某水庫初步設計(完整版)(留存版)

　　

【正文】 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死庫容 萬m3。 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。 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 。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。含大量植物根莖等雜物。 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。 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。 （ 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。 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。 （ 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。 為完善壩頂交通，設計于大壩壩頂鋪設路面。 （ 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 。 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。 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。 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。 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∶ 。 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。 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。 （ 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。 b)下游護坡 34 下游坡采用框格草皮護坡。 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。 （ 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。 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。 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。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 。 （ 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。 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。 以上各地層分布詳見工程地質剖面圖。結構松散，濕。 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。 （ 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。年平均日照時數 2105 小時，日照百分率為 48%。 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。 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。 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。 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。采用生態護坡形式。 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∶ 。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。該層由大壩人工填土及耕土兩部分組成。每年 6 月中旬至 7 月下旬，都會出現一段降水量大，降水日數多的梅雨天氣；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%。 壩體、泄洪設施及管理設施 等存在一定的安全隱患，主要是： （ 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。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。 根據施工組織設計需要，分析東方紅水庫施工期 10 月～次年 3 月、 11 月～次年 4 月、11 月～次年 3 月入庫洪峰流量進行分析。搖振無反應，切面光滑，干強度高，韌性高。 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，進口底板高程為為，底寬 7m。為完善壩頂交通，設計于大壩壩頂鋪設路面。 由于溢洪道無原設計圖紙，本次設計按溢洪道斜坡段維修長度 10m，堆石防沖槽長 6m，寬 20m，厚 1m列工程量。 主體工程施工期 3 個月。壩坡防護和取土料場是水土流失防治的重點，應及時修建擋土墻和護坡工程，并盡快采取措施恢復植被。 b) 建筑工程定額主要采用 2021 年水利部 116 號文頒發的《水利建筑工程概算定額》，缺項子目參 照其他相關定額。據歷年氣象資料，多年平均降雨量 ，最大年降雨量 1955mm（ 1991 年） ，最小年降雨量463mm（ 1978 年），最大 24h 降雨量太平口站 235mm（ 1969 年）。 由“ 84 年辦法”及《安徽省長短歷時年最大暴雨統計參數等值線圖》可查得本水庫所在位置年最大 1h、 24h 點雨量均值分別為 45mm、 110mm，相應 Cv 值分別為 、 。根據 n、 K 值，查“ 84 辦法”中“表 9”得不同頻率洪峰流量模 qm。 地震 根據《防洪標準》（ GB50201－ 94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL252－ 2021）的有關規定，工程等別為 5類， 主要建筑物等級為 5 級。 21 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。 壩身填土所選土料的土質較好，但填筑質量較差，壓實不夠密實。日常管理由村負責維修、防洪、灌溉等工作， 2021 年水庫進行加固維修。 除險加固工程措施與建設內容 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。大壩為均質土壩，根據水總 [2021]428 號《重點小型病險水庫除險加固工程初步設計指導意見》和《安徽省小水庫除險加固設計指導意見》的精神，設計洪水標準采用 20 年一遇設計、 200 年一遇校核。 風浪沿著壩坡的最大爬高按式mm LhmKKRm ??? ? 21 ?計算，式中： K△ ─斜坡糙率滲透性系數； Rw─經驗系數，由風速、壩前水深 h、重力加速度 g所組成的無維量 ghW/求得，設計情況下 Kw取 ，校核情況下 Kw取 。 大壩防滲加固設計 鑒于土壩填筑質量差，高水位時壩腳滲漏嚴重，防滲不滿足要求，需進行防滲處理，以防止大壩產生滲透破壞，并降低壩體浸潤線，減小滲流量，提高大壩穩定性。通過壓力泥漿的劈裂、擠壓、滲透、充填、濕化固結，解決壩體的滲透穩定和變形穩定。墻頂高程取校核洪水位為，截滲墻深入壩基強風化巖中 。 為防止壩下游坡滲流破壞，在大壩下游主河槽段設置貼坡反濾。 表 計算工況及相應水位組合表 工況 上游水位 （ m） 下游水位 （ m） 備注 正常水位 下游水位均取壩后地面水位 設計水位 校核水位 （ 4）計算內容及計算程序 根據《碾壓式土石壩設計規范》 （ SL2742021） 的有關規定，大壩滲流計算主要內容為：確定壩體浸潤線位置繪制壩體及壩基的流網圖；確定壩體及壩基的滲流量；確定壩體及壩基的滲透坡降和出逸坡降并判斷其滲透穩定性。 表 大壩穩定分析選用物理力 學指標表 土料分區 濕容重γ （ g/cm3） 抗剪強度指標 C（ kPa） φ（176。大壩穩定計算工況及安全標準見表 。 主壩滲流計算采用二維穩定滲流有