东山口水库工程初步设计方案(doc 33页).doc
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1、 安徽省枞阳县东山口水库除险加固工程安徽省枞阳县东山口水库除险加固工程 初初 步步 设设 计计 安庆市水利水电规划设计院 二 00 八年四月 批准 涂飞 审查 徐社举 校核 方照才 设计 舒晓安 目目 录录 1 综合说明综合说明 2 水文水文 3 工程任务与规模工程任务与规模 4 建筑物除险加固设计建筑物除险加固设计 5 电工、金属结构电工、金属结构 6 施工组织设计施工组织设计 7 水土保持及环境保护设计水土保持及环境保护设计 8 工程管理设计工程管理设计 9 设计概算设计概算 10 工程效益分工程效益分析析 11 附图附图 1 综合说明综合说明 东山口水库位于安徽省枞阳县钱铺乡将军村境内,
2、 属陈瑶湖水系 横埠河,地处枞阳县丘陵地带。东山口水库始建于 1964 年 4 月,于 1966 年 7 月完工。水库控制来水面积 4.42km 2,设计总库容 40.7 万 m 3,兴利库容 20.4 万 m3,死库容 0.8 万 m3。设计标准 20 年一遇洪水 位 94.3m(吴淞,下同) ,校核标准 200 年一遇洪水位 96.0m,兴利水 位 92.7m,死水位 84.0m。东山口水库具有灌溉、防洪、养殖等综合 效益,为小(二)型水库。设计灌溉面积 900 亩(实际灌溉面积 1000 亩),养殖水面 40 亩,年产鲜鱼约 2500 公斤。 东山口水库防洪保护八个村民组(九家院、张畈、
3、上街、中街、 下街、架东、架西、青山) 、将军村部和将军小学以及马鞍山水库的 安全,保护人口有 1600 多人。 小型水库除险加固工程特征表小型水库除险加固工程特征表 序号 名称 单位 数量 (加固后) 备注 一 水文 1 流域面积 Km2 4.42 2 水文资料系列年限 年 3 多年平均降雨量 mm 1327 4 多年平均径流量 万 m3 5 洪水 设计标准洪峰 m3/s 118.92 校核标准洪峰 m3/s 195.68 6 实测最高库水位 二 水库 1 洪水标准 设计标准 P(%) 5 校核标准 P(%) 0.5 2 特征水位 吴淞高程 校核洪水位 m 96 设计洪水位 m 94.3 正
4、常蓄水位 m 92.7 汛期限制水位 m 92.7 死水位 m 84 3 库容 总库容 万 m3 30.8 正常蓄水位以下库容 万 m3 24.4 死库容 万 m3 0.8 三 大坝 1 坝型 粘土心墙坝 2 地基特征 3 最大坝高 m 17 4 坝顶长度 m 115 5 坝顶宽度 m 8.5 6 坝顶高程 m 97 7 防浪墙顶高程 m 四 溢洪道(正常、非常) 1 型式 宽顶堰 2 地基特征 3 堰(槛)顶高程 m 92.7 4 溢流段长度 m 5 设计流量 m3/s 63.47 6 校核流量 m3/s 188.0 五 泄洪隧洞 1 型式 2 地基特征 3 进口高程 m 4 断面尺寸 5
5、洞身长度 m 6 设计流量 m3/s 7 校核流量 m3/s 六 放水涵洞 1 结构型式 箱式涵洞 2 进口高程 m 84.0 3 断面尺寸 80cm120cm 4 洞身长度 m 42 5 设计流量 m3/s 0.3 七 加固处理情况 1 大坝 大坝防渗 增加心墙高度 坝身、坝坡 2 溢洪道 导墙重建 3 泄洪隧洞 4 放水涵洞 闸门改为平面闸门 八 工程占地与拆迁 1 永久占地 亩 2 临时占地 亩 3 拆迁房屋 m2 4 其他 九 经济指标 1 工程总投资 万元 98.45 2 工程效益 保护面积 Km2 保护人口 人 1600 灌溉面积 万亩 0.1 发电装机容量 Kw 年供水量 万 m
6、3 2 水文水文 2.1 流域概况流域概况 本流域地处北亚热带湿润气候区,四季分明,气候温和,雨量充 沛,光源适中,无霜期长,季风气候明显。据枞阳水文站测报,年最 大降雨量为 2041.2mm (1954 年) , 年最小降雨量为 756.5mm (1978 年) 。 多年平均降雨量为 1327mm,多年平均气温为 16.5,多年平均最大 风速 13.7 m/s, 多年平均无霜期为 247 天, 多年平均蒸发量为 1611mm。 由于受季风影响,降雨季节性很强,全年雨量多集中在主汛期,6-9 月份降雨量约占全年的 60%。冬季受北方冷空气影响,气压高,晴朗 天气多,偏北风占优势,气温低,雨雪少
