某水庫初步設計(完整版)-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ，占全年降雨量的 45%。 經分析計算， 計算得水庫 20 年一遇設計洪峰流量 ， 200 年一遇校核洪峰流量為 。該層由大壩人工填土及耕土兩部分組成。褐黃、黃褐、黃色，濕，硬塑～堅硬狀態，含鐵錳氧化物、鐵錳結核、少量灰白、青灰色高嶺土團塊。各巖土層的物理力學性質詳見土工試報告及分層物理力學性質統計表。 本次水庫除險加固，以不改變水庫設計正常蓄水位和汛限水位，不改變水庫以灌溉為主兼有防洪與村鎮供水等綜合功能，不降低水庫工程效益，不增加庫區淹沒范圍為原則。 大壩加固設計 1）大壩存在的主要問題 大壩為均質土壩，現狀壩頂高程 ，最大壩高 ，壩長 251m，壩頂寬 ，壩上游坡約 1∶ ，下游坡比 1∶ 。 2）壩頂路面 壩頂防汛道路是大壩防汛的主要通道，現狀壩頂未設防汛道路，致使壩頂雜草叢生，平整度較差，不能滿足防汛搶險期的交通要求，也不滿足規范要求。采用生態護坡形式。 本次設計擬對溢洪道漿砌塊石墻重新勾縫，對損壞的部分進行修復，并在溢洪道與下游河槽連接處設置堆石防沖槽。 施工組織設計 東方 紅水庫位于安徽省馬鞍山市當涂縣太白鎮永寧行政村境內，座落于長江流域姑溪河支流上。 本工程施工總工期共 3 個月。 環境保護與水土 保持設計 本工程對環境帶來的不利影響主要是施工中會產生廢水、噪聲、粉塵以及棄碴等，會對施工區的水環境、聲環境、大氣環境以及植被等帶來短時的不利影響，這種危害是局部的，有限的，不存在制約工程實施的環境因素。應注意在汛期取土和棄土的保護，避免產生嚴重的水土流失，盡量不占用和破壞綠地。 按 《水庫工程管理設計規范》（ SL10696）的要求，同時結合工程實際情況，確定管理范圍按大壩外緣線以外 20m考慮，工程保護范圍按大壩外緣線以外 50m 考慮，迎水側及庫區均為工程保護范圍，在工程保護范圍內，禁止從事危及大壩工程安全的活動。 （ 3） 編制依據和原則 本工程概算根據水利部水總 [2021]116 號文的有關規定編制，主要依據有： a) 水利部水總（ 2021） 116 號文頒發的《水利工程設計概（估）算編制規定》（以下簡稱“116號文 ”）。 五 工程占地與拆遷 1 永久占地 畝 0 2 臨時占地 畝 3 3 拆遷房屋 m2 0 4 其他 六 工程投資 萬元 其中預備費 萬元 14 2 水 文 流域概況 東方紅水庫位于當涂縣太白鎮永寧村境內，壩址坐落于 長江流域水陽江水系水陽江河支流上。 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。年平均日照時數 2105 小時，日照百分率為 48%。 1995 年 3 月安徽省水利設計院編制了《安徽省長短歷時年最大暴雨統計參數等值線圖》，該圖包含了最大 24h、 3d 等暴雨均值及 Cv 等值線，采用的暴雨系列較長，并進行了面上平衡，參數進行了必要的調整、修正， 能反映短歷時暴雨統計參數地區分布規律， 可以滿足規劃設計要求。 （ 3）面凈雨量 面凈雨量即地面徑流，為面暴雨量扣除損失量和地下水。 ②設計洪水過程線 因流域形狀系數 f=B2/F=，故洪峰流量不需要修正。 表 24 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 19 3 工程地質 完成的工作量 依據有關水庫大壩除險加固工程勘測任務書要求結合壩區的具體情 況有針對性地對壩身和壩基進行了勘察工作，勘察人員及有關設備于 2021 年 2 月 2 開展工作，于 2021 年 2 月 3日完成外業工作，室內試驗同步開展，累計完成工作量見下表。庫區和壩肩均未見坍岸、滑坡等不良的地質現象，壩區的低洼地帶及主壩南北兩側多為第四系沖洪積性 20 重粉質壤土覆蓋。結構松散，濕。 ② 層粘土（ Q3al+pl） —— 層厚 米，主要分布在南側大壩 ,層底標高 ～ 米。 以上各地層分布詳見工程地質剖面圖。 （ 1）壩身工程地質評價 ① 層素填土，主要由重粉質壤土夾粘土及粉質壤土（ Q4ml）組成，顏色雜亂，分布不均勻，狀態較差，物理力學性質不均一，孔隙比在 ～ ，壓縮 模量在 ～ 之間，平均為 ，壓縮系數平均為 ，為中等壓縮性土。 