水库除险加固初设.docx
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水库除险加固初设
---------
---------水库除险加固工程初步设计书
---------市水利水电规划设计院
二○一一年五月
批准
审查
校核
设计
“未加盖院设计文件专用章者对外无效”
目录
1综合说明1
1.1绪言1
1.2工程特性表2
2水文6
2.1流域概况6
2.2历次设计洪水计算方法6
2.3本次设计洪水复核计算7
2.4成果的合理性分析11
2.5施工期洪水11
3工程地质12
3.1概述12
3.2水库区工程地质条件12
3.3大坝工程地质条件12
3.4泻水建筑物工程地质条件12
3.5天然建筑材料13
4工程任务和规模14
4.1工程概况14
4.2水库加固洪水标准14
4.3水库洪水调节计算15
4.4水库除险加固工程措施及建设内容17
5建筑物除险加固设计18
5.1设计依据18
5.2挡水建筑物除险加固设计19
5.3泄水建筑物除险加固设计21
5.4灌溉输水建筑物除险加固设计22
5.5防汛公路22
5.6工程观测23
6电工、金属结构24
6.1工程现状24
6.1.1电工24
6.1.2金属结构24
6.2电气工程设计24
6.3金属结构工程设计24
6.4设备规格及数量汇总表24
7施工组织设计25
7.1施工条件25
7.2施工导流25
7.3料场的选择与开采26
7.4主体工程施工26
7.5施工总布置27
7.5.1施工交通运输27
7.5.2施工布置28
7.5.3施工工厂设施28
7.6施工总进度28
8工程占地与移民29
8.1工程永久占地29
8.1.1加固工程内容29
8.1.2占地数量与占地性质29
8.2工程临时占地29
8.3征用地面附着物实物指标30
8.4补偿费用30
8.4.1计算依据30
8.4.2工程占地补偿费用30
8.4.3地面附着物补偿费用30
8.4.4补偿费用30
9水土保持设计31
9.1水土流失影响分析31
9.2库区水土保持要求31
9.3水土保持设计31
10环境保护设计33
10.1环境现状33
10.2环境影响33
10.2.1工程对环境的不利影响33
10.2.2工程对环境的有利影响34
10.3对策及措施35
10.4综合评价与结论35
11工程管理设计37
11.1管理机构37
11.2工程管理范围及保护范围37
11.2.1水库的管理范围37
11.2.2灌区干、支渠的管理范围38
11.3主要管理设施38
11.4工程管理运用39
12概算42
12.1编制说明42
12.1.1工程概况42
12.1.2主要经济指标42
12.2编制依据及基础资料43
12.2.1编制依据43
12.2.2基础资料43
12.3费用构成及计算标准44
12.4概算编制45
12.5独立费用46
12.6设计概算表47
1综合说明
1.1绪言
---------水库位于---------流域---------支流蛮王河上,---------区---------县---------镇琥珀村境内。
---------水库是一座以灌溉、防洪为主的小
(2)型水利枢纽工程。
水库于1976年9月开工修建,于1977年2月竣工并开始蓄水。
---------水库的总库容12万m3,其中死库容0.33万m³,兴利库容4.93万m³。
水库设计灌溉面积0.01万亩,实际灌溉面积0.008万亩,防洪保护人口0.289万人,保护耕地0.156万亩,是---------县---------镇琥珀村的农业及生活用水的主要来源。
该水库是边勘测、边设计、边施工的“三边”工程,工程施工依靠大规模的群众运动完成,由于施工盲目抢进度,使得工程的施工质量难以控制,以致枢纽工程主要建筑物挡水大坝、灌溉放水涵洞、溢洪道等施工质量较差,虽先后进行了多处局部加固处理,但由于资金不足和使用时间较长,工程仍有不少安全隐患。
工程一直带病运行,从2000年开始,每年汛期都限制蓄水,严重影响了工程正常效益的发挥。
结合工程现状,根据《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》及《---------省小型水库大坝安全评估办法》的规定,对大坝安全状态进行分析评价,主要结论如下:
1、依据《防洪标准》(GB50201—94),确定水库采用20年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。
2、根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001),坝址区的地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度为6度,依据《水库大坝安全评价导则》(SL258—2000)的规定,可不进行抗震复核。
3、大坝清基不彻底,心墙土料及填筑质量较差,渗漏严重。
4、上游块石护坡砌筑质量差,局部无护砌;下游坡面无护砌。
5、溢洪道泄洪能力不足,无护砌,下游无消能防冲设施。
