小二型水库除险加固工程初步设计报告（文字） - 图文

****市******（名称）水库除险加固工程

初步设计报告

（名称）水利水电勘测设计院二〇一一年十二月

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批准： 审定： 审查： 效核： 编写：

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（名称）水库涵管中随处可见底部裸露的钢筋（弯道处更加严重） 图一 图一、

（名称）水库涵管混凝土出现破损 图二 图二

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（名称）水库涵管拱圈出现渗漏 图三

图三

（名称）水库上游坝面干砌石护面出现破损 图四 图四

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（名称）水库下游出现管涌 图五 图五

（名称）水库模糊不清的水位标尺（唯一的监测措施）图六 图六

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（名称）水库锈迹斑斑的闸门 （图七 ）及锈蚀的丝杠和横梁 （图八） 图七

图八

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目录

1.综合说明 ................................................................................................................................ 1 1.1序言 .............................................................. 1 1.2水文及调洪演算 .................................................... 2 1.3地质 .............................................................. 3 1.4工程任务内容 ...................................................... 3 1.5工程总投资 ........................................................ 3 2.工程概况及现状情况 ............................................................................................................ 6 2.1工程概况 .......................................................... 6 2.2工程现状 .......................................................... 8 3水文 ....................................................................................................................................... 11 3.1流域概况 ......................................................... 11 3.2气 象 ........................................................... 12 3.3洪水 ............................................................. 13 3.4雨 涝 ........................................................... 17 3.5设计洪水过程线 ................................................... 18 4地质 ....................................................................................................................................... 20 4.1工程地质 ......................................................... 20 4.2水文地质 ......................................................... 21 4.3力学试验 ......................................................... 21 4.4地质条件评价 ..................................................... 22 5.工程布置及建筑物 .............................................................................................................. 24 5.1设计依据 ......................................................... 24 5.2工程当前主要任务为 ............................................... 25 5.3除险加固工程的建筑物设计 ......................................... 25 6施工组织设计 ....................................................................................................................... 49 6.1工程条件 ......................................................... 49 6.2施工导流 ......................................................... 51 6.3主体工程施工 ..................................................... 52 7 水库淹没处理及工程永久占地 ........................................................................................... 54 7.1 水库淹没 ......................................................... 54 7.2 工程永久占地 ..................................................... 54 8 工程管理 .............................................................................................................................. 54 8.1 机构设置 ......................................................... 54 8.2 管理范围和管理设施 ............................................... 54 8.3 工程管理运行 ..................................................... 54

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9 环境保护 .............................................................................................................................. 55 9.1 水库除险加固工程队环境的影响 ..................................... 55 9.2 环境保护措施 ..................................................... 55 10投资概算 ............................................................................................................................. 56 10.1投资概算 ........................................................ 56 11经济评价 ............................................................................................................................. 61 11.1经济评价依据 ................................................................................................................. 61 11.1.1 评价依据 ...................................................... 61 11.1.2主要参数 ...................................................... 61 11.2国民经济评价 ................................................................................................................. 62 11.2.1 费用计算 ...................................................... 62 11.2.2效益计算 ...................................................... 63 11.2.3 国民经济评价指标 .............................................. 64 11.2.4敏感性分析 .................................................... 65 11.3评价结论 ......................................................................................................................... 65

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1.综合说明 1.1序言

1.1.1工程基本概况

******（名称）水库，位于******城北环路（名称）口，修建于2004年，由北京国电水利电力工程有限公司设计，水库工程项目属于******城防护工程之一，是和县城汉江沿岸堤防工程为一体的项目工程，承担着县城东段防洪滞洪的重要作用。

******（名称）水库工程修建原因是：汉江涨水时，汉江水倒灌。因此必须找出一个合理的方案，能使（名称）水顺利排入汉江又不致使江水倒灌淹没其下游地区，采用在（名称）口316国道处的填方路堤蓄水滞洪后将经调节后的洪水经长820m的涵管排入汉江。

水库由大坝、放水塔、泄洪涵管、防洪闸门和排涝泵站组成，大坝型为粘土心墙土石坝，坝址位于******县城北环城路（名称）沟口。控制流域面积17.5km2，现最大坝高19.35m，总库容64m3。

按照防洪标准要求，确定（名称）水库大坝的防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水效核，水库应该属于Ⅴ等工程，建筑物等级为5级。水库主要为县城东段辖区2.31万人、0.18万亩菜地及相关城市基础设施免受洪水威胁。该水库由******水利局下属的防洪工程运行管理站管理。（名称）水库的修建由于受到了资金、施工设备和施工技术的限制，且水库处于县城中部，其位置特殊，受地形条件限制在建设时没有设置溢洪道，所有来水均通过压力涵管排入汉江，致使工程建成之时就存在不同程度的安全隐患，加之多年运行期间发生的洪水频率有所增加，同时，水库自投运后没有正常维修，水库病情严重。

