望月村小水库安鉴综合报告

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1、湖北省 松滋市望月水库大坝安全评价报告工 程 设 计 证 书等 级:乙 级编 号:荆州市水利水电勘测设计院二八年五月院长:樊豫枫 胡国华 编写:童新宏 严后山 韦富瀛王传元 李杰 王俊华冯波 张林波目 录水库工程位置图水库工程特性表1大坝安全综合评价11.1工程概况11.2大坝安全综合评价21.3存在问题及加固措施的建议52工程质量评价82.1工程地质及水文地质条件82.2水利工程地质条件92.3其它建筑物工程质量评价182.4工程质量综合评价203大坝运行管理评价213.1大坝运行管理213.2大坝维修223.3大坝安全监测233.4大坝运行管理综合评价234防洪复核标准274.1洪水复核2

2、74.2设计洪水274.3调洪计算394.4防洪安全评价445结构安全评价475.1大坝稳定复核475.2其它建筑物结构安全分析505.3大坝结构安全综合评价566渗流安全评价587抗震安全复核638金属结构安全评价648.1闸门及埋件外观型态检查648.2启闭机检查648.3结论与建议64附图:1、总平面布置图 2、大坝现状图 3、输水管现状图 4、溢洪道现状图 5、水库水位、面积、库容曲线图1 大坝安全综合评价1.1 工程概况1.1.1 工程基本情况望月水库位于松滋市新江口镇望月村,库区承雨面积0.11km2,该水库大坝为均质土坝,坝顶设计高程105.3m,设计总库容17.9万m3,有效库

3、容11.84万m3,死库容4.08万m3,来水区域年均降雨量1250mm。望月水库设计灌溉面积1500亩,是一座以灌溉为主,兼顾养殖、生活用水、防洪综合效益的小型水库。水库自建成以来,已运行56年,在农业灌溉方面累计为农业供水1300万立方米,灌区经济作物产量分别比建库前增长48倍,对促进灌区农业经济的发展和人民生活水平的提高发挥了重要作用。在防洪减灾方面,充分发挥了水库拦洪错峰,调洪削峰的作用,保护了下游农田和人民生命财产安全。1.1.2 工程建设历史望月水库属小型水库。工程于1950年10月动工兴建,1952年完工,坝高达到105.3m,工程建设时,由于抢时间,碾压质量差,冻土层清理不彻底

4、,致使运用时大坝渗漏及散浸现象严重。2003年5月对原溢洪道垮塌部位进行了翻筑,接长D500涵管8m,斜坡18.5m,建消力池一个。 1.1.3 工程主要建筑物及标准1.1.3.1 工程主要建筑物望月水库枢纽工程主要包括:大坝、溢洪道、输水管等工程。水库大坝全长210m,大坝坝顶高程为105.3m,大坝面宽8.5m,为粘土均质坝,大坝内边坡1:3.5,下游边坡为1:3。溢洪道建在大坝右端,为浆砌石圆涵管。涵管长30m,管径0.4m,输水管高程97.8m,从陡坡至消力池,陡坡长 18.5m,设计最大泄洪流量为0.17m3/s。大坝上建有一座输水管,输水管底板高程为93m,管径200mm,输水管长

5、45m;设计流量0.2m3/s。1.1.3.2 防洪标准及工程等级一、防洪标准防洪标准为30年一遇设计,300年一遇校核,根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000),复核防洪标准为50年一遇设计,500年一遇校核。二、工程等级望月水库工程等级为等,工程规模为小型,主要建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5级。1.2 大坝安全综合评价1.2.1 工程质量评价大坝填筑土质差,坝体基础接触面清基不彻底,导致坝基、坝体渗漏;溢洪道、尾水渠未硬化。输水管浆砌石蹄形涵管老化失修,无闸门控制,不能正常运行。综上所述,大坝及建筑物施工质量大部分未达到设计规范要求,工程运行中已暴露出较严重质量问题

6、,可以认为工程质量不合格。1.2.2 大坝运行管理评价望月水库枢纽工程建成运用以来,已有56余年历史。尽管枢纽工程存在较严重的问题,但在工程管理单位的精心管理养护下,已在灌溉、防洪养殖等方面发挥了巨大的社会效益和经济效益。望月水库管理所严格遵循汛期控制应用调度计划,合理调度运用,执行规章制度,各项效益均比较显著,但大坝险情尚未彻底清除,仍带病运行。大坝运行管理综合评定为级。1.2.3 防洪标准复核结论根据分析计算,可以得出以下的复核结论:望月水库为小型水库,根据水利水电工程等级划分及洪水标准(LS252-2000)和防洪标准(GB50201-94)的规定,防洪复核标准为30年一遇设计,300年

7、一遇洪水校核。水库流域属湖北省水文分区第五区,由于其承雨面积仅为0.11km 2,且短缺入库洪水系列资料,本次复核准所采用的资料为湖北省暴雨径流查算图表和湖北省可能最大暴雨图集,所采用的方法是湖北省比较成熟的暴雨资料推求设计洪水的方法,因此可以认为本次复核的设计洪水成果具有合理性。根据复核结论,望月水库大坝的坝顶高程达不到规范要求,未达到部颁近期防洪标准。防洪标准评为C级。1.2.4 结构安全评价根据碾压式土石坝设计规范(SL2742001)的规定,采用瑞典园弧滑动法进行稳定计算,上、下游坝坡在各种工况下(正常、设计、校核)情况下,Kf均大于1.15,不会出现滑动破坏;其他主要建筑物如溢洪道、

