以大會戰(zhàn)的形式進行，具體情況如下：大壩于1964年秋開始興建，施工前未作地質勘探工作，施工時無機械設備，全靠人工進行作業(yè)，大壩填筑到壩高度達到11.0m，1970年加高加固達到13m。當時為了抓進度、搶時間，對施工質量控制不嚴，心墻填筑土料較差，土質砂性較重，大壩截水槽清基不夠徹底，壩體沒有達到規(guī)范要求。溢洪道始建于1964年,長47.6m。灌溉涵管于1964年建成，1970年大壩加高時接長涵管，全長共計49.9m。灌溉涵管為瓦管結構，目前涵管斷裂漏水十分嚴重，由于管徑太小，無法進洞處理。目前水庫

5、因為漏水嚴重，無法蓄水，2009年空庫運行。1.1.3加固前工程任務及規(guī)模沈家山水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的綜合利用性?。ǘ┬退こ??？値烊轂?1.8×104m3，設計灌溉面積1000畝，實際灌溉面積為700畝，根據(jù)水利水電工程等級劃分洪水標準（SL252-2000）樞紐工程等級為V級，永久性主要建筑物為5級。永久性次要建筑物為5級。沈家山水庫保護村莊7個，保護耕地1300畝，保護人口0.08萬人，由于該水庫地理位置較高，一旦跨壩，將直接危及下游鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人員、農田的安全，損失非常大。因而該水庫的防洪作用十分重要。工程樞紐由大壩、溢洪道、灌溉涵管等建筑物組成。設計標準為二十

6、年一遇洪水標準，設計洪水位103.97m，校核標準為二百年一遇洪水標準，校核洪水位104.38m。按照水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000）的有關規(guī)定，沈家山水庫工程規(guī)模為?。ǘ┬退畮?。1.1.4加固前建筑物布置及結構型式（1）大壩大壩壩型為粘土心墻壩，風化石填筑壩體，壩頂高程為105.0-105.6m，最大壩高13m，壩頂寬3.03.45m，壩頂長度57.1m，上游壩坡坡比為1：2.47，下游壩坡坡比為1：3，坡面雜草叢生，且均未護坡，下游沒有排水棱體，壩上無防浪墻。（2）溢洪道溢洪道于1965年建成，型式為開敞式溢洪道。僅由進口段組成，無陡槽段、消力池段兩部分。進口過水斷

7、面寬度尺寸為1.5米，進口底板高程102.8m，長47.6m,最大過水流量5.1/s，整個溢洪道僅為一開挖的過水明渠，無護砌，無任何消能設施。（3）灌溉涵管涵管于1964年建成，為瓦圓管，管徑為0.3米，總長49.9米，進口底板高程為96.3米，最大過水流量為0.3m3/s。涵管進口采用臥管控制。1.2 工程特性表序號及名稱單位加固前加固后備注一、水文1集雨面積km20.490.492多年平均年降雨量mm140014003設計洪水標準及流量P（%）55m3/s8.388.384校核洪水標準及流量P（%）0.50.5m3/s12.512.5二、水庫校核洪水位m104.38104.30設計洪水位m

8、103.97103.90正常蓄水位m102.80102.80死水位m94.4094.40總庫容（校核洪水位以下庫容）萬m322.521.8正常庫容萬m317.617.6死庫容（死水位以下）萬m32.72.7三、工程效益保護人口萬人0.150.15保護耕地畝13001300灌溉面積畝10001000四、主要建筑物及設備1主壩及副壩壩型土石壩土石壩壩頂高程m105.00-105.60105.40最大壩高m1313壩頂長度m57.157.1壩頂寬度m3.0-3.54.02泄水建筑物（溢流堰、溢洪道、隧洞、底孔、閘孔等）型式開敞式溢洪道開敞式溢洪道各建筑物分別列出堰頂高程m102.8102.80溢流段

9、寬度（或泄洪洞尺寸及條數(shù)、閘孔尺寸及孔數(shù)）m1.53.0設計泄洪流量m3/s3.785.72校核泄洪流量m3/s5.129.06閘門型式無閘門無閘門3輸水建筑物設計流量m3/s0.273.65長度m49.966.57斷面尺寸m0.30.8×1.22 水文2.1基本資料2.1.1流域自然條件沈家山水庫位于江西省彭澤縣楊梓鎮(zhèn)雙豐村閔山塢，座落在龍源河上，壩址中心地理位置坐標為：東徑：116°3647，北緯：29°3735，壩址距彭澤縣城區(qū)約65km，水庫壩址以上控制流域面積1.45km2，主河道長0.98km，河道平均比降為7，整個流域范圍內山清水秀，植被良好，人類活

