XX水库初设报告.docx
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XX水库初设报告
1综合说明
1.1水库基本情况
1.1.1工程地理位置、水系、水文气象
**水库位于**市**区**镇**村委**村,距**市约33km,地理位置为东经115º13´33″,北纬27º50´53″,坝址以上控制流域面积0.56km2,属赣江水系袁河支流,流域多年平均降雨量1595mm,总库容15.8万m3。
正常蓄水位为48.52m,相应库容为11.3万m3,设计洪水位为49.14m,校核洪水位为49.39m,死水位为43.4m,相应库容为0.5万m3。
原设计灌溉面积0.02万亩,实际灌溉面积0.02万亩。
**水库是一座以灌溉为主,兼顾防洪、养殖等综合利用的小
(二)型水库。
**水库流域属亚热带温和区,多年平均气温17.8℃,高温多在7月,平均为29.4℃左右,最低气温多在1-2月份,平均6℃。
最大风速15m/s。
流域内多年平均降雨量1595mm,最大降雨量为2115.1mm(2002年),最小降雨量为1076.1mm(1971年),年际变化较大,年内分配极不均匀,其中4~6月份雨量占全年雨量的46.6%。
流域内多年平均蒸发量E601=949.7mm,7、8月份最大,占全年的32.4%,全年无霜期283天。
1.1.2水库建设过程
**水库始建于1953年8月,1955年12月竣工,于1956年3月开始蓄水,经历年加固后蓄水逐年提高。
运行中坝体左端与岸坡结合处存在较大绕坝渗漏,下游坝脚存在大面积散浸区,坝脚、坝身渗漏严重,下游坡脚左端有集中漏水点;启闭设备运转不灵。
由于大坝清基不彻底,填筑质量差,坝体与岸坡结合处没处理好。
经历次加固至2010年达现有规模,坝基为淤泥质土,清基不彻底,多年加高,2010年大坝左坝肩附近出现严重渗漏,当年冬修时进行了换土压实处理,但还是有出现了比较大的渗漏。
1984年将斜卧式涵管改建为斜拉式放水设备;1998年对大坝进行土方加高加固,坝坡无护坡,无排水系统;1999年衬砌溢洪道。
输水涵管管径为25cm砼涵管;溢洪道位于大坝右端,砼衬砌底板及侧墙,无消能设施,无尾水渠属未完建工程。
1.1.3加固前工程基本情况及主要建筑物
经查找原始资料可知,原资料坝址以上控制流域面积0.4km2,设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为200年一遇,总库容为15万m3,正常蓄水位为48.52m,设计洪水位为49.07m,校核洪水位为49.25m,死水位为50.4m。
水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、涵管组成。
大坝为均质土坝,坝顶高程50.6m,最大坝高为7.0m,坝顶长度为120m,坝顶宽度为4.7m,上游坝坡未护坡,根据现场勘踏,上游坡面不平整,成折线形坡比分别为1:
1和1:
3.66,下游未护坡,坡比为1:
2.0,坝脚无排水体。
现状溢洪道位于大坝右岸坝肩,为开敞明渠式,为含砾石粉质粘土基础,全长为33.5m,堰顶高程为48.52m,控制段和泄槽段底宽为3.0m,泄槽坡比i为0.13,下游无消能设施和出水渠。
输水涵管位于大坝右端,管身为素砼结构,采用砼护管,涵管为φ250mm圆管,管壁厚0.05m,采用斜拉式启闭,启闭房破旧,闸门为铸铁闸门,涵管进口高程为43.42m,管长45.0m。
1.1.4除险加固的必要性
**水库自投入运行以来,枢纽工程主要建筑物先后不同程度地出现了险情和问题,虽先后实施了一定的除险加固措施,但水库仍存在较严重的工程质量隐患,时有险情发生。
运行中暴露出不少影响水库安全的严重隐患,主要表现在:
①大坝填筑质量差,坝基为淤泥质土,清基不彻底;坝基多处存在渗漏,渗流状态不安全,右坝脚有4m、左坝脚有7m长滑坡段,下游无排水体。
②大坝上下游未护坡,上下游坡过陡,不满足设计要求,坝面无排水沟。
③溢洪道底板砼衬砌厚度不够,边墙过矮,下游无消能设施及出水渠,洪水不能安全下泄;④输水涵管位于大坝右端,管身为素砼结构,采用砼护管,涵管为φ250mm圆管,管壁厚0.05m,斜拉式启闭机拉杆弯曲,锈蚀严重,启闭困难,无启闭房。
