某水庫樞紐工程除險加固初步設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 右壩肩 滲漏采取 帷幕灌漿 處理 ， 灌漿全部采用單排孔，孔距 2m，灌漿深度為 25 米。 溢洪道處理 首先將未襯砌的邊墻及底板用條石重新砌筑，然后對易風化的溢洪道底板澆筑砼作封閉處理， 泄槽段 底板澆筑砼厚度為 30cm，陡坡段底板砼厚度為 40cm，消力池底板澆筑砼厚度為 60cm， 確保溢洪安全。 涵臥管整治 鑒于多個水庫涵管底板 容易斷裂漏水的教訓，為了防止涵管漏水危及大壩安全，本次設計 將涵管底板澆筑 20cm 砼作封閉處理；同時由于該水庫一直采用臥管放水孔取水，一來取水極不方便，二來對放水人員極不安全，設計將臥管 放水洞改為折懸臂閥門，便于運行管理 。 新建機耕橋 為了保證汛期防洪搶險物資運輸及行人安全，本次設計在溢洪道上方增設一機耕橋。機耕橋為梁板式結構，采用 C25 鋼筋砼現澆，橋面寬 米，橋板厚度為 30cm，梁厚 30cm，高度為 50cm。 施工組織設計 XX水庫 位于 劍河鄉一村 ，距 劍河鄉 3 公里， 距 XX縣城 38Km， 水 庫至劍河鄉 和 XX 縣 城 有 瀝青油路 相通，外購材料及設備從鹽～綿二級公路直接運至工地，對外交通比較方便。當地材料至工地有村道公路相通，壩區水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 12 地形較為平坦，工程附近的采石場質量好， 砼所用卵石在梓江河購買，砂用涪江砂，水泥用雙馬或者劍門水泥，均可直接運至工地。施工用電可連接附近變壓器，能滿足施工用電及生活用電，施工用水采用以庫內抽水。 施工安排 水庫主要承擔灌溉用水，大壩加固既要保證工程順利進行，又要不影響水庫的灌溉和蓄水， 上 游壩坡 及 溢洪道 整治 涉及夏季行洪，須在洪水期來臨前整治完工；帷幕灌漿為了保證質量 ，可以盡量安排在春灌后的低水位進行。 施工總體布置 施工布置主要遵循因地制宜，易于管理施工，經濟合理的原則。本工程施工集中，應盡量避免相互間的干擾或影響，生活區布置在水庫管理房處，施工用水在庫內抽取，民工生活用水采用水庫管理房供水設施，生活用電利用管理站設施供給，只需架設部份線路就可解決，施工料場主要在大壩兩端 480m 高程布置。 水土保持與環境影響評價 該工程為除險加固整治工程，需移動的土石方量不大，對水庫功能的正常發揮和環境改善十分有利，不利的因素是帷幕灌漿可能會對下游魚池產生 一定污染，但都是局部和暫時的，抓緊施工可以避免不利的情況出現。從環境分析，不存在影響工程的重大制約因素，整治工程從環境與水保方水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 13 面評價是完全可行和有利的。 除險加固工程建設的必要性 XX水庫 總庫容 m3，設計灌面 4100畝，該水庫是一座以農業灌溉為主，兼 有 防洪、 人飲、 養殖 等 綜合效益顯著的小 一 型水庫。 該水庫位置比較重要， 其下游涉及劍河鄉場鎮及該鄉多個村社 1 萬多人口，水庫一旦潰壩失事，將會對下游的居民及建筑物造成極大的威脅，造成重大的經濟損失和不利的社會影響。 所以，整治水庫大壩、溢洪 道、壩肩滲漏，保證其安全運行是十分必要的。 2 水庫水文及調洪演算 流域概況 XX 水庫位于 XX 縣劍河鄉一村，距劍河鄉 3 公里，距 XX 縣城 38Km，屬涪江水系梓江二級支流，控制流域面積 F=。該水庫流域面積內地形屬深丘及山區，植被較好，中上部為森林，下部為旱地，兼有少量水田。 XX 水庫處于四川盆地西北暴雨邊緣區，雨量充沛，暴雨大而且次數頻繁，統計資料表明，最大暴雨多出現在 7∽ 9 月，流域內洪水主要由暴雨形成，陡漲陡落，單雙峰均出現，一次洪峰過程小于 12 小時。流域區屬淺丘陵區，植被較好， 多年平均氣溫 ，最大風速 ，屬亞熱帶濕潤季風氣候，夏長秋短，四季分明。