某水庫初步設(shè)計(完整版)-wenkub.com

　 　

【正文】 表 大壩壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 部位 工況 庫水位 (m) 下游水位（ m） 抗滑安全系數(shù) 上游 壩坡 正常蓄水位 設(shè)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(shè)計洪水位 校核洪水位 溢洪道工程加固設(shè)計 溢洪道位于大壩右壩肩，進(jìn)口設(shè)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。 （ 4） 計算方法 壩坡抗滑穩(wěn)定分析，利用地質(zhì)報告提供的有效應(yīng)力參數(shù)，采用瑞典圓弧法進(jìn)行計算分析。 根據(jù)本階段地質(zhì)勘察報告中提供的建議值，并類比類似工程有關(guān)參數(shù)，綜合選定各材料的計算參數(shù)，見表 。 40 圖 校核工況下大壩滲流等值線及水力坡降數(shù)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(shù)值圖（截滲后） 42 壩坡穩(wěn)定計算 大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)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∶ 。 根據(jù)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(wěn)定可以滿足要求；下游壩坡滲出段的最大出逸比降達(dá) ，根據(jù)經(jīng)驗，重粉質(zhì)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(wěn)定基本滿足要求。 （ 5）計算成果及分析 1）計算成果 丁壩水庫壩身及壩坡下游表層土為壤土，根據(jù)類似工程的滲透變形判定結(jié)果，確定出逸滲透破壞型式為流土型破壞；各相鄰?fù)翆又g均不會產(chǎn)生接觸沖刷和接角流失現(xiàn)象。 37 圖 滲流計算斷面示意圖 38 ①～③工況相應(yīng)水位組合見表 。 表 滲流計算參數(shù)表 土層 水平滲透系數(shù) （ cm/s） 垂直滲透系數(shù) （ cm/s） ①層：素填土 105 105 ②層：中風(fēng)化砂巖 105 105 （ 3）計算工況 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》 （ SL2742021） 的有關(guān)規(guī)定，滲流計算選擇工況為： ①上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位； ②上游設(shè)計洪水位與下游相應(yīng)的水位； 36 ③上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位； ④庫水位降落時上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。 （ 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(jìn)行滲流計算，大壩座落在中風(fēng)化砂巖上。 圖例：上游生態(tài)護(hù)坡示意圖 35 圖 大壩上游現(xiàn)狀護(hù)坡 白蟻防治 該水庫不存在蟻害。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》 (SL2742021)規(guī)定，在沒有反濾層保護(hù)時，壩體滲流出逸比降應(yīng)小于材料的允許滲透比降；根據(jù)本次地勘資料， 大壩填土臨界水力梯度為 ～ ；因此，大壩可能發(fā)生流土破壞，危及大壩安全。 c)下游壩底設(shè)貼坡反濾及新建排水系統(tǒng) 下游壩底原有排水棱體與反濾設(shè)計，未設(shè)計排水溝，至使下游壩底滲水無組織排放，影響大壩的安全。 b)下游護(hù)坡 34 下游坡采用框格草皮護(hù)坡。見圖 a)上游護(hù)坡 高程 至壩頂采用生態(tài)草坪 護(hù)坡。防滲墻厚度根據(jù)其允許滲透坡降［ J］ =60，結(jié)合施工可 能產(chǎn)生的垂直偏差，選用樁徑為 400mm，樁間距 225mm，垂直度不大于 1%，搭接處理論成墻厚度最大 260mm，最小 150mm，可滿足防滲墻厚度的要求。 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(shù)上均可滿足壩體防滲要求。 方案四： 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，施工期 較 短，造價便宜，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 方案一：優(yōu)點(diǎn)是河槽段塑性混凝土防滲墻對各種土層適應(yīng)性強(qiáng)，墻體開槽澆筑，施工質(zhì)量直觀明了，墻體連續(xù)性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，墻體為塑性，可適應(yīng)壩體的變形與壩身土結(jié)合緊密。