同乐水库除险加固设计 33页

第一章水文及水库特征水位21.1流域概况21.2基本资料的收集、复核21.3设计洪水复核31.3.2设计洪水复核计算31.4水库洪水调节计算及坝顶高程复核7第二章工程地质132.1区域地质概况132.2库区工程地质条件132.3结论及建议14第三章安全鉴定153.1安全鉴定综合评价15第四章除险加固工程设计174.1工程现状及存在问题174.2设计依据184.3总体设计方案204.4挡水建筑物204.5泄水建筑物254.6放水建筑物274.7工程监测设计27n同乐水库除险加固设计农业水利工程XXX指导老师XXX摘要：由于四川5月发生大地震，导致四川省很多水库均出现不同程度受损，严重危害了周边人民的生命财产安全。本次设计主要针对同乐水库病危地方做岀除险加固设计，木次同乐水库整治，主要涉及其前后坝坡整治，加设排水棱体，放水设施整治，白蚁防治等。关键词：整治除险加固设计FunreservoirreinforcementdesignAgriculturalhydraulicengineeringZhangxiancuiTheguidanceofteachersLuxiuyuanAbstract:SincetheSichuanearthquakeinMay,resultinginalotofreservoirsinSichuanProvinceweredamagedtovaryingdegreesoccur,seriouslyendeingeringthe1ivesofthepeopleofthesurroundingproperty.Thusthedesignofthemainreservoirforthecriticallyillfunplacetoreinforcethedesignoftargeted,takingintoaccounttheinvestment.ThereservoirregulationFun,mainlyrelatedtotheslopebeforeandafterrcmedia.tion,theadditionofprismaticdrainage,waterfacilities,remediation,preventionandtreatment,suchastermites.Keywords：RemediationEliminatingdangerReinforcementDesignn第一章水文及水库特征水位1.1流域概况1.1.1自然地理同乐水库位于金堂县赵镇石子岭村7组。地理坐标为东经104°26.88北纬30°50水库的主要功能是以农业灌溉为主，兼顾水产养殖的小（二）型水库，2007年实际有效灌溉面积650亩。水库始建于1977年冬，1978年建成并投入使用。水库属沱江右岸的一级溪流上，集水面积0.08Wo水库枢纽由主坝、放水涵卧管组成，无溢洪道。主坝长152m,坝顶高程469.66m,最大高度8.8m,坝顶宽度3.5m,内坡边坡1：2.3,外坡边坡1：2.5O1.1.2水文气象特征库区属四川盆地亚热带湿润季风气候区。其气候特点：气候温和，雨量丰沛、口照较足、四季分明，大陆性季风气候显著。流域内多年平均气温16.7°C,最高年平均气温17.3°C（1973年）。经查算流域内多年平均降雨量为930mm,6~9月主汛期降雨量,约占全年的77%。根据金堂县气象站1959年〜1980年的资料统计，春旱发生了15年，占22年的68%,伏旱发生了11年，占22年的50%,洪灾出现18次，占22年的73%,有14年出现冰雹，占22年的64%。22年屮发生了45次大风，多年平均最大风速为15m/s。流域内洪水主要由暴雨产生，水系分布有利于汇流，即使暴雨强度较大，但因河道坡降较陡，洪水涨落迅速。1.2基本资料的收集、复核1基本资料的收集本次水文复核搜集的基本资料有：（1）金堂县同乐水库“三查三定”资料及原设计资料；（2）流域万分之一航测图；（3）同乐水库H〜V关系曲线（见附图3）；n（4）《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（以下简称《省手册》）同乐水库是充蓄水库，由于流域植被较好，泥沙相对较少，对库容影响不大，本次整治设计对水位库容、面积关系曲线进行了复核。库容曲线成果见表1。表1同乐水库水位〜库容曲线复核成果表水位（m）原库容（万n?）复核库容（万463.751.201.20464.001.351.35465.002.652.65466.004.524.52467.006.716.7146&009.139.13468.8011.5711.57469.0012.1812.18470.0015.3115.31（5）本次除险加固设计根据万分之一的航测图对流域面积、主河道长度、主河道比降进行了复核。经过复核，水库、流域特征参数如下：流域特征参数见表2。表2水库流域特征参数表项目F(km2)L(km)J(%o)备注原资料参数0.080.2835.76本次复核成果0.080.2835.761/10000之一航测图1.3设计洪水复核1.3.1工程等级及洪水标准按照《防洪标准》（GB50201-94）与《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，本水库枢纽工程等级为V级，工程规模为小（二）型，其主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。