23 表 東方紅水庫土工試驗成果表 24 4 工程任務和規模 工程概況 東方紅水庫位于安徽省馬鞍山市當涂縣太白鎮永寧行政村境內，座落于長江流域姑溪河支流上。水庫管理隸屬太白鎮永寧村，無專業管理人員。 （ 1）大壩始建于上世紀 70 年代，為均質土壩，主要由人工挑筑而成。 水庫加固原則 本次水庫除險加固，以不改變水庫設計正常蓄水位和汛限水位，不改變水庫以灌溉為主兼有防洪等綜合功能，不降低水庫工程效益，不增加庫區淹沒范圍為原則。水 26 庫水位～面積～庫容曲線見表 41 表 41 東方紅水庫水位～面積～庫容曲線 水位（ m） 36 37 38 面積（萬 m2） 庫容（萬 m3） 水位（ m） 39 40 面積（萬 m2） 庫容（萬 m3） 汛限水位 水庫正常溢洪道無閘門控制，為開敞式寬頂堰，進口底板高程為 ，底寬 。 工程等別、建筑物等級和洪水標準 東方紅水庫總庫容 16 萬 m3，最大壩高 ，根據《防洪標準》 （ GB 5020194） 和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 （ SL 2522021） ，屬小（ 2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，大壩及主要水工建筑物為 5 級。 大壩存在的主要問題 （ 1）大壩始建于 上世紀 70 年代，為均質土壩，主要由人工挑筑而成。壩頂在靜水位以上超高根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（ SL18996）（以下簡稱“導則”），按下式計算： Y=R+A 式中： Y─壩頂在靜水位以上超高， m； R─風浪沿著壩坡的最大爬高， m； A─安全加高， m。 表 大壩壩頂超高及高程計算成果表 設計條件 設計水位（ m） 壩頂超高（ m） 計算壩頂高程（ m） 設計（ 5%） 校核（ %） （ 2） 壩頂加高設計 根據壩頂高程復核結果，頂設 計高程為 ， 大壩局部高程不滿足設計要求，但欠高不多。 壩頂下游側設 C25 混凝土路緣石，厚 10cm，頂部與路面齊平。 （ 2）方案二：一多頭小直 徑防滲墻 多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻技術是運用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機把水泥漿噴土體，同時鉆頭旋轉攪拌，使噴入土層的水泥漿液與原土充分拌和在一起，形成抗壓強度比天然土強度高得多，滲透系數較小，并具有整體性、水穩定性的樁柱體。副排孔沿主排孔上游布置。 方案四： 優點是設備簡單，施工期 較 短，造價便宜，質量穩定可靠。防滲墻厚度根據其允許滲透坡降［ J］ =60，結合施工可 能產生的垂直偏差，選用樁徑為 400mm，樁間距 225mm，垂直度不大于 1%，搭接處理論成墻厚度最大 260mm，最小 150mm，可滿足防滲墻厚度的要求。 b)下游護坡 34 下游坡采用框格草皮護坡。 根據《碾壓式土石壩設計規范》 (SL2742021)規定，在沒有反濾層保護時，壩體滲流出逸比降應小于材料的允許滲透比降；根據本次地勘資料， 大壩填土臨界水力梯度為 ～ ；因此，大壩可能發生流土破壞，危及大壩安全。 （ 1）計算斷面及地層簡化 選取主河槽處的壩體橫斷面 0+080 作為大壩的典型橫剖面，進行滲流計算，大壩座落在中風化砂巖上。 37 圖 滲流計算斷面示意圖 38 ①～③工況相應水位組合見表 。 根據滲流要素表，計算斷面上壩體與壩基接觸面上的最大水平比降為 ，小于壤土允許滲透比降 ，其滲透穩定可以滿足要求；下游壩坡滲出段的最大出逸比降達 ，根據經驗，重粉質壤土的允許出逸比降一般為 ，因此，壩體下游坡腳滲出段有滲流穩定基本滿足要求。 根據本階段地質勘察報告中提供的建議值，并類比類似工程有關參數，綜合選定各材料的計算參數，見表 。 