某水库初步设计方案1.docx
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某水库初步设计方案1.docx
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某水库初步设计方案1
某水库
病害整治工程
实
施
方
案
某水利局勘测设计队
二OO六年十二月
第一章概况
一、工程概况
********水库位于会东县参鱼区新云乡碧落河中游,坝址以上集水面积1.0km2,主河槽长1.8km,平均坡降246‰,总库容12.5万m3,有效库容8.68万m3,死库容0.3万m3,它是集农灌、防洪、养殖为一体的小
(二)型水利工程。
设计灌面380亩,现有灌面330亩。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道及防水设备组成,水库于1971年动工兴建,1972年3月完工。
(一)大坝
该水库大坝为多种土质坝,最高坝高18m,坝长62.2m,坝顶宽3.4m,坝顶高程1839.82m,内外坝坡均较陡,内坝平均边坡1:
1.8,外坝平均边坡1:
2.1。
(二)溢洪道
水库溢洪道位于大坝左侧,为开敞式宽顶正堰,底板高程1836.73m,尾部跌坎泄流,无消能设施。
(三)防水设备
水库防水设备位于大坝右侧,采用卧管和浆砌石无压方涵放水,方涵洞径为0.4×0.45m,设计最大放水流量为0.5m3/s。
二、病害成因
********水库系1972年建成,由于受当时的人力、物力、财力、技术诸多因素的制约,修建时仅从当时的现状和需要出发,对水库库区的地质、水文及环境未进行系统的分析论证,工程无正规设计,水文、水利以当时四川省水利电力厅定型设计资料为依据,作过一些简单计算。
但坝体土料未进行含水量、干湿容重、饱和容重的测试,更无力学指标分析,施工中仅采用较原始的石滚碾压筑坝,施工质量差,现场无从事水利工程建筑的技术人员指导施工。
1973年8月第一次洪水将坝顶冲跨,跨坝高度基本到达倒滤层,在当年9月修复。
现坝体的右侧脚有一股集中渗漏水,水库达正常水位时,漏水量约1.5L/s;左坝肩也在正常库容时有绕坝渗漏,漏水量约2.3L/s。
据了解,绕坝渗漏系左坝肩在回填过程中新老土层接触面处理不好所造成。
第二章洪水复核
第一节水文气象
一、气象与水文
********水库海拔高程1800多米,库区集雨面积1.0km2,植被较好,雨量充沛,水库流域属亚热带高原季风气候类型,主要特点是气候温和,降水充沛,四季较为分明。
据会东县气象站资料统计,多年平均降雨量为1029.9mm,汛期5—10月,降雨量960.1mm,占年降雨量的93.2%,平均气温为16.1℃,多年平均日照2322.8h,最多年为2605.6h,最少年为2019.6h。
二、基本资料
已收集到的资料有:
万分之一的********水库集雨面积图、两千分之一的库区地形图、《四川省水文计算手册》。
第二节设计洪水
水库流域内的洪水主要是由暴雨产生的,不同频率的暴雨产生不同频率的洪水,洪水与暴雨同步,由于该流域内既无实测洪水资料,又无邻站相似流域洪水资料可以借用,因此,我们在对该水库进行洪水复核时,主要采用了推理公式法,从而推求出设计洪水,采用计算数据以《四川省水文手册》为准。
一、设计洪水标准的确定
本工程属于小
(二)型水利工程,在对大坝的安全鉴定中,要求重新核定大坝在正常和非正常运行情况下应达到的洪水标准,原设计确定的********水库设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为200年一遇。
根据SL252—2000、GB50201—94的规定,该工程为小
(二)型水利工程,主要建筑物为五级,设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为200年一遇。
二、设计洪峰流量Qm的推求
采用推理公式计算,其式为Q=0.278ψ·F;
1、流域特征参数
在万分之一的********水库集雨面积图上用求积仪量算得
a、流域面积F=1.0km2;
b、主河槽长度L=1.8km;
c、主河槽平均坡度J=246‰。
2、多年平均24小时暴雨均值:
H24=80mm,变差系数Cv=0.23,取偏态系数Ss=3.5×0.23。
H24p=H24×kp(kp—查皮III曲线求得)
3、暴雨特征参数n×s
a、暴雨衰减指数n2=a2+b2Lgp,n1=a1+b1Lgp。
查手册得知:
a2=0.643b2=0.011;a1=0.318,b1=0.033(P为设计频率)。
b、暴雨雨力:
S=H24p×24n2-1.
