某水庫初步設計(完整版)-免費閱讀

　　

【正文】 43 表 穩定計算工況及安全標準 部位 工況 洪水頻率 P 水庫水位 (m) 下游水位 (m) 安全標準 上游 壩坡 正常蓄水位 正常運用條件 設計洪水位 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 設計洪水位 5％ 校核洪水位 ％ 非常運用條件 （ 5） 穩定計算成果分析 穩定分析計算成果見表 。 （ 2） 計算參數的確定 水庫從建成蓄水運行已有 40 多年，壩體沉降基本穩定，壩體材料物理力學參數有所改變。 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壩的滲流規律。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定計算時，可以近似認為上游水位降落后，浸潤線位置不變。當水庫 高水位運行時，壩基出現滲漏、兩壩肩出現繞滲現象，影響大壩安全運行，設計采用截滲處理。 水庫大壩大壩自建成運行以來未出現大的安全事故，說明大壩總體是穩定安全的，但水庫大壩壩區現狀存在的主要問題為壩腳滲漏嚴重極可能產生滲透破壞。護砌結構為：采用直徑 40cm 正六邊形中間鏤空、壁厚 5cm、高 20cm 預制塊拼砌，預制塊中間填種植土，土面為撒草籽草皮。因此，防滲加固設計推薦采用方案二多頭小直徑 墻方案 。 方案三：優點是上部采用粘土井柱墻防滲直觀可靠，施工速度快。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）。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。路面結構為：上層為厚 混凝土路面，下層為厚 。東方紅水庫大壩為均質土壩，現有壩頂高程 。 （ 4）大壩背水坡無排水系統，大 壩無反濾排水設施，并且缺少必要的大壩安全監測設施，防汛防汛交通、通訊及管理設施不完善。 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 （設計） 200年一遇 （校核） 死水位 蓄水位 （ 3）地形地質資料 （ 4）地震 根據《中國地震動參數區劃圖》及《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》（ GB183062021），工程區地震動峰值加速度 ，對應地震基本烈度為 6 度。 27 表 42 溢洪道水位～泄量關系表 庫水位 （ m） 泄量 (m3/s) 0 調洪計算成果 根據以上確定的水庫泄洪運用方式、水庫容積關系曲線及設計洪水成果分別對現狀和原設計泄洪建筑物泄量關系進行調洪演算，調洪成果見表 43。 根據 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）， 溢洪道消能防沖建筑物的洪水標準按 20年一遇洪水設計。 （ 4）大壩 背水坡無排水系統，大壩無反濾排水設施，并且缺少必要的大壩安全監測設施，防汛防汛交通、通訊及管理設施不完善。 2021 年進行了安全復核，確定水庫防洪標準為 20 年一遇洪水設計、 200 年一遇洪水校核。 本次設計擬對 放水涵更換啟閉機和閘門，并新建啟閉機房。 （ 3）、壩區各地基土的地基基礎 設計參數 根據本次勘察結果，結合我院巖土工程勘察工作經驗，現提供有主壩及溢洪道地基土的地基礎設計參數如下表： 表 主壩及溢洪道地基土的地基礎設計參數 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 結論 水庫大壩大壩自建成運行以來未出現大的安全事故，說明大壩總體是穩定安全的，但水庫大壩壩區現狀存在的主要工程地質問題為可能產生滲透破壞，應 針對此問題采取有效的防治措施進行除險加固。