水庫大壩設(shè)計 水利工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文.docx

華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1摘要新春水庫位于四川省江油市東興鄉(xiāng)新春村，屬涪江水系芙蓉溪支流。新春水庫自然集雨面積3.13km2，壩址以上主河道長5.17km，河槽比降12.53。大壩下游1.2km處有108國道，影響人口約800人，耕地1200畝。工程于1973年動工修建，1975年建成投入使用，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫。由于5.12地震對水庫造成一定程度的損傷，如： 壩體產(chǎn)生多條裂縫。下游有滲漏現(xiàn)象，大壩迎水坡未進(jìn)行防護(hù)，水流掏涮嚴(yán)重；壩頂未硬化，不利于工程管理和大壩安全。原放水設(shè)施為斜臥管，漿砌條石結(jié)構(gòu)，有滲漏，且運(yùn)行管理不便。本次設(shè)計的主要內(nèi)容為：通過對新春水庫復(fù)核基本資料為水文設(shè)計洪水復(fù)核、洪峰流量以及溢洪道最大泄洪能力復(fù)核、大壩滲流穩(wěn)定分析、除險加固方案設(shè)計、施工組織設(shè)計等。通過水文方面計算，試算出設(shè)計和校核水位，最后進(jìn)行溢洪道最大泄流能力復(fù)核，另外通過大壩的滲流穩(wěn)定分析確定大壩是否存在險情并采取有效的工程措施，從而使大壩達(dá)到除險加固的目的。關(guān)鍵詞：水文計算；穩(wěn)定分析；滲流分析；穩(wěn)定分析；除險加固AbstractXinChun reservoir is located in Sichuan Jiangyou Dongxing XinChun village of the Peijiang River Lotus River tributaries. Natural rain collection area of the reservoir is 3.13km2, the main water rain collection area of natural runoff storage store. The main river above the dam site long 5.17km, channel slope 12.53 . Dam has an influence of a population of about 800 people and 1200 acres of farmland. Project started construction in 1973 and put into operation in 1975. It is a mainly for irrigation, flood control, water supply, farming and the small overall efficiency (2) reservoir.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音字典 The 5.12 of the reservoir as a result of the earthquake caused damage to some extent, such as: (1) there are a number of cracks in the dam; (2) leakage downstream dam slope is not welcome for water protection, water rinse dig grave; top of the dam is not hardened, not conducive to project management and dam safety. (3) the original drainage facilities decumbens tube, mortar of stone structure, leakage, and the operation and management of inconvenience. The main elements of design, including review of hydrological design flood, peak flow, as well as review of the flood largest discharge capacity of the spillway ,dam seepage and stability analysis, eliminating and reinforcement design, organized construction design, etc.朗顯示對應(yīng)的拉丁字符的 Through the hydrological aspects of computing, we can design and verification test to calculate the water level, and finally the maximum spillway discharge capacity to review. The seepage through the dam to tell the dam stability analysis to determine whether there is danger and to take effective measures, thus eliminating danger of dam reached the purpose of reinforcement. Keywords:Hydrologic calculation; stability analysis; seepage analysis; stability