除险加固工程初步设计报告.doc
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1、宁夏XX县XX水库除险加固工程初步设计报告(送审稿)宁夏XX市水利勘测设计院2010年11月20日XX水库工程主要技经指标表序号项 目单位数 量备 注1流域面积Km26.82水文多年平均径流量万m361.2水文局资料提供50%年径流量万m3558多年平均输沙量万m30.38实测值多年平均水面蒸发量mm850.0(E601型)3洪水P=3.33%洪峰流量m3/s30.7P=3.33%洪水总量万m322.3P=0.2%洪峰流量m3/s58.1P=0.2%洪水总量万m347.54设计水平年年305水库总库容万m396.4其中淤积库容万m321.8现已淤积10.4万m3兴利库容万m332.2防洪库容万
2、m346.1调洪库容万m357.1设计淤泥面m2150.80正常蓄水位m2155.50防洪限制水位m2153.90设计洪水位3.33%m2156.84校核洪水位0.20%m2157.78 XX水库工程主要技经指标表序号项 目单位数 量备 注6土坝加坝型式不加坝,前坡培厚坝高m20.0坝 顶 长m258.0坝 顶 宽m6.0坝顶高程m2159.20上游坡比1:2.5本次培厚坡比下游坡比1:2.0;1:2.5坝型黄土均质坝7放水建筑物 新建水塔进口高程m2145.80水塔高度m13.4设计泄量m3/s1.2水塔孔口尺寸i1.01.0宽高水塔尺寸m水塔直径2.0m,塔壁厚0.7m水塔底板厚m1.0已
3、建涵洞涵洞长度m61进口26.0m长为圆形,后35m长城门洞型比降i1/100设计泄量m3/s1.2涵洞运行条件无压运行明渠断面型式梯形比降i1/100长度m47.8断面结构尺寸m1.51.5底宽高(边坡1:0.75)陡坡断面型式梯形比降i1/3.0长度m18.0水平长度断面结构尺寸m1.51.5底宽高(边坡1:0.75)消力池断面型式梯形长度m5.0断面结构尺寸m1.51.8底宽高(边坡1:0.75)XX水库工程主要技经指标表序号项 目单位数 量备 注8泄洪建筑物控制段溢洪道型式开敞式溢洪道底坎高程m2155.20孔口尺寸m2.53.6宽高(2孔)设计泄量m3/s30.2闸室底板厚度m1.0
4、交通桥宽m6.0交通桥跨度m5.0明渠段明渠水平长m30.0梯形断面落差m0.3比降m1/100断面结构尺寸m3.01.8底宽高(边坡1:0.75)陡坡段陡坡水平长m60.0梯形断面落差m17.14比降m1/3.5断面结构尺寸m3.01.8底宽高(边坡1:0.75)消力池断面型式梯形长度m10.0断面结构尺寸m5.83.8底宽高(边坡1:0.75)消力池底高程m2138.23海漫水平长m10.0梯形断面落差m0.1比降i1/100断面结构尺寸m3.01.8底宽高(边坡1:0.75)9工程量土石方万m35.16其中:土方填筑万m33.81 土方开挖万m31.34砼及钢筋砼百m39.18干 砌 石
5、百m329.68XX水库工程主要技经指标表序号项 目单位数 量备 注10主要材料用量水 泥t359钢 材t34.0块 石m34256石 子m32061砂 子m3188011投资及劳力总 投 资万元408.77其中:建安工程费万元277.36临时工程费万元16.51勘测设计费万元21.08工程监理费万元8.71设备费万元54.5其 它 费万元30.61劳 力万工时29.012效益拦 泥万m311.4提供水量万m333.2灌溉面积亩2500保护下游人口口33001 综合说明1.1概述1.1.1工程概况XX水库位于XX县观庄乡XX村,工程地处葫芦河水系一级支流什字路河,东经10606,北纬3542,
