某水庫初步設計(完整版)(更新版)

　　

【正文】 +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。該水庫集水面積 平方公里，水庫大壩為均質土壩，現狀壩頂高程 ～ ，最大壩高 ，壩長 251m，壩頂寬 ，壩上、下游坡均約 1∶ ，大壩上游坡為砼護坡，下游坡未護坡。通過用面積比法分析本工程的施工期時段的入庫 水量與洪峰流量，其中洪峰流量按指數法進行比擬，經計算， 10 年一遇、 5 年一遇及 3年一遇入庫洪峰流量成果見表 24。 各種頻率 n、 K 值計算過程及成果見表 22。 計算成果見表 21。 由于本水 庫流域內無雨量測站，周邊相近流域也無完整不同時段降雨資料，本次設計暴雨采用暴雨等值線圖推求。 境內歷年平均初霜日為 11 月 10 日，平均年蒸發量為 （ 1961 年），最少年為（ 1985 年）。放水涵洞為圬工箱涵內襯鑄鐵有壓涵管結構，圬工涵斷面尺寸為 ，鑄鐵涵管直徑為 ，出口設閘閥控制。 11 附表 1 東方紅水庫除險加固工程特性表 序 號 名 稱 單 位 數 量 備 注 一 水文 1 控制流域面積 km2 2 多年平均年徑流量 萬 m3 3 水文氣象特征 多年平均氣溫 ℃ 多年平均降雨量 mm 多年平均最大風速 m/s 15 4 代表性流量 正常運用（設計 ）洪水標準 P(%) 5 設計洪峰流量 m3/s 非常運用（校核）洪水標準 P(%) 校核洪峰流量 m3/s 二 水庫 1 水庫水位 校核洪水位 (1%) m 設計洪水位 (5%) m 正常蓄水位 m 汛期限制水位 m 死水位 m 2 正常蓄水位時水庫面積 萬 m2 3 水庫容積 總庫容 萬 m3 16 正常蓄水位下庫容 萬 m3 死庫容 萬 m3 4 庫容系數 三 主要建筑物 1 大壩工程 壩型 均質土壩 地基特性 粘土、砂巖 地震基本烈度 /設防烈度 度 6 地震動峰值加速度 g 12 序 號 名 稱 單 位 數 量 備 注 壩頂高程 m 壩頂寬度 m 最大壩高 m 壩頂長度 m 251 上游壩坡坡比 1: 下游壩坡坡比 1: 2 溢洪道工程 設計流量 (P=5%) m3/s 校核流量 (P=%) m3/s 消能防沖洪水標準 % 10 消能型式 水平光面護坦 地基特性 粘土 側墻結構型式 漿砌塊石側墻 底板結構型式 漿砌塊石護砌 (1) 控制段 堰流型式 梯形寬頂堰 堰頂高程 m 堰頂寬度 m 7 (2) 陡坡段 長度 m 60 寬度 m 10~7 底坡坡比 平均 1： 7 3 放水涵 座 1 地基特性 粘土、砂巖 設計流量 m3/s 涵底高程 m 涵洞長度 m 涵洞型式 斜臥涵 孔徑 m 200 鑄鐵管直徑為 主閘門 1 混凝土塞 啟閉機臺數 臺套 1 四 加固處理措施 13 序 號 名 稱 單 位 數 量 備 注 壩后貼坡反濾，壩頂防汛道路，白蟻防治，溢洪道修復，上游護坡，放水涵維修。 （ 2） 工程投資 本工程 初步設計概算靜態 總投資： 萬元 ，其中 ：工程投資 萬元 （基本預備費為 萬元 ），水土保持和環境保護工程 5 萬元。日常管理由 太白鎮永寧行政村 負責維修、防洪、灌溉等工作；水庫壩頂坑洼不平，汛期道路泥濘； 防汛物資只能用人力運送到壩頂 ；同時無管理 設施。 施工中應注意水土保持工作，工程開挖時應盡量保留表層土壤，用于取土后覆土，并盡快恢復植被或改造成其它可利用的土地。 按照國務院頒布的 471 號令及省內有關標準結合現行實行的有關方針、政策、規程、規范，結合當地的實際情況，本工程占地拆遷補償總投資為 萬元。 2021 年 10 月，開始填筑放水涵進口圍堰并進行放水涵的施工安裝工作，其間水庫來水均蓄在庫內 。 金屬結構設計 本水庫放水涵更換啟閉機和閘門。 洪道堰體為漿砌塊石結構、泄槽底板以及兩側邊坡均用漿砌 塊石護砌，現狀堰體結構已遭破壞，泄槽底板與兩側邊坡漿砌塊石擋墻護砌沖刷嚴重，普遍存在勾縫砂漿局部脫落，砌筑砂漿局部被淘空等現象，另外下游無消能設施，下泄洪水對老河道沖刷嚴重。因此，本次設計對大壩上游坡混凝土護坡以上部分進行護砌。 （ 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， 6 防汛交通、通訊及管理設施不完善。 加固工程設計 根據現場檢查報告、安全復核報告，東方紅水庫存在滲流及壩坡穩定等安全問題，其主要加固內容有：大壩壩體防滲采用截滲墻；更換放水涵啟 閉機和閘門，并新建啟閉機房；大壩背水坡做排水系統和排水棱體；將迎水面砼預制塊護坡接長至壩頂；在東側修建約 50m 長擋土墻；修建壩頂泥道路。 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 以上各地層分布詳見工程地質剖面圖。 ② 層粘土（ Q3al+pl） —— 層厚 米，主要分布在南側大壩 ,層底標高 ～ 米。結構松散，濕。 東方紅水庫壩址無實測洪水資料，來水面積較小，考慮 流域氣候與自然地理條件、地區 3 洪水特性等，本次按 “84年辦法 ”計算 設計洪水過程 線，推求 設計洪水。據歷年氣象資料，多年平均降雨量 ，最大年降雨量 1995mm（ 1991 年），最小年降雨量463mm（ 1978 年），最大 24h 降雨量太平口站 235mm（ 1969 年）。 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”，必須盡快除險加固。20 年一遇的設計水位為 ， 200 年一遇的校核水位為 。水庫位置見圖 。校核洪水位 （假定高程系統，下同），設計洪水位 ，正常蓄水位 ，汛期限制水位 ，死水位 ，大壩壩頂高程 。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；放水涵為Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。 東方紅水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞等組成。一年中最熱為 7 月，平均氣溫 ℃；最冷為 1 月，平均氣溫 ℃。