湖北省恩施市屯堡馬者水庫除險加固工程初步設計報告-資料下載頁

　　

【正文】 橋附近部分的開挖與襯砌，但溢洪道仍無法安全溢洪，需要完善。引水系統（寬高）的壩下三合土混合砂漿砌石方涵，用于下游供水放水和放空水庫。，，%。進水口為斜臥管，取水口采用石塊封堵控制取水。由于工程地質條件差，經過多年運行，管身出現不均勻沉降，裂縫、破損較為嚴重。滲水惡化了大壩壩體的工程條件，不利于壩體穩定，需要進行處理。 運行情況工程有運行管理制度和防洪調度規程，聘請了當地農民對大壩進行不定期檢查。無工程管理設施，無專人管理，有防汛道路，但路況差，需整修，無通訊設施。工程建成后未全面對大壩、溢洪道、輸水系統進行過全面維修。壩基、壩肩滲水，影響工程安全；上游壩坡護坡損毀嚴重，壩坡凹凸不平；溢洪道未完建，抗沖刷能力弱，溢洪道不能安全泄洪；溢洪道無消能設施；輸水涵管破損漏水嚴重，影響大壩安全。大壩無安全監測設施。 工程存在的主要問題根據大壩安全鑒定成果及工程現狀，馬者水庫目前存在的問題為：大壩壩頂凹凸不平，形狀不規則，上游塊石護坡剝落、損毀嚴重，下游壩坡無護坡；上、下游壩坡均嚴重沉降、變形。反濾排水設施損毀嚴重；壩肩和壩基滲漏；（），水庫防洪能力不滿足要求。溢洪道泄洪能力不足。目前為保證汛期大壩安全，只能降低水庫水位運行，空庫度汛。另外溢洪道的結構無法滿足要求，消能設施不完善，不能安全泄洪。輸水建筑物進口斜臥管局部損毀，壩下漿砌石方涵管身斷裂、破損，不能正常運行，為保證大壩安全，輸水建筑物需重建，并封堵原石方涵管。無觀測、管理、通訊設施。防汛道路路況差，晴通雨阻。在多次現場踏勘后發現，水庫左岸庫壁有一處集中滲漏帶，須作防滲處理。 水庫除險加固的必要性由于馬者水庫大壩未達到設計高程，防洪不滿足要求；施工中未對壩基進行防滲處理；大壩上下游壩坡護坡剝落、嚴重沉降變形，反濾排水設施損毀嚴重；且溢洪道不滿足設計要求等問題，大壩安全鑒定為三類壩。而水庫主要作用是灌溉并兼有防洪等綜合作用，水庫一旦失事，損失十分嚴重。因此，對馬者水庫進行整險加固是十分必要和非常緊迫的。 水庫調洪計算 設計標準馬者水庫攔河壩為均質土壩。根據《水利水電工程等級及洪水標準》（SL2522000）的規定和工程規模，該工程為小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，主體工程建筑物為5級。洪水復核標準：根據國家《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》（DL51802003）的規定，采用30年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核；消能防沖采用10年一遇洪水標準。 起調水位馬者水庫為開敞式溢洪道，采用低坎寬頂堰，堰頂無閘門控制，堰頂高程與正常蓄水位相同。 調洪工作曲線庫容曲線復核馬者水庫的容積曲線采用1∶1000實測地形圖量算。　　　　　　　　 馬者水庫水位～容積曲線 水位（m）108010831084108510861087108810891090容積V（萬m3）0溢洪道水位、泄量關系曲線復核本階段擬定在原溢洪道拆除后原位置重建水庫溢洪道。根據溢洪道布置型式和水力邊界條件，按寬淺式無底坎寬頂堰溢洪道進行泄流能力計算，泄流能力計算公式如下：Q＝σεmB其中：σ——淹沒系數，取σ＝（自由出流）；ε——淹沒系數；m——流量系數，取m=；B——溢流堰頂凈寬，B＝（控制段）；H0——堰頂全水頭，H0＝H＋/2g；Q——下泄流量，m3/s。馬者水庫溢洪道水位～。 馬者水庫溢洪道水位～泄量關系曲線表水位（m）1089流量（m3/s）0 調洪計算調洪運用方式本工程溢洪道為寬淺式溢洪道，堰頂無閘門控制下泄流量，洪水來時庫水位超過正常蓄水位，洪水由溢洪道自由泄流，隨庫水位上漲，泄量增大，洪水過后水位逐漸降至正常蓄水位。調洪計算方法水庫水量平衡法按下式進行計算：△t+△t=V2－V1式中：QQ2——時段初、末入庫流量（m3/s)；qq2——時段初、末庫流量（m3/s）；VV2——時段初、末庫蓄水量（萬m3)；△t——時段長（h）。調洪計算成果根據本次計算的設計洪水成果以及復核的泄流曲線，對水庫進行洪水調節計算。起調水位為正常高水位。調洪原則：本工程溢洪道為寬淺式溢洪道，堰頂無閘門控制下泄流量，洪水來時庫水位超過正常蓄水位，洪水由溢洪道自由泄流，隨庫水位上漲，泄量增大，洪水過后水位逐漸降至正常蓄水位。 　　