某水庫除險加固工程初步設計1

1、1 綜合說明1.1工程概況1.1.1地理位置及自然地理環(huán)境某水庫位于某市太平鎮(zhèn)北張莊村，東經(jīng)112°59 ，北緯32°3，距某市城區(qū)25km，攔截泥河支流，承雨面積4.2km2，是一個以灌溉為主兼有防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的小(一)型水庫。本次設計復核總庫容188.1萬m3，興利庫容116萬m3，死庫容4.5萬m3，調(diào)洪庫容67.6萬m3。水庫庫區(qū)周圍為低山丘陵地形,大壩兩肩為云母巖、大理巖。庫區(qū)上游系桐柏山系西南麓之余脈，庫區(qū)下游為崗坡狀平原，地面坡度10°以下，在地貌成因上，屬風化剝蝕及水力侵蝕堆積共同作用的結果。庫區(qū)地層主要分布有第四系中更新統(tǒng)沖洪積沖積粘土

2、、壤土和太古應山群云母片巖和大理巖。水庫樞紐及其灌區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，具有四季分明、光照充足、氣候溫和、無霜期較長、嚴冬酷暑短、雨熱同季和氣候多宜等特點。據(jù)氣象部門統(tǒng)計資料，年平均氣溫14.9，極端最高氣溫40.8，最低氣溫-15.1，無霜期229天，日照時數(shù)2100小時左右，年平均太陽輻射為108114千卡/平方厘米。1.1.2樞紐工程現(xiàn)狀某水庫樞紐工程包括大壩、溢洪道和輸水涵管等建筑物，現(xiàn)將主要基本建筑物情況分述如下：（1）大壩大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程191.4m，壩頂長425m，壩頂寬3.0m3.8m。大壩內(nèi)坡1:2.7，外邊坡較陡，外坡1:2.0。大壩內(nèi)坡189.7 m高程以下采用干

3、砌塊石護砌，外坡為草皮護坡。壩頂兼有交通功能，是北張莊村通往西袁莊的鄉(xiāng)村公路。（2）輸水涵管輸水涵管位于大壩0+410處，為城門洞形現(xiàn)澆鋼筋砼管，內(nèi)徑寬0.8m，高1.2m，管底進口高程181.90m，輸水流量3.0 m3/s。進口安裝有直徑0.8m的圓筒活塞閘門，啟閉機為3T手搖螺桿啟閉機。涵管出口緊接灌溉渠道，可灌溉下游2900畝的農(nóng)田。（3）溢洪道溢洪道位于大壩右岸，系利用一處較低的山凹開鑿而成，其泄流型式為開敞寬淺式明渠，進水渠渠首底部高程189.7m，底寬7m。溢洪道范圍為強風化云母片巖及中-微風化大理巖，強風化云母片巖成狀，抗沖刷能力極低，未襯砌，且洪水季節(jié)易沖毀。1.1.3工程設

4、計與建設過程某水庫于1971年12月由太平人民公社自行組織修建。當時正值文革時期，建設程序極為混亂，規(guī)劃、設計、施工極不規(guī)范，由農(nóng)民技術人員負責設計和施工，在未做地質(zhì)工作的情況下，僅從地形條件和工程量方面進行比較后選定了壩址，根據(jù)壩區(qū)附近土料和民工施工的特點決定大壩采用均質(zhì)土壩的型式，縣水利局派技術員現(xiàn)場指導。太平人民公社組織民工施工，采用機械碾壓。該工程1974年5月建成并投入使用，由于該工程施工期間正處于動亂時期的原因，沒有留下任何設計和施工等方面的資料。1.1.4水庫的地位和作用某水庫有著較大的經(jīng)濟效益和社會效益，一是控制灌溉面積2900余畝；二是防洪則保護下游2000多畝耕地和2個村1

5、500多人的生命財產(chǎn)安全；三是有著一定的養(yǎng)殖效益。1.2工程地質(zhì)由于本工程屬于小型水利工程，建壩以來一直未做地質(zhì)勘探工作。2007年4月5月，為配合安全論證工作，某市水利局委托中南勘察基礎工程總公司對水庫大壩和溢洪道進行了必要的勘探、野外地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場及室內(nèi)試驗工作，從而為工程設計提供了可靠的基礎資料。水庫地處秦嶺褶皺東段南部和揚子準地臺北緣中段構造體系的聯(lián)合或復合地部位。區(qū)內(nèi)巖漿活動、變質(zhì)作用、沉積建造及新構造運動特征顯著。樞紐及其庫區(qū)為低山丘陵地形，侵蝕剝蝕地貌，總的地勢呈現(xiàn)出自北東向西、西南逐漸降低的趨勢。大壩兩肩為云母巖、大理巖，壩基底下為云母片巖及大理巖，壩基下強風化云母片巖成砂狀，

6、透水性相對較好。溢洪道范圍前部為云母片巖，后部為大理巖；與壩基底下揭露的地層基本一致。區(qū)域資料表明，壩址周圍不存在大的活動性斷裂，至今也無發(fā)生過強震的歷史記錄。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2001）確定工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g, 對應地震基本烈度為度。1.3洪水復核與防洪調(diào)度方案按照國家防洪標準（GB50201-94）和水利部水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000），本工程屬等工程，主要建筑物屬4級建筑物。其設計洪水標準按30年一遇，即P=3.33%；校核洪水標準按300年一遇，P=0.33%。由于某水庫無實測水文資料，洪水計算只能采用暴雨途徑推求水庫壩址

