东海县郑庄水库报废论证报告.docx
- 文档编号:30131299
- 上传时间:2023-08-05
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:56.12KB
东海县郑庄水库报废论证报告.docx
《东海县郑庄水库报废论证报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《东海县郑庄水库报废论证报告.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
东海县郑庄水库报废论证报告
连云港市东海县牛山镇
郑庄水库报废论证报告
连云港市水利规划设计院有限公司
资质证书编号:
102802—sy
二〇一〇年一月
批准:
梁化成
核定:
吴新民
审查:
卢士亮
编写:
蔡金来
第一章运行现状
1.1基本情况
郑庄水库位于东海县县城城区内,西双湖水库下游。
集水面积3.3km2,其校核水位29.87m,相应校核库容87.39万m3,其中防洪库容50.39万m3,兴利水位28.50m,兴利库容为37.00万m3;设计水位29.54m,设计库容65.57万m3,汛限水位28.50m,属小
(2)型水库。
该库1957年秋开工兴建,1958年建成蓄水。
主要建筑物有:
1、均质土坝一座,长900m,坝顶高程31.00m,坝顶宽6.00m,最大坝高6.5m,迎水坡比1:
2.5、背水坡比1:
2.0。
从坝脚护至坝顶有块石护坡,护坡厚0.35m,目前块护坡损毁严重。
2、灌溉涵洞一座,建于1958年春天,单孔浆砌石块石结构,孔径0.40×0.50m(宽x高),设计流量0.70m3/s,底板高程27.30m,洞身长19.50m,为钢筋砼闸门,配3t手摇螺杆式启闭机。
3、泄洪涵洞一座,为2007年对原溢洪闸拆建而成,单孔钢筋混凝土箱式,断面为3.0×3.0m(宽x高),底板高程24.50m,配10t手电两用螺杆启闭机,洞首和洞身为钢筋砼,上、下游挡土墙为浆砌块石结构,设钢筋混凝土消力池。
该库设计效益以灌溉、防洪为主,结合水产养殖等综合利用。
设计灌溉面积700亩,养鱼面积308亩。
1.2工程建设配套情况
郑庄水库工程建设配套情况如下:
(1)大坝
水库大坝于1957年秋动工,1958年春合拢,由牛山公社组织民工实施,并调集石榴、石梁河二公社部分大队的民工。
因时间紧、任务重,在施工中未清理坝基,也未打夯、碾压,筑坝土料主要为包浆土,由人力挑抬和独轮车运土。
完成坝长900m,达到坝顶高程30.50m、坝顶宽4.0m、迎水坡比1:
2.5、背水坡比1:
2.0。
1995年11月牛山镇人民政府又组织郑庄、东蔡、山后三个行政村对大坝复土加高,坝顶高程加到31.00m,坝顶宽加到6.0m,坡比不变。
(2)灌溉涵洞
灌溉涵洞位于0+670处,建于1958年春天,单孔浆砌石块石结构,孔径0.40×0.50m(宽x高),底板高程27.30m,洞身长19.50m,为钢筋砼闸门,配3t手摇螺杆式启闭机。
(3)泄洪涵洞
泄洪涵洞位于0+520处,1962年建,单孔,净宽3.0m,底板高程24.50m,除闸身底板为砼,其它均为浆砌石结构。
泄洪涵洞自兴建后,曾先后四次进行较大维修。
第一次是在1963年春天,解决钢筋混凝土闸门漏水问题。
第二次为1991年春,加固闸后胸墙、更换闸门止水橡皮。
第三次维修是1997年春,将钢筋混凝土预制闸门更换为钢闸门,规格为2.50×3.00m(高×宽),同时更换一台10t启闭机,但由于河北晋县东风启闭机厂生产的启闭机质量有问题,在当年汛期试行检查时,启闭机底座发生了断裂。
第四次为1999年春天,将原10t启闭机更换为15t启闭机,对闸身两侧岸翼墙灌浆处理,翻修下游护坡。
2007年,将原泄洪涵洞拆建为单孔钢筋砼箱涵,断面为3.0×3.0m(宽x高),底板高程24.50m,配10t手电两用螺杆启闭机,设钢筋混凝土消力池。
(4)大坝块石护坡
1977年汛前做大坝块石护坡,从坝脚护至坝顶,护坡厚0.35m,目前块护坡损毁严重。
以上各项工程,共完成土方12.95万m3,石方0.15万m3,混凝土50.00m3;累计投资83.85万元,其中国家补助20.00万元,自筹63.85万元。
1.3运行管理
1.3.1工程管理
