某水庫初步設計(完整版)(完整版)

　　

【正文】 年一遇設計， 200 年一遇校核。 （ 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。 工程存在的主要問題 東方紅水庫始建于 1976 年 10 月， 1977 年 4 月完工，是一座以灌溉為主的小（ 2）型水庫。 溢洪道位于大壩右壩肩，進口設開敞式實用堰，堰頂高程 ， 溢洪道寬 7m。堤基工程地質條件分類為 B 類。 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。 （ 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）。含大量植物根莖等雜物。庫區屬抗震穩定性好地段。燕山旋回以前，兩地塊分別經歷各自的相對活動和相對穩定的發展過程，燕山旋回以來，逐漸趨于一致，共同進入以斷塊活動為特征的新的地史發展階段，從而構成了本區復雜的地質構造格局。 設計洪水過程線計算成果見表 23。 通過以上水庫流域凈雨量的計算，根據水庫流域特征參數進行洪水計算，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 。 （ 1） 點、面設計暴雨 ①點暴雨量 根據“ 84 年辦法”降雨量等值線圖查得流域中心處的 24H 、 1H 、 Cv2 Cv1，并根據 PⅢ型曲線模比系數 KP 值求出各種頻率的點暴雨量 H2 H1。 本次采用由原水電部規劃總院驗收，水電部批準頒發使用的《安徽省暴雨參數等值線圖、山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積設計洪水計算辦法》（以下簡稱“ 84 年辦法”）進行水庫設計洪水計算。 多年平均氣溫 ℃，年極端最高氣溫 ℃（ 1959 年 8 月 23 日），最低氣溫 ℃（ 1969年 2 月 6 日）。水庫設計洪水標準 20 年一遇， 200 年一遇校核，總庫容 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死庫容 萬m3。 經濟評價 本次除險加固工程總投資為 萬元，新增工程年運行費用為 萬元，年均效益為270 萬元。 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。 本工程環保措施和水保措施施工簡單，范圍小，工程量少。施工廢水中主要污染物是懸浮物，在砼攪拌站建一個生產廢水沉淀池，將生產廢水經沉淀后排放。 本工程施工占地主要為施工工廠及管理生活用房占地，占地面積 3 畝，按臨用 2 年考慮。 施工生產用水可就近抽取水庫水，生活用水從附近居民生活用水水源取用或打井解決。 觀測設計 東方紅水庫現狀無觀測設施，為了解壩身滲流情況，為工程管理、防汛搶險提供決策依據，在壩身埋設 2 組測壓管。框格中填種植土并植草皮。 3）大壩防滲加固設計 水庫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： 0+0000+040 壩基出現滲漏、兩壩肩出現繞滲現象。放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。調洪演算成果見表 。 工程任務與規模 根據 2021 年安全復核，東方紅水庫總庫容 16 萬 m3，屬小（ 2）型水庫，工程等別為五等，大壩及主要水工建筑物為 5 級。現敘述如下： ③層中風化砂巖 (J)：此層未鉆 穿，最大鉆遇厚度 米。此層土屬高壓縮性土。主壩勘察段壩長 251 米，壩頂高程 米，頂寬平均 。歷年平均初霜日為 11 月 16 日，平均年蒸發量為 （ 1961 年），最少年為 （ 1985 年）。校核洪 水位 ，設計洪水位 ，正常蓄水位 ，汛期限制水位 ，死水位 。 （ 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。 2021 年 2 月，當涂縣水利局組織專家對初步設計進行評審（評審意見附后）。 1 1 綜合說明 簡述 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。 