10、動影響小，水土流失影響不明顯。2.1.2水文資料及測站情況沈家山水庫壩址處無雨量站，流域上下游無水文測站，沒有實測的流量資料，所以本次設計洪水采用江西省暴雨洪水查算手冊推算，其設計暴雨采用推理公式法進行計算。2.1.3水庫、流域特征參數(shù)（1）水庫流域特征參數(shù)復核本次初步設計根據(jù)萬分之一航測圖對流域面積、主河道長度、河道比降進行了復核。復核前后的水庫流域特征參數(shù)結果如表2.1.1所示。表2.1.1 水庫流域特征參數(shù)復核表水庫流域特征參數(shù)原設計復核后控制流域面積F(km2)0.420.49主河道長度L(km)0.510.59主河道比降J0.0110.011（2）水庫水位容、面積關系復核水庫原有實測

11、庫區(qū)地形圖缺失，僅有庫容數(shù)據(jù)，本次初步設計對庫容進行了復核，根據(jù)本次實測庫區(qū)水面以上局部等高線結合萬分之一航測地形圖繪制庫容曲線圖，推算水庫的面積及庫容，水位面積曲線列表詳見表,2.1.2和圖2-1所示。表2.1.2 沈家山水庫水位與面積、庫容關系表水位Z（m）面積A（千m2）庫容V（萬m3）91.4 00921.20.5933.71.59462.3958.53.29610.84.19713.259815.569917.97.210020.38.710122.610.610225.113.310327.618.7104.431.122.52.2 設計暴雨2.2.1設計暴雨計算方法本工程區(qū)屬鄱陽

12、湖水系，本流域上下游無水文測站，沒有實測的流量資料，鄰近流域上下游也無降雨成因、產匯流條件相似的水文測站作為參證站。因此本工程洪水復核僅能以降雨資料來推求洪水過程。采用江西省水位總站1986年編制的江西省暴雨洪水查算手冊（以下簡稱手冊）提供的方法計算，按工程所在位置對本流域年最大24小時、6小時、3小時和1小時均值計算設計暴雨。根據(jù)江西省水利廳下發(fā)的大壩安全評價技術規(guī)定，對集雨面積小于30km2流域，一般采用推理公式法計算設計洪水。本水庫集雨面積1.45km2，宜采用推理公式法計算洪水過程。2.2.2 設計暴雨計算設計暴雨計算參數(shù)主要由均值、變差系數(shù)CV、偏差系數(shù)CS= 3.5CV三個參數(shù)組成

13、，設計暴雨要素可通過手冊等值線圖及附圖附表查得，計算成果見暴雨要素查算表2.2.1。表2.2.1 水庫暴雨要素查算表 時段 頻率 統(tǒng)計參數(shù)頻率(%)查算50.524小時暴雨均值H點24查附圖2-41101106小時暴雨均值H點6查附圖2-675751小時暴雨均值H點1查附圖2-84040Cv24查附圖2-50.50.5Cv6查附圖2-70.450.45Cv1查附圖2-90.450.45KP24查附表5-21.993.06KP6查附表5-21.882.79KP1查附表5-21.882.7924小時點暴雨量H點24pH點24×Kp24218.9336.66小時點暴雨量H點6pH點6

14、15;Kp6141209.3 1小時點暴雨量H點1p H點1×Kp175.2111.63小時點暴雨量H點3p=H1P·31-n2110.6 164.1 24查附圖5-1116查附圖5-10.99990.99991查附圖5-10.99990.99993查附圖5-10.99990.999924小時面暴雨量H面24 H點24p×24218.9336.66小時面暴雨量H面6 H點6p×6141.0 209.2 1小時面暴雨量H面1 H點1p×175.2 111.6 3小時面暴雨量H面3 H點3p×3110.5 164.1 設計暴雨按手冊中的暴

15、雨進程分配雨型表進行分配，時段取1小時，各時段的分配系數(shù)見手冊附表46，得24小時暴雨時程分配，見表2.2.2。表2.2.2 水庫24h暴雨時段分配表 時 段 頻 率H24(5%)H24(0.5%)13.9 6.4 23.9 6.4 33.9 6.4 43.9 6.4 53.9 6.4 63.9 6.4 70.0 0.0 80.0 0.0 90.0 0.0 107.8 12.7 117.8 12.7 127.8 12.7 136.1 6.1 1412.2 12.2 1512.2 12.2 1635.4 52.5 1775.2 111.6 181414197.0 11.5 207.0 11.5

16、216.2 10.2 223.9 6.4 233.9 6.4 243.1 5.1 合計232.9 335.9 2.3 設計洪水2.3.1 手冊法推求設計洪水過程（1）產流計算彭澤地處南方濕潤氣候區(qū)，降雨徑流的主要方式為蓄滿產流，一次降雨的徑流總量(R總)取決于降雨量(H)和雨前土壤含水量(Pa)二個因素，降雨徑流相關采用R總=f(H +Pa)形式。查手冊附圖3-1產流分區(qū)圖知，沈家山水庫位于產流第區(qū)。該區(qū)的設計前期雨量Pa=70mm，Im=100mm。根據(jù)不同頻率的24小時暴雨時程分配，查手冊附表3-2（V），可得到相應各時段的累積徑流總量，再根據(jù)24小時平均雨強查手冊附表3-3可得穩(wěn)滲強度f