⑤水库无专职管理人员,无管理房及通讯设施,无安全观测设施,进库公路路况差。
为确保工程安全,恢复水库正常运行,根据《江西省小
(2)型水库大坝安全评估技术规定(试行)》的规定和要求,**市水利局于2007年1月31日组织并成立大坝安全评估小组,对大坝安全进行了评估,通过对**水库大坝现场检查,与水管人员(含参与建坝人员)的访谈记录及大坝历年运行资料和管理现状,编写了**水库大坝现场安全检查报告、现场访谈记录报告和大坝安全综合评估报告表,大坝安全类别评定为三类坝,需尽快对工程进行除险加固。
1.2水文
1.2.1基本资料
**水库属赣江流域袁河支流,库区流域属低山丘陵区,植被一般,有一定的水土流失,流域无实测雨量资料,距坝址33km设有**气象站,建于1959年,有1959年~2010年观测的降雨量等资料。
坝址以上控制集水面积0.56km2,主河道长度0.96km,河道平均坡降2.48%。
1.2.2设计洪水标准
根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),**水库规模属小
(二)型,主体工程等级为Ⅴ级。
因该水库最大坝高小于15m,挡水高度小于10m,洪水标准参照平原滨湖区,所以本次设计洪水标准为10年一遇(P=10%),校核洪水标准取上限为50年一遇(P=2%)。
1.2.3设计洪水
**水库流域内无水文观测站,缺乏实测流量资料,邻近流域内也无降雨成因、产汇流条件相似的水文测站作为参证站,无法运用流量资料推求设计洪水,只能运用暴雨资料复核设计洪水。
故本次设计洪水采用与周边库区降雨相近的实测雨量站和江西省水文局2010年编制的《江西省暴雨洪水查算手册》推荐的推理公式法推求。
1.3加固设计
1.3.1大坝加固设计
本次加固后坝顶高程为50.6m,坝顶宽为5m,设泥结石路面;对大坝坝基开挖截水槽防渗,伸入坝基覆盖层,对左坝端集中渗漏点进行破坝重新回填处理;上游坝坡坡比为1:
2.5,正常蓄水位以下采用0.10m厚度混凝土预制块护坡,下设厚0.10m的砂卵石垫层,以上采用草皮护坡;下游坡比维持现状,采用草皮护坡;增设坝面排水系统和上、下游踏步;新建贴坡排水体。
1.3.2输水建筑物设计
经方案比较,本次设计在原址附近新建虹吸管,虹吸装置布置在大坝右端,考虑进水口布置,尽量往河床中心靠。
根据工程枢纽布置现状,虹吸管轴线布置于大坝桩号0+109处,上游取水口布于水库死水位以下(43.4m),出口高程为42.2m,虹吸管长70m,管径250mm,采用DN250镀锌焊接钢管,沿管设5处弯(折)管:
取水口垂直水面上来设一90°弯管,弯头半径0.5m;沿坝面设4处折管,折角约20°。
对灌溉渠首基本按现状进行疏挖、规整,底宽0.8m,纵坡1/400。
1.3.3溢洪道加固设计
本次溢洪道引渠段、控制段、泄槽上游段维持现状;消力池出口接出水渠。
1.4工程设计概算
1.4.1编制依据
按照江西省水利厅“赣水建管字(2006)22号文”颁发的《江西省水利水电工程系列定额》及概估算编制规定,江西省水利厅赣水建管字(2006)242号文发布的标准与定额,赣水建管字[2010]246号文,设计有关资料,设计工程量进行编制。
价格水平年按江西省造价信息2012.1(总第127期)**市建设工程材料信息,主要材料基价按江西省定额站的要求执行。
1.4.2投资主要指标
工程总投资(静态总投资)94.37万元,其中:
工程部分投资93.32万元、水土保持投资0.70万元、环境保护投资0.35万元。
基本预备费率1%,基本预备费为0.92万元。
施工总工期8个月。
1.5工程特性表
**水库工程特性表
序号
名称
单位
加固前
加固后
备注
一
水 文
1
集雨面积
km2
0.4
0.56
2
多年平均年降雨量
mm
1595
1595
3
设计洪水标准及流量
P(%)
(5%)
(10%)
m3/s
8.65
4
校核洪水标准及流量
P(%)
(0.5%)
(2%)
m3/s
15.77
二
水库特性
1
调节特性
年调节
年调节
2
校核洪水位
m
49.25(0.5%)
49.39(2%)
3
设计洪水位
m
49.05(5%)
49.13(10%)
4
正常蓄水位
m
48.52
48.52
5
