庄里水库基本设计资料讲解

庄里水库基本设计资料1．水库概况庄里水库位于山东省南四湖湖东地区十字河流域，处在枣庄市的滕州市和山亭区境内，坝址位于滕州市羊庄镇西江和前台村北。

十字河先后流经枣庄市的山亭区、滕州市、薛城区和济宁市的微山县，是南四湖湖东地区的一条重要排洪河道。

十字河流域面积746km2，庄里水库库区位于东经117º21′～117 º 26′和北纬34º58′～35 º02′之间，坝址以上流域面积319.77km2。

建设庄里水库的重要任务是为即将建设的鲁南煤化工基地提供5万m3/d补充水源，通过水库的削减洪峰，继而提高十字河下游区域的防洪标准，使新薛河的防洪标准由目前的20年一遇提高到30年一遇，同时为庄里灌区5万亩农田灌溉提供供水水源。

庄里水库是具有供水、防洪、灌溉等综合功能的大(2)型水库，总库容1.3472亿m3，防洪保护面积410km2，兴利库容0.8亿m3，死库容0.07亿m3，电站为坝后式，总装机305kW（1×55kW +2×125kW）。

2．水文气象资料1）水文流域内多年平均降水量为786.2mm，多年平均水面蒸发量为1000.2mm。

坝址断面多年平均输沙率为2.67kg/s，多年平均悬移质输沙量约为8.42万t。

庄里水库的入库径流资料，根据岩马水库入库径流还原资料，采用水文比拟法进行分析计算。

经分析计算，推荐坝址多年平均入库径流量为6909.1万m3。

表1 庄里水库坝址坝下水位～流量关系表2 庄里水库水位～库容～水面面积关系88939810310811311812312805000100001500020000库容(万m 3)水位(m )500100015002000面积(104m 2)图1 庄里水库水位、库容、面积关系曲线2）气象庄里水库流域属暖温带东亚季风区大陆性气候，四季分明，春季多风干燥，夏季湿热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雨雪。

根据山亭雨量站实测1956～2006年间实测降雨资料统计，多年平均降水量为786.2mm ，其中汛期6～9月多年平均降水量585.3mm ，占年降水量的74.4％。

最大年降水量为1173.7mm ，发生于1960年，最小年降雨436.8mm ，发生于1981年，丰枯比为2.69。

区内多年平均气温14.8℃，无霜期约200天左右，多年平均蒸发深1100mm 左右。

平均日照时间为6.5h ，区域最大冻土深度30cm 。

3）洪水资料庄里水库设计洪水采用由暴雨资料推求。

经计算，推荐坝址处设计标准（P=1%）洪峰流量3163.6m3/s，6h洪量5820.1万m3，24h洪量8347.3万m3。

校核标准（P=0.05%）洪峰流量5146.7m3/s，6h洪量9020.9万m3，24h洪量14117.2万m3，水库对50年一遇以下标准的中小洪水采用控泄流量为1200m3/s。

表3 庄里水库坝址不同频率设计洪水过程3．地质庄里水库库区区域稳定性良好，适宜作为水库建设用地。

工程区场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为建筑场地Ⅱ类和岩石地基。

拟建水库库区未发现崩塌、泥石流及滑坡等不良地质现象，坝址区地层和坝肩及库岸稳定性良好，库区内无古河道，适宜进行水库建设。

坝基基岩岩溶发育强度受断层影响较大，一般是断层越发育，岩溶发育愈剧烈。

大坝渗透变形类型为流土，坝基、坝肩及库岸稳定性良好，库区无崩塌、滑坡及泥石流等不良地质现象，不具备发生泥石流的物质基础及径流条件。

库区周围建筑用砂石料场较多，主要有羊庄采石场和红山口采石场，建筑用砂来源于滕州市大沙河等料场，主要为中砂。

最大坝高32.0 m，东起前台村南大灰山北坡，桩号为0+000，整体走向为WN25°，该坝址东起自前台村南大灰山北坡，整体走向为NW25°左右，向西北经西江村与海子村中间穿过，终点在洪山口村东南山坡。

4．基本资料坝底高程 89m坝长 3127m，设计蓄水位 115.57m死水位 101.63m装机容量 305kW（1×55kW +2×125kW）其他坝前淤沙高程 95m5.4 主要建筑物5.4.1 水库大坝1大坝断面布置和结构型式水库大坝为均质土坝，长3127m，坝顶宽度考虑到防浪墙、双车道等因素，经综合分析坝顶宽取7m，坝顶设沥青混凝土路面。