（名称）水库为自由调节，当汉江涨洪时，洪水进入泄洪涵管，当水库水位高于汉江洪水位或汉江洪水位降落时，水库中的洪水通过

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泄洪涵管排入汉江。

按照规范要求，水库正常运行滞蓄三十年洪水。因此，水库设计挡水位为389.57m，相应泄洪管径为2.5m，最大泄洪能力31.8 m3/s，泄洪涵管采用钢筋砼承压管，进口高程373.773m，出口高程365.79m。 1.1.6工程现状存在的主要问题

水库修建以来，虽经历了多次洪水的考验，但在这些年来也出现了一些安全隐患，水库的正常运行存在一些问题，这些隐患和问题使水库带病运行，逐渐不能正常发挥效益。

工程存在的主要问题为：1、（名称）水库坝顶高程达不到200年一遇校核洪水标准。2、泄洪涵管底部冲刷严重，钢筋裸露较多，存在极大的安全隐患；涵管无通气孔。3、涵闸锈蚀严重，丝杆锈蚀，开启关闭存在问题。4、无安全监测设施。

为确保人民生命财产安全，充分发挥水库的综合效益，尽快进行水库除险加固是十分必要和迫切的。

1.1.7除险加固概况

2010年11月******水利局组织相关领导和专家对（名称）水库进行了安全鉴定，并将《大坝鉴定报告》上报省水利厅，列为全省重点小（2）型病险水库除险加固项目。

此次（名称）水库除险加固将最大坝高度增加至21.7m，总库容82.2m3，泄洪涵管最大泄洪能力为27m3/s。加高坝顶高程为392.85m，较原坝坝顶高程390.5高出2.35m, 坝高增至为21.7m，坝顶宽度3m，其他参数保持不变。临水面坡比采用l：3.0的干砌石护坡，坡厚度0.5m，背水面坡为坡比1：2.5的草坪护坡。

1.2水文及调洪演算

（名称）水库位于汉江一级支流（名称），坝址以上流域位于东经106°06′～108°30′，北纬32°27′～34°10′之间，坝址控

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制流域面积17km2。（名称）为山间沟谷地带，河长6.8km，比降4.5‰。

设计洪水采用(1)洪峰面积相关法(2)综合参数法(3)根据暴雨资料三种方法计算其设计洪水流量。

1.3地质

花沟为一常年流水的“V”字形河沟，两岸为山岭，左岸边坡较陡，坡度为35～40°，右岸稍缓，坡度为25～30°，两岸植被覆盖较好。（名称）地下水主要以潜水和裂隙水为主，根据钻孔资料分析，坝址区右岸农田枯水季节地下水位埋深1.5～2.5m，地下水位高程为375.20～376.50m。

1.4工程任务内容

工程主要任务内容由四部分组成⑴坝体加高，断面加固；⑵涵管修复；⑶闸门等部件的更换安装；⑷完善安全监测设施。

1.5工程总投资

投资主要指标：工程总投资264.17万元。其中，建筑安装工程费用为193.78万元，临时工程费用为18.08万元，独立费用为52.31万元。

表1-1 工程特性表

数量 序号及名称 单位 加固前 一、水文 1、坝址以上流域面积 2、主河道长 3、多年平均降水量 4、代表性流量 设计洪水标准及流量 Km2 Km mm m3/s 17 6.8 873.9 95.8 加固后 17 6.8 873.9 95.8 备注 3

校核洪水标准及流量 5、洪量 设计洪水洪量W12 校核洪水洪量W12 二、水库 1、水库水位 校核洪水位 设计洪水位 死水位 2、水库容积 总库容 设计洪水位以下库容 兴利库容 死库容 三、工程效益 保护田地 保护人口 四、主要建筑物 1、大坝 类型： 地基特性 地震基本烈度/设防烈度 坝顶高程 最大坝高 m3/s 万m3 万m3 m m m 万m 万m3 万m3 万m 万亩 万人 3395.8 390.5 389.57 373.77 64 49.59 49.59 0 152 413.85 656.64 393.7 389.57 373.77 82.2 校核洪水位以下库容 49.59 49.59 0 0.18 2.31 0.18 2.31 土石坝 土质 度 m m 6/6 392 19.35 6/6 394.35 21.7 防浪墙顶 4

