水库除险加固工程初步设计.docx
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水库除险加固工程初步设计
摘要
XX水库位于XXXX，位于大魏河支流，第IV水文分区，坝址处地理坐标系东经121°35′，北纬39°49′，流域面积F=1.65平方公里，河道长L=1.5公里，河道比降J=23.01‰，汇流时间τ=0.34小时。
XX是一座集防洪、灌溉于一体的小（II）型水库。
水库枢纽工程包括大坝、溢洪道、输水洞三大建筑物构成。
该水库始建于1974年10月，坝址以上集雨面积1.65平方公里，最大库容为24.08万立米。
。
XX水库是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合利用小（Ⅱ）型水库。
水库最大库容为24.08万立米。
该水库可满足周边600亩果树和500亩旱田的灌溉，保护下游1个村1000人、1200亩耕地由于大坝、溢洪道存在安全隐患，水库不仅不能够很好的发挥效益，而且严重威胁下游人民的生命财产安全，所以进行水库除险加固处理。
根据防洪标准（GB50201-94）中工程等别和级别划分，XX水库工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级,次要建筑物级别为5级，防洪标准执行SL252-2000，按10年一遇洪水标准设计，50年一遇洪水标准校核。
关键词：
XX水库大坝除险加固
Abstract
HanTempleReservoirislocatedinthecityofWafangdianCityredtownalongtheriverHanvillage,locatedintheWeiRivertributary,theIVhydrologicalregionalization,longitude121°35′damsiteislocatedinthegeographiccoordinatesystem,latitude39°49′,watershedareaofF=1.65squarekm,L=1.5kmlongriver,streamgradientJ=23.01‰,confluencetime=0.34hours.
Hantempleisasetoffloodcontrol,irrigationinoneofthesmall（II）typereservoir.Reservoirdam,spillway,consistsofwaterconveyancetunnelofthreebuildings.Thereservoirwasbuiltin1974October,damovertherainareaof1.65squarekilometers,themaximumstoragecapacityis240800m3..
Hantempleisareservoirforirrigation,floodcontrolandcomprehensiveutilizationofbothsmall（II）reservoir.Themaximumstoragecapacityis240800m3reservoir.Thereservoircanmeetthesurrounding600acresoffruittreesand500muoffarmlandirrigation,1000people,theprotectionofthelowerreachesofthe1village,1200acresofarablelandasaresultofthedam,spillway,hiddensafetyproblems,reservoirnotonlycantheverygoodbenefit,butalsoaseriousthreattolowerpeople'slivesandproperty,sothereinforcementofreservoir.
Accordingtothefloodcontrolstandards（GB50201-94）inengineeringanddon'tgrade,don'tVasHanTempleReservoirEngineering,themainbuildingsweregrade5,secondarystructureweregrade5floodcontrolstandards,SL252-2000,designaccordingto10yearfloodstandard,50yearfloodstandardcheck.