馬者水庫調洪成果表洪水頻率（%）最高庫水位（m）最大庫容（萬m3）最大泄量（m3/s）（校核）（設計）10（消能）湖北省恩施市屯堡馬者水庫除險加固工程初步設計報告 5 工程加固設計5 工程加固設計 工程等別與洪水標準。為均質土壩，按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252—2000）規定，馬者水庫樞紐工程的規模為小2型，工程等別為五等，主要、次要建筑物級別均為5級。根據國家《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）的規定，Ⅳ等土石壩的防洪設計標準洪水重現期為50—30年，校核標準重現期為1000年—300年。本工程30年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核；溢洪道消能防沖設施按《溢洪道設計規范》（SL253—2000）規定，采用10年一遇洪水標準。 水庫水位及基本參數 水庫水位根據調洪演算洪水標準復核計算結果。 馬者水庫調洪成果表洪水頻率（%）最高庫水位（m）最大庫容（萬m3）最大泄量（m3/s）（校核）（設計）10（消能） 基本參數(1)特征水位及流量：正常庫水位：；死水位：。(2)水文氣象：多年平均氣溫：℃多年平均降雨量：最大日降雨量：最大風速：(3)地基特性及設計參數、地震設防烈度：大壩壩基及壩肩在大壩修筑過程中清基不徹底，為較厚的堆積體，其成份主要為碎石土，其物理力學指標和抗滲性都較差。地基巖層二疊系下統茅口組（P1m）淺灰、深灰色厚層塊狀灰巖，巖層產狀為走向NE6176。傾NW∠11176。地表巖石呈弱風化態，單塊巖石的濕抗壓強度類比采用值為45MPa，屬較堅硬巖。總體上講壩基巖體的質量較好。壩體的填土中含碎石、砂粒比較普遍，從現場注水試驗成果看，103cm/s～103cm/s，介于中等~強透水之間。根據國家標準1/400萬《中國地震動參數區劃圖》(GB183062001)，，區內相應地震基本烈度為Ⅵ度。(4)建筑材料特性及設計參數根據地質勘察結果，大壩為均質壩，填筑土砂性土含量較高，以砂性土為主，，粘聚力C=30KPa，內摩擦角Φ=16176。，滲透系數K= 103cm/s～104cm/s之間。(5)安全系數根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL2742001)，大壩抗滑穩定安全系數允許值：正常運用條件：瑞典法K=，畢肖普法K=非常運用條件：瑞典法K=，畢肖普法K= 工程布置現狀概況 km2，其樞紐主要建筑物有：均質土壩、左岸岸邊式溢洪道和壩下放水涵管等。水庫壩基地層較單一，主要為第四系殘坡積層和二疊系茅口組。壩區巖性以碎石土為主。地下水主要以第四系松散堆積孔隙水為主，孔隙水分布不均，含水層厚度小，富水性差，屬弱含水透水巖組；接受大氣降水補給，向庫區及低洼處排泄。為了查明壩區巖土物理力學性質，通過地質鉆探和取樣試驗，壩區土層主要分布在大壩，為人工填土，分布較均勻，性質較穩定。壩基主要為碎石土，屬透水層。實際大壩建成后，壩后有滲水現象，其出水部位為壩肩和壩腳。長期的滲水帶走了細顆粒，導致漏水。水庫多年限制水位運行，一直未得到改善。為了查明壩區基巖的透水性，本階段在基巖段進行了現場壓水試驗。在壩區共進行了4段壓水試驗，從壓水試驗成果來看：壩區巖層的透水率值一般小于10Lu。總體上來說，壩區河床段和兩壩肩巖體的抗滲性較好。樞紐各部分建筑物布置型式如下（現狀）： 擋水建筑物大壩壩型為均質土壩。，；，，迎水坡1:，背水坡1:。壩體迎水坡面為塊石護坡，但破壞較嚴重，塊石已全部剝落堆至壩腳，且有不均勻沉降。壩體背水坡面，表部由粘土質礫砂及粉土質粘土組成，松散，坡面凸凹不平，存在眾多凹坑，在雨水等地表水的沖刷下，形成集水。泄水建筑物溢洪道布置于大壩左岸，為無閘門控制的開敞式溢洪道。在大壩安全鑒定之后由當地村民實施完成了交通橋附近的溢洪道開挖與襯砌，采用漿砌石結構，、。交通橋墩侵占溢洪道過水斷面近1/3。從整體上來看，由于溢洪道局部轉彎半徑較大，流線不夠平順，又加上交通橋墩侵占過水斷面，其泄流能力十分有限；泄槽下游無消能防沖設施，有待進一步完善。輸水建筑物（寬高）的壩下三合土混合砂漿砌石方涵，用于下游供水、放水和水庫放空。，，‰。進水口為斜臥管，取水口采用石塊封堵控制取水。