4、损失参数μ=KF-0.19K=3.6(流域位于四川省凉山地区)。
该值μ为均值,还应乘以皮III曲线的模比系数Kp值,并根据流域特征作出适当调整。
5、汇流参数:
m=0.318θ0.204,m=0.394。
θ=
6、洪峰流量系数:
ψ=1-1.1·τon
7、汇流历时:
τ=τoψ-τo=[]
各种设计频率下的洪峰流量表
年
频率
%
H24p
s
n1
n2
μ
θ
m
ψ
τo
h
τ
h
Q
m3/s
20
5
133.6
44.07
0.341
0.651
5.112
2.827
0.394
0.864
1.10
1.149
9.67
200
0.5
183.2
58.35
0.308
0.640
6.336
2.827
0.394
0.879
1.01
1.05
13.80
三、设计洪水总量
选择单峰洪水进行计算
1、设计暴雨历时:
T=12.8×1.01/4=12.8h<24h。
2、求出的T<24h,则设计暴雨量由式:
Htp=SpT1-2np确定。
3、洪水总量:
Wp=0.1hF
各种设计频率下的洪水总量计算表
洪水频率(%)
设计暴雨历时T(h)
设计暴雨雨力Sp(mm/h)
暴雨公式指数n2p
历时T设计暴雨Htp(mm)
暴雨径
流指数
h
设计洪水总量Wp(万m3)
5
12.8
44.07
0.651
107.29
89.09
8.909
0.5
12.8
58.35
0.640
146.10
121.32
12.132
备注
解析法计算见表一
N2p=a2+b21gb
H24=SpT1-n2
选用凉山地区内插表5—7
Wp=0.1hF
四、水库调洪演算
a、坝顶高程1839.822m。
b、溢洪道堰顶高程1836.763m,溢流堰净宽2.40m。
且为开敝式无坎侧墙浆砌堰,溢洪道出流公式按宽顶堰自田出流公式计算:
Q=MBh3/2,(m=1.5)。
c、洪水复核时,采用高切林法来推求调洪库容。
假定设计洪水过程线为三角形,洪水来临时,库水位已与溢流堰水位齐平,即将溢洪道堰顶高程1836.763m定为起调水位,采用简化三角法,其公式为:
q=Q(1—Vm/Wm),其库容q—V下泄流量关系见下表:
序号
库水位(m)
水库
容积
(万m3)
堰顶
以上容积(万m3)
堰上
水深
n(m)
出库
流量
q(m3/s)
备注
1
1836.763
8.68
0
0
0
2
1837.163
9.45
0.77
0.4
0.91
3
1837.563
10.22
1.54
0.8
2.58
4
1837.963
10.99
2.31
1.2
4.73
5
1838.363
11.83
3.15
1.6
7.29
6
1838.763
12.74
4.06
2.0
10.18
7
1339.163
13.51
4.83
2.4
13.39
8
1839.563
14.56
5.88
2.8
16.86
9
1839.822
15.05
6.31
3.059
19.26
利用上式并结合q—V关系曲线图,进行简化三角形图解法(见附图)现将计算结果列表如下:
调洪演算结果表
频率(%)
洪水总量Wp(万m3)
洪峰
流量Qm(m3/s)
调洪库容Vp
最大下
泄流量qm(m3/s)
总库
容V
(万m3)
最高
洪水位(m)
备注
5
8.909
9.67
2.9
6.522
11.8
1838.249
0.5
12.132
13.80
3.85
9.41
12.46
1838.662
第三节坝顶高程核算
一、坝顶高程的校核
********水库大坝属多种土质坝,最大坝高为18m,设计坝顶高1840m,经实测坝顶最低点为1839.822m,坝顶高程核算以此高程作为校核依据。
根据长江流域规划办公室水文处编写的《水利工程实用水文水利计算》规定,设计坝顶高程由下式确定计算:
G坝=Z校+a+δ
式中:
G坝——土坝坝顶高程(m);