坝顶长度 坝顶宽度 2、泄洪涵管 地基特性 进口高程 全长 设计流量 无压洞堤坡 闸门形式 五、工程投资概算 工程总投资 其中：建筑工程 临时工程 其他费用 六、经济评价 经济净现值 经济内部收益率 经济效益费用比 单位库容投资 m m 106.2 3 土基 106.2 3 m m m3/s m 373.77 820 27 1/100 373.77 820 27 1/100 m×m 4.1×3.3 4.1×3.3 万元 万元 万元 万元 万元 % 元/ m 3 264.17 193.78 18.08 52.31 106.52 12.56 1.31 3.21

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2.工程概况及现状情况 2.1工程概况

2.1.1（名称）水库

（名称）水库位于（名称）与（名称）环城路交叉口，距离（名称）汽车站约1km。是座落于******城偏东的一座小(2)水库,设计水库库容为64m3。自建设以来，对******城部分地段防洪安全起了至关重要的作用。

（名称）水库是一座以防洪滞洪为主的水库，设计洪水标准为30年一遇的洪水，校核洪水为200年一遇（注：由于资金等问题，坝顶高程仅相当于50年洪水水位高程390.5m）。

（名称）水库的主要用途是滞留（名称）上游来水和排泄（名称）内的洪水，当汉江及（名称）同时发生较大的洪水时候，（名称）水库先滞留（名称）的上游的来水，然后逐渐抬高库内水位，当库内水位高于汉江水位时，再将库内洪水通过压力泄洪涵管排入汉江。

（名称）水库的枢纽工程是一座粘土心墙土石坝，大坝坝顶高程为390.5m，坝顶宽度3m。坝顶轴线长度117m（为东西走向），坝高19.35m，大坝迎水面边坡1：3.0，采用干砌石护面；下游边坡为坡度1：2.5的草皮护坡，降落高程386.2m的时候，存在一个广场，广场北边为（名称）水库，广场南边为环城路（316国道），环城路南为二里村田地或房屋，田地或房屋高程为376m，坝体与广场及316国道路基相连接，融为一体，大坝底部宽度达143.8m。

原设计断面示意图见图2-1

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2-1 现状（名称）水库横断面图

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图

2.2.2排洪涵管

（名称）水库排洪措施采用卧管式排洪（强度为C25泄洪涵管），泄洪涵管穿过316国道和二里桥的两处桥涵之后，再穿过汉江大堤至到汉江；泄洪涵管长820m，管径为2.5m，管壁厚0.4m～0.55m；泄洪涵管采用钢筋混凝土压力管道，进口高程373.77m，出口高程365.79m；泄洪涵管基础底座结构为1m×5m碎石垫层上接C15混凝土管座，管道转弯处设置镇墩。入口处布置放水塔一座，结构为钢筋混凝土结构，内布置检修、工作闸门各一扇。

2.2.3排洪泵站

（名称）水库及其压力泄洪涵管可以解决坝址以上的洪水问题，但不能解决坝址至汉江堤防之间的洪水问题。为充分发挥（名称）水库的滞洪泄洪作用，彻底解决（名称）的洪水问题，为此，在（名称）(316国道以下)设一处涵闸，涵闸处修建泵站一座。

修建本站及涵闸的作用原理是：1、在汉江枯水期时候，城区内自流水和田地内的灌溉用水可以直接通过涵闸排入汉江。2、当汉江涨水，水位抬高的时侯，涵闸将关闭，这时候汇入这种低洼地方的雨水不能自流进入汉江，必须依靠泵站通过动力提升，为此在涵闸一侧兴建排水泵站一座，（名称）泵站安装排水泵五台(4台工作1台备用，单机装机容量185kW，额定流量0.75 m3/s)，设计排水流量为2.83 m3/s。

2.2工程现状

根据（名称）水库的作用及其排洪功能，可以将（名称）水库工程分为：水库、放水塔、泄洪涵管、涵闸及排水泵站等。现将主要运行情况分述如下：

2.2.1（名称）水库枢纽工程现状

（名称）水库原库容为64万m3，水库正常挡水位为389.57m，坝顶高程为390.50m。根据《陕西汉江喜河水电站******城防护工程初

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步设计报告》中认为水库正常运行时具有滞蓄三十年一遇的洪水能力。

自工程竣工以来，（名称）水库防洪的关键作用逐渐体现，且防洪标准符合设计规范要求。按国家《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及设计标准》（SD252—2000）的有关规定，（名称）水库主要建筑物防洪标准确定为：

设计洪水标准为：30年一遇； 校核洪水标准为：200年一遇。

上游干砌石护坡在2010年的山洪中部分损坏，后经******水利局临时抢险修复，但未彻底修复。

2.2.2泄洪涵管现状

泄洪涵管采用C25钢筋砼承压管，进口高程373.77m，出口高程365.79m，涵管长820m，管径为2.5m，管壁厚0.4m～0.55m，。涵管沿线基础为1m×5m碎石垫层上接C15混凝土管座，管道转弯处设置镇墩。