7、洪水。暴雨資料采用湖北省暴雨徑流查算圖表提供的流域暴雨參數(shù)進行推求。據(jù)本次水文及調(diào)洪演算結果，在溢洪道進水渠渠首底部高程為189.70m條件下，30年一遇設計洪水位190.88m，相應洪水總量82.92萬m3，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后下泄洪峰流量16.85m3/s；300年一遇校核洪水位191.56m，相應洪水總量123.98萬m3，經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后下泄洪峰流量36.08m3/s。根據(jù)溢洪道工程設計規(guī)范的相關規(guī)定，本工程溢洪道消能防沖設施按20年一遇洪水標準進行設計，按30年一遇洪水標準進行校核。本次調(diào)洪演算結果表明,在現(xiàn)狀條件下,大壩欠高1.04m，水庫防洪能力僅為10年一遇。在防洪調(diào)度方案選擇時，根據(jù)水文

8、及調(diào)洪演算結果，綜合考慮工程量、投資、施工條件及工程安全等因素，權衡利弊，經(jīng)過以下三個方案比較：（1）保持現(xiàn)有的溢洪道規(guī)模，加高培厚大壩，增加調(diào)洪庫容；（2）保持現(xiàn)有的壩頂高程不變，增加和擴大溢洪道的泄洪能力;（3）完建現(xiàn)有溢洪道，壩頂新建防浪墻來滿足水庫防洪要求。推薦采用第三種方案即采取保持現(xiàn)有的溢洪道規(guī)模，在原壩頂上加0.2m厚的泥結石路面并在壩頂增設0.9m高的防浪墻的途徑來解決水庫防洪安全問題。1.4工程存在的主要問題和除險加固的必要性某水庫建于文革時期，限于當時的政治背景和生產(chǎn)力水平，規(guī)劃設計的基礎工作十分薄弱，建設管理混亂，缺乏完善的施工規(guī)程和質(zhì)量檢測措施，質(zhì)量沒有得到有效地控制，

9、從而為水庫樞紐留下了不少缺陷和隱患。水庫建成運行后，幾乎未做過維修工作，加上年久失修，管理手段落后，使得水庫多年帶病運行，嚴重影響工程的正常運用。根據(jù)防汛要求，因汛期實行限制蓄水而被迫棄水，造成水資源浪費并且影響工程效益的正常發(fā)揮。2004年4月9日，襄樊市水利局組織有關專家、工程技術人員組成了大壩安全鑒定專家組，對某水庫大壩進行了現(xiàn)場安全檢查。2004年8月,襄樊市水利規(guī)劃設計院對水庫大壩安全進行分析論證，并按水利部頒發(fā)的大壩安全鑒定辦法將其定性為類壩。2005年5月，水利部大壩安全管理中心以壩函20051027號文核查某水庫為類壩。其存在的主要問題如下：（1）水庫壩頂高程欠高，水庫防洪能力

10、不能滿足防洪標準（GB50201-94）要求。大壩目前防洪能力僅10年一遇。（2）壩頂現(xiàn)有寬度小于規(guī)范要求的最小值，大壩壩基滲漏嚴重。壩基有強風化云母片巖層，透水率大于規(guī)范要求的10LU值，最大q=27.3Lu，超出了現(xiàn)行規(guī)范對壩基的要求。（3）大壩上游坡護砌塊石厚度不夠,風浪淘刷塌陷嚴重。大壩浸潤線偏高，大壩壩體滲透坡降大于壤土允許滲透坡降值，壩體不滿足滲透穩(wěn)定要求。下游坡無反濾排水設施，壩體含水量偏大。（4）溢洪道未襯砌，無消能防沖設施。（5）輸水涵管閘門漏水嚴重，工作房和工作橋破壞嚴重，涵管出口未襯砌,啟閉設備已超過規(guī)定使用年限,啟閉不靈。（6）壩區(qū)防汛公路路況差，晴通雨阻。（7）水庫無

11、管理用房、交通工具，不得于日常管理。（7）大壩缺乏必需的觀測設施。鑒于工程存在上述問題，并考慮工程在當?shù)剞r(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中的地位和作用，工程的除險加固顯得十分必要。1.5除險加固工程設計某水庫除險加固工程包括大壩整治工程、輸水涵管改造工程、溢洪道工程，分述如下：1.5.1大壩整治工程大壩整治工程包括壩基帷幕灌漿防滲、大壩上游坡砼襯砌、大壩下游坡坡面整治、新建大壩下游排水溝、壩頂防浪墻新建及壩頂泥結石路面工程。壩基有強風化云母片巖層，透水率大于規(guī)范要求的10LU值，計劃采用帷幕灌漿防滲措施。上游坡面原為干砌塊石護坡，厚度僅0.2m，由于壩體不均勻深陷和風浪淘刷形成大面積沖坑、浪坎，且干砌石護坡