Keywords:
HanandMiaoreservoirdamreinforcement
1.综合说明
1．1绪言
1.1.1工程概况
XX水库位于XXXXXXXXXX镇XX村，即东经121°35′，北纬39°49′，是一座集防洪、灌溉于一体的小（II）型水库。
该水库始建于1974年10月，坝址以上集雨面积1.65平方公里，最大库容为24.08万立米。
该水库可满足周边600亩果树和500亩旱田的灌溉，保护下游1个村1000人、1200亩耕地。
水库枢纽工程包括大坝、溢洪道、输水洞三大建筑物构成。
大坝：
现坝顶平均高程25.2米，坝长120米，坝顶宽3.0米，最大坝高12.54米，坝顶设一道浆砌石防浪墙，墙高1.0米，大坝迎水坡坡比为1:
2.3，块石护坡，背水坡坡比为1:
2.2，草皮护坡，坝体防渗体为粘土心墙。
溢洪道：
溢洪道位于大坝左侧，型式为正槽开敞式，底高程21.80米，净宽6.0米，溢洪道无衬砌，淤积、滑坡严重。
设计洪水时下泄流量12.11秒立米，校核洪水时最大下泄流量23.62秒立米。
输水洞：
位于大坝左侧，现已报废并堵死。
1.1.2大坝安全鉴定结论
2010年10月由XXXXX水利局组织专家组对《XX水库大坝安全鉴定报告》进行审查，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》，从防洪能力、大坝结构、大坝渗流、输泄建筑物、运行管理五个方面进行安全评价，评定结论如下：
XX水库属小（Ⅱ）型水库，大坝防洪设计标准为十年一遇、校核标准为五十年一遇。
大坝现有防洪能力满足SL252-2000的要求；大坝迎水坡护坡石块径偏小，凹凸不平，大坝下游排水体破损严重；溢洪道两侧无衬砌，滑坡淤积严重，影响正常泄洪；大坝无管理房等管护设施，交通条件差。
根据大坝安全分类标准，大坝鉴定为二类坝。
应限期对大坝进行除险加固。
1.1.3工程除险加固的必要性
水库除险加固后，消除了工程隐患，增加蓄水量，正常投入运行。
可保证下游600亩果树、500亩耕地的灌溉用水；保护下游人口1000人，同时将改善当地生态环境，为本地区的农业产业结构调整起到积极的促进作用。
因此，对XX水库进行除险加固是十分迫切和必要的。
1.2水文
1.2.1流域概况
XX水库位于大魏河支流，坝址位于XXXXXXXXXX镇XX村，系第IV水文分区，流域面积F=1.65平方公里，河道长L=1.5公里，河道比降J=23.01‰，汇流时间τ=0.34小时。
1.2.2气象
本地区属温带季风性气候，四季分明，多年平均气温9.5℃，最高气温35℃，最低气温-27℃，冻土层平均厚度0.85m，多年平均降水量600mm，降雨多集中在7～9月份，多年平均水面蒸发量1430mm。
多年平均风速4米/秒，最大风速25米/秒，多年平均最大风速14.4米/秒。
1.2.3基本资料复核
地形图为辽宁省测绘局出版的1：
10000地形图，大坝、库区地形图为XXXXX水利勘测设计有限公司测绘的1：
1000地形图。
流域内无水文站，按无资料地区降雨和径流查《辽宁省水资源》，设计洪水根据1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，采用集水面积小于300平方公里的设计洪水计算方法。
库区多年平均降水量为600mm，坝址以上径流深为150mm。
1.2.4设计洪水
流域内无水文站，按无资料地区降雨和径流查《辽宁省水资源》，设计洪水根据1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，采用集水面积小于300平方公里的设计洪水计算方法进行设计洪水计算，成果见下表。
表1-1设计洪水成果表
频率
峰量
0.5%
2%
5%
10%
洪峰Qm（m3/s）
67.2
49.6
37.6
29.0
洪量W24（万m3）
41.47
28.58
20.59
15.00
1.3地质
1、地层岩性
库区地层岩性以震旦系及第四纪地层为主，震旦系以板岩、泥灰岩地层为主，第四纪分布在丘间冲积-洪积谷地或坡地上，以松散粉质粘土、砂砾石层为主。
2、库区、坝址地质
库区内地质构造不复杂，未发现有大的断裂构造发育，地表岩层可见小规模褶曲和节理裂隙密集带发育，为印支—燕山期岩浆活动中的伴生褶皱现象，属新华夏构造体系的一部分。
