某水庫除險加固設計初步設計報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 合理性分析 本次水庫壩址以上流域特征值在萬分之一地形圖上進行了復核量算，精度滿足設計要求。設計暴雨成果進行了工程流 域鄰近的臨澧縣氣象站、 84 版《手冊》對比分析，從工程安全角度考慮選其大者 —— 采用84 版《手冊》查算暴雨成果。洪水計算過程中產、匯流參數是按《手冊》竹壁堰水庫壩址設計洪水過程線圖 0 3 6 9 12 15 18 21 24 時段 T(h) 流量 Q(m3/s) 圖 1 P=% P=% P=5% 24 中規定選取的。設計洪水計算成果經與周邊下墊面情況基本相似水庫設計洪水對照分析知：在同頻率條件下，符合洪峰模數隨流域面積增大而減小的一般規律，故可認為 XX 水庫設計洪水的復核成果是合理的，可以作為調洪演算的依據。 施工期洪水 XX 水庫流域 9 月份至第二年的 3 月份為枯水期，根據該工程工期安排，施工圍堰期擬定為 11 月至次年的 3 月。依據 SL2522021《水利水電工程等級劃分及洪水標準》和 SL3032021《水利水電工程施工組織設計規范》，施工分期洪水標準按 5 年一遇重現期確定。 由于枯水期 XX 水庫無任何實測水文資料，施工洪水計算選擇臨近流域類似工程已有分期洪水成果，按面積比的 1 次方移植到 XX 水庫。經分析計算，求得 XX 水庫 11 月至次年 3 月多年平均 1 日入庫洪水總量 m3,由此得出水庫 11月至次年 3月期間 5年一遇的洪水位為 （起調水位為水庫死水位 ，相應死庫容 萬 m3）。 表 分期洪水估算結果 項目 重現期 11月至次年 3月 一日洪量 5年一遇 m3 庫水位 (m) 5年一遇 說明 ，死庫容 m3。 ，水位按洪水全部留在水庫內考慮 25 調洪演算 調洪演算的基本原則 為了水庫安全起見，根據 XX 的具體情況，調洪演算遵循以下 三 條原則： 第 一 ，除溢洪道以外，其它輸水設施（如灌溉涵）均不參與泄洪；第 二 ，起調水位（正常蓄水位 ）以上，以溢洪道的最大溢流能力泄洪。 調洪演算的基本方程 調洪計算方法采 用水量平衡法，即 (Q1+Q2)179。⊿ t/2(q1+q2) 179。⊿t/2=V2V1； 式中， Q Q2――時段⊿ t 始、末的入庫流量， m3/s； q q2――時段⊿ t 始、末的出庫流量， m3/s； V V2――時段⊿ t 始、末的水庫蓄水量， m3； ⊿ t――計算時段， s； 根據上述計算原則和水庫起調水位，當庫水位上升至超出堰頂高程 時，水庫開始自由泄流，水庫水位逐步上漲，最終高度取決于入庫洪水大小。 調洪演算的基本資料及來源 ⑴ .入庫流量過程線 XX 水庫沒有進行入庫流量觀測，故入庫流量過程線 利用《查算手冊》 26 求得，詳見 節。 ⑵ .庫容曲線和泄流曲線 XX 水庫的庫容曲線由水庫管理所提供的實測資料整理而得。 （ XX 水庫水位～庫容曲線圖、表 ）。 表 XX 水庫水位庫容曲線表 水位（ m) 82 85 庫容 (萬m3） ⑶ .泄 流曲線 XX 水庫溢流堰的型式為寬頂堰，泄流量依照 《 溢洪道設計規范 》 推薦的公 式（ 2/32 oHgmBq = ）計算，其中 B 為堰寬 (B=)， m 是流量系數， H0 是水頭，結果見表 。 竹壁堰水庫庫容曲線圖 庫容 V(萬 m3) 水位 H(m) 圖 2 27 表 XX 水庫溢洪道泄流曲線 水位 (m) 水頭 (m) 流量 (m3/s) 0 水位 (m) 水頭 (m) 流量 (m3/s) XX 水庫溢洪道泄流曲線圖見圖 3： 調洪演算結果 根據上面所述基礎數據和調度方式，應用我院編制的水庫洪水調節計算程序，對 XX 水庫整治后情況進行了洪水調節計算，計算成果如下表 竹壁堰水庫溢洪道泄流曲線圖 庫容 V(萬 m3) 水位 H(m) 圖 3 28 表 XX 水庫洪水調節計算成果表 項 目 單 位 頻率 (％ ) 5 洪峰流量 m3/s 壩前最高水位 m 相應最大庫容 萬 m3 最大下泄流量 m3/s 本次調洪演算成果設計洪水位、庫容以及校核洪水位、總庫容與原《 XX 水庫大壩安全評價報告》中的結果比較接近，故可認為本次調洪計算成果是比較合理的。 