輸水方涵基礎為大壩填筑體，由于填筑料質量較差，經過水庫多年運行，管身出現不均勻沉降，裂縫、破損現象較為嚴重。滲水惡化了大壩壩體的工程條件，不利于壩體穩定，需要進行處理。 工程存在的主要問題和出險加固的主要內容 工程存在的主要問題根據大壩安全鑒定成果及工程現狀，馬者水庫目前存在的問題為：大壩壩頂凹凸不平，形狀不規則，上游塊石護坡剝落、損毀嚴重，下游壩坡無護坡；上、下游壩坡均嚴重沉降、變形。反濾排水設施損毀嚴重；壩肩和壩基滲漏；（），水庫防洪能力不滿足要求。溢洪道在處理之后仍存在泄洪能力不足的問題。目前為保證汛期大壩安全，只能降低水庫水位運行，空庫度汛。另外溢洪道的結構無法滿足要求，消能設施不完善，不能安全泄洪。輸水建筑物進口斜臥管局部損毀，壩下漿砌石方涵管身斷裂、破損，不能正常運行，為保證大壩安全，輸水建筑物需重建，并封堵原輸水涵管。無觀測、管理、通訊設施。防汛道路路況差，晴通雨阻。在多次現場踏勘后發現，水庫左岸庫壁有一處集中滲漏，須作防滲堵漏處理。 除險加固的主要內容根據馬者水庫工程及運行管理存在的問題，大壩安全評價結論，和《湖北省小（2）型病險水庫出險加固項目前期工作指導意見》的要求，對馬者水庫重點病險問題進行復核和加固。其加固加固內容如下：一、加固工程設計內容大壩抗洪能力加固，；壩體穩定加固，上、下游壩坡分別采用混凝土塊、草皮護坡；壩體和壩基防滲處理，單排布置帷幕灌漿、雙排布置壩體靜壓灌漿并整修排水反濾設施；提高溢洪道過水能力，重建溢洪道、完建下游消能防沖設施、拆除橋墩并另行修建交通橋；輸水建筑物重建，封堵原壩內輸水涵管、在溢洪道底部布置新的輸水建筑；庫岸滲水處理，采用土工膜防滲。二、管理設施配套設置必要的大壩安全監測設施；配備必要的防汛、交通及通訊設備。 大壩加固設計 大壩抗洪能力加固 大壩抗洪能力復核依照《湖北省恩施市馬者水庫大壩安全評價報告》及專家審查意見，壩體抗洪能力方面主要存在的問題是：，不滿足規范要求。現依據初設階段的調洪成果，對壩頂高程進行復核。根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL2742001）的規定，壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和，按以下運行條件計算，取其最大值。設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高。按水庫區域氣象特征，多年平均最大風速16m/s，風向與大壩縱軸線交角0度，上游壩坡1：，本階段采用混凝土板護坡。壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定：y=R+e+A式中：y——壩（墻）頂在靜水位以上超高，m； e——最大風壅水面高度，m； R——最大波浪在壩坡上的爬高，m； A——安全加高，m。（1）風浪要素計算水庫壩址處無實測風速資料，根據恩施市氣象站多年平均風速估算庫區多年平均最大風速W10=16m/s。風浪要素按《規范》附錄一第一節中“蒲田試驗站”公式計算：式中：hm——平均波高，mTm——平均波周期，s； W——計算風速，m/s，非常運用條件下采用多年平均最大風速； D——風區長度，取300m； Hm——水域平均水深，m； g——重力加速度，； Lm——平均波長，m； H——壩迎水面前水深，m。風浪要素計算結果如下。 　　 風浪要素計算表計算工況水庫靜水位（m）計算風速W（m/s）平均波高hm（m)平均坡周期Tm（s）平均波長Lm（m）正常蓄水位 設計洪水位 校核洪水位 （2）波浪在壩面上的爬高R確定波浪的平均爬高Rm按下式計算：Rm＝式中：KΔ——斜坡的糙率滲透性系數，本水庫上游面擬采用混凝土塊護坡，取KΔ=； KW——經驗系數，正常蓄水位時，=，取KW=， 設計洪水位時，=，取KW=， 校核洪水位時，=，取KW=； m——斜坡的坡度系數，本工程m=。設計爬高值按工程等級確定，本工程為Ⅴ級土石壩，且設計爬高值取累積概率P＝5%的爬高值R5%，即R=R5%=。 波浪的設計爬高R計算表計算工況W/(gH)^糙率滲透性系數KΔ經驗系數KW平均爬高Rm（m）設計爬高R（m）正常蓄水位 設計洪水位 校核洪水位 （3）風雍水面高度e確定風雍水面高度e按下式計算：e＝cosβ式中：K——綜合摩阻系數，取k=106； β——風向與水域中線夾角（度），β=017