某水库初步设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流某水库初步设计.精品文档.1.综合说明1.1绪言XX水库位于安徽省XX县XX集西北约2km,处在淮河流域池河支流的XX河上游,距XX县城东9km,距定滁路1.1Km。水库集水面积72km2,总库容3618万m3,设计灌溉面积5.1万亩,是一座以灌溉为主,结合防洪、养殖等综合利用的中型水库。XX水库于1959年1月动工兴建,1961年停建,1964年10月复建,1965年12月竣工,1976年按千年一遇校核标准加高成现规模。由于该水库大坝为多期施工完成,且土方多为民工施工,溢洪道、涵洞施工质量差,工程质量先天不足;在运行过程中不断出现险情,严重
2、影响水库的安全。XX水库工程位置见附图11;XX水库枢纽工程平面位置布置见附图12。2003年6月,水利部南京水利科学研究院联合滁州市水利勘测设计院对XX水库存在的问题进行分析研究,整理分析了历次勘测设计资料和40多年运行管理资料,同时开展了野外勘测、室内土工试验等工作。编制完成了XX水库大坝安全论证总报告、XX水库大坝质量评价报告、XX水库工程运行管理报告、XX水库大坝防洪安全复核报告、XX水库大坝渗流安全评价报告、XX水库大坝稳定及抗震复核报告、XX水库大坝现场安全检查报告XX水库大坝土工试验报告等8篇专题报告。2003年8月滁州市水利局主持召开了 “XX水库安全鉴定会”(安全鉴定报告书见
3、附录一),结论认为:水库设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为1000年一遇;坝顶高程满足规范要求。根据中国地震烈度区划图(GB18306-2001),XX水库坝址区基本地震加速度值为0.10g,对应地震基本烈度7度区。在地震力作用下,大坝上下游坝坡抗震稳定不满足规范要求。坝顶宽度4.0m不满足规范要求;坝体填筑质量差,压实度不符合规范要求;坝坡抗滑稳定安全系数小于规范要求;大坝清基不彻底,未做防渗处理,坝体存在多处集中渗漏,坝后渗流出逸点高,坝坡无反滤保护措施。溢洪道结构布置不合理,消能工不完善,冲刷严重。放水涵洞洞身均为坝下埋设式圬工结构,洞身漏水。大坝缺乏必要的监测设施,管理设施不完善
4、。综上所述,XX水库大坝渗漏严重、变形沉陷、抗渗稳定得不到保证、抗震稳定不满足规范要求、输泄水建筑物老化,水库已不能按设计要求正常运行,加之缺乏必要的安全监测设施和有效的防汛设备,属三类坝,应尽快立项除险加固,以防造成重大灾害,并充分发挥水库的社会经济效益。2007年10月水利部大坝安全管理中心对鉴定结论进行了复核,复核认为该水库为三类坝。(安全复核意见见附录二)。受XX县水务渔业局委托,我院开展XX水库除险加固工程初步设计工作,按初设深度要求,本次又补充了野外地质勘探工作,并在此基础上对水库存在的问题进行了进一步分析,经多方案比选确定了加固工程措施,于2007年4月编制完成了XX县XX水库除
5、险加固工程初步设计。安徽省水利厅初审后报水利部淮河水利委员会,淮委水利水电工程技术研究中心受淮委委托,组织专家于2008年4月1419日在安徽省滁州市召开了安徽省XX县XX水库除险加固工程初步设计报告专家评审会,提出了安徽省XX县XX水库除险加固工程初步设计专家评审意见(以下简称专家评审意见)。按照专家评审意见的要求,我院对进行了认真、仔细的复核计算和修改,编制完成了XX县XX水库除险加固工程初步设计报告(报审稿)。本次修正的主要内容如下:(1)坝顶高程采用63.0m、坝顶迎水面设0.3m厚的混凝土防浪墙、墙顶高程为63.7m ,坝顶宽6.5m,下游坡不变。(2)经防渗工程设计方案技术经济比较
6、,在0+0000+650段采用40cm厚塑性砼防渗墙,在0+6501+060段采用多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙,厚40cm。并做好坝肩防渗处理及防渗体与穿坝建筑物的连接设计。(3)大坝上游坝坡河槽段在水位骤降时安全系数不满足规范要求,加固措施根据该水库的实际条件,采用在大坝上游老河槽0+2000+580段,上游压重体改为抛石压重体,抛压坝脚。(4)现有坝上游护坡经安全复核,已不满足于规范要求,设计经方案比较后采用厚0.3m的干砌石护坡,水下采用抛石护坡的处理方案。(5)溢流堰净宽为35m,为了避免预制平板桥墩和拱桥拱座阻水,减少溢洪道净宽,故选择交通桥跨径为净35m微弯板桥结构型式,拱桥座平6