水庫抗洪能力的復核 根據《水庫大壩安全評價導則》（ SL2582021） 的有關規定，抗洪能力復核主要是對水庫大壩壩頂高程和溢洪道控制段頂部高程等擋水建筑物進行復核。 水庫大壩頂部高程復核 根據《碾壓式土石壩設計規范》 SL2742021（以下簡稱《規范》），設有防浪墻的 水庫大壩的頂部 不得低于不同運行情況下的靜水位，防浪墻 頂部 的 高程 應 等于水庫不同運用情況下的靜水位與相應的超高之和，靜水位以上的超 高參照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL2522021執行，具體計算式如下： Z1≥Z 0 ； Z2≥Z 0+Rp+e+A 。 式中： Z1—— 水庫大壩頂 部高程（ m）； 29 Z2—— 水庫大壩 防浪墻 頂部高程（ m）； Z0—— 水庫靜水位（ m）； Rp—— 波浪爬高， mPp RKR = ； KP—— 系數，按《規范》附表 確定； Rm—— 波浪平均爬高， 2Δ 1/ mLhKKR mmwm += ； ?K —— 糙率滲透系數，按《規范》附表 確定； KW—— 經驗系數，按《規范》附表 確定； hm—— 平均浪高（ m），按莆田公式計算； W—— 計算風 速，設計取 179。 20m/s，校核取 20m/s； D—— 風區長度 ； Lm—— 平均波長（ m），按莆田公式計算； m—— 壩坡系數； e—— 風壅水面高（ m）； A—— 安全超高，正常運用取 ，非常運用取 。 經計算， XX 水庫 大 壩頂部 高程按 《規范》要求 不得小于 ，XX 水庫 大 壩 現有高 ，滿足 《規范》要求。 表 27 XX 水庫大壩頂部所需最低高程 單位： m 運用情況 Z0 Rp e A Z 正常運用 非常運用 溢洪道控制段頂部高程復核 30 XX 水庫溢洪道無閘門控制 ,根據《溢洪道設計規范》（ SL2532021）第 條規定 ， 控制段的頂部高程 不得低于校核洪水位加安全超高 (XX水庫可參照 3 級建筑物取 )。因此， XX 水庫溢洪道 控制段的頂部高程 不得低于 (+)m。 加固后 溢洪道控制段 擋墻頂部 高程為，滿足規范要求。 31 3 工程地質 概述 XX 水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養殖等綜合利 用的?。?2）型水庫，庫址座落在 XX市 XX鄉 XX村境內，地理位置 東經 111176。48′38″ ，北緯 29176。21′58″ ，該庫于 1960 年 9 月動工， 1960 年 12 月竣工。大壩控制集雨面積 平方公里，總庫容 萬立方米，大壩為均質土壩，壩頂高程 米，最大壩高 12 米，壩頂長度 87 米，壩頂寬度 5米，壩內輸水涵管為Ф 米瓦管，底板進口高程 米，閘門為臥式啟閉機閘，溢洪道為土渠，進口底板高程為 米，堰頂寬度為 2米。 根據水庫基本情況，按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）第 條，其洪水標準按《防洪標準》（ GB5020194）山丘區標準確定，本工程的工程等級為Ⅴ級。 地勘工作 大壩施工前未進行過任何地質勘察工作，也未見有施工地質記錄。2021 年 2 月，我院受 XX 水務局、 XX 鄉政府及鄉水利水電管理站的委托，對大壩進行了初步設計階段地質勘探工作。本次地質勘探工作依據《水庫大壩安全評價導則》 SL258202《中小型水利水電工程地質勘察規范》（ SL552021）和設計地勘任務書的要求進行，地勘工作主要采用地質測繪，現場調查、歷史資料分析和鉆孔勘探試驗、室內 原狀土樣試 32 驗等方法。