現狀試驗結果分述如下： 壩身土室內滲透試驗成果見下表： 表 壩身土室內滲透試驗成果表 巖 土層 室內滲透試驗 滲透性 垂直滲透系數cm/s 水平滲透系數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，工程地質條件較為簡單，未出現滑坡、沉陷及開裂不良地質現象。黃褐、灰黃色，結構致密。 壩身填土的物理力學性質詳見土工試驗報告及物理力學性質指標統計表。 （ 2）壩身土層 水庫大壩主壩壩身為人工填土（ Q4ml），工程地質剖面圖上標識為 ① 層素填土。 地形 地貌 水庫大壩處地貌單元為低山地貌，表現為沖溝與剝蝕殘丘相間地形。 施工期洪水 根據施工組織設計需要，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。 皖南地區：采用概化公式，當 N 采用 時 05..0)(3 ?????????? JFRJFK m1=n k 式中： m1— 瞬時單位線參數， h； F— 流域面積， km2； J— 主河道平均坡降，‰； R3— 最大 3 小時設計凈雨量， mm。 表 21 設計點、面暴雨量計算成果表 單位 :mm 暴雨 歷時 設計參數 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 根據流域面積查暴雨量點～面關系折算系數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； H2 H1— 分別為 24h、 1h 設計點暴雨； P2 P1— 分別為 24h、 1h 設計面暴雨。根據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 的設計暴雨量進行設計洪水的峰、量控制。全年積溫累計平均值為 ℃。泄水建筑物為岸邊式溢洪道，溢洪道進口設開敞式寬頂堰，現狀堰頂高程 米，堰頂寬 7 米。 經過國民經濟評價指標計算，經濟內部收益率 EIRR 為 %，當社會折現率為 8%時，經濟凈現值為 364 萬元，經濟效益費用比 EBCR 為 ，各項經濟評價指標均能滿足《規范》要求，具有較顯著的經濟效益。 根據施工組織設計安排，本 工程施工工期為 6 個月 ，主體工程所需人工 萬工日。 9 工程管理設計 水庫管理隸屬 太白鎮人民政府， 無專業管理人員。嚴禁將生產廢水與生活污水排入庫區。 本工程 新增取土區臨時占地 3 畝，為耕地。 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。每組測壓管布置 3 根，防滲墻后下游坡中間一根，坡腳一根，測壓管底高程為壩基 (基巖 )下 2m，測壓管頂露出壩坡，管頂用 C20 混凝土做 長 ，井壁、底厚度 ，井頂設混凝土蓋板。 溢洪道工程加固設計 溢洪道位于大壩右壩肩，進口設開敞式寬頂堰，堰頂高程 米，溢洪道寬 7米，堰下接長約 60m 的泄槽段，泄槽以下為天然沖坑和下游老河道。 4）上游護坡 現狀大壩上游 以下為預制混凝土板護坡， 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。 （ 3）大壩迎水面護坡為砼預制塊護砌，目前護砌至 高程，由于湖面廣，風浪較大，需將護坡砌至壩頂。加固任務主要有： （ 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和排水棱體； （ 4）將迎水面砼預制塊護坡接長至壩頂； （ 5）在東側修建約 50m 長的擋土墻； （ 6）修建壩頂砂石路。本次根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）的有關規定，結合《安徽省小水庫除險加固設計指導意見》的精神以及評審意見，復核洪水標準仍采用 20 年一遇設計， 200 年一遇校核。巖芯呈短柱狀，密實狀態，原巖風化成砂土狀，遇水易軟化，含泥質、云母片等，裂隙發育。 壩基工程地質條件 （ 1）壩 基工程地質條件概況 水庫大壩主壩主要座落于第四系上更新統（ Q3al+pl）沉積沖積地層。