由于同乐水库下游的保护对象，距水库1.5km处为赵镇场镇，以及分布有达成铁路和有农田和乡村，其地理位置十分重要，基于上述原因，本次复核所采用的洪水标准为：设计洪水标准为20年一遇（P二5%同原设计），校核洪水标准为200年一遇（P二0.5%同原设计）。1.3.2设计洪水复核计算n1暴雨洪水特性库区属四川盆地亚热带湿润季风气候区中心盆地西北部区。流域内多年平均降雨量为930mm,年内降雨日数为140天，最多的年份为1961年，年降雨量为1620.3mm,年降水日数为228天；最少的是1969年，年降雨量为603.2mm,年降水日数为68天。但降雨季节分配不均，年际变化和年内变化都很大，常发生冬干春旱，夏季雨量集中,且多暴雨。24小时的暴雨量达200iiun以上，一次暴雨过程为Id左右，涨洪历时1〜2h,主峰过程在2h左右，峰型多为单峰。洪水由暴雨形成，年最大洪峰流量多出现在6〜9月。2设计暴雨计算本流域由于无暴雨实测资料，故l/6h、lh、6h、24h的暴雨参数均采用《省手册》中暴雨等值线图查算而得。同斥水库设计暴雨成果见表3。同乐水库设计暴!雨成果表时段计算条件均值CvCs/CV设计暴雨(mm)p~0.0.5%0.20Ap-0.33%p=0-5V1.00n2.00p=3.3J5%10%50%1/6h等值线成果160.33.538.135.8434.333.030.722&3226.525.1222.415.2lh450.353.5121.4113.4107.8103.094.9586.480.475.1566.1541.856h800.453.5272.1251.2235.7222.9201.6180163.9150.412871.224h1000.53.5378.7348324.4305.427424221&3199166863洪水计算因同乐水库集水面积仅有0.08km2,蓄水主要靠水库流域面积内的天然降水与东风渠的引水进行充蓄。因此，同乐水库设计洪水应等于水库流域内的洪水与外来水库的充水流量Z和。1)水库流域面积内的洪水由于设计流域较小，仅0.08km2,无实测洪水资料，本次洪水复核计算采用暴雨推n求，用推理公式法计算如下：(1)产、汇流参数计算产流参数：采用《省手册》综合分区经验公式计算，同乐水库流域处于盆地腹部丘陵区。其产流参数采用公式u=4.8Fo19,Cv=O.18,Cs=3.5CV计算。由于水库的总集雨面积为0.08km2,集雨面积较小，故本次计算产流参数仍考虑了库区面积的影响，采用上述公式直接进行计算。汇流参数：采用《省手册》综合分区公式np0・40严'3=1〜30)与m=0.0920flfifi(0=30〜300)计算，E薪轼E=L/(『计)i博,漏躺正缈F=0.08km2,L=0.28kni,J=35.76%o,经梯G二1.598,m=O.440139。(2)洪峰流量计算设计流域洪峰流量采用推理公式计算，即：Q=0.278ifiF=0.278if(S/xn)F式中:Q—洪峰流量(m7s)；血一洪峰径流系数；S一暴雨雨力(mm/h)；丫一流域汇流时间(h)；n—暴雨公式指数；F—集水面积(km2)o(3)设计洪水总量计算①洪水过程总历时计算洪水过程总历时计算采用《省手册》中的经验公式计算，BIJ：T=12.8F1/4=6.807h式中：T-一场洪水过程历时(h)；nF-设计流域面积(km2)。①洪水总量计算由设计暴雨推求设计洪水总量。洪水总量采用《省手册》中的计算公式，即:Wp=O.1aHTpF=O.lhF式中:W；—设计洪水总量(万m3)；Hm—历时为T的设计暴雨；F—设计流域面积(km2)；a—径流系数；h—径流深(mm)o计算成果见表4。表4同乐水库流域内洪水计算成果P(%)Qp(m3/s)Wp(万m3)0.23.221.7640.333.041.6490.52.901.55312.651.38422.391.2073.332.211.0805.02.050.9801)水库充水流量同乐水库主要通过东风渠的引水对水库进行充水，以补充水库水量的不足，其充水时间为每年的平、枯水期。但在汛期，不向水库充水，故汛期的充水流量为0。2)水库设计洪水同乐水库设计洪水等于水库流域内的洪水与充水流量Z和。通过以上论述可知，在汛期，东风渠不向水库不充水，其充水流量为0,水库的设计洪水等于水库流域内的洪水。成果见表5。n同乐水库流域内设计洪水总量计算复核成果表P(%)Qp(m；7s)Wp(万n?)0.52.901.5535.02.050.9804）设计洪水过程线设计洪水过程线采用《四川省中小河流暴雨洪水计算手册》中推荐的概化模型计算设计洪水过程线。⑴根据设计洪水总量帕设计洪峰流量Q”计算设计洪水过程线的概化矩形历时：T,=2.78—卩Qp式+：W-设计洪水总量（万ni）Ql设计洪峰流量（m3/s）oh—设计洪水过程线概化矩形历时⑵根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，在洪水计算手册中查表3-2,选定采用的概化过程线模型相对坐标算出Qt‘气。其成果见表6。