某水库设计说明书

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1、1 1绪言广丰县黄尖山水库位于丰溪河支流红洋水的上游，坝址距县城约8km,水库 坝址地理位置为东经118 08 51，北纬28 29 05。坝址以上控制集雨面 积1.92km2。是一座以灌溉为主，兼有防洪、旅游、养殖等综合效益的小（一） 型水库。设计灌溉面积0.192万亩。主河道长度2.98km，河道加权平均比降 112.7%。黄尖山水库1953年10月5日动工兴建，永丰人民公社副书记刘海亲自坐阵 指挥，县水库局祝哲诚驻地施工，经过4次的续年加高加固，于1978年大坝建 成，达到最终规模。开始发挥效益，此时坝高为31.3m，设计总库容为177.52 X 104m3，坝顶高程为223.9m （黄

2、海高程，下同），满足了下游农田的灌溉要求。 库区内无蓄水工程，也不受人类活动的影响。1 2水文黄尖山水库位于赣东北暴雨地带，南方暖气流与北方冷气团相遇时切变线的 南北徘徊，是本流域出现暴雨的主要成因，有时西南或西北低涡切变线东移，加 大了暴雨的强度，暴雨活动以57月最为频繁，历年最大暴雨以6月份出现次数 最多，暴雨移动的方向大多都由西到东或西北向东南移动，有时出现静止锋，形 成暴雨中心稳定少动的现象。根据广丰水位站实测资料统计，多年平均降雨量为 1661.6mm,最大年降雨量为2435.1mm （1975）,最小年降雨量为923.7 mm （1971 年），实测最大24小时降雨量达194.7m

3、m （1995年6月25日）。该区域的降雨 在年际间变化较大，实测年最大降雨量是实测最小年份的2.64倍，另外降雨量 在年内分配也很不均匀，雨季集中在上半年，并以每年46月份最为集中，占 多年平均降雨量的48.2%，降雨强度大，时间集中。据广丰县气象站实测资料统 计分析，流域内多年平均最大风速16m/s,最高气温40.5C,最低气温零下-9.1C。 历年平均气温17.5 Co黄尖山水库座落在丰溪河红洋水的上游，该水流发源于红洋水支流上的黄尖 山顶，整个流域地形变化较大，属中低山区。洪水常因暴雨直接产生，因此，洪 峰的大小具有随着暴雨大小变化的特性，最大洪水常发生在每年的46月，6月 份发生洪水

4、最多，因该流域河床坡降陡，坝址的洪水且有汇流时间短、洪峰尖高、 易涨易落，冲刷破坏力大的特点，洪峰的大小与暴雨强度密切相关，常呈单峰状， 一次洪水过程多为1天左右。本次除险加固设计洪水复核，暴雨和洪水计算采用江西省暴雨洪水查算手 册中介绍的推理公式法进行，计算得P=0.2%校核洪水洪峰为49.2m3/s,洪水 总量55.3X104m3； P=3.33%设计洪水洪峰为29.6m3/s，洪水总量31.7X104m3o 水库正常蓄水位220.0 m,相应库容152.5 X104m3；死水位为202.4m，相应库容 16.8X104m3。根据黄尖山水库现有泄洪设施，溢洪道为开敞式无闸控制的溢洪 道，经

5、调洪演算，P=3.33%设计洪水位221.30m，相应最大下泄流量12.3m3/s, P=0.2%校核洪水位221.95m，相应最大下泄流量25.6m3/s，总库容177.52 X 104m3。1 3工程地质黄尖山水库工程自兴建以来未做任何地质勘察工作。2004年5月初，我院 受广丰县水电局的委托，承担本阶段的工程地质勘察工作，2004年5月末结束 外业。完成了大坝、溢洪道、灌溉输水涵管等工程地质勘察工作，共施工钻孔9 个，总进192.45m（其中土层133.1m，岩石59.35m），压（注）水试验10段，取原 状土 62组，室内土工试验62组。一、区内挽近时期以来构造运动趋于稳定，区域稳定性