本次除險加固在萬分之一的地形圖上對水庫流域參數重新進行了量算。 （ 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。溢洪道進口高程 。年平均日照時數 2105 小時，日照百分率為 48%。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。 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。黃褐、灰黃色，結構致密。大壩為均質土壩，原設計標準為 20 年一遇設計， 200 年一遇校核。 表 東方紅水庫洪水調節計算成果表 頻率 P（ %） 5 洪峰流量（ m3/s） 最高洪水位（ m） 5 相應總庫容（萬 m3） 相應滯洪庫容（萬 m3） 最大下泄流量（ m3/s） 根據安全評估結論，結合工程現狀， 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養殖等綜合功能，不降低水庫工程效益，不增加庫區淹沒范圍為原則。 （ 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。影響大壩安全運行，需進行截滲處理。 6)下游壩底設貼坡反濾及新建排水系統。 第一組測壓管布置在最大壩高處，第二組測壓管布置在壩左側，與第一組相距 40m。施工用電可直接從附近 10kVA 線路“ T”接，在施工區范圍內架設臨時供電線路 。 水庫淹沒處理及工程占地 東方紅水庫除險加固工程實施后，不抬高水庫各標準洪水位，因此不增加淹沒損失，不存在增加移民和淹沒賠償問題。生活污水需經集中到污水池適當處理后排放。 參考類似工程進行估算，本除險加固工程環保與水保投資 5 萬元，其中環保投資 萬元，水保投資 萬元。 主要材料量為：水泥 178t， 碎石 164m3，塊 石 658m3， 黃砂 102m3 ， 柴油 11 t。計算期取 26 年，正常運行期取 25 年。 本次除險加固設計 20 年一遇的設計水位為 ， 200 年一遇的校核水位為 ，正常蓄水位 ，死水位 。一年中最熱為 7 月，平均氣溫 ℃；最冷為 1 月，平均氣溫 ℃。 根據分析， 東方紅 水庫所在流域的洪水主要由暴雨形成，暴雨歷時一般 1～ 3 天。計算成果見表 21。 ①匯流計算 根據“ 84 年辦法”，采用納希線性瞬時單位線模型進行匯流計算，分析并綜合出計算出 17 瞬時單位線 參數 m1 值的地區經驗公式如下。 表 23 東方紅水庫各種頻率設計洪水過程線 單位 :m3/s 時段 T=1h 頻 率 P（ %） 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Qmax（ m3/s） 成果合理性分析 根據我省多年來已做工程采用不同方法計算設計洪水成果的經驗比較，認為采用“ 84 辦法”計算的洪水，對于山丘區水庫的洪水計算成果是偏安全的。 本次進行水庫大壩大壩工程地質測繪和工程地質鉆探工作中，沒有發現大壩（包括兩端壩肩）及副壩等位置有斷層發育現象。 工程 地質條件綜述 壩身工程地質條件概況 （ 1）壩身工程地質條件概述 水庫大壩主壩為均質土壩 主壩勘察段壩長 251 米，壩頂高程 米，頂寬平均 米。此層土屬高壓縮性土。現敘述如下： ③層中風化砂巖 (J)：此層未鉆穿，最大鉆遇厚度 米。 壩身填土的滲透性 本次勘察除對壩身土各原狀土進行了垂直及水平兩種滲透系數的室內試驗。屬中硬土，屬微～弱透水層。 放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。水庫集雨面積 km2。 （ 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。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，復核洪水標準仍采用 20 年一遇設計， 200年一遇校核。 加固改造后的東方紅水庫正常溢洪道水位、泄量關系分別列于表 42。 （ 2）特征水位與流量 除險加固設計采用的特征水位與流量見表 。 30 （ 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。 大壩壩頂超高及壩頂高程計算結果見表 。