據 XX 縣氣象站實測資料統計，多年平均降水量 900mm，年最大降水量 1296mm，最低降水量 400mm，近年水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 14 有呈逐年減少的趨勢，多年平均徑流深 162mm。 洪水設計計算標準 根據水利部 SL252－ 2021防洪標準，工程防洪標準為 50 年一遇設計，500 年一遇洪水校核，即設計 P=2%，校核 P=%。 調洪演算 設計洪水計算 1） 河流特征 XX水庫位于涪江水系梓江二級支流上， 控制流域面積 ，平均流域比降為 ‰，流域長度 15Km。 2） 設計洪峰流量計算 本庫流域無實測洪水資料，但有長系列暴雨資料，故采用推理公式法由暴雨推求設計洪峰流量。 推理公式為： Qp = ψ S F/τ n = f (F、 L、 J、 S、 n、μ、 m) 式中： Qp —— 最大流量（ m3/s）； ψ —— 洪峰徑流系數； τ —— 流域匯流時間（ h）； F —— 流域集雨面積（ km2）； L —— 自出口斷面沿主河道到分水嶺的河流長度（ km）； 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 15 J —— 河道平均坡度； S —— 暴雨雨力，即最大一小時暴雨量（ mm/h）； n —— 暴雨公式指數； μ —— 產流參數（ mm/h）； m —— 匯流參數。 推求設計洪峰流量，必須確定上式右端的如下三組參數： （ 1） 流域特征參數 F、 L、 J； （ 2） 暴雨參數 S、 n； （ 3） 產流參數μ和匯流參數 m。 流域特征參數用原量算數據。暴雨參數由 《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》（ 1984年 6 月版）（以下簡稱《手冊》）上的等值線圖查算。 產流參數μ和匯流參數 m 基本上按《手冊》上推薦的方法計算。各參數計算成果見表 2— 1 表 2— 1 F (km2) L (km) J (‰ ) J1/3 F1/4 Q= L/ J1/3 F1/4 m H24 mm Cv Cs 15 Cv P (%) H24 mm n S (mm/h) s1/4 Q /(m/s1/4) τ 0 τ 0n μ (mm/h) μ /sτ0n ψ ψ 1/(4n) τ τ n Q 驗算 Q1/4 m， 277 398 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 16 3） 洪水總量計算 設計洪水總量 Wp，按下式計算： Wp= HTPF (萬 m3) 式中： F —— 流域面積 （ km2）； α —— 洪量徑流系數； HTP—— 歷時 T 的設計暴雨量； T= F1/4（單峰型時） HTP= SPt1n2p（ T/24） 1n3。 上式中 α查 《手冊》確定， H24P由表 4— 1 給出。設計洪水總量計算成果見表 2— 2。 表 2— 2 XX 水庫設計洪水總量計算成果表 P（ %） H (mm) h(mm) α Wp(萬 m3) 223 2 297 調洪計算 按堰： q1=mB(2g)1/ q2=Qp(1Va/ Wp) 假設 Va 用試算法使 q1= q2即為正確，見下表 : 表 2— 3 XX 水庫調洪演算計算表 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 17 P(%) 2 Va(萬 m3) H(m) Qp(m3/s) Wp(萬 m3) q(m3/s) 已成壩高情況下設計，校核水位的確定 1） 有關參數 ： ： D= 安全超高 a, 設計 a= 校核 a＝ Vf= V== = V2=Vf 2） 計算公式 d=HB+a HB＝ （ 2hL） tg a 3 浪高 2hL＝ 取 k＝ a＝ 23。 58， 3） 計算成果 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 18 表 24 計算成果 項 目 2hL(m) hB（ m） a(m) d（ m） 設計情況 校核情況 已成壩高情況下設計、校核洪水位確定： 設計洪水位＝ ＝ 校核洪水位＝ ＝ 根據堰頂高程和調洪演算的溢洪水深重新確定洪水位。