6、较好。本区地震动峰 值加速度小于0.05g，建筑物结构计算可不进行抗震复核。二、库区属构造剥蚀丘陵地貌，在正常蓄水位范围内地形封闭。组成库盘及 库岸的地层岩性主要为新生界下第三系凝灰岩和砂砾岩，微新岩石透水性较弱， 库区分水岭厚，地下水位高于水库正常高水位。库区未见有大的导水断层带连通 库外，水库不存在永久性渗漏问题，库区山坡多为岩质边坡，边坡稳定，不存在 岸坡再造、淹没和浸没等问题。库区植被较好，固体迳流甚微。三、坝址区出露的地层岩性主要为新生界下第三系（E）凝灰岩、砂砾岩和第 四系松散堆积物等，表部岩石呈强风化，裂隙较发育，上部岩体透水性较强，相 对不透水层（qW10Lu）埋藏较浅，坝基及

7、两坝肩均存在渗漏问题。四、大坝为心墙加斜墙坝型，其中斜墙土主要为含砂低液限粘土组成，土料 质量良好；结构较疏松，密实性较差，属高压缩性土；为中等弱透水层，渗透 系数不满足KV1 X 10-km/s规范要求。心墙填筑低矮，低于正常高水位约10.5m,主要为粘土质砂和粉土质砂组成， 属中等压缩高压缩性土，中等透水弱透水土体。坝壳土与心墙土料基本相同， 物理力学性质及渗透系数也基本一致。五、溢洪道是由人工沿山坡爆破开挖而成，为开敞式溢洪道,无消能设施。 溢洪道底板及两侧边坡岩石一般为强风化，坡角较陡，岩体裂隙发育，性状较差， 岩体较破碎，溢洪道边坡局部见有坍塌及掉块现象，边坡稳定性较差，建议进行 削

8、坡处理。由于溢洪道是沿自然山坡自流消能，泄洪时直冲山坡脚，危及溢洪道出口山 坡的稳定，建议溢洪道出口做挑流设施。六、灌溉隧洞为无压隧洞，进出口洞脸边坡较稳定。隧洞围岩为新生界下第 三系(E)凝灰岩、砂砾岩，一般呈强至弱风化，为VIII类围岩，稳定性较差。 洞室埋藏较浅，隧洞距左坝头较近，侧向围岩较单薄，围岩裂隙发育，岩体较破 碎，透水性较强，在水库高水头的长期作用下，隧洞围岩漏水严重将危及大坝安 全。因此，有必要对隧洞进行工程处理。七、老涵管结构为石灰三合土浆砌石，砌体质量差，涵管结构已遭破坏，上 游坝坡出现“跌窝”虽已废堵，但封堵质量差，漏水严重，并见有泥土带出， 危及大坝安全；此外也不排除

9、涵管外壁与坝体接触部位存在渗漏通道。因此建议 必须进行工程加固处理，确保大坝安全运行。八、本工程土料、砂砾石料、块石料储量较丰富，可以满足工程用量，料场 均有公路相通，但无上坝公路。土料、砂砾石料及块石料质量均较好，各项指标 均满足或基本满足规范要求。1 4工程任务和规模黄尖山水库枢纽工程主要建筑物有大坝一座、灌溉输水涵管一条、开敞式溢 洪道一座等。水库大坝原为心、斜墙坝，坝顶高程223.9m,最大坝高31.3m,坝顶宽6.0m, 坝顶长136.0m；上游坝坡为块石护坡，坡比1： 2.35，1： 2.41，1： 2.7；下游坝 坡为草皮护坡，坡比1： 2.15，1： 2.27，1： 2.33；

10、下游坝脚无排水棱体。开敞式溢洪道位于大坝左端约 4.8m的山坡处，于1978年兴建，全长 128.08m。溢洪道出口设挑流坎，长8.1m,底坡1=0.02,溢洪道为在山体中开挖而 成，泄槽边墙未完全衬砌，下游未设消能设施。灌溉输水隧洞位于大坝的左坝肩的坝体内，灌溉输水隧洞由斜涵和隧洞组成, 斜涵顶高程220.6m，斜管坡度1:2,分级高度（级差）为0.65m，外形尺寸1.2 X1.0m，放水孔径0.425m,卧管为方形断面，尺寸为0.5X0.5m，消力池长4m， 深度2.3m，宽度1m。输水隧洞开挖断面为1.2mX 1.8m，城门洞形；其中进口 段30m,出口段20m采用厚0.3m的75#浆砌