12、興建時采用風化嚴重的石料，計劃將大壩上游壩坡原干砌塊石護坡平整后,增設現(xiàn)澆砼護坡，底部鋪0.1m厚砂礫石墊層反濾排水。在原壩頂上加0.2m厚的泥結石路面并在壩頂上游側增設懸臂式鋼筋砼防浪墻,墻凈高0.9m,全長425 m。壩下游坡面為草皮護坡,但下游壩坡已出現(xiàn)不同程度的沉陷和毀壞，造成壩坡面凹凸不平。坡面最低洼處下陷達0.6m，且草皮養(yǎng)護不好，出現(xiàn)損毀坡面不平整,無排水溝,計劃對坡面用透水性強的代料進行培厚整治,完善其排水溝系統(tǒng)。由于壩頂兼有交通功能，但是現(xiàn)有壩頂寬度過窄且不一致，因此在培厚大壩時，將壩頂統(tǒng)一擴寬至5m，并修建成泥結石路面，大壩下游側增設砼壩肩石。另外增設大壩滲流量觀測設施等。

13、1.5.2輸水涵管改造工程輸水涵管原為現(xiàn)澆鋼筋砼城門洞形涵管，進水口設有水箱、工作臺及啟閉機房，工作臺與大壩壩頂之間有鋼筋砼工作橋連接。目前工作房及工作橋破壞嚴重，啟閉設備已超過規(guī)定使用年限，啟閉失靈。計劃對工作房及工作橋進行徹底修復，將現(xiàn)有啟閉設備進行維修、更換，涵管出口連接段因大壩培厚需拆除重建。1.5.3溢洪道工程現(xiàn)有溢洪道基礎為強風化的云母片巖，未襯砌，且無消能防沖設施，水毀嚴重。根據(jù)地形條件，溢洪道寬度仍采用7 m，呈正堰布置，采用明渠泄流的襯砌型式，其組成部分有進水渠段、泄水槽、消力池、尾水渠連接段。進水渠段全長120m，底寬7m，邊坡1:1.0，縱坡1/500；泄水槽全長63.6

14、3m，采用等寬矩形過流斷面，泄槽寬7m，縱坡比降1:6，側墻高度2.2m2.7m;消力池長9m，深0.7m，底板厚0.5m，邊墻高2.7m。泄水槽與消力池底板均為鋼筋砼，邊墻采用C20砼重力式擋土墻結構。尾水渠采用梯形斷面，底寬15m，邊坡1:1.5，縱坡1/500，總長300m，其中緊接消力池后設一長20m 的M7.5漿砌石扭面墻連接段，斷面底寬由7m漸變?yōu)?5m。扭面墻連接段后再接一段10m長M7.5漿砌石海漫段。扭面墻和海漫護砌高2.0m，護底厚30cm。在進水渠直墻段北張莊村與西袁莊村民要從此通過，因此需建一座跨溢洪道交通橋，并改造壩頂至交通橋的連接道路，以保證過往行人及車輛的安全。此

15、橋也為壩右端至寺沙公路之間的防汛道路的交通要道?？紤]到工程管理和防汛需要，新建150m2管理房。1.5.4新建觀測設施根據(jù)某水庫大壩的實際情況，在大壩下游縱向排水溝處布置1個直角三角形量水堰進行監(jiān)測，在大壩右岸輸水涵管旁布置1組水位尺。1.6金屬結構及電氣設備根據(jù)安全鑒定報告的結論，擬更換輸水涵管的閘門和啟閉設備。更新原圓筒活塞鑄鐵閘門為定型鑄鐵閘門，閘門型號為PGZ0.6×0.6-20；更換原手搖螺桿啟閉機為手電兩用螺桿啟閉機，啟閉機型號為QL3。由于某水庫原輸水涵管啟閉機為人工手動操作，本次加固擬架設一條10kV、1.0km長的輸電線路至大壩右端，并安裝一臺容量為50kVA的變壓

16、器，型號為S95010，對壩區(qū)防汛照明、日常生產(chǎn)生活與辦公以及施工提供電力，并對其防汛、日常工程管理及施工需要安裝布置相應的配電設備與電氣設備。1.7施工組織設計1.7.1施工條件某水庫距某市城區(qū)25km，工地距寺沙公路省道3km，從寺沙公路省道向南經(jīng)太平鎮(zhèn)至某為瀝青路面，路況較好，交通方便，能夠滿足本次施工的運輸要求。明渠式溢洪道位于大壩右側，距右壩肩約30m。本工程屬加固工程，大壩的壩頂和壩肩的開敞地帶、溢洪道進出口及右岸平地均可作為施工場地之用，完全滿足工程要求。該加固工程所需碎石可由附近唐梓山碎石場購運，塊石可在2km以內(nèi)的山坡上開采，巖石為大理巖。土料可在近處崗地上取土，其土料粘粒含