7、,是旱情多发季节。春季冷 暖空气活动频繁,雨水增多,天气多变,冷暖无常。夏季天气炎热, 六月中旬后,降雨机会增多,但此期间的降雨量也常常集中在几次强 降雨过程中,经常造成农田涝灾。雨后天气晴热,偏南风较多,常有 伏旱发生。秋季降温迅速,气温日差较大,雨水少,晴天多,也是旱 情多发季节。 2.2 历次设计洪水计算方法与成果历次设计洪水计算方法与成果 没有查找到东山口水库历次设计洪水计算方法与成果。 2.3 本次设计洪水复核计算本次设计洪水复核计算 库区无实测径流资料,本次设计暴雨计算有关数据依据 1984 年 5 月 安徽省暴雨参数等值线图、 山丘区产汇流分析成果和山丘区中、 小面积设计洪水计算
8、办法 。 在万分之一地形图上量得水库坝址以上集水面积 4.42km 2,流域 长度 L=3.2 km,平均宽度 1.38 km。流域形状系数 0.43。 根据 1989 年农村水利技术实用手册第 76 页和第 77 页公式 Qmp=0.278C24n-1H24pF/n =坡+0.278L/v 槽 H24p=Kp H24 式中 Qmp某设计频率设计洪水洪峰流量(m3/s) ; C迳流系数,C0.90.95(无因次) ; F集雨面积(km2) ; H24p某设计频率 24 小时暴雨量(mm) ; Kp模比系数; n暴雨衰减指数; 集流时间(h) ; 坡坡流时间,坡0.2h; v槽槽流速度,v槽1.
9、5 m/s; L主源长度(km) 。 根据安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘 区中、小面积设计洪水计算办法中的安徽省年最大 24 小时点雨量 均值等值线图、 安徽省年最大 1 小时点雨量均值等值线图和安徽省年 最大 24 小时点雨量 Cv 值等值线图,查得本地区 H24=113mm, H1=43mm, Cv=0.6; 由 H1/ H24=0.38, 查表 6 得 n=0.7; 根据表 2 (Cs=3.5 Cv)可查得 20 年一遇 Kp=2.2,200 年一遇 Kp=3.62 P=5%时,H24p=Kp H24=2.2113=248.6(mm) ; =坡+0.278L/v槽=0
10、.2+0.2783.2/1.5=0.79(h) ,取 =0.8(h) Qmp=5%=0.278C24n-1H24pF/n=0.2780.9240.7-1248.6 4.42/0.80.7=123.88(m3/s) P=0.5%时,H24p=Kp H24=3.62113=409.06(mm) ; =坡+0.278L/v槽=0.2+0.2783.2/1.5=0.79(h) ,取 =0.8(h) Qmp=0.5%=0.278C24n-1H24pF/n=0.2780.9240.7-1409.06 4.42/0.80.7=203.83(m3/s) 按安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区
11、中、小面积设计洪水计算办法规定,本流域形状系数为 0.43,洪 峰值应乘以 0.96 的修正系数,得出不同频率的洪峰流量。P=5%时, 修正后的洪峰流量为 118.92 m 3/s;P=0.5%时,修正后的洪峰流量为 195.68m 3/s。 2.4 成果合理性分析成果合理性分析 本次洪水复核流域特征值为:集水面积 F =4.42km 2,最大 24 小 时点雨量 H24=113mm,流域长度 L=3.2 km,形状系数 B=0.43。复核洪 水计算成果为:P=5%时,洪峰流量 Qm=118.92 m 3/s;P=0.5%时,洪峰 流量 Qm=195.68m 3/s。 由于本水库没有资料, 我
12、们通过参照有关小型水库洪水计算方和 本流域其它水库的计算成果, 其成果基本同这次计算成果一致。 据此, 我们认为本次洪水计算成果较为可靠。 2.5 施工期洪水 施工期安排在头年 10 月份到第二年 3 月份,此段时间雨水少, 晴天多,适宜工程施工。 3 工程任务与规模工程任务与规模 3.1 工程概况工程概况 东山口水库位于安徽省枞阳县钱铺乡将军村境内, 属陈瑶湖水系 横埠河,地处枞阳县丘陵地带。东山口水库始建于 1964 年 4 月,于 1966 年 7 月完工。水库控制来水面积 4.42km 2,设计总库容 40.7 万 m 3,兴利库容 20.4 万 m3,死库容 0.8 万 m3。设计标