******水利局组织专业技术及管理人员，沿涵管实地踏勘，发现不仅仅出现多处渗漏，而且涵管底部多处（总长度大于60%）已经被洪水冲蚀严重，钢筋裸露，存在锈蚀。如再不及时进行相应措施，若涵管冲蚀贯穿管壁，后果将不堪设想。

2.2.3放水塔、涵闸及排水泵站情况

放水塔目前运行情况良好，基本不存在安全隐患。

排涝涵闸是我县县城2.34平方公里内雨水、生活污水排放的唯一出口，为门洞型涵，进口底板高程365.5m，闸门为钢制平板闸，采用双面止水橡胶止水，闸门高4.1M宽3.3M，采用双吊点启闭机制动启闭闸门，非汛期污水由涵闸自然排放，汛期根据汉江水位涨势，污水由排涝泵抽排至汉江，涵闸随即关闭阻挡汉江洪水入侵县城，水

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进则挡，水退则开，闸门启闭频繁，它是（名称）水库防洪工程的重要组成部分。

由于锈蚀严重，于2009年4月进行了喷漆防锈处理，但仍然存在重大安全隐患。

（名称）泵站运行情况良好，负担较重，在城区雨水及汉江堤防渗透洪水压力下，显得有些力不从心，每逢汉江发生较大洪水导致闸内水位陡涨之际，泵站需从抗旱服务队借泵抽水。归根到底，是因为闸门锈蚀关闭不密实，导致渗水倒灌淹没农田。

2.2.4安全监测设施情况

（名称）水库工程安全监测设施基本处于空白状况，建设初期，仅在放水塔一侧绘制有水位标尺，经过几年的老化腐蚀已经变得模糊不清，严重影响了大坝的安全监控，给水库的安全运行带来了很大隐患。

（名称）水库大坝枢纽和涵管没有沉降变形等稳定的监测设施。 其现状既无法满足大坝自身安全监测的实际需要，也不符合《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）的要求。

2.2.5（名称）水库存在的安全隐患

综上所述，（名称）水库存在的安全隐患有以下几条：

1、（名称）水库坝顶高程仅满足防洪标准为50年一遇的洪水水位高程，按照国家《防洪标准》（GB50201—94）的规范要求，（名称）水库必须满足200年一遇的效核洪水。

2、泄洪涵管底部冲刷严重，钢筋裸露处比较多，存在极大的安全隐患；涵管无通气孔。

3、涵闸锈蚀严重，并存在启闭问题。

4、（名称）水库安全监测设施不健全，唯一的水位标尺发挥不了作用，可以说（名称）水库无安全监测措施，存在很大的安全隐患。

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3水文 3.1流域概况

（名称）水库位于汉江一级支流（名称），坝址以上流域位于东经106°06′～108°30′，北纬32°27′～34°10′之间，坝址控制流域面积17km2。（名称）为山间沟谷地带，河长6.8km，比降4.5‰。

流域内山峦层叠，属于较复杂地形，（名称）由北向南汇入汉江，依据《****地区实用水文手册》进行计算。采用Cs=2.0Cv，查得该流域的多年平均径流深Y=390mm、年径流变差系数Cv=0.49，及各频率的模比系数Kp值，按式Yp=Y·Kp，求得设计年径流深，然后根据式Wp=1000·Yp·F计算结果。计算得：（名称）水库处的多年平均径流量663万m3，多年平均流量0.21m3/h；

计算成果如表3-1：

年径流分析成果

表3-1 频率P（%） 1 2 5 10 20 50 75 90 95 99 Kp 2.48 2.24 1.92 1.66 1.37 0.92 0.65 0.45 0.35 0.07 Yp967.2 873.6 748.8 647.4 534.3 358.8 253.5 175.5 136.5 27.3 （mm） Wp 99621689980877126466682255032936956426110518076514059528119(m3) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 流量m3/s 0.32 0.29 0.24 0.21 0.17 0.12 0.08 0.06 0.04 0.01

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（名称）流域水系示意图

图3-1

3.2气 象

该流域位于秦岭以南，属副热带季风气候，气温季节变化明显，夏季湿热多雨，冬季干冷少雨，冬季各月平均气温都在0℃以上。同时，受秦岭和大巴山地形的影响，各处又具有不同的区域性气候特征。

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一般春季回温快，天气不稳定，冷暖变化大，常有寒潮、霜冻、大风和浮尘天气；夏季降雨集中，时有暴雨发生，局部洪涝，常有不同程度的夏旱和伏旱；秋季较为干燥。