17、c，將各時段徑流深R總減去地下徑流深R下（R下=fc·t），即得設計凈雨過程，計算見表2.3.1，表2.3.2。其中：fc(5%)=2.1mm/h，fc(0.5%)=2.32mm/h。（2）匯流計算根據(jù)手冊，Qtt的計算采用下式：Qt=0.278F·ht/t其中：F為流域面積，F(xiàn)=1.45km2；ht為t時段的累積凈雨；t為凈雨時間。根據(jù)上式可求得不同頻率的Qtt關系曲線。查手冊附圖4-2推理公式分區(qū)可知,沈家山水庫地點在區(qū)。根據(jù)=L/J1/3=5.122,按第區(qū)經(jīng)驗公式計算:60時，m=0.1860.265=0.287根據(jù)公式得Q=0.278/ m4=6.58/4點繪Qt

18、t及Q關系曲線得不同頻率地面洪峰流量如下:P=5% Qm地面=8.1m3/s 匯流時間為3小時P=0.5% Qm地面=12.2m3/s 匯流時間為4小時(3) 設計洪水采用概化五點折腰多邊形過程推求地面洪水過程線,然后對地下徑流進行回加計算。地面匯流時間及洪水總量計算采用以下公式T=9.67W/ Qm地面10表2.3.1 沈家山水庫5%頻率凈雨過程計算表 時段 項目123456789101112131415161718192021222324合計H3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 0.0 0.0 0.0 7.8 7.8 7.8 6.1 12.2 12.2 35.4 75.2 14

19、.0 7.0 7.0 6.2 3.9 3.9 3.1 232.9 H3.9 7.8 11.7 15.6 19.5 23.4 23.4 23.4 23.4 31.2 39.0 46.7 52.8 65.0 77.2 112.5 187.7 201.7 208.8 215.8 222.0 225.9 229.8 232.9 H+Pa73.9 77.8 81.7 85.6 89.5 93.4 93.4 93.4 93.4 101.2 109.0 116.7 122.8 135.0 147.2 182.5 257.7 271.7 278.8 285.8 292.0 295.9 299.8 302.9

20、R總1.6 2.8 5.1 6.8 8.8 10.7 10.7 10.7 10.7 14.6 18.5 23.1 27.4 36.2 47.3 82.5 157.7 171.7 178.8 185.8 192.0 195.9 199.8 202.9 R總1.6 1.2 2.3 1.7 2.0 1.9 0.0 0.0 0.0 3.9 3.9 4.6 4.3 8.8 11.1 35.2 75.2 14.0 7.1 7.0 6.2 3.9 3.9 3.1 202.9 R下（fc·t）2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 0.0 0.0 0.0 2.1 2.1 2.1 2.1 2.

21、1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 44.1 h240.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.8 1.8 2.5 2.2 6.7 9.0 33.1 73.1 11.9 5.0 4.9 4.1 1.8 1.8 1.0 160.7 表2.3.2 沈家山水庫0.5%頻率凈雨過程計算表 時段 項目123456789101112131415161718192021222324合計H6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 0.0 0.0 0.0 12.7 12.7 12.7 6.1 12.2 12.2 52.5 11

22、1.6 14.0 11.5 11.5 10.2 6.4 6.4 5.1 335.9 H6.4 12.7 19.1 25.5 31.8 38.2 38.2 38.2 38.2 50.9 63.7 76.4 82.5 94.7 106.9 159.3 270.9 284.9 296.4 307.8 318.0 324.4 330.8 335.9 H+Pa76.4 82.7 89.1 95.5 101.8 108.2 108.2 108.2 108.2 120.9 133.7 146.4 152.5 164.7 176.9 229.3 340.9 354.9 366.4 377.8 388.0 39

23、4.4 400.8 405.9 R總2.7 5.5 8.6 11.8 14.9 18.1 18.1 18.1 18.1 26.0 35.2 46.5 52.5 64.7 176.9 229.3 240.9 254.9 266.5 277.8 288.0 294.4 300.8 305.9 R總2.7 2.8 3.1 3.2 3.1 3.2 0.0 0.0 0.0 7.9 9.2 11.3 6.0 12.2 112.2 52.4 11.6 14.0 11.6 11.3 10.2 6.4 6.4 5.1 305.9 R下（fc·t）2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 0.0

24、0.0 0.0 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 48.7 h240.4 0.5 0.8 0.9 0.8 0.9 0.0 0.0 0.0 5.6 6.9 9.0 3.7 9.9 109.9 50.1 9.3 11.7 9.3 9.0 7.9 4.1 4.1 2.8 257.2 W=0.1h24F式中：h24為24小時地面凈雨量（mm）；F為本流域流域面積（1.45km2）;Qm地面為本流域地面設計洪峰流量(m3/s)。根據(jù)地面匯流時間T和概化五點折腰多邊形計算系數(shù)可得不同頻率的洪水過程。然后利用產流計算中的地