表6设计洪水过程线校核洪水位工况（P二0.5%）设计洪水位工况（P二5%）序号时程（h）流量(m3/s)序号时程（h）流量(m3/s)10.000010.000020.1480.14520.1320.10330.1920.29030.1710.20540.2660.57940.2370.41050.3401.1650.3030.82060.4131.7460.3681.2370.4872.3270.4341.6480.5312.7580.4741.9590.5902.9090.5262.05100.7232.75100.6151.95110.8862.32110.7891.64121.1511.74121.0261.23131.5801.16131.4080.820142.6570.579142.3680.410153.8380.290153.4210.205n164.7240.145164.2100.103175.7570175.13101.4水库洪水调节计算及坝顶高程复核根据《四川省水利厅关于印发震损水库除险加固编制大纲及若干技术问题的通知》(川水函[2008]620号)文件要求，用于调洪计算的水位~泄流关系曲线应是本次除险加固后的水位~泄流关系曲线。因此，本水库原设计无溢洪道，根据安全评价保证鉴定结果，在整治设计中将增设溢洪道，本报告的水库调洪计算参数及坝顶高程复核参数均为水库整治后的参数。1・4.1洪水调节计算1)洪水调节基本资料1起调水位整治后新增溢洪道底板高程为46&800m,为调洪计算的起调水位。2泄流曲线复核由于同乐水库原未设有溢洪道，本次将在水库的左坝肩位置增设溢洪道一处，净宽1.0m,溢流堰为开敞式无底坎宽顶堰，堰后接矩形明槽泄流。堆顶高程为468.800m,根据溢流堰型式及溢流方式，泄流量按如下公式计算：Q=5eBm(2g)°-5HoL5计算式中，淹没系数5=1.0，侧收缩系数£二1・0,溢流宽度B=1.0m,流量系数m=0.35,Ho二H+aV2/2g(a二1)。成果详见表7及附图2。表7同乐水库泄流曲线复核成果表库水位5)下泄流量(m3/s)库水位(m)下泄流量(nf7s)468.800469.661.23468.850.02170.02.03468.90.05470.53.43468.950.09471.05.05469.00.14471.56.86469.50.91472.0&86n1)洪水调节计算本次调洪计算所采用的基础资料有：(1)水库水位高程〜库容曲线，采用本次复核成果。(2)泄流曲线，采用本次复核成果。(3)起调水位46&80叽(4)M洪设施，本工程新增溢洪道净宽为l.Omo(5)入库洪水。入库洪水采用本次复核后的洪水成果，即按水库设计洪水标准P二5%、校核洪水标准P二0.5%洪水过程进行洪水调节计算。2)计算方法米用公式：(Q1+Q2)/2—(qi+q2)/2=(V2—VJ/At按试算法计算。式中：Qi—时段初入库洪水(m7s)；Q2—时段末入库洪水(m3/s)；Qi—时段初水库泄流量(l『/s);—时段末水库泄流量(m7s)；V2—时段初水库蓄水量(if)；Vi—时段初水库蓄水量(if)；At—计算时段长(s)。3)洪水调节主要成果根据前述洪水调节运用方式及起调水位，经调洪演算，成果见表：表8水库洪水调节计算成果表1(P二0.5%)时段入流量(m7s)岀流量(m7s)水位(m)库容(万n?)库容变差(万n?)000468.00011.57012.450.032468.87211.7880.21822.070.139468.99912.1790.39131.270.237469.08612.4460.26740.9330.299469.13512.5960.15050.6640.337469.16312.6820.08660.1950.356469.17612.72-10.042n70.3730.362469.18112.7380.01480.2630.358469.17812.730-0.00890.1820.348469.17112.707-0.023100.1060.332469.15912.671-0.035110.0360.312469.14412.626-0.045表9水库洪水调节计算成果表2(P二5%)时段入流量（m7s）出流量（m3/s）水位（m）库容（万库容变差（万約000468.80011.57012.000.02546&86011.7480.17821.270.091468.95112.0320.28430.7810.144469.00412.1950.16340.5670.177469.03412.2870.09250.3840.196469.05112.3400.05260.2870.205469.05912.3640.02470.1950.208469.06112.3700.00680.1300.205469.05812.362-0.00890.0710.198469.05312.344-0.018100.0150.188469.04412.317-0.027表10洪水调节复主要成果表洪水标准P=0.5%（校核工况）P二5%（设计工况）最咼水位（m）469.181469.061洪峰流量（万D?）1.5330.98最大库容（万代）12.73812.370最大泄流量（m3/s）0.3620.208削峰流量（m3/s）2.5381.842从表10中可以看岀，同乐水库增加溢洪道后校核洪水位高程为469.181m（P=0.5%）,相应的最大泄流量为0.362m7s；设计洪水位高程为469.061m（P=5%）相应的下泄流量为0.208m7so2坝顶高程复核1）计算工况及标准根据《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）5.3.3节之规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取最大值：（1）设计洪水位加止常运用情况的坝顶超高；n（2）止常蓄水位加止常运用情况的坝顶超高；（3）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高；（4）止常蓄水位加非常运用情况的坝顶超高加地震涌浪高。