郑庄水库属国家所有,隶属东海牛山镇水务站管理,管理制度健全,现有管理人员2人,能够严格执行规章制度,坚持日常看护;其汛限水位为29.00m,汛期库水位超过汛限水位29.00m时,水库通过泄洪涵洞开始泄流。
1.3.2大坝运行情况
(一)建设和运行过程中发生的重大事故及处理情况
1974年汛期,发生特大洪水,牛山公社组织郑庄大队社员日夜守护大坝,准备草包、木板、门板等防汛物资,有效地阻止了洪水漫坝和溃堤险情的发生,同时发现大坝局部有散浸现象,又及时组织人工进行封堵,确保了堤坝的安全。
(二)当前工程存在的问题
郑庄水库自投入运行以来,发挥了较好的经济效益和社会效益,为该地区的防洪、灌溉做出了重要贡献。
由于该水库兴建年代久远,经过多年运行,陆续暴露出一些问题,目前工程设施存在如下安全隐患:
(1)大坝坝体及基础土质差、渗水严重,严重影响大坝安全和稳定;
(2)迎水坡块石护坡块石损毁严重;
(3)灌溉涵洞为浆砌石结构,不满足抗震要求,洞身出现裂缝,墙体有5处冒水,启闭机启房倾斜,启闭机老化,已不能正常使用;
(4)无防汛进库路;
(5)无管理、通讯、观测设施。
由于该水库存在上述安全隐患,又位于东海县城中心,如不尽快采取措施,会对水库的防洪保安带来一定的威胁。
2005年经连云港水利局鉴定,由于郑庄水库存在诸多问题,通过专家鉴定为三类坝,属病险水库,急需加固。
第二章运行效益
郑庄水库是一座以农业灌溉和防洪为主,兼起养殖等综合利用的小型水库,集水面积为3.3平方公里,玉带河将西双湖水库与郑庄、英疃小水库串联起来,由于城区扩大及行政新区的建设,两小水库灌区已经变成新城区,新城区已建至石安河南岸,依据东海新城区规划建设要求,在城区内水库不得蓄水过高,若郑庄水库蓄水过高,大坝又存在严重的工程隐患,一旦水库溃坝,将造成严重的生命安全与财产损失,故该水库已不具备灌溉调水和防洪保安功能。
第三章洪水复核
3.1洪水标准
水库洪水复核根据江苏省水利厅苏水管(2004)191号文的规定,郑庄水库为小
(2)型水库,工程等别为Ⅴ等,相应建筑物为5级建筑物。
洪水复核采用20年一遇设计,200年一遇校核标准,设计暴雨均用24小时点暴雨进行计算。
计算方法采用江苏省中小型水库调洪计算软件(河海大学、江苏防办)进行调洪演算。
郑庄水库流域面积F=3.30km2,干流长度L=1.00km,干流比降J=13‰,现有坝顶高程31.00m,泄洪涵洞净宽3.0m,堰顶高程24.50m。
3.2调洪计算
起调水位按高程29.00m计算,泄洪涵洞下泄流量按下面公式计算:
Q=μeB[2g(H0-εe)]1/2
式中:
μ为流量系数,e为闸门开启高度,B为闸孔净宽,H0为堰顶前水头,ε为闸后水垂直方向收缩系数。
水库水位与库容数值查水库水位库容关系表。
洪水重现期设计为20年,校核为200年。
并考虑上游西双湖水库的影响,将其与郑庄水库同频率洪水的泄量(见20年一遇设计、200年一遇校核情况西双湖水库湖东闸泄流量表)叠加参与调洪,采用江苏省中小型水库调洪计算软件,选中小型水库调洪资料表中的沂沭泗流域(新沂以东),将以上有关数据输入基本资料表中,并运行产生水库洪水演算基本资料表。
在调洪计算表中输入起调水位29.00m,并运行产生水库设计洪水与校核洪水计算成果表。
从水库设计洪水与校核洪水计算成果表可以看出:
水库的设计洪水位为29.54m,校核洪水位为29.87m。
郑庄水库洪水演算基本资料表
水库名称
郑庄水库
重现期
(年)
设计
20
流域面积
(平方公里)
3.3
校核
200
设计点
暴雨量
设计
10分钟
35.0
1小时
107.5
6小时
178.5
24小时
258.3
校核
49.6
165.2
283.9
410.8
点面雨量折算系数
1.000
0.996
0.998
0.999
干流比降(万分之一)
13.000
干流长度(公里)
1.00
序号
水位
(米)
库容
(万立米)
下泄流量
(秒立米)
序号
水位
(米)
库容
(万立米)
下泄流量
(秒立米)
1
29.00
38.80
0.00
16
2
29.50
63.30
30.75
17
3
30.00
95.60
32.69
18
4
30.50
136.20
34.47
19
5
31.00
18.20
36.19
20
6
21
7
22
8
23
9
24
10
25
11
26
12
27
13
