本科毕业论文---xx水库除险加固初步设计报告.doc
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1、前 言省水利厅对我院完成的进行了认真负责的中间审查,并提出了具体可行的审查意见。我院组织有关专业工程技术人员对审查意见进行了详细认真的研究,并按审查意见对初步设计进行了认真的修改和补充,重新编写了本初步设计报告和设计图。请审批。第一章 综合说明XX县XX水库由主坝、两座付坝、溢洪道、取水口、放空底洞及原大坝组成。工程于1958年动工,1979年建成。建成后曾进行过数次病害整治,但未得到全面整治,至今仍病害不断。经XX市大坝鉴定专家组、水利部大坝安全管理中心鉴定:溢洪道现状泄洪能力不足,防洪标准不满足部颁近期标准:主坝坝体、坝基渗漏严重,稳定不满足规范要求;清水付坝坝顶高程不满足规范要求,坝坡稳
2、定安全也不满足规范要求等。鉴定为三类坝。经有关领导、专家研究决定,在病害工程未得到整治前,降低水位运行。XXXX水利电力建筑勘察设计研究院受XX县XX水库管理处的委托对XX水库除险加固工程进行初步设计。第一节 工程概况XX县XX水库是一座以农业灌溉为主,兼有县城工业及生活供水、防洪、水产养殖等综合利用的中型水利工程。其枢纽工程位于渠江支流透龙寺河上, 大坝座落在XX市XX县福源乡境内,距县城22.5公里。坝址以上集雨面积45.2平方公里,水库总库容3768万立方米,有效库容2536万立方米,死库容510万立方米,滞洪库容722万立方米。灌区以XX水库为龙头,南、北、茶三条干渠(长205.1公里
3、)为纽带,通过124条支渠(长209.33公里)、180条斗渠(长141.4公里)、129条农、毛渠(长79.5公里),串联三座小(一)型、六座小(二)型水库及329口山平塘,45座石河堰,43处电灌站,形成了“长藤1-1结瓜”、联合运行的“千里渠”灌溉网络。控灌回龙、朗池、骆市、小桥、新店、城郊6个区(镇)、19个乡(镇)、141个村的1211个社,控灌面积14.6万亩,设计灌面12.0万亩,有效灌面10.3万亩,实灌8.8万亩。其中:枢纽工程设计灌面为7.2万亩,有效灌面5.4万亩。该工程还担负着县城10万人和100余家工矿企业的生产、生活供水,县城年供水规模达730万立方米。两座附坝下游
4、12公里范围内有XX县城、达成铁路、清水乡、回龙镇(全省100个重点小场镇之一)和丰产乡等,其耕地15万亩,人口约19万,是县政治、经济、文化中心和粮经作物主产区,坝体一旦失事,将给下游人民生命财产带来严重损失。枢纽工程由大坝、两座付坝、溢洪道、放空底洞、放水设施组成。大坝位于XX县福源乡境内、坝型为浆砌条石重力坝,溢洪道位于距大坝右坝肩150米的垭口处,放空洞置于坝底部。在大坝上游7.5公里处建有肖家垭和清水两座均质土坝。清水、肖家垭两付坝相隔150米。一、大坝水库大坝原为均质土坝,始建于1958年,建成后,由于坝坡较陡,先后曾3次滑坡,虽经多次整治,均未得到根治。1978年经省水电厅(19
5、78)基字166号文批复同意将原坝迁建至下游4.0公里的打锣嘴处,坝型为浆砌条石重力坝,当年冬天动工,1979年夏建成蓄水,1979年10月省水电厅委托XX地区水电局进行了竣工验收:大坝坝顶高程为377.68米,最大坝高31.68米,坝顶长200米、宽3米(坝顶兼作公路桥,总宽8米),上游边坡为1:0.1,1:0.2,下游平均边坡1:0.65,坝底宽26.6米,在高程352.5至364.00米范围内设有观测、灌浆廊道一条,廊道长126米,为圆拱直墙式,宽2.5米,高3.5米。二、付坝1、肖家垭付坝为均质土坝,1958年3月动工,当年建成,由于坝体单薄,1975年8月曾经出现内坡大滑坡,1982