2）坝顶超高计算同乐水库大坝设计最大坝高为8.8m,坝顶轴线长152m,坝顶宽3.5m,坝顶高程为469.66mo复核后水库总库容12.73875m3,死库容1.2万於。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定，大坝坝顶在静水位以上的超高按下式计算：Y=R+e+A(式1)式中：Y—坝顶超高，m；R—最大波浪在坝坡上的爬高，m；e—最大风壅水面高度，m;A—安全加高。止常运用条件下取A=0.5m,非常运用条件下取A=0.3mo3)最大波浪在坝坡上的爬高(1)最大波浪在坝坡上的爬高根据《规范》，止向来波在单坡上的平均波浪爬高采用累计频率为5%的爬高值当m=1.5〜5.0时，其中平均波浪爬高按下式计算：R.=(K.XKaX(h.XL.)"))/(l+m2)(,⑵(式2)式中：Rn—风浪平均波浪爬高，m；Kf—经验系数，根据w/(gh)°5查表A.1.12—2得;心一单坡的糙率渗透性系数，根据水库的护面查表A.1.12-1得;m—斜坡坡率；hn—平均波高，in；LD一平均波长，in。n(1)(式2)中h.、一按根据规范，丘陵、山区的水库，可按鹤地公式计算：餘=().()()625W"(需严(式3)马=().()3X6(驾)心(式4)W2W2式中：W—风速，m/s。正常运用条件下，采用多年平均最大风速的1・5倍，非常运用条件下采用多年平均最大风速。D—吹程，220m根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),由(式3)计算出波高h號，查《规范》附表A.1.8得到波高与平均波高得比值为h/h口=2.13,由此计算出hDO同乐水库为5级坝采用累计频率为5%的爬高值，查表A.1.13得Rp/Rm=1.84,经计算止常条件下Rp=O.889m；在非常条件下Rp=O.535mo3)最大风壅水面高度最大风壅水面高度按下式计算：e=((KXW2XD)/(2XgXHn))XcosB(式5)式中：e—计算点处的风壅水面高度，in；K—综合摩阻系数，取K=3.6X10'6；W一计算风速，取W=15m/s；D—风区长度，取D=220m；g—重力加速度,取g二9.8m/s2；出一水域的平均水深，H=7m；B—风向与水域中线的夹角，取B=45°n第二章工程地质1.1区域地质概况1.1.1地形地貌及物理地质现象1地形地貌水库处于工程区处于四川盆地中部的龙泉山驮脊状低山向成都平原过渡的浅丘陵地带，海拔分布在400-480米之间，相对高差在几十米左右。区内地貌可分为构造剥蚀和侵蚀堆积两类。构造剥蚀地貌主要反应在低山及山麓一带，基岩大部分裸露，受岩性控制及构造控制，剥蚀后多呈馒头状山包的地貌形态。侵蚀堆积主要表现为河流冲蚀、下切和堆积作用所形成的地貌特征。2物理地质现象区内物理地质现象主要为风化作用，表现为区内岩石抗风化能力差，受构造和岩性影响，岩石风化作用具有差异性特点。1.1.2地层岩性工区内出露地层为片垩系下统(K】)、第四系上更新统(QJ、和第四系人工堆积层(QDo根据沉积旋回，可将水库区地层由老至新分别描述如下：(1)白垩系下统天马山组(KJ)岩性以泥质粉砂岩为主，广泛分布在工程区。(2)第四系坡残、坡积堆积层(Qcl+dl)：主要为粘土夹块石，结构松散，层厚为0〜3.0m,分布于坡脚、台地、缓坡。(3)第四系人工堆积层(Q4rr)：主要为素填土，系筑坝时堆积而成，黄褐色、紫红色粘土，密实、稍湿、可塑。回填时间已久，厚度为0.5〜25n)o2.2库区工程地质条件1.2.1渗漏条件同乐水库属于小(2)型水库，水库于1978年竣工蓄水。水库大坝高为&8m,最大顶宽3.n5m,坝轴线长152m。同乐水库经本次整治后校核洪水位为469.181m,相应库容为12.738万m3；正常蓄水位468.800m,相应库容为11.570万m3；死水位463.75m,死库容1.2万m3o岩体中裂隙不发育，岩石透水性弱，库区范围内未发现断层构造形迹，库区内山体宽厚，与低邻谷相距甚远，不存在邻谷渗漏问题。因此，库区不存在水库渗漏问题。2.2.2库岸稳定水库岩坡主要由缓倾角产岀的软硬相间岩层组成，坡角陡，不存在岸坡再造问题。2.3.1溢洪道工程地质条件及其评价新增溢洪道位于左坝肩，为开敞式宽顶塢，堆顶高程为468.80m,塢顶净宽1・0m,排洪渠l・0m宽。溢洪道在坝坡的基岩中开挖而成，地基为白垩系下统（Kit）紫红色泥质粉砂岩及砾层岩，基础稳固。2.3.2放水设施工程地质条件同乐水库原设计为涵卧管放水，分别位于水库左右库岸上，其地基为白垩系下统天马山组（Klt%紫红色泥质粉砂岩及砾岩层，基础稳固。