水库设计方案说明书—-毕业论文设计.docx

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1、水库设计方案说明书-毕业论文设计 1 综合说明 1.1 绪言 XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XX河水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小(二)型水库。水库隶属于XX街道办事处，集水面积1.62Km2，正常蓄水位102.6m（废黄河高程系，下同），校核洪水位104.17m，总库容41.2万m3。XX 水库下游是XX市XX镇主要粮产区，下游防洪保护人口约0.12万人，耕地0.15万亩，有效灌溉面积0.10万亩。 XX水库于1985年11月冬兴建，至1987年12月完成，建坝时基础耕作层的腐殖土、表层冻土和草皮末清理；建成后，坝体单薄，大坝渗漏现象严重。 2022年4月，X

2、X市组织召开了“XX水库安全评估会”,专家组结论认为： 本次复核按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准复核，经复核，坝顶高程不满足要求； 坝身单薄，断面严重不足，上游护坡砌石损坏严重，起止高程不足； 坝基清基不彻底，坝脚渗漏严重； 放水涵为坝下埋管，洞身漏水严重，出口结构不完整； 溢洪道断面严重不足，进出口无任何工程设施； 坝坡有损坏干渠； 水库无任何管护设施，运行管理条件差。 依据安徽省水利厅安徽省小型水库大坝安全评估办法（暂行）规定，确定XX水库大坝为三类坝。同时专家组建议，鉴于水库大坝工程存在着严重的工程质量问题，应尽快进行除险加固。 目前，我们在安全评估工作的基础上，补充了部分

3、勘探工作，对主要建筑物结构以及水力参数进行了复核，对大坝、溢洪道、涵洞主要加固方案进行了比选，概算了投资并对经济指标进行了分析评价，编制了本初步设计报告。 注：本工程高程为废黄河高程系 1.2 水文气象 1.2.1流域概况 XX水库位于XX市XX镇境内，属于XX河流域XXXX水系，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合运用的小（二）型水库。流域内覆盖第四系粘土层组成，植被较好，水土侵蚀现象不太严重。本次根据万分之一地形图对水库流域参数进行了复核，见流域特性表1. 2.1.1。 表1.2.1.1 XX水库流域特性表 1.2.2气象及降雨 （1）气象 XX水库位于江XX之间，处于亚热带过渡带。由XX

4、市气象站提供实测多年平均气温15.2。多年平均无霜期210天。全年日照时数多年平均2260.7小时，年平均风速为2.7m/s，多年平均最大风速为10m/s。风向季节性变化明显，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年以偏东南风较多。 （2）降雨 江XX地区气候属我国南北过渡带，冷暖气团在上空交锋频繁，进退多变，降雨时间分布不均，主汛期(69月份)经常出现强度较大的暴雨和特大暴雨。XX水库流域上游未设水文测站，建库前后均没有任何实测径流和洪水资料。距水库较近的有XX市气象站，该站有19602022年的较完整的降水量资料。据XX气象站资料统计，多年平均降水量为961mm，其中最大年降雨量为1506.2

5、mm，发生在1991年，最小年降雨量为566.9mm，发生在1978年，年际变化较大。 1.2.3 设计洪水及调洪演算 设计洪水计算XX水库坝址处建库前后均无实测流量资料，根据水利水电工程设计洪水计算规范（SL4493），可由设计暴雨推求设计洪水。本次设计暴雨计算采用了两种方法并对设计暴雨成果进行了比选。 1、由实测资料推求设计暴雨 根据XX水文站55年的降雨资料统计，多年平均1日最大暴雨为95.5mm，按照安徽省水文手册，该地区最大24小时暴雨是最大1日暴雨的1.121.16倍，故该地区最大24小时暴雨为107.0110.8mm。 2、查暴雨等值线图推求设计暴雨 根据安徽省暴雨系数等值线图、

6、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法（以下简称“84办法”），查得XX水库所在流域最大24小时暴雨均值为105mm。 3、设计暴雨采用 根据以上两种方法计算所得的设计暴雨均值基本一致。由于“84办法”中的暴雨等值线图是根据我省近600多个雨量站观测资料绘制的，且对地形条件、高低值地区变化规律、抽样误差及各种历时参数图之间的协调等作了全面考虑，因此选用“84办法”暴雨成果更为合理，设计暴雨参数见表1.2。 表1.2.3.1 设计暴雨参数表 4、设计洪水推求 XX水库流域面积1.62km2，暴雨点面系数2411.0，形状系数f=0.4，由于f=0.4，所以洪峰修正系数0.95。汇

