玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题.pdf
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1、 本科毕业设计说明书 题 目 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 学 院 专 业 学生姓名 学 号 年级 09 级 指导教师 二一三年六月三日 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 2 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 摘要:玉溪河百丈水库大坝建成于 1958 年,为均质土坝。由于修建时存在抢工期、技术理论不成熟、设备落后、边设计边施工等问题,所以大坝存在透水率低和碾压不密实等缺陷。自建成以来,裂缝滑坡、散浸、右坝肩绕渗、白蚁危害等时有发生。为了确保水库继续正常发挥功用,本次病险整治设计中包括坝顶安全超高复核、坝坡渗流稳定计算分析、方案比选、溢洪道交通桥设计、右坝肩灌浆
2、处理等内容。经过公式法进行渗流计算,整治后能够满足渗流要求;经过毕肖普法和瑞典圆弧法进行坝坡稳定性计算,整治后能满足坝坡稳定性要求;同时白蚁整治和右坝肩绕渗处理都会起到良好的整治效果。该设计对于其他病险水库除险加固有值得借鉴之处。关键词:病险整治;渗流稳定;裂缝滑坡;百丈水库 the Treatment for Baizhang Reservoir of YuXi River and the Seepage Problem of D ams right Shoulder 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 3 major:Water conservancy and hydropower
3、 engineering Abstract:Baizhang reservoir was built in 1958,dams material is soil.when it was being built,because of the limite of time、technology、equipment,Cracks、landslides、seepage、termite damage are exist.in this article contains the review of elevation、Seepage analysis and stability analysis、desi
4、ng of Spillway traffic bridge、the treatment of the dams right shoulder,and so on.Through the theoretical calculation and analysis,there is no doult that these treatments are very useful.by the same,some ways can be referenced to others Treatments.Key words:symptoms and risk,Seepage analysis and stab
5、ility analysis,treatment,Baizhang reservoir 目录 1 综合说明.1 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 4 1.1工程概况.1 1.2水文.2 1.2.1水库流域基本情况.2 1.2.2水位库容曲线.3 1.2.3水库流域气象资料.3 1.2.4设计洪水.3 1.3工程地质及水文地质.4 1.3.1工程地质概况.4 1.3.2水文地质概况.6 1.4大坝基础处理.6 1.5地震烈度.6 1.6建筑材料及特性.7 1.6.1土体、砌石的物理力学指标.7 1.6.2天然建材.8 1.7金属结构.9 1.8水库病险及整治的必要性.10 1.8.1水
6、库运行中出现的问题及处理情况.10 1.8.2工程目前存在的主要问题.13 1.8.3工程整治的必要性.13 1.9本次百丈水库大坝病险整治及右坝肩绕渗问题的内容.14 1.9.1设计参考资料.14 1.9.2大坝坝坡整治加固设计.14 1.9.3白蚁整治.18 1.9.4右岸绕坝渗流.19 1.9.5溢洪道交通桥.19 1.10施工.20 1.10.1交通.20 1.10.2电力.20 1.10.3土石方挖填.20 2 洪水复核及分析.21 2.1概述.21 2.2基本资料的收集整理与复核.21 2.2.1水库流域基本情况.21 2.2.2水位库容曲线.21 2.2.3溢洪道有关参数.22