Z校——校核洪水位(m);
a——波浪爬高(m);
δ——安全超高(m)。
在正常运行时,δ=0.5m,非常运用时δ=0.3m,其中波浪爬高a用下式确定:
a=3.2kh波tga
h波=0.0208V5/4D1/3
式中:
k——坡面粗糙系数,本坝是干砌块石护坡k=0.8;
a——坝的内坡与水平线夹角,本坝内坝边坡系数m=1:
1.8,tga=0.556;
h波——波浪高(m);
V——垂直于坝轴方向的历史最大风速,该地区最大风力为8级,V=18m/s;
D——坝址与对岸的最大距离,实测D=0.3km。
坝顶高程核算表
频率
(%)
最高洪水位
2m
波浪高H波(m)
波浪爬高
a(m)
安全超高δ(m)
需要坝顶高
V1(m)
实测坝顶高
V2(m)
V2-V1(m)
备注
5
1838.249
0.52
0.74
0.5
1839.489
1839.822
0.333
安全
0.5
1838.662
0.52
0.74
0.3
1839.702
1839.822
0.12
安全
计算结果表明,大坝能满足20年一遇的设计洪水也能满足200年一遇的校核洪水。
第三章水库整治方案
上游坝面削坡平整坝面,铺设土工膜,在高程1837.76m、高程1833.90m、高程1828.28m处分别设置防滑齿槽,左、右岸沿坝坡也各设一道防滑齿槽,左坝肩铺膜范围应增加到一定长度,以防治绕坝渗漏,最后用块石护坡处理。
1、铺膜范围
根据该坝的病害情况和长期运行观察,两处渗漏均是库水位达到正常水位时产生的,因此内坝坡铺膜高度应在正常水位以上,我们选择铺膜高程从1837.76m到1828.28m,高差9.48m,斜长17m,铺膜面积1200m2。
2、防渗体基面设计
为增强防渗体的稳定性,在内坝面开挖五条防滑齿槽,其中三条顺坝轴线方向,另外两条沿坡面方向。
下部防滑齿槽底宽1.2m、顶宽0.5m、深1.4m,边坡为1:
0.5;中部齿槽底宽0.3m、深0.5m:
上部齿槽底宽0.5m、深0.7m。
在施工中,先用M7.5水泥砂浆在沟槽内铺3—5cm厚,再将土工膜埋入槽内,最后用C8混凝土回填,并筑成高0.4m的防滑墩止滑。
3、保护层厚度确定
采用土工膜防渗时,为防止土工膜受损,在土工膜上应回填一定厚度的粘土保护层,根据本工程的实际情况,保护层厚度垂直于坝坡面确定为0.4m。
4、施工中应注意的问题
(1)、土工膜应顺坡面自上而下铺设。
(2)、土工膜可根据情况用胶或电动焊膜机粘接。
(3)、土工膜搭接面一定要干净。
工程量汇工总表
序号
名称
单位
数量
备注
1
土工膜铺设
m2
1800
2
块石护坡
m3
450
3
土方回填
m3
270
4
浆砌块石
m3
258.7
5
土方开挖
m3
576
第四章工程概算
(一)、编制原则
本工程执行四川省水电厅有关文件、规定、办法、定额和费率标准。
(二)、主要依据
1、四川省水利电力厅文件,川建管(1998)379号《四川省、重庆市水利电力工程设计概(估)算编制规定》。
2、四川省水利电力厅文件,川水发(1997)495号《四川省、重庆市水利电力工程设计概算定额》。
3、四川省水利电力厅文件,川水发(1997)495号《四川省、重庆市水利电力工程施工机械预算定额》。
4、四川省水利电力厅文件,川水发(1997)7号《关于我省1997年编制水利水电工程概算材料预算价格的通知》。
(三)、基础资料
1、人工预算单价
按三级以下施工企业计算,每工日10元。
2、建筑材料预算价计算
反滤层材料碎石采用人工开采块石后,通过筛选收集。
主要材料如水泥、砂、块石、木材、炸药等均按当地市场价计算。
3、水、电单价
本工程施工用电采用地方电网供电,电价为0.4元/度;水按当地水价0.5元/m3计算。
4、工程概算见表
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- 水库 初步设计 方案