副排孔沿主排孔上游布置。 （ 4）方案四：劈裂灌漿 劈裂灌漿 利用最小主應(yīng)力面和堤軸線方向一致的，根據(jù)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(shí)，同時漿壓將筑堤土壓密，最終在堤內(nèi)順堤向形成密實(shí)、垂直、連續(xù)、有一定厚度的漿液防滲固結(jié)體，從而達(dá)到防滲加固的目的 。 （ 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(shù)是運(yùn)用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機(jī)把水泥漿噴土體，同時鉆頭旋轉(zhuǎn)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(qiáng)度比天然土強(qiáng)度高得多，滲透系數(shù)較小，并具有整體性、水穩(wěn)定性的樁柱體。防滲墻布置：自壩頂軸線 32 方向布置 防滲墻，根據(jù)規(guī)范，墻頂高程不低于于非常運(yùn)用得靜水位，因此墻頂高程取校核洪水位為 ，截滲墻深入壩基強(qiáng)風(fēng)化巖中 ，最大深度約 ，防滲墻面積 2259m2。 壩頂下游側(cè)設(shè) C25 混凝土路緣石，厚 10cm，頂部與路面齊平。 為完善壩頂交通，設(shè)計于大壩壩頂鋪設(shè)路面。 表 大壩壩頂超高及高程計算成果表 設(shè)計條件 設(shè)計水位（ m） 壩頂超高（ m） 計算壩頂高程（ m） 設(shè)計（ 5%） 校核（ %） （ 2） 壩頂加高設(shè)計 根據(jù)壩頂高程復(fù)核結(jié)果，頂設(shè) 計高程為 ， 大壩局部高程不滿足設(shè)計要求，但欠高不多。 根據(jù) “導(dǎo)則”，安全加高正常運(yùn)用情況取 ，非常情況取 。壩頂在靜水位以上超高根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（ SL18996）（以下簡稱“導(dǎo)則”），按下式計算： Y=R+A 式中： Y─壩頂在靜水位以上超高， m； R─風(fēng)浪沿著壩坡的最大爬高， m； A─安全加高， m。 （ 2）壩基出現(xiàn)滲漏、兩壩肩出現(xiàn)繞滲現(xiàn)象，影響大壩安全運(yùn)行，需進(jìn)行截滲處理。 大壩存在的主要問題 （ 1）大壩始建于 上世紀(jì) 70 年代，為均質(zhì)土壩，主要由人工挑筑而成。 29 采用的主要文件 東方紅水庫地質(zhì)鉆探報告； 東方紅水庫安全評估報告； 設(shè)計基本資料 （ 1）多年平均最大風(fēng)速為 15m/s。 工程等別、建筑物等級和洪水標(biāo)準(zhǔn) 東方紅水庫總庫容 16 萬 m3，最大壩高 ，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 （ GB 5020194） 和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 （ SL 2522021） ，屬小（ 2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，大壩及主要水工建筑物為 5 級。 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(shè)計規(guī)范》有關(guān)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(jìn)流速水頭的堰上水頭（ m） ε 側(cè)收縮系數(shù) δ 堰流淹沒系數(shù) m堰上流量系數(shù)，取 m= B堰流淹寬度（ m） 根據(jù)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(shù) m、側(cè)收縮系數(shù)ε和相應(yīng)的水庫水位流量成果表。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(jìn)口底板高程為 ，底寬 。大壩為均 質(zhì)土壩，原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇設(shè)計， 200 年一遇校核。 水庫加固原則 本次水庫除險加固，以不改變水庫設(shè)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等綜合功能，不降低水庫工程效益，不增加庫區(qū)淹沒范圍為原則。 （ 2）壩基出現(xiàn)滲漏、兩壩肩出現(xiàn)繞滲現(xiàn)象，影響大壩安全運(yùn)行，需進(jìn)行截滲處理。 （ 1）大壩始建于上世紀(jì) 70 年代，為均質(zhì)土壩，主要由人工挑筑而成。 工程存在的主要問題 東方紅水庫始建于 1976 年 10 月， 1977 年 4 月完工，是一座以灌溉為主的小（ 2）型水庫。水庫管理隸屬太白鎮(zhèn)永寧村，無專業(yè)管理人員。 溢洪道位于大壩右壩肩，進(jìn)口設(shè)開敞式實(shí)用堰，堰頂高程 ， 溢洪道寬 7m。 