17、量大于30%，塑性指數(shù)17，最大干密度為1.65g/cm3，質(zhì)量滿足要求。其它建筑材料如鋼筋、水泥、黃砂等均需到某城區(qū)購買, 運距25km。施工及生活用水，均可以從水庫架設臨時水泵抽取，其現(xiàn)有水質(zhì)符合生產(chǎn)及生活用水標準。施工用電可從北張莊村架設10kV高壓線1km至大壩右端終端桿，安裝一臺容量為50kVA的變壓器，鋪設500米輸電線路來解決施工用電問題。1.7.2施工導流根據(jù)水利水電工程施工組織設計規(guī)范(SL3042004)和本工程的具體條件，導流臨時建筑物級別定為5級，選用施工圍堰擋水期12月1月5年一遇洪水總量作為施工洪水標準。采用土石結構圍堰，上下游邊坡均為1:1.5，迎水面用塑料薄膜防

18、滲，圍堰高度1.87m，堰頂寬2m。圍堰主要保護對象是輸水涵管進水閘室。根據(jù)工程現(xiàn)狀及施工工期安排，汛期過后通過輸水涵管泄水，將庫水位降低至181.9m，然后在輸水涵管進口作土石圍堰，進行進水口改造工程的施工。大壩上游坡面護坡在庫水位降低至181.9m后隨即施工，之后隨著工程進展，護坡面逐漸上升，庫水位也隨之恢復至正常運行狀態(tài)。溢洪道工程施工則基本不受庫水位的限制。1.7.3主體工程施工本工程施工項目中，以大壩填筑土方最大，溢洪道開挖土石方最多。大壩挖方主要是坡面清基土方，采用人工施工。壩體填方需采用機械施工，局部輔以人工施工。溢洪道開挖方量較大，且地形開闊，因此采用挖掘機開挖。在大壩左岸設1

19、臺0.4m3拌和合機，在溢洪道設2臺0.4m3拌和合機作為砼拌合點，人力膠輪斗車運送骨料和熟料，人工操作振搗器振搗密實。在砼澆筑前要對倉面進行潔凈保濕并對模板、鋼筋、預埋件進行全面檢查。砼澆筑后用草袋及時覆蓋,水泵抽水，人工噴灑，定時養(yǎng)護不少于14天。帷幕灌漿工程鉆孔采用150型回轉(zhuǎn)鉆機進行，并一次鉆至設計深度。由于上部鉆孔在壩體土中進行，為防止縮孔，施工時可視具體情況下套管。灌漿采取自上而下灌漿法，灌漿壓力、漿液濃度及終孔條件等則可根據(jù)灌漿試驗和當時具體情況決定。金屬結構設備及安裝主要是輸水涵管進口鑄鐵平板閘門和啟閉機，可在生產(chǎn)廠家配套定做，運至工地安裝。1.7.4施工總布置為了方便施工，修

20、建1200m長的臨時道路，在大壩左岸壩頭設一處砼拌合系統(tǒng)，溢洪道設兩處砼拌合系統(tǒng)，臨時生活區(qū)及綜合倉庫、鋼筋木材加工廠布置在大壩右岸，水泥倉庫就近布置在砼拌合點，棄渣場布設在大壩下游。1.7.5施工總進度考慮施工場地、環(huán)境及工程自身特點，本著均衡施工原則安排施工總進度。施工總工期為12個月，其中工程籌建期1個月，安排在當年8月份進行；工程準備期1個月，安排在當年9月份進行；主體工程施工期8個月，安排在當年10月份至次年5月份；工程完建期2個月，安排在次年67月份進行。1. 8工程占地及移民由于某水庫在興建時已按淹沒線進行了移民安置，而本次除險加固工程設計中，正常蓄水位沒有變化，設計洪水位以及校

21、核洪水位與原設計變化較小，同時水庫周邊淹沒線內(nèi)無居民及耕地，故不存在庫區(qū)淹沒損失和淹沒處理的問題。工程永久占地共1.3畝，臨時占地共27.4畝。1.9環(huán)境保護設計與水土保持1.9.1環(huán)境現(xiàn)狀大壩多處岸坡出現(xiàn)過集中滲水、散浸等異常現(xiàn)象，固體徑流量小，水庫淤積少。庫壩區(qū)無重要的文物古跡。庫內(nèi)水質(zhì)清澈，總體水質(zhì)良好。工程建設區(qū)經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，伴有少量漁業(yè)、小型企業(yè)和加工業(yè)。灌區(qū)農(nóng)作物主要有水稻、小麥、油菜、棉花等。隨著社會的進步和人民生活水平的提高，醫(yī)療條件逐步好轉(zhuǎn)，當?shù)鼐哂休^好的醫(yī)療保障體系；中小學普及率較高，教育狀況總體良好。1.9.2環(huán)境影響分析某水庫除險加固工程的施工將對環(huán)境產(chǎn)生一些不利的影

22、響，但施工項目分散，施工工期短，影響只是暫時的。環(huán)境影響因子主要有水質(zhì)、空氣、噪聲、灌溉及供水、生物、人群健康、水土流失等，采取一定的措施可使不利影響得到避免或降低到允許范圍內(nèi)。1.9.3環(huán)境管理監(jiān)測為保護施工區(qū)的環(huán)境，建設單位應配備環(huán)境管理和監(jiān)理專業(yè)人員，施工單位也應配備環(huán)境管理專業(yè)人員，負責對環(huán)境的監(jiān)督檢查，定期編制環(huán)境質(zhì)量報告，對不達標和不利的環(huán)境狀況，提出改進措施。監(jiān)測項目主要為水質(zhì)和水土保持。1.9.4環(huán)境保護設計環(huán)境保護設計主要是針對某水庫除險加固工程施工中和實施后，對環(huán)境所產(chǎn)生的不利影響進行預防、補救和實施補償工程。水質(zhì)保護：工程施工中，需排放相當數(shù)量的生活污水和生產(chǎn)廢水，必須進

