莒南县文疃镇滕家河水库除险加固工程初步设计报告大学论文.docx

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莒南县文疃镇滕家河水库除险加固工程初步设计报告大学论文

莒南县文疃镇

滕家河水库除险加固工程

初步设计报告

（附概算）

临沂华禹勘测设计有限公司

2017年2月

莒南县文疃镇

滕家河水库除险加固工程

初步设计报告

（附概算）

工程规模：

小

（2）型

建设性质：

除险加固

批　　准：

马义秀

审　　定：

魏宏飞

审　　核：

胡明礼

编制人员：

王颖

王军霞

徐佳秀

临沂华禹勘测设计有限公司

2017年2月

第一章综合说明

1.1工程概况

滕家河水库位于浔河支流文疃河上游，座落在莒南县文疃镇滕家河村西南400m处，控制流域面积0.637km2，干流坡度为0.0672m/m。

滕家河水库于1966年10月开工，1967年4月建成，是一座具有防洪、灌溉、水产养殖等综合功能为一体的小

（二）型水库。

水库主要由大坝、放水洞、溢洪道三部分组成。

总库容54.702万m3，兴利库容29.307万m3，死库容1.54万m3。

滕家河水库保护下游3个村，3500口人，5000亩耕地的防洪安全。

受当时条件的限制，加之建设仓促、标准低，工程遗留问题多，且经过多年的运行，工程老化、损坏严重，出现了许多问题，致使工程目前不能正常运行，并严重影响工程安全和效益的发挥，对滕家河水库进行除险加固是非常有必要的。

图1滕家河水库位置图

1.2依据的主要规范、规程及相关文件

1.《水利水电工程初步设计报告编制规程》（SL619—2013）；

2.《防洪标准》（GB50201—2014）；

3.《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）；

4.《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44—2006）；

5.《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2007）；

6.《溢洪道设计规范》（DLT5166—2002）；

7.《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-2013）；

8.《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）；

9.《水工建筑物抗震设计规范》（NB 35047-2015）；

10.《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74—2013）；

11.《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41—2011）；

12.《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015）；

13.《水库工程管理设计规范》（SL106—96）；

14.《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2004）；

15.《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-2006）；

16.《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）；

17.《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）；

18.水总【2008】428号；

19.办规计【2011】206号。

1.3工程规模等级

1、工程等级

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SD252-2000），滕家河水库工程等别为V等，建筑物级别为5级。

2、抗震基本烈度

依据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），地震基本烈度为Ⅷ度，地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.20g。

1.4设计洪水与调洪成果

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），工程设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准200年一遇。

本次洪水核算按照山东省水利厅《关于印发“山东省小型水库洪水核算办法”（试行）的通知》的规定进行。

溢洪道形式为开敞式实用堰，净宽为4m，起调水位采用堰顶高程203.3m（兴利水位）。

设计洪水调算成果见表1-1。

表1-1洪水调节计算成果表

名称

单位

数量

备注

死水位

198.3

正常蓄水位

203.3

20年一遇设计洪水位

204.22

p=5%

相应最大泄量

m3/s

5.461

相应防洪库容

万m3

37.314

200年一遇校核洪水位

204.78

p=0.5%

相应最大泄量

m3/s

10.922

相应防洪库容

万m3

42.488

总库容

万m3

54.702

兴利库容

万m3

29.307

死库容

万m3

1.540

1.5险情隐患及加固处理措施

1.5.1、险情隐患主要包括：

1、原溢洪道封堵，采用左坝端低洼地段自然泄洪，大坝桩号0+000～0+030迎水坡未护砌。

大坝防洪能力不满足20年一遇设计洪水标准。

2、坝体心墙质量差，桩号0+000～0+200段高程201.04m～201.17m以上坝体为砾质壤土，渗透系数为4.7E-02cm/s，上下游未贯通；坝顶路面部分毁坏，坝脚无排水沟。

