河水库除险加固工程初步设计报告.docx

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河水库除险加固工程初步设计报告

河水库除险加固工程初步设计报告

-----------------------

-----------------------日期：

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）

华禹勘测设计

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：

宏飞

审　　核：

胡明礼

编制人员：

王颖

王军霞

徐佳秀

华禹勘测设计

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、规程与相关文件

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与洪水标准》（SL252—2000）；

4.《水利水电工程设计洪水计算规》（SL44—2006）；

5.《碾压式土石坝设计规》（SL274—2007）；

6.《溢洪道设计规》（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》（DL5077—1997）；

9.《水工建筑物抗震设计规》（NB 35047-2015）；

10.《水利水电工程钢闸门设计规》（SL74—2013）；

11.《水利水电工程启闭机设计规》（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》（SL106—96）；

14.《水利水电工程施工组织设计规》（SL303—2004）；

15.《水工建筑物抗冰冻设计规》（SL211-2006）；

16.《水利水电工程地质勘察规》（GB50487-2008）；

17.《中小型水利水电工程地质勘察规》（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与洪水标准》（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与洪水标准》（SL252-2000），工程设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准200年一遇。

本次洪水核算按照省水利厅《关于印发“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

m

198.3

正常蓄水位

m

203.3

20年一遇设计洪水位

m

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

m

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险情隐患与加固处理措施

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、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

0.637

防洪标准

设计

年

20

20

校核

年

200

200

水位

死水位

m

198.3

198.3

兴利水位

m

203.3

203.3

设计水位

m

/

204.22

校核水位

m

/

204.78

起调水位

m

203.3

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

Ⅷ

大坝

坝型

粘土心墙砂壳坝

粘土心墙砂壳坝

坝长

m

206

206

最大坝高

m

13

13

坝顶宽

m

7

7

坝顶高程

m

205.85～206.13

206

防护墙顶高程

m

无

206.90

防渗体顶高程

m

边坡坡比

上游坡

1：

1.74～1：

2.59

1:

2.5

下游坡

1：

2.04～1：

2.94

1:

2.25

排水体型式

无

无

排水体长

m

溢洪道

型式

开敞式

开敞式

堰（闸）顶高程

m

203.3

203.3

控制断面净宽

m

10

4

溢洪道总长

m

80

80

泄槽长

m

/

/

泄槽宽

m

/

/

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

预制砼压力管道

断面尺寸

m

ф0.5

ф0.5

洞身长

m

60

60

进口底高程

m

198.3

198.3

设计流量

m3/s

0.3

0.3

闸门型式

0.5*0.6铸铁闸门

0.5*0.6铸铁闸门

启闭机型式、型号

竖井式

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省水利厅《关于印发“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“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、二十年一遇与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

K

3.12

3.12

流域多年平均最大24小时降雨量

H24

118

118

变差系数

Cv

0.58

0.58

皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数

Kp

2.16

3.51

24小时降雨量

H24

254.88

414.18

洪峰流量模数

qm

33.62

54.87

洪峰流量

Qm

23.55

38.45

净雨深

hR

148.98

262.72

洪水总量

W

10.44

18.41

洪水历时

T

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，钻孔进行注水试验。

3.2区域构造稳定性与地震动参数

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围无活动断裂，近场区20～40km围历史上发生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，以与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，向河流上游与周边产生浸没问题，但由于河沟地面坡度陡，因此浸没围很小。

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》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与少量残积物，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防渗体土料要求，压实度为0.85~0.93，不符合规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、厚度基本符合规技术要求，乱石大小、厚度不符合规技术要求。

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与全强风化岩石，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砂砾填筑料质量指标要求；相对密度不符合规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砂砾料填筑质量指标要求；相对密度不符合规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

C

φ

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

0

30

4.7E-02

壤土

1.92

23.6

2.72

4.50

20

14.5

19

14.0

16

17.0

4.1E-05

砂壳

砾质壤土

1.74

6.5

2.65

6.00

0

30

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

C

φ

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

0

30

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。

根据现场调查与查勘，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》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。

分布于洞身两侧与上部。

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

根据调查访问与钻探结果，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，含少量砂砾与铁锰结核，切面稍滑，干强度与韧性中等。

（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、地貌与地质条件分类，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，主要质量指标基本满足