analysis; reinforcementABSTRACT11綜合說明41.1水文41.2工程地質(zhì)51.3震損情況及水庫安全評價61.4除險加固工程設(shè)計61.5施工組織設(shè)計72水文82.1流域概況82.2工程概況92.3設(shè)計洪水復(fù)核93工程地質(zhì)133.1區(qū)域地質(zhì)概況133.2天然建筑材料143.3結(jié)論144震損情況及水庫安全評價154.1震前運(yùn)行情況簡述154.2主要震損出險情況154.3應(yīng)急除險方案154.4安全評價結(jié)論165除險加固工程設(shè)計165.1工程現(xiàn)狀及存在問題165.2設(shè)計依據(jù)175.3總體設(shè)計方案175.4 溢洪道加固設(shè)計255.5 放水涵管加固設(shè)計266施工組織設(shè)計266.1施工條件266.2施工導(dǎo)流276.3料場選擇及開采276.4主體工程施工276.5施工總進(jìn)度28附錄29附錄計算書29附錄A 水文計算29附錄B 大壩滲流計算37B1 大壩加固前滲流穩(wěn)定分析計算37B2 大壩加固后滲流穩(wěn)定分析計算53附錄 外文原文及翻譯761 綜合說明1.1 水文1.1.1 流域概況新春水庫位于四川省江油市東興鄉(xiāng)新春村，屬涪江水系芙蓉溪支流，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，日照充足。具有冬季微寒，春來較早，夏長秋短，無霜期長以及冬干、春旱、夏洪、秋綿等氣候特點(diǎn)。1.1.2 工程概況新春水庫自然集雨面積3.13km2，壩址以上主河道長5.17km，河槽比降12.53。大壩下游1.2km處有108國道，影響人口約800人，耕地1200畝。工程于1973年動工修建，1975年建成投入使用，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小（2）型水庫。水庫設(shè)計灌溉面積500畝，實(shí)際有效灌溉面積650畝。設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)200年一遇。水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程586，最大壩高10.83m，壩頂長60m，壩頂寬3.1m，上游壩坡平均坡比為1:1.7，下游壩坡坡比為1：1.9，上下游壩坡均為草皮護(hù)坡，下游無排水設(shè)施。2000年鑒定為三類壩。水庫溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進(jìn)口溢洪道，堰頂寬10m，堰頂高程583.00m。溢流凈寬7.0m，側(cè)墻采用漿砌石襯砌，底板采用混凝土襯砌，溢洪水流經(jīng)消能后泄入下游河道。水庫放水設(shè)施位于大壩右岸，屬砌石無壓平涵，梯級臥管取水。涵洞尺寸0.50.75m。放水洞底坎高程578.00m，設(shè)計最大放水流量0.2m3/s。1.1.3 設(shè)計洪水復(fù)核本次設(shè)計根據(jù)1/1萬地形圖勾繪了水庫自然集雨范圍及河流走勢，量算復(fù)核了流域面積、集雨范圍干流河道長度、綜合比降等參數(shù)，在此基礎(chǔ)上采用四川省水電廳1983.1年6月編制的四川省水文手冊及推理公式法進(jìn)行入庫洪水流量復(fù)核計算。計算結(jié)果為：Qm5%=33.330m3/s，Qm0.5%=55.342m3/s；設(shè)由設(shè)計暴雨推求洪水總量的方法復(fù)核23.1小時入庫水量，計算結(jié)果為：20年一遇WP=71.10萬m3，200年一遇WP=116.56萬m3。1.1.4 溢洪道最大泄洪能力復(fù)核經(jīng)壩頂超高計算，h設(shè)= 1.35m，h校=0.81m。則計算在不影響大壩安全情況下，允許最大溢洪水深H設(shè)=1.65m，H校=2.19m；即在不影響大壩安全情況下，溢洪道最大過水深H=2.19m，按寬頂堰公式計算得最大允許泄流量q=34.03m3/s，而據(jù)溢洪道現(xiàn)狀計算當(dāng)水庫遇200年一遇校核洪水時需要的最大過水深H=2.68m，qm0.5%=45.93m3/s，因此現(xiàn)溢洪道過洪能力不滿足規(guī)范要求。為保證大壩防洪安全，現(xiàn)溢洪道由現(xiàn)寬7.0m擴(kuò)寬至10.0m，然后根據(jù)調(diào)整后的溢洪道尺寸進(jìn)行調(diào)洪計算，得20年一遇qm=28.05m3/s，Va=23.65萬m3，溢洪水深h=1.52m，相應(yīng)高程為H設(shè)=584.52m；200年一遇qm=47.78m3/s，Va=47.73萬m3，溢洪水深h=2.16m，相應(yīng)高程為H校= 585.17m，V總=25.84萬m3。此時再計算校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時最大允許水深h=2.19m，即在不影響大壩安全情況下，溢洪道允許最大過水深H=2.19m，按寬頂堰公式計算得最大允許泄流量q=48.62m3/s，溢洪道過洪能力能滿足規(guī)范要求。1.1.5 施工期洪水新春水庫不能放空，但可以放水至死水位以下，剩余水量很少，工程安排在枯水期施工，且工期較短，因此基本不需要設(shè)圍堰，本次不再進(jìn)行施工期洪水計算。1.2 工程地質(zhì)1.2.1 區(qū)域地質(zhì)概況江油市地處龍門山北段中山山地與四川盆地低山丘陵的交接地帶，地勢由西北向東南逐漸變低，高程一般在8001500m之間，最高點(diǎn)位于楓順鄉(xiāng)的轎子頂山，海拔高程2356m；東南部庫區(qū)屬侵蝕河谷階地貌區(qū)，淺山丘陵地形，高程一般在550650m之間，最低點(diǎn)位于九嶺鄉(xiāng)的魚種站谷地，海拔高程3.169.2m。新春水庫位于江油市西南方向的東興鄉(xiāng)境內(nèi)，按照地質(zhì)成因劃分，地貌類型屬構(gòu)造剝蝕殘余丘陵地貌區(qū)。江油市處于新華夏系四川沉降盆地與龍門山隆起帶的復(fù)合部位，按照構(gòu)造型式分為北東向擠壓帶和綿陽帚狀構(gòu)造，兩者呈不整合復(fù)合關(guān)系。