颍河白沙水库溢洪道泄洪闸设计报告书.doc

摘要1ABSTRACT2前言31 工程概况51.1 水库建设过程71.2 水库目前存在问题72 水文82.1 流域概况82.2 年径流复核成果92.3 设计洪水复核成果102.4 非汛期设计洪水113 工程地质114 除险加固任务和规模124.1 除险加固任务124.2 除险加固洪水标准135.溢洪道泄洪闸设计135.1 方案的说明135.2 方案比较145.3 设计基本资料155.4 溢洪道轴线选择165.5 溢洪道工程布置165.6 水力设计185.7 溢洪道防渗与排水设计225.8 稳定计算236 施工组织设计286.1 施工条件286.2 施工导流286.3 主体工程施工296.4 施工交通运输306.5 施工工厂设施306.6 施工总布置31结论33特别致谢34参考文献35摘要白沙水库位于淮河流域沙颖河上游，坝址位于河南省禹州市与登封市交界的白沙村以北300m处。,水库控制流域面积为985km2，占颖河流域面积7230km2的13.6%，占颖河山丘区流域面积1900km2的51.8%，是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型枢纽工程。白沙水库总库容2.78亿m3,按国标防洪标准规定，白沙水库工程等别应为大（2）型，泄洪闸为2级建筑物. 泄洪闸设计标准为100年一遇，校核标准为2000年一遇。据溢洪道设计规范（SL2532000）闸下防冲设计标准按50年一遇，校核标准100年一遇。本次设计是白沙水库除险加固工程中的溢洪道设计.其中包括以下几个方面内容:方案的比较和选择以及水力计算,结构稳定性计算(包括边墩,中墩和挡土墙稳定基底应力计算),简单的施工组织设计等几个方面关键词: 溢洪道 中墩 水库 结构稳定性abstractThe Baisha reservoir is located upstream of Huaihe River basin Sha Yinghe, the dam site is located the Henan Province Yuzhou and the Dengfeng city border Baisha village by northern 300m place. The reservoir control drainage area is 985km2, occupies Ying river drainage area 7230km2 13.6%, occupies Ying river massif area drainage area 1900km2 51.8%, is by prevents floods and the irrigation primarily, proper attention to both industrial water supply, aquaculture, traveling large and so on comprehensive utilization large -scale key project. Baisha reservoir total storage capacity 278 million m3, "Flood prevention Standard" stipulated according to GB code, The Baisha reservoir project bank should be is big (2), The floodgate is 2 levels of buildings, the floodgate design standard is 100 years as soon as meets, The examination standard is in 2000 as soon as meets. According to "Spillway Design Standard" (SL253 -2000) under the floodgate the design standard of Disappearing energy and guarding against flushes