坝顶高程121.0 m，坝顶上游侧设M10浆砌料石防浪墙，防浪墙高1.2m，宽0.5m。

上游坝坡1∶3，下游坝坡1∶3，在下游高程105.0m处设2m宽戗台，在下游坝脚处设堆石排水体和排水沟。

上游坡设厚0.25m的干砌块石护坡，砌石下面设置土工布（布250g/m2，），土工布下设置垫层。

下游坡设置植草护坡。

坝体填筑材料为壤土和红粘土，根据地质报告，其储量分别为1770万m3和1180万m3。

在0.98压实度控制状态下的渗透系数分别为8.1×10-6 cm/s和3.1×10-6cm/s，干密度分别为1.65g/cm3和1.57g/cm3。

为便于坝顶路面排水，设2%向下游的单向坡，下游坝肩设路沿石，路沿石的排水口与下游坝坡排水沟相对应。

沿坝轴线每100m设一道M10浆砌块石横向排水沟，矩形断面，断面尺寸为0.3×0.3m。

下游戗台及坝坡上设M10浆砌块石纵向排水沟，矩形断面，断面尺寸为0.5×0.5m。

纵、横向及坝脚排水沟相互贯通将坝面积水排至下游。

下游坝脚设堆石排水体和M10浆砌块石排水沟，矩形断面，断面尺寸为0.5×0.5m。

2大坝坝顶高程确定坝顶超高按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001 以下简称《规范》）的有关规定，坝顶超高计算公式为：y+=+RAe式中：y——坝顶超高，m；R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；e——最大风雍水面高度，m；A——安全加高，m。

(1)波浪爬高R ①计算平均波高h m采用《规范》中的莆田实验站公式；⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th W gh m m m 式中：h m ——平均波高，m ；g ——重力加速度，9.81m/s 2； H m ——水域平均水深，m ； D ——风区长度，m ； W ——计算风速，m/s 。

风区长度D ：根据1/10000地形图量算，洪水设计频率为P=1%、P=0.05%时的风区长度分别是4300m 和4315m 。

风速W ：根据枣庄市气象站1974～2004年的风速统计资料，以及岩马水库和马河水库的相关风速资料，该区多年平均年最大风速为18m/s 。

根据规范规定，计算风速正常运用情况（P=1%）取平均最大风速的1.5倍，即27m/s ；非常运用情况（P=0.05%）取平均最大风速，即为18m/s 。

坝前水深H ：正常运用情况（P=1%）时库水位为117.8m ，坝前水深为28.8m ；非常运用情况（P=0.05%）时库水位119.89m ，坝前水深为30.89m 。

经计算，设计标准为P=1%时，平均波高h m =0.81m ；校核标准为P=0.05%时，平均波高h m =0.52m 。

②平均波长L m 计算 采用下式计算：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=m mm L H th gT L ππ222式中：T m ——平均波周期，s ； L m ——平均波长,m ； H ——坝迎水面前水深，m 。

经计算，设计标准为P=1%时，平均波长L m =25.03m ；校核标准为P=0.05%，平均波长L m =16.14m 。

③平均波浪爬高R mm m W m L h mK K R 21+=∆式中：R m ——平均波浪爬高,m ；K △——糙率渗透性系数K △，对庄里水库来说，迎水坡采用干砌石， 取 K Δ= 0.77；m ——斜坡坡度系数，现有坝体迎水坡坡度系数为3。

K W ——经验系数，查表计算得100年一遇K W 为1.044；2000年一遇K W 为1.004。

经计算，100年一遇波浪平均爬高R m =1.15m ；2000年一遇波浪平均爬高R m =0.71m 。

④设计波浪爬高R该土坝工程等别为Ⅱ等，根据《规范》规定，设计波浪爬高值取累积概率P=1%的爬高值R 1%。

经计算，设计标准：P=1%时，R=2.56m ；校核标准：P=0.05%时，R=1.59m 。

(2)风雍水面高度eβcos 22mgH DKW e =式中: e ——计算点处的风雍水面高度，m ；D——风区长度，m；K——综合摩阻系数，取K=3.6×10-6；β——风向与水域中线的夹角，取β=0°。

经计算，设计标准：P=1%时，e=0.02m；校核标准：P=0.05%时，e=0.008m。

(3)安全加高A根据《规范》，正常运用时，A=1.0m；非常运用时，A=0.50m。

(4)坝顶超高计算成果坝顶超高计算成果见表5.4.1—1。

表5.4.1—1 坝顶超高计算成果表坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和。

对于地震区土石坝，尚应考虑地震安全加高。

根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073－2000)的规定：确定地震区土石坝的安全超高时应包括地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，取地震涌浪高度为1m。

坝顶高程应按以下运用条件计算，取其最大值。

各种条件下坝顶高程计算成果见表5.4.1—2。

正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高再加地震涌浪高度。

表5.4.1—2 坝顶高程计算成果表经过以上计算，初步拟定坝顶高程为121.0m，坝顶设高1.2m防浪墙，顶高程为122.2m，满足坝顶超高要求。