在境內(nèi)西北部為北東向擠壓帶發(fā)育區(qū)，由脆性的碳酸鹽和碎屑巖組成，在同一應(yīng)力場作用下，形成軸向北東向的“多”字型排列的褶皺和走向東北3.1550、傾向北西、傾角6070的沖斷裂以及走向北西50左右的橫張斷裂及近南北或東西向的壓性斷裂。在市區(qū)東南部的侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層中，為綿陽帚狀構(gòu)造的一部分，發(fā)育成群的新同型平緩褶皺，呈半環(huán)狀排列，向西收斂，向東擴(kuò)散，褶皺展線多為北東4570，地層傾角平緩1015。新春庫區(qū)位于江油市西南部，地質(zhì)構(gòu)造屬東北西南搌布的綿陽帚狀構(gòu)造西南部，位于龍鳳向斜西北翼。1.2.2 地層巖性江油市境內(nèi)地層出露除元古界和第三系缺失外，古生界到第四系大部分地層均有出露，沉積厚度在18000m以上。新春庫區(qū)地層為中生界白堊系下統(tǒng)劍閣組（K1jn）。巖性為棕紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及泥質(zhì)粉砂巖，水平層理發(fā)育。1.2.3 地下水特征及評價庫區(qū)地下水為基巖紅層碎屑巖風(fēng)化帶裂隙水。含水巖性以紫紅、棕紅色泥巖為主，其次是成鈣泥質(zhì)中細(xì)粒砂巖，厚度不均勻，呈互層。巖層角度平緩，一般小于20度，根據(jù)鉆孔揭露風(fēng)化帶厚度一般為616米左右。泉水流量0.010.5升/秒，地下水徑流模數(shù)0.231升/秒平方公里，單孔涌水量多于50m3，地下水資源貧乏。水量大小與砂巖的厚度、層理、裂隙發(fā)育狀況及地貌部位有關(guān)。最大泉流量可達(dá)2.5L/s.據(jù)有關(guān)資料，在該類地下水分布區(qū)，一般80100m以下有咸水存在。此外，在含水層巖性、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造有利的條件下亦有層間裂隙水?；鶐r裂隙水仍然接受大氣降水補(bǔ)給，并以就近不及和排泄為主。水量、水位隨季節(jié)變化大。工程區(qū)域淺部地下水，水溫1418，PH值5.57.5，以弱酸性和中性水為主，礦化度均小于1g/l，絕大部分小于0.5g/l，屬淡水；地下水硬度150450mg/l，以硬水為主；水化學(xué)類型根據(jù)舒卡列夫分類，以HCO3-Ca和HCO3-Mg為主，地下水對混凝土無腐蝕性。1.2.4 地震根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001和2008年6月中國地震局發(fā)布的四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖、地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度為0.15g，相應(yīng)地震基本烈度為VII度。1.2.5 天然建筑材料新春水庫工程所需天然土料可取本地出露的新生界第四系中更新統(tǒng)的亞粘土、亞砂土，厚度較大，土性均一，滲透性小。其次可取殘坡積粉質(zhì)粘土或泥質(zhì)粉砂巖和泥巖互層全風(fēng)化土，碎石土料可取洪沖積泥質(zhì)砂卵石層或泥質(zhì)粉砂巖和泥巖互層強(qiáng)風(fēng)化帶。但石料及砂礫料缺乏。石料和粗砂可尋找周邊風(fēng)化程度低的淺紅色層狀石英砂巖，易于開采，抗壓強(qiáng)度較高，可滿足本工程施工所需石料。1.2.6 結(jié)論（1）該水庫地質(zhì)構(gòu)造和地層結(jié)構(gòu)簡單，巖層傾角較小，總體而言地質(zhì)條件較好。（2）根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001和2008年6月中國地震局發(fā)布的四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖、地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震基本烈度為VII度。（3）由于大壩碾壓不密實(shí)，蓄水位較高時下游壩基有局部少量滲漏現(xiàn)象，地震期間大壩出現(xiàn)多處裂縫，壩基有渾水滲出，雖經(jīng)過應(yīng)急處理，但壩體內(nèi)部仍可能有隱蔽裂縫。1.3 震損情況及水庫安全評價1.3.1 震前運(yùn)行情況簡述新春水庫1973年動工興建，1975年建成投入運(yùn)行，水庫按照批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計劃合理調(diào)度運(yùn)用。水庫工程管理辦法等各項(xiàng)制度基本齊全并得到落實(shí)。但因缺乏管理設(shè)施和維護(hù)資金，水庫一直存在一定的病險。1.3.2 目前存在的主要問題（1）大壩壩基有滲漏現(xiàn)象，壩坡內(nèi)外坡較陡，迎水坡未進(jìn)行防護(hù)，水流掏涮嚴(yán)重，壩頂未硬化，不利于工程管理和大壩安全。（2）放水設(shè)施樣式陳舊，滲漏嚴(yán)重，且運(yùn)行管理不便。（3）水庫無管理房，防汛道路仍為泥土路面，不利于水庫的管理和維護(hù)。1.3.3 安全評價結(jié)論根據(jù)新春水庫的病險、安全鑒定及震損情況綜合評定，水庫大壩屬C級壩，即為不安全大壩，亟待進(jìn)行除險加固。1.4 除險加固工程設(shè)計1.4.1 工程現(xiàn)狀及存在問題總體而言，樞紐總體布置比較合理，但上游下游都是草皮護(hù)坡，本次將重新用干砌石護(hù)坡，但缺乏必要的排水設(shè)施，壩基滲漏，壩頂有縱縫，經(jīng)震后應(yīng)急處理壩體內(nèi)部仍可能存在裂縫隱患并加劇滲漏；壩頂未硬化，雨天有積水隱患且不利于防汛巡查。水庫溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進(jìn)口溢洪道，經(jīng)復(fù)核溢洪道不能滿足過洪能力要求。水庫放水設(shè)施位于大壩右岸，為石質(zhì)梯級臥管，漿砌條石襯砌。