25、下徑流深R下，用式Qm地下=R下·F/3.6T算得Qm地下，根據(jù)Qm地下=（t/T）Qm地下可得不同頻率地下流量過程，地面流量過程和地下流量過程按時序疊加即得不同頻率的設計洪水過程，成果見表2.3.3 、2.3.4。2.3.2 設計洪水成果的采用及合理性分析為進一步檢驗成果的合理性，將洪水計算成果與彭澤縣其它水庫的設計洪水成果進行比較，分別見表2.3.5。表2.3.5 沈家山水庫與附近水庫設計洪水成果比較表水庫名稱鄉(xiāng)鎮(zhèn)集雨面積F（km2）洪峰流量Q（m3/s）洪峰模綜合系數(shù)（Q/F2/3）P=0.5%P=5%P=0.5%P=5%竹子塢東升鎮(zhèn)1.272817.523.8814.92正沖

26、馬當鎮(zhèn)1.7239.623.427.59 16.30 沈家山楊梓鎮(zhèn)0.4912.58.3820.1113.48從表2-3-6可以看出，沈家山水庫的洪峰模綜合系數(shù)與附近水庫的洪峰模綜合系數(shù)相近。從水庫壩址的設計洪峰模數(shù)與其它已建水利工程情況比較看，各頻率模數(shù)基本上處在中間位置。從雙對數(shù)紙上點繪的設計洪峰流量與集水面積關系圖上看，該水庫壩址和各已建水利工程設計洪峰流量與其集水面積的關系呈線性關系，其點據(jù)基本分布在關系線附近。故認為本次的設計洪水計算結果是合理的。2.3.3施工設計洪水本工程部分水下工程有施工導流要求，因此需推算相應施工期洪水。根據(jù)施工組織設計，主要水下施工項目為拆除重建灌溉涵管、啟

27、閉臺建筑，其施工期安排在10月至次年2月，故只需該時段的洪水進行分析和推求。施工洪水采用水文比擬法計算，長河流域內有一座落在長河北支烏石河中游的鋪頭水文站。該站設立于1958年4月30日，觀測3年后于1961年底撤消，后來又重新開始觀測，目前有19802002年23年的流量資料。鋪頭水文站距沈家山直線距離90km, 控制集雨面積185km2，其流域氣侯及下墊面條件與沈家山流域相同。以鋪頭水文站提供的年枯水期洪峰流量資料為依據(jù)，選樣時以枯水施工期（102月）按不跨期原則獨立選取，采用P線型配線選定統(tǒng)計參數(shù)，爾后按流域面積比的2/3次方關系將鋪頭水文站的設計值換算至沈家山壩址處，即得沈家山壩址處施

28、工期設計洪水，各分期設計洪水計算成果見表2.3.6。經(jīng)計算施工期P=20%最大洪峰流量為0.92m3/s。表2.3.6 沈家山水庫P=20%分期設計洪峰流量成果表 (m3/s)月份9次年2月9次年3月10次年3月10次年2月鋪頭水文站79.5893.2273.1460.66沈家山1.20 1.41 1.10 0.92 施工期設計洪水過程線，經(jīng)比較選擇1983年10月1618日洪水過程線為典型洪水，采用按設計洪峰流量同倍比放大法求得，其102月時段的設計洪水過程線見表2.3.7。表2.3.7 沈家山水庫施工期（102月）P=20%設計洪水過程線序號（t=1h）0123456流量（m3/s）鋪頭站

29、00.430.7360.6628.4914.899.82沈家山0.00 0.01 0.01 0.92 0.43 0.22 0.15 序號（t=1h）78910111213流量（m3/s）鋪頭站6.594.84.033.543.092.692.33沈家山0.10 0.07 0.06 0.05 0.05 0.04 0.04 3 工程地質3.1工程設計施工簡介沈家山水庫于1964年由楊梓鎮(zhèn)紅旗村村民自行設計、施工，工程規(guī)模定為?。ǘ┬退畮欤?0月動工建設，1965年建成，1970年對大壩進行續(xù)建加高，工程達到現(xiàn)在壩高13m的規(guī)模。大壩施工建設時成立沈家山水庫建設指揮部，以大會戰(zhàn)的形式進行。沈家

30、山水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的綜合利用性?。ǘ┬退こ獭？値烊轂?1.8×104m3，設計灌溉面積1000畝，實際灌溉面積為700畝，根據(jù)水利水電工程等級劃分洪水標準（SL252-2000）樞紐工程等級為V等，永久性主要建筑物為5級。永久性次要建筑物為5級。工程樞紐由大壩、溢洪道、灌溉涵管等建筑物組成。設計標準為二十年一遇洪水標準，設計洪水位103.90m，校核標準為二百年一遇洪水標準，校核洪水位104.30m。按照水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000）的有關規(guī)定，沈家山水庫工程規(guī)模為?。ǘ┬退畮臁＃?）大壩大壩壩型為粘土心墻壩，風化石填筑壩體，壩頂高