8、输水管的结构安全存在重大隐患。根据水库大坝安全评价导则(SL258-2000),综合分析评价大坝结构安全不能满足要求,结构安全评定为C级。1.2.5 渗流安全评价从渗流稳定分析成果得出坝体填筑材料的渗流稳定不能符合规范要求的;但由于大坝填土质量不高、以及白蚁危害,大坝散浸及局部渗漏严重;由于排水体损坏严重,导致坝体浸润线及逸出点较高。因此,将望月水库大坝的渗流安全综合评价定为C级。1.2.6 抗震安全复核根据水库大坝安全评价导则SL258-2000第7.1.3条规定对Jc在6度(含6度)以下的工程可不进行抗震复核,根据国家地震局颁布的中国地震动参数区划图GB183006-2001,松滋市抗震设

9、防烈度为6度,设计基本地震动峰值加速度为0.05g,因此不需进行抗震复核。1.2.7 水库大坝安全评价结论依据大坝安全鉴定各专项报告复核结果,见表1-1。按照水库大坝安全评价导则及国家现行有关规范的规定,经综合分析,将望月水库评价为三类坝。专项报告复核结果表表1-1质量评价运行管理防洪标准结构安全渗流安全金结安全不合格B级C级C级B级C级1.3 存在问题及加固措施的建议1.3.1 大坝一、存在问题通过对望月水库大坝所做的勘探、试验及地质调查工作,目前大坝主要存在以下问题:大坝坝脚存在坝基渗漏,平台有散浸;大坝下游坡面无排水截流沟;坝脚无排水反滤坝。迎水面未护砌,冲刷严重形成浪坎。输水管无闸门等

10、启闲闭设施。溢洪道为浆砌石圆涵管,砌石脱落松动。管护设施简陋。防汛公路凹凸不平,为泥土路面,晴通雨阻。水库无管理房,无雨量、水位观测设施。二、加固措施的建议鉴于大坝存在上述诸多病害,应彻底、及时根治,刻不容缓。建议加高大坝并沿坝轴线采用灌浆处理方案,减少库水渗漏,在迎水面重建护坡。改建溢洪道、输水管配套启闭设备,疏通截流沟,导滤截渗。1.3.2 溢洪道一、存在问题分析1、建设时无资金,年久失修。2、溢洪道进口段,为土质结构,没有进行砌筑,土体冲刷严重,垮塌。3、泄洪渠脱坡、淤塞严重,阻滞行洪。二、加固措施的建议针对上述情况建议对大坝进行浆砌块石护坡,重建溢洪道;输水管配套启闭设施。1.3.3

11、输水涵管一、存在问题分析1、输水管现有结构不能满足规范要求。2、受水流冲刷的部位,如管壁等部位,混凝土表面被剥蚀。3、管身漏水,主要原因一是管身存在缺陷处库水通过坝体渗漏过去的;二是混凝土表面不平整,水流通过时易产生气蚀,致使混凝土局部剥落、破损,给漏水创造了通道;三是混凝土浇筑质量差、结构不密实等原因造成管身漏水。4、涵管接头断开、错位,坝体内的渗透水会从裂缝处渗入输水管,再流向下游形成渗流通道,缩短了建筑物渗径长度,成为大坝安全重大隐患。二、加固措施的建议针对上述诸多问题,建议拆除原输水涵管,予以重建。2 工程质量评价2.1 工程地质及水文地质条件2.1.1 工程地质条件一、 地形地貌勘察

12、区地貌类型属垄岗地貌,流域地势为西北高、东南低,坝址以上主河道纵坡4.2,地势为浅表区,呈扇形,植被大部分为已开垦的农田。枢纽区内地表形态多被冲沟切割,起伏不大,海拔高程多在87.00110.00m,相对高程多在23.00m以内,坡度一般为1025度左右,坡面多呈凹形,上陡下缓,沟谷一般呈喇叭口向谷口逐级倾斜。二、 地层岩性库区地层分布比较简单,其地层岩性简述如下:1、人工填土(Q4r):填料多由晚更新统冲、洪积粘性土构成,成份、碾压密实性差异较大,厚度08.35m。2、第四系晚更新统冲、洪积(Q3al+pl):库区内广泛分布,为粉质粘土,呈褐红、褐黄色,可硬塑状,厚度在6.0m以上。三、 区

13、域地质构造及地壳稳定性评价库区位于新华夏系第二沉降带江汉盆地的江陵凹陷边缘,包括洞庭湖盆地以及江汉平原(江汉盆地),都是燕山运动以来逐渐形成的大型地堑盆地,由于第四系所覆盖,其它构造形迹在地表所见甚少。而近期构造运动,在地堑主要表现为以区域性的下降为主。而且不同时期和不同地区这种下降是不等的。在江汉平原(江汉盆地)和其周边地带,则表现为以下降接受沉积为主。晚近期以来,区域内新构造运动的运动幅度不是很大,主要表现为以下降为主。但同时受万城隆起带的影响,下降中又拌有间歇性和掀斜性等特点。根据国家地震局颁布的1400万中国地震动参数区划图(GB18306-2001),当设防标准为50年超越概率10%