11、石卷砌，衬砌后断面为0.6mX 1.2m； 隧洞进口底板高程202.4m，出口底板高程201.0m，洞长175m。根据1979年9月广丰县水电局以（79）广水字第54号文上报广丰县黄尖 山水库除险加固工程初步设计书及江西省上饶地区重点水利工程概况，水 库按河南型暴雨设计，设计洪水位为221.8m，相应库容为174.9 X 104m3，校核 洪水位222.0m，相应库容为180.24X104m3,坝顶高程为223.9m；该水库为多年 调节水库，原设计灌溉面积0.45万亩。本次除险加固设计按防洪标准GB5020194和水利水电工程等级划 分及洪水标准SL2522000的有关规定，经复核该工程仍为小

12、（一）型水库， 水库按三十年一遇洪水标准设计，五百年一遇洪水标准校核。水库设计正常蓄水 位220.0m,相应库容152.5X104m3；死水位202.4m，相应库容16.8X104m3；设 计洪水位221.37 m,相应库容169.2X104m3,；校核洪水位222.15m，相应库容 179.18 X104m3。设计灌溉面积0.192万亩。该工程的建设，是典型边勘测、边设计、边施工的“三边”工程，工程施工 依靠大规模的群众运动完成，由于施工盲目抢进度、抢速度，使得工程的施工质 量难以控制，以致使枢纽工程主要建筑物挡水大坝、灌溉输水涵管，溢洪道等施 工质量较差，虽先后进行了多处局部加固处理，但工

13、程仍有不少质量隐患，有的 甚至危及大坝安全，故工程一直带病运行，被限制蓄水，三次降低洪道底板，严 重影响了工程应有效益的正常发挥。为了摸清黄尖山水库的运行现状，上饶市水利电力勘测设计院于2005年对 黄尖山水库大坝结构稳定、渗流稳定以及运行情况等方面进行了综合评价，并提 出了黄尖山水库大坝安全鉴定论证报告。2005年7月2日，由上饶市水利局组 织上饶市水利电力勘测设计院、上饶市水利科学研究所等部门专家参加的大坝安 全鉴定会议，提出了黄尖山水库大坝安全鉴定报告书。根据“水库大坝安全鉴定 办法”将黄尖山水库大坝安全类别评定为三类，并对大坝的维修加固提出了意 见和建议。本次初步设计在上述资料及工作成

14、果基础上，对黄尖山水库枢纽工程作进一 步分析论证并进行除险加固设计。根据实际运用中出现的情况，现场察看及试验检测暴露出黄尖山水库目前存 在以下主要问题：1、大坝施工经过多次加高加宽而成，特别是坝体心墙几次施工错位，后又 改斜墙。2、大坝背水坡位于右坝肩高程194.72 （死水位以下）处有集中漏水现象， 坝脚无反滤设施；3、坝内坡护坡块石有风化石存在，块径小。坝外坡零乱，坝顶凹凸不平， 有积水坑；4、坝迎水坡在212.6m高程，老涵顶处有沉陷现象；5、有蚁窝迹象；6、溢洪道水平段较长，左边开挖边坡陡，岩石风化严重，未衬砌，陡坡为 自然山坡，出口未设导水墙和消力池；7、灌溉输水隧洞进出口岩石破碎，

15、且洞顶较薄，未衬护，洞壁渗水点较多， 洞顶有塌落现象；8、斜涵、隧洞进口位于左坝肩山坡上，基础岩石破碎，涵管有裂缝，漏水 严重；9、原灌溉涵管虽然已用砼封堵进口段（长7m），且做砼截水环，但未进行 全管废堵，在出口处仍然存在小量漏水现象，不利于大坝安全运行；10、没有上坝公路，不能满足防汛抢险要求；11、大坝无变形观测设施，无水、雨情测报系统，通讯设备简单单一，影 响大坝安全运行管理；12、无管理房，给水库日常管理带来不便。综上所述，黄尖山水库存在严重工程质量问题，水库已不能正常安全运行，根据“水库大坝安全鉴定办法”第十六条大坝安全分类标准，黄尖山水库属三类 坝。15工程建筑物除险加固设计广丰