死水位
m
43.42
43.4
6
总库容
万m3
15
15.8
7
正常水位库容
万m3
11.3
11.3
8
兴利库容
万m3
10.5
10.65
9
死库容
万m3
0.5
0.3
三
工程效益
1
灌溉面积
万亩
0.02
0.02
2
保护人口
万人
0.03
0.03
3
保护耕地
万亩
0.03
0.03
四
主要建筑物及设备
(一)
大坝
1
坝型
均质土坝
均质土坝
2
坝顶高程
m
50.6
50.6
3
最大坝高
m
7
8.4
4
最大坝长
m
120
120
5
坝顶宽度
m
4.7
5
6
上游坝坡
1:
2.1
1:
3
7
下游坝坡
1:
2.0
1:
2.5
自上而下
(二)
溢洪道
1
型式
开敞式
开敞式
2
进口底高程
m
48.52
48.52
3
溢洪道底宽
m
3
3
4
全长
m
36.5
65.5
5
纵坡
0.13
0.1-0.3
6
边墙型式
砼挡墙
砼挡墙
7
最大下泄流量
m3/s
4.77
8
消能型式
无
底流消能
(三)
输水建筑物
1
进口底高程
m
43.42
43.4
2
长度
m
45.0
70.0
3
涵管断面尺寸
m
φ0.25
φ0.25
4
最大过水流量
m3/s
0.12
0.12
5
闸门型式
铸铁闸门
6
启闭机型式
斜拉式
7
启闭机
T/台
2t/1
五
工程投资
总投资
万元
94.37
建筑工程
万元
68.41
机电设备及安装工程
万元
0.18
金属结构设备及安装工程
万元
12.30
施工临时工程
万元
2.05
独立费用
万元
9.46
基本预备费
万元
0.92
水土保持工程
万元
0.70
环境保护工程
万元
0.35
2水文
2.1基本资料
2.1.1自然、地理
**水库位于**市**区**镇**村委**村,距**市约33km,地理位置为东经115º13´33″,北纬27º50´53″。
属赣江流域袁河支流。
库区流域属低山丘陵区,植被一般,有一定的水土流失。
2.1.2水文气象
**水库流域属亚热带温和区,多年平均气温17.8℃,高温多在7月,平均为29.4℃左右,最低气温多在1-2月份,平均6℃。
最大风速15m/s。
流域内多年平均降雨量1595mm,最大降雨量为2115.1mm(2002年),最小降雨量为1076.1mm(1971年),年际变化较大,年内分配极不均匀,其中4~6月份雨量占全年雨量的46.6%。
流域内多年平均蒸发量E601=949.7mm,7、8月份最大,占全年的32.4%,全年无霜期283天。
2.1.3流域特征参数
水库流域无实测雨量资料,距坝址33km设有**气象站,建于1959年,有1959年~2010年观测的降雨量等资料。
本阶段根据万分之一的航测图对流域面积、主河道长度、主河道比降等参数进行量算,量算结果与工程档案等其他资料提供的参数比较见表2.1.1。
表2.1.1水库流域特征参数复核成果表
项目
**水库
原资料
本次复核
流域面积F(km2)
0.4
0.56
主河道长度L(km)
0.96
主河道比降J
2.48%
本次设计采用的流域特征参数:
坝址以上控制集水面积0.56km2,主河道长度0.96km,河道平均坡降2.48%。
2.1.4水位-库容曲线
由于水库无实测库区地形图,本阶段依据《江西省小
(二)型水库基本情况汇编》(1993年03月)、《**小型水库大坝注册登记表》,以及结合万分之一地形图进行了量算,结果与原设计资料对比见表2.1.2。
表2.1.2**水库水位-库容复核对比关系表
黄海高程
水面面积
库容
本次采用库容
原资料
本次
复核
原资料
本次
复核
(m)
(万m2)
(万m2)
(万m3)
(万m3)
(万m3)
43.0
0.18
0
0
0
44.0
0.54
0.36
0.36
45.0
1.26
1.26
1.26
46.0
2.08
2.93
2.93
47.0
2.94
5.44
5.44
48.0
4.096
8.96
8.96
49.0
5.265
13.64
13.64
50.0
6.412
19.48
19.48
51.0
7.735
26.55
26.55
2.2设计暴雨
2.2.1设计暴雨资料的选择