meet according to 50 years, The examination standard meet as soon as 100 years. This design is the Baisha reservoir except dangerous reinforcement project in spillway design, including following several aspects content: Plan comparison and choice as well as water power computation, structural stability computation including side pillar,center pillar and bulkhead stable basis stress computation, simple construction organization plan and so on several aspectsKey word: spillway center pillar reservoir structural stability前言白沙水库位于淮河流域沙颖河上游，坝址位于河南省禹州市与登封市交界的白沙村以北300m处。是50年代初治淮早期我省兴建的大型水库之一，当时水库的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。设计水位233.8m，校核水位235.3m，总库容2.95亿m3。水库控制流域面积为985km2，占颖河流域面积7230km2的13.6%，占颖河山丘区流域面积1900km2的51.8%，是以防洪灌溉为主兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型枢纽工程本次设计主要是白沙水库加固工程中溢洪道泄洪闸白沙水库是建国初期治淮第一批兴建的大（II）型水库，是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。白沙水库目前的现状为坝顶高程235.8m，防浪墙顶高程237.0m，坝顶超高1.873m，水库现状允许最高水位为235.13m。 1951年3月开始施工至1953年8月建成，为此于1956年2月1957年12月进行了水库扩建，扩建后的大坝坝顶长1316m，顶宽6.6m，最大坝高47.88m，坝型由均质土坝变为复式断面，坝顶高程235.8m，防浪墙顶高程237.0m。改原无控制的溢洪道为新建8孔（12×8）弧形钢闸门控制的泄洪闸，闸顶高程225.92m，最大泄量4280 m3/s。1975年汛后，为增强水库抗洪能力，在东付坝坝顶建爆破药室17个，以应急需。1997年底又对输水洞进行了较全面的加固处理。在出口新建了弧形工作门及引水岔管，输水洞由无压隧洞改为压力洞，洞身由马蹄形断面改为直径3.3m的圆形断面。工程存在的问题（1）泄洪闸上下游流态不好。（2）泄洪闸闸室建在强风化的石英砂岩地基上，并且有断层。（3）闸墩单薄，砼质量不好，碳化严重，普遍存在裂缝。（4）溢洪道没有尾水渠，不能做正常溢洪道使用。（5）溢洪道闸门启闭机和闸们年久失修。 主溢洪道：泄洪闸座落在强风化石英砂岩上，裂隙发育，岩体呈中等至强透水，工程地质条件差，存在闸基渗漏、抗滑稳定和不均匀沉陷问题，应对闸基稳定性进行复核，并采取必要的处理措施。本次设计是白沙水库除险加固工程中的溢洪道设计.其中包括以下几个方面内容:方案的比较和选择以及水力计算,结构稳定性计算(包括边墩,中墩和挡土墙稳定基底应力计算),简单的施工组织设计等几个方面。参照溢洪道设计规范（SL2532000）附录A，泄洪闸闸室采用开敞式实用堰结构，堰顶上游采用三圆弧曲线，堰顶下游采用WES型幂曲线，幂曲线末端直接与反弧连接，根据水力计算确定工程的布置，然后进行稳定性和应力计算。1 工程概况白沙水库位于淮河流域沙颖河上游，坝址位于河南省禹州市与登封市交界的白沙村以北300m处。是50年代初治淮早期我省兴建的大型水库之一，当时水库的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。