某水库除险加固工程初步设计1

1 综合说明

1.1工程概况

1.1.1地理位置及自然地理环境

某水库位于某市太平镇北张庄村，东经112°59 ′，北纬32°3′，距某市城区25km，拦截泥河支流，承雨面积4.2km2，是一个以灌溉为主兼有防洪、水产养殖等综合效益的小(一)型水库。本次设计复核总库容188.1万m3，兴利库容116万m3，死库容4.5万m3，调洪库容67.6万m3。

水库库区周围为低山丘陵地形,大坝两肩为云母岩、大理岩。库区上游系桐柏山系西南麓之余脉，库区下游为岗坡状平原，地面坡度10°以下，在地貌成因上，属风化剥蚀及水力侵蚀堆积共同作用的结果。库区地层主要分布有第四系中更新统冲洪积冲积粘土、壤土和太古应山群云母片岩和大理岩。

水库枢纽及其灌区属亚热带季风气候区，具有四季分明、光照充足、气候温和、无霜期较长、严冬酷暑短、雨热同季和气候多宜等特点。据气象部门统计资料，年平均气温14.9℃，极端最高气温40.8℃，最低气温-15.1℃，无霜期229天，日照时数2100小时左右，年平均太阳辐射为108—114千卡/平方厘米。

1.1.2枢纽工程现状

某水库枢纽工程包括大坝、溢洪道和输水涵管等建筑物，现将主要基本建筑物情况分述如下：

（1）大坝

大坝为均质土坝，坝顶高程191.4m，坝顶长425m，坝顶宽3.0m～3.8m。大坝内坡1:2.7，外边坡较陡，外坡1:2.0。大坝内坡189.7 m高程以下采用干砌块石护砌，外坡为草皮护坡。坝顶兼有交通功能，是北张庄村通往西袁庄的乡村公路。

（2）输水涵管

输水涵管位于大坝0+410处，为城门洞形现浇钢筋砼管，内径宽0.8m，高1.2m，管底进口高程181.90m，输水流量3.0 m3/s。进口安装有直径0.8m的圆筒活塞闸门，启闭机为3T手摇螺杆启闭机。涵管出口紧接灌溉渠道，可灌溉下游2900亩的农田。

（3）溢洪道

溢洪道位于大坝右岸，系利用一处较低的山凹开凿而成，其泄流型式为开敞宽浅式明渠，进水渠渠首底部高程189.7m，底宽7m。溢洪道范围为强风化云母片岩及中-微风化大理岩，强风化云母片岩成状，抗冲刷能力极低，未衬砌，且洪水季节易冲毁。

1.1.3工程设计与建设过程

某水库于1971年12月由太平人民公社自行组织修建。当时正值文革时期，建设程序极为混乱，规划、设计、施工极不规范，由农民技术人员负责设计和施工，在未做地质工作的情况下，仅从地形条件和工程量方面进行比较后选定了坝址，根据坝区附近土料和民工施工的特点决定大坝采用均质土坝的型式，县水利局派技术员现场指导。太平人民公社组织民工施工，采用机械碾压。该工程1974年5月建成并投入使用，由于该工程施工期间正处于动乱时期的原因，没有留下任何设计和施工等方面的资料。

1.1.4水库的地位和作用

某水库有着较大的经济效益和社会效益，一是控制灌溉面积2900余亩；二是防洪则保护下游2000多亩耕地和2个村1500多人的生命财产安全；三是有着一定的养殖效益。

1.2工程地质

由于本工程属于小型水利工程，建坝以来一直未做地质勘探工作。2007年4月—5月，为配合安全论证工作，某市水利局委托中南勘察基础工程总公司对水库大坝和溢洪道进行了必要的勘探、野外地质调查、现场及室内试验工作，从而为工程设计提供了可靠的基础资料。