7、2.2.4水库流域气象资料.22 2.3百丈水库洪水复合.22 2.3.1红光水库洪水复核.22 2.4百丈水库洪水复核.23 2.4.1洪水计算.23 2.4.2调洪演算.25 2.5计算成果合理性分析.28 2.5.1红光水库设计暴雨计算.28 2.5.2百丈水库设计暴雨计算.28 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 5 2.6结论.28 3.原大坝的渗流计算及坝坡稳定计算分析.29 3.1渗流计算.29 3.1.1 目的.29 3.1.3 渗透系数.29 3.1.4采用水力学法进行渗流计算.29 3.1.5计算成果及分析.29 3.2坝坡稳定计算分析.30 3.2.1坝坡稳定计算
8、.30 3.2.3结论与建议.34 4 坝坡整治设计.35 4.1坝坡稳定整治方案.35 4.1.1工程概况.35 4.1.2滑坡的原因分析.36 4.1.3滑坡处理.37 4.1.4设计方案.37 4.1.5方案比选.44 4.1.6结语.46 5 白蚁整治.47 5.1白蚁危害的情况介绍及以前的处理方式.47 5.2白蚁整治的具体措施.47 5.3白蚁整治坝坡断面图.48 5.4白蚁整治的工程量.49 5.4.1上游坡砂垫层和预制砼块的工程量计算.49 5.4.2下游坡砂垫层和预制砼块的工程量计算.49 5.5白蚁整治的经费预算.49 6 大坝右岸坝肩绕渗处理.50 6.1渗透比降.50
9、6.1.1渗流计算边界及计算工况.50 6.1.2渗流计算理论及计算程序.50 6.1.3 渗透坡降计算.51 6.1.4渗流量及渗流水深计算.51 6.1.5计算成果分析.51 6.2右坝肩绕渗情况.52 6.3对右岸绕坝渗流的处理.52 6.4右坝肩绕渗的工程量及经费计算.53 6.4.1帷幕灌浆.53 6.4.2帷幕灌浆(检查孔).53 6.4.3右坝肩绕渗整治费用.53 7 左岸溢洪道交通桥.54 7.1溢洪道交通桥设计的必要性.54 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 6 7.2交通桥设计的具体说明.54 7.3溢洪道交通桥整治设计的工程量及经费预算.54 7.3.1交通桥面
10、板.54 7.3.2交通桥桥墩.54 7.3.3左岸溢洪道交通桥总费用.54 8 主要工程量统计.55 参考文献.56 致谢.57 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 1 1 综合说明 1.1工程概况 百丈水库位于名山县百丈镇上游 1.7km的临溪河上,其地理位置:东经 103 14,北纬 30 11.5。临溪河系浦江河支流,属岷江水系。水库坝址以上集雨面积 52.82km,水库总库容 2080 万3m,有效库容 1960 万3m。水库以灌溉为主,兼有发电、养殖、旅游等综合效用,水库设计灌面 14.63 万亩。1978 年玉溪河引水灌溉工程主干渠建成通水后,主干渠末端水量泄入百丈水库。
11、水库以下有效灌面 37.78 万亩,是一座中型水利工程。工程级三级,主要建筑物按 3 级设计。水库枢纽布置示意图见图 1-1。图 11 百丈水库枢纽布置示意图 水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞及百丈水库电站四部分组成。大坝为均质土坝。1957 年 11 月动工,1958 年 7 月建成。坝顶长 507m,高 28m,坝顶宽 5.5m,坝顶高程 697.060m。溢洪道位于大坝左岸,为有闸控制的开敞式溢洪道。总净宽 42m,设计有 8 扇平面钢闸门,8 台手电两用卷扬机式启闭机启闭。溢洪道堰顶形状为驼峰实用堰,堰顶高程 691.86m,相应库容 1420 万立方米。按 100 年一遇洪水标准设
12、计,1000 年一遇洪水校核。相应于 P=0.1%的校核下泄流量 556m/s.放水洞桩号 0+387,钢筋混凝土涵管和竖井组成,平板闸门控制,进水口地板高程676.560m.最大放水流量18m/s.百丈水库电站于1991 年 5 月建成,装机21.1MW,从百丈水库取水发电,取水管道桩号 0+474,进口地板高程686.000m,设计取水流量14m/s。玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 2 表 11 水库工程特性表 序号 名称 单位 特性 备注 一 河流特性 由 1/50000 航测图算得(包括红光水库 112km 1 坝址以上流域面积 2km 52.8 2 多年平均径流深 mm