23、行處理和沉淀。同時要注意施工機械，車輛集中停放、集中清洗，含油廢水經(jīng)沉淀、除油達標后可就近排放。環(huán)境空氣質(zhì)量保護：汽車裝載多塵物料時，應堆放整齊以減少受風面積，盡量降低運輸過程中的起塵量。施工主干道車輛實行限速，干旱、多風季節(jié)施工主干道每天灑水不少于兩次。加強車輛的維修和保養(yǎng)，使用優(yōu)質(zhì)柴油和汽油，減少尾氣污染。噪聲控制：在施工設備布置時，高噪聲源設備應盡量遠離居民區(qū)。選用低噪聲設備，并通過加強機械設備的維修和保養(yǎng)來降低設備的噪聲。控制夜間進行環(huán)境噪聲污染大的施工作業(yè)。同時給接觸高噪聲的操作人員配發(fā)噪聲防護用具，參與施工、運輸?shù)能囕v使用規(guī)定的聲響裝置。人群健康保護：工程準備期需要對施工區(qū)進行衛(wèi)生

24、清理，為施工人員提供良好的居住及生活條件。對進場的施工人員進行身體檢查，向施工人員宣傳衛(wèi)生知識，加強食品衛(wèi)生監(jiān)督管理，注意生活飲用水衛(wèi)生。1.9.5水土保持設計水土流失防治范圍：根據(jù)工程布置，水土流失防治范圍主要是建設過程中形成的挖損壓和棄渣場，總面積為39314m2。應根據(jù)土地使用功能及時進行土地整治，恢復農(nóng)田、林草植被或作其它利用，確保施工區(qū)植被覆蓋率不低于施工前的原有水平，對破壞原有水土保持設施的要進行工程性或植物性補償。棄渣場水土保持設計：對于壩體和溢洪道開挖料等要定類堆放，盡可能用于填筑，對不能回填利用料，堆放在低洼地帶并進行碾壓，平整后種樹植草，防止流失。料場水土保持設計：取料前，

25、將表層0.3m厚腐植土剝離，集中堆放，待工程完工后，用于料場覆蓋，經(jīng)平整后播撒草籽防治水土流失。1.10工程管理設計1.10.1管理機構1974年某水庫竣工后一直隸屬太平鎮(zhèn)政府管理，由于本工程為水庫除險加固工程，工程建設完成后，仍維持原管理機構。目前某水庫已完成水管單位體制改革，其定崗定員標準是參照“關于印發(fā)水利工程管理單位定崗標準(試點)和水利工程維修養(yǎng)護定額標準(試點)的通知”水辦2004307號文的有關規(guī)定，某水庫工程定員級別屬5級，定員編制5人。1.10.2工程管理范圍與保護范圍工程管理范圍包括水庫樞紐各建筑物組成部分，即大壩、溢洪道和輸水涵管等及其它生產(chǎn)生活設施。某水庫工程管理范圍已

26、于2004年確權劃界確定下來，大壩保護管理范圍包括：大壩從壩軸線向上lOOm，下游從壩腳線向下150m，大壩兩端外延200m，上、下游均與壩頭管理范圍端線相銜接。溢洪道兩側均以建筑物輪廓起分別向外延伸50m，溢洪道下游自消力池出口向下100m。水庫的保護范圍為壩址以上的庫區(qū)兩岸第一道分水嶺脊線之間的陸地，應拆除保護范圍內(nèi)的非法建筑物，對保護范圍內(nèi)未征用的土地應征用，并取得由當?shù)赝恋毓芾聿块T發(fā)放的土地使用許可證，以便于管理。在保護范圍內(nèi)禁止亂伐林木、取土等危害工程安全的活動。1.10.3管理設施為保證水庫安全，本次除險加固設計新增1處量水堰進行滲流量監(jiān)測，新增1組水位尺進行水雨情觀測。另外新建防

27、汛辦公及生活用房150m2。1.11工程概算某水庫除險加固工程主要工程量為：土石方開挖10608m3、土石方回填19632m3、砼2515m3，漿砌塊石241m3、砂礫墊層1259m3、鋼筋28.05t。根據(jù)湖北省水利廳20053號文頒發(fā)的水利工程設計概（估）算編制規(guī)定和水利部水總2002 116號文頒發(fā)的水利建筑工程概算定額，工程總投資495.59萬元，其中建筑工程305.95萬元，機電設備及安裝工程13.08萬元，金屬結構設備及安裝工程0.88萬元,臨時工程20.38萬元，獨立費用101.62萬元，基本預備費26.52萬元，環(huán)境保護與水土保持27.16萬元。1.12經(jīng)濟評價根據(jù)中華人民共和