14、时,工程区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震基本烈度为度,地震分组为第一组。四、 区域水文地质条件库区未见大的连续性地下水系,地下水补给均来自大气降水。据次勘察资料,场区地下水类型主要为松散介质孔隙水。主要埋藏于全新统人工堆积、冲洪积物中,水量较小。2.2 水利工程地质条件2.2.1 坝基工程地质条件一、坝基地质条件坝区位于望月村二级堆积阶地,属垄岗地貌,区内岗地与沟谷相间,地形起伏不大,海拔高程多在87.00110.00m,相对高程多在23.00m以内,坡度一般为1025度左右,坡面多呈凹形,上陡下缓,沟谷一般呈喇叭口向谷口逐级倾斜。大坝坝区基底由晚更新

15、统的粉质粘土构成,厚度超过6.0m。二、土体物理力学性质1、土体基本特征坝区基底广泛分布第四系晚更新统冲洪积的粉质粘土层,该土层呈褐黄、褐红色等,刀切面光滑,粘滞感强,可硬塑状。揭露厚度4.706.80m。2、土体物理力学性质及渗透性坝基土体取样并在室内进行了土工试验,本次土体物理力学及渗透性统计指标,物理力学性质均采用平均值作为建议值,渗透性采用大值平均值作为建议值,坝基土体物理性质统计见表2-1,室内渗透试验成果见表2-2,力学及渗透性统计见表2-3:试验结果表明:大坝坝基底部分布的粉质粘土,其渗透系数8.7110-81.9210-6cm/s,平均(大值平均)6.110-7cm/s,属极微

16、透水层,且分布较厚,故坝基土体抗渗稳定性良好,该大坝多年运行情况也表明,坝基不存在渗透变形问题。 表2-1 坝基土体的主要物理性质统计表地层编号岩土名称指标类型含水量W(%)密度孔隙比e液限WL塑限Wp塑性指数Ip液性指数IL天然g/cm3干dg/cm3粉质粘土取样数量1010101010101010最大值24.12.051.730.67538.826.016.40.573最小值18.32.021.630.59526.013.410.30平均值21.42.041.690.6333.120.213.2建议值21.42.041.690.6333.120.213.2土试样编号取土深度(m)渗透系数K

17、(cm/s)土试样编号取土深度(m)渗透系数K(cm/s)K1-31.9210-6K3-57.9710-7K1-46.4210-7K4-22.8910-7K2-48.7110-8K4-33.9910-7K2-59.3410-7K5-21.4810-7K3-44.3710-7K5-34.8910-7表2-2 坝基土体室内渗透试验成果表表2-3 坝基土体的力学性质及室内渗透试验统计表岩土名称指标类型压缩直剪(快剪)允许渗透坡降渗透系数压缩系数 av1-2(MPa-1)压缩模量Es1-2(MPa)度CKPaK(cm/s)粉质粘土取样数量1010101010最大值0.428.532.084.51.92

18、10-6最小值0.193.95.028.08.7110-8平均值0.286.218.648.46.1410-7建议值0.286.218.648.00.526.110-72.2.2 坝体工程地质条件分析及评价一、填筑土料物理力学性质 库区属望月村二级阶地的垄岗地貌,地层时代为第四系晚更新统,区内广泛分布有超过6m厚的粉质粘土层。据了解,大坝土料主要取自库内两岸,经本次在原土料场勘察土工试验:粘性土呈可硬塑状,褐灰或褐红色,天然含水量在20.025.0%之间,平均22.0%;天然容重2.02.1g/cm3,干容重1.601.75g/cm3,塑性指数10.020.0,平均15.0;渗透系数8.132

19、.9710-7cm/s之间,平均5.6410-7cm/s。击实试验成果:最大干密度1.72g/cm3,最优含水量22.1%。二、坝体填土物理力学性质本次勘察,对坝体进行了工程地质钻探,取样基本上是34m间距,分层取样。室内进行土样常规物理力学及渗透试验,抗剪试验采用快剪法。指标取值:物理力学指标建议值采用平均值,渗透试验指标建议值采用大值平均值。现将坝体物理力学性质分述如下:经本次地质钻探揭示,坝体填土以低液限粘土为主,呈褐灰、褐红色等,填土易掰开、易碎,粒间粘结力较差;填土物质较均一,局部含少量树根、杂草的植物根系;岩心多为长柱状,但其间常夹有松散平层,厚度510cm,孔隙较多,局部还有孔洞

20、。经土工试验和统计分析:坝体填土粘粒含量在35%左右,塑性指数12.019.8,平均15.1;天然含水量24.027.2%,平均25.7%;液性指数0.0850.717,可硬塑状;快剪凝聚力平均值25.0KPa,内摩擦角平均值15.0。坝体填土物理性质指标统计见表2-4。表2-4 坝体填土的主要物理性质统计表填土部位填土状态指标类型含水量W(%)容 重g/cm3孔隙比e液限WL塑限Wp塑性指数Ip液性指数IL天然干大坝可硬塑取样数量1010101010101010最大值27.22.031.640.76140.323.919.80.717最小值24.01.961.540.67730.018.01

