水库除险加固报告.docx
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水库除险加固报告
第一章综合说明1
一、概况1
二、工程存在的主要问题3
三、工程等级及洪水标准3
四、工程除险加固项目及措施4
五、加固后工程规模5
六、工程投资概算6
七、工程效益7
第二章水文水利计算10
一、工程等级及洪水标准10
二、工程水文计算10
三、水库调洪演算12
第三章工程地质14
一、库区地形地貌特征和地质条件14
二、大坝坝体评价15
三、天然建筑材料16
第四章工程加固设计17
一、工程总体布置17
二、大坝工程加固设计17
三、溢洪道加固设计24
四、输水涵管加固设计27
第五章其它项目设计30
第六章工程管理设计32
一、工程管理围及保护围32
二、管理机构及运行32
三、工程管理制度33
四、工程管理措施34
第七章施工组织设计37
一、施工条件及施工组织37
二、施工管理38
三、施工导流39
四、施工进度安排及主要工程量39
五、主体工程施工方法40
第八章投资概算43
一、工程概况43
二、编制依据43
第一章综合说明
一、概况
㈠基本情况
×××水库位于×××镇×××村以北约3km处的丘陵山区中。
水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小
（二）型水库，其集雨面积0.21km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。
三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。
该水库枢纽建筑物主要有主坝和副坝及溢洪道、放水涵等。
其中主、副库坝都为均质土坝，坝顶轴长分别为114m和110m，主、副坝面宽窄悬殊，最大坝高12m，坝顶高程83.6m。
溢洪道位于主坝右坝头以西约100m处的小山坡下，堰顶宽度3.0m，进口底板高程81.35m，放水涵为粘土瓦管，管径0.2m。
由于历史条件的限制，水库坝的工程设计标准低，施工质量差，且采用多种填土的方法筑坝，压实不均，造成部结构差异性大，土坝建成后经常发生坝坡渗漏、牛皮胀等不良现象，多次出现险情。
坝面宽窄悬殊，坝身单薄、欠高，坝体坡干砌石护坡松垮损坏，坝脚长期受冲刷造成一些地方出现坍塌现象,外坝脚无设反滤体。
涵管漏水严重。
开敝式土质溢洪道残破、崩塌，淤积阻水。
库坝由于年久失修，水库长期带病运行，不能按正常水位蓄水，影响该库应有的功能发挥。
现根据对小型水库实施除险加固工程建设的指示，×××局和镇政府拟出了对该水库库坝进行除险加固的计划。
㈡水文气象
×××水库地处北回归线以南，属南亚热带季风气候区，海洋性气候较为明显，平均气温高，雨量充沛，霜期短，日照充足。
根据气象站实测降雨统计资料，多年平均降雨量1800mm，实测最大年降雨量2677mm（1968年），实测最小年降雨量894mm（1963年），多年平均蒸发量1427.6mm。
，多年平均径流深1000mm，雨量在年分配极不均匀，夏多冬少，干湿分明，每年4～9月为汛期，汛期雨量集中。
其中4～6月为前汛期，以锋面低槽雨为主；后汛期7～9月，常出现台风，并伴随暴雨，造成洪水泛滥。
根据×××市气象站提供的统计资料，该地区多年平均气温22.1℃。
最高年平均气温22.5℃，最低年平均气温21.4℃。
七月份的全年最高气温期，极端最高气温38.5℃（1982年7月9日）；一月份为全年最低气温期，极端最低气温为1.6℃（1967年1月17日），年平均相对湿度为81.5%。
本地区经常受南太平洋热带气旋的影响，根据资料统计，平均每年约4次左右，一般出现在7月～8月份，历年中1961年台风最多，达9次。
其中1995年在登陆的9509号台风风力达到12级，1979年的7908号台风实测风速达42m/s，风力已起过12级。
㈢工程地质
×××水库位于北东走向的潮安-普宁深大断裂带南面段的南东侧。
水库周围出露的岩石地层为燕山五期花岗斑岩[γπ53（２）]小岩体，其东边和北边是上侏罗统次火山岩石英斑岩[λπJ3]分布区。
该岩体目前尚未发现有明显的断裂构造迹象，是相对稳定地段。
在地貌上，库区周围地层风化剥蚀形成的山体多呈圆顶山，山体高程一般为100～150m，坡度平缓，没有出现危险边坡，风化土和植被不甚发育。
主坝和副坝呈折线相连接组成“∟”型，两头都座落在覆盖有强度较高的坡残积土坡上，山体平缓稳固。
