昭通市昭阳区孔家湾水库除险加固工程初步设计nWord文档下载推荐.docx
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最后对坝体重新分区计算物理力学指标,从而进行坝体渗流稳定、抗滑稳定、抗震稳定计算分析,使除险加固后的坝体满足规范要求。
关键词:
渗流稳定;
抗滑稳定;
抗震稳定;
险加固初步设计;
坝体;
孔家湾水库
Abstract
KongjiawanReservoirwasbuiltinthechangjiang--hengjiang--zhaoluRiver.aYangtzeRiverwatersystemHengjiang,ReservoirZhaoyangDistrictofZhaotongCityinthesouthernpartofthecompanyinthetown,nearlytheyongfengReservoir.10kmofthezhaoyanginthetown,thedamsiterun-offareaofcontrolover2.07km2.locatedeastlongitude103°
39′12″,latitude27°
14′47″.
kongjiawanReservoirinDecember1957tostartconstructioninApril1958tocompleteconstructionprojects.Afteryearsofrunningthereservoir,damapparentsubsidence,manyconcentratedinthelowerreachesofleakage,thereisadamdamleakage,foundationleaks,thetwoabutmentaroundthedamleakageandleakageofthedam-combined,accordingto"
ShortageofReservoirSafetyEvaluationReport"
canbefoundontheArakawaReservoirDamforthethreecategories.
Theaimofthisgraduationprojectis:
inthedamsafetyevaluationonthebasisofthekongjiawanReservoirdamagainstdiseasebythecorrespondingreinforcementmeasurestocompletethepreliminarydesign.Thespecificcontentsinclude:
thefirstdaminaccordancewiththestatusquo,aswellasgeologicalprospectingresultstothestatusquodamseepageandstability,structuralstabilityandseismicstabilitycalculationreview.Accordingtothedamandrelateddiseasesforreinforcementdesign.withthekongjiawanReservoirspecificcircumstances,takenbythereinforcementmeasuresforthedam,thedamdownstreamofarenovation,HauPeidownstreamslopeanddrainagenewprismatic.andthefoundationofthedam,theabutmentofaseepagecontrol.Fromthereservoirareahubonceagainaddresstheconditionsandtheconstructionofthedamontheprogrammeofanti-seepagethantheelectiontodeterminethedam,thefoundationandthetwoabutmentoftheprogrammethatisimpervious:
curtaingroutingfortheprogramme,thefinalweightofthedamNewdistrictcalculationofphysicalandmechanicalindicators,whichconductedthedamseepageandstability,structuralstabilityandseismicstabilityanalysis,afterreinforcementofthedamtomeetregulatoryrequirements.