2.3结论及建议一、《屮国地震动参数区划图》（GB18306—2001）国家标准第1号修改单，水库区建筑抗震设防烈度应按7度设防，设计基本地震加速度值为0.10g,属设计地震第二组,特征周期值为0.40so二、水库库盆均由透水性较弱的泥质粉砂岩组成，周边无深切邻谷，水库不存在永久渗漏问题。库岸整体稳定性好，不存在水库库岸再造问题。库区地下水埋藏较深,不存在水库浸没问题。三、抗滑稳定评价。经计算，大坝上下游坝坡在各种工况情况下，其抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。四、所勘察的天然建筑材料储量和质量能满足设计要求，且交通方便。n第三章安全鉴定同乐水库位于成都市金堂县赵镇石子岭村七组境内，系沱江右岸的一级溪流上。水库工程集雨面积为0.08km2,主河槽长度0.28km,平均坡度35.76%。，是一座以灌溉为主、兼有水产养殖等综合效益的充蓄水库。水库属V等工程，永久性主要建筑物为5级。设计洪水标准重现期为20年一遇，校核洪水标准重现期为200年一遇。同乐水库于1978年竣工蓄水。大坝为均质土坝，枢纽工程由大坝、放水设施组成（原设计无溢洪道）。1.1安全鉴定综合评价根据《金堂县同乐水库安全鉴定报告书》得出以下评价：1大坝安全分析评价（1）洪水标准结果同乐水库为小（2）型水库，V等工程，水库设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为200年。复核后现有坝顶高程为469.66m,低于本次复核所需最高坝顶高程470.452m,因此同乐水库大坝坝顶高程不满足国家现行规范要求。（2）结构稳定分析评价在各种计算工况下，大坝在正常蓄水位、设计洪水位工况时下上下游坝坡的抗滑稳定安全系数满足规范要求。（3）运行情况分析经多年运行，该水库放水卧管渗漏严重；水库无溢洪道，水库大坝上下游坝坡杂草丛生，大坝坝顶高低不平等问题存在。（4）存在的主要问题（1）大坝上下游坝坡杂草丛生、坝面不平整。（2）水库大坝防洪能力不满足国家现行规范要求。（3）放水设施渗漏严重。n（4）水库大坝下游坝坡浸润线逸出现位置较高。2对水库枢纽维修加固的意见和建议(1)水库前后坝坡规整坝面、坝顶整治。(2)本水库无溢洪道，需新增溢洪道。(3)管理房整治修建、加排水棱体。(4)坝顶电线杆移走。(5)白蚁整治。n第四章除险加固工程设计4.1工程现状及存在问题4.1.1枢纽布置情况及存在问题1枢纽工程布置情况四川省成都市金堂县同乐水库位于金堂县赵镇石子岭村7组。系沱江右岸的一级支流上,集水面积0.08km2，主河槽长度0.28km,平均坡降为35.76%。。现同乐水库枢纽工程由大坝、放水设施等组成（木水库原设计无溢洪道）。大坝为均质土坝，大坝最大高为8.8m,最大坝顶宽3.5m,坝轴线长152m,坝顶高程469.66。同乐水库校核洪水位469.181,相应库容为12.738万代;正常蓄水位468.800m,相应库容为11.570万代；死水位463.75m,死库容1.2万n?。水库大坝上游坝坡比为1：2.3,下游坝坡比为1：2.5o水库放水设施为涵卧管形式，为浆砌条石结构。卧管老化严重，开启困难，操作危险，存在不安全因素。4.1.2存在问题同乐水库经过多年的运行和“5.12”汶川8.0级大地震后，枢纽工程存在以下问题：1大坝工程（1）坝体及护坡坝顶、坝面凹凸不平，杂草从生，且上游坝面所设防浪设施不够，淘刷严重；前后坝坡杂草从生，无排水棱体。受“5.12”汶川8.0级大地震影响，水库大坝管理房震垮（应急已处理）。（2）白蚁危害坝体白蚁危害严重，白蚁取食活动迹象到处可见，对大坝安全构成威胁。2放水设施该水库放水设施位于大坝左坝肩，为浆砌条石涵卧管取水。卧管最低取水高程为n第四章除险加固工程设计4.1工程现状及存在问题4.1.1枢纽布置情况及存在问题1枢纽工程布置情况四川省成都市金堂县同乐水库位于金堂县赵镇石子岭村7组。系沱江右岸的一级支流上,集水面积0.08km2，主河槽长度0.28km,平均坡降为35.76%。。现同乐水库枢纽工程由大坝、放水设施等组成（木水库原设计无溢洪道）。大坝为均质土坝，大坝最大高为8.8m,最大坝顶宽3.5m,坝轴线长152m,坝顶高程469.66。同乐水库校核洪水位469.181,相应库容为12.738万代;正常蓄水位468.800m,相应库容为11.570万代；死水位463.75m,死库容1.2万n?。水库大坝上游坝坡比为1：2.3,下游坝坡比为1：2.5o水库放水设施为涵卧管形式，为浆砌条石结构。卧管老化严重，开启困难，操作危险，存在不安全因素。4.1.2存在问题同乐水库经过多年的运行和“5.12”汶川8.0级大地震后，枢纽工程存在以下问题：1大坝工程（1）坝体及护坡坝顶、坝面凹凸不平，杂草从生，且上游坝面所设防浪设施不够，淘刷严重；前后坝坡杂草从生，无排水棱体。受“5.12”汶川8.0级大地震影响，水库大坝管理房震垮（应急已处理）。（2）白蚁危害坝体白蚁危害严重，白蚁取食活动迹象到处可见，对大坝安全构成威胁。2放水设施该水库放水设施位于大坝左坝肩，为浆砌条石涵卧管取水。卧管最低取水高程为n463.75m；涵管穿过坝体，总长30m,涵管为矩形，断面尺寸0.5X0.5m（宽X高），最大放水流量0.llmVso放水涵卧管为浆砌石结构，放水设施浆砌石老化严重，启闭不便，漏水严重。3其它水库无专职管理人员，由村管。从冃前水库运行和管理来看，没有形成制度化，缺乏专职工程技术人员，设施简陋，无观测设施，水情测报系统不完善。1.2设计依据4.2.1工程等别和建筑物级别同乐水库总库容12.738万n?