场地区未发现大的构造断裂以及特殊性岩土层存在，综合各方面因素，场地不良地质作用不发育，对库区及坝址无危害。
3、抗震设防
按《水工建筑抗震设计规范》（DL5073-2000），《中国地震动区划图》（GB18306-2001）规定，坝区所在地区地震烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，设计地震分组为第一组。
4、工程地质条件
库区内没有发现陡坡或危崖，没有滑塌及危石脱落现象，库区范围很小，沟谷较短，没有泥石流等不良地质作用的条件。
场地区未发现大的构造断裂以及特殊性岩土层存在，综合各方面因素，场地不良地质作用不发育，对库区及坝址无危害。
1.4工程任务和规模
工程建设任务是通过对水库除险加固，使其正常发挥效益。
XX水库是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合利用小（Ⅱ）型水库。
水库最大库容为24.08万立米。
根据防洪标准（GB50201-94）中工程等别和级别划分，XX水库工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级,次要建筑物级别为5级，防洪标准执行SL252-2000，按10年一遇洪水标准设计，50年一遇洪水标准校核。
由于大坝、溢洪道存在安全隐患，水库不仅不能够很好的发挥效益，而且严重威胁下游人民的生命财产安全，所以进行水库除险加固处理。
1.5工程布置及建筑物
1.5.1工程等别及设计标准
XX水库最大库容为24.08万立米。
根据防洪标准（GB50201-94）中工程等别和级别划分，XX水库工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级,次要建筑物级别为5级，防洪标准执行SL252-2000，按10年一遇洪水标准设计，50年一遇洪水标准校核。
1.5.2工程布置及主要建筑物
本次除险加固设计主要是大坝、溢洪道及附属建筑物。
XX水库现坝顶平均高程25.2米，坝长120米，最大坝高12.54米，坝顶宽3米，坝体防渗体为粘土心墙。
溢洪道位于大坝左侧，型式为正槽开敞式，底高程21.8米，净宽6.0米，两侧均为土坡，无衬砌，局部滑坡、渠道淤积严重，末端无消能防冲设施。
输水洞位于大坝左侧，现已报废并堵死。
1.6施工组织设计
为了确保水库除险加固工程按期保质保量完成任务，要求成立以XXXXX水利局为项目法人，通过招标选择专业施工队承担施工任务，由XXXXX水利局工程管理科负责质量监督和技术指导工作，严格按着设计要求及水工规范进行施工和施工组织设计，施工组织设计批准后方可施工。
根据本工程特点及工程量，本工程工期计划2个月，从2012年3月20日开始施工，2012年5月20日正式完工。
1.7水库淹没处理及工程永久占地
本次大坝迎水坡护坡石翻修，溢洪道衬砌等，均在原有规模基础上，工程不存在新的淹没问题和工程永久性占地问题。
1.8工程管理
XX水库为小（Ⅱ）型水库，由XXXXX镇水利站管理，主要设施村里负责看护，工程调度运用计划在XXXXX水利局防汛办批复。
为了确保大坝安全，水库实行了严格详细的防洪调度，总的调度原则为：
在汛期实行“以泄为主”，在非汛期实行限制水位下蓄水，汛期限制水位为21.8m。
1.9环境保护设计
XX水库的功能以灌溉为主，兼有下游农田和村屯防洪。
库区周围植被及生态环境保护较差，属轻度水土流失区，本工程整治水土流失的有效措施是林草措施与工程措施相结合，根据实际情况，进行平整土地，并同水保措施相协调，搞好工程环境的绿化工作。
此次除险加固施工，对区域生态影响甚微，水质不会受到影响。
除险加固后，水库将正常发挥其应有的效益，促进当地农业和农村经济的发展，对社会效益、经济效益和环境效益都是十分有利的。
1.10设计概算
本次XX水库除险加固工程总投资154.44万元。
其中建安工程费117.15万元，临时工程费11.22万元，独立费用18.72万元，基本预备费7.35万元。
水库除险加固工程特性表
表1-2
序号
名称
单位
数量
备注
加固前
加固后
一
水文
1
流域面积
Km2
1.65
1.65
坝址以上
2
多年平均降雨量
mm
600
600
3
设计标准洪峰
m3/s
34.1
29.0
4
校核标准洪峰
m3/s
64.1
49.6
二
水库
1
洪水标准
设计标准