28
14
29
15
30
汇流系数:
τ=1.350θ^0.34,θ=F/J^0.33333τ=1.5149小时
郑庄水库设计洪水与校核洪水计算成果表
设计洪水演算(重现期为:
20年)
校核洪水演算(重现期为:
200年)
序号
降雨
设计入流
计算出流
水库水位
水库库容
序号
降雨
设计入流
计算出流
水库水位
水库库容
初始
4.6
0.00
0.00
29.00
38.80
初始
7.9
0.00
0.00
29.00
28.80
1
4.6
2.1
0.39
29.01
39.11
1
7.9
3.61
0.67
29.01
39.33
2
5.4
4.2
1.41
29.02
39.92
2
9.1
7.23
2.42
29.04
40.73
3
5.4
4.56
2.50
29.04
40.80
3
9.1
7.80
4.30
29.07
42.22
4
5.4
4.94
3.33
29.05
41.45
4
9.1
8.39
5.70
29.09
43.34
5
5.4
4.93
3.92
29.06
41.92
5
9.1
8.38
6.69
29.11
44.13
6
6.2
4.94
4.29
29.07
42.22
6
10.4
8.39
7.31
29.12
44.63
7
6.2
5.29
4.60
29.07
42.46
7
10.4
8.96
7.81
29.13
45.03
8
6.2
5.67
4.92
29.08
42.72
8
10.4
9.55
8.35
29.14
45.45
9
10.4
6.62
5.37
29.09
43.08
9
18.0
11.28
9.11
29.15
46.06
10
10.4
7.60
6.01
29.10
43.59
10
18.0
13.05
10.24
29.17
46.96
11
10.4
8.55
6.77
29.11
44.20
11
18.0
14.77
11.59
29.19
48.03
12
21.8
9.53
7.61
29.12
44.86
12
37.1
16.54
13.09
29.21
49.23
13
106.1
34.06
12.84
29.21
49.03
13
163.5
54.24
21.31
29.35
55.78
14
13.2
58.63
25.19
29.41
58.87
14
22.8
92.00
31.26
29.63
71.84
15
6.2
33.67
30.89
29.54
65.57
15
10.4
53.47
32.15
29.86
86.61
16
6.2
8.9
29.66
29.48
62.43
16
10.4
15.23
32.20
29.87
87.39
17
6.2
7.27
21.71
29.35
56.10
17
10.4
12.37
31.80
29.77
80.84
18
0.0
5.67
16.09
29.26
51.62
18
0.0
9.55
31.36
29.66
73.41
19
0.0
2.82
11.73
29.19
48.14
19
0.0
4.76
30.84
29.52
64.79
20
0.0
0.00
7.92
29.13
45.11
20
0.0
0.00
21.68
29.35
56.08
21
0.0
0.00
5.00
29.08
42.79
21
0.0
0.00
13.69
29.22
49.71
22
0.0
0.00
3.16
29.05
41.32
22
0.0
0.00
8.64
29.14
45.69
23
0.0
0.00
2.00
29.03
40.39
23
0.0
0.00
5.46
29.09
43.15
最大值
106.1
58.63
30.89
29.54
65.57
最大值
163.5
92
32.20
29.87
87.39
总降雨量
总入流
总出流
蓄量变化
总降雨量
总入流
总出流
蓄量变化
240.0
79.19
77.87
1.59
392.3
129.45
124.17
4.35
注:
⑴降雨单位:
毫米⑵流量单位:
秒立米总入流量、总出流量:
万立米
⑶水位单位:
米⑷库容单位:
万立米⑸计算时段长:
1小时
3.3坝顶高程复核
根据江苏省水利厅苏水管[2004]191号文规定:
