水库除险加固工程设计毕业论文

开题报告书马鼻镇位于连江县东北部，距县城40公里，东临罗源湾，西南衔接透堡镇，北抵罗源县松山镇，是连江县三大平原乡镇之一。马鼻镇地处沿海，位于南、中亚热带交界处，属海洋性季风气候，常年气候温和，年平均气温20℃，月最高气温43℃，月最低气温3.8℃，无霜期350d，年平均降雨量1550mm，多年平均最大风速24m/s，夏季常受台风袭击，本区主要有两条溪流；鲤溪，亭溪。鲤溪流域面积54km2，主河道长度11.4km，源于长龙镇，经鲤溪村，贯穿马鼻平原，注入罗源湾。马鼻镇土坂水库建于1957年10月，土坂水库集雨面积1.20km2，主河道长度1.74km，河道平均坡降107.9‰，水库原设计总库容20.2万m3，目前大坝溢洪道无闸控制，正常蓄水位18.46m，相应库容为16万m3，其中死库容0.9万m3，是一座以农田灌溉为主的小Ⅱ型水库。目录1.水库除险加固的必要性2.工程基本情况3.工程质量评价4.大坝运行管理评价5.大坝防洪标准复核6.渗流安全评价7.结构安全评价8.金属结构安全评价9.大坝安全鉴定结论10.除险加固方案设计11.环境影响评价12.总结水库除险加固工程设计摘要：本文结合自己近几年编制水库大坝除险加固设计的经验，从水库除险加固必要性、工程概况、大坝安全鉴定结论、除险加固方案设计等方面来简要介绍连江县土坂水库除险加固工程设计。关键词：水库；除险加固；安全鉴定；方案设计；1.水库除险加固的必要性小型水库工程多数建设的时间都比较早，建库时由于受到当时经济技术等条件限制，目前这些小型水库都存在不同程度上的安全隐患:例如坝顶高程偏低，达不到现有规范要求，有的水库大坝迎水坡干砌石护坡已经失去防护作用，甚至有的都没有做护坡，坝后无防渗措施；大坝的坡比过于陡，稳定性相对较差；坝体、坝基存在渗漏现象，溢洪道为开敞式明渠，没有泄洪闸等工程措施；放水建筑物和闸门出现陈旧、漏水现象；启闭设备不能正常使用等问题，有的没有启闭设备，只采用人工启闭木塞，比较落后。这些安全隐患不容忽视，它都将威胁着水库安全运行，那么一旦水库失事，特别是发生这样严重溃坝事故，不仅会把下游农田淹没，还将直接威胁着村民们的生命安全及财产安全，后果不堪设想。水库大坝通过专业技术人员编制出安全评价鉴定，再通过专家组审查一致评定为几类病险水库。然后根据安全评价鉴定针对这些病险水库存在的问题做除险加固，我们只有掌握了这些枢纽工程存在的问题，针对这些问题来进行除险加固，来根治水库病险，才能使其安全运行，达到发挥水库的效益，这样才能让下游广大群众生命及财产安全得到保障。因此，为了确保水库工程在整个运行中能够安全运行，对水库除险加固是十分有必要的，不容马虎。本文结合自己近几年编制水库大坝除险加固设计经验,以连江县土坂水库除险加固工程做个例子，对连江县土坂水库除险加固工程设计简单做个介绍。2.工程基本情况2.1自然地理马鼻镇位于连江县东北部，距县城40公里，东临罗源湾，西南衔接透堡镇，北抵罗源县松山镇，是连江县三大平原乡镇之一。2.2气象水文马鼻镇地处沿海，位于南、中亚热带交界处，属海洋性季风气候，常年气候温和，年平均气温20℃，月最高气温43℃，月最低气温3.8℃，无霜期350d，年平均降雨量1550mm，多年平均年最大风速24m/s，夏季常受台风袭击，本区主要有两条溪流；鲤溪，亭溪。鲤溪流域面积54km2，主河道长度11.4km，源于长龙镇，经鲤溪村，贯穿马鼻平原，注入罗源湾。水库水的主要补给来源为大气降水，由于区内沟谷侵蚀切割较深，山坡陡峭，地表水迳流畅通，水量受季节性控制较明显，往往雨季丰水，旱季干枯。区内河流属山溪性河流，雨季水流湍急，枯水期水流缓慢，甚至断流，迳流量的分配主要集中在4、5、6三个月。2.3工程地质条件该区域地貌分区属以构造剥蚀为主的低山丘陵地区，地势总体属北高南低，上游河谷深切，大多呈“V”型，以下切侵蚀作用为主，堆积作用不强，基岩裸露多，下游河床平缓，堆积作用强，覆盖层较厚。工程区地质构造不发育，地震活动震级小，强度弱，频率低。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，坝体抗震设防烈度为6度区。