Keywords:
seepageandstability;
slidingstability;
seismicstability;
riskstrengtheningthepreliminarydesign;
dam;
ReservoirontheShortage
图纸:
1、孔家湾水库病害分布图
2、孔家湾水库枢纽平面布置图(推荐方案)
3、孔家湾水库防渗布置图(推荐方案)
4、孔家湾水库防渗参数表(推荐方案)
5、孔家湾水库坝体结构布置图(推荐方案)
6、孔家湾水库枢纽平面布置图(比较方案)
7、孔家湾水库防渗布置图(比较方案)
8、孔家湾水库防渗参数表(比较方案)
9、孔家湾水库防渗参数表(比较方案)
10、孔家湾水库坝体结构布置图(比较方案)
11、孔家湾水库地理位置图
工程特性表
序号及名称
单位
加固前值
加固后值
一、水文
1.流域面积(本区)
km2
2.07
2.利用的水文系列年限
年
45.00
3.多年平均年径流量(本区)
万m3
4.代表性洪水标准
正常运用(设计)洪水标准
%
3.30
非常运用(校核)洪水标准
0.33
5.最大泄量
设计洪水位时最大泄量
m3/s
2.74
校核洪水位时最大泄量
4.5
二、水库
1.水库水位
校核洪水位
m
1915.44
设计洪水位
1914.58
正常蓄水位
1912.4
死水位
1907.75
2.水库容积
总库容(校核洪水位以下库容)
107.57
兴利库容
80.33
死库容
9.35
三、工程效益指标
1.防洪效益(保护面积)
万亩
2.灌溉效益(面积)
0.1
3.其他
四、主要建筑物及设备
1.挡水建筑物型式
地震基本烈度/设防烈度
7/7
主坝顶高程
1916.0
主坝最大坝高
11.8
主坝坝顶长度/坝顶宽度
160/3
2.泄水建筑物
型式
开敞式宽顶堰
底板高程
1912.40
闸孔尺寸
3m×
2
单宽流量
m3/(s.m)
消能方式
闸门
道
启闭机
台
1
设计泄洪流量
校核泄洪流量
3.输水建筑物
设计流量
最大流量
0.23
输水道型式
钢筋混凝土城门洞形
长度
47
断面尺寸
0.7m×
0.8m
衬砌型式
M5.0浆砌石拱涵
闸门
启闭机
1.工程概况
1.1水库基本情况
坝址以上控制径流面积为2.07km2,地理位置为东经103°
行政区划属昭通市昭阳区永丰镇人民政府,该水库与永丰水库相邻,距昭阳区城10公里。
孔家湾水库总库容107.57万m3(本次复核值),兴利库容80.33万m3(本次复核值),调洪库容为17.89万m3(本次复核值),死库容为9.35万m3(本次复核值)。
正常运用洪水标准为20年一遇(设计洪水P=5%);
非常运用洪水标准为100年一遇(校核洪水P=1%)。
水库正常蓄水位1912.40m,设计洪水位1914.58m(本次复核值),校核洪水位1915.44m(本次复核值),死水位1907.75m。
孔家湾水库于1957年开工建设,1958年建成使用,最大坝高11.8m,坝顶长160m,总库容107.57万m3(本次复核值)。
主要建筑物包括:
大坝、输水涵洞、溢洪道等。
1.2除险加固的必要性
孔家湾水库位于昭通市南面的永丰镇新民村,与永丰水库相邻,距昭阳区城10公里,水库主要灌区为永丰镇新民村,灌区内土地肥沃,气候温和,适宜种植多种作物,是昭阳区主要粮作区之一,控制灌溉面积达0.1万亩,水库灌溉供水可通过复蓄调节使用,抗御了多年的洪旱灾害,促进了农业经济的发展;
同时水库也担负着重要的防洪任务,对保护水库下游0.3公里处的永丰镇集镇、0.5公里处的新民村4-8组村庄(人口4000人,保护耕地1500亩)、213国道(距离水库约2公里)及昭(通)鲁(甸)公路等的生命财产安全起到了至关重要的作用。
目前,水库已病险严重,正常运行无法保障,为此对该水库进行除险加固势在必行。
水库由于受病害影响,工程效益得不到正常发挥,影响了农业生产发展,农民生活贫困。
水库如果溃坝将给下游人民生命财产造成一定损失。
1.3工程等级、洪水标准及地震设防烈度
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),该水库工程规模为小
(1)型,工程等别为Ⅳ等,其主要建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5级。
根据国家《防洪标准》(GB50201-94),《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),孔家湾水库总库容107.57万m3(本次复核值),属小
(一)型水利工程,永久性水工建筑物级别为4级,最大坝高11.8m,水库上下游水位差小于10m,故其水库枢纽工程挡水建筑物的防洪标准应按平原区、滨海区的设计标准设计。
