某水庫初步設(shè)計(完整版)-預(yù)覽頁

　

【正文】 凝土做 長 ，井壁、底厚度 ，井頂設(shè)混凝土蓋板。 東方紅水庫除險加固工程主要工程量：土方開挖 5671m3，土方回填 2203m3，堆砌石572m3，砼及鋼筋砼 152m3。 本工程施工時受水庫水位影響的主要為上游放水涵更換閘門及啟閉機工程，溢洪道施工不受庫水影響。自第一年 10 月初至 12 月底，完成大壩、溢洪道、放水涵洞等 8 所有加固工程 的施工。 本工程 新增取土區(qū)臨時占地 3 畝，為耕地。 施工期環(huán)境影響如交通噪聲、施工廢水等對環(huán)境的影響一般是短期的。嚴(yán)禁將生產(chǎn)廢水與生活污水排入庫區(qū)。施工棄碴應(yīng)合理堆置在壩腳線下游附近低洼地，但需堆放平整并應(yīng)保持堆渣體穩(wěn)定，表面用細石與泥土進行平整處理 ，種上樹木。 9 工程管理設(shè)計 水庫管理隸屬 太白鎮(zhèn)人民政府， 無專業(yè)管理人員。 設(shè)計概算 （ 1） 工程概況 東方紅水庫位于安徽省馬鞍山市當(dāng)涂 縣太白鎮(zhèn)永寧行政村境內(nèi)，座落于長江流域姑溪河支流上。 根據(jù)施工組織設(shè)計安排，本 工程施工工期為 6 個月 ，主體工程所需人工 萬工日。 c) 施工機械臺時費定額采用 2021 年水利部 116 號文頒發(fā)的《水利工程施工機械臺時費 10 定額》，其中第一類費用按臺 時 定額所列費用計入；第二類費用根據(jù)本工程所采用的人工、燃料等預(yù)算單價按實計算。 經(jīng)過國民經(jīng)濟評價指標(biāo)計算，經(jīng)濟內(nèi)部收益率 EIRR 為 %，當(dāng)社會折現(xiàn)率為 8%時，經(jīng)濟凈現(xiàn)值為 364 萬元，經(jīng)濟效益費用比 EBCR 為 ，各項經(jīng)濟評價指標(biāo)均能滿足《規(guī)范》要求，具有較顯著的經(jīng)濟效益。水庫灌溉面積 2021 畝，保護著下游 萬人和當(dāng)涂縣太白鎮(zhèn)及馬蕪高速的防洪安全。泄水建筑物為岸邊式溢洪道，溢洪道進口設(shè)開敞式寬頂堰，現(xiàn)狀堰頂高程 米，堰頂寬 7 米。每年 6 月下旬至 7 月上旬，都會出現(xiàn)一段降水量大，降水日數(shù)多的梅雨天氣。全年積溫累計平均值為 ℃。 歷次設(shè)計洪水計算方法與成果 東方紅水庫設(shè)計洪水無過去詳細設(shè)計資料，其歷次設(shè)計洪水計算方法與成果為無。根據(jù)該流域的暴雨及洪水特性， 考慮本水庫的來水面積較小， 本次以最大 1h、 24h 的設(shè)計暴雨量進行設(shè)計洪水的峰、量控制。考慮到等值線圖上參數(shù)經(jīng)過面上平衡， 能反映短歷時暴雨統(tǒng)計參數(shù)地區(qū)分布規(guī)律， 偏安全考慮，東方紅水庫年最大 1h、 24h 點雨量均值采用值分別為 45mm、 110mm。 表 21 設(shè)計點、面暴雨量計算成果表 單位 :mm 暴雨 歷時 設(shè)計參數(shù) 頻率 P（ %） 均值 Cv Cs/Cv 2 5 1h 45 146 138 109 90 24h 110 425 398 304 242 ②面暴雨量 16 根據(jù)流域面積查暴雨量點～面關(guān)系折算系數(shù)α 24=α 1=，面暴雨量按下式計算： 242424 HP ?? ? 111 HP ?? ? 式中：α 2α 1— 分別為 24h、 1h 暴雨點面折算系數(shù)； H2 H1— 分別為 24h、 1h 設(shè)計點暴雨； P2 P1— 分別為 24h、 1h 設(shè)計面暴雨。經(jīng)扣損后，計算出各種頻率面凈雨量 R24，再根據(jù) 241PP 值計算 n 和 R3，見表 22。 皖南地區(qū)：采用概化公式，當(dāng) N 采用 時 05..0)(3 ?????????? JFRJFK m1=n k 式中： m1— 瞬時單位線參數(shù)， h； F— 流域面積， km2； J— 主河道平均坡降，‰； R3— 最大 3 小時設(shè)計凈雨量， mm。