13、准 20 年一遇洪水 位 94.3m(吴淞,下同) ,校核标准 200 年一遇洪水位 96.0m,兴利水 位 92.7m,死水位 84.0m。东山口水库具有灌溉、防洪、养殖等综合 效益,为小(二)型水库。设计灌溉面积 900 亩(实际灌溉面积 1000 亩),养殖水面 40 亩,年产鲜鱼约 2500 公斤。 东山口水库防洪保护八个村民组(九家院、张畈、上街、中街、 下街、架东、架西、青山) 、将军村部和将军小学以及马鞍山水库的 安全,保护人口有 1600 多人。 3.1.1 工程现状 水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。 (1)大坝 大坝为心墙土坝,大坝长度为 115m,坝顶高程 97
14、.0m,最大坝高 17.0m,顶宽 8.5m。大坝上游坝坡为 1:2.0,块石护坡顶高程 88.4-93.2m;下游坝坡在 93.2m 高程处设 2.5m 宽的平台, 平台以上 坝坡为 1:1.5,以下坝坡为 1:3.0,块石护坡顶高程 83.7-93.2m。 (2)溢洪道 溢洪道在大坝的左侧,属开敞式溢洪道,进口底高程 92.7m,堰 顶宽度 15m,最大泄量 153m 3/s。溢洪道左侧为山体,右侧是浆砌块 石导水墙,溢洪道底部是人工开采的自然石料面,凹凸不平。溢洪道 为三级跌水,第一级消力池底高程 92.4m,第二级消力池底高程 90.4m,第三级消力池底高程 86.0m。溢洪道总长 8
15、6.3m,其中进口段 长7.0m,第一级长7.3m,第二级长22m,第三级长50m,水流通过三级跌 水后,直接进入渠道。 (3)放水涵洞 放水涵洞:放水涵洞在大坝的右侧,斜拉活塞闸门,1.5t 斜拉 式启闭机。放水涵洞进出口是圬工结构,中间是300mm 的混凝土圆 管涵,进口底高程为 84.0m,设计放水流量 0.3 m 3/s。 3.1.2 工程建设过程。 东山口水库于 1964 年 4 月破土动工,1966 年 7 月堤身初步形成。 大坝结构:施工中坝型选用的是粘土心墙坝,用砂土做坝壳,用 粘土做心墙(开始坝型设计为均质坝)心墙尺寸:顶部高程 92.7m, 顶宽 1m,底宽 1.5m。心墙
16、土料来自下游水塘中的土,人工夯实土料, 压实质量很差。大坝在施工中就出现过坝顶沉陷、坝坡滑动现象。 放水涵结构:进水口和出水口为浆砌石方形涵,宽 1m,高 1.2m 长分别为 22m 和 24m,中段连接进出水口的是无筋混凝土预制管,涵 管直径为 0.3m,进水口采用木板闸门。 溢洪道结构:水库溢洪道沿用原天然涧道排洪,涧道经九家院、 将军街道流入马鞍山水库,涧道两岸没有修筑完整的堤防,溢洪道泄 洪时经常冲毁两岸房屋和农田。 3.1.3 工程加固情况。 该库自 1966 年初步完工后,其运行期间工程加固情况如下: 19681969 年,对背水坡脚进行块石护坡,并增设了背水坡 平台。 19701
17、971 年,对大坝迎水坡进行了块石护坡。 19751976 年,先后三次对溢洪道进行拓宽改造,沿山脚开 山筑堤,将溢洪道由原天然涧道改至东边山脚,将老涧道改为农田。 1980 年将木制闸门改成斜拉式启闭机闸门。 1986 年对溢洪道导水墙附近塌陷进行了处理。 1986 年对溢洪道导水墙附近渗漏进行了防渗处理。 3.1.4 工程主要险情 水库于 1966 初步建成,主要经历了 1969 年及 1983 年两次大水。 虽经历次除险加固, 但每次都因经费限制, 只得头痛医头, 脚痛医脚, 治标不治本。现综合历年工程出险和现场检查,发现的问题如下: 一、大坝部分 1、坝体标准不足 大坝上游坝坡为 1:
18、2.0,干砌块石护坡顶高程 88.4-93.2m;下游 坝坡在 93.2m 高程处设 2.5m 宽的平台, 平台以上坝坡为 1:1.5,以 下坝坡为 1:3.0,干砌块石护坡顶高程 83.7-93.2m。 2、坝体渗漏严重 据当时的施工人员反映,大坝填筑时清基不彻底,未开挖截渗槽, 因此坝基存在接触渗流现象;溢洪道的导水墙与坝体存在接触渗漏。 由于无观测设施,无法测量具体数据。 3、存在裂缝、滑坡等险情 由于大坝上下游坡度不足, 在溢洪道导水墙一侧曾经出现过滑动, 后做土牛进行过处理。 4、大坝上游护坡标准不足、质量差。经过四十多年的运行,大部 分块石已破损、龟裂、风化,50%以上的面积出现隆