16、县黄尖山水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（1） 型水利工程。本次设计根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000, 以及国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布的防洪标准GB50201 94的有关规定，经复核该工程规模仍为小（一）型水库，工程等别为W等， 主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物级别为5级。151大坝除险加固一、大坝现状情况分析复核从本次地勘及土工实验成果分析，大坝坝体土填筑质量差，防渗体系不完善， 坝体土体渗透系数k大于1.0X 10-4cm/s，不满足国家现行的土坝设计规范强制性 条文要求，坝基、坝肩岩体破碎，裂隙发育，透水性大，

17、大坝存在坝身、坝基和 坝肩渗漏问题。大坝下游无排水设施。本次设计渗流计算选取的大坝典型断面为地质勘探中提供的断面，坝后漏水 点亦位于此断面下游坝脚，分析认为，采用此断面进行计算可反映整个大坝实际 的渗流状况。大坝现状渗流稳定复核计算水位组合分正常情况、设计情况和校核情况三种 工况。根据现状渗流复核计算，高水位下坝体浸润线在下游坝坡较高位置逸出， 出口无保护，逸出坡降大于经验允许渗透坡降值，渗流不安全。按照碾压式土石坝设计规范SL2742001的规定，本次现状坝坡抗滑稳 定计算方法采用规范推荐的瑞典圆弧法和简化毕肖普法。计算工况分正常运用和 非常运用两种情况。从现状大坝坝坡抗滑稳定计算成果看，各

18、种计算工况下，大 坝上游坝坡的整体抗滑稳定最小安全系数均大于规范允许值，大坝上游坝坡均满 足抗滑稳定要求；但大坝下游坝坡在正常蓄水位时整体抗滑稳定最小安全系数为 1.247 （毕肖普），小于规范允许值，大坝下游坝坡不满足抗滑稳定要求。二、大坝除险加固设计针对黄尖山水库大坝现状存在的主要问题，确定大坝除险加固设计的主要内 容如下：1、大坝坝身防渗处理设计；2、大坝坝顶设计；3、上游坝坡及护坡重建设计；4、下游坝坡护坡及坝面排水设计；5、下游贴坡排水设计；6、大坝白蚁防治处理；7、大坝监测设计；8、防汛公路设计。针对黄尖山水库大坝现状存在的问题，本次除险加固设计着重解决大坝坝 体、坝基问题，并对大

19、坝坝顶、坝坡、排水设施及观测设施进行全面系统的加固 设计。按照以上原则，本次除险加固设计对大坝防渗主要考虑进行堵漏，即对坝 身、坝基渗漏通道进行截渗，并对存在问题的坝坡进行加固。（一）、大坝防渗除险加固方案本次设计大坝坝身防渗除险加固选择了薄壁抓斗塑性砼心墙及冲击钻造孔 塑性砼心墙防渗方案两个防渗处理方案进行比较。经过工程地形及地质条件、工程施工条件及难易程度、工程除险加固后安全 度及工程投资方面综合分析比较，本次设计大坝坝身防渗除险加固推荐冲击钻造 孔塑性砼心墙防渗方案。（二）、大坝除险加固工程设计布置冲击钻成槽塑性砼心墙防渗方案该方案是在坝体防渗加固，采用在坝顶轴线处实施塑性砼心墙进行坝体

20、防渗 加固。砼墙厚0.6m。其他部位除险加固设计大坝坝顶宽度6.0m，坝顶高程223.9m，坝顶采用泥结石路面，并在坝顶上 游侧间隔50m布置一排防汛照明灯。上游坝坡加固经对干砌块石护坡方案与C15砼预制块方案比较选择c15砼预 制块护坡方案。根据现状坝坡情况，本次设计上游坝坡坡比为1： 2.75、1： 2.75、1： 3。新建的贴坡排水长60m,设计贴坡顶宽2.53m，顶高程202.6m，外边坡1：3,贴坡体及截渗沟衬砌用块石干砌。本次设计下游坡比从上至下依次为：1： 2、1： 3,采用草皮护坡，干砌块石 护坡范围为反滤排水体高程以下的下游坝面。在下游坝面设置纵横向排水沟和岸 坡排水沟。（三