13、902 3 水文气象特征 (1)多年平均气温 15.4 (2)多年平均降雨量 mm 1327 二 灌区特征 1 设计灌溉面积 万亩 44.05 2 实际灌溉面积 万亩 37.78 3 灌溉时间 月 38 4 灌溉保证率%85 5 左干渠长 km 15 6 右干渠长 km 23 三 特征水位及库容 1 设计洪水位 m 694.640 P=1%(原“三查三定”)2 校核洪水位 m 695.460 P=0.1%(原“三查三定”)3 正常水位 m 695.060 4 死水位 m 676.560 5 汛期限制水位 m 691.860 6 总库容 万 m 2080 7 有效库容 万 m 1960 8 死库
14、容 万 m 40 9 调节特性 年调节 10 水库水面积 2km 2 正常水位 695.060m 四 土坝工程 1 坝型 均 质 土坝 2 坝顶总长 m 507.0 3 最大坝高 m 28.0 4 坝底宽 m 203.0 5 坝顶宽 m 5.5 6 坝顶高程 m 697.060 1.2水文 1.2.1 水库流域基本情况 百丈水库控制临溪河流域面积 52.8km,包括上游红光水库11km。临溪河发源于名山县北部、万古乡与城东乡交界的分水岭,最高点海拔 906.700m。河流流经名山县万古、玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 3 新店、中峰、百丈、黑竹及浦江县的甘溪、大塘、复兴、西崃、敦厚
15、、五星等乡、镇,在五星乡汇入浦江河,全长 57km。水库流域位于四川盆地边缘,属浅丘与山区的过渡带。流域内地势起伏不大,平均山坡坡度 5%。河槽两岸台地为水稻田,山坡植被良好,对暴雨洪水有一定的滞蓄作用。河系形状为不对称羽毛形。1.2.2 水位库容曲线 采用水库一直沿用的成果,该成果由当时的1:5000 实测库区地形图算得:表 12 百丈水库水位库容关系表 库水位(m)686.000 687.000 688.000 689.000 690.000 691.000 692.000 693.000 694.000 695.000 695.860 库容(万 m)652 764 882 1012 11
16、49 1292 1441 1605 1792 1988 2180 图 12 百丈水库水位库容关系曲线 1.2.3 水库流域气象资料 临溪河流域属亚热带湿润气候。受季风气候影响,多年平均气温 15.5,最高月平均气温 30.7,多年最高气温 36.5,最低气温-3.2。流域属青衣江暴雨区边缘过渡带,流域内降雨分布不均匀。流域内年降雨量的幅度较大,年降雨量年内分配极不均匀。临溪河流域降雨量充沛,年平均降雨量 1327mm。69 月降雨量占全年降水量 80%以上,大暴雨多出现在 7、8 月份。流域内洪水由暴雨形成,主要集中在 24h 内,具有峰高量大的特点。水库多年实测最大风速 27/ms,相应的最
17、多风向为东北风。多年平均最大风速 17/ms。吹程为 1.8Km。1.2.4 设计洪水 水库曾进行过 1983 年的“三查三定”洪水计算,以及 1986 年水库调度运行计划编制的洪水计算,两次计算均采用以点带面的方法计算设计暴雨。2002 年洪水计算利用了流域内及流域边缘八个雨量站,最长 38 年的实测降雨量资料,采用泰森多边形法则计算其面雨量,然后采用推理公式0.278sFn推求设计洪水,结合四川省水文手册的步骤玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 4 进行计算,库区不同频率的设计洪峰流量见表 13。表 13 洪峰流量推算成果表 P(%)2 1 0.1 0.05 洪峰流量(/s)294
18、 337 463 535 设计暴雨历时:1/412.834.5()1.44()TFhrd,为长历时暴雨,暴雨公式为24mPTPHHT,lgpmabp,查四川省水文手册,a=0.27,b=0.01,设计洪水总量:30.1()pTPWaHF万m,a 为暴雨径流系数,洪水总量见表14.表 14 百丈水库洪水总量表 频率 P 设计暴雨历时 T(d)24PH(mm)pm TPH(mm)a pW(万3m)PPPWTQ 0.1%1.44 365 0.260 401 0.92 1948 11.7 1%1.44 277 0.270 306 0.90 1454 12.0 2%1.44 250 0.273 276
19、0.90 1312 12.4 0.05%1.44 412 0.257 452 0.93 2219 11.5 根据上述推求的设计洪峰流量pQ及设计洪水总量pW,计算设计洪水过程概化矩形历时PPPWTQ,由四川省水文手册表 58 查得 X、Y 值,由tPQYQ 及 t=XTp,计算tQ、t,再加入基流量0.795300.2456/QFms,即得设计洪水流量过程线,如同13 所示,表 15 中列出三种频率时的洪水流量值。1.3工程地质及水文地质 1.3.1 工程地质概况 百丈水库坝址位于邛崃山脉之名山向斜南东翼,构造简单,岩层产状接近水平出现,倾角 35,为单斜地层。土坝坝基靠近右岸河床宽约30m,