28、國行業(yè)標準水利建設項目經(jīng)濟評價規(guī)范(SL72-94)對本工程進行國民經(jīng)濟評價。經(jīng)分析計算，某水庫除險加固工程實施后，每年可增加效益53.03萬元，工程總投資495.59萬元，則有8.3年即可收回全部投資。本項目經(jīng)濟凈現(xiàn)值ENPV=230.80萬元0，經(jīng)濟效益費用比EBCR=1.541，經(jīng)濟內(nèi)部收益率EIRR=11.07%8%，均滿足規(guī)范要求，說明從國民經(jīng)濟角度來看，該工程是可行的，經(jīng)濟上是合理的。2 水文2.1流域概況某水庫大壩攔截泥河支流，水庫某市太平鎮(zhèn)北張莊村，距某市城區(qū)25km，承雨面積4.2km2。水庫壩址以上主河道長度3.3km，河道比降為3.6，流域?qū)偾鹆陞^(qū)扇形流域，整個流域植被一

29、般。本次設計復核總庫容188.1萬m3，死庫容4.5萬m3，興利庫容116萬m3，調(diào)洪庫容67.6萬m3。某水庫輸水設備為輸水涵管，設計灌溉面積2900畝，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪與水產(chǎn)養(yǎng)殖效益的?。ㄒ唬┬退畮?。2.2水文氣象水庫樞紐及其灌區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，具有四季分明、光照充足、氣候溫和、無霜期較長、嚴冬酷暑短、雨熱同季和氣候多宜等特點。據(jù)氣象部門統(tǒng)計資料，多年平均降雨量863m，多年平均蒸發(fā)量1135mm。降水量年際變化大，最大年降水量1163.3m（2000年），最小年降水量579.5m（2001年），變幅達2.01倍。因受季風影響，年內(nèi)降雨量季、月分配不均，降雨主要集中在51

30、0月，其平均降雨量為674.5m，占全年降雨量的78.2%。各月降雨量以12月最少，7月份最多。年平均氣溫14.9，極端最高氣溫40.8，最低氣溫-15.1，無霜期229天，日照時數(shù)2100小時左右，年平均太陽輻射為108114千卡/平方厘米。2.3設計洪水因某水庫無實測水文資料，本次設計洪水采用暴雨推求洪水。暴雨參數(shù)采用湖北省暴雨徑流查算圖表提供的流域暴雨資料推求設計暴雨（某按水文分區(qū)第6區(qū)查對），并按其提出的瞬時單位線法推求壩址處的洪水過程線和洪峰流量。2.3.1洪水標準確定根據(jù)國家防洪標準（GB5020194）和水利部水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000），確定某水庫工程

31、等別為等，主要擋水、泄水建筑物為4級。其設計洪水標準為30年一遇，即P=3.33%；校核洪水標準為300年一遇，即P=0.33%。消能防沖設施洪水標準為20年一遇，即P=5%；施工期洪水標準按5年一遇，即P=20%。2.3.2設計暴雨推求（1）設計點暴雨推求根據(jù)湖北省暴雨徑流查算圖表，查得某水庫流域中心年最大1h、6h、24h設計點雨量的均值Ht和Cv，并取Cs=3.5Cv，根據(jù)皮爾遜型曲線Kp值表查出相應的Kp值，按公式Ht，p=Kp×Ht計算各歷時點雨量設計值，如表21。表21 某水庫設計點暴雨計算表時段(h)點雨量均值(mm)CvCs/CvKp設計點雨量(mm)0.33%3.3

32、3%5%0.33%3.33%5%1450.423.52.772.041.82124.6591.881.96750.503.53.242.281.99243171149.25241050.503.53.242.281.99340.2239.4208.95 （2）設計面暴雨推求 某水庫流域面積4.2km2100km2，不需進行流域形狀改正。查湖北省暴雨徑流查算圖表中第6區(qū)點面折算系數(shù)t歷時t集水面積F關系表，得各歷時點面折算系數(shù)t。再按公式Ht，p面=t×Ht，p計算各歷時的設計面暴雨量Ht，p面，計算結果見表22。表22 某水庫設計面暴雨計算表時段(h)面深系數(shù)設計面雨量(mm)0.3

33、3%3.33%5%10.994123.9091.2581.4160.995241.79170.15148.5240.997339.18238.68208.32 （3）設計暴雨時段雨量計算 設計暴雨時段雨量按以下公式計算：暴雨遞減指數(shù)：n1=1+0.558ln1 （1t6）n2=1+0.721ln2 （6t24）1=H1面/H6面2=H6面/H24面各歷時雨量：Ht面=H1面×t1-n1 （1t6）Ht面=H24面×24n2-1×t1-n2 （6t24）各時段雨量：Pt面=Ht面-Ht-1面按以上公式計算的面雨量過程計算參數(shù)見表23。表23 面雨量過程計算參數(shù)表參數(shù)

34、P=0.33%P=3.33%P=5%10.51240.53630.548220.71290.71290.7129n10.62690.65230.6646n20.75600.75600.75601-n10.37310.34770.33541-n20.24400.24400.2440Ht面1t6123.9t0.373191.25t0.347781.41t0.33546t24156.17t0.2440109.90t0.244095.92t0.2440設計暴雨時段雨量計算結果見表25。（4）設計凈雨計算 取凈雨時段t=1h，凈雨歷時tc=24h，暴雨雨型采用湖北省的概化組合雨型。根據(jù)湖北省暴雨徑流查算