H=h洪水位+h浪高+h加高
h浪高=3.2kh波高tgθ
h波高=0.0166v5/4D1/3
3.3.1基本资料
表3-1 郑庄水库坝顶高程复核基本资料表
吹程D(km)
多年平均最大风速V(m/s)
坝坡面糙率系数k
迎水面坡比tgθ
扩大系数
1.5倍的风速
0.25
16.8
0.8
2.5
1.5
25.2
说明:
1、k值,平滑坡面为1.0,干砌块石为0.80,抛砌块石坡面为0.75;
2、风速V值,设计工况应扩大1.5倍,校核工况取多年平均最大风速值。
3.3.2风浪爬高计算
表3-2 郑庄水库风浪爬高计算表
系数
v(5/4)
D(1/3)
波高(h波高)
风浪爬高(h浪高)
设计
0.0166
56.4613
0.63
0.59
0.605
校核
0.0166
34.0123
0.63
0.356
0.364
3.3.3坝顶高程计算
表3-3 郑庄水库坝顶高程计算表
水位组合
水位
风浪爬高(h浪高)
安全加高(h加高)
设计(校核)坝顶高程
实际大坝高程(M)
设计
29.54
0.61
0.5
30.65
31
校核
29.87
0.36
0.3
30.53
31
由上述计算得:
设计坝顶高程:
30.65m<31.00m
校核坝顶高程:
30.53m<31.00m
故郑庄水库现状坝顶高程能满足20年一遇设计、200年一遇校核洪水标准。
第四章工程质量评价
4.1现场安全检查
2004年12月10日,由东海县水务局、东海县水利勘测设计室、牛山镇水利站等单位7位技术人员对郑庄水库大坝、泄洪涵洞、灌溉涵洞等主要工程进行现场勘测,情况汇总如下:
(1)大坝背水坡坝无反滤体;
(2)灌溉涵洞启闭机老化严重,运行不灵活;
(3)迎水坡护坡块石局部风化,坍塌脱落严重;
(4)水库地处城区,管理难度较大,无管理房,无通讯设施;
(5)新拆建的泄洪涵洞下游护砌不足。
4.2工程质量评价
(1)大坝
水库大坝于1957年秋动工,1958年春合拢,由牛山公社组织民工实施,并调集石榴、石梁河二公社部分大队的民工。
因时间紧、任务重,在施工中未清理坝基,也未打夯、碾压,筑坝土料主要为包浆土,由人力挑抬和独轮车运土。
1995年11月牛山镇人民政府又组织郑庄、东蔡、山后三个行政村对大坝复土加高,坝顶高程加到31.00m,坝顶宽加到6.0m,坡比不变。
目前大坝坝体及基础土质差、渗水严重,背水坡坝无反滤体,迎水坡护坡块石局部风化,坍塌脱落严重。
(2)灌溉涵洞
灌溉涵洞建于1958年春天,单孔浆砌石块石结构,孔径0.40×0.50m(宽x高),底板高程27.30m,洞身长19.50m,为钢筋砼闸门,配3t手摇螺杆式启闭机。
目前灌溉涵洞洞身出现裂缝,墙体有5处冒水,启闭机启房倾斜,启闭机老化,已不能正常使用。
(3)泄洪涵洞
现状泄洪涵洞为2007年拆建的,洞首与洞身为C25钢筋砼结构,上、下游挡土墙为浆砌块石结构,设钢筋混凝土消力池,质量完好,过流能力满足要求。
第五章结构安全评价
5.1基本资料及评价依据
(1)郑庄水库实测大坝纵、横断面图(东海县水务局2002年);
(2)《东海县郑庄水库除险加固工程地质勘察报告》(南京大学地质工程勘察设计院2004年12月);
(3)《东海县郑庄水库大坝现场安全检查报告》;
(4)《东海县郑庄水库主体建筑物安全性认定报告》;
(5)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001);
(6)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)。
5.2大坝变形评价
5.2.1大坝沉降分析评价
根据现状测量资料,沿坝轴线进行高程分析对比,郑庄水库大坝坝顶高程相差0.3m,大坝背水坡有不同程度的陷坑及较多的雨淋沟,经50多年运行,大坝目前基本稳定。
5.2.2大坝裂缝分析评价
根据近几年来观察及现场检查情况来看,郑庄水库大坝未出现明显的裂缝,但坝体、坝基有明显渗水现象。
5.3抗滑稳定评价
郑庄水库位于东海县城中部牛山镇境内。
由《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)规定,东海县西部双店至徐塘一线以西地区为Ⅷ度区,东部地区为Ⅶ度区。
郑庄水库在Ⅶ度区内(见中国地震动参数区划图)。