7、0.8m 高程,接近30年一遇设计洪水位61.06m,桥面高程为64.1m,微弯板桥矢高2m,矢跨比为1/17.5。(6)南涵洞底板地基反力大于允许承载力,为了防止涵洞和竖井间产生不均匀深陷,经比较采用换填水泥土垫层法,对地基进行加固处理。灰土垫层深度为1m,宽度为1.81.00=2.8m,垫层中水泥含量为10。1.2水文气象XX水库地处江淮分水岭,缺水易旱,流域形状为长条形,河沟为单干形,分叉较少,自西北向东南流,河道全长18.8km。历年降雨量平均为917.9mm,最大日降水量为152.8mm,发生在1998年7月2日,最大月降水量452.6mm,发生在1991年7月,最大年降水量1616
8、.9mm,发生在1991年;年最大径流量6487.1万m3,最高洪水位达60.87m,发生在1991年7月4日。 根据水库管理单位19812004年实测资料并用石角桥站径流资料系列插补延长,得出XX水库多年平均年径流深213.4mm、多年平均年径流量1539万m3。根据安徽省水文水资源站网规划要求,在XX水库设立水文观测站,建设XX水库水文自动测报系统,与水库除险加固工程同时实施。1.3工程地质1.3.1场地地质、地貌条件XX水库两岸属低山丘陵区,水库正常蓄水位为59.80m,水库仅在南侧及库尾有山坡,山顶高程多在75100m,库岸有岩石出露;其余为连绵的低山丘陵,存在有狭长的冲沟,但其沟底高
9、程高出正常蓄水位较多,冲沟地表均出露有晚更新统(Q3al)地层,其土质为粉质粘土,可硬塑状,含铁锰质结核,其透水性极小。从水库的地形条件来看,北侧及库尾均为较厚实的山体,其余为低山丘陵,形成了一个封闭的库盆,因此在地形上不会对邻谷造成渗漏;在地质上,库岸出露岩石以透水性较弱的砂岩、砂砾岩为主,虽在库尾分布有可溶性岩层,但岩溶发育深度及程度较浅,可溶性岩层分布位置未构成渗漏通道。另外,库周地势低洼的沟谷、邻谷均分布有晚更新统(Q3al)地层,其透水性极小,另外加上水库多年的淤积效应,因此库水不存在向库外渗漏,从水库运行三十多年的情况来看也未发现库区渗漏问题。库区北岸山坡坡度一般在1530之间,水
10、库边基岩基本出露,岩层产状平缓,岩层全强风化带不厚,库岸较稳定;其余库边出露的地层主要为第四系上更新统河流相冲积物,河流开阔,两岸地形明显变缓,坡度一般小于15。由上分析可知,库区两岸岸坡整体均较稳定,水库建成至今库区未见有明显的库岸滑坡、崩塌等岸坡不稳现象。库区为低山丘陵区,库区水土保持较好。库周沿岸多为基岩和第四系覆盖层组成,库区低山丘陵坡度较为和缓,第四系覆盖层呈可塑硬塑状,因此水库区固体径流量不大。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001),工程区地震动峰值加速度为0.10g,相应的地震基本烈度为度。XX水库主要建筑物属3级,需进行抗震复核计算。1.3.2大坝工程地质条件及评
11、价(1)坝体填土质量分析坝身填土,主要来源于坝轴线附近的河漫滩上,成份以重粉质壤土为主,局部夹有中粉质壤土。根据其土层性质又可分为:0层坝身人工填土层土为重粉质壤土。层土为中粉质壤土,为中等偏高压缩性土。层土为重粉质壤土粉质粘土,为中等偏低压缩性土。层为残坡积物主要成份为粉质粘土夹砾石,该层在右坝肩直接出露。层:砂砾岩,岩石呈棕红色,褐红色。坝体土料主要来源于大坝上、下游附近河谷低洼地段,成份以重粉质壤土为主,部分为中粉质壤土。坝由于填筑质量较差,运行期间多次出现各种险情,但受各种因素的限制,治理不彻底,各种隐患依然存在。从野外的注水试验和历年汛期时的险情及勘察时钻孔渗水的情况来看,主坝坝体渗
12、透性差异较大,即坝体上部45m的渗透系数属微弱透水性,个别属于中等透水性,且在高水位时有渗水漏水现象,需进行处理。从坝顶算起45m以下的土体因受坝体多年自重应力压密作用,渗透系数较小一般为110-6110-5cm/s,为微弱透水性,能够满足碾压式土石坝设计规范(SL2742001)中的要求。由于所取土样的随机性(部位)和局限性(数量),渗透系数较小,为微弱透水性,不能代表坝身的全部,由于大坝多年来分期施工,上坝填筑的土料质量难以控制,坝后地面的沼泽化,就充分的说明了这一点。从坝身填土的干密度来看,填筑质量也有一定的差异性。本次勘察在坝身TK1、TK2位置取样作击实试验,最大干密度分别为1.64
