某水库除险加固工程设计报告书

某水库除险加固工程设计报告书1 综合说明1.1工程概况XX水库坝址位于醴陵市栗山坝镇上湖村，属湘江水系渌江支流，集雨面积0.52km2；XX水库是一座具有防洪、灌溉（设计260亩，有效260亩，最大实灌260亩，供水量9.6×104 m3）、养鱼（养鱼水面45.3亩，最高总产11.3t）等综合效益的小（二）型水库。

水库于1958年2月动工，1958年11月完成，设计单位醴陵市水利局，施工单位醴陵市栗山坝镇上湖村。

主要建筑物为4级，水库洪水标准重现期，设计按30年，洪峰流量4.19m3/s，洪水总量9.6×104 m3；校核洪水重现期300年，洪峰流量6.45m3/s，洪水总量14.5×104 m3，水库为年调节水库。

正常蓄水位65.0m，水库正常库容19.8万m3，总库容23.1万m3。

枢纽建筑物由大坝、溢洪道、涵洞等建筑物组成。

大坝为均质土坝，坝顶高程66.0m，最大坝高14.4m，坝顶轴线长56m，坝顶宽5m；上游坡坡比为：1:2.6；大坝下游坡坡比自上而下为1:2.4、1:2.5，平台共1级，宽度为2m。

溢洪道位于右岸山体边，为岸边正槽式宽顶堰，堰顶高程65.0m,堰顶宽4.0m，最大下泄流量5.3m3/s，溢洪道长度35m。

涵洞位于坝体左端，为砖砌拱涵，断面为0.5×0.3 (m)，进口底高程53.0m，输水流量0.13m3/s。

设计灌溉面积260亩，实际灌溉面积52.4亩。

1.2 主要工程现状XX水库枢纽工程于1958年11月竣工蓄水。

由于水库建设阶段所处历史环境，XX水库是一个典型的边设计边施工的工程，施工以群众运动为主，采用土法上马，前期准备工作严重不足，施工仓促。

工程设计标准低，资金投入严重不足，加上后期管理工作也没很好跟上，致使工程存在重大缺陷，虽然经过多次局部处理，至今仍未彻底解决问题。

主要工程现状为：1）大坝（1）大坝上游坝坡无护砌冲刷严重。

（2）下游坝坡杂草密布，中间部位局部下沉。

（3）下游坝脚无反滤和排水体，两坝肩坝脚无排水沟。

（4）坝体土质和施工质量差，坝基接触面呈带状渗漏，。

（5）大坝左右岸绕坝渗漏现象严重。

2) 溢洪道：（1）进口无护坦。

（2）溢流堰堰体漏水严重，堰体表层砼剥蚀，呈麻面状。

堰体有多条横裂缝贯穿上下游堰体。

（3）溢洪道完全破坏，现做简易小路使用，无消力池。

3) 涵洞：输水卧管渗水严重。

2 水文2.1 流域概况XX水库坝址位于醴陵市栗山坝镇上湖村，属湘江水系渌江支流，集雨面积0.52km2。

主坝坝型为均质土坝，坝顶高程66.07m，最大坝高14.4m，坝顶轴线长56m，坝顶宽3.2m，上游坝坡坡比（从上至下）2.6，下游坝坡坡比（从上至下）2.4；2.5。

校核洪水位64.735m，总库容23.1万m3；正常蓄水位63.8m，正常库容19.8万m3。

水库流域面积0.52km2，坝址以上流域呈近似长方形，河道干流长度1.235km，干流平均坡降35.3‰，流域内植被良好，属丘陵地区。

2.2 气象醴陵市属亚热带湿润气候区，雨量充沛，日照充足，四季分明。

采用醴陵市气象站（1956—1995）统计资料，醴陵市多年平均气温17.5℃。

极端最高气温40.4℃（1971年7月21日），极端最低气温-8.2℃（1972年2月9日），多年平均日照时数1665h，多年平均相对湿度81%，多年平均降雨量1549.0mm，多年平均蒸发量1375.5mm，多年平均风速2.4m/s，最大风速21.0m/s（1979年4月12日），相应风向WNW。