从福州市1:20万地质图上查阅，工程区区域断裂没有规模较大的物理地质不良现象，本水库安全稳定性相对较好。2.4工程概况马鼻镇土坂水库建于1957年10月，土坂水库集雨面积1.20km2，主河道长度1.74km，河道平均坡降107.9‰，水库原设计总库容20.2万m3，目前大坝溢洪道无闸控制，正常蓄水位18.46m，相应库容为16万m3，其中死库容0.9万m3，是一座以农田灌溉为主的小Ⅱ型水库。土坂水库三大建筑物由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。工程等别为Ⅴ等，大坝等主要建筑物为5级。工程设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。大坝为均质土坝，主坝坝顶长度为185m，副坝长度为147m，坝顶宽为2.3～2.7m，主坝坝高10.6m，副坝坝高6.66m，主坝坝顶高程为20.45m，副坝坝顶高程为20.65m，迎水坡为草皮植护，坡比1：2.0～1：2.1；背水坡为草皮植护，坡比1：2.3～1：2.6，大坝右岸下游护坡其中一段有干砌石护砌。溢洪道位于主坝右岸，为宽顶堰溢洪道，堰顶高程18.46m，宽14.74m，底板与挡墙均为浆砌块石，无闸控制泄流，最大下泄流量28.03m3/s。放水涵洞位于主坝右岸，为箱涵式钢筋混凝土涵洞，进水口高程11.78m，断面尺寸0.35×0.45m，最大放水流量0.1m3/s，启闭设备为手拉葫芦控制启闭。3.工程质量评价本工程建于1957年，至今已运行50多年，时间较为久远，本次安鉴工作无法访问到当初参与建设的有关单位与个人，无工程技术档案，其工程施工质量只能从本次地质勘察的成果及对工程现状的了解中加以评价：根据区域地质资料，大坝坝体土主要由粘质粉土、砂土组成，土质局部不均匀，存在着性质相对较差的土，总体分析坝体填筑土性质一般。坝基土为强风化花岗岩岩，坝基基岩强度一般，浸水易软化。坝底属于全风化岩，风化呈砂土状或碎块状，总体抗渗条件较差，属于中等透水性等级，局部易产生小的渗漏的可能。主坝中部主要回填坡残积粘性土，成份较均匀，颗粒较细，稳定性较好。据本次地勘报告显示：目前坝体存在渗漏，坝体抗渗条件一般。土坂水库已建成运行五十多年，没有施工时的质量检测和竣工报告，鉴于当时的施工技术及条件，加上周边环境影响，工程已日趋老化，存在一些工程隐患。主要表现在大坝右岸下游护坡其中一段浆砌石护坡段局部有渗漏现象，由于常遭雨水冲刷，坡面凹凸不平，目前坝端岸坡未发现明显其他绕渗现象。坝体存在白蚂蚁穴。常年失修，大坝需要在本次安全鉴定后，为消除潜在隐患，应及时进行除险加固，以确保安全运行。从现有资料和现场检查来看，工程经过五十多年的运行，出现了渗漏等现象。大坝施工时受当时条件限制，实际施工质量部分未达到规定要求，工程运行中已暴露出许多质量缺陷，如坝体填筑土质量一般，坝基基岩强度一般。总体抗渗条件较差等。根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，整个枢纽工程质量评为不合格。4.大坝运行管理评价土坂水库大坝的日常管理由马鼻镇水利工作站负责。水库工程管理的主要任务是确保工程安全，进行大坝日常安全检查与维护工作，在运行管理方面，能够按照上级要求对水库进行调度运用，各项规章制度也基本落实，但对工程日常维护不到位。目前水库仅在大坝迎水坡设置水位标尺，未安装其他位移沉降、渗漏等观测设施，因此应增设必须的观测项目，确保大坝的安全运行。综上所述，根据《水库安全评价导则》的规定，水库运行管理综合评价为“较好”。5.大坝防洪标准复核据原设计资料，土坂水库，工程等别为Ⅴ等，大坝等主要建筑物为5级。工程设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。依据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本次安鉴防洪标准为20年一遇设计，200年一遇校核。