21、2.00.085平均值25.71.991.590.7236.221.115.10.30建议值25.71.991.590.7236.221.115.10.30三、坝体填土渗透性本次勘察为了解坝体填土渗透性质,于钻孔中自上而下分段作了钻孔注水试验,而且还取样进行了室内原状土渗透试验,分别取得了相应的试验数据。现场注水试验自上而下进行,地质钻探采用干钻,注水之前量测孔内地下水位,试验段以上采用相同直径套管封闭,试验采用定水头法。从试验数据来看,坝体填土渗透性普遍较大,渗透系数在i10-4i10-3cm/s之间,反映填土较松散,粒间粘结不紧,甚至有架空现象,也反映出施工中土块接头、接缝等松散带未做专门

22、防渗、压密处理。坝体填土钻孔注水试验渗透性指标详见表2-5。室内土工试验渗透系数除个别含有碎石、有细微裂缝试件外,绝大多数试件渗透系数均小于1.010-4cm/s,个别试件渗透系数大于1.010-4cm/s。坝体土试样室内渗透试验成果统计详见表2-6。室内试件渗透试验,仅能反映原状土样渗透特征,它不能代表整个坝体填土渗透性,具有很强的局限性。钻孔注水试验,是一种原位渗透试验,试段不仅包括均匀土层,而且包含了所有层面、松散夹层以及贯穿过的各种施工缝,比较全面,故建议在进行坝体渗流稳定分析时,渗透系数建议采用钻孔注水试验结果。坝体填土的力学性质及钻孔注水试验成果统计详见表2-7。表2-5 坝体钻孔

23、注水试验成果表试段编号套管长度(m)试段深(m)试段长(m)孔中水头高度(m)稳定注水量(m)钻孔半径(mm)渗透系数K(cm/s)ZK1-12.16.54.44.56.1554.1710-4ZK2-13.08.55.57.215.8555.6110-4ZK3-12.557.555.06.58.7553.7010-4ZK4-11.94.52.64.03.1553.6010-4表2-6 坝体土室内渗透试验成果表土试样编号取土深度(m)渗透系数K(cm/s)土试样编号取土深度(m)渗透系数K(cm/s)K1-11.6110-4K3-12.9710-5K1-27.0510-5K3-29.3110-5

24、K2-12.2910-5K3-38.6910-5K2-23.7210-5K4-15.3410-5K2-32.0210-5K5-11.8710-4表2-7坝体填土的力学性质及室内渗透试验统计表填土部位填土状态指标类型压缩直剪允许渗透坡降渗透系数压缩系数 av1-2(MPa-1)压缩模量Es1-2(MPa)度CkpaK(cm/s) 大坝可硬塑取样数量101010104最大值0.488.431.034.05.6110-4最小值0.213.73.58.03.6010-4平均值0.345.415.325.04.310-4建议值0.345.415.025.00.484.310-4四、 坝体质量评价1、坝体

25、填筑质量评价以本次在原土料场勘察击实试验结果作为评定坝体碾压密实性的一项依据,最大干容量1.72g/cm3,最优含水量22.1%。评定标准采用碾压式土石坝设计规范(SL2742001)条,粘性土的填筑密度以压实干容重为设计依据,并按压实度确定,对于大坝(相当于级坝)要求粘性土的压实度为0.960.98,具体评定时,采用0.96的下限指标,评价结果:大坝实际平均压实度0.92,为碾压欠密实。2、坝体抗渗性评价评价依据为碾压式土石坝设计规范(SL2742001)条,防渗土料应满足下列要求:均质土坝土料渗透系数不大于110-4cm/s。评价结果:大坝坝体共采取10组填土试样作室内渗透试验,有8组试样

26、的渗透系数满足规范要求,室内试验渗透系数合格率80.0%;进行注水试验共5段,无一试段渗透系数满足规范要求,注水试验渗透系数合格率0.00%。综合评价为:坝体填土渗透性超标。2.2.3 溢洪道区、输水管区工程地质条件及评价一、溢洪道工程地质条件及评价溢洪道位于大坝右端,为浆砌石圆涵管,边坡1:3.5,于2003年对原溢洪道垮塌部位进行了翻筑。二、输水管区工程地质条件及评价输水管位于大坝右端,进水高程为97.80m,管长50.00m,断面尺寸0.40.4m,壁厚0.24m,设计灌溉流量0.20m3/s,进口建筑物为八字型结构,无闸控制。据施工记载及现场勘察,输水管管座亦座落于第四系晚更新统冲洪积

27、的粉质粘土之上,该土层物理、力学及渗透性指标与溢洪道基底相似,呈可硬塑状,含水量21.4%,孔隙比0.63,压缩系数0.28,压缩模量6.2MPa,地基土允许承载力180KPa,渗透系数6.110-7cm/s,允许坡降0.52。总之,相对于管座实际应力来讲,地基土体稳定性良好,土体抗渗性较强,地基不存在渗透变形问题。由于输水管现有结构已不能满足规范要求,且经过五十多年的运行,混凝土表面存在不同程度的蜂窝麻面、表面被剥蚀甚至损毁现象,故建议将输水管拆除重建,配套闸门,启闭设备。2.2.4 结论及建议一、结论1、根据国家地震局颁布的1:400万中国地震动参数区划图(GB18306-2001),当设