6、无金属结构。
金属结构评定为C级。
7、无必要的管理和观测设施,防汛道路宽度不够,路况差,不能满足防汛抢险要求。
水库运行管理评定为差。
综上所述,根据《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》及《---------省小型水库大坝安全评估办法》的规定,---------水库大坝安全评估为三类坝。
1.2工程特性表
---------县---------水库除险加固工程特性表
序号
名称
单位
数量(加固后)
备注
一
水文
1
流域面积
km2
0.15
坝址以上
2
水文资料系列年限
年
3
多年平均降雨量
mm
1445.8
4
多年平均年径流量
万m3
15
5
洪水
设计标准洪峰
m3/s
4.18
校核标准洪峰
m3/s
8.19
6
实测最高库水位
m
216.45m
2005.9.3黄海高程
二
水库
1
洪水标准
设计标准
P(%)
4.18
P=5%
校核标准
P(%)
8.19
P=0.33%
2
特征水位
黄海高程系
校核洪水位
m
216.83
设计洪水位
m
216.17
正常蓄水位
m
215.0
汛期限制水位
m
215.0
死水位
m
212.0
3
库容
总库容
万m3
12
正常蓄水位以下库容
万m3
5.26
调节库容
万m3
6.74
死库容
万m3
0.33
三
大坝
1
坝型
2
地基特性
强风化花岗岩
3
最大坝高
m
7
4
坝顶长度
m
78
5
坝顶宽度
m
3.5
6
坝顶高程
m
218.0
7
防浪墙顶高程
m
四
溢洪道
1
型式
宽顶堰
2
地基特性
强风化花岗岩
3
堰(槛)顶高程
m
215.0
4
溢流段长度
m
67
5
设计流量
m3/s
4.18
6
校核流量
m3/s
8.19
五
泄洪隧洞
无
1
型式
2
地基特性
3
进口高程
m
4
断面尺寸
5
洞身长度
m
6
设计流量
m3/s
7
校核流量
m3/s
六
放水涵洞
1
结构型式
钢筋砼
2
进口高程
m
212.0
3
断面尺寸
1.2×0.8m
4
洞身长度
m
19
5
设计流量
m3/s
1.2
七
加固处理措施
1
大坝
大坝防渗
复合土工膜
坝身、坝坡
坝身培厚、
坝坡护砌
2
溢洪道
改线、护砌
3
泄洪隧洞
无
4
放水涵洞
新建钢筋砼箱涵
八
工程占地与拆迁
1
永久占地
亩
0.5
2
临时占地
亩
1
3
拆迁房屋
m2
无
4
其它
无
九
经济指标
1
工程总投资
万元
187.32
2
工程效益
保护面积
万亩
0.156
保护人口
万人
0.289
灌溉面积
万亩
0.008
发电装机容量
kw
年供水量
万m3
2
水文
2.1流域概况
2.1.1流域概况
---------县---------水库位于---------流域---------支流蛮山河上,---------区---------县---------镇琥珀村境内,水库坝址以上控制集水面积0.15km2。
蛮山河发源于---------镇,地处---------南麓深山地带,山高林密,河谷狭窄,河道曲折,坡陡水急,植被覆盖率达85%。
2.1.2水文气象
本地区属北亚热带季风气候,气候温和,四季分明,处于---------多雨区中心带,雨量充沛,年均降雨量为1445.8毫米,年内降雨主要集中在5~9月份,其降雨量占全年的50~60%。
暴雨多由梅雨锋、台风以及冷风低槽,低涡切变等天气系统形成。
洪水主要由暴雨形成,洪水发生时间与降雨基本一致。
由于---------属降水高值区,且山区河流坡降大,河槽调蓄能力小,降雨汇流迅速,所以洪水频繁,具有洪峰高、历时短的特点。
流域洪水年际变化大,也与降雨情况相似。
年均气温14.4℃,年均无霜期213天。
2.2历次设计洪水计算方法
---------水库自建成至今,无任何测流资料,本次洪水计算采用---------省水利水电勘测设计院1984年颁《---------省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》进行计算。
2.3本次设计洪水复核计算
---------水库库区及邻近地区无实测径流资料,无法直接推求设计洪水,只能利用间接法推求。
本次利用《暴雨等值线图》和《计算办法》所推荐的方法推求设计洪水。
2.3.1流动地理特征参数复核
本次加固设计对水库流域地理特征参数进行全面复核,结果见表2.3.1-1
---------水库流域几何参数表
表2.3.1-1
参数
本次成果
采用成果
流域面积F(km2)
0.15
0.15
河道平均坡度J(‰)
347.5
347.5
流域平均宽度B(km)
0.28
0.28
2.3.2设计暴雨
根据《暴雨等值线图》查算,该水库流域中心处年最大1h、24h点雨量均值分别为50mm、140mm,CV值分别为0.53、0.60,各历时Cs=3.5CV
年最大1h、24h设计点暴雨量值见表2.3.2-1
---------水库设计点暴雨量成果表(利用《暴雨等值线图》计算)
表2.3.2-1
历时
均值
CV
Cs/CV
频率(%)