再根據(jù) n 值和 qm查“表 9”中洪峰流 量模接近 qm的過程，并將洪峰流量模差值在下一時段中消除，然后逐項乘以 100024RF? ，即得地表徑流設(shè)計洪水過程線。 施工期洪水 根據(jù)施工組織設(shè)計需要，需對東方紅水庫施工期 10 月～次年 3 月、 11 月～次年 4 月、11 月～次年 3 月入庫水量及洪峰流量進行分析。在庫區(qū)北部見有太古界霍邱群變質(zhì)巖出露。 地形 地貌 水庫大壩處地貌單元為低山地貌，表現(xiàn)為沖溝與剝蝕殘丘相間地形。 根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB50011－ 2021）及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306－2021）（安徽省部分 1： 400 萬）等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，復(fù)核庫區(qū)場地地動參數(shù)如下：抗震設(shè)防烈度為 6 度，設(shè)計地震基本加速度值為 ，設(shè)計分組為第一組，地震動反應(yīng)譜特征周期。 （ 2）壩身土層 水庫大壩主壩壩身為人工填土（ Q4ml），工程地質(zhì)剖面圖上標(biāo)識為 ① 層素填土。大壩填土主要位 于大壩壩基以上，以壤土及粘土為主要成分，顏色較為雜亂，呈松散～稍密狀態(tài)，濕。 壩身填土的物理力學(xué)性質(zhì)詳見土工試驗報告及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計表。搖振無反應(yīng)，切面光滑，干強度高，韌性高。黃褐、灰黃色，結(jié)構(gòu)致密。 水文地質(zhì)條件綜述 勘探區(qū)內(nèi)第四系上更新統(tǒng)及第四系全新統(tǒng)地層廣泛分布，地下水主要分布為類型主要為上更新統(tǒng)粘土（ Q3al+pl）中的孔隙潛水，受大氣降水和庫水補給。現(xiàn)狀試驗結(jié)果分述如下： 壩身土室內(nèi)滲透試驗成果見下表： 表 壩身土室內(nèi)滲透試驗成果表 巖 土層 室內(nèi)滲透試驗 滲透性 垂直滲透系數(shù)cm/s 水平滲透系數(shù)cm/s ① 層 平均值 弱透水層 水庫大壩地形地貌單元屬低山地貌，工程地質(zhì)條件較為簡單，未出現(xiàn)滑坡、沉陷及開裂不良地質(zhì)現(xiàn)象。 （ 2）壩基工程地質(zhì)評價 22 根據(jù)本次勘察揭露，水庫大壩主壩壩基屬單層結(jié)構(gòu)，為粘性土類。 （ 3）、壩區(qū)各地基土的地基基礎(chǔ) 設(shè)計參數(shù) 根據(jù)本次勘察結(jié)果，結(jié)合我院巖土工程勘察工作經(jīng)驗，現(xiàn)提供有主壩及溢洪道地基土的地基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)如下表： 表 主壩及溢洪道地基土的地基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù) 層序 容許承載力 [σ ] (kPa) 天然地基承載力特征值 fak(kPa) 壓縮模量 Es(MPa) ② 層 220 200 ③層 380 350 結(jié)論 水庫大壩大壩自建成運行以來未出現(xiàn)大的安全事故，說明大壩總體是穩(wěn)定安全的，但水庫大壩壩區(qū)現(xiàn)狀存在的主要工程地質(zhì)問題為可能產(chǎn)生滲透破壞，應(yīng) 針對此問題采取有效的防治措施進行除險加固。 東方紅水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞等組成。 本次設(shè)計擬對 放水涵更換啟閉機和閘門，并新建啟閉機房。