31、程為105.0-105.6m，最大壩高13m，壩頂寬3.03.45m，壩頂長度57.1m，上游壩坡坡比為1：2.47，下游壩坡坡比為1：3，坡面雜草叢生，且均未護坡，下游沒有排水棱體，壩上無防浪墻。（2）溢洪道溢洪道于1965年建成，型式為開敞式溢洪道。僅由進口段組成，無陡槽段、消力池段兩部分。進口過水斷面寬度尺寸為1.5米，進口底板高程102.9m，長47.6m,最大過水流量5.9m3/s，整個溢洪道僅為一開挖的過水明渠，無護砌，無任何消能設施。（3）灌溉涵管涵管于1964年建成，為瓦圓管，管徑為0.3米，總長49.9米，進口底板高程為96.3米，最大過水流量為0.3m3/s。涵管進口采用臥

32、管控制。3.2工程地質3.2.1地質勘察概況本次勘察遵照水利水電工程地質勘察規(guī)范（GB50487-2008）、中小型水利水電工程地質勘察規(guī)范（SL55-2005）、水利水電工程地質測繪規(guī)程（SL299-2004）、水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程（SL251-2000）、江西省小型水庫大壩安全評價導則（試行）及其他有關技術標準及結合水庫實際險情。主要采用工程地質測繪及適量的槽坑探、室內外巖土試驗等手段，并天然建筑材料進行調查。報告編制中引用了相應地區(qū)的1/20萬區(qū)域地質成果，分析利用了業(yè)主提供的有關水庫建設、運行等資料。本次勘察土工試驗由我院試驗室承擔；測量由測繪分院承擔。本次勘察采用任意直角

33、坐標系，黃海高程。3.2.2區(qū)域地質概況3.2.2.1地形地貌及物理地質現(xiàn)象本區(qū)位于剝蝕堆積丘陵地貌，庫區(qū)河谷呈狹長條狀，走向南東-北西向，經(jīng)壩址峽谷后開闊。區(qū)內沖溝雖較發(fā)育，但切割不甚強烈，山坡一般較緩且較穩(wěn)定，植被較發(fā)育，未見塌岸等不良地質現(xiàn)象。3.2.2.2地層巖性本區(qū)出露地層主要為元古界板溪群利安組（Ptbnl）及第四系（Q）松散堆積物?，F(xiàn)將區(qū)內地層巖性由老至新分述如下：1、元古界板溪群利安組（Ptbnl）：廣泛分布于壩址及庫區(qū)，巖性為灰色條帶狀板巖、粉砂凝灰質板巖、凝灰質砂巖夾鈣質砂巖、板巖團塊和黃鐵礦晶體。2、第四系松散堆積物()區(qū)內第四系地層較發(fā)育，現(xiàn)分述如下：a、第四系全新統(tǒng)殘

34、坡積層(el-dlQ4)：分布于低丘及坡麓一帶，巖性主要為灰、黃褐色含礫低液限粘土夾風化巖碎塊，局部為粘土質礫(砂)。b、第四系全新統(tǒng)洪沖積層（pl-alQ4）：分布于溝谷中，巖性主要為灰黃、黃褐色(含砂)低液限粘土夾風化巖碎塊，局部為粘土質礫(砂)。3.2.2.3地質構造及地震工程區(qū)處于揚子準地臺東南緣，二級構造單元屬下?lián)P子錢塘臺坳的一部分，基底褶皺強烈，斷層發(fā)育，以北東向斷裂為主。據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）界定，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g， 相應地震基本烈度為度。3.2.2.4水文地質條件 本區(qū)地下水可分為基巖裂隙水和孔隙潛水兩種類型。1、基巖裂隙水：主要賦

35、存于斷層破碎帶及節(jié)理裂隙中，接受大氣降水或地下水補給，排泄于盆地及溝谷內。2、孔隙潛水：主要賦存于第四系全新統(tǒng)洪沖積地層中，水量不豐，接受大氣降水和基巖裂隙水補給，向低洼地帶排泄。3.2.3壩址區(qū)工程地質條件3.2.3.1壩體狀況及質量評價1、壩體狀況大壩壩型為粘土心墻壩，風化石填筑壩體，壩頂高程為105.0-105.6m，最大壩高13m，壩頂寬3.03.45m，壩頂長度57.1m，上游壩坡坡比為1：2.47，下游壩坡坡比為1：3，坡面雜草叢生，且均未護坡，下游沒有排水棱體，壩上無防浪墻。大壩均為就近取土填筑而成，其成份較復雜，土質極不均一。根據(jù)壩體結構，將壩體分為壩殼(rQ1)、粘土心墻(r

36、Q2)兩部分，現(xiàn)分別敘述如下：a.壩殼(rQ1)：主要分布于壩體心墻兩側, 填筑料主要取自壩區(qū)分布的元古界板溪群利安組板巖風化狀碎塊石及壩基清基土等，土質主要為粘土質礫、碎塊石，以灰色為主，局部夾灰黃、黃褐色，稍濕濕，塊徑大者達20 30cm，含量一般為 20 %30 %，具中等透水性，建議滲透系數(shù)K=2×10-3cm/s。壓縮系數(shù)為0.357MPa-1，具中等壓縮性；呈疏松稍密狀。b.粘土心墻(rQ2)：分布于壩軸線附近，據(jù)沈家山水庫現(xiàn)場檢查報告及本次坑探揭露心墻頂高程約為104.66m。心墻填土主要由灰黃色、黃褐色的低液限粘土(含少量礫的重粉質壤土)組成, 多處含有碎石。稍濕,