(复核后库容)，灌溉面积650亩，根据《防洪标准XGB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，工程屈V等工程，枢纽永久性主、次耍建筑物均为5级。4.2.2洪水标准枢纽工程大坝属均质土坝，根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的规定，确定木工程设计洪水重现期为20年(P二5%),相应洪峰流量2.05m7s,校核洪水重现期为200年(P二0.5%),相应洪峰流量2.90m7s<>4.2.3设计依据1《防洪标准》(GB50201-94)；2《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)；3《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)；4《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)；5《溢洪道设计规范》(SL253—2000)；6《水工建筑物荷载设计规范》(SL5077—1997)；7《土石坝安全监测技术规范》(SL60—94)；8《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)；9《水利水电工程边坡设计规范》(SL386-2007)；n10《金堂县同乐水库大坝安全鉴定报告书》；11《成都市金堂县同乐水库震损应急除险方案》；12《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)；13《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单。4.2.4基本资料1水库整治后特征水位及流量水库特征水位及流量详见表11。表11同乐水库特征水位及流量参数表工况或水位洪峰流量(m'/s)洪水总量(万的水位(m)库容(万的下泄流量(m3/s)校核工况(P=0.5%)2.901.553469.18112.7380.362设计工况(P二5%)2.050.980469.06112.3700.208正常蓄水位46&80011.57死水位463.751.22气象特征多年平均气温16.7°C多年平均降雨量930mm多年平均最大风速15n)/s3抗滑稳定安全系数木次对大坝稳定复核釆用了简化毕肖普法。其抗滑稳定安全系数釆用值如下：对于4、5级坝，正常运用条件下取1.25,非常条件I取1.15,非常条件II取1.10(考虑地震力作用)。4地震烈度根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)与2008年6月11日国家标准化委员会通过的《中国地震动参数区划图HGB18306-2001)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、地震动反应谱特征周期区划图］查得，工程区地震动n峰值加速度值为0.10g,对应地震基木烈度为7度。4.3总体设计方案本工程为水库震损除险加固，工程总体设计方案为：1大坝新建大坝排水棱体；坝顶增设防浪墙；上、下游坝坡进行护坡处理，防治白蚁。2溢洪道增设溢洪道。3放水设施改造放水卧管。4其它新增必要的观测和管理设施。4.4挡水建筑物4.4.1大坝除险加固内容同乐水库大坝为均质土坝，现最大坝高为8.8m,坝顶高程469.66m,坝顶宽3.5m,坝轴线长15加，根据洪水复核大坝坝顶高程不满足要求；根据大坝稳定复核计算，水库大坝上、下游坝坡在各种工况下抗滑稳定安全系数满足国家要求，但大坝上下游坝坡杂草丛牛，凹凸不平，白蚁危害严重。因此，大坝须彻底整治，以满足安全要求。其整治内容包括：1大坝整治设计；2大坝结构设计；3白蚁整治；4安全监测设计。4.4.2大坝除险加固设计通过大坝洪水及稳定复核，大坝现有坝顶高程不满足现行规范要求，增设溢洪道，保持坝轴线不变的情况下,高程为469.66m,在大坝上游侧增建1.Om的M7.5浆砌条石防浪墙,n墙顶高程470.66m；对上、下游坝坡进行平整，上游坡规整后比降为1：2.3,下游坝坡规整后比降为1：2.5,上游坝坡采用C15六边形妊预制块护坡。由于原大坝无排水棱体，所以本方案增设排水棱体，釆用干砌条石砌筑，棱体顶宽lm,外坡比降为1：1.5,内坡比降为1：lo通过加设防浪墙，防洪能够满足要求。原坝而线防浪墙路缘石图1坝顶详细结构图4.4.3大坝结构设计1坝顶结构坝轴线长15加；坝顶上游侧设置Im高的浆砌条石防浪墙，墙顶高程为470.66m；坝顶外侧采用M7.5浆砌条石作路缘石。2护坡本次设计清除坝坡杂草和灌木，挖除腐殖土，采用20cm厚砂砾石垫层，其上游用10cm厚的C15確预制六边形方块护坡，確块边长为30cm,上游六边形预制块用M10水泥砂浆勾缝,正常蓄水位468.80以下的轮块护坡每隔3m设置梅花型预留排水缝，缝距3mo清除下游坡坝面的杂草灌木和杂物，用合格土料碾压至设计边坡。下游规整后本次采用1：2.5-坡到底,面层采用植草处理，下游坝坡两侧设置横向排水沟。3排水棱体根据渗流稳定计算成果，现主坝需增设排水棱体。新建排水棱体高2.6m,顶宽1.0m,n外边坡系数为1：1.5,内边坡系数为1：1,排水棱体内侧设置厚55cni反滤层，从内至外分别为碎石层20cm、砂砾石20cm、粗砂厚15cm。