**水库流域内无水文观测站,缺乏实测流量资料,邻近流域内也无降雨成因、产汇流条件相似的水文测站作为参证站,无法运用流量资料推求设计洪水,只能运用暴雨资料复核设计洪水。
故本次设计洪水采用与周边库区降雨相近的实测雨量站和江西省水文局2010年编制的《江西省暴雨洪水查算手册》(以下简称《手册》)推荐的推理公式法推求。
①实测暴雨资料
根据水库周边雨量站,采用和库区降雨成因相近的各雨量站实测雨量为参证降雨资料。
现取**站历年最大一日暴雨值(见表2.2.1),组成暴雨系列进行频率分析,按P-III型曲线进行,得设计暴雨参数和最大一日暴雨值,设计最大24小时暴雨值由设计最大一日暴雨值乘以系数1.14求得。
其适线成果见表2.2.2。
表2.2.1**气象站实测历年最大一日暴雨值
日期
降雨量(mm)
日期
降雨量(mm)
1959.11.1
69.4
1985.7.1
57.6
1960.5.28
117.1
1986.9.7
58.7
1961.6.10
92.2
1987.9.25
59.1
1962.6.18
128.7
1988.5.11
51.7
1963.7.18
79.5
1989.6.30
83.6
1964.6.17
56.2
1990.9.23
100.6
1965.9.12
72.0
1991.3.21
78.3
1966.6.30
129.6
1992.3.19
76.4
1967.6.20
123.6
1993.7.4
93.8
1968.6.27
135.5
1994.6.13
113.9
1969.1.29
154.3
1995.5.26
127.9
1970.5.31
72.2
1996.5.31
142.1
1971.8.8
64.6
1997.7.8
87.4
1972.8.19
116.4
1998.6.14
117.6
1973.9.2
96.8
1999.8.9
87.1
1974.5.5
74.2
2000.6.22
121.3
1975.8.4
94.7
2001.4.19
134.2
1976.6.17
62.3
2002.6.13
132.7
1977.6.19
129.7
2003.8.14
126.7
1978.3.20
47.6
2004.5.12
82.3
1979.6.21
130.2
2005.9.3
81.0
1980.4.28
80.6
2006.4.12
111.7
1981.6.30
73.9
2007.8.12
56.8
1982.6.18
89.1
2008.5.28
97.1
1983.5.15
74.7
2009.4.19
103.6
1984.8.9
125.1
2010.5.13
130.1
表2.2.2各频率实测暴雨成果表单位:
mm
频率(%)
项目
10
5
2.0
1.0
0.5
参数
24小时
158.23
178.58
204.14
222.78
240.77
H=96.22mm
CV=0.35
CS=3.5CV
②《手册》设计暴雨
根据工程地理位置查《手册》附图,得流域中心最大24小时点暴雨量H24=100mm,Cv24=0.52,最大6小时和1小时点暴雨量分别为H6=75mm,Cv6=0.45,H1=45mm,Cv1=0.45,由F=0.56km2和t=1、3、6、24小时分别查得点面系数α1=0.9981,α3=0.9984,α6=0.9986,α24=0.9996。
由H3=H131-n2,计算出3小时点暴雨量,式中1-n2=1.285lg(H6/H1),各频率60分钟、3、6、24小时点面暴雨量成果见表2.2.3。
表2.2.3各频率点面暴雨成果表单位:
mm
频率(%)
项目
10
5
2
1
0.5
参数
H1面
71.86
84.44
101.06
113.18
125.21
H=45mm
CV=0.45
CS=3.5CV
H3面
98.32
115.53
138.27
154.86
171.45
H6面
119.83
140.80
168.51
188.74
208.96
H=75mm
CV=0.45
CS=3.5CV
H24面
168.93
202.92
242.89
282.89
360.86
H=100mm
CV=0.52
CS=3.5CV