35、圖表，某水庫流域初損和平均后損率按以下公式計算。 初損 I0=0.25Im=0.25×90=22.5mm 穩(wěn)損 fc=0.0615R總0.61 mm/h R總=H24面-I0初損穩(wěn)損計算見表24。從第一時段開始順次扣除初損后，后損期各時段凈雨為表25 某水庫流域設計凈雨過程線 單位：mm時段設計P=0.33%設計P=3.33%校核P=5%累計雨量時段雨量設計雨量凈雨量累計雨量時段雨量設計雨量凈雨量累計雨量時段雨量設計雨量凈雨量1123.90 123.90 4.80 091.25 91.25 3.38 081.41 81.41 2.95 02160.46 36.56 5.05 0116

36、.11 24.87 3.55 0102.72 21.31 3.10 03186.67 26.20 4.58 0133.69 17.58 3.22 0117.68 14.96 2.81 04207.82 21.15 4.38 0147.76 14.06 3.08 0129.60 11.92 2.69 05225.86 18.04 5.33 0 159.68 11.92 3.75 0139.68 10.07 3.27 06241.82 15.97 5.65 5.23 170.17 10.50 3.98 0148.53 8.85 3.47 07251.10 9.27 6.45 4.38 176.70

37、 6.52 4.54 1.37 154.22 5.69 3.96 08259.41 8.32 6.02 3.96 182.55 5.85 4.23 2.60 159.33 5.11 3.70 1.96 9266.98 7.56 6.95 4.89 187.87 5.32 4.89 3.26 163.98 4.65 4.27 2.78 10273.93 6.95 7.56 5.50 192.77 4.89 5.32 3.69 168.25 4.27 4.65 3.16 11280.38 6.45 9.27 7.21 197.30 4.54 6.52 4.89 172.21 3.96 5.69 4

38、.20 12286.39 6.02 8.32 6.26 201.54 4.23 5.85 4.22 175.90 3.70 5.11 3.62 13292.04 5.65 18.04 15.98 205.51 3.98 11.92 10.29 179.37 3.47 10.07 8.58 14297.37 5.33 21.15 19.09 209.26 3.75 14.06 12.43 182.65 3.27 11.92 10.43 15302.42 5.05 36.56 34.50 212.82 3.55 24.87 23.23 185.75 3.10 21.31 19.82 16307.2

39、2 4.80 123.90 121.84 216.19 3.38 91.25 89.62 188.70 2.95 81.41 79.92 17311.80 4.58 26.20 24.14 219.42 3.22 17.58 15.94 191.51 2.81 14.96 13.48 18316.18 4.38 15.97 13.91 222.50 3.08 10.50 8.86 194.20 2.69 8.85 7.36 19320.38 4.20 4.04 1.97 225.45 2.96 2.84 1.21 196.78 2.58 2.48 0.99 20324.42 4.04 3.89

40、 1.82 228.29 2.84 2.73 1.10 199.26 2.48 2.39 0.90 21328.30 3.89 3.75 1.69 231.03 2.73 2.64 1.00 201.64 2.39 2.30 0.81 22332.05 3.75 4.20 2.14 233.67 2.64 2.96 1.32 203.95 2.30 2.58 1.09 23335.67 3.62 3.62 1.56 236.22 2.55 2.55 0.92 206.17 2.22 2.22 0.74 24339.18 3.50 3.50 1.44 238.68 2.47 2.47 0.83

41、208.32 2.15 2.15 0.66 339.18 339.18 277.50 238.68 238.68 186.78 208.32 208.32 160.50 Rsi=Ri-fct 某水庫流域設計凈雨過程見表25。表24 初損穩(wěn)損計算成果表頻率P=0.33%P=3.33%P=5%I0（mm）22.522.522.5H24面（mm）339.18238.68208.32R總（mm）316.68216.18185.82fc（mm/h）2.061.631.492.3.3設計洪水過程線推求因某水庫無實測暴雨洪水資料，故采用瞬時單位線法進行流域匯流計算。（1）瞬時單位線參數(shù)計算某地水庫流域處于水

42、文分區(qū)第6區(qū)，瞬時單位線地區(qū)綜合公式為：m1=1.64F0.231L0.131J-0.08n=0.529F0.25J0.2k=m1/n由于某水庫承雨面積小，對50年一遇以下設計洪水不作非線性改正，但對50年一遇及超過50年一遇的設計洪水仍需進行非線性改正。m1非線性改正按下式計算:m1i=m1（0.2）1（50/ip）ip為造峰雨強度，即ip=HtR/tR某水庫壩址以上主河道長度3.3km，河道比降為3.6，承雨面積4.2km2，流域形狀系數(shù)f=F/L2=4.2/3.32=0.386，屬丘區(qū)一般流域，造峰雨歷時計算公式為：tR=0.50F0.52 HtR=H1面×tR1-n1當ip5