13、g/cm3、1.68g/cm3,平均值为1.66g/cm3。坝顶上部5.0m坝身填土干密度大多集中在1.461.61g/cm3,平均值为1.54g/cm3,平均压实度为92%,坝顶5.0m以下的坝身填土干密度在1.481.68g/cm3,平均值为1.56g/cm3,平均压实度为94%。说明坝身填土5.0m以下的填筑质量略好于上部,但均低于碾压式土石坝设计规范(SL2742001)中96%98%的要求 (2)坝肩、坝基稳定性评价右岸坝肩有时有水体渗出,其原因较为简单,由于在坝肩施工中未作任何清基处理,原地表有一层残坡积物,残坡积物表层结构较松散,成份较杂,导致坝肩与坝基接触处漏水,构成右坝肩的渗
14、漏主要通道。从地表观察,渗水点也基本位于坝肩与坝基的接触面处。左岸坝肩背水坡坡脚也有渗水点,但渗漏量不大,从地形上看也是位于坝肩与坝基接触面处。河床在筑坝前清基不彻底,坝基为原河床和河漫滩,土质不均,且夹有青灰色软土,沿坝基接触面将会产生渗漏。据本次试验成果,坝基层土,为弱微透水性;坝基层土,为极微微透水性,一般不会产生渗漏;通过野外注水试验(见表3),坝身与坝基接触面(0层与层、0层与层),为中等透水性,是坝下游坡脚漏水主要原因;坝基土层与基岩接触面,亦呈中等弱透水性,但上部因为有透水性微弱的土层覆盖,因此,对坝基渗漏影响不大。1.3.3正常溢洪道工程地质条件与评价(1)工程地质条件正常溢洪
15、道紧邻大坝右端,为一开敞式溢洪道,堰顶高程59.80m,宽35m,设计最大泄量207m3/s,消能型式为底流式消能。根据本次溢洪道工程地质测绘以及钻孔揭露情况,溢洪道两侧墙基岩已出露,溢洪道底板地基及右侧边墙地基大部分为基岩,覆盖甚为浅薄。揭露地层主要有层残坡积层粘土夹砾石,还有层基岩砂砾岩。(2)评价溢洪道底板及侧墙基础绝大部分座落在基岩上,其强度能满足溢洪道侧墙以及底板基础的承载要求。正常溢洪道泄槽段两岸边坡,高度为610m,大部分为岩质边坡。基岩为砂砾岩,裂隙不发育,但由于砂质与砾石胶结,局部不太好,遇水易崩解,会造成一些风化块石、岩屑直接掉入溢洪道底板,对底板砼造成破坏。由于消力池位置
16、基岩出露在地表基本为强风化,抗冲能力极差,在泄洪水流的长期冲刷下,目前已形成了冲刷大坑。坑两侧坑壁呈直立状,且有继续崩塌的趋势,危及两岸边坡的稳定性。1.3.4非常溢洪道工程地质条件与评价非常溢洪道位于大坝北端,为开敞式明渠,宽度100m,底高程为61.0m,设计流量为89m3/s。非常溢洪道处地形较为平坦,为一片田地,地面高程为60.4061.50m。非常溢洪道地基地层较为单一,主要由层重粉质壤土粉质粘土及残坡积层层粉质粘土夹砾石组成。 评价:非常溢洪道地层由强度高,渗透性小的粘性土组成,抗冲刷抗渗能力好,强度能够满足工程要求。非常溢洪道较为单薄,可加高加厚,必要时,进行混凝土浇筑。对于非常
17、溢洪道上下游,可对地形进行稍微修整。1.3.5放水涵洞工程地质条件与评价(1)南放水涵工程地质条件与评价南放水涵位于大坝桩号0+038位置,修建于1959年,为浆砌箱涵,底高程为52.0m,断面尺寸为1.00.9m,设计流量2.0m3。 南放水涵工程地质条件,分述如下:0层:坝身人工填土,成份以重粉质壤土为主,局部夹有中粉质壤土。层:重粉质壤土。层:中粉质壤土。层:砂砾岩。评价:南放水涵基础底板面高程为52.0m,底板基础位于层重粉质壤土中,该层承载力不高,但浆砌箱涵对承载力要求不高,承载力能够满足要求;该层土呈弱微透水性,抗渗强度也基本满足工程要求。南放水涵基础底板底高程为51.7m,局部位
18、于堤身与堤基接触面处,防渗能力稍差,加固时应引起重视。(2)北放水涵工程地质条件与评价北放水涵位于大坝桩号0+625位置,修建于1959年,为浆砌拱涵,底高程为52.5m,断面尺寸为1.41.4m,设计流量3.6m3。北放水涵工程地质条件,分述如下:0层:坝身人工填土,成份以重粉质壤土为主。层:重粉质壤土粉质粘土。层:粉质粘土夹砾石。层:砂砾岩。评价:北放水涵基础底板面高程为52.5m,底板基础位于层重粉质壤土粉质粘土中,该层承载力较高,承载力能够满足要求;该层呈极微微透水性,抗渗强度也满足工程要求。北放水涵基础底板底高程为52.15m,基本位于坝身填土中,接近坝身与坝基接触面处,防渗能力稍差