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
3.3
5
1h
50
0.53
3.5
202
185
171
161
144
126
110
103
24h
140
0.60
3.5
647
588
542
507
448
386
334
308
查《计算方法》点~面关系,流域面积0.15km²,α24=1.0;α1=1.0,不同频率设计暴雨的面暴雨量见表2.3.2-2
---------水库设计面雨量值
频率(%)
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
3.3
5
设计面雨量(mm)
P1h面
202
185
171
161
144
126
110
103
P24h面
647
588
542
507
448
386
334
308
表2.3.2-2
2.3.3设计洪水
---------水库所在流域,在水文分区上属江淮山丘区,《计算方法》有关产汇流分析结果如下。
2.3.3.1产流分析
江淮山丘区24小时暴雨的损失量、地下水量不但和地形类别有关,还和暴雨量级(频率高低)有关,水库所在流域为江淮山区,其损失量和地下水量如下:
重现期≥50年一遇,暴雨损失量10mm,地下水量30mm,合计40mm。
重现期≤20年一遇,暴雨损失量30mm,地下水量30mm,合计60mm。
对于30年一遇洪水,暴雨损失量20mm,地下水量30mm,合计50mm。
2.3.3.2汇流分析
汇流分析采用纳希线性瞬时单位线模型,江淮山丘地区综合公式为:
当F/J2≤1,
上式中:
F——流域面积(km²)
J——河道平均坡降(‰)
R3——最大3小时面净雨量(mm)
的非线性指数
的计算值如果大于0.55,则取0.55,小于0.2时用0.2。
2.3.3.3计算过程
计算某一频率设计洪水过程中的步骤如下:
(1)由流域地理参数F、L、J,计算F值,
,F为流域形状系数,当F=0.5-1.4,洪峰不用修正;当0.15<F<0.5,洪峰修正系数0.8-1.0,1.4<F<2.0洪峰修正系数1.0-1.15。
(2)查读流域中心处的年最大1h、24h点雨量均值及相应的CV值,并计算所需频率的点暴雨量H1h,H24h。
(3)由H1h,H24h点暴雨量乘点面系数得H1h面,H24h面雨量。
(4)计算面净雨量
面净雨量等于面暴雨量扣除损失量及地下水。
损失量及地下水见2.3.3.1节。
(5)净雨时程分配
净雨雨型采用同频率内包型式,24h净雨时程分配见表2.3.3.3-1。
24h净雨(R24)时程分配表
表2.3.3.3-1
时序
1-3
4-6
7-9
10
11
12
13-15
16-18
19-21
22-24
占R24的%
9
20-45
6
占R3-R24的%
11
15
26
18
12
9
9
(6)由H1h面/H24h面的比值,查不同暴雨衰减指数n值,由
,计算R3值。
(7)由(F/J2)及R3计算m1及k值。
据n、k,查相应的设计洪水流量模过程线,逐项乘F×R24/1000,即得地表径流设计洪水过程线。
(8)关于地下径流。
《计算方法》规定,因地下径流的绝大部分水量在地表径流的峰后泄出,故对设计洪水峰值或对调洪演算起作用的洪量来讲,影响很小,《计算方法》规定对设计洪水重视期≥50年一遇洪水地下径流可略不计。
水库不同频率的设计洪水成果见表2.3.3.3-2,设计洪水过程线见表2.3.3.3-3。
水库不同频率洪峰流量成果表
表2.3.3.3-2洪峰流量单位:
m³/s
频率(%)
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
3.3
5
洪峰流量
9.60
8.67
8.19
7.62
6.66
5.84
4.79
4.18
水库不同频率设计洪水过程线
表2.3.3.3-3流量单位:
m³/s
频率(%)
流量
时段(0.5h)
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
3.3
5
1
0.46
0.41
0.37
0.35
0.30
0.25
0.20
0.18
2
0.49
0.45
0.40
0.37
0.33
0.27
0.22
0.19
3
0.49
0.45
0.40
0.37
0.33
0.27
0.22
0.19
4
0.66
0.60
0.54
0.50
0.44
0.36
0.30
0.26
5
0.68
0.61
0.55
0.51
0.45
0.37
0.31
0.27
6
0.68
0.61
0.55
0.51
0.45
0.37
0.31
0.27
7
1.14
1.03
0.92
0.86
0.75
0.63
0.51
0.45
8
1.18
1.06
0.95
0.89
0.78
0.65
0.53
0.46
9
1.18
1.07
0.96
0.90
0.78
0.65
0.53
0.47
10
2.37
2.14
1.96
1.83
1.60
1.35
1.11
0.97
11
9.60
8.67