但由于修建年代較長，加之受當(dāng)時條件限制，壩基清除不徹底，土料 混雜，土層暗縫多，碾壓不均等原因，造成水庫蓄水運行后存在較大隱患。 2021 年進行了安全復(fù)核，確定水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇洪水設(shè)計、 200 年一遇洪水校核。大壩施工質(zhì)量均達不到現(xiàn)行規(guī)范及設(shè)計要求，輸、泄建筑物現(xiàn)狀存在一定的安全隱患，放水涵洞及溢洪道等工程質(zhì)量差；放水涵洞漏水；溢洪道下游消能防沖設(shè)施有部分損壞。 （ 4）大壩 背水坡無排水系統(tǒng)，大壩無反濾排水設(shè)施，并且缺少必要的大壩安全監(jiān)測設(shè)施，防汛防汛交通、通訊及管理設(shè)施不完善。加固任務(wù)主要有： （ 1）大壩壩體防滲采用截滲墻； （ 2）更換放水涵啟閉機和閘門，并新建啟閉機房； （ 3）大壩背水坡做排水系統(tǒng)和排水棱體； （ 4）將迎水面砼預(yù)制塊護坡接長至壩頂； （ 5）在東側(cè)修建約 50m 長的擋土墻； （ 6）修建壩頂?shù)缆贰? 根據(jù) 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522021）， 溢洪道消能防沖建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)按 20年一遇洪水設(shè)計。 水庫泄洪設(shè)施及泄洪運用方式 東方紅水庫本次洪水復(fù)核僅考慮溢洪道泄洪，現(xiàn)狀溢洪道為開敞式寬頂堰，進口底板高程為 ，底寬 。 27 表 42 溢洪道水位～泄量關(guān)系表 庫水位 （ m） 泄量 (m3/s) 0 調(diào)洪計算成果 根據(jù)以上確定的水庫泄洪運用方式、水庫容積關(guān)系曲線及設(shè)計洪水成果分別對現(xiàn)狀和原設(shè)計泄洪建筑物泄量關(guān)系進行調(diào)洪演算，調(diào)洪成果見表 43。 溢洪道消能防沖設(shè)施的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為 10年一遇 。 表 特征水位與流量 東方紅水庫 洪峰流量 （ m3/s） 下泄流量 （ m3/s） 庫水位 （ m） 下游水位 （ m） 10年一遇 20年一遇 （設(shè)計） 200年一遇 （校核） 死水位 蓄水位 （ 3）地形地質(zhì)資料 （ 4）地震 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》及《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（ GB183062021），工程區(qū)地震動峰值加速度 ，對應(yīng)地震基本烈度為 6 度。大壩施工質(zhì)量均達不到現(xiàn)行規(guī)范及設(shè)計要求，輸、泄建筑物現(xiàn)狀存在一定的安全隱患，放水涵洞及溢洪道等工程質(zhì)量差；放水涵洞漏水；下游消能防沖設(shè)施有部分損壞。 （ 4）大壩背水坡無排水系統(tǒng)，大 壩無反濾排水設(shè)施，并且缺少必要的大壩安全監(jiān)測設(shè)施，防汛防汛交通、通訊及管理設(shè)施不完善。多年平均最大風(fēng)速為 15m/s，設(shè)計情況下 W 取多年平均最大風(fēng)速的 倍，校核情況下 W 取多年平均最大風(fēng)速；設(shè)計情況下壩前水深 （水域平均水深 ），校核情況下壩前水深 （水域平均水深 ）；設(shè)計情況風(fēng)區(qū)長 ，校核情況下風(fēng)區(qū)長度 。東方紅水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)有壩頂高程 。因此，主壩壩頂加固措施為：采用在壩頂修建防汛道路，墊高路基的方式使主壩壩頂高程達標(biāo)。路面結(jié)構(gòu)為：上層為厚 混凝土路面，下層為厚 。大壩采用防滲墻截滲。