根据（名称）站1960～1999年资料统计，多年平均气温为14.5℃，以7月份气温最高，多年平均为25.6℃，1月份气温最低，多年平均为2.8℃。极端最高气温为41.4℃(1966年8月16日)；极端最低气温为－10.8℃(1991年12月28日)。多年平均气温小于等于5℃的日数为64.8日，大于等于25℃的日数为46.2日。

降水量随季风的进退而变化，形成明显的季节性。此外，受地形的影响，形成降水分配的地域差异。根据（名称）站1960～1999年资料统计，（名称）多年平均降水量为873.9mm。从降水的年内变化来看，5～10月受西南季风和东南季风的影响，水汽充沛、降水集中，其间降水量可占全年降水量的80%，11月至翌年4月，盛行来自西北的大陆干冷季风，空气干燥，降水量少，仅占全年雨量的20%；从年际变化来看，最大年降水量1439.5mm(1983年)，最小年降水量574.6mm(1966年)，降水极差864.9mm，倍比为2.5倍。（名称）气象站日降水量大于等于0.1mm的日数为121.4日，大于等于5mm的日数为43.1日，大于等于10mm的日数为25.9日，大于等于25mm的日数为8.2日，大于等于50mm的日数为1.9日，大于等于100mm的日数为0.2日。

流域内以东南风为主，春季风速最大，根据（名称）气象站1960～1999年资料分析，多年平均风速为1.4m/s；根据1978～1999年最大风速资料分析，最大风速可达21m/s(1978年4月30日)。

3.3洪水

******城区汉江支流洪水同汉江一样，均来自流域暴雨，水陡涨陡落、峰高量小、洪水历时较短，（名称）一般为1～2h，其它支流

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流域面积较小，洪水历时则更短。

通过县城区的这些汉江支流均无水文测站，没有实测水文资料，属无资料地区。为了分析这些支流洪水，本次主要采用《****地区实用水文手册》中的关于无资料地区或缺乏水文资料的中小流域洪水计算经验公式推求设计洪水和根据暴雨资料推求设计洪水的方法进行，并结合洪水调查综合分析确定。《****地区实用水文手册》所推荐的经验公式本身是通过广泛的历史洪水调查，按照河段、洪水、水系逐级进行合理检查，比较筛选，从中选用了其中107条河段，217场洪水资料作为分析洪峰流量经验公式的依据。该手册所推荐根据暴雨资料推求设计洪水方法也是通过对****地区及邻区有实测雨洪资料的10个流域进行分析对比将本地区划分为五个产流区确定降雨径流相关来确定产流，再进行汇流计算确定洪水。以上洪水计算方法均是通过对该地区的降雨、洪水调查分析，按照洪水计算理论得出的结论。本次洪水计算仅利用手册中推荐的方法和成果。县城区汉江支流（名称）的主要特征及参数见表3－2。

（名称）支流主要特征参数

表3－2

沟名 流域面积2(km) 17 河 长(km) 6.8 比 降(‰) 4.9 2备 注 2（名称） 全流域17km，316国道以下0.49km (1)洪峰面积相关法 Qp=Kp·F 式中：

Qp—重现期为P的设计洪峰流量(m3/s) F—设计流域面积(km2)； Kp、p—重现期为N的经验参数。

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根据《****地区实用水文手册》中洪峰流量与面积经验公式分区图以及公式适用条件，该公式适用于流域面为10～1000km2。（名称）属汶地区，Kp、p按区查算。

(2)综合参数法

Qp=Kη6p·Fa ·Hβ6p·Jr 式中：

Qp—设计频率为P的洪峰流量(m3/s)； F—设计流域面积(km2)； J—主河道平均比降(‰ )；

Hβ6p——设计频率为P的6小时暴雨模比系数； η,a, β, r—分区综合经验性指数。

按《****地区实用水文手册》要求取值。根据手册中图5-4得各支流流域6小时平均降雨量，由手册图5-5得变差系数Cv值，并由Cs=3Cv表得30年一遇模比系数(Kp)，按公式H6p=Kp×h6得30年一遇降雨量，计算分析过程详见水文手册，这里不再赘述。按综合参数法公式计算得出各支流设计重现期的洪峰流量。

(3)根据暴雨资料

根据暴雨资料推求设计洪水，是缺乏水文资料的中小流域最常用的一种方法。暴雨是形成洪水的主要因素，通过暴雨间接推求设计洪水时，首先假定设计暴雨与设计洪水的频率是相应的。(按照《****地区实测水文手册》要求进行计算)。其分析计算的主要内容包括以下两部分

①产流计算

根据各条河流在《****地区实用水文手册》中所划分的产流区，按手册中降雨径流相关法的要求和计算过程来求得净雨过程。该方法

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通过对本区及邻近区有实测雨洪资料的10个流域进行分析对比，将本地区划分为5个产流区，见手册图6—3。可得出：（名称）为Ⅳ区，即江北及白石河产流区；