現描述如下： ① 層素填土，粘土及壤土（ Q4ml）：層厚 ～ 米，層底標高 ～ 米，褐黃色為主，褐、黃、灰等色。冬季多北風，夏季多南風，年平均風速 ，最大風速 （ 1991 年 9 月 1 日）。 水庫流域內降水季節性強，時空分布不均， 5～ 9 月降雨約占全年降雨的 70%左右。 （ 4）大壩背水坡無排水系統，大壩無反濾排水設施，并且缺少必要的大壩安全監測設施，防汛防汛交通、通訊及管理設施不完善。東方紅水庫壩址以上集水面積 ，干流河道長 ，河道平均坡度為 ‰ ，流域平均寬度 。大壩始建于 1976 年 10月， 1977 年 4月完工，是一座以灌溉為主的小（ 2）型水庫。 2021 年 12 月由當涂縣水利局組織專家對東方紅水庫進行了安全復核，確定水庫防洪標準為 20 年一遇洪水設計、 200 年一遇洪水校核。 下游消能防沖設施有部分損壞。水庫集水面積 km2，總庫容 16 萬 m3，調洪庫容 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死庫容 萬 m3。全年積溫累計平均值為 ℃。 表 11 東方紅水庫施工期洪峰流量頻率計算成果 單位 : m3/s 項目 重現期 （年） 施工時段 10 月～次年 3 月 11 月～次年 4 月 11 月～次年 3 月 流量 （ m3/s） 10 5 3 工程地質 壩身工程地質條件 水庫大壩主壩為均質土壩。含大量植物根莖等雜物。 （ 2）壩基巖土層分述 水庫大壩壩基巖土層在本次勘探范圍揭露為上更新統（ Q3al+pl）。 根據區域地質資料和庫區附近的水質分析資料，水庫大壩的水對 混凝土無腐蝕性。 表 溢洪道水位～泄量關系表 庫水位 （ m） 泄量 (m3/s) 0 本次調洪演算的起調水位采用 ，泄洪設施為溢洪道，當庫水位超過 ，水庫自由泄洪。大壩施工質量均達不到現行規范及設計要求，輸、泄建筑物現狀存在一定的安全隱患， 放水涵洞及溢洪道等工程質量差；放水涵洞漏水；下游消能防沖設施有部分損壞。路面設置外側 3%的橫坡，以利排水。格埂為 C20 現澆混凝土，斷面400x400m。 本次設計擬對 放水涵更換啟閉機和閘門，并 新建啟閉機房。 本工程所需水泥、鋼筋、柴油、木材、黃砂等均從 當涂縣 物資市場購進，運距 約 15km；碎石、塊石從 附近 石料 場 采購，運距約 5km。 本工程施工總工日 萬個，施工期平均上工人數 20 人，高峰上工人數 40 人。在鄰近居民區施工時應注意控制噪聲，施工時應避開人們的休息時間。施工結束后，應盡快拆除臨時生產、生活建筑物、清理施工區廢棄的砂石料，工程區應采用較美觀的草種、樹種進行綠化，恢復植被以保持水土，美化環境。大壩始建于 1976 年 10月， 1977 年 4月完工，是一座以灌溉為主的小（ 2）型水庫 東方紅水庫除險加固工程主要建設內容：迎水坡砼預制塊護坡， 背水坡排水系統和排水棱體，壩頂防汛道路，溢洪道修復，修建擋土墻，更換放水涵啟閉機和閘門，并新建啟閉機房。 d)國家、省、地方其他有關規定和標準以及設計工程量和圖紙等。 2021 年 12 月，當涂縣水利局對水庫進行安全評估，該水庫大壩為均質土壩，壩頂高程，最大壩高 米，壩長 251 米，壩頂寬約 米，壩上游坡約 1∶ 。梅雨期最長達 43 天（ 1974 年），梅雨量最多達 （ 1969 年），占全年降雨量的 45%。 15 本次設計洪水復核計算 東方紅水庫壩址無實測洪水資料，鄰近流域也無實測洪水資料， 根據現行的《水利水電工程設計洪水計算規范》（ SL4493）、《小型水力發電站水文計算 規范》（ SL7794）等規定，考慮 流域氣候與自然地理條件、地區洪水特性等，按無資料地區設計洪水計算辦法由設計暴雨間接推求設計洪水。水庫控制面積小于10km2，不計折扣系數，東方紅水庫面雨量均值也分別為 45mm、 110mm。 表 22 n、 K 值計算過程及成果表 頻率（ %） 內容 2 5 P1(mm) 146 138 109 9