28、防标准为50年超越概率10%时,工程区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度为度。2、库区工程地质条件较好,区域构造稳定,水库渗漏、塌岸和浸没方面均不存在重大问题。在固体径流方面,虽然库区地表存在第四系松散堆积物,雨季会造成一定的水库淤积,但体积不大,不会影响水库效益。3、库区属垄岗地貌,岗地与沟谷相同,场区地质构造简单,区内广泛分布第四系晚更新统冲、洪积层,大坝两岸及基底由晚更新统冲、洪积层构成,坝基土体抗渗稳定性良好,坝基不存在渗透变形问题。4、大坝坝体填土由第四系晚更新统粉质粘土构成,局部杂质含量较多,坝体碾压普遍欠密实,渗透性普遍较大,大坝长

29、期渗漏,且白蚁危害严重,为大坝安全之隐患。5、溢洪道各段基底土层为第四系晚更新统冲、洪积的粉质粘土,地基土体稳定性良好,土体抗渗性较强,地基不存在渗透变形问题。溢洪道为浆砌石圆涵管,多处破损。6、输水管管座座落于第四系晚更新统冲、洪积的粉质粘土之上,地基土体稳定性良好,土体抗渗性较强,地基不存在渗透变形问题。输水管现有结构已不能满足规范要求,其混凝土表面存在不同程度的蜂窝麻面、表面被剥蚀甚至损毁现象。无闸门、启闭设备。二、 建议1、建议对大坝坝体进行防渗处理,并配合使用药物杀灭白蚁。2、建议将溢洪道拆除重建。3、建议将输水管拆除重建。 4、在水库未完成除险加固前,为确保安全渡汛,应强化管理,科

30、学调度,控制运行。同时,抓紧做好除险加固前期工作,争取工程尽快脱险。2.3 其它建筑物工程质量评价2.3.1 溢洪道一、外观检查检测检查结果:浆砌石圆涵管已破损,影响泄洪。圆涵管进口出现长1m,宽3mm的裂缝。出口出现长0.5m,宽7mm的深层裂缝。底板处出现裂缝4处。二、外观检查、检测成果分析由于当时资金短缺,年久失修,致使浆砌石圆涵管多处出现破损。2.3.2 输水建筑物一、外观检查检测检查结果:输水涵管表面砼存在不同程度的蜂窝麻面,局布露筋,相邻建筑物间止水已损坏。具体详见表2-9。表2-9输水涵管外观检查资料记录表检查部位情 况 说 明备 注进口段进口完全破损,无控制闸门、启闭中间段由于

31、输水涵管断面小,埋深大,无法检测其外观出口段出口完全破损,面积达1.5m2,底部出现4处裂缝注:、该水库输水涵管管身为浆砌石结构,管底为混凝土结构。、涵管分段以水流方向进行分段。二、外观检查、检测成果分析1、混凝土表面存在不同程度的蜂窝麻面,其原因由于混凝土拌和不均、振捣不密实,且也存在水流冲刷、气蚀和碳化等因素。2、受水流冲刷的部位,如管壁等部位和条石表面被剥蚀。3、管身漏水,主要原因是管身存在裂缝,库水通过坝体渗漏过去的。4、年久失修,沥青砂板止水脱落破坏,造成伸缩缝渗水。5、启闭、闸门未建。2.3.3 混凝土强度检测及成果分析混凝土检测:因检测条件限制,水工建筑物混凝土强度检测(用回弹仪

32、检测)和碳化检测只能在混凝土表面进行。因输水管管身、底板为混凝土结构,管身断面小,无法进入坝下管身检测,只能在进出口侧2m内进行检测,检测数据不具有代表性,因此没有采用。2.4 工程质量综合评价大坝土体填筑不够密实,清基不彻底,新老结合面处理不当;输水管管身质量差;输水管管座混凝土拌和及浇筑质量差,使混凝土强度偏低,产生裂缝,抗冲、抗磨蚀性差,碳化严重,危及建筑物及大坝安全。综上所述,大坝及建筑物施工质量大部分未达到设计规范要求,工程运行中已暴露出较严重质量问题,可以认为工程质量不合格。3 大坝运行管理评价3.1 大坝运行管理3.1.1 管理机构望月水库由新江口镇水利管理站运行管理,业务隶属松

33、滋市水利局,望月水库管理机构的人员编制均按要求配备,其中国家正式职工1人,管养员1人。水库靠自身力量,加强管理和水产养殖等综合经营开发,不仅社会效益显著,自身效益也有较大发展,水库平均年收入达2.5万余元。3.1.2 水库调度一、水库汛期控制应用调度计划简述由新江口镇水利管理站会同松滋市水利局水库科根据水库实际情况和历年的调度经验及湖北省水库调度规程通则的要求,共同编制了望月水库汛期控制应用调度计划。水库防洪标准为30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。表3-1水库特性表兴利库容(万m3)防洪库容(万m3)总库容(万m3)汛限水位(m)正常高水位(m)设 计洪水位(m)校 核洪水位(m)11

34、.841.9817.9100.4100.4102.17102.33防洪调度具体规则如下:1、汛期划分:根据历年降雨情况将5月1日6月10日定为初汛期,6月11日8月15日为主汛期,8月16日9月30日为后汛期。2、调度原则:遵循局部服从整体,兴利服从防洪,整体照顾局部,防洪兼顾兴利的原则。本水库溢洪道为无控制开敞式宽顶堰,设计防洪能力为30年一遇,但下游渠道行洪能力低,为兼顾下游安全,采取的具体调度原则是在确保工程安全的前提下,尽量发挥水库的调蓄作用,采取汛初低水迎汛,主汛期中水防旱,汛末引水入库的总体调度方案,减少溢洪机遇。3、调度方式:主汛期当水库水位将要超过100.40m时利用输水管调洪