8.19
7.62
6.66
5.84
4.79
4.18
12
1.58
1.42
1.30
1.21
1.06
0.90
0.74
0.65
13
0.76
0.69
0.61
0.57
0.50
0.41
0.34
0.30
14
0.81
0.73
0.66
0.61
0.54
0.45
0.37
0.32
15
0.82
0.74
0.66
0.61
0.54
0.45
0.37
0.32
16
0.56
0.50
0.45
0.42
0.37
0.31
0.25
0.22
17
0.54
0.49
0.44
0.41
0.36
0.30
0.24
0.21
18
0.54
0.49
0.44
0.41
0.36
0.30
0.24
0.21
19
0.42
0.38
0.34
0.32
0.28
0.23
0.19
0.16
20
0.40
0.36
0.33
0.30
0.26
0.22
0.18
0.16
21
0.40
0.36
0.33
0.30
0.26
0.22
0.18
0.16
22
0.40
0.36
0.33
0.30
0.26
0.22
0.18
0.16
23
0.40
0.36
0.33
0.30
0.26
0.22
0.18
0.16
24
0.40
0.36
0.33
0.30
0.26
0.22
0.18
0.16
25
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.01
0.01
26
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
27
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
28
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
29
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
30
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
31
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
32
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
2.4成果的合理性分析
---------水库自建成至今无任何资料,无法进行成果比较分析。
2.5施工期洪水
---------水库除险加固工程施工,部分工程在库内进行。
根据当地降雨特性及施工组织设计要求,水下部分施工期安排在12月至2月。
其他部分安排在10月至4月。
施工排水、围堰按照枯水期五年一遇标准计算。
由于缺少该流域水文资料,经综合分析,确定其施工期洪水流量为4.2m³/s。
3工程地质
3.1概述
---------水库由于没有进行地质钻探,因此进行安全评估时,由有关技术人员及工程管理人员到现场踏勘,挖土取样观察,并咨询当年建坝人员,对地质情况作出判断,施工时进一步查明。
3.2水库区工程地质条件
---------水库地处---------盆地北角丘陵,距---------镇政府1.5公里,地势总体北高南低,山体总体呈南北走向。
大坝左右肩地形基本对称,两岸无明显地势落差,库区的植被良好,库区地震烈度为6度,库区内未发现影响大坝安全的滑坡、塌方等不良地质现象。
3.3大坝工程地质条件
3.3.1坝身工程地质条件
通过在土坝上就地开挖观察孔观察,结合原施工及管理人员讲述,在坝体内填土为素填土,成分以粉粒、粘粒土、壤土为主,掺有部分砾石土,呈土黄色,湿度为稍湿,松散有粘性,填土中有机物含量较少,无动植物残余腐殖物。
心墙土质为黄褐色软粘土,透水性小。
同时,在坝基、溢洪道及处坝脚处出露岩层为强风化花岗岩,透水性较大,溢洪道岸坡表土为强风化花岗岩及砂土。
3.3.2坝基工程地质条件
根据原施工及管理人员讲述,施工时清至强风化岩层,通过现场观察坝脚处出露岩层为强风化花岗岩,透水性较大。
3.4泻水建筑物工程地质条件
溢洪道岸坡表土为强风化花岗岩及砂土。
3.5天然建筑材料
本水库除险加固工程所需的天然建筑材料为壤土和砂、石料。
根据现场踏勘分析,土料取土拟在库尾处,该土质为暗黄,稍湿,埋藏层较厚,储量丰富。
石料要到离库3.5Km采石场开采,河砂在周边砂场购买,离库区约为3Km。
工程所需的天然建筑材料的运输条件在外部较为方便。
4工程任务和规模
4.1工程概况
4.1.1地区社会经济情况
---------水库位于---------流域长水支流蛮山河上,---------区---------县---------镇琥珀村境内,距---------镇政府1.5公里。
---------镇位于皖西南---------腹地,面积45km2,辖6个行政村,总人口19195人。
2010年农民人均收入2566元。
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