3、放水洞启闭机房、工作桥损坏严重。

4、无坝顶照明设施，无水位观测设施，管理房不完善。

1.5.2、除险加固措施主要包括：

1、大坝：

大坝桩号0+000～0+030上游干砌方块石护坡；坝顶硬化，新建防护墙；下游补坡培厚，新建草皮护坡、排水沟。

2、溢洪道：

进口段新建导流墙，控制段新建宽顶堰、交通桥，泄槽段开挖护砌；硬化上坝路。

3、放水洞：

拆除重建放水洞启闭机房、工作桥。

4、其他：

设置大坝照明设施、大理石水尺、上下游台阶，新建管理房院墙。

1.6工程管理

该水库由文疃镇滕家河村村委负责日常管理，日常管理人员2名。

1.7施工组织设计

水库除险加固工程施工自2017年4月～2017年6月，施工期为3个月。

1.8设计概算

1.主要材料

水泥222.08t，汽柴油4.267t，碎石650.36m3，石料1726.985m3，钢筋2.588t。

2.工日：

总工日4394.94工日。

3.工程投资

工程概算总投资196.50万元，其中建筑工程投资160.41万元，临时工程5.59万，其他费用30.50万元。

附表：

附表（技术特性指标）表1.2

表1-2滕家河水库主要技术特性指标表

项目

特性指标

单位

加固前

加固后

水库

控制流域面积

km2

0.637

防洪标准

设计

年

校核

年

200

水位

死水位

198.3

兴利水位

203.3

设计水位

204.22

校核水位

204.78

起调水位

203.3

库容

死库容

万m3

1.540

兴利库容

万m3

36.568

调洪库容

万m3

37.314

总库容

万m3

54.702

灌溉面积

万亩

0.5

地震基本烈度

度

Ⅷ

大坝

坝型

粘土心墙砂壳坝

坝长

206

最大坝高

坝顶宽

坝顶高程

205.85～206.13

206

防护墙顶高程

无

206.90

防渗体顶高程

边坡坡比

上游坡

1：

1.74～1：

2.59

2.5

下游坡

1：

2.04～1：

2.94

2.25

排水体型式

无

排水体长

溢洪道

型式

开敞式

堰（闸）顶高程

203.3

控制断面净宽

溢洪道总长

泄槽长

泄槽宽

槽底比降

设计洪水时最大泄量

m3/s

5.461

校核洪水时最大泄量

m3/s

10.922

消能型式

无

放水洞

结构型式

预制砼压力管道

断面尺寸

ф0.5

洞身长

进口底高程

198.3

设计流量

m3/s

0.3

闸门型式

0.5*0.6铸铁闸门

启闭机型式、型号

竖井式

位置（大坝桩号）

0+080

第二章水文

2.1基本概况

滕家河水库位于文疃镇滕家河村西南400m处，属浔河支流文疃河上游，控制流域面积0.637km2，干流平均坡度0.0672m/m。

滕家河水库于1966年10月开工，1967年4月建成，是一座兼顾防洪、灌溉、养殖等综合性效益于一体的小

（2）型水库。

2.2计算方法

滕家河水库无实测流量资料，且工程为小型水库，故本次洪水核算按照山东省水利厅《关于印发“山东省小型水库洪水核算办法”（试行）的通知》的规定进行。

2.3设计洪水分析计算

设计洪水按照鲁水管[2008]2号文“山东省小型水库洪水核算办法（试行）”进行计算。

已知：

流域面积F=0.637m2，干流坡降按加权平均法计算J=67.2m/KM，干流长度L=1.60KM。

（一）洪峰流量Qm，经查有关图表计算

1、流域综合特征参数K

K=1.6/0.6721/3*0.6370.4=3.12

2、流域中心多年平均24小时降雨量

=118mm

3、变差系数Cv=0.58

4、查皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数Kp表，当Cs=3.5Cv，

Cv=0.6时，Kp5％=2.16，Kp0.5％=3.51

5、二十年一遇及二百年一遇二十四小时降水量H24

p=5％H24.=118×2.16=254.88mm

p=0.5%H24.=118×3.51=414.18mm

6、洪峰流量模数qm

查太沂山南山区qm－H－K曲线，当K=3.12时，

H=254.88mm，qm=33.62m3/s/km2

H=414.18mm，qm=54.87m3/s/km2

7、洪峰流量Qm

p=5%，Qm=1.1×qm×F=1.1×33.62×0.637=23.55m3/s

p=0.5%，Qm=1.1×qm×F=1.1×54.87×0.637=38.45m3/s

（二）洪水总量推求

1、净雨量hR计算

p=5%，H=254.88mm，P+Pa=254.88×0.75+40=231.16毫米

p=0.5%，H=414.18mm，P+Pa=414.18×0.75+40=350.64毫米

查降雨径流关系查算图：