6、距XX县城15Km,坝址以上控制流域面积6.8km2,是一座以灌溉为主,兼有防洪等综合效益的小(一)型水利枢纽工程。水库正常蓄水位2155.50m(黄海高程,下同);设计洪水位(P=3.33%)2156.84m;校核洪水位(P=0.2%)2157.78m,水库总库容96.4万m3。水库设计灌溉面积0.25万亩,实际灌溉面积0.06万亩。大坝1973年初建时为碾压式黄土均质坝,初始设计坝高13.0m,坝顶宽5.0m,顶长122.0m,上游坡比为1:2.5,下游坝坡比1:2.0。该水库1978年第一次加高6.0m,加坝后坝高为19.0m。1997年为提高水库的防洪能力及水库的灌溉效益,同时解决下游
7、包括XX、观音店、北山根、黄家堡子、阳山、新庄子六个村庄的人畜饮水问题,在原大坝高的基础上游坡加坝1.0m,设计总库容为96.4万m3。坝长258.0m,大坝最大高度为20.0m,坝顶宽5.0m,前坡比1:2.5、后坡比1:2.0。并在坝后截潜,为下游六个村组提供人畜饮水。工程达到现有规模,枢纽主要建筑物由大坝、开敞式溢洪道、输水建筑物等组成。输水建筑物为竖井式闸门井和输水涵管(后段为涵洞),竖井式闸门井高13.4m,由球形闸门控制。输水涵管(后段为涵洞)长61.0m,前段涵管直径1.0m,长26.0m;后段涵洞为城门洞形,尺寸为1.21.5m(底高),长35.0m。比降1:100,输水洞进口
8、高程为2148.50m,出口高程为2145.19m。开敞式溢洪道位于大坝左坝肩,全断面均采用钢筋板衬砌,开敞式溢洪道进口为宽顶堰单孔净宽2.0m,高3.6m,堰顶高程为2155.20m,1997年加高大坝时修建。XX水库于1972年动工兴建。据资料记载:大坝动工前由于时间紧、任务重,没有做细致的工程地质勘测工作,对大坝基础也未作清基处理。同时受当时施工条件及环境因素制约,加之坝址附近缺乏粘土料,导致大坝填筑土料成份较杂,土质均一性极差,坝基渗漏严重。1.1.3 工程安全鉴定结论及加固建议XX水库枢纽工程建设,受当时施工条件及环境因素制约,施工质量差、标准低。自1973年投入运行以来,存在坝坡塌
9、陷、大坝渗漏、开敞式溢洪道冲刷严重、灌溉涵洞启闭及大坝监测设施失效、工程管理设施简陋等问题,严重影响水库的正常安全运行和效益发挥。为全面评价大坝的安全状况,2009年受XX县水务局委托,我院对XX水库进行安全评价并提交了宁夏回族自治区XX县XX水库大坝安全评价报告。经现场察看和对大坝安全评价报告评议,专家组提出了水库大坝安全鉴定书,主要结论如下:(1)水库按30年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,现状大坝坝顶高程满足规范要求,能满足500年一遇洪水频率。现状开敞式溢洪道的泄流能力满足设计泄量要求,洪水下泄对大坝及下游没有影响。(2)根据中国地震动参数区划图(GB183062001)的界定,工
10、程场址地震动峰值加速度小于0.05g,可不进行抗震安全复核。(3)大坝坝顶兼作交通公路,坑洼不平;大坝上游坝面现已沉陷成弧线形,沉陷陷深度约30cm;长约60cm。(4)大坝清基不彻底,在坝轴下游侧的坝基仍残留约2.03.0m厚的砾砂,坝体下存在强透水层,是坝基渗漏的主要通道。但现在库区淤积面较高,库区已形成很厚的较好的防渗天然铺盖,有效地防止了坝基渗漏。(5)大坝填土渗透系数1.010-5cm/s左右,满足规范要求,大坝未设排水体,不满足规范要求。在设计水位、校核水位下的浸润线均在下游坝坡出逸。(6)大坝上游坝坡在各种水位稳定渗流工况下,整体抗滑稳定满足规范要求,在降落工况下,自正常蓄水位、