通過用面積比法分析 10 年一遇、 5 年一遇及 3 年一遇入庫洪峰流量成果見表 11。耕土主要分布于大壩填土與壩基之間以及大壩以外范圍，主要由壤土組成，灰色，松散狀態，濕。此層土屬于中等偏低壓縮性土。地下水位的動態明顯受大氣降水、庫水及蒸發影響。 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 。由于當時施工條件、技術落后，大壩只進行了部分清基。采用混凝土路面，路長 251m，寬 。混凝土框格面積 3000x3000。 7 放水涵工程加固設計 放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。 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。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。 施工期環境影響如交通噪聲、施工廢水等對環境的影響一般是短期的。施工棄碴應合理堆置在壩腳線下游附近低洼地，但需堆放平整并應保持堆渣體穩定，表面用細石與泥土進行平整處理 ，種上樹木。 設計概算 （ 1） 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。 c) 施工機械臺時費定額采用 2021 年水利部 116 號文頒發的《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；第二類費用根據本工程所采用的人工、燃料等預算單價按實計算。水庫灌溉面積 2021 畝，保護著下游 萬人和當涂縣太白鎮及馬蕪高速的防洪安全。每年 6 月下旬至 7 月上旬，都會出現一段降水量大，降水日數多的梅雨天氣。 歷次設計洪水計算方法與成果 東方紅水庫設計洪水無過去詳細設計資料，其歷次設計洪水計算方法與成果為無。考慮到等值線圖上參數經過面上平衡， 能反映短歷時暴雨統計參數地區分布規律， 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。經扣損后，計算出各種頻率面凈雨量 R24，再根據 241PP 值計算 n 和 R3，見表 22。再根據 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? ，即得地表徑流設計洪水過程線。在庫區北部見有太古界霍邱群變質巖出露。 根據《建筑抗震設計規范》（ GB50011－ 2021）及《中國地震動參數區劃圖》（ GB18306－2021）（安徽省部分 1： 400 萬）等規范的有關規定，復核庫區場地地動參數如下：抗震設防烈度為 6 度，設計地震基本加速度值為 ，設計分組為第一組，地震動反應譜特征周期。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，濕。搖振無反應，切面光滑，干強度高，韌性高。 水文地質條件綜述 勘探區內第四系上更新統及第四系全新統地層廣泛分布，地下水主要分布為類型主要為上更新統粘土（ Q3al+pl）中的孔隙潛水，受大氣降水和庫水補給。 （ 2）壩基工程地質評價 22 根據本次勘察揭露，水庫大壩主壩壩基屬單層結構，為粘性土類。 東方紅水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞等組成。但由于修建年代較長，加之受當時條件限制，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。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；溢洪道下游消能防沖設施有部分損壞。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）修建壩頂道路。 水庫泄洪設施及泄洪運用方式 東方紅水庫本次洪水復核僅考慮溢洪道泄洪，現狀溢洪道為開敞式寬頂堰，進口底板高程為 ，底寬 。 溢洪道消能防沖設施的設計洪水標準為 10年一遇 。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。多年平均最大風速為 15m/s，設計情況下 W 取多年平均最大風速的 倍，校核情況下 W 取多年平均最大風速；設計情況下壩前水深 （水域平均水深 ），校核情況下壩前水深 （水域平均水深 ）；設計情況風區長 ，校核情況下風區長度 。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。大壩采用防滲墻截滲。 （ 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的粘土心墻。 以上四種方案在技術上都是可行的，均能夠達到控制壩體和壩基滲流，降低壩體浸潤線的目的。 工藝要求較高，要有專業隊伍施工。 上下游護坡 現狀大壩上游 以下為預制混凝土護坡， 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。格埂為 C20 現澆混凝土，斷面。貼坡反濾設在壩后最下級邊坡，頂高程 34m，底部至壩腳，為 4 層結構： 15cm 中粗砂、 15cm 瓜子片、 15cm 碎石、 30cm干砌塊石。 （ 2）計算參數選取 本工程計算斷面各土層滲透系數依照地質報告地質資料選取 （ 采用建議值 ） ，對地質報告中未提供滲透系數的土層，則按該土層的地質特性，根據工程類比選定。所以本計算首先根據地質報告和有關規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定性。 ②大壩防滲加固后，防滲墻后壩體浸潤線降低很多，有利 于壩體穩定，出逸滲透比降很小。） 填筑體 壩基 16 （ 3） 計算工況及安全標準 根據《碾壓式土石壩設計規范》（ SL2742021），大壩穩定分析內容包括穩定滲流期的上、下游壩坡和水庫水位降落期的上游