6、年经“三查三定”复核,校核坝顶高程不够,坝体稳定不满足要求,于1984年进行了整治,整治后坝顶高程为378.021-2米,坝顶长124米,最大坝高13.2米。坝顶宽3米,同时放缓了下游坝坡,由原来的1:1.25,1:1. 5改为1:2,并增设了排水棱体。2、清水付坝为均质土坝,1958年3月动工,年底建成,坝顶高程377.62米,最大坝高12.62米,坝长82米,坝顶宽3.0米。三、溢洪道溢洪道位于打锣嘴大坝右岸约150米的垭口处,溢流堰为曲线型开敞式实用堰,堰宽47米,堰顶高程374.55米。溢洪道未端底板高程349.574米,溢洪道水平投影长184米,总高差24.976米,在校核洪水位情况
7、下,最大泄洪能力205.0m3/s(p=0.2%)。四、放水设施1、灌溉取水口位于清水附坝中段,为闸门控制取水,取水口为矩形,净空尺寸1.5米1.8米(宽高),其后紧接砌石园拱直墙放水涵洞,宽1.5米,高3.12米,长40米,进口底板高程364.00米,出口底板高程363.75米,放水涵洞出口接消力池,涵洞设计取水流量10m3/s。2、分水闸位于消力池末,设闸门两扇,控制南北干渠的取水流量。南干渠闸孔尺寸为1.3米宽,2.5米高;分水流量6.0m3/s。北干渠闸孔尺寸为1.3米宽,2米高。南北干渠分水闸闸门为钢筋砼平板门,启闭机为露天式手动螺杆启闭机。闸前工作桥为板石平桥,十分简陋。3、放空洞
8、位于打锣嘴大坝廊道内最低处,由500毫米的钢管和圆拱直墙涵洞组成,进口高程350.90米,设有两台500毫米的手动阀门,钢管长10米,涵洞长14米,出口高程351.00米。第二节 工程存在的主要问题及安全鉴定结论一、 打锣嘴主坝1、水库大坝1979年建成。由于重力坝设计剖面单薄,修建时清基不彻底,坝上下游边坡较陡,底宽较窄,大坝在大量工况下,抗滑稳定均不满足规范要求。 1-32、根据1987年至1996年渗漏观测统计资料表明,大坝距坝右岸48米、高程366.00米至377.68米范围内大坝坝体出现一条上、下游贯通竖向裂缝,长11.68米,最大缝宽2毫米。日渗漏量达12787.2升。变形缝由于止
9、水沥青老化,存在不同程度的漏水,左变形缝日渗漏量达518.4升,右变形缝日渗漏量达950.4升,由于修建时清基不彻底左坝基日渗漏量达43200升,右坝基日渗漏量达25920升。日总渗漏量达83.4立方米。二、 清水附坝1、该坝建成至1978年出现了几次滑坡,经整治后运行至1996年12月上旬,发现马道中部出现一条纵向裂缝,缝长15米,宽2.5厘米,深30厘米。1997年进行了翻挖回填处理,现裂缝仍在继续发展,缝宽增至2.7厘米,马道明显向下游位移8-10厘米,1996年12月,又发现坝顶中部出现一条纵向裂缝,缝长12米,宽5-6厘米,灌溉取水口闸房明显向库内倾斜,闸门房钢筋砼地圈梁也出现了明显
10、的拉裂裂缝。2、大坝坝坡较陡,上游平均边坡为1:1.64,从上至下分别为1:1.35、1:3.8、1:1.8;下游边坡从上至下分别为1:1.27、1:2.8。边坡稳定不满足规范要求。3、根据建坝土料试验资料表明,土料存在膨胀性,膨胀力达0.13-0.46kg/cm2。 4、白蚂蚁危害坝体。近年发现坝体白蚁危害严重,周山有白蚁群体分布,坝内有白蚁成片筑巢现象,有数条蚁路穿透坝体,坝面土体变质。属白蚁危害类土坝。5、坝内放水涵洞周边与土坝接触不良,渗漏严重。三、肖家垭付坝1、大坝上游坝坡较陡且零乱,上游边坡从上至下分别为1:1.48、1:1.25、1:5.0;上游上部边坡稳定不满足规范要求。2、根
11、据建坝土料试验资料表明,土料存在膨胀性,膨胀力达0.13-0.46kg/cm2。1-43、白蚂蚁危害坝体。近年发现坝体白蚁危害严重,周山有白蚁群体分布,坝内有白蚁成片筑巢现象,有数条蚁路穿透坝体,坝面土体变质。属白蚁危害类土坝。四、溢洪道1、溢洪道原设计500年一遇洪水标准,下泄流量为205m3/s,本次设计经洪水计算500年一遇洪水下泄流量为241 m3/s,原设计消力池过流能力不满足要术。2、下段陡槽底板人字形消能齿为单根浆砌条石,泄洪时被冲坏,不能起到消能作用。3、溢洪道出口河对岸无防冲建筑物,泄洪时冲坏对岸山体,损害农民利益。五、放水设施1、取水口在清水付坝坝体内,闸后为涵洞,由于漏水