②汇流计算

汇流计算采用\推理公式\，是把流域上的产流、汇流条件均匀概化以后，从水流的连续和运动方程，直接推求出设计流域出口断面洪峰流量，所利用公式为：

Qm=0.278×h/t×F 式中：

Qm—洪峰流量(m3/s)； h—单一洪峰的净雨量(mm)； F—流域面积(km2)； t—流域汇流时间(h)； 0.278- 单位换算系数。

按上述三种方法计算的各支流设计洪峰流量成果见表3-3。

（名称）支流洪水计算成果表

表3－3

洪峰流量(m/s) 河道名称 频率(％) 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10 洪峰面积法 134 120 105 88.6 80.3 72 54.8 综合参数法 135 126 111 96.6 85.6 77 62.6 暴雨推求法 167 152 126 110 95.8 85.6 69.5 3（名称） (4)洪水分析及结论 根据上述三种方法计算结果，计算结果相差不大，我们从建筑物安全的角度考虑，采用结果数值较大者作为本次设计的洪水结果值。

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为了进一步确定******城（名称）洪水，除了进行洪水分析计算以外，还组织进行了各支流洪水的调查工作，但因时间和条件限制，均未调查到较大洪水，仅调查到一般洪水。

但根据洪水调查资料，距（名称）较近的瓦子沟，直线距离（名称）仅约30km，同属（名称）江北及饶峰河支流的汶池区，流域面积为12.5km2，接近（名称）11.1km2，调查得1958年发生洪峰为100m3/s的洪水，距今40年；中坝河属任洞区，直线距离（名称）仅约15km，流域面积14.6km2，调查得1954年8月发生洪峰为170m3/s的洪水，距今45年。由以上调查成果可以看出，瓦子沟和中坝河流域面积和（名称）（名称）流域面积相当，同属小流域，且距（名称）较近，降雨条件、气候条件相似，作为（名称）（名称）洪水分析的参考是合理的，从这两个小流域调查成果来看，洪峰模数在8～12m3/s之间，（名称）汉江支流（名称）分析成果与本次分析计算的成果相当，可见，这次（名称）汉江小支流洪水分析成果是合理可靠的，可以作为******（名称）水库除险加固工程的洪水分析的成果。

******城（名称）河道洪水设计成果见表3-4

（名称）河道洪水设计成果

表3-4

P％ 0.33 0.5 1 2 3.33 5 10 单位 m/s m/s m/s m/s m/s m/s m/s 3333333（名称） 167 152 126 110 95.8 85.6 69.5 3.4雨 涝 （名称）位于城区范围内，每逢雨季，（名称）同时负担部分城

17

区排涝任务。根据******城规划，（名称）控制的排涝面积为1.092km2，合109.2 hm2，其中山坡、沟道、菜地等面积43.6hm2，城区65.6hm2。二里沟控制城区的排涝面积为0.60km2，合60hm2。其中山坡，沟道面积20 hm2，城区面积40 hm2。

根据《室外排水设计规范》(GBJl4—87)及给排水设计手册第6册《室外排水与工业废水处理》，******城排涝设计标准为20年一遇一日暴雨一日排除。

雨涝设计流量由下式计算： Q＝qΨF 式中：

Q—雨涝设计流量(L/s) q—设计暴雨强度(L/s·hm2) Ψ—径流系数 F—汇流面积(ha)

计算时，城区考虑1L/s·hm2的污水量，经计算（名称）的排涝流量分别为：（名称）1.35 m3/s。

3.5设计洪水过程线

根据《****实用水文手册》，内容五点概化过程线法推求洪水过程线，不同频率洪水过程线计算结果见表3-6。

表3-6 各频率设计洪水过程线成果表

0.33% 0.50% 1.00% 2.00% 3.30% 5.00% 10.00% t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) t（小时） q(m3/s) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.21 25.1 1.24 22.8 1.30 18.9 1.35 16.5 1.39 14.4 1.43 12.8 1.51 10.4 2.21 167 2.26 152 2.37 126 2.45 110 2.53 95.8 2.61 85.6 2.75 69.5 4.04 28.4 4.13 25.8 4.33 21.4 4.48 18.7 4.64 16.3 4.77 14.6 5.02 11.8 9.59 0 9.82 0 10.29 0 10.64 0 11.02 0 11.33 0 11.94 0 18