7、流计算中瞬时单位线参数江XX之间山丘区经验公式，由于F/J2=1.62/25.32=0.0031,所以用K=1.13(F/J2)0.24(R3/30)0.34(F/J2)0.12计算瞬时单 位线参数K值 根据流域特征计算频率为1/20的设计洪水和频率为1/200的校核洪水，计算成果见表3.2.2。 表1.2.3.1 XX水库各种频率洪水计算成果表 3.3调洪计算 （2）调洪成果 XX水库泄洪设施为溢洪道，溢洪道为明渠，坡比为0.01，底宽5米，起调水位按现状底高102.6m起调。各频率调洪演算成果见表1.4。 表1.4 调洪演算成果表 （3）施工期洪水 即每年14月和1012月期间，五年一遇洪

8、峰流量10.78m3/s，总洪水量27.9万m3。 1.3 工程地质 1.3.1地形地貌 XX水库位于XX市XX镇夹港村境内，距XX市约28km，属XX 河流域XX河水系。库区位于我国东部新华夏系第二沉降带和秦岭 纬向构造带的交合部位；按传统的观点则是中朝准地台的南缘；地貌单元上属于江XX丘陵的一部分，位于江XX分水岭的北侧，按成因为堆积剥蚀河湖漫滩及一级阶地地形类型。主要由第四纪全新世粘性土层组成，受河流控制，河流的宽窄决定于河水面积和河流流量的大小，一般上游狭窄，下游开阔。根据有关资料结合本次钻探揭露，下伏基岩主要为厚达数百米的灰白、白褐石英片岩。 经钻孔揭示，大坝坝身土主要由重粉质壤土夹

9、砾砂（砾砂系基岩风化所致）；坝基地层主要由重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂地层组成；底部强风化石英片岩。 1.3.2地层岩性 水库区广泛分布为第四系冲积-洪积层，其厚度一般为2.50-5.00m，其岩性上部主要为重粉质壤土夹中砂、重粉质壤土夹砾砂；灰、灰褐色，软塑-可塑状；下伏基岩为强风化石英片岩，暗褐、绿灰色。 1.4工程任务和规模 1.4.1工程现状 枢纽工程由土坝、溢洪道、放水涵洞等建筑物组成。是一座以灌溉为主、兼防洪、水产养殖为一体的小(2)型水库。 大坝：XX水库大坝为均质土坝，坝长205 m，坝顶宽为2.54 m，坝顶高程为105.56 m105.67m，最大坝高10.0 m；上

10、游坝坡1：2，块石护砌，护砌块石风化严重；下游坝坡比1：2.01：2.5，无戗台，坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0+070、0+145段缺土较多。由于原施工时清基不到位，碾压不密实，分工段没处理好，部份坝段坝脚出现大面积阴潮、沼泽等异常现象。由于大坝坝顶宽没有达到设计标准，下游坡太陡，又无戗台，坝身单薄现象严重。该水库只有北面一座放水涵，放水南渠用混凝土预制板制作从大坝下游坡经过，目前该段渠道已损坏漏水，继续使用，将影响大坝安全。 溢洪道：溢洪道工程：溢洪道位于大坝北侧，原设计为宽顶堰，堰顶高103.1 m，底宽为4 m，因经费原因未能按设计标准建设。现溢洪道底高程102

11、.6 m，底宽2 3m，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深。溢洪道对岸有近100亩农田，因每年都有近23个月时间泄洪，泄洪时直接影响对岸农业生产。 放水涵：放水涵位于大坝北部，为斜拉式卧涵，直径为40cm ，底高程98.1 m，洞身长45 m。因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。 1.4.2建筑物存在的主要问题 （1）土坝工程 坝体填筑质量差，存在较严重的隐患。 一是坝身与坝基的结合面耕作层、老河槽及其附近淤泥层未彻底处理，

12、局部有透水层，致使水库蓄水后，坝基与坝身结合面渗漏。 二是坝体堆筑土料质量差，渗透系数大，抗渗性能不能满足设计要求，因此坝体下游坝坡大面积散浸。二是进土层过厚，夯压不密实，新老坝体之间结合部处理较差而渗漏；筑坝时，未按碾压式土XX要求施工，严重存在质量控制不严这一薄弱环节，填筑质量差。三是坝下埋管接触面处理较差，导致大坝渗漏；大坝虽然经21年运行，固结效果不明显，依然土质结构松散，土体自重压密条件较差，给大坝安全运行带来一定隐患。 坝基部分。 由绘制的工程地质剖面图揭示，层及层以下地层均为坝基的天然地层，其中层重粉质壤土夹砾砂，主要分布于坝身与坝基的接合部位。层软塑状重粉质壤土夹中砂为软-中等

