某水庫初步設計(完整版)(已改無錯字)

　　

【正文】 成水庫蓄水運行后存在較大隱患。 大壩無觀測設施，汛期只能憑借堰頂高程加滾流厚度推算水庫水位。 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。水庫集雨面積 km2。 2021 年進行了安全復核，確定水庫防洪標準為 20 年一遇洪水設計、 200 年一遇洪水校核。根據 2021 年安全復核計算，現狀 20 年一遇設計洪水位 ，200 年一遇校核洪水位 ，壩體、泄洪設施及管理設施等存在一定的安全隱患。 （ 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。由于當時施工條件、技術落后，大壩只進行了部分清基。大壩施工質量均達不到現行規范及設計要求，輸、泄建筑物現狀存在一定的安全隱患，放水涵洞及溢洪道等工程質量差；放水涵洞漏水；溢洪道下游消能防沖設施有部分損壞。放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。 （ 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。 （ 3）大壩迎水面護坡為砼預制塊護砌，目前護砌至 高程，由于湖面廣，風浪較大，需將護坡砌至壩頂。 （ 4）大壩 背水坡無排水系統，大壩無反濾排水設施，并且缺少必要的大壩安全監測設施，防汛防汛交通、通訊及管理設施不完善。 25 綜上所述，東方紅水庫大壩存在比較嚴重病險，主要包括工程質量差、滲流不滿足要求；溢洪道、放水涵洞存在安全隱患；缺少必要的大壩安全監測設施等，應屬“三類壩”，建議盡快除險加固。 水庫加固原則 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。 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。加固任務主要有： （ 1）大壩壩體防滲采用截滲墻； （ 2）更換放水涵啟閉機和閘門，并新建啟閉機房； （ 3）大壩背水坡做排水系統和排水棱體； （ 4）將迎水面砼預制塊護坡接長至壩頂； （ 5）在東側修建約 50m 長的擋土墻； （ 6）修建壩頂道路。 水庫加固洪水標準 根據 2021 年安全復核，東方紅水庫總庫容 萬 m3，屬?。?2）型水庫，工程等別為五等，大壩及主要水工建筑物為 5級。大壩為均 質土壩，原設計標準為 20 年一遇設計， 200 年一遇校核。本次根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）的有關規定，結合《安徽省小水庫除險加固設計指導意見》的精神，復核洪水標準仍采用 20 年一遇設計， 200年一遇校核。 根據 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）， 溢洪道消能防沖建筑物的洪水標準按 20年一遇洪水設計。 水庫洪水調洪計算條件 庫容曲線 東方紅水庫無法找到庫容曲線資料，本次根據萬分之一的實測地形圖進行量算求得。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 。超出汛限水位水庫自由泄洪，汛限水位為 ，本次除險加固設計起調水位為 。 水庫泄洪設施及泄洪運用方式 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 ，底寬 。 泄洪設施的泄洪能力 加固改造后的東方紅水庫正常溢洪道水位、泄量關系分別列于表 42。 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。 加固改造后的東方紅水庫正常溢洪道水位、泄量關系分別列于表 42。 27 表 42 溢洪道水位～泄量關系表 庫水位 （ m） 泄量 (m3/s) 0 調洪計算成果 根據以上確定的水庫泄洪運用方式、水庫容積關系曲線及設計洪水成果分別對現狀和原設計泄洪建筑物泄量關系進行調洪演算，調洪成果見表 43。 表 43 東方紅水庫洪水調節計算成果表 頻率 P（ %） 5 洪峰流量（ m3/s） 最高洪水位（ m） 相應總庫容（萬 m3） 相 應滯洪庫容（萬 m3） 最大下泄流量（ m3/s） 28 5 加固工程設計 根據《現場檢查報告》、《安全評估報告》的結論，東方紅水庫除險加固工程主要建設內容：迎水坡砼預制塊護坡， 背水坡排水系統和排水棱體，壩頂防汛道路，溢洪道修復，修建擋土墻，更換放水涵啟閉機和閘門，并新建啟閉機房等。 工程等別、建筑物等級和洪水標準 東方紅水庫總庫容 16 萬 m3，最大壩高 ，根據《防洪標準》 （ GB 5020194） 和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 （ SL 2522021） ，屬?。?2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，大壩及主要水工建筑物為 5 級。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。 溢洪道消能防沖設施的設計洪水標準為 10年一遇 。 采用的技術規程和規范 《防洪標準》（ GB 5020194）； 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL 252— 2021）； 《水利水電工程初步設計報告編制規程》（ DL 502193）； 《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（ SL18996） 《中國地震動參數區劃圖》（ GB183062021）； 《溢洪道設計規范》（ SL 2532021）； 《水工混凝土結構設計規范》（ SL1912021）； 《水工建筑物抗震設計規范》（ SL20397）； 《水工建筑物荷載設計規范》（ DL50771997）； 《水利水電工程施工組織設計規范》（ SDJ 33889）； 《水利水電工程環境影響評價規范》〔 SDJ30288（試行）〕 《水利水電工程啟閉機設計規范》（ SL4193）； 《 水庫工程管理設計規范》（ SL10696）； 《土石壩安全監測技術規范》（ SL 6094）。 