43、0mm/h時=1，當ip50mm/h時=2，當ip10mm/h時0仍取ip=10mm/h代入計算。1、2根據(jù)和F在湖北省暴雨徑流查算圖表中的表12和表13查取。=J1/3/F1/4，其中河道比降以千分率計，流域面積以平方公里計。根據(jù)以上公式計算的流域瞬時單位線計算參數(shù)見表26。表26 瞬時單位線參數(shù)計算表頻率P=0.33%P=3.33%P=5%tR1.0551.0551.055HtR126.38192.94982.871ip119.84588.14378.8711.0711.0711.07110.6270.6270.62720.3000.3000.3000.3000.3000.300m12.4

44、112.4112.411n0.9780.9780.978m1i0.7140.7420.767k0.7302.4642.464（2）時段單位線計算單位線時段取為t=1h，根據(jù)流域瞬時單位線參數(shù)n和k，從時段單位線用表查出無因次時段單位線，再以流域的q=10F/（3.6t）(單位線縱標之和)乘以無因次單位線，即得某水庫1h10mm時段單位線，見表27。表27 某水庫流域1h10mm時段單位線時段P=0.33%P=3.33%P=5%t/kS(t)U(t)q(t)t/kS(t)U(t)q(t)t/kS(t)U(t)q(t)000.000 0.000 0.000 00.000 0.000 0.000 0

45、0.000 0.000 0.000 11.37 0.753 0.753 8.791 0.41 0.344 0.344 4.013 0.41 0.344 0.344 4.013 22.74 0.938 0.185 2.153 0.81 0.566 0.222 2.590 0.81 0.566 0.222 2.590 34.11 0.984 0.046 0.540 1.22 0.712 0.146 1.707 1.22 0.712 0.146 1.707 45.48 0.996 0.012 0.136 1.62 0.809 0.097 1.129 1.62 0.809 0.097 1.129 56

46、.85 0.999 0.003 0.034 2.03 0.873 0.064 0.748 2.03 0.873 0.064 0.748 68.22 1.000 0.001 0.012 2.43 0.916 0.043 0.497 2.43 0.916 0.043 0.497 79.59 1.000 0.000 0.000 2.84 0.944 0.028 0.330 2.84 0.944 0.028 0.330 83.25 0.963 0.019 0.219 3.25 0.963 0.019 0.219 93.65 0.975 0.012 0.146 3.65 0.975 0.012 0.14

47、6 104.06 0.984 0.008 0.097 4.06 0.984 0.008 0.097 114.46 0.989 0.006 0.064 4.46 0.989 0.006 0.064 124.87 0.993 0.004 0.043 4.87 0.993 0.004 0.043 135.28 0.995 0.002 0.028 5.28 0.995 0.002 0.028 145.68 0.997 0.002 0.019 5.68 0.997 0.002 0.019 156.09 0.998 0.001 0.013 6.09 0.998 0.001 0.013 166.49 1.0

48、00 0.002 0.025 6.49 1.000 0.002 0.025 176.90 1.000 0.000 0.000 6.90 1.000 0.000 0.000 1.000 11.667 1.000 11.667 1.000 11.667 （3）地面徑流過程計算將時段單位線乘以凈雨過程，錯時段相加，即為地面徑流過程，見表29。（4）地下徑流過程計算地下徑流過程采用下列公式計算：起漲流量 Q0=0.021fc1.14F 地下洪峰流量 當tT時： Q(t)=Q0+（Qg-Q0）×t/T 當tT時： Q(t)=Qg×e-(t-T) 計算到Q(t)=Qg即可。式中：退水指

49、數(shù)，=0.133F-0.28 T地面徑流過程線底寬，T=tc+D-t D時段為t的單位線的底寬 tc凈雨歷時地下徑流計算參數(shù)見表28表28 地下徑流參數(shù)計算表頻率P=0.33%P=3.33%P=5%0.0890.0890.089T253433fc2.061.631.49tc191817Q00.2010.1540.139Qg1.9151.1831.039QtT0.201+0.069t0.154+0.030t0.139+0.027ttT1.915e-0.089(t-25)1.183e-0.089(t-34)1.039e-0.089(t-33)根據(jù)以上公式進行計算的地下徑流過程見表29。（5）設計洪

50、水過程線將地面徑流過程和地下徑流過程相加，即得24h雨量瞬時單位線設計洪水過程，成果見表29。2.4設計洪水成果合理性分析某水庫不同階段設計洪水成果比較見表210。本次設計洪水與安全鑒定中同頻率的洪水成果基本一致，同時，本次是在安全鑒定工作的基礎上，對設計洪水的各個環(huán)節(jié)作了進一步的復核，采用的有關參數(shù)更為合理，同時對設表29 洪水流量過程線 單位：m3/s時段校核P=0.33%校核P=3.33%設計P=5%地面流地下流總流量地面流地下流總流量地面流地下流總流量04.59 0.20 4.80 0.00 0.15 0.15 0.00 0.14 0.14 14.98 0.27 5.25 0.55 0.18 0.73 0.79 0.17 0.95 25.110.34 5.45 1.40 0.21 1.61 1.62 0.19 1.82 35.46 0.41 5.87 2.21 0.25 2.46 2.32 0.22 2.54 46.18 0.48 6.66 2.92 0.28 3.20 3.20 0.25 3.45 57.86 0.54 8.41 3.87 0.31 4.18 3.54 0.28 3.82 67.43 0.61 8.05 4.22 0.