P=5%时，hR=148.98mm

P=0.5%时，hR=262.72mm

2、洪水总量W

P=5%W=αFhR=0.11×0.637×148.98=10.44万m3

P=0.5%W=αFhR=0.11×0.637×262.72=18.41万m3

（三）洪水历时T

1、洪水过程按三角形计算，三角形底宽T即为洪水历时，最大洪峰历时出现在三分之一底宽T处。

P=5%T=W/1800Q=104400/1800*23.55=2.46小时

P=0.5%T=W/1800Q=184100/1800*38.45=2.66小时

2、涨洪历时T涨

p=5%，T涨=T/3=0.82小时

p=0.5%，T涨=T/3=0.89小时

洪水计算成果见表2-1

表2-1洪水计算成果表

项目

代号

频率

P=5%

P=0.5%

流域综合特征参数

3.12

流域多年平均最大24小时降雨量

H24

118

变差系数

0.58

皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数

2.16

3.51

24小时降雨量

H24

254.88

414.18

洪峰流量模数

33.62

54.87

洪峰流量

23.55

38.45

净雨深

148.98

262.72

洪水总量

10.44

18.41

洪水历时

2.46

2.66

涨洪历时

T涨

0.82

0.89

2.4施工期洪水计算

施工期洪水计算的目的主要是确定施工期施工围堰的规模。

由于滕家河水库工程量较少，流域面积不大，可不进行施工导流计算，只需在施工中予以适当考虑即可。

3工程地质

3.1勘察工作概述

滕家河水库建库以来从未进行过地质勘探，为查明大坝防渗体顶部接高质量、渗透性，本次勘察于坝顶进行了钻探，钻孔于坝顶靠上游布置，布置钻孔4个，孔距30.7～46.7m，孔深为5.8～6.8m，另外K3孔增加2个钻孔，总进尺37.8m，钻孔内进行注水试验。

3.2区域构造稳定性及地震动参数

据《中国地震动参数区划图》，工程区的地震动峰值加速度为0.20g，相应地震基本烈度为Ⅷ度。

工程区的地震动峰值加速度为0.20g；工程区地震基本烈度为Ⅷ度；工程场区5.0km范围内无活动断裂，近场区20～40km范围内历史上发生1次M≥7级的强地震；场地区域性重磁异常不明显。

综合评价工程区属于区域构造稳定性较差区域。

3.3库区工程地质问题

3.3.1库区渗漏

库底第四系覆盖层下伏石英二长岩，裂隙发育，多充填方解石，具微~弱透水，一般不会发生垂向渗漏；左、右岸为丘陵，分水岭宽度一般大300米，分水岭高程一般为230～260米，高出正常库水位30～60米，分水岭岩性为石英二长岩，风化带厚度不大，一般不超过10米，冲沟发育，但延伸小，下切浅，一般不会发生侧向渗漏。

库区无大的区域性导水断裂通过，库区与诸河流间，以及与流域面积以外的邻谷，一般不会发生大的渗漏。

3.3.2水库浸没

库区地处丘陵区，周边地形相对较高，库区为一相对汇水洼地，地表水排泄畅通，库岸主要由石英二长岩组成，库区周围地面高程一般高出水库最高蓄水位，库区在现状兴利水位一般不会产生库区山间洼地的浸没问题，只在诸支沟入库口处，地形开阔低缓、平洼，局部可能造成地下水雍高，向河流上游及周边产生浸没问题，但由于河沟地面坡度陡，因此浸没范围很小。

3.3.3库岸稳定

库区两岸地面相对库底高度约为40～70米，地面坡度约为5°～15°，库岸多岩石裸露，局部近坝库岸为第四系冲积物所覆盖，按《中小型水利水电工程地质勘察规范》附录B分类，库岸多属岩质中缓斜边坡，局部为土质低缓边坡。

水库已运行几十年，目前库岸基本稳定，不会产生较大规模的库岸再造。

3.3.4固体径流淤积

库区入库河流流经丘陵地区山体多由石英二长岩组成，山坡植被较少，基岩多裸露，表层风化层剥落后形成粗砂、砾砂，呈砂土状，极易被雨水冲蚀，入库河流河道比降大，汛期入库洪水携带大量泥砂，因此库区固体径流来源较丰富，易产生库区淤积问题，应做好库区水土保持、植树造林、整治冲沟，以减少固体径流来源，消减水库淤积量。

3.3.5诱发地震

库区岩性单一，库区历史上无5级以上地震活动，库区无活动性断裂穿过，库底无强透水层，库水没有进行深部循环的条件，水库蓄水后地下应力场没有大的改变，现状水库所处地块已经基本稳定，水库规模较小，产生诱发地震的可能性较小。

3.4大坝

3.4.1坝体质量

现状大坝坝型为心墙砂壳坝，大坝顶高程为205.82~206.12米，坝顶宽7.0m，无防浪墙。

大坝分区简述如下：

1.接高坝体

后期加高培厚覆土岩性为砾质壤土，来源于附近风化砂，灰黄色，不均匀，夹有风化岩块，细粒土含量为16%~29%，分布于顶部，揭露厚度3.40~5.10m，层底高程201.43~201.85m，漏水严重，注水试验渗透系数为2.4E-02~4.7E-02cm/s，具强透水性，砾质壤土各项指标不符合规范防渗体土料要求，不能作为防渗土料。