13、强度地层，强度相对较低，工程地质条件较差，含水量=24.45%。 上游干砌块石护坡毁损、塌陷严重。 坝顶凹凸不平，雨后积水严重，致使下游坝坡湿陷。 下游坝坡坑凹不平；当时施工时分工段村与村接合处没处理好，0+070、0+145段缺土较多；有多处塌陷现象。 无排水系统。下游坝面无排水设施、无贴坡，致使下游坝坡多处出现雨淋沟，坝脚和滩地段长期潮湿，局部沼泽化严重。 无坝体观测设施，不能掌握土坝在运行过程中出现的问题，影响安全运行。 （2）溢洪道工程 溢洪道建设时，由于经费原因，标准低、基础差，原设计为宽顶堰，堰顶高103.1 m，底宽为4 m，因经费原因未能按设计标准建设。现溢洪道底高程102.6

14、 m，底宽2 3m，溢洪道断面开挖标准不足；进出口处无任何工程设施，下游冲刷严重，冲坑多而深，致使溢洪道不能安全运行。 （3）涵洞工程 放水涵位于大坝右侧，为斜拉式卧涵，直径为40cm ，底高程98.1 m，洞身长45 m。因运行20多年，在地基变形的影响下涵体出现裂缝，因涵洞漏水对大坝冲滤，致使坝脚冲刷严重，己危及大坝安全。目前启闭斜拉杆的钢筋锈蚀损坏，闸门不能正常启闭；下游出口设施损坏。 1.4.3本次除险加固的主要任务 大坝：坝身土方加固，坝身采用防渗处理，上游及砼预制块护坡、下游建排水沟。 溢洪道：对进水口段、明渠部分、陡水坡、消力XX、海漫等工程进行建设，对下游不畅河床进行疏通。 放

15、水涵：对放水涵洞工程进行拆除重建；更换闸门及启闭机；建工作便桥。 1.5 加固工程设计 1.5.1 工程等别及设计标准 （1）工程等级及设计标准 XX水库总库容41.20万m3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，水库工程等别属等，枢纽建筑物为级。由于XX水库最大坝高10.0m，洪水标准根据规范采用丘陵区水库标准；因该库地理位置重要，设计和校核洪水标准为：为20年一遇设计，200年一遇校核。 （2）消能防冲设计标准 根据溢洪道设计规范（SL253-2000），溢洪道消能防冲设计标准按10年一遇。 （3）抗震设计烈度 根据中国地震动参数区划图（GB18306-202

16、2），XX水库工程区地震动峰值加速度0.10g，反应谱特征周期0.35s，对应地震基本烈度为7度。 1.5.2 加固措施 （1）土坝 防渗处理：土坝坝身坝基防渗加固处理0+1170+366坝段均选用粘土井柱方案，从坝顶穿过坝身与坝基结合面以下1.0m。粘土井柱直径1100mm，孔距为0.78m，粘土井柱有效防渗厚度为0.78m。 坝顶及坝坡结构 设计坝顶高程27.30m，坝顶宽度5m，坝顶路面选用20cm手摆石层，再铺设15cm泥结石路面。 上游坝坡：坡比1：2.5，建干砌块石护坡，并做10cm碎石垫层，高程从21.2m26.63 m。 下游坝坡：考虑到大坝经常出现滑坡现象，将96年上坝的虚土

17、彻底清除，推到坝下填塘固基，并开挖成台状，以便新老结合层的结合。在25.20m建宽2.0m戗台，戗台上1：2的坝坡，戗台下1:2.5 坡。戗台下侧与坝脚22.2m高程处各做一条纵向排水沟。两沟之间布置横向排水沟，其沟距为50m；台地段没有平台，因此沿坝坡与岸坡连接处做一条排水沟。下游草皮护坡为天然杂草，因此需重新铺设草皮护坡。 （2）溢洪道 本次加固溢洪道仍布置在大坝桩号0+000处，溢洪道形式根据地形采用明渠段，堰后陡坡跌水和消力XX。 溢洪道进口段长30.0m，宽度为5.0m，坡降为0.01，浆砌块石护砌厚度040m，表面浇注10cm厚砼。堰后设陡坡跌水，跌坡跌差6.6m，XX长14 m，