图3-2 （名称）水库设计洪水过程线

200时段m3/s1501005000510洪水流量m3/s150.33%0.50%1.00%2.00%3.30%5.00.00

4地质 4.1工程地质

4.1.1地形地貌

（名称）为一常年流水的“V”字形河沟，两岸为山岭，左岸边坡较陡，坡度为35～40°，右岸稍缓，坡度为25～30°，两岸植被覆盖较好。

（名称）内平时过水断面较小(平均宽度2m，平均水深0.30m)，流量较小，洪水期河沟汇水面积较大，过水断面加大(宽度5m以上，水深3m以上)，历史上曾经多次发生较大流量的洪水直接冲向下游农田和汉江入口的防护堤，淹没周围居民住房，交通中断，基础设施破坏严重。为此在（名称）口内侧修建一座均质土石坝拦蓄滞洪。 4.1.2地层岩性

根据地质钻探和探坑资料，结合踏勘和地质调查资料分析，（名称）水库坝址区地层主要为：

(1)两岸残、坡积物，比较松散，主要分布于两岸边坡，厚度多小于0.50m，左岸边坡局部覆盖层厚度接近1.00m。坝址河流主线靠近右岸坡脚。

(2)河床冲、洪积物，主要由砂和砾石组成，其中河床右侧农田主要为砂，厚度较大，最厚处达14.00m；河沟内主要为冲积卵、砾石，砾石直径一般为3～10cm，少数漂石直径达13～20cm，极少大于30cm，厚度一般为1.5～2.5m。

(3)绢云母千枚岩，灰白色，绢云母含量较高，有丝绢光泽，易碎裂，岩层产状为NW335°NE∠25°。

坝址区河谷底部基岩(绢云母千枚岩)高程362.00m左右，为坝址区基岩高程最低处。

20

坝址右侧上游50m处，基岩高程为363.00m左右到379.50m左右递增，覆盖层厚度为1.0～13.0m不等。

4.1.3地质构造

（名称）坝址区地表出露的地质构造不太发育，在边坡右岸一高差不大的陡壁有两条裂隙和一条断层发育，其产状和特征见表3-2。通过现场勘查，（名称）水库库区没有发现滑坡和对边坡稳定不利的地质构造。

（名称）水库坝址区主要地质构造

表3-2

编号 走向(°) L1 L2 F1 72 345 318 产 状 倾向 NW NE NE 倾角(°) 50 20 36 宽2～5cm，面平直粗糙，充填石英岩脉 宽1～3cm，面平直粗糙，充填碎裂岩 宽10～30cm，面起伏粗糙，断层带内见碎裂岩，上盘岩石风化强烈，较破碎 特征描述 4.2水文地质

（名称）地下水主要以潜水和裂隙水为主，根据钻孔资料分析，坝址区右岸农田枯水季节地下水位埋深1.5～2.5m，地下水位高程为375.20～376.50m。地下水主要由地表水垂直入渗补给和两岸基岩裂隙水补给，主要向（名称）内排泄。

4.3力学试验

为了了解（名称）水库坝址区各地层结构和力学参数，在坝址区布置了5个钻探孔，并进行了动力触探试验，试验结果见表3-3。

由表3-2可以看出，（名称）水库坝址区各地层动力触探平均值分别为：砂层：10击，碎石土：13击，砂卵石：25击。

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（名称）水库坝址区动力触探试验成果表

表3-3

钻 孔 编 号 ZK1 ZK2 孔 深(m) 3.00 2.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 2.00 4.00 6.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 岩 性 粘性土夹碎石块 碎石土 砂 砂 砂 砂 砂 碎石土 砂 砂 碎石土 碎石土 碎石土 碎石土 碎石土 砂卵石 N63.5(击) 25 13 8 11 6 9 13 9 11 12 10 15 14 13 15 25 ZK3 ZK4 ZK5 4.4地质条件评价

根据现场地质勘查和钻孔、探坑资料分析，（名称）水库坝轴线两岸边坡覆盖层厚度较小，且无大的地质构造发育，可直接将基岩作为水库建筑物的基础；河谷覆盖层较厚，在施工中需要处理。河谷的砂卵石层可能出现渗透变形，洪水期（名称）流量较大，可能会沿着坝基渗漏通道出现管涌现象，因此应采取必要的防渗措施。

为了防止水库坝基渗透变形，允许水力比降建议采用Jcr＝0.15。 根据（名称）地质条件和钻孔动力触探资料分析，结合已建工程经验类比，各地层物理力学参数建议值见表3-4。

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（名称）水库坝址区各地层物理力学参数建议值

表3-4

地 层 土 层 砂卵石层 强基岩 风化 (千弱枚岩) 风化 地基承载力(kPa) 120 300 400 800 摩擦系数f 0.33 0.65 0.38 0.45 渗透系数(cm/s) 6×10 -28×10 6×10 8×10 -6-5-4