根据《中国地震动参数区划图GB18306—2001》，工程区地震动峰值加速度加1g相应库区地震基本烈度为Ⅶ度。
库区亦没有产生诱发性地震的因素。
因此，本工程按Ⅶ度地震设防。
㈣水库特性表见表1-2。
二、工程存在的主要问题
目前×××水库存在的主要问题是：
⑴由于历史条件的限制，水库坝的工程设计标准低，施工质量差，且采用多种填土的方法筑坝，压实不均，造成部结构差异性大，土坝建成后经常发生坝坡渗漏、牛皮胀等不良现象，多次出现险情。
库坝由于长久失修，不能按正常水位蓄水，影响该库应有的功能发挥。
⑵坝面宽窄悬殊，坝身单薄、欠高，坝体坡干砌石护坡松垮损坏。
⑶坝脚长期受冲刷造成一些地方出现坍塌现象，外坝脚无设反滤体。
⑷涵管漏水严重、开敞式土质溢洪道残破、崩塌、淤积阻水。
鉴于目前×××水库所存在的工程隐患，当地政府列入人大议案。
本次受×××局的委托，进行×××水库除险加固技术设计。
本次设计是依照《小型水库除险加固工程设计报告书编制指引（修订本）》要求进行的。
三、工程等级及洪水标准
×××水库总库容15万m3，以《防洪标准》（GB5021-94）以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）为依据。
设计防洪标准为P=5%（20年一遇）；
校核防洪标准为P=0.5%（200年一遇）；
本水库属小
（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。
四、工程除险加固项目及措施
×××水库除险加固工程，各项建筑物均在现有基础上改造加固，不存在建筑物轴线的变更和推倒重建。
⑴大坝加固
现有大坝为均质土坝，主坝坝轴线全长114m，副坝110m，加固后坝顶高程为84.2m，坝顶宽为5.0m，上游坝坡1:
2.5，下游坝坡为1:
2.5，反滤体为贴坡式，主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m，上游护坡为砼护坡，下游护坡为草皮护坡。
主要加固项目：
①坝体培土加厚坝面，从外坡培土加宽坝体。
②修整坝面。
对坝顶不规则的部位进行整修，采用泥结碎石作为坝面路基，厚0.20m。
坝顶采用有组织排水，设横向排水沟。
③新建上游砼护坡。
④新建下游草皮护坡，坝体与山体交接处设排水沟。
⑤主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m高程以下部分至坝脚设置贴坡排水反滤体，并在反滤体外侧修建浆砌石排水沟。
⑵输水涵管加固
原放水涵管为粘土瓦管，管径200mm，拟作全管段封堵并灌浆处理。
新建虹吸式放水涵管，为管径150mm的无缝钢管，下游坡的直管可直插入下游设置的出水池。
灌水孔及排气孔应设于上游端的驼峰顶上，并分开设置。
驼峰段周边用20cm现浇混凝土包裹，两段采用镇墩，驼峰两段以下的管道全部采用支墩，使管道两段伸缩自由，两边不易摆动。
⑶工程管理设施
目前×××水库由×××局直接管理，水库设有专职管理员，工程管理机构及人员配置由村委会定编,其行政、财务和技术、防汛等均由×××局直接负责。
水库除险加固工程实施后，仍然按照现有的管理体制和管理模式进行管理，
根据水库工程管理的要求，必须完善工程管理设施，主要有新建一栋80m2的管养综合楼以及进库公路、通讯设备、交通工具、备用电源、观测设施及设备、防汛备用料等。
五、加固后工程规模
⑴水库库容
×××水库是一宗以灌溉为主的小
（二）水库，本次除险加固后采用TH-3调洪计算程序进行调洪计算，水库的各特征值如表1-3。
表1-3水库特征值
正常蓄水位
设计洪水位
校核洪水位
死水位
水位（m）
82
82.91
83.21
72
相应库容（104m3）
15
17
17
0.2
⑵挡水建筑物
现有大坝为均质土坝，主坝坝轴线全长114m，副坝110m，加固后坝顶高程为84.2，坝顶宽均为5.0m，上、下游坝坡坡比均为1:
2.5，反滤体为贴坡式，主、副坝滤体高程分别为75.5m和77.5m，上游护坡为C20砼护坡，下游护坡为直播种草护坡。
⑶泄水建筑物
溢洪道重建为开敞式无闸门控制，浆砌石砌筑，距形明渠，泄流渠底净宽为2.5m，明渠进口高程为82.00m，总长度为97m，采用底流消能，消力池深1m，宽2.5m，长6m，最大下泄流量为3.2m3/s。
⑷输水建筑物