18、XX深1.0m，出口宽5m。跌水墙采用浆砌块石重力墙，底板采用底板采用0.40m浆砌石底，0.10m砼面层。根据地形两岸翼墙浆砌块石重力墙。 经计算海漫长度12m，设渐变段与下游排洪渠连接，出口宽7 m 下游渠首20m范围内需要用砌块石护坡及护底。 （3）涵洞 本次加固将斜拉卧式放水涵拆除，重建放水涵，涵底高程98.10m，并更换闸门、启闭机,建工作便桥。 1.6 施工组织设计 1.6.1 施工条件 （1）场外交通 XX水库距省道309有20公里,有简易砂石路至水库，能满足施工运输的要求。 （2）场内交通 本工程由于施工场地窄而长，施工场地较分散，除利用坝顶作为施工道路外，还可以利用大坝东、西

19、两侧土方整平后作为主体工程施工和交通场地，这样可解决施工场地内部的交通问题。 1.6.2 施工导流 本工程施工导流非汛期主要采用涵洞进行，使水库的水位控制 在大坝和溢洪道施工要求水位以下；汛期按正常的防洪调度规定进行，此期间要保证溢洪道能进行安全泄洪。 大坝坝顶和坝下游坡和正常溢洪道施工水库水位控制在24.2m 以下高程，大坝粘土井柱灌浆和上游护砌、涵洞施工期间必须打围堰，使水位在高程20.60m以下， 1.6.3 主体工程施工 XX水库除险加固施工场地及道路比较狭小，运输宜采用小型农用自卸车。土方工程尽可能采用机械施工，以便提高工作效率，降低工程造价。砼工程比较分散，采用半机械化施工，搅拌机

20、以0.4m3为主，水平运输采用胶轮车，垂直向下运输采用溜槽。砌石工程采用人工操作为主，但砂浆要采用机械搅拌。工地不集中设加工厂，钢筋、模板、铁件采用小型机械分散加工。 （1）大坝加固施工 大坝加固的主要内容：坝身土方加固，坝身单排防渗粘土井柱心墙，上游护坡采用干砌石护砌；下游坝坡做纵横排水沟及贴坡排水。 （2）溢洪道加固施工 在大坝0+000段建溢洪坝，主要建设内容：进口段、跌水段、消力XX、海漫等工程。进口段底板工程在第二年枯水期打围堰进行施工。汛前完成跌水坡及消力XX底板砼工程量。 （3）涵洞施工 本次加固将东、西涵进出口全部拆除，进口浆砌石底板和八字翼墙，东涵底高程21.12m，西涵底高

21、程21.85m，上游增设工作栈桥及更换启闭机，与大坝防渗墙施工同步进行。 1.6.4 施工总布置 尽量利用水库已有的设施与条件，减少工程投资。施工主要场地在大坝坝面、两端段适当地方加以改造；各种加工厂可分散在工程附近。 1.6.5 施工总年度 大坝除险加固施工分二水利年进行：第一年枯水期放空库容进行大坝粘土井柱和上游护坡施工，并与涵洞的除险加固施工相配合，工程完成后，可进行坝顶路面和大坝观测工程施工；第二年主要与溢洪道的除险加固施工相配合，进行下游坝坡的坝后排水沟及草皮护坡施工。计划总工期10个月，其中施工预备期1个月，主体施工期8个月，要求主体工程基本完工；施工完建期1个月。 1.7环境保护

22、设计及水土保持设计 1.7.1环境保护设计 XX水库除险加固工程属已建工程，主要是施工期对环境有一些不利的影响，但施工区居住人口稀少，地域广宽，施工项目较分散，施工工期较短。影响大多是暂时的、短期的，采取一定的对策和措施，可以得到避免和降低，使其影响在允许范围内。因此XX水库除险加固工程对环境不会带来深远的影响，不会制约工程的实施，工程竣工后环境将恢复到原有状况。 在施工期中产生的影响，在水环境保护、噪声及粉尘防护、生物保护及生态保护、人群健康保护等四个方面进行环境保护工作，并做环境的环境监测与管理。 本工程环保投资包括环境保护措施、临时措施和独立费用共三项，本项目环境保护费用共计1.2万元。 1.7.2水土保持设计 本工程施工项目主要有土石方开挖回填、围堰拆除、砌筑砌体结构、混凝土浇筑，工程实施过程中将不可避免扰动原地貌，损坏土壤和植被，造成水土流失。经分析计算，工程共扰动原地貌、挖损土地及其植被面积为1.2hm2。 在综合考虑工程特点及地域自然条件的基础上，对可能产生水土流失的区域采取水土保持防护措施。植物措施：在土料场、弃渣场、临时设施、施工道路和临时施工场地处工程完工后，植树种草，恢复植被。工程措施：在土料弃土临时堆场，进行拦护；在弃渣场