工程任务与规模Word下载.docx
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⑷大坝白蚁危害严重。
㈡溢洪道经过多次泄洪冲蚀,底板表面砼已经开始剥落,凹凸不平,陡槽底板分缝止水失效、有错台;
两侧浆砌石边墙表面受水流冲刷剥落;
下游明渠淤积严重,下泄洪水回流淘刷主坝坝脚,危及大坝安全。
溢洪道基础存在渗流安全隐患。
㈢输水管老损
输水管启闭室破损、无工作桥,竖井砼不同程度碳化,强度降低,局部露筋;
工作闸门锈蚀严重、止水失效、闸门漏水严重,启闭机超过使用年限,启闭不灵。
㈣大坝无安全监测设施
水库大坝无位移、沉陷、渗透观测设施,急待完善。
㈤水库管理落后
水库无固定的管理场所,无通电和通讯设施,上坝公路路面狭窄,崎岖不平,不能满足安全度汛需要。
4.3.3除险加固的必要性
如前所述,朱家洼水库工程各建筑物存在诸多问题,已严重影响水库的安全运行,水库长期处于带病状态,使水库不能发挥应有的综合利用效益,应尽早进行除险加固。
⑴除险加固是确保水库安全运行的需要
朱家洼水库枢纽部分由大坝、溢洪道、输水管等组成。
水库自1957年投入运行五十多年以来虽未发生垮坝等重大事故,但枢纽工程各建筑物存在的问题很多,如心墙渗透系数不满足规范要求,坝体常年散浸;
坝体变形大,坝面凌乱,下游坝坡无排水和反滤设施;
溢洪道底板护砌差、出现多处裂缝,导流侧墙断裂、损坏严重,不能安全泄洪;
输水管启闭台破损,无工作桥,闸门锈蚀,漏水严重,启闭机不能启闭;
大坝无安全监测设施,水库管理落后,进库公路路况差,无报汛设施。
这一系列的工程质量问题,使水库不能正常安全运用,朱家洼水库大坝已鉴定为三类坝,为确保水库安全运行对朱家洼水库除险加固十分必要。
⑵除险加固是地区经济和社会发展的要求
水库灌区有效灌溉面积2150亩,实际最大灌溉面积3000亩,年供水能力80万m3,年均养鱼产量2.1万公斤,社会经济效益明显。
综上所述,为使朱家洼水库安全运行,工程综合利用效益按设计要求充分发挥,朱家洼水库除险加固非常必要和十分紧迫。
4.4洪水调节
4.4.1洪水调节和防洪特征水位的选择
⑴枢纽防洪标准
本次初设根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)、《碾压式土石坝设计规范(SL274—2001)》、《水库大坝安全评价导则》等规范,朱家洼水库等级定为小㈠型,水库枢纽等级为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级。
因最大坝高10.8m,上下游水头差小于10m,因此按平原滨湖区标准确定设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为100年一遇,消能防冲洪水标准20年一遇。
⑵库容曲线
根据朱家洼水库现场勘查,水库上游入库洪水泥沙含量较少,对水库淤积影响不大。
因此,本次调洪演算时,仍采用原设计时的库容曲线,见表2-15。
朱家洼水库水位~库容曲线
表2-15
水位(m)
51.870
52.00
53.00
54.00
55.00
库容(万m3)
95.84
100.00
125.00
165.00
210.00
⑶调洪计算方案
根据该水库实际情况,溢洪道位于坝体右侧,为无闸开敞式宽顶堰,堰顶宽度15m,顺水向长约7m,堰顶高程51.87m。
本次初步设计维持水库正常运用,采用宽顶堰控制溢洪道泄量进行调洪演算,结合大坝坝顶高程复核以检验大坝是否欠高。
宽顶堰基本参数为:
堰顶高程51.87m,堰净宽15m。
⑷溢洪道泄流曲线
宽顶堰泄流量按下列公式计算:
式中:
—溢洪道净宽,15m
—溢洪道单孔宽,15m
—孔数,1孔
—堰上总水头
—重力加速度,
—流量系数
—上游堰坡影响系数,1
—闸墩侧收缩系数
—中墩形状系数0.45,
—边墩形状系数,1.0
—淹没系数1.0
溢洪道泄流曲线见表2-16。
表2-16溢洪道泄流曲线
库容(104m3)
总水头(m)
堰流系数
侧向收缩
淹没系数
下泄流量(m3/s)
51.87
95.84
0.00
0.000
100.00
0.13
0.332
1.00
1.03
125.00
1.13
0.354
0.98
27.63
165.00
2.13
0.364
0.96
72.14
210.00
3.13
0.370
0.94
127.83
⑸洪水调节计算方法与结果
洪水调节计算采用本次分析的瞬时单位线法推求的设计洪水成果,水库洪水调节采用水量平衡方法,采用列表试算法进行计算。
公式为:
、
—计算时段初、末的入库流量(m3/s)
—计算时段初、末的下泄流量(m3/s)
—计算时段中的平均入库和下泄流量(m3/s)
—计算时段初、末水库的库存水量(万m3)
—计算时段,取0.5小时。
由于已知水库入库洪水过程线,Q1、Q2及
均已知,V1、q1是计算时段Δt开始时的起始条件,在这里,q1=0,V1=95.84万方。
根据试算公式求出V2、q2,试算得出的最高水位即是该频率洪水的最高洪水位,相应的库容是最大库容。
经计算,调洪演算成果见表2-17—2-19:
朱家洼水库调洪演算成果表(5%)
表2-18
时段(m)
入库流量(m3/s)
对应水位(m)
对应库容(×
104m3)
0.0
0.09
0.5
7.99
0.18
51.89
96.55
1.0
10.56
0.57
51.94
98.15
1.5
12.12
1.08
100.05
2.0
13.82
3.16
52.08
102.00
2.5
15.78
5.19
52.16
103.91
3.0
24.16
7.77