新建虹吸式放水涵管，管径150mm的无缝钢管，用电焊连接，长约43.75m，上游水位为77.20m，下游水位为76.20m，出口池底板高程为75.20m，设计输水流量为0.012m3/s。
下游坡的直管可直插入下游设置的出水池。
六、工程投资概算
根据省水利厅粤水基（2006）《关于发布我省水利水电工程系列定额与相应编制定的通知》和×××市建委有关文件精神，依据《省水利水电工程设计概（估）算编制规定》（试行）（省水利厅2006年01月发布）、粤水价[2003]2号、粤水价[2004]1号。
概算定额依据《省水利水电建筑工程概算定额》（省水利电力厅2006年01月）计算。
工程等别为Ⅴ等，建筑物级别：
主要建筑为5级，次要建筑物为5级。
工程总投资概算为172.59万元，其中：
建筑安装工程费129.97万元，设备购置费0.74万元，独立费用33.66万元。
主体建筑工程量有：
土方明挖17002.15m3，土石方填筑8463.187m3，混凝土983.1m3，模板137.09m2。
主要材料用量：
水泥522.87t，碎石2944.658m3，块石2928.004m3，砂2390.869m3，柴油6.422t，劳动总工日为4836.478日。
资金主要来源于国家财政、地方财政和群众自筹等。
七、工程效益
×××水库位于×××镇×××村以北约3km处的丘陵山区中。
水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小
（二）型水库，其集雨面积2.0km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。
三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。
本工程总投资172.59万元，其国民经济评价中的部收益率和经济净现值、效益费用比三个指标均能满足现行定额合理标准，财务上虽不能维持工程的日常管理运行费用，但提出了保证日常运行的措施。
因此，该工程是合理可行的。
附：
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
加固前
加固后
一
水文
1
集雨面积
km2
0.20
0.21
主河长0.6km，平均比降i=0.024
2
设计洪水标准
5%
3
设计洪水流量
m3/s
1.7
4
校核洪水标准
0.5%
5
校核洪水流量
m3/s
3.2
6
施工导流
7
施工导流
m3/s
二
水库
1
设计洪水位
m
82.91
2
校核洪水位
m
83.21
3
正常水位
m
82
82
4
死水位
m
72
72
5
校核洪水位相应库容
104m3
17
6
设计洪水位相应库容
104m3
17
7
正常蓄水位相应库容
104m3
15
15
8
死库容
104m3
0.2
0.2
三
下泄流量
1
校核洪水位下泄流量
m3/s
3.2
2
设计洪水位下泄流量
m3/s
1.7
四
工程效益
1
捍卫人口
万人
0.3
0.3
2
捍卫耕地
亩
120
120
3
灌溉面积
亩
120
120
4
供水
m3/d
工程特性表（续上表）
序号
名称
单位
数量
备注
加固前
加固后
5
发电装机
kw
五
主要建筑物
（一）
挡水建筑物
A
主坝
1
型式
均质土坝
均质土坝
碾压均质土坝
2
坝顶高程
m
83.6
84.2
3
最大坝高
m
12.0
12.6
4
坝顶宽度
m
10～12
5
5
坝顶长度
m
114
114
B
副坝
m
1
型式
均质土坝
均质土坝
碾压均质土坝
2
坝顶高程
m
83.6
84.2
3
最大坝高
m
12.0
12.6
4
坝顶宽度
m
8
5
5
坝顶长度
m
110
110
（二）
输水建筑物
1
型式
粘土瓦管
虹吸管
2
断面尺寸
m
ф0.20
ф0.15
3
长度
m
43.75
4
设计输水流量
M3/s
0.012
（三）
泄水建筑物
1
型式
圬工开敞
圬工开敞
矩形
2
堰顶高程
m
81.35
82.00
进口高程：
82.00
出口高程：
81.30
3
过水净宽
m
底宽2.5
底宽2.5
4
溢流段长度
km
0.1
0.1
5
消能方式
底流
底流
6
闸门型式
无
无
第二章水文水利计算
一、工程等级及洪水标准
×××水库正常库容15万m3，以《防洪标准》（GB5021-94）以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）为依据。