设计水位233.8m，校核水位235.3m，总库容2.95亿m3。水库控制流域面积为985km2，占颖河流域面积7230km2的13.6%，占颖河山丘区流域面积1900km2的51.8%，是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型枢纽工程。水库位置见图1.1-1。1978年水电部颁发了水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）SDJ1278，根据该规定白沙水库正常运用洪水标准应为500100年一遇，非常运用洪水标准如失事后对下游不致造成较大灾害的其下限值为2000年一遇，如果失事后对下游将造成较大灾害的大型水库应以可能最大洪水作为非常运用洪水标准。1990年水利、能源部对SDJ1278又颁发了补充规定，根据该规定将白沙水库的校核洪水标准由可能最大洪水改为2000年一遇。1994年建设部发布国家标准防洪标准（GB5020194）作为强制性国家标准，根据该标准白沙水库设计洪水标准应为500100年一遇，校核洪水标准应为50002000年一遇。我省大部分大型水库，根据以上国家颁发的洪水标准、结合各水库的具体情况，经历20余年基本进行了除险加固，提高了水库安全标准。已完成的有鸭河口、宿鸭湖、鲇鱼山、孤石滩、彰武、南海等水库，正在实施的有白龟山水库和昭平台水库。该工程1951年开工，1953年竣工。由于当时形势的需要和各方面条件的限制，存在诸多问题。1956年进行了扩建加固。2001年3月对水库安全标准进行复核，1000年一遇洪水位为235.51m，2000年一遇洪水位为236.29m，而目前白沙水库允许的最高水位235.13m。因此，白沙水库现有安全标准不足1000年一遇，尚未达到国家防洪标准（GB50201-94）5000年2000年一遇的下限。由于白沙水库在沙颖河流域防洪调度中的作用非常重要，事关禹州市、京广铁路和京深公路的安危，一旦失事，将对禹州市、襄城、临颖、许昌和郾城等县市造成严重的洪水灾害。因此急需除险加固。2001年3月河南省水利厅组织水利部、淮委、黄委和水库管理局等单位组成专家组，对白沙水库进行安全鉴定，鉴定意见为：“白沙水库大坝现有防洪标准不足千年，属危险水库，急需进行除险加固。建议采取工程措施提高抗御洪水标准以满足国标防洪标准要求，对溢洪道混凝土建筑物和金属结构进一步进行检测。进一步补充完善观测设施，加强观测工作。在未进行除险加固前，水库管理单位应加强工程管理和工程监测，并做好超标准洪水的安全保坝措施。”2001年7月水利部大坝安全管理中心对白沙水库安全鉴定成果进行核查，核查意见为：“大坝存在的主要问题是水库大坝防洪标准不满足部颁近期标准，同意三类坝鉴定结论意见。”另委托河南省水利科学研究所水利水电工程质量检测中心对白沙水库溢洪道（土建部分）进行工程质量检测，并于2002年2月提出白沙水库溢洪道（土建部分）工程质量检测报告和检测描绘图集。据现场测绘各个闸墩闸墙在高程6.0m处有一条水平缝，缝宽较大且多为通缝；各个闸墩闸墙在中部区域，均有一条自下而上的裂缝，分别达到或超出6m处的水平缝高度，缝宽0.210.80mm，超声波检测1#、3#、4#、5#墩为贯穿缝，2#、6#、7#墩未贯穿，两边墙部位是否贯穿尚未查明；闸墩在上游墩尖，下游墩尾及墩身各部位，存在多条裂缝，缝宽多在0.101.35mm之间，其中上游墩尖处大部分为水平缝，其余多为不规则裂缝，超声波检测缝深在65164mm之间，大小裂缝总计有570余条。闸底板共有裂缝38条，在每孔闸底板中部，均有12条垂直水流方向的裂缝，缝宽一般在0.220.71mm之间，经超声检测，缝深在30283mm之间。主要结论为：“闸室结构砼的强度、钢筋的配置均不能满足现行设计规范的要求，裂缝普遍存在，一些受力部位的裂缝已经贯穿，碳化值普遍较高，土建部分维修加固方案的优势已经失去，建议考虑其它解决方案。”