2.心墙

心墙料场来源主要为第四系冲洪积物及少量残积物，岩性主要为壤土，局部夹砾质壤土，土质均匀，黄褐色，硬可塑，注水试验渗透系数4.1E-05cm/s，具弱透水性，渗透系数稍偏大，其余各项指标基本符合规范防渗体土料要求，压实度为0.85~0.93，不符合规范粘性土填筑标准要求。

心墙土填筑质量较差。

3.齿槽

根据调查访问，大坝施工时，对主河槽段进行了清基处理，设截水齿槽，第四系覆盖物已清除干净，并对风化松动岩石采用搞刨，进行回填粘性土夯实。

主河槽两岸山坡未清基。

4.坝前区

坝前左坝头约30m无护坡，其余表层为石护坡，护坡石岩性上部为砂岩条石，中部为花岗岩块石，下为乱石。

条石、块石大小、厚度基本符合规范技术要求，乱石大小、厚度不符合规范技术要求。

护坡石平整度、砌缝宽度不合格，护坡石砌筑质量一般。

护坡碎石下有一层碎石垫层，厚度不均匀，局部无垫层，碎石垫层粒径大小不一，不符合规范反滤层料质量指标要求。

碎石垫层下为砂壳，砂壳主要来源于风化山皮土及全强风化岩石，局部夹有风化块石，岩性为砾质壤土，灰黄色，分选性较差，磨圆度差，呈松散~稍密状态。

除含泥量稍大，其余各项指标基本符合规范砂砾填筑料质量指标要求；相对密度不符合规范砂砾料的填筑标准要求，砂壳填筑质量较差。

5.坝后区

坝后坡表层为自然草皮护坡，杂草灌木丛生，坡面高低不平，局部缺土，设有砂岩条石砌筑排水沟，连接处砂浆老化、剥落，局部排水沟有断折现象。

草皮护坡下为砂壳，与坝前砂壳基本一致，砂壳主要来源于风化山皮土，岩性为砾质壤土，夹有块石，灰色，分选性较差，磨圆度差，呈松散~稍密状态。

除含泥量稍大，各项指标基本符合规范砂砾料填筑质量指标要求；相对密度不符合规范砂砾料的填筑标准要求，砂壳填筑质量较差。

坝后坡脚无反滤排水体。

滕家河水库坝体土物理力学指标建议值表

位

置

岩土

类别

湿密度

含水率

比重

压缩

模量

固快（R）

总应力（CU）

有效应力（CU）

渗透

系数

Ccu

Φcu

C’

φ’

g／cm3

％

MPa

kPa

度

kPa

度

kPa

度

Cm/s

心墙

砾质壤土

1.78

7.2

2.65

6.50

4.7E-02

壤土

1.92

23.6

2.72

4.50

14.5

14.0

17.0

4.1E-05

砂壳

砾质壤土

1.74

6.5

2.65

6.00

5.5E-03

3.4.2坝体工程地质评价

1.大坝接高坝体高程201.43～201.85m以上为砾质壤土填筑，具强透水性，砾质壤土不能作为防渗体土料，存在渗漏、渗透变形问题，建议采取防渗处理。

2.大坝心墙填土受当时施工碾压技术限制，施工压实标准低，存在压实度偏低，渗透系数偏大问题，设计应进行渗流稳定、抗滑稳定计算，必要时采取工程措施，今后应加强对大坝观测。

3.大坝迎水坡护坡石护坡石平整度、砌缝宽度不合格，砌筑质量一般，局部无护坡，护坡石与砂壳之间无反滤设计，波浪淘刷，坝体土易被带出，建议重做护坡。

4.大坝背水坡局部缺土，排水沟老化，毁坏，坡脚无排水体，建议重做排水设施。

3.4.3坝基工程地质条件

坝基地层自上而下简述如下：

（1）层砾质粗砂（Q4al+pl）：

黄褐色，稍密，湿~饱和，石英、长石质，分选性差，级配差。

分布于原主河床。

石英二长岩：

灰褐色，灰白色，块状构造，粗粒结构，强风化，裂隙发育，裂面见有灰褐色渲染，破碎，为软岩。

滕家河水库坝基土土物理力学指标建议值表

层

号

岩土

类别

湿密度

含水率

比重

压缩

模量

直快（Q）

总应力（CU）

有效应力（CU）

渗透

系数

Ccu

Φcu

C’