37、呈可塑硬可塑狀。據(jù)室內試驗成果干密度1.54g/cm3，孔隙比0.867。心墻土體的滲透系數(shù)建議值k=4×10-4cm/s。2、壩體質量評價壩殼(rQ1)：主要由粘土質礫、碎塊石組成，局部為低液限粘土，填筑質量較差，局部存在孔隙、空洞及施工界縫。具中等透水性。粘土心墻(rQ2)：主要由低液限粘土(含少量礫的重粉質壤土)填筑而成，多處含有碎石塊。滲透系數(shù)建議值k=4×10-4cm/s，不滿足現(xiàn)行規(guī)范強制性條文要求。心墻填土干密度偏小。孔隙比偏大，表明碾壓不均勻，欠密實，心墻填筑質量較差。水庫在運行期間，大壩下游壩腳存在滲水，大壩下游坡范圍內也存在不同程度的滲漏，故大壩存在壩體

38、滲漏問題。上游壩坡坡面無護坡，坡面沖刷嚴重，凹凸不平。下游壩坡坡面雜草叢生，且不平整，沖蝕嚴重。下游壩腳未設排水反濾設施，滲流出口無保護，對大壩滲透穩(wěn)定不利。綜上所述，該大壩壩體單薄，填筑質量較差，填土不均勻，欠密實，存在較多的施工界縫，粘土心墻墻頂高程偏低，防滲性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范對防滲體的強制性條文要求，存在壩體滲漏問題，建議對壩體采取必要的防滲處理，對壩坡采取相應的整理措施，增設下游壩腳排水反濾設施。據(jù)壩體土的顆粒組成，按規(guī)范要求判別，壩體土屬流土型滲透變形，其允許水力比降建議值為0.35。根據(jù)試驗成果及工程類比，壩體土主要物理力學參數(shù)及滲透系數(shù)建議采用值見表3.2.3.1。3.2.3.2

39、壩址區(qū)工程地質條件及評價1、壩址工程地質條件（1）地形地貌及物理地質現(xiàn)象壩址位于山間盆地的峽谷出口，屬剝蝕堆積丘陵地貌，小溪自南東向北西流經(jīng)壩址。壩址區(qū)未見其他不良物理地質現(xiàn)象，近壩庫岸較穩(wěn)定。（2）地層巖性壩基覆蓋層為第四系全新統(tǒng)洪沖積層（plalQ4），壩肩覆蓋層為第四系全新統(tǒng)殘坡積層（eldlQ4），下伏基巖為元古界板溪群利安組（Ptbnl），現(xiàn)據(jù)地層由老至新分述如下：1)元古界板溪群利安組（Ptbnl）：巖性為灰色條帶狀板巖、粉砂凝灰質板巖、凝灰質砂巖夾鈣質砂巖、板巖團塊和黃鐵礦晶體，變余砂狀、泥狀結構，板狀構造，18板理較發(fā)育，面光滑，與層理一致。巖體總體走向呈北東，傾向總體傾南東，

40、傾角75°85°，巖體小褶皺較發(fā)育。2)第四系松散堆積物()全新統(tǒng)洪沖積層（plalQ 4）：低液限粘土(含少量礫的重粉質壤土)分布于壩基，層厚約1.92.4m，呈灰黃、黃褐等色，濕，以可塑狀為主，局部軟可塑狀，含砂14.5%，含礫4.2%，底部含較多粉細粒及少量石英細礫，粘塑性稍差。室內試驗滲透系數(shù)為3.65×10-4cm/s，建議值為4.0×10-4cm/s，具中等透水性，壓縮系數(shù)為0.271MPa-1，具中等壓縮性。全新統(tǒng)殘坡積層（eldlQ4）：分布于左、右壩肩坡麓一帶，厚度較薄，巖性主要為含礫低液限粘土夾風化巖碎塊，局部為粘土質礫，以硬可塑狀為

41、主，物理力學性質較好，一般具中等壓縮性，弱透水性。上述壩基各土層物理力學參數(shù)及滲透系數(shù)建議采用值見表3.1。（3）地質構造1)褶皺、斷層工程區(qū)為揚子準地臺基底的板溪群，褶皺強烈，地層產狀變化較大, 經(jīng)野外地質測繪，壩址區(qū)未見大的斷層分布。2)裂隙壩址區(qū)在基巖出露點經(jīng)地質測繪，節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要有發(fā)育NNE向、NW向兩組節(jié)理，面平整、閉合，延伸較長，裂面見鐵、錳質薄膜，發(fā)育頻率為35條/m。（4）水文地質條件1)地下水壩址區(qū)地下水根據(jù)賦存及埋藏特性，可分為二種類型?？紫稘撍褐饕x存于第四系全新統(tǒng)洪沖積地層中，水量不豐，接受大氣降水、基巖裂隙水及庫水的補給，向低洼地帶排泄，地下水頭受庫水位變化