進(jìn)口管道斷裂，出口有少量淤積，斜臥管滲漏嚴(yán)重，地震后更加劇了其滲漏程度，且運(yùn)行管理不便。1.4.2 工程等別及建筑物級別根據(jù)大綱、水庫保護(hù)對象及其重要性，參照有關(guān)規(guī)范，確定新春水庫的工程等別為等，主要建筑物工程級別為5級。1.4.3 洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)大綱和有關(guān)規(guī)范，新春水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。1.4.4 總體設(shè)計方案根據(jù)新春水庫存在的問題，擬定除險加固總體設(shè)計方案為：大壩：結(jié)合壩體防滲措施進(jìn)行內(nèi)坡干砌石防護(hù)處理；將上下游壩坡放緩；外坡整修，修建貼坡反濾排水體及排水溝，重新護(hù)砌；壩頂以泥結(jié)碎石硬化。溢洪道：將溢洪道由現(xiàn)寬7.0m擴(kuò)寬至10.0m時滿足過洪要求。放水設(shè)施：改建為折懸臂鑄鐵閘門斜臥管。1.5 施工組織設(shè)計1.5.1 施工條件新春水庫位于四川省江油市東興鄉(xiāng)新春村，距江油市區(qū)60km，外購材料由江油市采購，材通相對方便，但機(jī)耕路需拓寬整修，并結(jié)合施工修筑為泥結(jié)碎料及設(shè)備經(jīng)中（壩）雁（門）公路運(yùn)至工地附近，再經(jīng)2km機(jī)耕路運(yùn)至施工現(xiàn)場，對外交石永久防汛道路。本區(qū)域氣候具有冬干、春旱、夏洪、秋綿的特點(diǎn)，適宜冬、春季施工。庫區(qū)周邊地形崎嶇陡峻，主要施工區(qū)可利用壩頂外側(cè)寬1520m的平臺，但施工期間應(yīng)做好防滲等護(hù)壩工作，施工完成后應(yīng)平整恢復(fù)。工程附近天然石材，質(zhì)量較好，儲量豐富。工程區(qū)無動力電源，施工用電需采用自發(fā)電，以滿足施工給水、排水、振搗、照明等需要。施工用水泵從庫內(nèi)取水解決。1.5.2 施工導(dǎo)流該水庫沒有放空孔，施工期間可以通過放水設(shè)施將庫水位降低到死水位以下，基本不需要施工導(dǎo)流，剩余水量及基坑積水用水泵提排解決。1.5.3 料場選擇及開采本工程所需鋼筋、水泥等主材由江油市區(qū)購買，運(yùn)距約60km；砂、砼骨料由亂石山一帶購買，運(yùn)距6km。壩坡整修需回填少量粘土，可在大壩下游左側(cè)山坡1km外取用，此處粘土質(zhì)量、數(shù)量均滿足要求。1.5.4 主體工程施工壩坡采用人工整理找平，人工夯實(shí)，表面清除的土方、雜草人工裝拖拉機(jī)外運(yùn)處理，拆除石料臨時堆放在兩側(cè)及馬道備用。在找平夯實(shí)后的壩坡順坡內(nèi)坡鋪設(shè)土工膜，搭接部分熱焊接以免滲漏，表層均勻鋪設(shè)15cm厚砂礫石，土工膜底端邊緣以粘土開槽壓實(shí)，頂端以漿砌石壓頂壓實(shí)，以免滑動。內(nèi)坡墊層鋪設(shè)完工后，采用人工拋填坡腳堆石壩。干砌石和漿砌石要求塊石最短徑不小于20cm，立砌并盡可能保持表面平整，干砌石以小石塊填縫塞實(shí)，漿砌石要求座漿并保持吃漿飽滿。下游壩坡修整找平并夯實(shí)后鋪設(shè)反濾土工布，搭接寬度至少20cm并縫合，其上均勻鋪設(shè)15cm厚砂礫石墊層，表面以干砌石護(hù)砌。排水溝分兩縱兩橫，分別布置于壩下游坡的四周，相互貫通，內(nèi)徑均為0.3m0.3m，采用砌石水泥砂漿抹面結(jié)構(gòu)，人工砌筑。白蟻調(diào)查防治、防汛道路、管理房等其它工程由專業(yè)部門施工。1.5.5 施工場規(guī)劃布置根據(jù)本工程特點(diǎn)統(tǒng)一布置為1個施工區(qū)，棄渣場設(shè)置在水庫下游山坳荒地，工程完成后采取水土保持工程措施。1.5.6 施工總進(jìn)度本工程為水庫病害及震損整治，根據(jù)工程特點(diǎn)及建筑布置情況，結(jié)合水庫運(yùn)行管理進(jìn)行施工總進(jìn)度計劃安排工期為6個月，其中工程準(zhǔn)備期為2個月，主體工程3個月，工程完建期為1個月。工程準(zhǔn)備期安排在1011月，主要完成防汛道路和場內(nèi)交通系統(tǒng)的新建、擴(kuò)建。風(fēng)、水、電、通訊系統(tǒng)的設(shè)置，臨時生產(chǎn)設(shè)施及生活福利設(shè)施的新建，建筑材料的備料等工作。主體工程3個月，安排在12月至次年2月，根據(jù)工程特點(diǎn)及水庫運(yùn)行管理要求，具體詳施工進(jìn)度計劃表。施工完建期安排在次年3月，進(jìn)行工程收尾、竣工驗(yàn)收。圖1.1 江油市新春水庫位置示意圖2 水文2.1 流域概況新春水庫屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，日照充足。具有冬季微寒，春來較早，夏長秋短，無霜期長以及冬干、春旱、夏洪、秋綿等氣候特點(diǎn)。年均降水量1112mm，降水量年際變化較大，最大降水量1824.5mm（1961年）是最小降水量599.4mm（1969年）的3倍以上，年降水量變差系數(shù)0.260.30，同時，降雨量年內(nèi)分配極不均勻，大暴雨多集中在6-9月，一般占全年70%以上；多年平均徑流深700mm左右，年徑流變差系數(shù)0.400.45，多年平均徑流系數(shù)0.48左右；多年平均陸面蒸發(fā)量600mm左右，水面蒸發(fā)約977mm，實(shí)測最大水面蒸發(fā)量1172mm；多年平均氣溫16，年內(nèi)7月氣溫最高，平均為25.4，極端最高氣溫36.7，1月氣溫最低，平均為4.9，極端最低氣溫-6.8?？傮w而言，江油市氣候溫暖濕潤，植被良好，土壤植被涵養(yǎng)降雨的能力較強(qiáng)，對暴雨洪水有一定的衰減作用。2.2 工程概況新春水庫位于東興鄉(xiāng)新春村，涪江水系芙蓉溪支流。水庫自然集雨面積3.13km2，蓄水主要以自然集雨區(qū)徑流囤蓄。壩址以上主河道長5.17m，河槽比降12.53。