排水棱体后接排水沟。4排水沟在大坝下游坝坡两岸岸坡连接处设置横向排水沟，采用U300型C30轮预制渠槽，与下游排水沟相接。5梯步为方便管理，在大坝下游坝面设置梯步1处，梯步坡度与相应坝坡坡度一致。梯步净宽0.6m,梯步高宽0.16m,踏步宽0.56m,梯步采用C15磴现浇。(1)计算工况根据规范《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的规定，土坝渗流计算应考虑水库运行中出现的不利条件，所以本次渗流计算中考虑了下列的水位组合情况：①上游止常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校核洪水位与下游相应的水位；④上游库水位降落时。(2)计算断面确定由于水库主坝无渗流原型观测资料，本次渗流安全复核以理论计算为依据，同时结合大坝现场安全检查结果，进行渗流安全分析评价。根据坝体和坝基的地质情况，同时结合地质勘察成果，确定主坝选取最大断面进行计算。计算断面详见大坝断面图。见附图3大坝结构稳定分析计算⑴计算断面及参数指标的确定①计算断面的选择n根据同乐水库坝体的结构布置情况，主坝整体抗滑稳定计算断面选择坝体最大的断面。计算断面的形状及材料分区见大坝断面图。①计算参数的确定本次主坝稳定复核，主坝坝体填筑土的物理力学指标及抗剪强度指标的确定以类比的水库大坝土工计算参数值为准。②计算方法按照《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的规定，现状坝坡稳定计算分别按计及条块间作用力的简化毕肖普法，稳定渗流期釆用有效应力法对下游坝坡进行稳定计算，水位降落期分别采用有效应力和总应力法对上游坝坡进行计算，计算公式如下：工｛[（W±V）seca-ubseca]tan（p+cbsec%_工[（W士U）sino+Mc.//?]式屮：W土条重量；Q、V——分别为水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）；u一一作用于土条底面的孔隙压力；a——条块重力线与通过此条块底面屮点的半径Z间的夹角；b——土条宽度；c一一土条底面的有效应力抗剪强度指标；Me——水平地震惯性力对圆心的力矩；R——圆弧半径。（2）稳定计算成果与分析根据毕肖普法计算主坝抗滑稳定系数成果见表12on表12主坝坝坡稳定计算成果表（整治后）计算工况上游水位（m）选取方法毕肖普法坝坡位置最小安全系数规范允许值正常运用正常蓄水位468.800有效应力法上游坝坡1.751.25下游坝坡1.451.25设计洪水位469.061有效应力法上游坝坡1.721.25下游坝坡1.421.25非常运用校核洪水位470.018有效应力法上游坝坡1.421.15下游坝坡1.411.15正常蓄水位遇地震作用470.191有效应力法上游坝坡1.631.1下游坝坡1.351.1设计洪水位遇地震作用470.452有效应力法上游坝坡1.661.1下游坝坡1.311.1水位降落期校核水位降至死水位469.181降至463.75总应力法上游坝坡1.681.15正常蓄水位降至死水位468.800降至463.75总应力法上游坝坡1.551.25由上表可知，在各种计算工况下，犬坝整治后坝坡的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。4.4.4白蚁防治根据本次现场地质勘察和现场检查发现大坝及周围有白蚁活动迹象，需对其进行防治。白蚁建巢危害水库土坝，主要是指有大量白蚁在坝上活动，且白蚁巢穴构筑于坝体内，在坝体内形成纵横交错的白蚁通道，有的会形成穿坝蚁路，对水库堤坝构成了一定的威胁。为了确保水库的安全运行，消除白蚁隐患，须对堤坝白蚁进行综合治理。（1）找蚁路挖巢根据白蚁在坝上危害的迹象，从水库土坝迎水坡止常蓄水位到背坡浸润线之间的坝坡斜面，选准部位挖点，通过挖点开沟来截断坝体上的蚁道，分析判断选出主蚁道，追挖白蚁主槽，取出巢体，填实巢穴。（2）土坝表层药杀处理为了杀灭坝上白蚁龄巢和预防白蚁有翅分飞落上坝的危害，需用白蚁预防药剂进行土坝表层处理，处理范围在迎水坡最高水位线以上的坝坡面和背水坡的土坝表面，面积根据具体情况而定。对白蚁危害较严重的工程，需打孔灌药灭杀处理。孔距lm,呈梅花型，深0.3~0.5m,n对每孔作灌液处理，直至饱和。（3）设置毒土隔墙对大坝两端连接山丘处各开一至三条横沟。在回填时应进行分屋毒土，每回填20cm喷一次预防药剂，直到回填完毕。形成一至三条毒土隔墙，以堵断穿坝蚁道的形成。（若遇特殊情况，可采取挖点控制的办法进行预防）（4）施放毒饵诱杀包对该土坝两端林地、山丘施放白蚁诱杀包以达到灭杀山丘白蚁，以免山丘白蚁对土坝产生蔓延危害。4.5泄水建筑物4.5.1溢洪道整治设计由于本水库原无溢洪道，本次整治设计考虑增设，经调洪演算结果溢洪道最大过流量为0.362m7s,溢洪道堆顶高程为468.80m,经多方案比较确定溢洪道宽设置为5方能满足泄洪要求。通过对本工程溢洪道泄洪方式与建筑物布置的认真分析，拟定了以下整治方案。1溢流堰控制段溢洪道布置于大坝左坝肩，溢洪道侧墙M7.5浆砌条石砌筑，溢洪道与坝体接触段采用C20碇现浇，底板采用C20碇现浇，厚20cm,长5m,宽lm。