铁河流域的洪水主要由暴雨形成，暴雨一般发生在3～8月，其中3～6月的暴雨多为气旋和地形雨，7～8月由于受沿海台风的影响，大多为台风雨。

夏季暴雨频繁，来势凶猛，常常造成地域性灾害。

3～8月降水量占全年的70.4%；4～6月三个月降水量占全年降水量的43.9%； 9月～次年2月降水量仅占全年降水量的29.6%。

2.3 径流XX水库所在的流域无水文实测资料，也没有开展水文观测，本次分析计算主要依据《湖南省暴雨洪水查算手册》,采用公式推理法计算,精度能满足工程设计要求。

2.4 设计洪水复核本次设计洪水的复核采用由暴雨推求洪水的方法来推算设计洪水。

2.4.1 工程等级及洪水标准复核（1）工程等级复核XX水库总库容23.1万m3，设计灌溉面积0.026万亩，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）（以下简称标准）中2.1.1表中知，本工程等别为Ⅴ等工程，工程规模为小（2）型，相应的永久性水工建筑物大坝、溢洪道等建筑物级别为5级。

（2）洪水标准复核本工程地处山区、丘陵地带，坝型为均质土坝,查询《标准》表3.2.1中的有关规定，因考虑到本工程的最大坝高只有14.4m，故取下限，即：设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。

消能防冲建物物按30年一遇洪水标准设计。

2.4.2 设计暴雨设计暴雨采用《湖南省暴雨洪水查算手册》（1984年）（以下简称“手册”）推求。

XX水库处于湖南省暴雨洪水一致区第二区，产汇流第一区，查湖南省年最大24小时点雨量、变差系数等值线图，均值取100.0mm，变差系数Cv取0.45，偏态系数Cs=3.5Cv，采用P-Ⅲ曲线，适线成果见表2.4.1。

XX水库年最大24h设计暴雨成果表2.4.1 南省单位：mm2.4.3 用推理公式推求设计洪水（1）洪峰流量的计算本次XX水库设计洪水按《湖南省暴雨洪水查算手册》中的推理公式计算。

计算公式如下：FR Q tm ⨯=τ278.0)/(278.04/13/1m Q J m L ⨯⨯=τ式中：Qm —地表最大洪峰流量（m3/s ） F —流域面积（km2） Rt/t —时段净雨强度 τ—汇流时间 L —流域长度（km ） J —干流平均坡降 m —流域汇流系数 θ—流域地理参数XX 水库暴雨一致区为2区，产流为Ⅰ区，I0＝30mm ，地表径流系数ψ根据不同频率在0.75～0.80之间取值。

洪水汇流时间τ在2.19～2.5h 之间，流域地理系数θ值为4.451，流域汇流系数m 值为0.301，将上述有关数据带入汇流公式，又根据时段净雨强度tt R t ~/历时曲线，求出各频率设计洪峰流量。

成果见表1.4.2。

由表可得XX 水库10年一遇设计洪水3.80 m3/s ，30年一遇设计洪水4.47m3/s ，100年一遇设计洪水5.90 m3/s ，300年一遇设计洪水6.49 m3/s 。

（2）设计洪水过程线的推求坝址洪水过程由本流域的地面径流过程与地下径流过程线叠加而成。

地面径流采用标准径流分配过程线法，地下径流过程利用等腰三角形法推求，由此而得的坝址洪水过程线成果见表2.4.2及图2.4—1～2.4—4。

XX 水库各频率天然洪水过程线表2.4.2 单位：m3/s3.60 2.047 2.25 2.44 1.599 1.70 1.85 1.258 1.29 1.45 1.024 1.01 1.14 0.788 0.80 0.91 0.576 0.64 0.71 0.699 0.49 0.51 0.405 0.35 0.38 0.277 0.27 0.23 0.085 0.16 0.13 0.00 0.09 0.05 0.04 0.00 0.00图2.4—1（P=0.33%）图2.4—2（P=1%）图2.4—3（P=3.3%）图2.4—4（P=10%）（4）洪水成果的合理性检查本次成果与XX水库原有设计洪水成果进行比较，XX水库原有洪水标准为30年一遇设计，相应设计流量为4.19m3/s，本次计算4.47m3/s；300年一遇校核，相应流量为6.45m3/s，本次计算6.49m3/s。