确定水库正常运用洪水(设计洪水P=5%)标准为20年一遇;
非常运用洪水(校核洪水P=1%)标准为100年一遇。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),孔家湾水库工程区地震动峰值加速度为0.1g,地震动参数反应谱周期为0.45s,相应地震基本烈度属Ⅶ度。
根据工程规模,确定抗震设防烈度为Ⅶ度。
1.4工程病险状况
(1)坝基河床冲洪积层及强~弱风化岩体的承载力满足要求,但结构松散,裂隙发育,变形模量较小。
坝体筑坝土料级配差,碾压机具落后,施工工艺、质量控制不规范,坝体填筑压实度低,长期在荷载及渗透水作用下将产生变形,致使坝基岩(土)体抗滑稳定性差。
坝体填筑压实度低,层间结合不密实,存在层间透水问题。
施工时坝基清基不彻底,且未进行开挖截水槽和帷幕灌浆等防渗处理,存在渗漏问题。
建坝时,左、右坝肩均未进行彻底的表部清挖,也未开挖结合槽进行灌浆处理,同时对坝体与岩石岸坡接触处,在邻近0.5~1.0m范围内未采用渗透性较小的粘土填筑,左右坝肩均存在绕坝渗漏及坝端结合部渗漏问题。
(2)现状坝体形态不规整,坝顶凸凹不平,现状上游坝面护坡块石残缺不全,极其零乱,有沉陷、隆起、风化严重及风浪淘蚀等异常现象,垂直沉降量达8.17%;
下游坝坡坡面凸凹不平,存在浸湿、渗漏现象,坝脚排水沟淤积严重、排水不畅,且无排水棱体,下游坝面浸润线出逸点高程1908.9m,潮湿面积约为320m2。
(3)坝下砌石输水涵洞常年存在漏水,无事故检修闸,闸门大面积锈蚀严重,关闭不严,启闭机老化严重,操作困难,应急能力差,涵洞出口渗漏量约为20L/s。
(4)溢洪道工程老化现象严重,进口已破坏,泄槽严重淤积,墙体开裂、变形、基础不均匀沉陷。
(5)水库运行管理条件差、工作不正常,坝体监测设施不完善;
孔家湾水库现状坝区图片
坝顶不规整路面
上游坝面杂草丛生
上游坝面凹凸不平
上游坝面局部被掏空
下游坡凹凸现象严重
下游坡树木繁茂
下游无排水棱体、排水沟被淤积
涵洞渗水严重
涵洞出口砌石体已变形
溢洪道进口已破坏
溢洪道严重淤积
启闭设备锈蚀变形
据大坝安全鉴定综合评价,孔家湾水库现状工程质量等级为不合格,水库运行管理等级为差,大坝抗滑稳定性差,防洪标准、大坝结构安全等级、,渗流安全等级、抗震安全等级、水库金属结构安全等级等均为C级,综合评定孔家湾水库大坝安全类别为三类坝。
2.工程水文及工程规模
2.1区域水文及气象特性
昭通地处低纬度、高海拔、受季风控制和台阶地形影响的季风高原型气候。
干湿季节分明,干季降水稀少,旱情普遍,雨季降水集中,多洪涝灾害。
降水量的季节变化很大,汛期雨量集中,占年降水量的78%。
水汽以印度洋暖湿气流输送为主,经横断山脉的层层阻隔,在高原上已大为减少。
但因扼居冷锋天气入侵云南的重要门户,当其作用在北部新月形坡面上时,引起强烈的阻挡、抬升和水平辐合作用,而造成滇东北大暴雨区和高值洪水区。
在静止锋作用下,形成了北部湿润和十分湿润、南部半湿润甚至半干旱的中尺度的水文气象规律。
由于山峦高耸,河流深切,相对高差达数百米至千余米之大,气候、土壤和植被的垂直带性十分显著,形成相应的洪水和其它水文现象的垂直带谱也是非常鲜明的。
昭阳区位于云南省东北部,东与贵州省威宁县交界,南与鲁甸县相连,西濒金沙江与四川省金阳县隔江相望,西北、东北与永善、彝良县毗邻。
区内地势西高东低,为滇中凹部的东北端,有较完整的高原地貌。
两大山系横亘境内,东为乌蒙山脉西延伸尾端,山势磅礴,高峰林立;
西为横断山脉凉山山系分支东伸边缘,山高坡陡,海拔悬殊;
大山包乡独石包包海拔3364m,为境内最高点,大寨子乡茅坡海拔494m,是全区最低处。
两山系之间为昭通坝子、洒渔坝子、靖安坝子,均是粮食主产区。
利济河经昭通坝子汇入洒渔河,洒渔河流经洒渔、靖安坝子后出境;
金沙江流经境内23km。
全区坝区占33.6%,山区占64.3%,江边河谷地带占2.1%。
昭通坝子海拔约1950m,地势平坦,丘坝相间,为典型的高原湖积盆地,昭通城坐落在坝子中间。
境内地处暖带,为北纬高原大陆季风气候。
冬季气温较低,夏季气候凉爽,干湿两季分明。
根据昭通气象台观测资料,全年无霜期220天左右,年均气温11.6℃,最热月7月均温19.8℃,最冷月1月均温2℃,全年活动积温≥10℃的3217℃,年均日照时数1902.02小时,年降水量735mm,多年平均最大风速为20.7m/s。
2.2设计洪水
由孔家湾水库安全评价报告知,从工程防洪的重要性、安全性方面考虑,由推荐暴雨洪水法计算出的孔家湾水库设计洪水成果如下表2-1:
表2-1设计洪水成果表
时段
P=0.33%
P=1%
P=2%