因实测资料的变差系数Cv及点雨量均较《江西省暴雨洪水查算手册》查算得出的结果偏小(见表2.2.3),从偏安全考虑本次洪水复核采用《江西省暴雨洪水查算手册》查算方法来进行洪水推算。
2.3设计洪水
2.3.1设计洪水标准
根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),**水库规模属小
(二)型,主体工程等级为Ⅴ级。
所以本次设计洪水标准为10年一遇(P=10%),校核洪水标准为50年一遇(P=2%)。
2.3.2设计洪水计算
根据《江西省暴雨洪水查算手册》使用说明,流域面积小于30km2的,一般采用推理公式法计算设计洪水。
**水库坝址控制流域集水面积0.56km2,本次对该工程的设计洪水推算,采用推理公式法,查《手册》得**水库在产流第IV区,设计前期影响雨量Pa=80mm,Im=130.0mm。
推理公式法计算设计洪水成果如下:
根据表2.5的各种历时各频率暴雨量,按《手册》中的雨型分配表,以1小时为时段,求得设计频率的各时段暴雨量,扣除初损失求得各时段净雨后,再列表计算Qt=0.278F∑ht/t。
由《手册》得,本工程在推理公式分区图的第IV区。
应用第IV经验公式计算m、τ=0.278θ/mQ1/4。
作Qt-t、Qτ-τ曲线,求得各设计频率洪水的地面洪峰Q地面及地面洪水过程。
按《手册》要求,利用地下径流深R下,求出相应频率的地下径流洪峰流量Q地下及地下洪水过程。
将地面、地下洪水过程对应时段流量叠加,即为所求的设计洪峰流量,洪水总量,结果见表2.3.1。
表2.3.1**水库设计洪水成果表
表2.3—1
频率(%)
项目
0.5
1
2
5
10
设计净雨(mm)
213.0
187.7
161.9
127.0
101.1
洪峰流量(m3/s)
10.88
9.65
8.44
6.64
5.18
洪水总量(万m3)
11.93
10.51
9.06
7.11
5.65
2.3.3设计洪水成果合理分析
(1)与周边水库设计洪水成果比较
为进一步论证本次洪水复核成果的合理性,将本次设计洪水与本地区其它水库设计洪水成果进行比较,其洪峰模数与本地区其它水库的洪峰模数较一致,说明成果是合理的,见表2.3.2。
表2.3.2设计洪水成果比较表
水库名称
集雨面积
(km2)
洪峰流量(m3/s)
洪峰模数Q/F2/3
5%
0.5%
5%
0.5%
**水库
0.56
6.64
10.88
10.04
16.01
丰相水库
0.9
9.05
14.80
11.13
17.38
**水库
1.07
10.79
18.15
10.31
17.35
石屋坑水库
1.70
17.48
28.80
12.27
20.22
2.3.4设计洪水过程线推求
根据《手册》中的概化五点折腰多边形过程线推求地面流量过程线。
各转折点的坐标见表2.3.3。
五点概化多边形各转折点座标
表2.3.3
座标
起涨点
起涨段转折点
洪峰位置
退水段转折点
终止点
流量(m3/s)
0
0.1QM地面
QM地面
0.2QM地面
0
时间
0
0.1T
0.25T
0.5T
T
表中:
T为过程线底宽,由下式计算
(小时)
式中:
W为洪水总量,由下式计算
(万m3)
式中:
h为设计净雨总量。
由此可求得各设计洪水的地面过程线,将各设计频率暴雨所产生的地下径流深R下,以及地面洪水过程历时,计算地下径流峰值Qm地下=R下·F/3.6T,地面洪水结束时间,即为地下径流峰值出现时间。
然后自Qm地下开始向前后每增加一个Δt时段,其流量随之减少一个ΔQ地下=ΔT/T·Qm地下,从而求得地下径流过程,并与地面流量过程叠加,就可求得所需的设计洪水过程线。
洪水过程线成果见表2.3.4。
表2.3.4**水库设计洪水过程线表
P=10%
P=5%
P=2%
P=1%
P=0.5%
T(h)
Q(m3/s)
T(h)
Q(m3/s)
T(h)
Q(m3/s)
T(h)
Q(m3/s)
T(h)
Q(m3/s)
0
0.0
0
0.00
0
0.00
0
0.00
0
0.00
1.1
0.58
1.0
0.74
1.0
0.92
1.1
1.04
1.1
1.17
2.6
5.34
2.6
6.82
2.6
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