φ’

g／cm3

％

MPa

kPa

度

kPa

度

kPa

度

cm/s

（1）

砾质粗砂

1.96

23.2

2.65

6.50

6.1E-02

3.4.4坝基工程地质评价

1.液化评价

坝基

（1）层砾质粗砂相对密度0.41～0.55，小于0.70，判为液化土。

建议坝前脚设置压重平台处理。

2.渗漏评价

坝基主河槽段第四系覆盖层施工时已设截水齿槽，

（1）层砾质粗砂清除较彻底，库水一般不会通过该层渗漏；下伏石英二长岩局部裂隙发育带具中等透水性，形成了渗漏的通道。

根据现场调查及查勘，未发现明显渗漏出水点，渗漏轻微，建议加强观测，必要时采取适当工程措施。

3.渗透变形评价

坝基

（1）层砾质粗砂为连续级配土，渗透变形类别判为流土～过渡型，渗流垂直向上出口段（无保护）允许比降建议采用0.25。

3.5溢洪道

3.5.1工程地质条件

溢洪道出露地层自上而下简述如下：

石英二长岩：

灰褐色，灰白色，块状构造，粗粒结构，强风化，裂隙发育，多闭合状，裂面见有铁锰质渲染，破碎，为软岩。

3.5.2工程地质评价

溢洪道控制段底出露强风化石英二长岩，岩性较为单一，工程地质条件较好。

强风化石英二长岩允许承载力建议采用500kPa，混凝土与强风化石英二长岩摩擦系数建议采用0.40。

强风化石英二长岩具中等透水性，抗渗稳定性一般。

其余段表层裸露强风化石英二长岩裂隙发育，岩体破碎，抗冲能力低，局部形成冲坑，建议采取适当护砌措施。

强风化石英二长岩允许抗冲流速建议采用2.0m/s。

溢洪道左岸边坡高度为2.0～3.0米，边坡岩性为强风化石英二长岩，按《中小型水利水电工程地质勘察规范》附录B分类，属碎裂结构岩质低斜边坡。

右岸为风化砂填筑人工边坡，建议合理选择边坡，必要时，采取适当护砌措施。

强风化石英二长岩允许坡比建议采用1：

0.75，人工填筑风化砂允许坡比建议采用1：

1.50。

强风化石英二长岩岩石开挖级别为Ⅴ级。

溢洪道下游已经堵塞，洪水无出口，建议进行开挖整治。

3.6放水洞

3.6.1工程地质条件

放水洞地自上而下简述如下：

（A）层填土（Qr）：

由壤土组成。

分布于洞身两侧及上部。

石英二长岩：

灰白色，灰褐色，块状构造，粗粒结构，强风化，裂隙发育，多闭合状，裂面见有铁锰质渲染，破碎，为软岩。

3.6.2工程地质评价

根据调查访问及钻探结果，放水洞洞基座落于强风化石英二长岩上，岩性较为单一，一般不会产生较大的沉降变形。

强风化石英二长岩允许承载力建议采用500kPa，放水基础底面与强风化石英二长岩之间的摩擦系数建议采用0.45，强风化石英二长岩具弱~中等透水性，抗渗稳定性一般。

放水洞为预制砼压力管道，结构形式不符合抗震要求，建议对放水洞采取加固措施，必要时进行改建。

3.7天然建筑材料

3.7.1土料

库区土料比较匮乏，所需土料需外购，根据调查，可采用下游滕家河村土料，运距不2km。

主要可用土料为

（2）层壤土，黄褐色，硬可塑，含少量砂砾及铁锰结核，切面稍滑，干强度及韧性中等。

（2）层壤土作为筑坝防渗体土料各项指标基本符合规范土料质量指标要求，储量能满足本工程要求。

（2）层壤土设计压实度下的干密度可采用1.74g/cm3，含水量可采用15.3%~19.1%，土料天然含水量偏高，施工时，应采取适当晾晒，并应做必要的击实或碾压试验。

3.7.2混凝土细骨料

本次调查了文疃河砂场，距离工程区约为10km，砂料场呈带状广泛分布在文疃河河床和漫滩，岩性为河床新近冲积堆积的砾质粗砂，浅褐黄色，较纯净。

有用层厚度比较稳定，一般超过5.0m，厚度大者超过10.0m，储量十分丰富。

根据场地地形、地貌及地质条件分类，前洪瑞砂料场属Ⅱ类料场，开采条件良好，适合水上机械开采，日产量达数百立方。

根据试验资料，砂场细骨料碱活性检测结果表明，均属非活性骨料，主要质量指标基

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