35、,尽量控制水位不超过100.40m,水位上升至100.40m以上时溢洪道自由溢洪。二、水库兴利调度在确保工程安全的前提下,最大限度发挥水库的调蓄作用,科学合理调配水量,充分发挥水库的综合效益,水库兴利调度以灌溉为主,水库调度方式严格执行计划供水。每次灌溉供水,由用水部门向管理单位提出申请,管理单位按用水部门要求的供水时间和流量开闸供水。灌溉过程中,管理单位可根据天气情况改变放水流量,确保渠道输水安全。3.2 大坝维修一、望月水库自建成受益后,坝体渗漏一直十分严重,由于大坝分多次填筑,为人工填筑,夯压不密实,坝身下端散浸较大。上述情况严重威胁水库安全。二、溢洪道建于1950年,2003年对溢洪道

36、垮塌部位进行翻筑。三、输水管无闸门、启闭设备。由于运行年代长,圆涵管已多处破损,故需新建输水管配套设备。四、输水管渗漏严重,须重新翻修。五、大坝无管理房,需新建。3.3 大坝安全监测一、水库大坝检查巡查情况水库设有专职的管护人员,负责工程日常管理和维护,管理人员坚持每天两小时观察一次,汛期加强观察,做好巡查日记,发现问题随时处理。二、安全监测项目及观测情况水库自1965年投入运用以来,经过不断的加固整修形成如今的规模,但大坝及主要的枢纽建筑物均没有埋设水平位移、竖向位移、浸润线、渗透压力等观测设备,只能对大坝的集中渗漏点和渗漏杂质凭肉眼进行判别观测。三、工程老化情况分析望月水库枢纽于1950年

37、动工,1951年投入使用。大坝为粘土均质坝。大坝迎水面为未砌护,经过50余年的风浪冲刷,已形成了严重浪坝。输水管渗漏严重,影响水库正常运行,威胁大坝的安全。管理员无管理房,均需采取必要的工程措施,加以改善。3.4 大坝运行管理综合评价3.4.1 工程效益望月水库枢纽工程建成运用以来,已有50余年历史。尽管枢纽工程存在较严重的问题,但在工程管理单位的精心管理养护下,已在灌溉、防洪养殖等方面发挥了巨大的社会效益和经济效益。一、灌溉效益:水库自建成以来,自流灌溉面积达960亩,累计为农业提供灌溉用水1300万m3,灌区经济作物产量分别比建库前增长48倍,对促进灌区农业经济发展和人民生活水平的提高发挥

38、了重要作用。二、防洪效益:水库下游保护区面积5平方公里,保护范围内有望月、糖铺子、太平桥三个村1500余人,1800亩农田。水库运行50余年来,充分发挥了水库拦洪错峰,调洪削峰的作用,保护了下游公路、渠道的安全,保证了下游人民生命财产安全。三、综合效益:水库不仅有良好的社会效益,同时有较高的经济效益。管理单位充分利用库区的水土资源,大力发展综合经营,水库除养殖以外,还利用山坡植树造林,以经济林为主导,多种经营年收入1.1万余元。3.4.2 枢纽工程存在的重大问题望月水库枢纽兴建于上世纪五十年代,受当时各方面因素制约,后经几次加固整修扩建,但工程质量低劣,隐患甚多,多年来水库均带病运行。根据水文

39、复核,建筑物现场检测,工程运行中暴露的问题,对其所存在问题归纳如下:一、大坝1、水库大坝防洪标准不满足部颁防洪标准。望月水库属小型水库,近期颁布的水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)防洪标准为30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。根据对水库防洪安全进行复核的情况看,水库大坝坝顶高程不满足防洪标准的要求。2、水库大坝存在严重渗漏。望月水库自建成受益后,坝体渗漏一直十分严重,由于大坝为人工填筑,夯压不密实,坝身下端散浸严重,坝脚排水不畅,积水不能排出,上述情况严重威胁水库安全。3、该水库白蚁危害严重,经过多次白蚁普查发现水库大坝有多处蚁洞。4、大坝迎水面未护坡。经多年风浪冲刷

40、,浪坎严重,严重威胁大坝安全。二、溢洪道1、溢洪道位于水库大坝右端,为浆砌石圆涵管。2、溢洪道泄洪尾水渠标准不够泄洪尾水渠因未护砌脱坡严重,现已淤塞,必须清淤扩大过水断面,并进行护坡处理,确保行洪畅通。三、输水管1、输水管结构损毁严重,需重建输水管。2、闸门启闭一直未配套,锈蚀严重,止水橡胶磨损变形,启闭机损坏,操作极不安全,必须新建节制闸。四、管护设施1、大坝安全监测设施严重欠缺。大坝没有安全监测设施,目前只能进行水位观测,水库安全监测设施奇缺,严重影响水库的安全运行和资料收集。2、防汛通讯不畅。由于水库地理位置的特殊性,目前尚未配备防汛通讯设施,防汛通讯极为不便,为确保防汛安全,急需配备通