12、直接影响到付坝安全。2、 取水口无检修闸门,一旦工作闸门出问题,无法检修。且工作闸门也年久失修,锈蚀严重,止水老化漏水不止。3、坝体开裂,闸房倾斜成危房。4、分水闸为钢筋砼平板闸,无止水,无闸房,工作桥十分危险,需重新修建分水闸,更换闸门。六、放空底洞放空底洞设在主坝底部,工作闸阀和检修闸阀均设在廊道内,因年久失修,无法启闭。七、原大坝原大坝为土坝,由于多次滑坡,78年冬在下游4公里处新建重力坝挡水。形成上下库,当时利用老坝右端溢洪道下一条洞子连通两库运行,由于年久淤集,现已过流不畅,需进行改造。1-5八、大坝及付坝观测设施和防洪通讯、交通设施配备差,致使工程观测和防洪工作不能正常开展。原埋设
13、的部份变形观测桩已部分损坏,大坝渗漏观测设施不够,测量、观测仪器缺乏,致使有的观测项目无法开展,给工程观测带来了较大困难。在气象观测上,仅在水库管理所有一个十分破旧的雨量站。水库防洪通讯手段落后,电台使用年久,毛病不断,报汛困难。由于这些基础设施存在问题较多,严重影响了防洪工作的正常进行。九、水库管理所工作、生活条件甚差。枢纽管理房破旧不堪,职工长期在宿舍里办公,办公设备极差。由于无自来水,管理人员长期抽库水饮用,给身体健康带来不利影响。十、安全鉴定结论:XX水库于1999年9月25日完成大坝安全鉴定,经XX市水库大坝安全鉴定专家组审查鉴定,大坝为三类坝,建议尽快进行全面整治。2001年7月2
14、9日水利部大坝安全管理中心对XX水库大坝安全鉴定进行了核查,核查结论是:符合水库大坝安全鉴定办法要求。溢洪道现状泄洪能力不足,防洪标准不满足部颁:主坝坝体、坝基渗漏严重,大坝稳定不满足规范要求;清水付坝坝顶高程不满足规范要求,坝坡稳定安全也不满足规范要求等。同意该坝为“三类坝”的鉴定意见。第三节 枢纽工程整治的必要性一、XX水库从修建至今,已运行23年,病害较多,尤其大坝病害严重,经坝体渗漏及稳定分析,部分工况稳定安全系数小于规范要求。经水利部大坝安全管理中心核查,大坝为重要三类坝,必须尽快进行全面病害整治,确保大坝安全。在未整治之前,严格按限蓄水位控制运行。二、水库下游地势平坦、开阔,场镇、
15、人口、耕地等集中,大坝及付坝一旦发生溃坝,将对下游造成严重危害和重大损失。1、受灾场镇、人口及面积大坝下游有福源、绿水、安固、新店、通天、盐井、大庙;付坝下游有1-6清水、丰产、回龙、朗池、XX县城、济川、东升、骆市、小桥、沿码、黄渡、带河、陡坑、灵鹫等县内的21个乡镇,该区域内有耕地15万亩,沿途乡镇及县城人口19万人,房屋面积500万平方米。2、重要设施交通:有横穿XX县城的达成铁路及XX火车站、有县乡公路8条长60公里,桥梁25座。邮电:有县区乡通讯光缆15条,长约120公里。电力:有4座电站,装机4850千瓦,有110KV输电线路1条、35KV线路2条、10KV线路6条及低压输电线路1
16、60条,线路总长560公里,并有回龙、城附35KV变电站2座。天然气管道:县区乡支线5条长40公里。供水:有县城供水输水管道12.1公里,日供水能力2万立方米。三座场镇供水站,日供水能力1200立方米,管网干支管长150公里,供水规模50人以上的农村集中供水站150座。水利工程:有拦河坝4座,电力提灌站8座,装机120千瓦;有精养渔池600亩,高标准、规范化稻田养渔2万亩等。学校、厂矿、企业:有重点中学、初级中学、小学15所,在校师生0.62万人,有石油、粮食、食品、供销、交通、水利、电力、建筑等骨干企业100余家,个体私营企业上千家,固定资产上亿元。该水库大坝一旦溃坝,直接经济损失10亿元,
17、间接损失15亿元。三、 整治是充分发挥工程灌溉效益的迫切需要。XX县位于川北革命老区,十年九旱,旱灾频繁,水资源贫乏,降雨时空分布不均匀,农作物需水时,恰好是灌区的缺水季节。供需水矛盾十分突出。随着工农业生产的发展,农村产业结构的调整和耕作制度的改变,工农业对水的需求日趋增大。缺水成了制约该县经济发展的瓶颈。由于该工程大坝和附坝均存在严重病害,为了确保工程安全运行,在水库调度运用上,每年汛期限制水位都必须控制在1-7正常水位以下1.0米,导致每年减少有效蓄水476万立方米,使本来就缺水的灌区“雪上加霜”。该水库整治后能恢复正常蓄水,可改善灌面2.6万亩,新增灌面3.2万亩。因此,尽快整治枢纽工