采用混凝土路面，路長 251m，寬 。 （ 1）方案一： 塑性混凝土防滲墻 混凝土防滲墻是利用專用的造孔設備營造孔槽，采用泥漿護壁，用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，形成墻體。 劈裂灌漿，沿壩軸線附近布置兩排灌漿孔，排距 ，孔位梅花狀布置 ,分二序施工。 方案二： 多頭小直徑深層攪拌成墻 造 價低，取材方便，施工速度快，施工工序少，工效 33 高 ， 成 墻耐久性好 ；本方案工程投資最少 。方案二投資小，工期短，在小水庫防滲加固工程中施工經驗多，工程實施容易。 生態草坪護坡高程為 （壩頂）。本次在壩底設計排水溝如下圖。 大壩滲流計算 東方紅水庫始建于 1976 年 10 月，建成于 1977 年 4 月。本工況計算上游坡水位降落后的浸 潤線位置，為上游坡抗滑穩定計算提供依據。防滲加固前后滲流計算成果見表 ；校核工況下大壩滲流等值線及水力坡降數值圖見圖 ~圖 。 （ 1） 計算剖面 根據地質報告，結合施工與運行狀況選定主河床槽剖面為典型計算剖面進行穩定分析，與滲流計算剖面相同。計算程序采用河海大學研發的《土石壩穩定分析系統 — HHslope》，它可以進行土石壩和土坡的施工期、運行期、庫水位降落、地震等工況的有效應力分析或總應力分析及水位驟降時的總應力分析。抗滑穩定計算結果表明：在正常運用條件下，上、下游壩坡最小抗滑穩定安全系數均大于《規范》規定的 ；在非常運用條件下，上、下游壩坡最小抗滑穩 定系數滿足規范要求。為了查明壩體填筑質量，驗證巖土物理力學參數和工程地質條件，進行了勘探鉆孔取樣和巖土物理力學性能試驗。從計算成果圖可以看出，按擬定的各 土層滲透系數計算所得壩內浸潤線位置及滲流出逸點較高， 39 在校核水位時，下游壩坡出逸高程為 ，高出地面 。因此，本工況不再計算。 本次除對現狀壩體滲流計算進行復核外，主要是計算分析防滲加固處理后的效果。 滲流分析計算表明 現狀下游壩坡出逸點比降為 ～ ，出逸點高度 。于護砌頂、底設各一道 M10 漿砌塊石齒墻，斷面尺寸 （ 寬高 ） ，每 30m 設置一道垂直壩軸線的齒墻，斷面尺寸 （ 寬高 ） 。 （ 4）防滲墻設計 大壩截滲采用多頭小直徑水泥土防滲墻。此方案的缺點是井柱施工內粘性土回填質量不容易控制。主 排孔沿壩軸線布置，以建立連續的防滲帷幕 。 本方防滲墻施工需要 5m 寬的施工平臺，可將壩頂削低 ，施工完畢后恢復。路面設置向下游側 3%的橫坡，以利排水。由表 可知，東方紅水庫大壩壩頂高程由校核洪水位控制，現狀條件下計算壩頂高程為 ，現有壩頂高程部分不滿足防洪要求 。 壩頂高程復核及壩頂改造 （ 1） 壩頂高程復核 根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）中有關規定，確定東方紅水庫大壩為 5級建筑物。 大壩加固設計 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∶ ，壩下游坡比 1∶ 。 表 43 東方紅水庫洪水調節計算成果表 頻率 P（ %） 5 洪峰流量（ m3/s） 最高洪水位（ m） 相應總庫容（萬 m3） 相 應滯洪庫容（萬 m3） 最大下泄流量（ m3/s） 28 5 加固工程設計 根據《現場檢查報告》、《安全評估報告》的結論，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，并新建啟閉機房等。 水庫洪水調洪計算條件 庫容曲線 東方紅水庫無法找到庫容曲線資料，本次根據萬分之一的實測地形圖進行量算求得。 25 綜上所述，東方紅水庫大壩存在比較嚴重病險，主要包括工程質量差、滲流不滿足要求；溢洪道、放水涵洞存在安全隱患；缺少必要的大壩安全監測設施等，應屬“三類壩”，建議盡快除險加固。根據 2021 年安全復核計算，現狀 20 年一遇設計洪水位 ，200 年一遇校核洪水位 ，壩體、泄洪設施及管理設施等存在一定的安全隱患。 水庫設計灌溉面積 1000 畝，保護著下游 萬人、 萬畝耕地和 S314 省道的防洪安全。 水庫大壩壩區及近壩庫區天然邊坡未發生失穩現象。現分段評述如下 。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