水库地处秦岭褶皱东段南部和扬子准地台北缘中段构

造体系的联合或复合地部位。区内岩浆活动、变质作用、沉积建造及新构造运动特征显著。

枢纽及其库区为低山丘陵地形，侵蚀剥蚀地貌，总的地势呈现出自北东向西、西南逐渐降低的趋势。

大坝两肩为云母岩、大理岩，坝基底下为云母片岩及大理岩，坝基下强风化云母片岩成砂状，透水性相对较好。溢洪道范围前部为云母片岩，后部为大理岩；与坝基底下揭露的地层基本一致。

区域资料表明，坝址周围不存在大的活动性断裂，至今也无发生过强震的历史记录。根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》确定工程区地震动峰值加速度为0.05g, 对应地震基本烈度为Ⅵ度。

1.3洪水复核与防洪调度方案

按照国家《防洪标准》（GB50201-94）和水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程属Ⅳ等工程，主要建筑物属4级建筑物。其设计洪水标准按30年一遇，即P=3.33%；校核洪水标准按300年一遇，P=0.33%。由于某水库无实测水文资料，洪水计算只能采用暴雨途径推求水库坝址洪水。暴雨资料采用《湖北省暴雨径流查算图表》提供的流域暴雨参数进行推求。

据本次水文及调洪演算结果，在溢洪道进水渠渠首底部高程为189.70m条件下，30年一遇设计洪水位190.88m，相应洪水总量82.92万m3，经水库调节后下泄洪峰流量16.85m3/s；300年一遇校核洪水位191.56m，相应洪水总量123.98万m3，经水库调节后下泄洪峰流量36.08m3/s。根据溢洪道工程设计规范的相关规定，本工程溢洪道消能防冲设施按20年一遇洪水标准进行设计，按30年一遇洪水标准进行校核。

本次调洪演算结果表明,在现状条件下,大坝欠高1.04m，水库防洪能力仅为10年一遇。在防洪调度方案选择时，根据水文及调洪演算结果，综合考虑工程量、投资、施工条件及工程安全等因素，权衡利弊，经过以下三个方案比较：（1）保持现有的溢洪道规模，加高培厚大坝，增加调洪库容；（2）保持现有的坝顶高程不变，增加和扩大溢洪道的泄洪能力;（3）完建现有溢洪道，坝顶新建防浪墙来满足水库防洪要求。推荐采用第三种方案即采取保持现有的溢洪道规模，在原坝顶上加0.2m厚的泥结石路面并在坝顶增设0.9m 高的防浪墙的途径来解决水库防洪安全问题。

1.4工程存在的主要问题和除险加固的必要性

某水库建于文革时期，限于当时的政治背景和生产力水

平，规划设计的基础工作十分薄弱，建设管理混乱，缺乏完善的施工规程和质量检测措施，质量没有得到有效地控制，从而为水库枢纽留下了不少缺陷和隐患。水库建成运行后，几乎未做过维修工作，加上年久失修，管理手段落后，使得水库多年带病运行，严重影响工程的正常运用。根据防汛要求，因汛期实行限制蓄水而被迫弃水，造成水资源浪费并且影响工程效益的正常发挥。2004年4月9日，襄樊市水利局组织有关专家、工程技术人员组成了大坝安全鉴定专家组，对某水库大坝进行了现场安全检查。2004年8月,襄樊市水利规划设计院对水库大坝安全进行分析论证，并按水利部颁发的《大坝安全鉴定办法》将其定性为Ⅲ类坝。2005年5月，水利部大坝安全管理中心以坝函[2005]1027号文核查某水库为Ⅲ类坝。其存在的主要问题如下：

（1）水库坝顶高程欠高，水库防洪能力不能满足《防洪标准》（GB50201-94）要求。大坝目前防洪能力仅10年一遇。

（2）坝顶现有宽度小于规范要求的最小值，大坝坝基渗漏严重。坝基有强风化云母片岩层，透水率大于规范要求的10LU值，最大q=27.3Lu，超出了现行规范对坝基的要求。

（3）大坝上游坡护砌块石厚度不够,风浪淘刷塌陷严重。大坝浸润线偏高，大坝坝体渗透坡降大于壤土允许渗透坡降值，坝体不满足渗透稳定要求。下游坡无反滤排水设施，