水庫原設(shè)計總庫容17.95萬m3，有效庫容15.95萬m3，死庫容2.0萬m3。大壩水庫下游有108國道，控制人口800人，1200畝耕地。水庫于1975年工程竣工并投入運(yùn)行使用，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水庫。根據(jù)江油市小型水庫基本資料登記表，水庫正常蓄水位583.00m（相應(yīng)庫容9.8萬m3）、設(shè)計洪水位584.52m（庫容相應(yīng)15.51萬m3）、校核洪水位585.17m（相應(yīng)庫容17.95萬m3），水庫設(shè)計洪峰流量33.330 m3/s(P=5%),水庫校核洪峰流量55.342 m3/s(P=0.5%)。根據(jù)水利部頒發(fā)的水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000，本工程為?。?）型水庫，主要、次要建筑物為5級，洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計，200年一遇校核。樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)施等部分組成，基本情況如下：大壩：新春水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高10.83m，壩頂高程586.00m，壩頂寬3.1m，大壩全長60m。大壩上游壩坡坡度1:1.7，下游壩坡坡度為1:1.9，上游下游壩坡均為草皮護(hù)坡，下游無排水設(shè)施。溢洪道：水庫溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進(jìn)口溢洪道，堰頂寬10m，溢流凈寬7.0m，堰頂高程583.00m。側(cè)墻采用漿砌石襯砌，底板采用混凝土襯砌，溢洪水流經(jīng)消能后泄入下游河道。放水設(shè)施：水庫放水設(shè)施共1處，灌溉放水洞位于大壩右岸，屬砌石無壓平涵，梯級臥管取水。涵洞尺寸0.50.75m。放水洞底坎高程578.00m，設(shè)計最大放水流量0.2m3/s。2.3 設(shè)計洪水復(fù)核2.3.1 流域特征復(fù)核根據(jù)1/1萬地形圖勾繪新春水庫自然集雨范圍及河流走勢，并量算流域面積、集雨范圍干流河道長度、綜合比降等參數(shù)，并與江油市小型水庫基本資料登記表數(shù)據(jù)（簡稱原數(shù)據(jù)）相比較，結(jié)合現(xiàn)場查勘資料綜合分析，最終采用成果見表2.3-1。2.3.2 洪峰流量計算本次采用四川省水電廳1984年6月編制的四川省中小流域暴雨洪水計算手冊提供的資料，按設(shè)計洪水20年一遇，校核洪水200一遇的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行洪水計算。表2.3-1 新春水庫以上河道特征值表水庫原數(shù)據(jù)本次量算數(shù)據(jù)本次采用面積km2河長km比降面積km2河長km比降面積km2河長km比降新春3.67 4.50 37.65 3.13 5.17 12.533.13 5.17 12.53 根據(jù)水科院推薦的推理公式：Q =0.278iF=0.278F （2-1） 當(dāng)全面匯流條件下，ttc， = （2-2） 當(dāng)部分匯流條件下，ttc， =n （2-3） tc= （2-4） （2-5） （2-6） 式中：Q最大流量（m3/s）;洪峰徑流系數(shù)；i最大平均暴雨強(qiáng)度：（mm/h）；S暴雨雨力，即最大一小時暴雨量（mm/h）n暴雨公式指數(shù)；F集水面積（km2）；L自壩址沿主河道至分水嶺的河流長度（km）；J 沿L的河道平均坡降（%）；t流域匯流時間（h）；0當(dāng)=1的流域匯流時間（h）；tc產(chǎn)流歷時（h）；產(chǎn)流參數(shù)，即產(chǎn)流歷時內(nèi)流域平均入滲強(qiáng)度（mm/h）；m匯流參數(shù)。流域特征系數(shù)由下式計算=5.17/0.0125370.333/3.130.25=16.735根據(jù)流域特征查四川省中小流域暴雨洪水計算手冊表3-2，計算匯流參數(shù)m，由于流域山高坡陡，洪水調(diào)蓄能力小，形成洪峰漲落較快，基流較低。故選表3-2區(qū)，當(dāng)=130時，則查得：m=0.40.204 將=16.735代入m=0.416.7350.204=0.711產(chǎn)流參數(shù)的確定：由四川省中小流域暴雨洪水計算手冊表3-1，查得與流域地形地貌相似的區(qū)，平均=4.8F-0.19，相應(yīng)的Cv=0.18、 Cs=3.5Cv，查皮爾遜型曲線表得K5%=1.33，K0.5%=1.57，則：5% =K5%=1.334.8F-0.19=1.334.83.13-0.19=5.14mm/h0.5% =K0.5%=1.574.8F-0.19=1.574.83.13-0.19=6.07mm/h水文計算基本參數(shù)見表2.3-2。2.3.3 洪水總量計算洪水總量按四川省中小流域暴雨洪水計算手冊介紹的由設(shè)計暴雨推求洪水總量的計算方法計算，計算公式為：Wp=0.1TP （2-7）式中：p洪水總量(萬m3)；暴雨徑流關(guān)系值，由四川省中小流域暴雨洪水計算手冊附圖3查得庫區(qū)屬于1分區(qū)，再查手冊附表3-1求得P=5%和P=0.5% 時徑流系數(shù)分別等于0.853和0.884；TP設(shè)計暴雨量，因暴雨歷時12.8F0.25=12.89h，小于24h（按單峰洪水考慮），即為短歷時暴雨，則HTP=Spt1-n3p；流域自然集雨面積（km2）。