41、讯设施。3、管理养护人员无住房。望月水库管理所严格遵循水库防洪调度运用规程,合理调度运用,执行规章制度,各项效益均比较显著,但大坝险情尚未彻底清除,仍带病运行。对大坝运行管理综合评价B级。4 防洪复核标准4.1 洪水复核本次洪水复核采用湖北省暴雨径流查算图表中介绍的暴雨推算设计洪水的方法。4.1.1 控制流域资料望月水库坝址以上地势为丘陵区,呈扇形,山坡植被良好,其控制流域特征见表4-1。水库控制流域特征表表4-1流域面积F主河道长度河道比降形状特征值流域形状(km2)(km)()f=F/L24.64241.16 扇形4.1.2 降雨资料水库属湖北省水文气象分区第五区,由于水库控制流域范围为4

42、.64km2,根据水利水电工程设计洪水计算规范第条规定,本报告采用湖北省暴雨径流查算图集(以下简称图表)、湖北省可能最大暴雨图集(以下简称暴雨图集)中的相关数据作为本次设计洪水的依据。4.2 设计洪水4.2.1 设计点雨量查图表、暴雨图集得到望月水库暴雨均值1h、6h、24h降雨统计参数,其成果见表4-2。水库控制流域特征表表4-2暴雨历时(h)1624暴雨均值(mm)4380112CV0.440.480.52 CS3.5CV3.5CV3.5CV点面系数0.9470.9590.9684.2.2 点面系数根据查算图表该流域属湖北省水文区第5水文区,水库控制流域面积4.64km2,采用插值法求得不

43、同暴雨历时的点面系数,其成果见表4-3。各种频率暴雨点(面)雨量计算成果表表4-3频率时段Kp值点雨量(mm)面雨量(mm)P=0.33%1h2.88 123.8 117.3 6h3.12249.6 239.4 24h3.63406.6 393.6 P=3.33%1h2.0989.9 85.1 6h2.22177.6 170.3 24h2.33261.0 252.6 4.2.3 设计暴雨一、设计点暴雨根据水库年最大1h、6h、24h降雨量及Cv值,查图表中模比系数Kp值,依皮尔逊P-曲线,计算各时段点雨量。望月水库各种频率暴雨点(面)雨量计算成果见表4-4。暴雨递减指数计算成果表表4-4频率1

44、2n1n2P=0.33%0.490 0.608 0.602 0.642 P=3.33%0.500 0.674 0.613 0.716 二、暴雨时程计算根据图表介绍的方法,按下列公式进行设计暴雨的时程雨理计算:暴雨递减指数1-6小时,6-24小时,时程雨量计算公式:小时,6t24小时,暴雨递减指数见表4-4。各种频率时程雨量计算成果见表4-6。三、设计暴雨雨型及时程分配采用图集中推荐的24h最不利组合概化雨型,即(三)、(二)、(一)、(四)雨型,24h暴雨雨型见表4-5。24h暴雨雨型表表4-5时序四段时雨量雨型t=6h雨型1234561(三)(4)(3)(5)(6)(2)(1)2(二)(5)

45、(6)(4)(3)(1)(2)3(一)(5)(4)(2)(1)(3)(6)4(四)(2)(3)(4)(1)(5)(6)根据设计雨型表,排出各种频率雨量时程分配列表见表4-7。各种频率雨量时程分配表表4-7P=0.33%暴雨雨量时程分配时序时段雨量t=1h雨量分配t=6h雨型雨量1234561(三)488877892(二)67109111114123(一)24019223711727174(四)39766766P=3.33%暴雨雨量时程分配时序时段雨量t=1h雨量分配t=6h雨型雨量1234561(三)254444552(二)375566873(一)1701315268519124(四)2033

46、34334.2.4 设计净雨根据设计暴雨雨量的里程分配,采用扣损法推求设计净雨过程。初损:I0=22.5mm稳损:从第一时段开始顺次扣除初损后,其余各时段的净雨为式中:第i时段的净雨;第i时段的雨量取=1h。各种频率下净雨过程成果见表4-8。4.2.5 瞬间单位线参数根据望月水库所处的湖北省水文分区第5区的情况,瞬时单位线参数的计算采用下列公式:式中:m1,n修正系数;F控制流域面积km2,F=4.64km2;L主河道长度km,L=2km;J河道比降,J=4;M1i为m1的非线性改正值;参数;ip平均雨强;Tr汇流时间;Ht时刻t降雨量;K修正系数。根据上述公式,计算参数如下:根据表4-3中各

47、种频率下的Ht计算出对应的ip值, 根据图表中表1-2和表1-3,计算,查表取1、2当ip50mm时,取=1,ip50mm时,取=2,ip100mm时,取ip=100mm代入计算。对m1作线性改正,各计算系数结果见表4-9。设计洪水计算系数表表4-9系数Htrip12mlink频率(mm)(mm/h)0.2%115.1 148.0 0.640.30.30.527 1.1 0.48 2%95.3 122.6 0.640.30.30.527 1.1 0.48 4.2.6 地表径流过程按照湖北省暴雨径流查算图表介绍的方法,计算所得的各种频率下的瞬时单位线及时段单位线结果q(t,t)与表4-8计算的相