P=3.33%
P=5%
洪峰(m3/s)
38.19
32.24
31.93
25.50
23.26
洪量(万m3)
32.57
27.6
26.26
21.9
20
2.3坝顶高程复核
2.3.1基本资料
(1)工程等级及建筑物级别、水库特征水位、地震设防烈度等基本资料
孔家湾水库属小
(一)型水库工程,其主要建筑物为4级,次要建筑物为5级。
(2)水库特征水位及坝高
水库正常蓄水位1912.40m,现状运行水位1909.30m,校核洪水位1915.44m(本次复核值),设计洪水位1914.58m(本次复核值),死水位1907.75m。
孔家湾水库最大坝高11.8m,坝顶高程1916.00m。
(3)根据1/400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),孔家湾水库工程区地震动峰值加速度为0.1g,地震动参数反应谱特征周期0.45S,相应地震基本烈度为Ⅶ度,地震设防烈度取为Ⅶ度。
(4)风速:
据昭通气象资料,上荒冲水库坝址区多年平均最大风速为20.7m/s
(5)大坝参数
据1:
20000库区地形图,可量算得孔家湾水库在设计洪水位下的吹程0.45km,校核洪水位下的吹程0.46km,上游迎水坡边坡系数2.5,坝长160m,。
2.3.2大坝超高复核
按《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)计算:
Y=R+e+A
其中,Y为大坝安全超高值(m);
R为设计波浪爬高(m);
e为风浪壅水水面高度值(m);
A为安全加高值(m)。
对于4级土石坝取累积概率P=5%的爬高值,经计算波浪爬高:
R正常=0.77mR非常=0.48m
风壅水面高用公式计算
,经计算:
e正常=0.003me非常=0.002m
安全加高:
对于4级土石坝,
取A正常=0.5mA非常=0.3m
于是Y正常=1.27mY非常=0.78m
2.3.3工况组合
(1)设计洪水位+正常运用情况超高,坝顶所需防护高程为1915.85m,低于现状坝顶高程0.15m。
(2)校核洪水位+非常运用情况超高,坝顶所需防护高程为1916.22m,高于现状坝顶高程0.22m。
(3)正常水位+非常运用情况超高+地震安全加高。
地震安全加高考虑地震涌浪高0.7m,地震附加沉陷考虑经多年运行和设防烈度,取0.3m,坝顶所需防护高程为1914.18m,低于现状坝顶高程1.82m。
(4)正常水位+正常运用情况超高,坝顶所需防护高程为1913.67m,低于现状坝顶高程2.33m。
表2-2水库坝顶高程复核计算表
序号
项目
水位
超高
所需高程
备注
(1)
设计洪水位+正常运用情况超高
1.27
1915.85
-0.15
(2)
校核洪水位+非常运用情况超高
0.78
1916.22
0.22
(3)
正常水位+非常运用情况超高+地震安全加高
1.78
1914.18
-1.82
(4)
正常水位+正常运用情况超高
1913.67
-2.33
通过对不同频率的设计洪水进行调洪计算,孔家湾大坝不同频率设计洪水位所需坝顶高程见下表。
可见水库大坝目前仅能满足三十年一遇洪水及相应超高要求。
表2-3孔家湾大坝不同频率设计洪水位所需坝高表(超高按非常运用情况)
频率(%)
水位(m)
超高(m)
所需高程(m)
备注
1915.33
1916.11
0.11
3.33
1914.79
1915.57
-0.43
水库现状大坝坝顶高程为1916.0m,以上四种工况所需的最大坝顶高程为1916.22m,高于现状大坝坝顶高程0.22m。
因此,水库大坝不能够满足高程要求。
经本次复核,水库大坝可以满足20年一遇(P=5%)设计洪水及其超高要求,能满足100年一遇(P=1%)的校核洪水,但不能满足相应的超高要求,水库大坝所需最大坝高,高于现状坝顶高程为0.22m。
能满足近期非常运用洪水50年一遇的校核洪水,但不能满足相应的坝顶高程要求。
目前大坝只能满足30年一遇的校核洪水及其超高要求。
2.4死水位
所谓死水位是指能够满足下游用水要求的最低水位。
应根据下游用水量和输水涵洞的过流能力来确定。
经计算确定孔家湾水库的死水位为1907.75m,由水位~库容曲线可查得对应的死库容为9.35万方。
2.5正常蓄水位及正常库容
水库原设计正常蓄水位1912.4m,相应库容89.68万m3,本次设计确定维持水库原设计正常蓄水位1912.40m不变,相应库容为89.68万m3。
3.工程地质条件
3.1区域地质
(1)地层岩性
工程区分布泥盆系、石炭系、二叠系、上第三系及第四系地层,现由新到老分述
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