20、全为卵砾石夹砂,覆盖于岩基上后 1.03.0m,中部一级台地宽 100m,上部为褐色或灰白色粘土厚 20m,下为砂类卵砾石厚 1m 左右,以下为岩基。第二级阶地宽 120m,上部有 1.3m 的粘土夹卵石,下面全为残积物,最深 5.8m,下为岩基。放水洞和溢洪道均放在岩基上,岩层为新生界第三系名山群,含钙质粉砂质泥岩及泥质钙结泥质粉砂岩(水利院 80 年 11 月钻孔岩石磨片鉴定报告)。工程地质情况较好。玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 5 图 13 百丈水库设计入库洪水过程线 表 15 百丈水库设计入库洪水过程线表 川西南地区 1%2%01%y x t tQ t tQ t tQ 0
21、 0 0 6 0 6 0 6 0.05 0.10 1.20 23 1.24 21 1.17 29 0.10 0.13 1.56 40 1.61 35 1.52 52 0.20 0.18 2.16 73 2.23 65 2.11 99 0.40 0.23 2.76 141 2.85 124 2.69 191 0.60 0.28 3.36 208 3.47 180 3.28 284 0.80 0.33 3.96 276 4.1 241 3.86 376 0.95 0.36 4.32 326 4.47 285 4.21 446 1.00 0.40 4.80 343 4.96 300 4.68 469
22、 0.95 0.49 5.88 326 6.08 285 5.73 446 0.80 0.60 7.20 276 7.45 241 7.02 376 0.60 0.78 9.35 208 9.68 180 9.13 284 0.40 1.07 12.8 141 13.3 124 12.5 191 0.20 1.80 21.60 73 22.3 65 21.1 99 0.10 2.60 31.2 40 32.3 35 30.4 52 0.05 3.20 38.3 23 39.7 21 37.4 29 0 3.90 46.8 6 48.4 6 45.6 6 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问
23、题 6 坝址和溢洪道基岩多为红色砖红色钙质砂岩、页岩,在砂岩中分泥质砂岩和砂岩两种,又以泥质砂岩较多及细质结核,而受水侵蚀呈圆形状溶洞(约在 0.20.4cm)、复矿物质有石英、长石、云母,硬度约在 34 度,钻进快慢不均,节理裂隙发育。岩心破碎,采样率低,难以从岩心推论和判断节理裂隙方向和发育情况。沿着坝址和溢洪道所钻的孔,井深在 1015m 以上岩心都较破碎,采样率不高,裂隙甚多,而在河床 KN2 号也从井深 18.3622.76m 都有裂隙,从岩心上都发现有含铁质的沉积物。在 KN3 号从井深 8.7927.3m 处岩心上有裂隙三段,并有含铁的沉积物。1.3.2 水文地质概况 坝址水文地
24、质结构较简单,含水层是岩石节理裂隙层,其来源主要由降水补给,该区河床两个钻孔有涌水现象,涌水井深是 813m,水量约 5060L/min。两孔涌水相同,说明两孔的裂隙层面有相连的可能性,致使地面流量较大,渗漏流量较大,渗透系数 K 一般均在 0.3m/d。由于收集资料较少,地面观测结果只发现岩层面节理裂隙侵水的痕迹,其它并无特殊现象存在。坝址工程地质问题不大,而水文地质不太理想。1.4大坝基础处理 沿坝轴线,根据地形地质情况,分为六个标准断面,一断面为临溪河河床,二断面为淤积台地(高程 672.000m),整个坝基除一、二断面重要而又比较复杂外,三、四、五、六断面(放水洞除外),无复杂地质问题
25、。根据设计,离坝轴线向内 8.75m(中中)33.75m(中中)有两道截流流槽,8.75m处设计为 5m 宽,33.75 处设计为 4m 宽均挖至岩石,并嵌入岩层 0.5m 后回填。河床部分一般将砂砾表面普遍深挖 1.0m,其高程内坡部分为 669.560m,中间部分为 668.560m,反滤层则清至岩石高程 665.560667.260m 之间(因河底不是水平)。除此之外,部分沙砾层保留坝中,坝身填筑从此开始。8.75m 处根据设计一直伸向三、四、五、六断面,33.75m,则伸至 0+192m 处为止。三、四、五、六各断面均系较坚硬的土层,含水量不大,除将表面种植土、草皮、树根、瓦砾等清理干
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