查阅白沙水库暨灌区志的记载和工程竣工图，发现泄洪闸建基面位于强风化石英砂岩上，岩石破碎，施工中有多处坍塌；闸室结构强度不足，限于工程建设期的经济环境和技术水平，闸室墩墙和底板砼标号太低，原设计为140号，施工中为节约水泥，加入15%的粉沙掺和料，实际上不足140号，一些部位仅有90号，且闸墩配筋率仅为（0.020.03）%，小于钢筋砼的最小配筋率，实为少筋砼，而水工建筑物的挡水受力结构不宜采用少筋砼；工程竣工时已发现墩墙出现裂缝，运行数十年，现在闸室裂缝普遍存在，七个中墩有四个中墩的裂缝已贯穿，其余裂缝深度为65164mm；右边墙倾斜13cm，消力池边墙也发生变形。2001年12月2002年3月，河南省水利勘测总队受河南省水利厅委托，对溢洪道进行了地质勘探，揭露地层表明，老溢洪道闸室建基面在强风化带上，风化层厚度为0.56.1m，其中有薄层泥岩，岩体破碎，含泥量高，承载力低，抗剪强度低，高水位时，闸室存在稳定问题。右岸翼墙地基断层发育，强风化厚度在18m以上，右岸翼墙存在稳定问题。闸基78%的岩体具有中等透水性，闸基存在渗漏问题。并于2002年4月完成了河南省白沙水库除险加固溢洪道工程地质勘察报告。河南省水利勘测设计院于2001年3月对溢洪道泄洪闸进行水力计算和稳定复核，认为下游消力池边墙高度比允许值低2.2m，整体稳定安全系数小于规范允许值。由于溢洪道建成至今，没有高水位运行过，掩盖了其存在的安全隐患。白沙水库溢洪道泄洪闸应根据水库规划指标，进行加固或重建1.1 水库建设过程1950年10月中央人民政府政务院发布”关于治理淮河的决定”后,省治淮总部于1951年元月组织力量对白沙水库进行勘测设计，1951年3月开始施工至1953年8月建成。工程包括：拦河坝，长1214m，坝型为均质土坝，坝顶高程231.72m，最大坝高42.5m。溢洪道为无控制开敞式溢洪道，宽100m，底高225.92m,最大泄量572m3/s；输水洞为无压洞，横断面为R=2.03m的标准马蹄形洞，进水口为上下双层四孔1.75×1.75的油压直升平板钢闸门，进口底高195.92m，出口底高194.86m，洞长337.0m，最大泄量230 m3/s。水库设计最高洪水位228.42m，总库容1.88亿m3。此外尚有东付坝一座。由于1950年设计时没有进行流域规划，设计洪水计算偏小，经1954年洪水考验后，发现水库规划库容偏小，溢洪道设计的溢洪断面不够大，水库的安全标准偏低，水库的效益未能充分发挥。为此于1956年2月1957年12月进行了水库扩建。扩建后的大坝坝顶长1316m，顶宽6.6m，最大坝高47.88m，坝型由均质土坝变为复式断面，坝顶高程235.8m，防浪墙顶高程237.0m。改原无控制的溢洪道为新建8孔（12×8）弧形钢闸门控制的泄洪闸，闸顶高程225.92m，最大泄量4280 m3/s。但1958年元月溢洪道泄洪闸8扇弧形门安装完毕后，4月为支援三义寨引黄工程，拆走边孔6扇建块石滚水坝，坝顶高程231.0m，直到1964年10月才恢复拆除的6孔闸门。建时除主坝及东付坝相应加高外，又增建一座西付坝及在主溢洪道东第一缺口处修建了付溢洪道，底宽180m，底部高程234.0m，最大泄量427m3/s。1975年汛后，为增强水库抗洪能力，在东付坝坝顶建爆破药室17个，以应急需。1997年底又对输水洞进行了较全面的加固处理。在出口新建了弧形工作门及引水岔管，输水洞由无压隧洞改为压力洞，洞身由马蹄形断面改为直径3.3m的圆形断面。 1.2 水库目前存在问题白沙水库坝顶高程235.8m，防浪墙顶高程237m，水库现状允许最高静水位235.13m，调洪演算成果1000年一遇洪水位235.51m，2000年一遇洪水236.29m，均超过水库现状允许最高静水位235.13m，由此说明白沙水库的现有安全标准不足1000年一遇，远低于国家防洪标准（BG50201-94）50002000年一遇标准的下限，实属险库。 其中溢洪道存在问题（1）溢洪道1956年曾做过水工模型试验，试验结果表明：泄洪闸上下游流态不好，影响东付坝安全，降低了水库的安全标准。（2）泄洪闸闸室建在强风化的石英砂岩地基上，且右边孔跨在断层破碎带上，闸基极不均匀。（3） 闸墩单薄，砼质量不好，碳化严重，普遍存在裂缝，右边墩及1、3、4、5中墩存在上下贯通裂缝，左、右岸下游翼墙明显向内倾斜，其中右岸翼墙倾斜达13cm。（4）溢洪道没有尾水渠，不能做正常溢洪道使用。（5）溢洪道闸门启闭机已经运行四十年，有的已超过四十年，闸门埋件锈蚀严重。