P（%）
5%
10%
校核标准
P（%）
0.5%
2%
2
特征水位
校核洪水位
m
23.7
23.72
设计洪水位
m
22.9
23.03
正常蓄水位
m
21.8
21.8
汛期限制水位
m
21.8
21.8
死水位
m
16.54
16.54
3
库容
总库容
万m3
34.8
24.08
正常蓄水位以下库容
万m3
22.2
12.86
死库容
万m3
1.83
0.78
兴利库容
万m3
20.37
12.08
调洪库容
万m3
12.6
11.22
序号
名称
单位
数量
备注
加固前
加固后
三
大坝
1
坝型
粘土心墙坝
粘土心墙坝
2
坝顶高程
m
25.2
24.8
3
最大坝高
m
12.54
12.14
4
坝顶宽度
m
3.0
4.0
坝顶兼路
5
坝顶长
m
120
120
6
上游坡比
1：
2.3
1：
2.3
7
下游坡比
1：
2.2
1：
2.2
8
护坡材料
干砌石
干砌石
五
溢流道
1
型式
开敞式宽顶堰堰
开敞式宽顶堰堰
2
底高程
m
21.8
21.8
3
净宽
m
6.0
6.0
4
下泄流量
m3/s
38.76
23.62
六
加固处理措施
1
坝体
坝坡平整
2
坝坡
贴坡排水
背水坡设排水体
3
溢洪道
两侧无衬砌
衬砌
4
管理房
新增
增加管护设施
2.水文
2．1流域工程概况
2.1.1流域自然地理条件
XX水库位于大魏河支流，坝址位于XXXXXXXXXX镇XX村，系第IV水文分区，流域面积F=1.65平方公里，河道长L=1.5公里，河道比降J=23.01‰，汇流时间τ=0.34小时。
2.1.2气象资料
本地区属温带季风性气候，四季分明，多年平均气温9.5℃，最高气温35℃，最低气温-27℃，冻土层平均厚度0.85m，多年平均降水量600mm，降雨多集中在7～9月份，多年平均水面蒸发量1430mm。
多年平均风速4米/秒，最大风速25米/秒，多年平均最大风速14.4米/秒。
2.2暴雨洪水特性
降水主要集中在夏、秋汛期7～9月，该时段降水占全年降水量的74.9%，年际分配也不均匀。
洪水主要由暴雨形成，河川基流、洪峰水量集中，洪峰水量的大小取决于暴雨的大小。
洪水与暴雨存在明显的对应关系，略缓于暴雨。
2.3基本资料
中华人民共和国行业标准SL44-93《水利水电工程设计洪水计算规范》（以下简称《洪水规范》中4.1.3规定：
各种历时设计暴雨可采用经过审批的暴雨统计参数等值线图查得。
根据国家有关规范规定，采用辽宁省水利厅2005版《辽宁省水资源》（下称《水资源》和《XXXXX水资源综合规划》中的相关资料作为本次设计依据。
暴雨洪水资料依据辽宁省水文水资源勘测局1998年版《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》（以下简称《计算方法》）查算取得。
2．4设计洪水计算
2.4.1洪水计算方法及标准
设计洪水根据1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，采用集水面积小于300平方公里的设计洪水计算方法。
根据《防洪标准》GB50201-94，XX水库按10年一遇洪水标准设计，50年一遇洪水标准校核。
2.4.2设计洪水
2.4.2.1多年平均来水量计算
由《辽宁省水资源》查得多年平均径流深Y=150毫米，则多年平均来水量：
W=0.1FY=0.1×1.65×150=24.75万立米
2.4.2.2设计暴雨、洪水计算
根据1998年《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，采用集水面积小于300平方公里的设计洪水计算方法，进行洪水复核。
计算步骤如下：
（1）由τ=0.78
0.71计算得汇流历时τ=0.34小时。
（2）计算10分钟、1小时、24小时和三日的设计面雨量及n0p值。
由附图（1-3）、（1-4）、（1-5）、（1-6）、（1-7）、（1-8）、（1-9）查出。
P三=100毫米
CV=0.62
Cs=3.5CV
P24=90毫米
CV=0.62
Cs=3.5CV
P1=30毫米
CV=0.54
Cs=3.5CV
P10=15毫米
CV=0.45
Cs=3.5CV
由附图（1-12），辽宁省东部地区暴雨时—面—深关系曲线（KF—F—t）查得，当F=1.65平方公里，t=24小时，点面折减系数KF=1.0，由附表（1-1）查得不同频率下KP值，根据公式Ptp面=