42、影響較大?；鶐r裂隙水：儲存和運移于基巖裂隙（帶）中，接受大氣降水補給，排泄于溝谷低地。2)巖土體透水性基巖透水性：大壩壩基巖體為板巖，全強風化巖體具中等弱透水性，在壩基連續(xù)分布，厚度較大。土體透水性：粘土心墻底部座落在第四系全新統(tǒng)洪沖積的低液限粘土層(含少量礫的重粉質壤土)之上，滲透系數(shù)K=4.0×10-4cm/s，具中等透水性。2、壩址工程地質評價（1）壩基處理據(jù)現(xiàn)場檢查及業(yè)主提供的訪談資料，左、右兩岸兩端山坡壩基作了簡單的清基處理，清除了零星的樹根及殘坡積土，利用全強風化板巖作壩基，但沒有開挖基槽。溪溝段壩基清基不徹底，壩基為第四系全新統(tǒng)洪沖積層，巖性為低液限粘土(含少量礫的重粉

43、質壤土), 且夾較多植物根系，壩基清基效果較差。（2）壩基壓縮變形問題 大壩左、右側壩基為全強風化板巖，承載力均可滿足壩體荷載要求；溪溝部位壩基主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積層的低液限粘土(含少量礫的重粉質壤土)，局部為粘土質(砂)礫，以可塑狀為主，具中等壓縮性，物理力學性質較好，經(jīng)40余年上部壩體荷載自然壓密固結，承載力可滿足壩體荷載要求。故壩基不存在壓縮變形問題。（3）壩基滲漏及繞壩滲漏問題如前所述，溪溝段壩基清基不徹底，壩基為第四系全新統(tǒng)洪沖積層，巖性為低液限粘土層(含少量礫的重粉質壤土)，層厚約1.92.4m，該土層貫穿大壩上、下游，具中等透水性，且由于壩基夾有較多植物根系，壩體填筑時對壩基

44、未進行碾壓處理，該部壩基存在滲漏薄弱環(huán)節(jié)，故壩基存在滲漏和淺層接觸滲漏問題。水庫運行期間壩體與壩基接觸滲漏嚴重，存在集中滲漏點，漏水量隨庫水位升高而增大；左、右壩肩壩基為全強風化板巖，巖體節(jié)理裂隙連通性較差，一般具中等弱透水性，防滲性能一般，基本不存在繞壩滲漏問題。且壩體與壩基基巖接觸部位壩體填土碾壓不充分，存在淺層接觸滲漏問題。建議對壩基采取必要的防滲加固處理3.2.4壩下輸水涵管工程地質條件及評價壩下輸水涵管位于大壩右端，該管于1964年建成，主要用于灌溉、泄洪，管身為瓦圓管，管徑為0.3米，總長36米，進口底板高程為91.4米，最大過水流量為0.3m3/s。涵管進口采用臥管控制。涵管基礎

45、持力層為元古界板溪群的強風化板巖，物理力學性質及承載條件較好。據(jù)對大壩現(xiàn)場安全檢查，現(xiàn)壩下涵管砼多處老化剝蝕，且大面積露筋，斷裂漏水嚴重，出口無消能防沖設施。水流沖刷較嚴重且直沖下游壩腳。建議對涵管進行加固處理。3.2.5溢洪道工程地質條件及評價溢洪道于1965年建成，在大壩右側上由山體中開挖而成，主要由進口段、泄槽段組成，進口過水斷面寬度尺寸為1.5米，進口底板高程102.9m，下游無消能防沖設施。溢洪道出露地層巖性為元古界板溪群板巖，呈灰色，變余砂狀結構，板狀構造，板理及節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈全、強風化狀，未見較大斷裂通過，巖層產狀一般為N80°E/SE75°85°

46、;，具中等弱透水性，工程地質條件較好。建議砼/強風化巖體抗剪強度為f=0.42， 抗剪斷強度為f '=0.45，C '=0.20Mpa，允許不沖刷流速3.0m/s。建議強風化巖體永久邊坡值為1:0.751:1?，F(xiàn)狀溢洪道底板及兩側邊坡均未襯砌，且邊坡較陡，坡高34m，受節(jié)理裂隙的組合影響邊坡穩(wěn)定性較差，局部見小型崩塌，抗沖性能較差，下游出口無消能防沖設施，尾水渠未按設計標準完建，建議對溢洪道采取工程處理措施。3.3天然建筑材料3.3.1土料壩址區(qū)附近防滲土料缺乏，本次勘察在壩區(qū)下游選擇了一土料場，土料場位于楊梓鎮(zhèn)紅旗村東側公路旁，為低丘崗地地貌，地面高程5254m(黃海高程），

47、為旱地。土料場面積2.0×104m2，無用層厚度0.3m，體積0.6×104m3；有用層平均厚度為2m，儲量4.0×104m3。土料為第四系全新統(tǒng)殘積層低液限粘土，紅褐色，稍濕，硬塑狀。根據(jù)經(jīng)驗類比，土料有關物理力學指標建議采用值為：W=24%，d=1.45g/cm3，Ip=17；土料擊實后的物理力學及滲透指標建議采用dmax=1.64g/cm3，Wop=23%，K=4.0×10-6cm/s，C=20Kpa，=18°。根據(jù)水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程(SL 251-2000)天然建筑材料質量技術要求中“防滲體土料質量指標”進行評定，各項指標