18、程具有明显的必要性和迫切性。综上所述,XX水库运行年久,为XX县创造了很好的经济和社会效益,是本县工农业生产和生活极重要,必不可少的支柱产业。由于病害较多,大坝一旦溃堤将对下游造成严重的危害及重大经济损失和严重制约XX县的经济发展,必须尽快进行全面整治。第四节 水 文一、流域概况XX水库所在河流透龙寺河属渠江三级支流,发源于XX县青山、福源、清水乡境内,坝址以上控制积雨面积为45.2平方公里,河道长16.4公里,河道坡降3.17。水库流域内,地势由西北向东南倾斜,属山地和深丘地貌,有少量坡耕地。坡地上有果树、桑树、柏树等零星树木。1982年以前地面植被较差,水土流失严重,随着水土保持工作不断发
19、展,现库区植被大有好转,水土流失得到控制。同时由于库区山高坡陡,降雨容易形成径流(径流系数约0.438),暴雨容易形成洪水。二、气候特征本区气候受西风带和副热带高压季节性进退的影响,为冬暖夏热副热带湿润气候。雨量丰沛,气候温和,无霜期长,宜于农耕。据插补延长的XX水库40年降雨资料统计,本区多年平均年降雨量为1089mm,最大年降雨量1496.2mm(1983年),最小年降雨量707.5mm(1996年),最大24h降雨量260mm。降雨年内年际分配不均,多集中在610月,约占年雨量的70%左右,有不同程度的春、伏旱现象,平均3032年有一个较大的干旱周期。三、水文复核结论水库大坝裂缝,付坝出
20、现过滑坡等病害情况,清水付坝坝顶高程不满足防洪标准。按规范和防洪要求,必须考虑水库在1000年一遇非常洪水情况下1-8土坝的紧急处理。本次按50年一遇设计、1000年一遇校核洪水计算复核和调洪演算,按现有溢洪道泄洪能力计算,结果除清水付坝坝顶高程不够,需增加防浪墙外,其余工程均满足防洪安全要求。原安全鉴定认为:“溢洪道现状泄洪能力不足,防洪标准不满足部颁近期标准”的结论是因为清水付坝坝高不足,反推设计、校核洪水位的泄洪能力与需要的泄洪能力比较作出的。溢流堰过流能力基本满足要求。消力池不满足泄洪要求。经复核计算,50年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核,除清水付坝坝顶高程低0.47米外,打锣嘴
21、大坝、肖家垭大坝坝顶高程均满足规范要求。第五节 工程地质一、地形地貌及物理地质现象枢纽及库区周边地势北高、南低。北面三合寨最高达588.0M,何家梁、宝珠寺达561.80与529.90米;南面军营寨最高达577.50米,咸包坟、寨子梁达513.00米与511.30米。沟谷高程一般(马家沟)374.00米(大坝下游沟)353.00米,相对高差大于200.0米,属深丘地形。 地貌受岩性与构造控制明显,并以构造剥蚀及风化堆积为主。库区及枢纽南、北为侏罗纪上统蓬莱镇组中、下部厚、巨厚层长石、石英砂岩,抗风化能力强。加之早期平面“X”构造裂隙与背斜线纵张裂隙的切割,在外营力作用下,常见脊状山、陡岭。二、
22、区域地质库区及枢纽西、北出露侏罗纪中统遂宁组粉砂质泥岩,抗风化能力弱,上覆为蓬莱镇组砂岩,在外力作用下,多见方山、平顶山。库区及枢纽区物理地质现象主要以风化撒落为主,偶见小规模重力崩塌。库区及枢纽区出露地层属侏罗纪中、上统之遂宁组(J2Sn)与蓬莱镇组(J3P)。为一套内陆河湖相沉积地层。第四纪全新统之坡残积层和河流冲积层。1-91、遂宁组(J2Sn)侏罗纪中统遂宁组,以紫红色、棕红色粉砂质泥岩,泥岩为主,间夹泥质粉砂岩薄层或透镜体。粉砂质泥岩、泥岩以泥质、钙泥质胶结为主,致密。其内见白灰色砂质条(团)带与钙质结核。亲水性强,抗风化弱。泥质粉砂岩、棕色、褐灰色,以钙、泥质胶结为主,性硬,抗风化
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