水库除险加固设计

11.综合说明1.1.项目背景文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标东径105°51’49”，北纬32°03’10”，距清水乡场镇2km,距广元城区70km。属嘉陵江流域一级支流张家河上游，原是元坝区清水乡境内的一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。自2007年以来工程主要用于清水供水工程的专用饮用水水源，同时灌溉附近的12亩农田。兼具有防洪功能。本水库原是清水乡文华村四、五、六、七、八社农田的主要灌溉水源，为本地的农业生产作出了重大贡献。但在2007年的清水场镇、文华村、普贤村及关帝庙村的人畜饮水工程规划时，将此水库选定为清水供水工程的饮用水源，并由元坝区水务局、清水乡政府和文华村社共同协商将此水库选定为清水供水工程的专用饮用水水源，本水库灌区的原农田灌溉由清水乡小一型水库--胜利水库调水进行灌溉，本水库只对胜利水库灌溉渠以上的12亩农田进行灌溉，不再作为原灌区的主要农田灌溉水源。本次设计依然按小二型水库的标准进行除险加固设计。1.2.枢纽工程现状文华水库原是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有灌溉、防洪等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。2枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施等工程组成，等别属五等工程，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。坝址以上集雨面积为0.8km2，总库容为12万m3，兴利库容8.5万m3，死库容1.5万m3，设计灌溉面积0.06万亩，现实际灌面12亩。1.2.1.大坝工程现状工程于1965年4月动工修建，1966年4月完工。现坝高12m，坝顶宽3m，坝顶长110m，实际坝顶高程754.50m，坝基高程742.50m。大坝为均质土坝,上游坝坡坡比为1:2.4,下游坝坡比为1:2.0,1:3.0。下游坝脚有1：0.5的堆石体，高2m。内坡风浪冲刷严重，大坝内外坝坡及坝顶杂草树木丛生,由于运行较长，加之人畜践踏，坝坡凹凸不平，极不规则。外坡无排水系统。大坝内外坝坡外观质量差。在大坝右肩有明显的散漏现象。同时有白蚁活动及建巢现象。1.2.2.溢洪道工程现状溢洪道位于大坝右坝肩砂质泥岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，总长76m，全部末衬砌，洪水沿坝脚直接泄入自然冲沟中。堰顶段：堰顶进口高程752.50m，堰顶进口宽度6.5m，出口宽度3m，边墙高2.0m，为干砌块石，现已倒塌极不成形。控制段：全长30m，边墙高1.5m，左岸为4m高的砂质泥岩陡坡，度板为砂质泥岩，左侧为干砌块石，坡比为1：30。泄槽段：全长45m，顺坝坡右脚至坝基河沟，全段乱石堆集，未开挖成形，而是自然冲刷，其底板坡度为1：5，3消能设施:尾端无消能设施。1.2.3.放水设施工程现状放水设施位于坝体左侧，卧管平行坝轴线，涵管垂直于坝轴线，放水孔直径20cm，有10级卧管，级高0.7m，卧管平行于内坝坡。涵管为穿坝建筑，管长45m，高0.8m，宽0.6m，设计放水流量0.10m3/s。现放水卧管渗漏，需整治。1.3.水文及水库特征水位1.3.1.水文气象文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标为105°51’49”，北纬32°03’10”，坝址以上集雨面积0.8km2。水库流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、湿度大，多年平均气温16.1℃，历年极端气温最高值38.9℃，最低-8.2℃，多年平均日照数1250小时，多年平均降雨量为1156mm，无霜期240天。1.3.2.洪水标准文华水库为小(二)型水库，工程等别为五等五级，设计时采用的洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。1.3.3.水库特征水位及流量死水位745.00m，设计正常蓄水位752.50m，设计洪水位753.50m，校核洪水位754.00m。