19、起和淘空变形的 现象,同时,护坡石头小,单块石重不足 10 公斤,块石外形、重量 及护坡厚度均不满足规范要求,砌石下部无砂石垫层。 5、大坝粘土心墙顶高程不足。 6、下游坝脚导渗体未按反滤体要求设计,起不到倒滤作用。 7、大坝有蚁害。 二、溢洪道部分 1、溢洪道位于大坝左岸,沿山体人工开采而成,凹凸不平,断面 不规整。 2、溢洪道堰顶宽 15m,溢洪道总长 86.3m,分为三级跌水,其中进 口段长7.0m,第一级长7.3m,第二级长22m,第三级长50m,水流通过三 级跌水后, 直接进入渠道。 经复核, 溢洪道宽度不够, 泄洪能力不足。 3、溢洪道右侧是浆砌石导水墙,最大高度 4.5m,最小高
20、度 1.5m, 由于施工质量差,现有多处出现裂缝。 4、溢洪道右侧部分导水墙顶高程不足,大洪水时漫顶,洪水直冲 库下岗阪田地,影响水库与当地群众的关系,并危及大坝安全。 三、放水涵洞部分 1、放水涵洞进出口为圬工结构,中间为300mm 的混凝土园管涵。 放水时漏水,由于涵管内径太小无法进入检查。 2、 启闭机房低矮、 破旧不堪, 启闭机台高程不足; 涵管内径太小, 无法进行检查、维修。 3、进口活塞门盖运行已 20 余年,现门盖漏水;斜拉杆支撑点沉 陷变形,启闭困难;拉杆及启闭机锈蚀严重。 四、其 它 1、东山牌楼简易砂石路面的乡村公路通过大坝堤顶,对外交通 较为便利,但水库溢洪道上无交通设施
21、,群众生产、生活极为不便。 2、大坝无任何观测设施,无法对大坝进行水位、位移、坝身浸润 线和渗流量进行观测和分析。水库目前无管理设施,不能适应水库管 理要求。 3.2 水库加固洪水标准水库加固洪水标准 根据水利水电工程等级划分及洪水标准 (SL2522000) ,山 区、丘陵区小(2)型水库土石坝设计洪水标准:3020 年一遇设计, 300200 年一遇校核,故东山口水库按 20 年一遇设计,200 年一遇 校核。 3.3 水库洪水调节计算水库洪水调节计算 3.3.1 水库调洪运用方式 东山口水库的泄洪设施为无控制开敞式溢洪道, 采用的调洪运用 方式是:当水库水位达到溢洪道堰顶高程时,自动溢洪
22、。 3.3.2 水库库容曲线 本次设计由于缺乏地区地形图,未对水库水位库容曲线进行复 核,考虑到库区植被尚可,水土流失不严重,仍采用 1979 年枞阳 县中小型水库工程卡片上的水库水位库容曲线。 东山口水库水位库容关系表 水位(m) 容积(万 m 3) 水位(m) 容积(万 m 3) 84.0 0.8 92.0 22.4 85.0 2.0 92.7 24.4 86.0 4.0 93.0 25.6 87.0 6.0 94.0 27.6 88.0 8.4 94.3 28.0 89.0 11.8 95.0 29.2 90.0 14.0 96.0 30.8 91.0 18.0 3.3.3 水库调洪后的
23、流量计算 根据资料 1989 年农村水利技术实用手册 ,小(二)型水库及 塘坝无控制的溢洪道设计洪水流量可采用高切林公式计算调洪后的 流量 q q=Qmax(1-Wf/Q) 式中 Qmax洪峰流量(m3/s) ; Wf调洪库容(m3) ,指正常蓄水位至校核洪水位之间的库容; Q24h 降雨的洪水总量(m3) ,Q=1000CH24pF。 P=5%时,洪峰流量 Qm=118.92 m3/s,调洪后的流量 q 计算如下: Q=1000CH24pF=10000.92.21134.42=988930.8 m3 q=Qmax(1-Wf/Q)=118.92(1-6.410000/988930.8)=111
24、.22 m3/s P=0.5%时, 洪峰流量 Qm=195.68m3/s, 调洪后的流量 q 计算如下: Q=1000CH24pF=10000.93.621134.42=1627240.68 m3 q=Qmax(1-Wf/ Q)= 195.68 ( 1-6.4 10000/1627240.68 ) =187.98m3/s 3.3.4 泄水建筑物规模、特征库容及相应水位复核 本次泄水建筑物规模复核:设计标准按 20 年一遇,校核洪水标 准按 200 年一遇洪水。 根据安徽省水利厅农田水利工程处 1993 年编制的小型水库资 料汇编 (第三册)资料,水库原特征库容及相应水位如下: 水库设计死水位
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