計算成果為：P=5% WP=71.10（萬m3）P=0.5% WP=116.56（萬m3）表2.3-2 新春水庫入庫洪峰流量計算表F(km2)L(km)J()J1/3F1/4=mH1(mm)CvCsH1/6(mm)CvCs3.13 5.17 12.5 0.232 1.33 16.73 0.71 550.353.5Cv17.50.373.5Cv頻率（%）H1/6p(mm)H1p(mm)n1SpQm(m3/s)演算529.9 91.9 0.374 91.9 3.25 0.087 0.904 3.63 33.3 0.71 0.541.7 126.0 0.382 126.0 2.99 0.073 0.919 3.19 55.3 0.71 2.3.4 洪水調(diào)節(jié)計算新春水庫現(xiàn)溢洪道為開敞正槽式平底矩形，凈寬7.0m，底高程為583.00m，水庫壩頂高程586.00m。據(jù)前面計算知，20年一遇設(shè)計洪峰流量Q設(shè)=33.330m3/s，相應(yīng)洪水總量W設(shè)=71.10萬m3，200年一遇校核洪峰流量Q校=55.342m3/s，相應(yīng)的洪水總量W校=116.56萬m3。調(diào)洪演算計算公式為：寬頂堰流量公式qMBh3/2 （2-8）高切林公式qQP（1-Va/WP） （2-9）式中：M流量系數(shù)，取1.5; B溢洪道底寬，m； h溢洪水深，m；q溢洪道最大下泄流量(m3/s)；Qp相應(yīng)頻率下最大洪峰流量（m3/s）；Va調(diào)洪庫容（萬m3）；WP相應(yīng)頻率下洪水容量（萬m3）；計算步驟：1、假定溢洪水深，由水位庫容關(guān)系曲線查得Va；2、把查得的Va代入高切林公式式（2-9）中計算q；3、由寬頂堰流量公式式（2-8）計算下泄流量q；使公式（2-8）和（2-9）中的q值相等時，假定溢洪水深即為相應(yīng)頻率下的堰上水深，此時q為相應(yīng)頻率下的溢洪道最大泄量，Va為調(diào)洪庫容。經(jīng)試算，20年一遇qm=26.830m3/s，Va=13.85萬m3，溢洪水深h=1.87m，相應(yīng)高程為H設(shè)=584.87m；200年一遇qm=45.940 m3/s，Va=19.82萬m3，溢洪水深h=2.68m，相應(yīng)高程為H校=585.68m。2.3.5 溢洪道最大泄洪能力復(fù)核1）壩頂超高計算h=R+E+A式中：h壩前在靜水位以上的超高（m）；R波浪爬高(m)；E風(fēng)壅水面高，一般可忽略不計A安全超高，設(shè)計A=0.5m，校核A=0.3m，計算公式：R=3.2Kh波tg h波=0.0166V5/4D1/3風(fēng)速V=14m/s，吹程D=0.30km，邊坡系數(shù)m=1.7，K=0.9，則：設(shè)計情況h設(shè)=0.0166（141.5）5/40.31/3=0.50m，R設(shè)=3.20.90.500.59=0.85m；校核情況h校=0.0166145/40.31/3=0.30m，R校=3.20.90.3010.59=0.51m，故：h設(shè)=R+A=1.35m，h校=R+A=0.81m。2）允許最大溢洪水深計算H設(shè)=壩頂h設(shè)溢底=0.65mH校=壩頂h校溢底=1.19m3）現(xiàn)溢洪道最大泄流能力復(fù)核溢洪道最大泄洪能力復(fù)核，是在現(xiàn)溢洪道進(jìn)口寬和斷面型式按現(xiàn)有壩高情況下不影響大壩安全在正常情況下的復(fù)核，即在不影響大壩安全情況下，溢洪道允許最大過水深H=1.19m，而根據(jù)調(diào)洪演算成果，當(dāng)大壩遭遇200年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時需要的溢洪水深為h=2.68m，qm0.5%=45.93m3/s，故現(xiàn)溢洪道過洪能力不能夠滿足規(guī)范要求，為保證大壩防洪安全，建議將溢洪道由現(xiàn)寬7.0m擴(kuò)寬至10.0m，然后根據(jù)調(diào)整后的溢洪道尺寸進(jìn)行調(diào)洪計算，得20年一遇qm=28.05m3/s，Va=11.25萬m3，溢洪水深h=1.52m，相應(yīng)高程為H設(shè)=584.52m；200年一遇qm=47.78m3/s，Va=16.01萬m3，溢洪水深h=2.17m，相應(yīng)高程為H校= 585.17m，V總=25.84萬m3。此時再計算校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時最大允許水深h=2.19m，即在不影響大壩安全情況下，溢洪道允許最大過水深H=2.19m，按寬頂堰公式計算得最大允許泄流量q=48.62m3/s，溢洪道過洪能力能滿足規(guī)范要求。2.3.6 施工期洪水新春水庫不能放空，工程可以安排在枯水期施工，因工期較短且工程較小，不再進(jìn)行施工期洪水計算。圖2.2 江油市新春水庫流域示意圖3 工程地質(zhì)3.1 區(qū)域地質(zhì)概況3.1.1 地形地貌江油市地處龍門山北段中山山地與四川盆地低山丘陵的交接地帶，地勢由西北向東南逐漸變低，高程一般在8001500m之間，最高點(diǎn)位于楓順鄉(xiāng)的轎子頂山，海拔高程2356m；東南部庫區(qū)屬侵蝕河谷階地貌區(qū)，淺山丘陵地形，高程一般在550650m之間，最低點(diǎn)位于九嶺鄉(xiāng)的魚種站谷地，海拔高程3.169.2m。新春水庫位于江油市的中部，按照地質(zhì)成因劃分，地貌類型屬構(gòu)造侵蝕山地丘陵區(qū)。3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造江油市處于新華夏系四川沉降盆地與龍門山隆起帶的復(fù)合部位，按照構(gòu)造型式分為北東向擠壓帶和綿陽帚狀構(gòu)造，兩者呈不整合復(fù)合關(guān)系。在境內(nèi)西北部為北東向擠壓帶發(fā)育區(qū)，由脆性的碳酸鹽和碎屑巖組成，在同一應(yīng)力場作用下，形成軸向北東向的“多”字型排列的褶皺和走向東北3.1550、傾向北西、傾角6070的沖斷裂以及走向北西50左右的橫張斷裂及近南北或東西向的壓性斷裂。在市區(qū)東南部的侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)地層中，為綿陽帚狀構(gòu)造的一部分，發(fā)育成群的新同型平緩褶皺，呈半環(huán)狀排列，向西收斂，向東擴(kuò)散，褶皺嶄線多為北東3.1570，地層傾角平緩1015。