23 表 東方紅水庫土工試驗成果表 24 4 工程任務(wù)和規(guī)模 工程概況 東方紅水庫位于安徽省馬鞍山市當(dāng)涂縣太白鎮(zhèn)永寧行政村境內(nèi)，座落于長江流域姑溪河支流上。堤基工程地質(zhì)條件分類為 B 類。 （ 1）壩身工程地質(zhì)評價 ① 層素填土，主要由重粉質(zhì)壤土夾粘土及粉質(zhì)壤土（ Q4ml）組成，顏色雜亂，分布不均勻，狀態(tài)較差，物理力學(xué)性質(zhì)不均一，孔隙比在 ～ ，壓縮 模量在 ～ 之間，平均為 ，壓縮系數(shù)平均為 ，為中等壓縮性土。 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和庫區(qū)附近的水質(zhì)分析資料，水庫大壩的水對混凝土無腐蝕性。 以上各地層分布詳見工程地質(zhì)剖面圖。 （ 2）壩基巖土層分述 水庫大壩壩基巖土層在本次勘探范圍揭露為上更新統(tǒng)（ Q3al+pl）。 ② 層粘土（ Q3al+pl） —— 層厚 米，主要分布在南側(cè)大壩 ,層底標(biāo)高 ～ 米。含大量植物根莖等雜物。結(jié)構(gòu)松散，濕。庫區(qū)屬抗震穩(wěn)定性好地段。庫區(qū)和壩肩均未見坍岸、滑坡等不良的地質(zhì)現(xiàn)象，壩區(qū)的低洼地帶及主壩南北兩側(cè)多為第四系沖洪積性 20 重粉質(zhì)壤土覆蓋。燕山旋回以前，兩地塊分別經(jīng)歷各自的相對活動和相對穩(wěn)定的發(fā)展過程，燕山旋回以來，逐漸趨于一致，共同進(jìn)入以斷塊活動為特征的新的地史發(fā)展階段，從而構(gòu)成了本區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。 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(xiàn)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(zhì) 完成的工作量 依據(jù)有關(guān)水庫大壩除險加固工程勘測任務(wù)書要求結(jié)合壩區(qū)的具體情 況有針對性地對壩身和壩基進(jìn)行了勘察工作，勘察人員及有關(guān)設(shè)備于 2021 年 2 月 2 開展工作，于 2021 年 2 月 3日完成外業(yè)工作，室內(nèi)試驗同步開展，累計完成工作量見下表。 設(shè)計洪水過程線計算成果見表 23。 ②設(shè)計洪水過程線 因流域形狀系數(shù) f=B2/F=，故洪峰流量不需要修正。 通過以上水庫流域凈雨量的計算，根據(jù)水庫流域特征參數(shù)進(jìn)行洪水計算，計算得水庫 20 年一遇設(shè)計洪峰流量， 200 年一遇校核洪峰流量為 。 （ 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。 （ 1） 點(diǎn)、面設(shè)計暴雨 ①點(diǎn)暴雨量 根據(jù)“ 84 年辦法”降雨量等值線圖查得流域中心處的 24H 、 1H 、 Cv2 Cv1，并根據(jù) PⅢ型曲線模比系數(shù) KP 值求出各種頻率的點(diǎn)暴雨量 H2 H1。 1995 年 3 月安徽省水利設(shè)計院編制了《安徽省長短歷時年最大暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖》，該圖包含了最大 24h、 3d 等暴雨均值及 Cv 等值線，采用的暴雨系列較長，并進(jìn)行了面上平衡，參數(shù)進(jìn)行了必要的調(diào)整、修正， 能反映短歷時暴雨統(tǒng)計參數(shù)地區(qū)分布規(guī)律， 可以滿足規(guī)劃設(shè)計要求。 本次采用由原水電部規(guī)劃總院驗收，水電部批準(zhǔn)頒發(fā)使用的《安徽省暴雨參數(shù)等值線圖、山丘區(qū)產(chǎn)匯流分析成果和山丘區(qū)中、小面積設(shè)計洪水計算辦法》（以下簡稱“ 84 年辦法”）進(jìn)行水庫設(shè)計洪水計算。年平均日照時數(shù) 2105 小時，日照百分率為 48%。 多年平均氣溫 ℃，年極端最高氣溫 ℃（ 1959 年 8 月 23 日），最低氣溫 ℃（ 1969年 2 月 6 日）。 水庫流域內(nèi)降水季節(jié)性強(qiáng)，時空分布不均， 5～ 9 月降雨約占全年降雨的 70%左右。水庫設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn) 20 年一遇， 200 年一遇校核，總庫容 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死庫容 萬m3。 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(yù)備費(fèi) 萬元 14 2 水 文 流域概況 東方紅水庫位于當(dāng)涂縣太白鎮(zhèn)永寧村境內(nèi)，壩址坐落于 長江流域水陽江水系水陽江河支流上。 經(jīng)濟(jì)評價 本次除險加固工程總投資為 萬元，新增工程年運(yùn)行費(fèi)用為 萬元，年均效益為270 萬元。 （ 3） 編制依據(jù)和原則 本工程概算根據(jù)水利部水總 [2021]116 號文的有關(guān)規(guī)定編制，主要依據(jù)有： a) 水利部水總（ 2021