具體水位如下： 位 =+＝ =+＝ 現壩頂高程 ，滿足規范要求。 3 工程設計 工程等級和設計依據 根據水利部 SL－ 2021 防洪算準中水利水電樞紐工程等級劃分規定，XX 水庫 屬小 一 型水庫，樞紐為Ⅳ等工程，主要永久建筑按四級建筑物設計，次要建筑物按五級建筑設計，本次工程除險加固設計依據，采用上述工程等級劃分和大壩安全鑒定結論。 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 19 安全復核 基本資料 ： ； ： 116 m； ： ； ： ； ： ； ： m； 土力學指標 XX水庫 為粘土心墻壩，修建于 70 年代，壩體為人工填筑，履帶式拖拉機碾壓。壩體上下游部分均為亞粘土，心墻部分為粘土，排水體為堆石排水體。采用土力學指標見下表： 表 3— 1 壩體土材料的力學指標 C、φ值 部 位 非飽和固結快剪 飽和固結快剪 C(Kpa) φ (度 ) C(Kpa) φ (度 ) 壩體土 壩 基 堆石體 0 36 0 34 壩坡穩定計算 壩體各種材料的容重 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 20 根據《土工試驗報告》，壩體各種材料的容重見表 3— 2。 表 3— 2 壩體土料的容重 部 位 干容重（ g/cm3） 濕容重 （ g/cm3） 飽和容重 （ g/cm3） 浮容重 （ g/cm3） 壩體土 壩 基 堆石體 計算工況 1）上游壩坡： （ 1）工況一：由正常高水位 降至死水位 ； （ 2）工況二：由校核洪水位 驟降至溢洪道堰頂高程再降至死水位 。 2）下游壩坡： （ 1）工況一：正常高水位 形成的穩定滲流期； （ 2）工況二：校核洪水位 形成的滲流期。 壩體各部位容重的采用 壩體各部位容重的采用如表 3— 3。 表 3— 3 壩體各部位采用的計算容重 迎 水 坡 背 水 坡 抗滑力 滑動力 抗滑力 滑動力 部 浸潤線以上 濕容重 濕容重 濕容重 濕容重 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 21 位 浸潤線以下 靜水位以上 浮容重 飽和容重 浸潤線以下 浮容重 浮容重 靜水位以下 浮容重 浮容重 驟降影響區域 浮容重 飽和容重 計算方法 上、下游壩坡計算方法 根據《輾壓式土石壩設計規范》 SL274— 2021 認可的方法 — 瑞典圓弧法，在微機上采用 QuickBasic 語言及瑞典圓弧法計算公式編制的程序進行計算。該程序可用以計算具有粘性土防滲墻的各種土石壩的上、下游壩坡及庫水位驟降時的壩坡穩定情況。 上、下游壩坡穩定分析計算成果 1）上游壩坡： （ 1）工況一：其抗滑穩定最小安全系數 Kmin=，小于 [K]=； （ 2）工況二：其抗滑穩定最小安全系數 Kmin=，小于 [K]=。 2）下游壩坡： （ 1）工況一：其抗滑穩定最小安全系數 Kmin=， 大于 [K]=； （ 2）工況二：其抗滑穩定最小安全系數 Kmin=， 大于 [K]=。 3）成果分析 （ 1）上游壩坡所有工況的抗滑穩定最小安全系數均小于規范允許值，不滿足規范要求。 （ 2）下游壩坡所有工況的抗滑穩定最小安全系數均滿足規范要求。 因此，大壩上游坡存在壩坡不穩定的安全隱患問題。 水庫除險加固工程初步設計說明書 水利電力勘察設計隊 22 大壩整治設計 上游 壩坡整治設計 雖然 根據大壩安全穩定復核， 上游壩坡 穩定安全系數 均小于規范允許值 ， 且壩面由于長時間受風浪沖刷，毀損嚴重， 還存在隆起現象， 需進行加固處理。本次 整治 設計 將 死水位以上 壩坡先夯填至 1： 的坡比，然后再 澆筑 C15混凝土 （垂直高度為 ） 進行護坡，混凝土下部采用 10Cm厚 沙礫石作為反濾層 ；死水位以下壩坡采用拋填塊石使其達到坡比達到 1：（垂直高度為 ）， 進行加固處理。 詳見 《 XX水庫大壩整治設計橫剖面圖 》。