48、应频率下的t时段的净雨相乘,错时段相加即可求得各种频率下的地表径流过程。各种频率地表径流过程线见表4-10、表4-11。4.2.7 地下径流过程地下径流过程计算式:tT时,tT时,式中: (稳损) (退水指数)tc净雨过程线底宽;D时段单位线底宽;t取t=1h。根据上面公式计算各种频率的地下径流过程Qt。4.2.8 设计洪水将中计算的各种频率下地表径流与4.2.7中计算的各种频率下地表径流同时段相加即可求得各种频率下的设计洪水及其过程线,其成果见表4-12。各种频率洪水流量过程线成果表表4-12时段(h)各种频率洪水流量(m3/s)P=0.33%P=3.33%地表径流地下径流设计洪水地表径流地

49、下径流设计洪水010.00.30.33.10.43.425.40.35.74.50.55.037.60.48.04.40.65.048.40.58.95.20.65.859.70.510.25.80.76.669.20.69.87.30.88.2710.50.711.26.80.97.7811.60.812.313.61.014.6914.10.815.017.01.118.11013.20.914.129.51.230.71120.21.021.296.31.397.61224.71.025.733.01.434.41342.21.143.315.61.517.114133.01.2134.

50、24.31.65.91546.71.348.02.31.74.01622.71.324.12.01.83.8178.21.49.62.41.94.3185.71.57.21.92.03.9195.21.66.81.72.13.8205.81.67.50.22.22.4215.01.76.70.02.32.3224.81.86.60.02.42.4230.71.82.50.02.52.5240.11.92.00.02.62.6414.826.0440.8256.935.2292.14.3 调洪计算4.3.1 洪水标准望月水库原洪水标准是按30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。根据水利水电工程

51、等级划分及洪水标准的规定,望月水库的近期防洪标准为30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。4.3.2 基本资料根据设计资料,库水位与库容、下泄流量关系曲线见表4-13及水库库容泄流量曲线图。水库水位面积、库容、泄流量表表4-13水位库容面积泄水建筑物流量(m3/s)(m)(万m3)(万m2)溢洪道非常溢洪道660.00 1674.80 2.16812.00 3.76923.20 5.97040.00 8.67161.60 12.47288.00 16.572.293.60 21.20.0 73116.00 26.822.0 74152.00 33.674.1 根据溢洪道设计规范(SL253-

52、2000)的要求,泄流量计算公式采用Q流量m3/s;B总净宽m;正常溢洪道B=20m;H0计入流速水头的堰上总水头m;m堰流流量系数;按值查表,正常溢洪道m=0.323-0.385,非常溢洪道m=0.35;堰流侧收缩系数0.994.3.3 调洪计算方法一、洪水调度原则及方式根据水利水电工程等级划分及洪水标准的规定,望月水库的近期防洪标准为30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。调度原则:遵循局部服从整体、兴利服从防洪、整体照顾局部、防洪兼顾兴利的原则,统一领导,全面安排,把灾害降低到最小范围,最大限度地发挥效益。调度方式:望月水库溢洪道堰顶高程72.20m,堰顶宽20m。溢洪道无闸门控制,自

53、由泄流方式,二、调洪计算按水库水量平衡方程进行调洪计算水量平衡方程式中:Q1、Q2分别为计算时段初和计算时段末的入库流量(m3/s)q1、q2分别为计算时段初和计算时段末的出库流量(m3/s)t计算时段,从时刻t1到时刻t2,即t=t2-t1(s)V1、V2分别为计算时段初和计算时段末水库的容积(万m3)4.3.4 调洪演算成果根据以上的调算原则,望月水库的正常高水位为72.20,即起调水位为72.20m,对水库现状情况进行调洪演算。具体计算过程见表4-14、4-15。调洪演算成果汇总见表4-16。水库调洪演算成果汇总表表4-16项目名称频 率P=0.33%P=3.33%洪峰流量(m3/s)1

54、34.297.6下泄流量(m3/s)67.0744.94最高洪水位(m)73.8973.53相应库容(m3)147.77133.74起调水位(m)72.272.2备注校核设计4.4 防洪安全评价4.4.1 坝顶超高安全复核根据现行小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96)坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定:式中:y坝顶高程(m)R最大波浪在坝坡上的爬高(m)A安全加高(m),对级建筑物正常运用情况下,A取0.5m。非正常运用情况下,A取0.3m。根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189-96),平均波高Rm和平均波长Lm的计算采用适用于丘陵、平原地区水库的鹤地水库公

55、式:平均波浪爬高Rm计算式为式中:K斜波的糙率渗透性系数,取K=0.90Kw经验系数m单坡的坡度系数,取m=3Rm平均波浪爬高,mLm平均波长,mD风区长度,mW计算风速,m/sH2%累积频率为2%的波高,m对于四级土石坝设计爬高值累计概率P=5%的爬高值R5%,确定其它累积概率爬高值Rp,按求出的平均爬高值Rm分别按规定的系数计算。库区汛期多年平均最大风速16m/s,设计情况下的风速取1.516=24m/s,校核情况下的风速取16m/s,水库平均水深h=8.5m,吹程D为0.5km,其计算参数值见表4-17最大波浪爬高参数值表4-17项目Kwhm(m)Lm(m)Rm(m)R5%(m)备注设计1.250.505.550.591.09R5%/Rm=1.84校核1.160.263.700.320.60坝顶超高程值:设计校核水库大

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