新春庫區(qū)位于江油市中部，地質(zhì)構(gòu)造屬北東向擠壓帶與綿陽帚狀構(gòu)造帶的復(fù)合部位，位于苦竹溝斷裂北西端和馬家壩向斜南西翼交界帶。3.1.3 地層巖性江油市境內(nèi)地層出露除元古界和第三系缺失外，古生界到第四系大部分地層均有出露，沉積厚度在18000m以上。新春庫區(qū)上覆第中生界侏羅紀(jì)中統(tǒng)沙溪廟組（J2），以紫紅色豬肝色粉砂泥巖為主，間夾黃色厚層細(xì)粒長石石英砂巖，泥巖中含有鈣質(zhì)結(jié)核，巖性變化大。3.1.4 地下水特征及評價庫區(qū)地下水為中生界風(fēng)華帶裂隙，主要存賦于中生界侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)下統(tǒng)、三疊系上統(tǒng)紅色地層中，含水層以紫紅色紅色泥巖為主，間夾砂礫巖，呈互層。地下水補(bǔ)給模數(shù)偏小，單孔涌水量一般小于50m3/d，地下水資源相對貧乏。水量大小與砂礫巖層厚度、裂隙發(fā)育程度及地貌部位關(guān)系密切，泉水流量一般0.010.5l/s，最大泉水可達(dá)2.5 l/s，隨季節(jié)變化明顯。工程區(qū)域淺部地下水，水溫13.118，PH值5.57.5，以弱酸性和中性水為主，礦化度均小于1g/l，絕大部分小于0.5g/l，屬淡水；地下水硬度1503.150mg/l，以硬水為主；水化學(xué)類型根據(jù)舒卡列夫分類，以HCO3-Ca和HCO3-Mg為主，地下水對混凝土無腐蝕性。3.1.5 地震根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001和2008年6月中國地震局發(fā)布的四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖、地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度為0.15g，相應(yīng)地震基本烈度為VII度。3.2 天然建筑材料新春水庫工程所需天然建材主要為石料和粗砂，根據(jù)周邊地質(zhì)勘察報告，選定庫區(qū)周邊石料場，該處石料屬淺紅色層狀石英砂巖，易于開采，儲量豐富，抗壓強(qiáng)度較高，可滿足本工程施工所需石料。3.3 結(jié)論（1）該水庫地質(zhì)構(gòu)造和地層結(jié)構(gòu)相對單一，巖層傾角較小，總體而言地質(zhì)條件較好。（2）根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖GB18306-2001和2008年6月中國地震局發(fā)布的四川、甘肅、陜西部分地區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖、地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，本區(qū)地震基本烈度為VII度。（3）由于大壩碾壓不密實(shí)，蓄水位較高時下游壩基有局部少量滲漏現(xiàn)象，地震期間大壩出現(xiàn)多處裂縫，壩基有渾水滲出，雖經(jīng)過應(yīng)急處理，但壩體內(nèi)部仍可能有隱蔽裂縫。4 震損情況及水庫安全評價4.1 震前運(yùn)行情況簡述新春水庫1973年動工興建，1975年建成投入運(yùn)行，水庫按照批準(zhǔn)的控制運(yùn)用計劃合理調(diào)度運(yùn)用。水庫工程管理辦法等各項(xiàng)制度基本齊全并得到落實(shí)。但是，由于水庫管理單位無水情測報設(shè)施及防洪通信設(shè)施，無必要的安全監(jiān)測設(shè)施，無完整的觀測資料，缺乏管理維護(hù)資金，本工程存在壩體滲漏、溢洪道寬度不滿足要求、臥管年久失修、滲漏嚴(yán)重等問題，大壩應(yīng)為三類壩。4.2 主要震損出險情況各主要建筑物進(jìn)行震損情況現(xiàn)場巡視檢查，存在問題主要如下：（1）壩頂靠近上游水面縱向裂縫多條。見圖4-1。圖4-1（2）大壩上游坡面的干砌石護(hù)坡在震后被損壞，需要重新進(jìn)行干砌石護(hù)坡。內(nèi)坡出現(xiàn)輕微滑動現(xiàn)象。見圖4-2。 圖4-2（3）泄水建筑物及其他建筑物損毀情況地震后原有溢洪道未受到明顯損壞。輸水臥管涵也未受到明顯損壞，能正常放水。4.3 應(yīng)急除險方案4.3.1 工程措施根據(jù)大壩裂縫的性狀，進(jìn)行挖、填處理，采用粘土回填夯實(shí)處理，再以塑膜覆蓋防止灌水。修整防汛道路以便觀查水庫。4.3.2 目前存在的主要問題（1）大壩：根據(jù)現(xiàn)場觀測，發(fā)現(xiàn)震后大壩出現(xiàn)多條縱向裂縫，大壩迎水坡的干砌石護(hù)坡遭到損壞，大壩內(nèi)外坡較陡，壩頂未硬化，不利于工程管理和大壩安全。（2）放水設(shè)施：原放水設(shè)施為斜臥管，漿砌條石結(jié)構(gòu)，滲漏嚴(yán)重，且運(yùn)行管理不便。（3）管理設(shè)施：目前水庫沒有管理用房，防汛道路仍為泥土路面不利于水庫的管理和維護(hù)。4.4 安全評價結(jié)論根據(jù)新春水庫的病險、安全鑒定及震損情況綜合評定，水庫大壩屬C級壩，即為不安全大壩，亟待進(jìn)行除險加固。狀照片1：上游護(hù)坡的損壞嚴(yán)重5 除險加固工程設(shè)計5.1 工程現(xiàn)狀及存在問題5.1.1 樞紐總布置新春水庫始建于1973年，1975年建成，樞紐工程由大壩、溢洪道、放水設(shè)施等部分組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程586.00m。最大壩高10.83m，壩頂長60m，壩頂寬3.1m，上游壩坡平均坡比為1:1.7，下游壩坡坡比為1:1.9，大壩上、下游坡均采用草皮護(hù)坡；溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進(jìn)口溢洪道，堰頂寬10m，堰頂高程583.00m。溢洪道全長118.72m，側(cè)墻及底板均采用漿砌石襯砌，溢洪水流經(jīng)消能后泄入下游河道。