48、均滿足規(guī)范要求。土料場與大壩運距約4.6km。質量及儲量均可滿足要求。3.3.2砂礫石料工程區(qū)附近砂礫石料缺乏需外購。彭澤縣龍城鎮(zhèn)砂礫石銷售點，運距2530km。質量及儲量均可滿足要求。3.3.3 塊石料工程區(qū)塊石料較缺乏，需從浪溪鎮(zhèn)購買，巖性為燕山晚期黑云母花崗巖，青灰色，出露巖石呈微新狀。根據(jù)經(jīng)驗類比，飽和抗壓強度為60MPa，容重為2.60g/cm3，軟化系數(shù)為0.8，質量及儲量可滿足要求。料場距壩址約5055km。3.4工程地質及工程質量綜合評價1、據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)的界定，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相應地震基本烈度為度。2、工程區(qū)地下水類型主要

49、為孔隙潛水和基巖裂隙水。3、大壩為粘土心墻壩，壩殼(rQ1)主要由粘土質礫及碎塊石組成，局部為低液限粘土，存在較多的孔隙，空洞及施工界縫，具中等透水性，填筑質量較差。粘土心墻(rQ2)主要由低液限粘土(含少量礫的重粉質壤土)組成, 干密度偏小，孔隙比偏大，碾壓不密實，滲透系數(shù)K=4×10-4cm/s，防滲性能不滿足規(guī)范強制性條文要求。大壩未設排水體。運行中下游壩腳及壩坡見有滲水點，大壩存在壩體滲漏問題。建議對壩體采取除險加固措施。4、大壩壩基溪溝段清基不徹底，表部多殘留植物根系、松散土層，易形成淺層接觸滲漏通道，左、右壩肩巖性為全強風化的板巖，具中等弱透水性，基本不存在繞壩滲漏問題。

50、壩基土具中等透水性，存在壩基滲漏及壩體與壩基接觸滲漏問題。建議對壩基采取相應的防滲措施。5、 壩下涵管管基為強風化板巖，承載條件較好。現(xiàn)狀涵管斷裂漏水嚴重，存在管與圍巖的接觸沖刷破壞問題。建議對壩下涵管采取除險加固處理。6、溢洪道堰、槽基為板溪群強風化板巖，工程地質條件較好，現(xiàn)狀底板及兩側邊坡均未襯砌，且邊坡較陡，抗沖及邊坡穩(wěn)定性較差，下游出口無消能防沖設施，尾水渠未按設計標準完建，建議對溢洪道采取工程處理措施。7、工程所需天然建筑材料中，土料儲量及質量基本可滿足要求，開采條件較好，交通運輸不便；壩殼用風化料儲量和質量可滿足要求；砂料和礫石料需商業(yè)購買，儲量和質量均可滿足要求；塊石料需商業(yè)購買

51、，質量和儲量均可滿足要求。4加固設計4.1 工程任務和規(guī)模4.1.1工程任務 本次除險加固的主要任務是保持工程現(xiàn)有規(guī)模，加固大壩、溢洪道、拆除重建壩下涵管，完善工程運行、管理及防汛設施，提高水庫蓄水和防洪能力，確保水庫大壩安全，充分發(fā)揮本工程的經(jīng)濟和社會效益。除險加固主要建設內容為：（1）大壩：對壩體進行培厚、防滲處理；按規(guī)范要求擬定新的大壩斷面；對大壩上、下游壩坡進行護坡處理，增設貼坡排水；（2）溢洪道：對大壩溢洪道進行加固，重建溢洪堰及泄槽，新建消能設施。（3）壩下涵管：對壩下涵管拆除并在原處新建，重建進口控制設施，更換金屬結構及啟閉設施。（4）管理設施：增設水位觀測設施；增加通訊設施；制

52、訂合理調度方案。4.1.2洪水調節(jié)按上述方程組逐時段進行水庫調洪計算，求得水庫最高調洪水位。迭代計算時，每計算時段控制水位計算誤差dh<0.0001m。1、設計洪水設計洪水采用本階段壩址設計洪水，見表2.2.32.2.6。2、泄流曲線水庫現(xiàn)有泄洪設施主要為開敞式溢洪道。僅由進口段組成，無陡槽段、消力池段兩部分，本次設計重建右側溢洪道，重建后堰頂溢流寬度確定為3.0m，堰頂高程102.80m。3、起調水位、調度方式及調洪計算方法本次設計經(jīng)比較確定水庫的正常蓄水位為102.80m，水庫的起調水位為102.80m，泄洪調度方式是：在庫水位達到102.80m時,溢洪道開始泄流。4.1.3工程規(guī)模水庫除險加固后，樞紐工程等級為等，主要為永久性建筑物為5級建筑物，次要建筑物屬5級。水庫正