21、）大坝除险加固后渗透稳定和坝坡抗滑稳定计算黄尖山水库大坝经过塑性砼心墙防渗方案加固处理后，渗流状况将发生改 变。大坝加固后渗流复核计算按平面渗流问题考虑，采用有限元计算方法对大坝 渗流作计算分析。经计算，大坝加固后在渗流方面得到很大改善，坝体、心墙及 坝基不会发生渗透变形破坏，大坝加固处理后渗流稳定满足规范要求。大坝除险加固后在正常运用和非常运用情况下，典型计算断面的上游坝坡和 下游坝坡最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求。加固后大坝的坝坡抗滑稳定系 数满足规范要求。152溢洪道除险加固针对溢洪道现状存在的问题，确定溢洪道除险加固处理的主要项目如下：修 整进口段及新建导墙及底板衬护加固；陡槽底板

22、及边墙衬护；陡槽出口新建挑流 坎。一、进口段除险加固设计进口段现状上游直接与库内连接，本次设计拟对进口段进行修整并新建导 墙，导墙为浆砌石护坡，边坡1： 0.5，浆砌石厚度0.5m，迎水面有0.1m厚的砼 面板，高2.0m，长30m，底板采用厚0.3m的C20砼衬护（清除原风化的0.1m厚 老砼），底板与边墙间设置纵向缝，横缝每10.0m设置一道缝宽20mm，缝中用 沥青杉板填缝。二、陡槽段除险加固设计采用不同断面的二段陡槽，紧接进口明渠的第一段陡槽水平长度 110m， i=0.02，第二段陡槽水平长度8.1m，坡度i=0.02，其中紧接第一段陡槽末端布置 长10m的陡坡渐变段，底宽从4.8m

23、渐变至4.0m，断面由梯形渐变成矩形。陡槽1、陡槽2均采用顺直布置，陡槽1采用梯形断面，底宽4.8m，边坡1:0.5, 边墙高2.0m，边墙为浆砌石结构，浆砌石厚度0.5m，迎水面采用10cm厚的C20 砼护面。陡槽2采用矩形断面，底宽4.0m，边墙为浆砌石结构，迎水面采用厚10cm 的C20砼护面，顶宽0.6m，底宽1.6m，高2.5m，迎水面铅直，背水面1:0.5。底 板采用采用30cm厚的C25钢筋砼衬砌。底板设置纵横分缝，纵缝2条，位于两 边墙脚处，横缝间距为10m，采用沥青杉板填缝，缝内设止水铜片，缝宽20mm。 在陡槽底板中间设一道30 X 30cm的纵向排水沟，每隔10m设一道2

24、0 X 20cm的 横向排水沟；两侧边墙梅花形布置直径10cmPVC排水管，间距均为2m，墙后 设土工布(50 X 50cm)反滤；在底板加设锚筋，使钢筋砼与岩体之间连接牢固， 锚筋采用直径为屮22mm，每根长1.5m，纵横间距均为1.5m。三、消能段新建除险加固设计采用挑流式消能，挑坎高程217.68m，反弧半径4.0m，挑角20。挑坎宽 4.0m，采用C25钢筋砼结构，边墙采用M7.5浆砌石挡墙，迎水面采用0.2m厚C25 钢筋砼护面，墙内设有直径为10cm的PVC排水管，墙后设土工布反滤。挑坎 与边墙间设置纵向缝，与陡槽间设一横缝，纵横缝内采用沥青杉板填缝，横缝内 设止水铜片止水。为防止

25、洪水冲刷山坡面，保证挑坎能正常运行，在修建挑坎时，应对挑坎 217.68m高程以下、209.0m高程以上的山坡面采用0.5m厚钢筋砼衬护，护坡内 设有直径10cm的PVC排水管，墙后设土工布反滤。在山坡面应埋设锚筋，使 钢筋砼与岩体之间连接牢固，锚筋采用直径为屮22,每根长2.5m，纵横间距均 为 1.0m。153灌溉输水建筑物除险加固设计针对灌溉输水建筑物现状存在的问题，确定灌溉输水建筑物加固处理的主要 项目有：废除斜涵，新建隧洞塔式进水口；对隧洞进口 30m浆砌石卷砌进行拆除， 然后对155m长隧洞洞身进行砼衬护处理；对坝内老涵进行封堵处理。一、隧洞进口建筑物隧洞进口建筑物由喇叭口、闸室、闸后渐变段、通气孔、拦污栅、框架、启 闭机房、工作桥等组成。闸室底板高程202.4m，孔口尺寸0.6mX0.9m，框架高