52.25
106.34
3.5
37.34
11.79
52.40
110.11
4.0
60.61
18.29
52.65
116.22
4.5
31.86
23.17
52.83
120.81
5.0
19.97
23.65
52.85
121.26
5.5
15.00
22.57
52.81
120.25
6.0
12.43
21.03
52.75
118.80
6.5
4.55
18.83
52.67
116.74
7.0
2.30
16.14
52.57
114.20
7.5
1.31
13.64
52.47
111.85
8.0
0.84
11.44
52.39
109.79
8.5
0.61
9.57
52.32
108.03
9.0
0.51
52.26
106.55
9.5
0.46
6.68
52.21
105.31
10.0
0.45
5.59
52.17
104.29
10.5
4.69
52.14
103.44
11.0
3.95
52.11
102.75
最高洪水位:
52.85m
最大下泄流量:
23.65m3/s
最大库容:
121.26×
104m3
洪峰流量:
60.61m3/s
洪水总量:
49.26×
朱家洼水库调洪演算成果表(1%)
表2-17
时段(h)
0.11
12.24
0.27
51.90
96.93
0.88
51.98
99.38
18.51
3.29
102.12
21.08
6.17
52.19
104.83
23.48
8.99
52.30
107.48
35.62
12.58
52.43
110.86
50.90
17.94
52.64
115.90
81.42
26.37
52.95
123.82
44.65
32.99
53.12
129.82
28.41
33.64
53.14
130.40
22.00
32.10
53.10
129.02
18.54
29.95
53.05
127.08
6.63
26.82
52.97
124.24
23.00
120.65
1.82
19.43
52.69
117.29
16.29
114.34
0.80
13.61
111.82
0.64
11.36
109.71
9.48
107.94
0.54
7.92
106.47
105.26
0.55
5.56
104.26
11.5
0.56
53.14m
33.64m3/s
130.40×
81.42m3/s
70.22×
⑹坝顶高程复核
水库大坝为粘土心墙代料坝,坝顶高程54.14m,最大坝高10.8m,坝顶长376m,坝顶宽约4m;
上、下游坝坡均为1:
3-1:
上游坡51.87m高程以下至46.0m为砼块护砌,下游坡为草皮护坡。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)对坝顶高程进行复核。
坝顶高程由下列两式计算,取其最大值:
坝顶高程=设计洪水位+波浪爬高(R)+风壅高(e)+安全超高(A)
坝顶高程=校核洪水位+波浪爬高(R)+风壅高(e)+安全超高(A)
根据《防洪标准》(GB50201-94),该水库大坝为Ⅳ级建筑物,坝顶设计水位下安全加高为0.5m,校核水位下安全加高为0.3m。
朱家洼水库坝区地震烈度为6度,按照《水工建筑物抗震设计规范SDJ10-78(试行)》,可不考虑地震加高。
①平均浪高按莆田试验站公式计算:
其中:
—校核工况按多年平均最大风速18m/s计算,设计工况按多年平均最大风速的1.5倍,27m/s计算;
—风吹程,D=1000m;
—水域平均水深。
②周期:
③波长:
④波浪平均爬高:
—斜坡的糙率渗透性系数,
0.90
—经验系数,由
决定,
为坝前水深,设计工况下
1.18,校核工况下
1.05。
—折算系数,取
=1
—斜坡坡度系数,
2.5。
按照规范求出累积频率的波浪爬高:
R=1.84
⑤风壅水面高:
其中:
K—综合摩擦系数,K=3.6×
10-6;
—风向与大坝轴线法线的夹角,
。
经计算,各工况的风浪爬高、风浪壅高及坝顶高程见表2-20。
朱家洼水库设计坝顶高程计算表
表2-20
项目
单位
主坝
设计标准(5%)
校核标准(1%)
风速W
m/s
27
18
风吹程D
Km
1000
风向与大坝轴线法线的夹角β
°
平均波高(h)
M
0.41
0.27
平均周期(T)
S
2.85
2.30
平均波长为(λ)
12.68
8.25
平均风浪爬高(R平均)
0.90
0.52
风浪爬高(R)
1.66
0.96
风壅水面高(e)
0.014
0.006
安全超高(A)
0.50
0.30
R+e+A
2.17
1.27
库水位
52.85
53.14
坝顶计算高程
55.02
54.41
坝顶现状高程
54.14
50.67
由上述计算成果可见,大坝坝顶高程均不得小于55.02m,与现有坝高54.14m相比,大坝高程不满足洪水要求,大坝欠高0.88m。
主坝心墙顶部高程52.04m,低于校核洪水位53.14m,因此心墙欠高1.1m。
⑺水库特征值
根据水库的洪水调节计算成果,大坝坝顶高程复核结果,朱家洼水库的特征值见表。
水库特征值表
表
项目
特征参数
备注
坝顶高程
m
溢洪道堰顶净宽
15
正常蓄水位
51.87
正常蓄水位库容
万m3
95.58
灌溉死水位
45
死库容
1
设计洪水标准
%
5
设计洪水位
设计洪峰流量
m3/s
60.61
设计最大下泄流量
23.65
校核洪水标准
校核洪水位
校核洪峰流量
81.42
校核最大下泄流量
33.64
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