11、设计和校核洪水位分别降至死水位的上游坝坡的整体抗滑稳定均满足规范要求;下游坝坡在正常蓄水位的整体抗滑稳定满足规范要求,设计和校核洪水位下的下游坝坡整体抗滑稳定满足规范要求。(7)开敞式溢洪道堰体抗滑稳定满足规范要求,底板抗浮满足规范要求;侧墙高度满足要求。开敞式溢洪道进口砼剥落冲刷严重,两侧浆砌石砌护坑洼不平,存在裂缝;闸墩表面砼剥落,存在裂缝;溢洪道明渠、陡坡及消力池墙体及墙基存在多处沉陷裂缝;溢洪道砼从进口到出口底板存在多条沉陷裂缝,影响开敞式溢洪道安全运用。(8)输水涵洞过流能力满足要求;涵管段配筋满足强度要求,抗裂满足要求,裂缝宽度满足规范要求;输水涵洞的启闭系统设置检修闸门和拦污栅,
12、采用手动启闭方式。由于闸门设在输水涵管后26.0m处,经常会发生淤积堵塞,并且球形闸门也不能正常开启关闭,不能正常工作。严重影响蓄水,无法保证灌溉需求。2010年8月由XX县水务局和设计单位对输水涵洞进行检查发现输水涵洞表面砼剥落,呈蜂窝麻面状,影响涵洞安全运用。(9)水库无水、雨观测设施简陋;无其它大坝安全监测设施;水库管理、通讯设施简陋。综上所述,根据水库大坝安全鉴定办法第六条大坝安全分类标准,XX水库属三类坝。建议对大坝进行除险加固的意见和建议如下:1对大坝进行加固、对开敞式溢洪道拆除新建。2更新金属结构设备。3完善水、雨情观测设施,增设大坝安全监测设施,完善水库防汛、通讯、交通及工程管
13、理设施。4新建放水建筑物:放水水塔和维修输水涵洞5在未进行加固处理前,对工程加强观察、检查,科学调度,确保水库安全运行。为确保水库安全,受XX县水务局委托,我院承担了XX水库除险加固工程初步设计报告的编制工作。按照有关规范规程要求,根据大坝安全鉴定结论及本阶段勘测资料,经进一步复核和调查分析,现编制完成本报告。1.2 水文气象1.2.1 流域概况XX水库位于葫芦河一级支流什字路河上游,地势自东向西倾斜,沟道流向与地势相同展布,海拔在2762m1746m。地貌类型以阴湿土石山区为主,流域上游植被良好,林草茂密。土壤为山地草甸土。山顶浑圆,土坡陡陖多阶状。1.2.2 气象区域深居内陆,气候属中温带
14、季风区半湿润向半干旱过渡性气候,春低温少雨,夏短暂多雹,秋阴涝霜旱,冬严寒绵长。降雨集中,历时短、强度大,蒸发强烈,气温变化大,无霜期较短,日照充足。灾害性天气主要有大风、干旱、冰雹、霜冻等。年均气温5.1, 1月份最低,极值为25.7;7月份最高,极值为31.4。无霜期124天,最少94天。夏季多偏南风,冬季多偏北风,平均风速2.2m/s。冻土深度最大为1.13m。1.2.3 水文资料情况XX水库所处河流什字路河流域内有雨量站1个,为什字路雨量站,有长系列雨量观测资料。流域内无水文站。根据全区各站点19562000年45年资料计算各监测站的降水、蒸发、径流及泥沙的多年均值,点绘多年平均降水、
15、蒸发、径流等值线图和输沙模数分区图。根据等值线图,查得该水库流域重心的多年平均降水、蒸发、径流以及输沙模数值,作为计算水库以上区域降雨、径流、泥沙等水文资料的依据。流域内多年平均降水量550.0mm,多年平均径流深90.0mm,年径流总量为61.2万m3,多年平均输沙模数1700t/km2,输沙量为1.16万t,主汛期68月份输沙量约占全年的78.4%。 该水库为小(一)型水库,设计洪水标准30年一遇,校核洪水标准为500年一遇,设计标准的洪峰流量30.7m3/s,洪水总量22.3万m3,校核标准洪峰流量58.1m3/s,洪水总量47.5万m 。1.3.1坝址区地质情况XX水库坝址区河谷呈喇叭
16、状,库区两岸均为Q3m黄土覆盖,局部有E3q泥岩出露,表部强风化强烈,较破碎,根据调查未发现有断裂构造及滑坡体等不良地质现象。水库地下水可分为第四系孔隙潜水,主要由大气降水补给,受季节影响较大,地下水多以下降泉的形式沿河谷分布,出露于地表,汇入河流。水库其地表水主要由六盘山基岩裂隙水、第四系孔隙潜水、大气降水等补给,沿卧管向下游的沟道迳流排泄。该水库的地表水对普通水泥具有结晶类硫酸盐弱腐蚀性。据查中国地震动参数区划图(1:400万),该地区的地震动峰值加速度0.20g,地震动反应谱特征周期0.40S,地震基本烈度度。1.3.2 主要建筑物工程地质条件1.3.2.1大坝大坝坝基清基不彻底,在大坝