设计防洪标准为P=5%（20年一遇）；
校核防洪标准为P=0.5%（200年一遇）；
本水库属小
（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。
二、工程水文计算
㈠工程概况
×××水库位于×××镇×××村以北约3km处的丘陵山区中。
水库于1972年冬兴建，是一宗集灌溉和防洪于一体的小
（二）型水库，其集雨面积0.21km2，正常库容15万m3，捍卫人口3000人，有效灌溉面积120亩。
三十多年以来，在防讯抗旱、灌溉等方面发挥了基础性作用。
㈡流域特征值：
×××水库集雨面积为0.21km2，干流河长0.6km，平均比降i=0.024。
流域植被情况一般，有轻微的水土流失。
本次设计从现版的1:
10000的地形图进行复核。
㈢库容曲线：
本次设计所采用水位～库容曲线，是由×××局水利局提供，并进行延伸推测得到，水位～库容曲线成果见2-1，经查验，原库容曲线没有反曲现象，基本合理。
表2-1×××水库库容曲线成果表
水位
（m）
库容
（104m3）
增量
（104m3）
备注
水位
（m）
库容
（104m3）
增量
（104m3）
备注
70
0
79
7.30
2.00
71
0.10
0.10
80
9.60
2.30
72
0.20
0.10
死水位
81
12.10
2.50
73
0.50
0.30
82
15.00
2.90
正常水位
74
1.00
0.50
83
18.30
3.30
75
1.70
0.70
84
21.90
3.60
76
2.60
0.90
85
25.80
3.90
77
3.80
1.20
78
5.30
1.50
㈣暴雨参数：
本水库集雨区未设水文站，没有实测的暴雨参数，故本次设计暴雨参数的选取采用《省水文图集》和《省暴雨径流查算图表使用手册》，暴雨参数如表2-2。
表2-2暴雨参数表
10分钟
1小时
6小时
24小时
72小时
均值Ht
21.8
58.8
130.1
217.7
300.2
变差系数Cvt
0.35
0.35
0.47
0.45
0.38
Kp=0.5%
2.29
2.29
2.9
2.79
2.43
Kp=5%
1.67
1.67
1.925
1.882
1.733
㈤洪水计算
本次洪水计算采用“调洪演算程序TH-3GD（1993.8）”推求，以“推理公式法（1998年修订）TL-1A”计算所得洪水过程为依据，截取若干时段的洪水过程作为库设计洪水过程线，洪水过程线详见附件1、2、3、4。
设计情况P=5%，Qmax=6m3/s，
校核情况P=0.5%，Qmax=9m3/s。
三、水库调洪演算
㈠调洪原则
×××水库的溢洪道为开敞式无闸门控制，浆砌石砌筑，本次设计所用到的下泄流量过程线，根据本次设计中初步拟定的溢洪道的尺寸确定。
溢洪道采用开敞式宽顶堰泄流，堰顶高程为82.0m，堰顶宽2.5m，堰顶长2.5H式中：
Q——流量（m3/s）。
B——溢流堰总净宽（m），B=2.50m
m——流量系数，此处m=0.380，ε——侧收缩系数此处ε=0.98
H0——计入行近流速的堰上水头（m），本次计算忽略行近流速，此处H0=H，
溢洪道泄流曲线计算成果见表2-3。
表2-3溢洪道泄流曲线成果表
水头
（m）
水头差
（m）
渠底高程
（m）
库水位
（m）
对应库容（104m3）
下泄流量
（m3/s）
备注
0.49
0.01
82.0
82.5
15
0.50
0.97
0.03
82.0
83.0
17
2.12
1.45
0.05
82.0
83.5
18
5.29
1.93
0.07
82.0
84.0
19
10.48
2.41
0.09
82.0
84.5
20
18.15
2.89
0.11
82.0
85.0
21
28.78
⑵洪水调度方式
本工程溢洪道为开敞式宽顶堰泄流型式，起点高程为82.0m，正常水位为82.0m，根据本工程的正常运行设计工况，起调水位为82.0m，无闸控制，当水库水位超过82.0m开始自动泄流。
㈢调洪演算结果
根据设计洪水过程线、溢洪道下泄流量曲线、水库水位～库容曲线及洪水调度方式，采用TH-3调洪计算程序进行计算，调洪成果详见表2-4，计算过程见附件3、4：
×××水库调洪演算计算书。
由表2-6可知，×××水库设计洪水位为82.91m，相应库容为17×104m3，校核洪水位为83.21m，相应库容17×104m3。