水庫放水設(shè)施共1處，位于大壩右岸為石質(zhì)梯級臥管，漿砌條石襯砌。防汛道路位于大壩左側(cè)，為寬3.5m左右的泥土路面?？傮w而言，樞紐總體布置比較合理。5.1.2 大壩及壩基新春水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程586.00m，最大壩高10.83m，壩頂長60m，壩頂寬3.1m，上游壩坡平均坡比為1:1.7，下游壩坡坡比為1:1.9，上、下游護(hù)坡均采用草皮護(hù)坡。現(xiàn)大壩壩頂靠近上游水面出現(xiàn)縱向裂縫多條，其中應(yīng)急搶險處理時，將裂縫部位挖除，重新填筑夯實(shí)，表面以防水塑膜覆蓋，并利用溢洪道拓寬土方將壩頂加寬。大壩目前存在的主要問題是：壩體滲漏，壩體內(nèi)部仍可能存在裂縫隱患并加劇滲漏；壩坡內(nèi)外坡較陡，需要放緩。大壩內(nèi)坡未襯砌，大壩外坡排水系統(tǒng)不規(guī)范，沒有貼坡排水系統(tǒng)和坡面排水溝；壩頂未硬化，雨天有積水隱患且不利于防汛巡查。該樞紐一旦失事，將影響下游鐵路、鄉(xiāng)級砼路面公路、人口800和耕地1200畝，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。水庫經(jīng)2001年鑒定為三類壩。5.1.3 溢洪道水庫溢洪道位于大壩左側(cè)，為正堰進(jìn)口溢洪道，原堰頂寬7m，堰頂高程583.00m，溢洪道全長118.72m，側(cè)墻及底板均采用漿砌石襯砌。溢洪水流經(jīng)消能后泄入下游河道，溢洪尾水不影響大壩安全。本次加固將溢洪道底部由原來的7m加寬至10m，以保證工程安全。5.1.4 放水設(shè)施水庫放水設(shè)施共1處，灌溉放水洞位于大壩右岸，屬砌石無壓平涵，梯級臥管取水。涵洞尺寸0.50.75m。放水洞底坎高程578.00m，設(shè)計最大放水流量0.2m3/s。經(jīng)過多年運(yùn)行，放水設(shè)施側(cè)墻混凝土老化，斜臥管滲漏嚴(yán)重，地震后更加劇了其滲漏程度，且運(yùn)行管理不便。穿壩涵管目前尚未發(fā)現(xiàn)問題。5.2 設(shè)計依據(jù)5.2.1 工程等別及建筑物級別根據(jù)大綱、水庫保護(hù)對象及其重要性，參照有關(guān)規(guī)范，確定新春水庫的工程等別為等，主要建筑物工程級別為5級。5.2.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)大綱和有關(guān)規(guī)范，新春水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核。5.2.3 設(shè)計基礎(chǔ)資料1）四川省水利廳關(guān)于印發(fā)震損水庫除險加固編制大綱及若干技術(shù)問題的通知（川水函2008620號），2008年7月；2）四川省震損水庫除險加固工程初步設(shè)計報告編制大綱（川水函2008620號附件一），2008年7月；3）四川省水利廳關(guān)于震損水庫除險加固若干技術(shù)問題的意見（川水函2008620號附件二），2008年7月；4）江油市1/1萬航測地形圖，1974年或1988年調(diào)繪；5）本次設(shè)計現(xiàn)場查勘、勘探及其它相關(guān)資料。5.2.4 采用的規(guī)范1）防洪標(biāo)準(zhǔn)GB50201-93.1；2）水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000；3）土石壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程SL210-98；3.1）碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范SL273.1-2001；5）小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則SL189-96；6）溢洪道設(shè)計規(guī)范SL253-2000；7）水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程DL5021-93;8）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ020-89；9）水利工程水利計算規(guī)范SL103.1-95；10）水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范SL203-97；11）水庫大壩安全評價導(dǎo)則SL258-2000；12）水庫工程設(shè)計管理規(guī)范SL106-96及其它相關(guān)規(guī)范。5.3 總體設(shè)計方案根據(jù)新春水庫存在的問題，擬定除險加固總體設(shè)計方案為：大壩：結(jié)合壩體防滲措施進(jìn)行內(nèi)坡防護(hù)處理；將上游壩坡放緩至1：2.0，將下游放緩至1：2.25；外坡整修，修建貼坡反濾排水體及排水溝；壩頂硬化。溢洪道：由原來的7m加寬至10m。放水設(shè)施：改建斜臥管及其啟閉設(shè)施。5.3.1 大壩工程加固設(shè)計5.3.1 .1 大壩壩頂高程復(fù)核5.3.1.1.1 波浪要素計算本土壩工程為5級，按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL2742001）規(guī)定，計算波浪高度時，采用平均波高按以下試計算：式中 平均波高（m）；V設(shè)計風(fēng)速（m/s）； H壩前水域的平均水深（m）；D壩前水域的風(fēng)區(qū)長度（吹程）（m）；G重力加速度，g=9.81 m/s2。根據(jù)各項(xiàng)的風(fēng)區(qū)要素代入上式中，計算得各項(xiàng)壩前水域的平均波高h(yuǎn)。波浪的平均周期值按下式計算；Tm=4.43式中 平均波高，m；平均波周期，s；平均波長按下式計算：5.3.1.1.2 風(fēng)壅水面