2陡槽段及排洪渠段陡槽段桩号0+005.03至0+017.3段采用矩形断而，陡槽比降i=l/5,宽lm,深0.60m,侧墙采用M7.5浆砌条石砌筑，底板采用C20栓现浇，开挖边坡比为1：0.5,土石回填即可。其后接4.51m长的消力池,桩号0+022.Im〜0+035.48m,段为下游排洪渠,排洪渠为矩形断而，渠道比降1=1/200,断而尺寸为底宽1.0m,采用C15栓浇筑，渠道最大水深0.62m,安全超高为0.25m,采用M7.5浆砌条石砌筑。n4.5.2水力计算1溢流垠水位流量关系曲线n溢流堰的水流流态为堰流，其水位流量关系曲线见表13。表13溢流堰水位一水量关系曲线成果表库水位(m)下泄流量(m7s)468.800468.850.02468.900.05468.950.09469.000.14469.500.91库水位(m)下泄流量(m3/s)469.661.23470.002.03470.503.43471.005.05471.506.86472.008.862溢洪道消能防冲计算根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，溢洪道消能防冲设计洪水标准为20年一遇。计算式如下：E0，:=EO+d二he'+q2/（2g⑰he'2）（式1）Lj:=6.9（hen-he'）（式2）J:=0.75Lj（式3）式中••hk—临界水深，m；E0，—消力池上游总水头，E0—堰前总水头，m；q—单宽流量m2/s；he，—第一共轨水深，m；hen—第二共轨水深，m；Lj—消力池自由水跃长度，m；Lj，—消力池内水跃长度，m；d—消力坎深度，m。经计算，第一共轨水深为0.020m,第二共辘水深0.651m,大于下游水深0.43m,需采取消能防冲设施。n本次整治设计采取了底流消能，经远盛水工软件水文计算复核，需建消力池池长4.51m,池深0.5m,消力池底板厚度0.5mo4.6放水建筑物该水库放水建筑物分别位于大坝左坝肩，本次将拆除原放水卧管，用斜拉式放水闸门代替。放水设施由放水闸门、启闭机、制动平板闸、放水卧管。闸房房顶高程为472.28m,放水卧管卧管箱体尺寸BXI=1.6X1.2m,放水卧管顺水库岸坡修筑，底板按照1：1.8放坡，用M7.5浆砌条石砌筑，其上用C25钢筋栓浇筑。卧管箱体顶部为制动闸门，阀门由启闭机连锁启闭控制。阀门下为放水孔，放水闸孔共为1孑L,尺寸BXL=0.5mX0.5mo卧管尺寸为BXL=1.加XI.6m。高程464.60m至465.01m为消力池，消力池为钢筋碗浇筑,尺寸BXLXH=2.0mX3.加X2.0m,最大下泄流量为0.Ilm7s,放水设施设计，见附图10。4.7工程监测设计目前，同乐水库大坝无任何观测设施。本次设计增设了必要的观测项目，以利于水库的正常运行及管理。1位移观测根据《土石坝安全监测技术规范》要求，应在两岸每纵排测点的延长线上各布设一个工作基点和校核基点，各种基点均应布设在两岸的岩石或坚实的土基上，为起测方便，尽量避免自然人为影响。此次设工作基点5个。2降雨观测同乐水库n前无任何雨量观测设施，本次设计划将观测地点布置在管理房附近适当位置,观测设施为自计雨量计。3库水位观测同乐水库水位观测现新建立水标尺，人工读数。n设计参考文献:1《防洪标准》(GB50201-94)；2《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)；3《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)；4《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)；5《溢洪道设计规范》(SL253—2000)；6《水工建筑物荷载设计规范》(SL5077—1997)；7《土石坝安全监测技术规范》(SL60—94)；8《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)；9《水利水电工程边坡设计规范》(SL386-2007)；10《金堂县同乐水库大坝安全鉴定报告书》；11《成都市金堂县同乐水库震损应急除险方案》；12《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)；13《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单。表13工程特性表序号项目名称单位数量备注整治前整治后—・水文1坝址以上流域面积Km20.080.082主河道长km0.280.2K3主河道平均坡降%035.7635.764水文气象特征多年平均气温°C16.71().7多年平均降雨量mm930930多年平均最大风速m/s15155代表性流量校核洪水m7s2.902.90P=0.5%设计洪水m3/s2.052.05P二5%n6洪水总量校核洪水万n?1.5531.553P=0.5%n设计洪水万m30.980.98P二5%二灌区特性1设计灌溉面积亩()506502有效灌溉面积亩6006003灌溉时间月4~94~94灌溉保证率%SOKO三水库1水库水位校核洪水位m469.317469.181P=0.5%设计洪水位m469.135469.061P=5%正常蓄水位m468.800468.800死水位m463.750463.7502水库容积总库容万m313.15812.738死库容万m31.201.203水库调节特性充蓄