闸门制作外观质量差，弧型闸门底部和右下角存在变形。所有一、二类焊缝严重未焊透属于不合格焊缝。（6）八台启闭机运行基本正常，其中4、5号两台启闭机为开放式减速器，起升速度慢，齿轮磨损严重，大部分齿轮被拉伤，形成内槽，7号机开式齿轮存在局部裂纹，未扩展，减速器存在异常响声，3号机开式齿轮存在大面积蜂窝状铸造缺陷。2 水文白沙水库建设初期，因水文资料短缺，故只能采用有限的降雨资料推求设计洪水，并依此进行工程规划，此后，多次进行过水文复核。1986年和1998年我院先后对白沙水库进行了水文复核且均编制有白沙水库水文复核报告。2.1 流域概况白沙水库位于淮河支流沙颍河流域颍河上游，坝址地理位置为东经113°15M，北纬34°20M。坝址以上控制流域面积985km2。颍河源于登封嵩山山脉，自西向东流经禹县、临颍、西华等县市，于周口以上3km附近的孙咀注入沙河。颍河全长约350km，水库以上长56km，流域面积7230km2，水库以上985km2，占全流域的13.6%，占颍河山区面积的51.8%。颍河白沙以上至禹县属山区，坡陡流急，禹县至颍桥进入丘陵区，颍桥以下进入平原，始有堤防。水库以上有少林河，石冲河、鱼洞河、马峪河等支流，下游较大支流有吴公渠，清淠河、清流河、柳塔河等。颍桥以上为山丘区，面积约占全流域的26.3%，平原区约为73.7%。地势西北高，东南低，海拨高程一般为500550m，最高峰高程为1512.4m。山区除少林寺、中岳庙有少量松树复盖较好外，一般为灌木丛林，高程在8001000m以上，植被较差；丘陵区为黄土地带，多为梯田，冲沟发育，复盖较厚，流域内土壤类别，京广铁路以西为重、中粉质壤土，以东为中、轻粉质壤土，适宜于种植旱作物，如：小麦、玉米等，兼作杂粮及经济作物。颍河流域属于温带地区，气象特征为半干旱气候，春冬季节空气干燥少雨。夏末秋初空气湿润，雨水较多，多年平均降水量为650mm，年内分配很不均匀，汛期69月降水量约占全年的65% ，年际分配也不均匀，实测年最大降水量为多年平均的1.6倍。颍河上游多山，地形起伏，每年夏季含有大量水汽，受地形阻隔被迫上升，温度下降，遇冷空气而凝结，产生地形雨；此外，局部性的空气对流产生的雷阵雨也较多见。气旋雨在本流域也经常出现，主要是北来的寒流和南来的暖流，即高压与副高压在本地区形成相持的局面，停滞不前形成大暴雨，如1954、1956年就是此种成因产生的大暴雨。流域内多年平均降雨为650mm，最大一日降雨量为226mm；多年平均蒸发量为1823mm，最大月蒸发量为285mm，最小为15.4mm；多年平均气温为14.4°C，极端最高气温为42.9°C，极端最低气温为-13.9°C；多年平均相对湿度为68%，一日最小相对湿度为1%；多年平均风速为2.7m/s，最大风速为19m/s；最多风向为北东风；多年平均气压为1002.6毫巴；最大积雪厚度为21cm；多年平均霜降期为59.4天。白沙水库下游河道标准较低，繁城吴公渠口段，于1957年治理过，除涝标准仍为老二年一遇，设计流量184 m3/s,防洪标准约10年一遇，平槽泄量500 m3/s；吴公渠口至柳塔河口段于1970年治理过，除涝标准为3年一遇，设计流量430 m3/s，防洪标准为20年一遇，平槽泄量900 m3/s，颍河公路桥过水流量为1500 m3/s，化行闸至繁城段平槽泄量约700800 m3/s。2.2 年径流复核成果白沙水库年径流自建库以来已计算过多次，1986年河南省水利勘测设计院在白沙水库水文复核报告中将年径流系列从1953年1976年延长到1984年共31年系列，计算得天然年径流均值为1.64亿m3，CV=0.60，CS=2.0CV。本次年径流复核，在1986年复核的基础上，将1953年984年的实测年径流和天然年径流系列进行了复核并把系列延长到1997年。实测年径流按水文年65月统计，经计算，实测年径流均值为124.79×106m3。经还原计算，白沙水库19531997水文年天然年径流量均值为153.79×106m3。 经验频率计算采用数学期望公式：P=m/(n+1)；理论频率曲线采用P型适线，用矩法计算统计参数；均值采用计算值，Cv值在适线时作适当的调整，经适线Cv=0.60，Cs=2CV。白沙水库天然年径流量统计参数成果如表1。