均大于原有设计洪水成果。

XX水库建成于1956年，原设计采用资料系列较短，本次计算资料系列较原设计更具有代表性，推荐采用本次计算的设计洪水成果。

XX水库设计洪水参数及成果表表2.4.32.4.4 施工分期洪水根据施工专业确定的施工期为11月～次年2月，由于本流域及邻近流域没有小河站的实测洪水资料，施工洪水根据降雨资料推求，采用推理公式计算施工期洪水。

经计算求得施工期11月～次年2月的10年一遇设计洪水为3.8m3/s。

2.5 调洪演算2.5.1 水库调度原则XX 水库溢洪道采用溢流道溢流方式。

本次计算采用无泄量控制的方式，基本过程是：从正常蓄水位63.8m 起调，当入库流量大于溢洪道的泄洪能力时，库水位上涨，水库滞洪；至入库洪水流量等于溢洪道的泄流能力时，水库水位达到该次洪水的最高水位；随后，入库洪水流量小于溢洪道的泄流能力，库水位下降。

参照评估导则的有关条款和说明，本次以静库容加坝址洪水进行调洪演算。

调洪基本方程：212121)22(V V t q q Q Q -=∆⨯+-+()h f q =()z f V =式中：Q —入库流量（m3/s ） q —出库流量（m3/s ） V —库容（万m3）t —计算时间（s ）； Δt —计算时段（Δt=1h ） Z —水库水位（m ）（1）入库洪水过程线直接采用上述相应频率的洪水过程线。

（2）库容曲线XX 水库容积曲线在过去进行过多次量算，成果可靠；且库区植被条件良好，水土流失情况较小，库内淤积无明显特征，故本次仍采用原安全鉴定设计成果。

容积曲线见表2.5.1及图2.5—1。

XX水库库容曲线表表2.5.1 56黄海高程图2.5—1 XX库容曲线图（3）泄流曲线XX水库大坝坝顶高程为66.07m，溢流堰顶高程为63.8m，堰宽5m，采用宽顶堰型。

本次计算采用水工专业复核成果，泄流曲线见下表2.5.2及图2.5—2。

XX水库水位~泄流量关系曲线表表2.5.2 56黄海高程图2.5—2XX水库泄流曲线图（4）、起调水位溢洪道无闸控制的采用起调水位为正常水位63.8m.2.5.2 水库调洪复核（1）调洪演算本水库调洪计算采用静库容法，以正常蓄水位63.8m起调，计算结果如表2.5.3。

XX水库调洪计算成果表表2.5.3 56黄海高程（2）调洪复核XX水库本次调洪成果见表2.5.4。

XX水库设计校核水位及最大泄量表表2.5.4本次调洪计算按照评估导则要求，以正常蓄水位63.80m作为起调水位，调洪结果表明：30年一遇设计洪水位为64.511m，相应泄量3.42m3/s；300年一遇校核洪水位为64.739m，相应泄量为5.07m3/s。

2.6坝顶高程复核计算根据调洪计算结果确定的设计、校核洪水位，对大坝坝顶高程进行复核，来判断大坝坝顶高程是否满足防洪保安要求。

根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的有关规程，水库大坝的坝顶高程等于库静水位与超高之和，根据本水库的实际情况，对库水位与超高分别按以下二种运行情况计算，取相应组合的最大值作为水库大坝的设计坝顶高程：1）设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。