设计20年一遇的洪峰流量为19.69m3/s，相应洪水总量16.37万m3;2004年一遇洪水时洪峰流量为29.05m3/s,相应洪水总量为26.22万m3。设计洪水最大下泄洪水流量为16.7m3/s,相应坝上设计洪水为：753.90m，相应水库库容为10.8万m3。校核洪水最大下泄洪水流量为：27m3/s，相应坝上校核洪水为：764.42m，相应水库总库容为12万m3。1.4.工程地质1.4.1.库区水文地质及工程地质条件1、地形地貌文华水库位于嘉陵江水系一级支流张家河上游，流域形状呈树叶形，地势为北高南低，东陡西缓，地面高程一般在740-940米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200米。最高点烟杆山，海拔940m，最低点坝址处，海拔740m。该区地貌上属于构造剥蚀丘陵地貌，山坡度较缓,沟谷切割较浅，山顶圆滑，谷底一般宽10～30米，覆盖层厚4～8米，冲沟两侧Ⅰ级阶地断续发育分布。两岸基岩出露较好。地形受构造和岩性控制，砂岩一般呈陡崖；砂质泥岩呈浑圆状丘包和缓坡地。2、地层岩性库坝区属中低山地貌，区内出露地层主要为白垩系剑门关组（K1j），岩层由砂质泥岩、砂岩不等厚互层组成。山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及坡洪积层（Q4dl+pl）粉质粘土。左右两岸坝肩及近坝库岸稳定，无滑坡或塌落体。坝基为砂岩与粘土岩互层岩体，岩层较平缓，坝基未进行帷幕防渗。53、水文地质区内水文地质条件简单。地下水主要为松散堆积层中的孔隙型潜水和基岩中的脉状裂隙型潜水。接受大气降水与库水的补给，动态变化的季节性明显。1.4.2.地震烈度根据GB18306－2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单中《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(1/100万)查得，工程区地震动峰值加速度为0.1g，《四川、甘肃、陕西部分地区地震动反应谱特征周期区划图》(1/100万)查得，工程所在区地震动反应谱特征周期为0.40s，对应地震基本烈度为VII度。1.5.枢纽工程除险加固设计1.5.1.大坝整治工程1、对大坝坝顶增设0.6m高的防浪墙。2、对大坝散漏处采用开挖止水槽回填夯实土料治漏。3、对大坝内外坝坡清杂去乱，挖填整形。对内坡采用C15砼预制块护坡，外坡种草护坡。4、泥结石坝顶，增加路沿石，增加下游坡面排水系统。5、白蚁防治和增设大坝观测设施。1.5.2.溢洪道整治工程对溢洪道进行清杂去乱，按设计标准开挖成形并衬砌。1.5.3.放水设施整治工程将原涵卧管撤除后重新浆砌。61.6.施工组织设计1.6.1.施工条件工程对外交通方便，在施工之后需对0.2km长的进库公路整治成泥结石路面。施工用电可直接在距工程50m处的清水场镇饮用水提水泵房处的变压器上搭接380V线路引至施工点。钢材、水泥可在广元或元坝城区物资部门或经销商购买，炸药在元坝区民用暴炸器材公司购买。石料、粘土料等均可在距库区1km范围内进行开采，砂料需到50km的嘉陵江洪江采砂场购买。1.6.2.主体工程施工工程施工：采用人工和机械相结合的方式进行，其中以机械开挖为主，人工为辅，运输以5T的自卸汽车为主辅以拖拉机进行场内土石方及材料的运输，对大坝坝体渗漏采用开挖回填止水槽进行渗漏处理。坝坡砼块采用人工预制及安砌，溢洪道采用砼现浇，放水设施采用机械开挖回填夯实，人工撤除浆砌。1.6.3.施工总进度本工程总工期4个月，其中施工准备期半个月，主体工程施工期3个月，工程完建期半个月。1.7.工程管理该工程为汶川地需后除险加固水利工程，业务上受广元市元坝区水务7农机局领导，施工和运行管理由太公片区水利农机管理站负责。但整治后交由清水场镇供水站管理，作为清水场镇供水工程的专用水源，原水库管理机构撤除。工程建成后的管护范围、工程监测内容、水库运行调度以及水库防汛渡汛均按小型水利工程管理规定进行管理和乡镇供水工程水源保护条例执行，并及时与上级主管部门备案，在运行中及时互通信息。1.8.工程占地补偿由于该工程为病害整治性质，根据工程整治设计，没有永久占地。1.9.环境保护与水土保持水库水域及两侧陆地，应按饮用水水源保护标准保护。