表1 白沙水库天然年径流统计参数成果表年径流量参数各种保证率P的年径流量（106m3）均值（106m3）变差系数（CV）偏差系数（CS=2CV）25507595153.790.601.2020013786402.3 设计洪水复核成果本次设计洪水复核亦采用了两种方法：一是根据雨量资料计算设计洪水，二是根据流量资料计算设计洪水，经过分析（原因同上），最后选定的是根据雨量资料计算设计洪水成果。水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-93)在条文说明中指出：“用暴雨资料推算设计洪水，中间环节比较多，资料条件和计算方法都会给计算成果带来影响，因此在综合考虑各方面因素后，认为校核标准的成果有偏小的可能时应加安全修正值。”通过与临近流域大型水库10000年一遇洪峰和洪量模数的比较，认为选定的校核标准的洪水有偏小的可能，而尤以设计洪量的偏小比较突出。综合考虑，白沙水库校核标准(2000年一遇)洪水其洪量加20%安全修正值。白沙水库设计洪水采用成果如表1。表2 白沙水库设计洪水采用成果重现期（年）洪峰流量（m3/s）1天洪量（万m3）3天洪量（万m3）7天洪量（万m3）520501005001000200021404348582170319592104031117650049480122951439119246211962793161551148615021176712376026264346046405124911676019959270542999639670注：2000年一遇洪量已加20%安全修正值。2.4 非汛期设计洪水统计白沙水库10月初至次年5月末的历年最大旬径流量，得到19531997年共45年非汛期最大旬径流量系列，据此进行频率计算，得出白沙水库非汛期最大旬径流量多年平均值为850万m3，经适线Cv=1.25，Cs:Cv=2.5。白沙水库非汛期洪水过程线采用典型过程线放大法计算。1984年10月上表3 白沙水库非汛期设计洪水成果表,重现期洪峰流量1天洪量3天洪量7天洪量10天洪量放大系数(年)(m3/s)(万m3)(万m3) (万m3)(万m3)10735191252184820740.392201047451797265229750.563典型年（1984）1851323319147115288北汝河紫罗山旬径流量介于10年、20年一遇洪水之间，作为典型过程。因白沙水库观测时段较长（10天只有8个点据），只能借用邻近水文站的过程线，北汝河紫罗山水文站与白沙水库同属沙颍河流域，借用其流量过程作为典型过程线。N=10年、20年的设计洪水值如表3。3 工程地质白沙水库位于禹州与登封交界处，地貌单元属低山丘陵区，山顶多呈平顶和浑园状，属构造剥蚀地貌，库区河道弯曲，河谷开阔，两侧发育有一、二级阶地和河漫滩。库区出露古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系及新生界第四系地层。寒武系中统下部以紫红色砂页岩为主要特征，上部以厚层鲕状灰岩、豹皮灰岩为主，上统主要为厚层状白云岩；奥陶系出露中统马家沟组地层，岩性为薄层状泥质灰岩和厚层角砾状灰岩；石炭系出露中上统地层，中统本溪组为杂色铝土矿和铝土页岩，上统太原组为灰色厚层含燧石团块灰岩夹煤层；二迭系上下统地层在库区均有出露，下统主要为灰黄色泥质页岩及石英砂岩夹煤层，上统以紫红色厚层石英砂岩为特征；第四系上更新统地层分布在河流二级阶地，岩性为褐黄色黄土状中粉质壤土和褐红色重粉质壤土，全新统下段分布在河流一级阶地，主要为卵石。库区控制性构造为白沙向斜，其轴向320°330°，发育在古生界地层中，核部多为第四系地层所覆盖，延伸长度约30km，向东南方向倾伏，两翼产状平缓，发育有一系列小型次级褶皱。发育的断层主要有东西北西和北北东北东向两组，前者多为压性、压扭性，后者多为张扭性。库区周围山体宽厚，所测地下水位均在设计水位以上，虽有较大的断层存在，但多为第四系土层所覆盖，出露高程均在230m以上，不存在水库渗漏的地质条件，建库50年来亦未发现库区渗漏问题；石炭系铝土矿层分布在250m高程以上，不存在淹没问题。