进行各频率面雨量计算，计算见下表。
表2-1各频率下面雨量计算表
项目
频率（P％）
0.5
2
5
10
KP
CV=0.62
3.74
2.83
2.24
1.79
CV=0.62
3.74
2.83
2.24
1.79
CV=0.54
3.28
2.55
2.07
1.71
CV=0.45
2.79
2.25
1.88
1.60
KF
1.00
1.00
1.00
1.00
P三（毫米）
100
100
100
100
P三P面（毫米）
374.0
374.0
283.0
224.0
P24（毫米）
90
90
90
90
P24P面（毫米）
336.6
254.7
201.6
161.1
P三P面-P24P面（毫米）
37.4
28.3
22.4
17.9
P1（毫米）
30
30
30
30
P1P面（毫米）
98.4
76.5
62.1
51.3
P10（毫米）
15
15
15
15
P10P面（毫米）
41.9
33.8
28.2
24.0
P10p面/P1P面
0.43
0.44
0.45
0.47
N0P
0.53
0.54
0.55
0.58
注：
n0p由P10P面/P1P面查附表（1-2）短历时暴雨指数n0p得到。
（3）计算τ历时各频率设计面雨量及面暴雨强度ip。
Pτp面=p1P面×τ1-n0p
ip=
表2-2τ历时各频率下设计面雨量及面暴雨强度ip
项目
频率P（％）
0.5
2
5
10
P1P面（毫米）
98.4
76.5
62.1
51.3
1-n0p
0.47
0.46
0.45
0.42
τ
0.34
0.34
0.34
0.34
τ1-n0p
0.60
0.61
0.62
0.64
PτP面（毫米）
59.26
46.57
38.22
32.61
ip（毫米/小时）
174.3
137.0
112.4
95.9
（4）从附表（3-2）查出洪峰径流系数ψP、α三P、α（三-24）P，将ip、ψP、F代入公式QP=0.278ψP·ip·F，即可求得设计洪峰流量QP。
表2-3各频率下设计洪峰流量Qp
项目
频率P（％）
0.5
2
5
10
径流系数
α三P
0.71
0.64
0.58
0.53
α（三-24）P
0.38
0.28
0.23
0.22
ψP
0.84
0.79
0.73
0.66
F
1.65
1.65
1.65
1.65
设计洪峰流量Qp（秒立米）
67.2
49.6
37.6
29.0
（5）计算设计洪量
W三P=0.1·α三P·P三P面·F
W（三-24）P=0.1·α（三-24）P·（P三P面-P24p面）·F
W24P=W三P-W（三-24）P
表2-4各频率下设计洪量
项目
频率P（％）
0.5
2
5
10
三日暴雨P三P面（毫米）
374
283
224
179
三日洪峰径流系数α三P
0.71
0.64
0.58
0.53
F（平方公里）
1.65
1.65
1.65
1.65
三日洪量W三P（万立米）
43.81
29.88
21.44
15.65
三日-24小时暴雨P（三-24）P面（毫米）
37.40
28.30
22.40
17.90
三日-24小时洪峰径流系数α（三-24）P
0.38
0.28
0.23
0.22
前峰（三日-24小时）洪量W（三-24）P（万立米）
2.34
1.31
0.85
0.65
主峰24小时洪量W24P（万立米）
41.47
28.58
20.59
15.00
调洪洪量W调P（万立米）
30.52
21.17
15.33
11.24
rp
0.034
0.031
0.030
0.028
（6）推求设计洪水过程线
经计算，rP在各种频率下均小于0.05，所以采用以设计洪峰Qp为最大流量，按公式W调P=0.67×W24P+0.12QP×τ计算W调P（见表四），不绘过程线。
3.地质
3.1地形地貌
库区位于辽东半岛南部西侧XXXXX西北部丘陵区，库区以丘陵及残丘及风成砂丘微地貌为特征，库区上游环山，植被发育，地势高差较大，西部丘陵高程约为100～150m，坝址为残丘及风成砂丘，高程10～30m。
3.2地层岩性
库区地层岩性以震旦
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