混凝土防滲墻具有適用范圍廣、適用性強、施工條件要求低且安全、可靠的特點，但施工速度較慢。 （ 3）方案三：沖抓套井粘土井柱防滲墻 沖抓套井粘土井柱是用沖抓錐造孔，把原壩身雜填土抓出，形成直井后回填粘土，孔與孔套接形成一道連續(xù)的粘土心墻。孔距 :河槽段 4m，岸坡段 ，孔深以進入 壩 基 ，灌漿孔口壓力為 0～ ，帷幕厚度：平均 50～ 200mm（累計）。 以上四種方案在技術(shù)上都是可行的，均能夠達到控制壩體和壩基滲流，降低壩體浸潤線的目的。 方案三：優(yōu)點是上部采用粘土井柱墻防滲直觀可靠，施工速度快。 工藝要求較高，要有專業(yè)隊伍施工。因此，防滲加固設(shè)計推薦采用方案二多頭小直徑 墻方案 。 上下游護坡 現(xiàn)狀大壩上游 以下為預(yù)制混凝土護坡， 至壩頂 無護坡，壩坡不平，雜草叢生，不利于大壩管理，也不利于防汛查險。護砌結(jié)構(gòu)為：采用直徑 40cm 正六邊形中間鏤空、壁厚 5cm、高 20cm 預(yù)制塊拼砌，預(yù)制塊中間填種植土，土面為撒草籽草皮。格埂為 C20 現(xiàn)澆混凝土，斷面。 水庫大壩大壩自建成運行以來未出現(xiàn)大的安全事故，說明大壩總體是穩(wěn)定安全的，但水庫大壩壩區(qū)現(xiàn)狀存在的主要問題為壩腳滲漏嚴(yán)重極可能產(chǎn)生滲透破壞。貼坡反濾設(shè)在壩后最下級邊坡，頂高程 34m，底部至壩腳，為 4 層結(jié)構(gòu)： 15cm 中粗砂、 15cm 瓜子片、 15cm 碎石、 30cm干砌塊石。當(dāng)水庫 高水位運行時，壩基出現(xiàn)滲漏、兩壩肩出現(xiàn)繞滲現(xiàn)象，影響大壩安全運行，設(shè)計采用截滲處理。 （ 2）計算參數(shù)選取 本工程計算斷面各土層滲透系數(shù)依照地質(zhì)報告地質(zhì)資料選取 （ 采用建議值 ） ，對地質(zhì)報告中未提供滲透系數(shù)的土層，則按該土層的地質(zhì)特性，根據(jù)工程類比選定。因壩身為粘性土填筑，給水度值很小，在進行上游水位降落工況邊坡穩(wěn)定計算時，可以近似認為上游水位降落后，浸潤線位置不變。所以本計算首先根據(jù)地質(zhì)報告和有關(guān)規(guī)范計算出堤身浸潤線、滲流等壓線，然后計算出大壩滲流量，最后確定壩基的水平滲透比降、下游滲流出逸段的出逸比降，并論證壩基及壩后滲流出逸段的滲透穩(wěn)定性。 表 大壩滲流計算主要成果表 工況 滲透比降 出逸高程 單寬滲流量 壩基水平比降 最大出逸比降 （ m） （ m3/） 正常水位 加固前 加固后 設(shè)計水位 加固前 加固后 校核水位 加固前 加固后 2）計算成果分析 ①大壩防滲加固前，大壩橫剖面上的計算等勢線分布符合一般均質(zhì)壩的滲流規(guī)律。 ②大壩防滲加固后，防滲墻后壩體浸潤線降低很多，有利 于壩體穩(wěn)定，出逸滲透比降很小。 （ 2） 計算參數(shù)的確定 水庫從建成蓄水運行已有 40 多年，壩體沉降基本穩(wěn)定，壩體材料物理力學(xué)參數(shù)有所改變。） 填筑體 壩基 16 （ 3） 計算工況及安全標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021），大壩穩(wěn)定分析內(nèi)容包括穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡和水庫水位降落期的上游壩坡。 43 表 穩(wěn)定計算工況及安全標(biāo)準(zhǔn) 部位 工況 洪水頻率 P 水庫水位 (m) 下游水位 (m) 安全標(biāo)準(zhǔn) 上游 壩坡 正常蓄水位 正常運用條件 設(shè)計洪水位 5％ 校核洪水位 ％ 非常運用條件 校核洪水位驟降至正常蓄水位 由 非常運用條件 正常蓄水位緩降至死水位 由 至 非常運用條件 下游 壩坡 正常蓄水位 正常運用條件 設(shè)計洪水位 5％ 校核洪水位 ％ 非常運用條件 （ 5） 穩(wěn)定計算成果分析 穩(wěn)定分析計算成果見