为确保工程安全,地震动峰值加速度取0.15g,地震动反应谱特征周期0.35s。
郑庄水库属小
(2)型,工程等别为Ⅴ等,对应的建筑物按5级水工建筑物要求复核。
5.3.1复核资料
(1)水位组合
组合1:
兴利水位29.00m+Ⅶ地震
组合2:
校核水位29.87m
(2)复核计算断面
根据大坝实际情况及2004年12月南京大学地质工程勘察设计院提供的《东海县郑庄水库除险加固工程地质勘察报告》提供土体物理力学性质指标值,选取最危险断面3-3′及4-4′进行复核。
各断面基本数据见表5-1
表5-1复核断面基本数据表
断面桩号
计算指标
3-3′断面
0+520
4-4′断面
0+670
坝顶高程(m)
31.0
31.0
坝顶宽(m)
8.00
8.00
迎水面地面标高(m)
26.00
26.50
背水面地面标高(m)
26.00
27.50
迎水面坡比1/m1
2.20
1.65
背水面坡比1/m2
2.20
1.40
(3)土体物理力学性质指标
据2004年12月南京大学地质工程勘察设计院提供的《东海县郑庄水库除险加固工程地质勘察报告》,各断面土体物理力学性质指标见表5-2。
表5-2物理力学性质指标表
断面名称
土体编号及类别
物理力学指标
比重Gs
重度
γ
KN/m3
干重度
γd
KN/m3
孔隙比
e
内聚力C
KPa
内摩擦角Φ
度
3-3’
0+520
1层堆土
2.74
18.4
14.7
0.823
56
20.9
3层砂壤土
2.74
19.0
14.9
0.727
27
11.1
4-4’
0+670
1层堆土
2.72
19.0
15.4
0.658
54
16.6
3层砂壤土
2.75
19.1
15.1
0.699
43
16.2
5.3.2坝体浸润线计算
因大坝下游无水,浸润线方程计算按不透水地基,下游水位按地面高程进行。
根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)附录E,不透水堤基均质土坝渗流计算公式计算:
L1=L+△L
式中q—单位宽度渗流量(m3/s·m);
k—坝身土体渗透系数(m/s);
H1—上游水深(m);
H2—下游水深(m),H2=0;
h0—下游出逸点高度(m);
m1—上游坡坡率;
m2—下游坡坡率;
将已知数值代入公式,
(1)和
(2)并联立可求解坝坡逸出点高度h0,具体见浸润线计算成果表5-3:
表5-3浸润线计算成果表
断面桩号
水库水位m
出逸点高h0
浸润线方程
3-3’
29.00
0.46
29.87
0.83
4-4’
29.00
0.46
29.87
0.84
5.3.3复核计算方法
组合1、组合2二种情况采用圆弧法进行电算,浸润线以上部分用湿容重,浸润线以下部分滑动力用饱和容重,抗滑力用浮容重。
5.3.4复核计算成果
上游水位取相应水位,下游取渗流浸润线逸出点高程,计算出在最不利情况下的最小安全系数,计算成果见表5-4及5-5:
表5-4主坝坝坡稳定计算成果表(组合1)
断面
桩号
水库水位
(m)
上游最小安全系数
下游最小安全系数
允许安
全系数
备注
3-3′
29.00
2.803
2.607
1.05
地震期
4-4′
29.00
4.264
4.241
1.05
地震期
表5-5主坝坝坡稳定计算成果表(组合2)
断面
桩号
水库水位
(m)
上游最小安全系数
下游最小安全系数
允许安
全系数
备注
3-3′
29.87
3.441
2.93
1.15
4-4′
29.87
5.286
5.243
1.15
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)第8.3.1、8.3.10、8.3.11规定:
组合1坝坡抗滑稳定最小安全系数[Kc=1.05],组合1、组合2的坝坡抗滑稳定最小安全系数规范值[Kc=1.15]。
表中计算成果表明:
组合1:
在兴利水位29.00m+
度地震力作用下最危险断面抗滑稳定安全系数Kmin=2.607大于允许安全系数1.05;
组合2:
校核水位条件下,最危险断面的抗滑稳定安全系数Kmin=2.93,大于允许安全系数1.15。
5.4抗震稳定评价
(1)大坝
经以上大坝断面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 东海县 水库 报废 论证 报告