1987年对左岸废弃的煤井进行调查，井内及附近地下水位高程为236245.5m，均在最高库水位以上，且高出当时库水位16.5926.09m,矿井涌水与水库蓄水关系不大。水库周围岸坡低缓，除局部有小规模坍塌外，库岸基本稳定。水库周围及上游有大面积的页岩、黄土状土分布，植被不好，水土流失严重，水库存在着较为严重的淤积问题；库区地震烈度度，区域稳定性较好，库区虽有大的断裂存在，但在水体以下多为第四系土层覆盖，阻断了库水沿断层下渗的途径，不存在水库诱发地震的条件，建库50年来未出现水库诱发地震。主溢洪道：泄洪闸座落在强风化石英砂岩上，裂隙发育，岩体呈中等至强透水，工程地质条件差，存在闸基渗漏、抗滑稳定和不均匀沉陷问题，应对闸基稳定性进行复核，并采取必要的处理措施。如建新闸，溢洪道中心线须左移25m以上，基础降低置于弱风化岩石上，但存在闸基渗漏问题，应采用帷幕灌浆处理，闸室左岸与东付坝连接处边坡高20m左右，应采取必要的处理措施。4 除险加固任务和规模4.1 除险加固任务白沙水库是建国初期治淮第一批兴建的大（II）型水库，是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。白沙水库目前的现状为坝顶高程235.8m，防浪墙顶高程237.0m，坝顶超高1.873m，水库现状允许最高水位为235.13m。白沙水库总库容大于1.0亿m3，属II 等工程，其校核洪水标准根据GB5020194防洪标准规定应为50002000年一遇，根据1998年复核的设计洪水成果、现状工程和目前水库的调度运用方式进行调洪演算，其结果1000年一遇洪水位为235.51m，2000年一遇洪水位为236.29m，因此，白沙水库的安全标准不足1000年一遇，尚不能满足其下限2000年一遇。根据2001年3月河南省水利勘测设计院编制的河南省白沙水库大坝安全论证报告，其鉴定结论为白沙水库的抗洪安全性为C级，属险库。因此，除险加固的首要任务是提高水库的安全标准。此外，水库已运行40余年，也存在一些急需解决的问题，因此，本次除险加固的任务是：在维持原规划的建库任务及效益的前提下，提高水库安全标准，解决水库存在的遗留问题。4.2 除险加固洪水标准按照中华人民共和国国家标准GB5020194防洪标准,白沙水库总库容界于101.0亿m3，工程等别属II 等，工程规模为大(2)型。II等工程的永久性主要水工建筑物级别为2级，其防洪标准，设计500100年一遇，校核50002000年一遇。根据白沙水库的现状和地形、地质条件，设计和校核标准均选其下限，亦即正常运用洪水标准为100年一遇，非常运用洪水标为2000年一遇。5.溢洪道泄洪闸设计5.1 方案的说明方案1：老闸拆除，新建七孔新闸从上述两种老闸加固的方案可明显看出，老闸加固存在不少问题。拟将八孔老闸拆除，在原闸址新建七孔泄洪闸。新闸堰顶高程223.0m，七孔，每孔净宽12m，总净宽84m。调洪演算成果100年洪水位231.97m，泄量1000m3/s，2000年洪水位235.25m，下泄量7048m3/s。泄洪闸按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。下游消能按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。见附图5.3-5及方案比较图集。 新泄洪闸工程布置 泄洪闸工程包括上游引渠段、上游铺盖段、闸室控制段、下游消能段、下游海漫段和尾水渠段。 以闸室底板前沿做为溢洪道的0+000桩号，溢洪道中心线位于勘探中心线左边4m处。 0-211.850+000为上游引渠段，长211.85m。前181.85m底部不做护砌，两岸边坡为1:0. 5，底宽为99m，渠底高程为219.5m；闸前30m为铺盖段，护底为0 .2m厚的砼，两岸为圆弧型翼墙，圆弧半径为45m，墙顶高程为236.1m，采用半重力式挡土墙。0+0000+23.5为闸室控制段，泄洪闸采用7孔闸，每孔净宽12m，采用流量系数较大的实用堰型闸底板，堰顶高程223m，上游堰高3.5m，下游堰高6.5m，闸孔总净宽7×12=84m，闸室长度23.5m，中墩厚.5m，墩顶高程为236.1m，边墩为衡重式。闸室堰上设12×8m弧型钢闸门7扇。 0+023.50+103.5为闸后消能段。