其保护措施如下：本工程施工中水下抛石应严格控制质量，保持水质的清洁，机具维修所产生的废油应该集中收集，尽量重复利用。工程完工后应对临时占地进行绿化，水土保持工程可采取植物措施和工程措施。及时划定水源地保护范围，设置界桩，制定管理及保护条例以保护水质的清洁和安全。1.10.工程投资工程总投资46.03万元，其中建筑工程投资35万元，机电设备安装工程3.15万元，临时工程费0.93万元，独立费用4.27万元，水土保持和环境保护工程0.5万元,工程总投劳0.21万工日。水泥88.4T，河砂271.5m3,卵石134m3。1.11.经济评价该工程经过经济评价，经济净现值60.96万元，远大于零，经济内部8收益率19.57%，效益费用比1.93。由此可见，本工程在经济上是合理的。2.水文2.1.流域概况2.1.1.流域自然地理概况文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村境内的余家坪，坝址地理坐标东经105°51’49”，北纬32°03’10”，距清水乡场镇2km。属嘉陵江一级支流张家河流域，是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有防洪、农业灌溉等综合利用的小(二)型水利枢纽工程。流域形状呈树叶形，地势为北高南低，东陡西缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在740～940米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200米。最高点烟杆山，海拔940m，最低点坝脚处，海拔740m，水库坝址以上集雨面积为0.8km2，最远分水岭到大坝址处河道长度0.98km，河道平均比降为177‰，河道坡度较缓，水流较平，但流域内植被较好。2.1.2.气象水库流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、湿度大，冬季寒冷少雨且多寒潮；春季温和、风高物燥、多干旱；夏季炎热、雨量集中、夏旱突出、春旱连夏旱、或伏旱连秋旱等灾害常有发生；秋季多雨、湿度大，常发生秋绵雨及秋洪。降雨年内分配9极不均匀，雨季从5月到10月中旬，降水占年降水量的75%，而12月至次年3月降水量仅占年降水量的10%，降水年际变化较大，多年平均降雨量为1043.4mm，最大年降水量126.9mm，最小年降水量626.4mm。暴雨多发生在6—8月，一次大暴雨过程多为1—2天，其中80%左右的水量集中在24小时以内，实测24小时内最大暴雨量为353.6mm。多年平均气温16.1℃，历年极端气温最高值38.9℃，最低-8.2℃，多年平均日照数1250小时，多年平均蒸发量为1285.4mm，无霜期240天，多年平均相对湿度69%，多年平均最大风速14m/s。2.1.3.径流根据《广元县水文手册》，移用三川水文站数据，多年平均年径流深513mm，地下径流深15.8mm，则地表径流深497.20mm。年径流变差系数CV＝0.45，偏差系数采用CS＝2CV。则丰水年P＝20%设计年径流深1317.58mm，平水年P＝50%年径流深为924.79mm，枯水年P＝75%年径流深为333.12mm。故各设计年故各设计频率年径流量分别为105.41万m3、73.98万m3、26.65万m3，平均年径流量分别为0.03m3/s、0.02m3/s、0.008m3/s。2.1.4.设计暴雨由于水库流域及邻近类似区内无实测水文资料,水库坝址以上无历史洪水调查资料，在运行期间没有洪水过程出流观测资料，无完整的，长系列的暴雨资料，因此不能用频率分析方法及水文法推求设计洪水，其设计洪水只能由设计暴雨并按《四川省中小暴雨洪水计算手册》中推理公式进10行分析计算。其中偏差系数采用CS＝3.5CV。设计暴雨按短历时暴雨公式计算：Htp=Spt1-n则：当历时t=1/6—1小时范围内时n1=1+1.285lg(Hp1/6/Hp1)Sp1=Hp1(mm)当历时t=1—6小时范围内时n2=1+1.285lg(Hp1/Hp6)Sp2=Hp1(mm)当历时t=6—24小时范围内时n3=1+1.661lg(Hp6/Hp24)Sp3=Hp6×6n3-1(mm)根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》附图—暴雨等值线图计