19、,加固时应引起重视1.3.6天然建筑材料(1)土料拟选土料场位于非常溢洪道北侧农田里,地面高程为63.063.70m,勘探料场面积100180m,可开采深度2.53.0m不等,表层0.10.2m为耕植土。勘探储量约为6.0万m3,土质为褐黄色重粉质壤土粉质粘土,适合做均质坝土料和防渗体土料。(2)石料、砂料工程区多分布有低山丘陵,基岩多为砂砾岩,不适合于本工程用。大坝护坡块石料,可直接从水库周边范岗乡泉坞山石料场或拂晓乡石料场购买,其岩性多为石灰岩,储量丰富,强度较高,成形较好,运距约为1520km,完全能满足工程要求。工程区内虽分布有少量砂砾料场,但储量较少,含泥量较大,不宜作为混凝土的粗细
20、骨料,混凝土的粗骨料可用石料加工而成,混凝土所用细骨料可用外购方式从本县池河采砂场购买,该料场储量丰富,完全能满足工程需要。1.4工程规模和综合利用效益1.4.1工程规模XX水库现状规模为1976年(“75.8”河南大水后)核定:水库正常蓄水位为59.8m,相应库容1950万m3;设计洪水标准为100年一遇,水位61.68m,相应库容3138万m3;校核洪水标准为1000年一遇,校核洪水位62.33m,总库容3670万m3;死水位52.0m,相应库容50万m3。本次除险加固设计根据防洪标准(GB50201-94)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000),XX水库为中型水库,工程
21、等别为等,永久建筑物级别为3级。水库设计洪水标准为50100年一遇,校核标准为10002000年一遇,XX水库总库容在中型水库中偏下限,防洪标准取下限值,设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为1000年一遇。本次除险加固后,水库设计洪水标准50年一遇时,库水位61.35m,相应库容2938万m3;校核洪水标准1000年一遇时,库水位62.27m,相应库容3618万m3;设计兴利水位59.8m,相应库容2004万m3;死水位52.00m,相应库容50万m3。XX水库工程枢纽布置见附图131.4.2综合利用效益(1)灌溉效益XX水库自建成投入运行以来,主要用于灌区农业灌溉,灌区设计灌溉面积5.1
22、万亩,其中自流灌溉3.6万亩,提水灌溉1.5万亩,多年平均灌溉水量924万m3。自水库建成后,从根本上改变了灌区的农业生产条件,复种指数由1.2提高到1.9,粮食单产由350斤增加到1200斤,水库是灌区农业生产丰收的根本保障。(2)防洪效益XX水库自建成投入运行以来,发生较大的洪水近十次,其中1991年洪水最大, 1991年6月13日最大24小时降雨量124.3mm,最大3日降雨量219.8mm,最大入库洪峰流量165.41m3/s,最大泄洪流量61.91m3/s,削减洪峰62.6%,最高洪水位60.87m,相应库容2676万m3,滞洪库容672万m3,泄洪总量4316万m3。由于水库的滞洪
23、削峰作用,从而大大地减轻了定滁路、XX镇及下游河道的防洪压力,确保了下游1.5万人口、4.5万余亩耕地的防洪安全。(3)养殖效益XX水库水面总面积约0.352万亩,水温适宜,适合大面积水产养殖,自建库以来,每年产鱼约20万公斤,收入约21.5多万元,另外库内有200箱网箱养鱼,主要养殖回鱼,每箱年产回鱼5000公斤,效益较好。1.4.3枢纽布置大坝为均质土坝,最大坝高18.6m,坝顶高程为64.0m,坝顶宽4m,坝顶长1060.0m。大坝坡比均为1:2.5,上游坡为干砌块石护坡,护坡高程自51.062.0m。大坝下游坡是草皮护坡,大坝下游坡55.0m高程设有平台,平台顶宽2.0m。大坝横断面见
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- 水库 初步设计
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