0+023.50+073.5为闸后斜坡段，底部坡降为1:40，墙顶高程由230m渐变至223.05m；之后接消力池，池深2.0m，池底高程213.25m，池长22m，两岸为衡重式挡土墙。 0+103.50+173.5为海漫段。海漫底部高程215.25m，护底厚度为0.4m，0+143.50+173.5m为30m长的扭曲渐变段，之后与下游地面自然连接。溢洪道做工程段全长485.45m。 方案2：，老闸拆除，新建五孔新闸 新闸堰顶高程222.0m，五孔，每孔净宽12m，总净宽60m。调洪演算成果：100年一遇洪水位231.85m，下泄流量1000m3/s，2000年一遇洪水位235.56m，下泄流量5922m3/s。泄洪闸按100年一遇洪水标准设计，2000年一遇洪水标准校核，下游消能按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。工程布置见附图5.3-7及方案比较图集。新泄洪闸工程布置根据最新地质勘探资料建议，溢洪道泄洪闸中心线较原中心线向左平移17.75m，以闸室底板前沿做为0+000桩号。0-2050+000为上游引渠段，长205m。前175m底部不做护砌，两岸边坡为1：0.5，底宽为70m，渠底高程为218.5m；闸前30m为铺盖段，护底为0.2m厚的砼，两岸为圆弧型翼墙，圆弧半径为45m，墙顶高程为236.6m，采用半重力式挡土墙。0+0000+026为闸室控制段，泄洪闸采用5孔，每孔净宽12m，堰顶高程222m，闸孔总净宽为60m，闸室长度26m。闸室采用上游堰高3.5m，下游堰高6.5m的实用堰。中墩厚2.5m，墩顶高程236.6m，闸室总宽70m，堰上设12×9.5m的弧形钢闸门5扇。0+0260+113为闸后消能段。0+0260+076为闸后斜坡段，底部坡降为1:40，墙顶高程由230m渐变至223.8m；之后接1:4的陡坡段；0+0860+113为消力池段，池深2.5m，池底高程211.75m，池长27m，两岸为衡重式挡土墙。0+1130+183为海漫段。海漫底部高程214.25m，护底厚度为0.4m，0+1530+183m为30m长的扭曲渐变段，之后与下游地面自然连接。溢洪道做工程段全长485.45m。5.2 方案比较 从调洪演算和工程布置来看，方案需新建七孔泄洪闸，闸室较宽，闸室堰顶高程223.0m。由于闸址区地质条件复杂，右边岩石破碎，位于断层影响带，岩质软弱，易产生不均匀沉陷，需进行地基处理，但处理难度较大，为使进流顺畅，右岸山包需进行削坡处理。由于尾水渠偏向右侧，闸室不宜向左偏移太多，且向左偏移需挖东副坝，建堵坝，投资增加，闸坝接头处理费用较高。此方案闸室宽度大，尾水渠宽度大，增加了征地的难度。从工程投资进行比较，方案的工程投资比建新闸的方案IV增加约16%。因此，方案II亦不是最优方案。 从调洪演算结果来看，方案需建五孔闸，闸室堰顶高程222.0m。由于闸址区左岸约85m范围地质条件较好，右边位于断层影响带，岩石破碎，岩质软弱，五孔闸闸基总宽度75m，可充分利用左岸良好的地质条件，闸底板适当降低后，使其位于较好的弱风化地基上，闸室受力均匀，结构稳定性好，工程安全可靠。 溢洪道中心线左移以后，工程总体布置较为合理，进出口水流条件较好，五孔闸过水断面的总宽度为70m，是经方案比较尾水渠规模最小的。大坝结合上游坝坡翻修，坝顶防浪墙加固和坝顶路面翻修加高0.5m，使大坝面貌焕然一新，结合观测设施布设，使坝体状况更为完善。从工程投资比较分析，方案II投资最省。综上所述，从工程布置、调洪演算、投资比较、施工方便和工程的安全可靠度诸方面进行综合分析，方案II的优势是显而易见的，因此推荐方案为方案II。5.3 设计基本资料5.3.1 基本资料5.3.1.1 工程等别和建筑物级别按国标防洪标准规定，白沙水库工程等别应为大（2）型，泄洪闸为2级建筑物。5.3.1.2 洪水标准白沙水库总库容2.78亿m3，属大型水库，泄洪闸设计标准为100年一遇，校核标准为2000年一遇。据溢洪道设计规范（SL2532000）闸下消能防冲设计标准按50年一遇，校核标准100年一遇。表4 水库规划指标表20年泄水流量（m3/s）20020年设计库水位（m）229.4350年泄水流量（m3/