本階段地勘工作的主要任務是：初步查明壩區水文、工程地質條件；初步查明壩區與主要建筑物區的險情隱患，對存在的主要工程地質問題進行評價；對壩體填筑土料的質量、壩體及壩基巖土的滲透性進行評價，為大壩加固設計與綜合評價提供符合工程實際的物理力學參數。 地勘外業工作從 2021 年 3 月 1 日開始至 2021 年 3 月 11 日結束。其完成的勘察工作量見表 。 表 水庫大壩地質勘探工作量一覽表 序號 工作內容 單位 數量 備 注 1 1： 1000 壩址區地形測量 km2 2 壩址地質剖面圖 m/條 126/2 3 鉆 孔 m/孔 /4 4 水文地質壓水試驗 段次 /孔 3/3 5 注水試驗 段 4 6 穩定水位觀測 次 /孔 8/4 7 取原狀土樣 /試驗土樣 組 12 8 壩址工程地質調查 組 /日 3/1 9 前期資料收集 組 /日 3/1 10 天然建筑材料調查 點 /處 4/2 33 區域地質概況 地形地貌 XX 水庫位于澧水尾閭右岸的丘陵區，大壩及庫區周邊最高點高程在140m 左右，最低點位于壩體下游，地面高程 75m 左右，山體呈長形山體或渾圓狀山包，坡度 10～ 30176。左右，壩體兩側山坡較陡，約 45176。左右，呈” U”字型南北向展布，溝谷寬 100～ 200m，地形較平坦，溝谷為水田，山坡部分為旱地。植被發育，以喬木為主，庫區內為灌木林，植被覆蓋率在 90%以上，水系不發育，自然狀態下岸坡穩定狀態較好。 地層巖性 根據實地地質調查及鉆孔揭露，庫壩區分布的地層有第四系人工填筑土（ QS）殘積層及沖積層（ Qal），寒武系下統牛蹄塘組（∈ 1n），現從新至老分述如下： (1)壩體人工填筑土（ QS） 本層土主要為人工填筑土，為暗黃 色、紫黃色、綠黃色含礫粉質粘土，礫石含量 20%左右，厚度 0～ 12m。 (2)殘積層及沖積層（ Qal） 本層分布在庫區、壩區內外，殘積層分布在壩址兩側山坡，沖積層分布在庫區及溝底較平區，根據鉆探資料及實地觀測，厚度 1～ 5m。呈可塑狀，含風化礫石，含量約 20%左右。 34 (3)寒武系下統牛蹄塘組 本層巖石只在壩體兩側很小范圍內出露，系由人工將覆蓋層剝去或庫水沖刷而出露地面，為灰黃色、灰黑色、紫紅色薄 中層狀板巖，較致密，中等風化到較強風化，風化后呈灰白色，較軟，呈片狀，巖層呈單一傾向巖層，傾向 ES80100176。，傾 角 60176。左右，根據資料，本層厚度大于 200m。 地質構造和地震 區內屬于華夏系武陵山余脈向洞庭湖沉降帶過度地帶，第四系以來地層活動較頻繁，洞庭湖沉降帶第三紀 第四紀沉降區近代仍在下降。該區有一系列隱伏的區域斷裂，有的近期仍在活動，烽火山斷層，大致走向為 N65176。 W；烽火山 拱背橋斷層大致沿 N30176。 E 展布；兩斷層距離水庫約 10km。另外南部有毛里湖斷層分布，被第四系覆蓋層覆蓋。 根據 1:400 萬《中國地震動峰值加速度區劃圖》（ GB183062021）和《中國地震反應譜特征周期區劃圖》，本工程區地震 動峰值加速度為，地震動反應譜特征周期為 ，對應地震基本烈度為Ⅶ級。 水文地質 (1)水文地質條件 壩區地下水類型分為沖積層松散土體孔隙水與基巖孔隙裂隙水。 松散土體的孔隙水主要賦存于第四系人工堆積土層中及沖殘積層土體中，主要補給源為大氣降水與庫水補給?？碧狡陂g壩體地下水埋深 左右，低于庫水位 3m 左右，此類水隨季節變化而變化。 35 地表水全部為大氣降水，庫壩區排水條件較好，降雨停而地表水由地面或土體中的孔隙排泄至小溪溝內。 根據工程區附近資料，地下水化學類型主要為 HCO3CaMg 型， PH值 ，附近無污染源，地表水、地下水對砼無腐蝕性。 (2)水文氣象 XX 屬中亞熱帶北緣內陸季風氣候區。據 XX、澧縣、王家廠、蓮花堰、閘口、洞市、張公廟、東門等雨量站 38 年（ 19561993 年）資料分析，按多年平均降水等值線圖，用面積加權法，量測出年平均降水量為 毫米。多年平均氣溫為 ℃，一月最低為 ℃，七月最高為℃。歷年極端最高氣溫： ℃（ 1972 年 8 月 27 日）；歷年極端最低氣溫： ℃（