根据马鼻镇政府提供资料，土坂水库总集雨面积1.22km2。经1：10000地形图复核，完工后土坂水库总集雨面积1.20km2,主河道长度1.74km，河道平均坡降107.9‰。溢洪道为无闸控制泄流，起调水位为水库的正常高水位18.46m。调洪计算的基本原则：当库水位超过起堰顶高程时，溢洪道开始泄洪，当来水量大于泄流量，库水位逼高；当校核（设计）标准的洪峰入库后，库水位达到校核（设计）洪水位，溢洪道也达到最大（设计）下泄流量。本次复核采用20年一遇设计洪水和200年一遇校核洪水，经坝顶高程复核计算，计算所需的主坝顶高程为20.79m，现有的主坝顶高程为20.45m，计算所需的副坝顶高程为21.20m，而现有的副坝坝顶高程为20.65m，因此，坝顶高程不满足规范要求，需加高坝顶。坝顶宽度为2.3～2.7m，根据《防洪标准》（GB50201—94）和《大坝安全评价导则》（SL258—2000）有关规定，低坝坝顶宽度至少为3.50m，需拓宽坝顶宽度。土坂水库大坝防洪安全性等级评价为C级。6.渗流安全评价土坂水库大坝为均质土坝，利用坝身防渗。筑坝材料主要由粘质粉土、砂土组成。大坝背水坡坡面为草皮植护。主坝背水坡仅在右坝脚设置一段贴坡式倒滤层，局部有集中渗漏现象，坡面受雨水冲刷，凹凸不平；副坝背水坡未建倒滤设施。目前坝端岸坡未发现明显其他绕渗现象。运行过程中，未发现溢洪道有渗漏现象。放水涵洞位于大坝右岸，为箱涵式钢筋混凝土涵洞，进水口高程11.78m，断面尺寸0.35×0.45m，最大放水流量0.1m3/s，启闭设备为手拉葫芦控制启闭。因位于水下，无法查看，经管理人员介绍，多年运行后斜拉杆存在锈蚀老化。土坂水库经过五十多年的运行，理论计算上渗漏量很小，在规范规定范围内，其计算的最大水力坡降小于允许水力坡降，坝体不会产生渗透破坏。但是大坝右岸下游护坡高程约15.0m局部有渗漏现象，可认为大坝的渗流性态不安全。综合以上分析，土坂水库大坝的整体防渗性能较差，这些异常渗流现象是目前大坝存在的主要隐患之一，且已经影响到工程的正常运行，因此，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，土坂水库的大坝渗流安全评价为“C”级。7.结构安全评价土坂水库建库至今未安装变形观测设施，无沉陷和位移观测数据。无法掌握其具体的量化数据。因此本次大坝安全鉴定无法对大坝沉降、水平位移观测资料进行整编分析。经现场检查了解，多年运行过程中，近坝库岸及结合部位无变形情况，未发生滑坡、崩塌等现象，属基本稳定状态。溢洪道位于主坝右岸，为宽顶堰溢洪道，无闸控制泄流，最大下泄流量28.03m3/s。底板与挡墙均为浆砌块石，外观较为完整。对泄洪无影响。放水涵洞位于主坝右岸，为箱涵式钢筋混凝土涵洞，进水口高程11.78m，断面尺寸0.35×0.45m，最大放水流量0.1m3/s，启闭设备为手拉葫芦控制启闭。因位于水下，无法查看，经管理人员介绍，多年运行后放水涵洞的启闭门盖和手拉葫芦部分锈蚀。土坂水库大坝属5级建筑物，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定：对于5级建筑物，坝坡稳定采用计条块间作用力的简化毕肖普法计算时，正常运用条件的安全系数不低于1.25；非常运用条件I的安全系数不低于1.15。从表8-1计算成果可知，上、下游坝坡在各种工况下的稳定安全系数均满足规范要求；但主坝上游坝坡局部被波浪淘刷，形成1：1陡坡，影响大坝安全，因此根据《水库大坝安全评价导则》SL258—2000的规定，土坂水库大坝结构安全评价定为“B”级。8.金属结构安全评价根据对水库的现场检查，以及向管理人员了解情况，放水涵洞启闭设备为手拉葫芦控制启闭，虽能运行，但多年运行后启闭门盖和手拉葫芦部分锈蚀老化。根据《水库大坝安全评价导则》SL258-2000，本工程水库金属结构安全评价为“B”级。9.大坝安全鉴定结论土坂水库建于1957年，至今已运行50多年，时间较为久远，鉴于当时的施工技术及条件，加上周边环境影响，工程已日趋老化，存在着工程隐患，经主管部门审查通过，现将大坝安全鉴