17、坝轴线在坝体钻探中查明,主沟道位置坝基下部有2.03.0m厚的砾砂层,证明在建坝时,对主沟道的强透水层未进行彻底清除和采取防渗处理措施,导致该水库渗漏严重。左右坝肩清基时未考虑两岸黄土的落水洞及黄土裂隙,其亦会成为主要的绕坝渗漏通道,原施工时对此未作处理,从钻孔压水试验看,左、右坝肩均存在渗漏及绕坝渗漏问题。1.3.2.2开敞式溢洪道溢洪道闸室位于左坝肩坝下,紧靠左岸山体脚下。上部为壤土层,厚度510米,硬塑坚硬状态;下部为泥岩层,岩性为紫红桔红色泥质砂岩、泥岩,属湖泊相沉积,泥质胶结,厚层状,全强风化厚度35米。消力池:消力池位于溢洪道的尾端,由于原建时底部清基不彻底,受水库渗漏的常期浸蚀,
18、现已损坏。其性质同闸室壤土层的指标,非湿陷性壤土可以作为消力池的基础持力层;1.3.2.3输水涵洞此次初步设计根据原安全鉴定资料及本阶段地质勘察情况揭示:输水水塔4.0米以下为第三系泥岩:岩性为紫红桔红色泥质砂岩、泥岩,属湖泊相沉积,泥质胶结,厚层状,在坝址区广泛分布,本次勘察在坝肩以及库区上游沿两岸均有出露。其允许承载力R=250Kpa,其允许承载力能够满足上部荷载要求。1.4工程任务及规模1.4.1工程任务XX水库于1973年投入运行,是一座以灌溉为主,兼有防洪等综合效益的小(一)型水利枢纽工程,对下游0.33万人口,0.25万亩耕地的防洪减灾、增产保灌起到了重要作用。1.4.2 洪水标准
19、根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000),XX水库属类工程,主要建筑物为4级,设计洪水标准采用30年一遇,校核洪水标准为500年一遇。1.4.3洪水调节1.4.3.1水库库容曲线XX水库采用2009年5月XX市水利勘测设计院实测编制认定的水位库容曲线。 1.4.3.2调洪原则及计算结果开敞式溢洪道闸首底板高程为2155.20m,宽度4.0m。洪水调节计算原则为:库水位高于正常蓄水位2155.50m时,开敞式溢洪道自由泄洪。水库除险加固后水库特征水位和库容参数特征水位(m)特征库容(万m3)本次设计库容累计库容名 称高 程名 称库 容合计库容现状淤泥面2148.20已淤积库容0
20、010.4设计淤泥面2150.80设计淤积库容11.411.421.8正常蓄水位2155.50兴利库容32.243.654.0汛限水位2153.90汛期最大蓄水库容17.528.939.3设计洪水位2156.84防洪库容46.175.085.4校核洪水位2157.78调洪库容57.186.096.41.5工程布置及建筑物加固设计1.5.1大坝加固设计1.5.1.1坝顶高程复核及加固根据坝顶高程复核计算,现状坝顶高程比校核水位时高1.22m。坝顶高程满足计算要求,本次设计不对大坝进行加高处理。现状坝顶宽度不足5.0m, 坝顶高程为2159.20m。为改善大坝防汛交通条件,经过对大坝前坡培厚加固,
21、坝顶宽度达到6.0m,坝顶设C25砼路面硬化(大坝坝顶已有4.0m被硬化),厚度为20cm,路面向下游侧倾斜,坡度为2%,并增添照明设施。1.5.1.2大坝防渗加固XX水库大坝坝身、坝基、坝肩均存在渗透问题,需对大坝进行防渗处理。坝体下存在强透水层,是坝基渗漏的主要通道。但现在库区淤积面较高,库区已形成很厚的较好的防渗天然铺盖,有效地防止了坝基渗漏。坝体人工填土属微透水层,渗透系数10-6k10-5满足要求。1.5.1.3上游坝坡加固设计根据安全鉴定及本次对大坝复核计算:本工程大坝上下游坝坡在设计洪水位和校核洪水位下抗滑稳定安全系数均满足规范要求,但由于上游坝未砌护,经雨水冲刷和波浪淘蚀,形成
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