29 采用的主要文件 東方紅水庫地質鉆探報告； 東方紅水庫安全評估報告； 設計基本資料 （ 1）多年平均最大風速為 15m/s。 （ 2）特征水位與流量 除險加固設計采用的特征水位與流量見表 。 表 特征水位與流量 東方紅水庫 洪峰流量 （ m3/s） 下泄流量 （ m3/s） 庫水位 （ m） 下游水位 （ m） 10年一遇 20年一遇 （設計） 200年一遇 （校核） 死水位 蓄水位 （ 3）地形地質資料 （ 4）地震 根據《中國地震動參數區劃圖》及《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》（ GB183062021），工程區地震動峰值加速度 ，對應地震基本烈度為 6 度。 大壩加固設計 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∶ ，壩下游坡比 1∶ 。 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。由于當時施工條件、技術落后，大壩只進行了部分清基。大壩施工質量均達不到現行規范及設計要求，輸、泄建筑物現狀存在一定的安全隱患，放水涵洞及溢洪道等工程質量差；放水涵洞漏水；下游消能防沖設施有部分損壞。放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。 （ 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。 30 （ 3）大壩迎水面護坡為砼預制塊護砌，目前護砌至 高程，由于湖面廣，風浪較大，需將護坡砌至壩頂。 （ 4）大壩背水坡無排水系統，大 壩無反濾排水設施，并且缺少必要的大壩安全監測設施，防汛防汛交通、通訊及管理設施不完善。 壩頂高程復核及壩頂改造 （ 1） 壩頂高程復核 根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）中有關規定，確定東方紅水庫大壩為 5級建筑物。壩頂在靜水位以上超高根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（ SL18996）（以下簡稱“導則”），按下式計算： Y=R+A 式中： Y─壩頂在靜水位以上超高， m； R─風浪沿著壩坡的最大爬高， m； A─安全加高， m。 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 。多年平均最大風速為 15m/s，設計情況下 W 取多年平均最大風速的 倍，校核情況下 W 取多年平均最大風速；設計情況下壩前水深 （水域平均水深 ），校核情況下壩前水深 （水域平均水深 ）；設計情況風區長 ，校核情況下風區長度 。 波 浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式，按下列二式計算： ?????????????????????????????????????????????????222WgHthWgDthWgHthWghmmm Tm= 式中： hm─平均波高， m； Tm─平均波周期， s； W─計算風速， m/s； D─風區長度， m； 31 Hm─水域平均水深， m； g─重力加速度，取 平均波長可按下式計算： ?22mm gTL ? 經計算，設計情況下最大波浪爬高為 ，校核情況下最大波浪爬高為 。 根據 “導則”，安全加高正常運用情況取 ，非常情況取 。 大壩壩頂超高及壩頂高程計算結果見表 。東方紅水庫大壩為均質土壩，現有壩頂高程 。由表 可知，東方紅水庫大壩壩頂高程由校核洪水位控制，現狀條件下計算壩頂高程為 ，現有壩頂高程部分不滿足防洪要求 。 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。大壩壩頂坑洼不平，壩頂高程與設計頂高程相差不大，在主壩壩頂增加混凝土防汛路面后，壩頂高程可以達到設計要求。因此，主壩壩頂加固措施為：采用在壩頂修建防汛道路，墊高路基的方式使主壩壩頂高程達標。 （ 3）壩頂路面 壩頂防汛道路是大壩防汛的主要通道，現狀壩頂未設防汛道路，致使壩頂雜草叢生，平整度極差，不能滿足防汛搶險期的交通要求，也不滿足規范要求。 為完善壩頂交通，設計于大壩壩頂鋪設路面。采用混凝土路面，路長 251m，寬 。路面結構為：上層為厚 混凝土路面，下層為厚 。路面設置向下游側 3%的橫坡，以利排水。 壩頂下游側設 C25 混凝土路緣石，厚 10cm，頂部與路面齊平。 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。大壩采用防滲墻截滲。 根據目前的施工技術水平，垂直截滲可選擇塑性混凝土防滲墻、沖抓套井粘土井柱防滲墻以及多頭小直徑深層攪拌噴灌漿防滲墻、劈裂灌漿等四種方案。防滲墻布置：自壩頂軸線 32 方向布置 防滲墻，根據規范，墻頂高程不低于于非常運用得靜水位，因此墻頂高程取校核洪水位為 ，截滲墻深入壩基強風化巖中 ，最大深度約 ，防滲墻面積 2259m2。 （ 1）方案一： 塑性混凝土防滲墻 混凝土防滲墻是利用專用的造孔設備營造孔槽，采用泥漿護壁，用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，形成墻體?；炷练罎B墻具有適用范圍廣、適用性強、施工條件要求低且安全、可靠的特點，但施工速度較慢。 本方防滲墻施工需要 5m 寬的施工平臺，可將