表2-4×××水库调洪演算成果表
频率（%）
5
0.5
洪峰流量（m3/s）
6.0
9.0
最大下泄流量（m3/s）
1.7
3.2
最高水位（m）
82.91
83.21
最高水位库容（104m3）
17
17
第三章工程地质
勘察工作主要是根据设计要求和有关工程地质勘察规，如《水利水电工程地质勘察规》（GB50287-99）以及《岩土工程勘察规》（GB50021-2001）等，结合库坝现状的实际情况进行，进行本次勘察工程主要沿主、副坝坝顶轴线各布设2个钻探孔，孔距在主坝35m，副坝28m，钻孔深度一般入坝基土3～5m。
同时取土样和作标贯试验。
此外，对有关的天然建筑材料也进行调查了解。
野外勘察施工于2006年12月25～26日进行，共计完成的工作量：
钻探孔4个总进尺53.55m
原位标贯试验13次
取土样作土工试验9组（含击实样1组）
观测地下水位4孔次
天然建筑材料3处
本报告提供的地层渗透系数均为室土工试验结果。
一、库区地形地貌特征和地质条件
㈠区域地质概况
×××水库位于北东走向的潮安-普宁深大断裂带南面段的南东侧。
水库周围出露的岩石地层为燕山五期花岗斑岩[γπ53（２）]小岩体，其东边和北边是上侏罗统次火山岩石英斑岩[λπJ3]分布区。
该岩体目前尚未发现有明显的断裂构造迹象，是相对稳定地段。
在地貌上，库区周围地层风化剥蚀形成的山体多呈圆顶山，山体高程一般为100～150m，坡度平缓，没有出现危险边坡，风化土和植被不甚发育。
㈡库坝岩土地层工程地质特征
主坝和副坝呈折线相连接组成“∟”型，两头都座落在覆盖有强度较高的坡残积土坡上，山体平缓稳固。
根据本次钻探揭露的情况，主、副坝岩土地层相似，自上而下总体可分为3层：
二、大坝坝体评价
①坝体素填土（QmL）
坝体钻探填土最大厚度12.30m，其土料都来自水库区的坡残积土，主要为砂质粘性土（室土工定名为“粉土质砂”），呈浅黄～土黄色，干～稍湿，岩芯松散状，半固结。
含粗粒土（＞2mm）成分占13.7%，粉粘粒为44.5%,有大量风化岩碎块,标贯实测击数4～5击，地基承载力特征值fak=90kpa，其它主要物理力学指数平均值为：
含水量ω=14.9%，干密度Pd=1.33gm3，孔隙比e=0.982，液限WL=41.7%，固结慢剪粘聚力C=20.0kpa，摩擦角φ=25.70，垂直渗透系数大值平均值K=1.99×10-3cm/s。
②坝基坡积土（Qdl）
厚度0.7～0.9m，平均0.8m，呈砖红色～棕黄色的粉砂质粘土（室土工定名为“粉土质砂”），稍有粘性，含多量石英砂粒，很湿，可塑、标贯实测击数12～13击，地基承载力特征值fak=190kpa。
③坝基残积土（QeＬ）
钻探未钻完本层，钻见视厚度2.35～2.70m，平均2.5m，是花岗斑岩风化残积的砂质粘性土（室土工定名为“粉土质砂”）,呈褐黄～棕黄色，很湿，硬可塑。
粗粒土（＞2mm）含量占7.6%，粉粘粒51.1%，土体中含有少量铁锈色结核小团粒。
标贯实测击数15～16击，地基承载力特征值fak=210kpa。
其他主要物理力学指数平均值为：
含水量ω=31.7%，干密度Pd=1.26g/cm3，孔隙比e=1.112，液限WL=39.3%，固结慢剪粘聚力C=20.9kpa，摩擦角φ=25.70，垂直渗透系数大值平均值K=2.22×10-5cm/s。
三、天然建筑材料
㈠土料场
经初步调查，筑坝加固的土料可选在库区库坝以北约100m处的小山坡地取得。
该处是花岗斑岩风化的坡残积土，为浅黄～黄褐色的砂质粘性土，分布围面积大，可采厚度2～5m，估计储量超过8万m3，据料场所取的击实土样实验结果，土料的最大干密度Pdmax=1.654g/cm3，最优含水量ω0=18.1%。
㈡石料场
经选择，石料可选在位于该水库以东约150m处的小山上，该处有较多的石头裸露，石料为新鲜的花岗斑岩，灰色～肉红色，斑状结构，岩石体节理不甚发育，块度好，开采条件良好，估计储量超过2万m3，适合建坝块石和碎石用料，交通运输不够方便。
㈢砂料场
水库附近没有天然砂料场，砂料可选在捷胜镇靠近海边的沟谷出口处砂场供应站购买，该砂料为粗砂，质量优良，储量大，可满足本工程的需求，交通运输方便，但路程稍远，距本库坝约15km。
第四章工程加固设计
一、工程总体布置
×××水库位
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