表 大壩壩坡最小抗滑穩定安全系數 部位 工況 庫水位 (m) 下游水位（ m） 抗滑安全系數 上游 壩坡 正常蓄水位 設計洪水位 校核洪水位 校核洪水位突降至正常蓄水位 由 至 正常蓄水位突降至死水位 由 至 下游 壩坡 正常蓄水位 設計洪水位 校核洪水位 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，堰頂寬 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） 計算方法 壩坡抗滑穩定分析，利用地質報告提供的有效應力參數，采用瑞典圓弧法進行計算分析。 40 圖 校核工況下大壩滲流等值線及水力坡降數值圖（截滲前） 41 圖 校核工況下大壩滲流等值線及水力坡降數值圖（截滲后） 42 壩坡穩定計算 大壩為均質土壩，現狀壩頂高程 ，最大壩高 ，壩長 251m，壩頂寬 ，壩上游 坡約 1∶ ，下游坡比 1∶ 。 （ 5）計算成果及分析 1）計算成果 丁壩水庫壩身及壩坡下游表層土為壤土，根據類似工程的滲透變形判定結果，確定出逸滲透破壞型式為流土型破壞；各相鄰土層之間均不會產生接觸沖刷和接角流失現象。 表 滲流計算參數表 土層 水平滲透系數 （ cm/s） 垂直滲透系數 （ cm/s） ①層：素填土 105 105 ②層：中風化砂巖 105 105 （ 3）計算工況 根據《碾壓式土石壩設計規范》 （ SL2742021） 的有關規定，滲流計算選擇工況為： ①上游正常蓄水位與下游相應的最低水位； ②上游設計洪水位與下游相應的水位； 36 ③上游校核洪水位與下游相應的水位； ④庫水位降落時上游壩坡穩定最不利的情況。 圖例：上游生態護坡示意圖 35 圖 大壩上游現狀護坡 白蟻防治 該水庫不存在蟻害。 c)下游壩底設貼坡反濾及新建排水系統 下游壩底原有排水棱體與反濾設計，未設計排水溝，至使下游壩底滲水無組織排放，影響大壩的安全。見圖 a)上游護坡 高程 至壩頂采用生態草坪 護坡。 表 防滲墻方案投資對比表 方案一：塑性混凝土防滲墻（墻厚 ） 方案二：多頭小直徑防滲墻 (墻厚度 ) 方案 三：沖抓套井粘土井柱防滲墻 (孔距 ) 方案四： 劈裂灌漿 ， 孔距 4m，雙排 單價（元 /m2） 310 100 115 120 造價 (萬元 ) 工期（天） 60 35 40 45 上述四種加固處理方案在技術上均可滿足壩體防滲要求。 方案一：優點是河槽段塑性混凝土防滲墻對各種土層適應性強，墻體開槽澆筑，施工質量直觀明了，墻體連續性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，墻體為塑性，可適應壩體的變形與壩身土結合緊密。 （ 4）方案四：劈裂灌漿 劈裂灌漿 利用最小主應力面和堤軸線方向一致的，根據土體水力劈裂的原理，順堤向布孔，在灌漿壓力下以適宜的泥漿液為能量載體，有控制地劈裂堤身，將與漿脈連通的所有裂縫、空洞、空隙等隱患用泥漿充填密實，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內順堤向形成密實、垂直、連續、有一定厚度的漿液防滲固結體，從而達到防滲加固的目的 。防滲墻布置：自壩頂軸線 32 方向布置 防滲墻，根據規范，墻頂高程不低于于非常運用得靜水位，因此墻頂高程取校核洪水位為 ，截滲墻深入壩基強風化巖中 ，最大深度約 ，防滲墻面積 2259m2。 為完善壩頂交通，設計于大壩壩頂鋪設路面。 根據 “導則”，安全加高正常運用情況取 ，非常情況取 。 （ 2）壩基出現滲漏、兩壩肩出現繞滲現象，影響大壩安全運行，需進行截滲處理。 29 采用的主要文件 東方紅水庫地質鉆探報告； 東方紅水庫安全評估報告； 設計基本資料 （ 1）多年平均最大風速為 15m/s。 本工程泄洪建筑物為壩頂開敞式溢流堰，堰形為寬頂堰，堰頂高程為 ，溢流凈寬 7米，按照《混凝土重力壩設計規范》有關計算方法，泄洪能力按下式計算： 322Q m B g H??? 式中： Q溢洪道溢流能力（ m3/s） H計入行進流速水頭的堰上水頭（ m） ε 側收縮系數 δ 堰流淹沒系數 m堰上流量系數，取 m= B堰流淹寬度（ m） 根據上述流量公式，按照本次工程措施及工程尺寸特性，計算不同水位情況下的流量系數 m、側收縮系數ε和相應的水庫水位流量成果表。大壩為均 質土壩，原設計標準為 20