23

5.工程布置及建筑物 5.1设计依据

5.1.1工程等别及建筑物级别

（名称）水库位于（名称）与（名称）环城路交叉口，距离（名称）汽车站约1km。坝址以上控制流域面积17km2，2005年10月动工修建，2006年4月竣工蓄水，水库库容64m3，属小（2）型水库。水库作用主要是使县城东段辖区2.31万人、0.18万亩菜地及相关城市基础设施免受洪水威胁。除险加固工程主要建筑物有大坝、泄洪涵管、涵闸等。按照防洪标准，确定（名称）水库大坝的防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水库属Ⅴ等工程，建筑物等级为5级。

5.1.2设计参数及依据的规范

a）设计参数

⑴ 水文、气象

设计洪水重现期30年（p=3.3%），洪峰流量95.8m3/s；校核洪水重现期200年（p=0.5%），洪峰流量152m3/s。

汉江20年（p=5%），洪水水位380.34m。 多年平均气温 14.5℃ 极端最高气温 41.4℃ 极端最低气温 －10.8℃ 多年平均最大风速 1.4m/s ⑵ 水库特征水位 正常蓄水位：389.00m 设计洪水位： 389.57m

校核洪水位： 390.5m（50年一遇校核） 393.7m (200年一遇校核)

24

死水位：373.77m(涵管进口底板高程) ⑶ 地震烈度

枢纽区地震基本烈度为Ⅵ度，根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）有关规定，可不进行抗震计算。

b）采用的主要技术规范及有关文件

（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000； （2）《防洪标准》GB50201—94；

（3）《水利水电工程水文计算规范》SDJ214—83（试行）； （4）《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—2006； （5）《水利工程水利计算规范》SL104—95；

（6）《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL50201—93； （7）《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001； （8）《溢洪道设计规范》SL253—2000； （9）《水工隧洞设计规范》DL/T 5195—2004； （10）《土石坝安全监测技术规范》SL60—94；

5.2工程任务

针对水库存在的安全隐患，确定本次除险加固工程的内容如下： 1、坝体加高培厚，提高水库防洪能力；

2、下游坡整修培厚，上游坝坡整修及砌护，提高坝体安全性； 3、修复泄洪涵管，增加通气孔，保证水库泄洪安全； 4、改建加固涵闸建筑物，更换锈蚀闸门，提高水库防洪效益； 5、新建大坝安全监测系统。

5.3除险加固工程的建筑物设计

5.3.1大坝枢纽建筑物的设计

本次除险加固工程的总体布置，在尽量维持原大坝枢纽工程布置

25

的基础上，对工程存在的安全隐患进行分项加固处理。 1.坝顶高程的校核

现根据《防洪标准》（GB50201-94），防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。 2.水库的库容曲线

根据实测地形图量算，库容如下表5-1。库容曲线见图5-1。

水库水位～库容表

表5-1

水位(m) 373.5 375.0 380.0 382.0 385.0 388.0 392.0

库容(万m) 0.00 0.60 6.00 11.8 24.0 39.6 65.0 3

26

3.调洪计算

泄洪涵管长820m，管径为2.5m，管壁厚0.4m～0.55m；泄洪涵管采用钢筋混凝土压力管道，进口高程373.77m，出口高程365.79m。

（名称）水库为自由调节，当汉江涨洪时，洪水进入泄洪涵管，当水库水位高于汉江洪水或汉江洪水降落时，水库中的洪水通过泄洪涵管泄入汉江。采用自由调节是安全可靠节省投资的需要。

汉江水位按照喜河水库在（名称）口处20年回水位380.34m考虑，由于泄洪涵管进口高程为373.77m，低于汉江水位，因此管道为淹没出流。调洪计算成果见表5－2～表5－8及图5－2～图5－8。

（名称）水库洪水调节计算(P=0.5%)

表5－2 时间t 0 0.1 0.8 1.24 1.4 1.56 1.72 1.88 2.04 2.26 2.6 2.94 3.28 3.62 3.96 4.13 5 5.87 6.74 7.61 8.48 入流qh 0.0000 1.8387 14.7097 22.8000 43.0667 63.3333 83.6000 103.8667 124.1333 152.0000 129.0545 106.1091 83.1636 60.2182 37.2727 25.8000 21.8552 17.9104 13.9656 10.0207 6.0759 库容v1 0.00 0.03 2.12 5.09 6.99 9.85 13.58 18.30 24.00 33.58 48.31 59.92 68.30 73.94 75.50 75.50 74.09 72.00 68.30 63.73 58.74 水位h 375.86 373.58 376.41 379.16 380.34 381.33 382.44 383.60 385.17 386.84 389.37 391.20 392.70 393.28 393.70 393.70 393.30 393.20 392.70 391.80 391.01 下泄流量q 0 0 0 0 0 6.873 10.589 12.808 15.554 18.595 21.807 23.525 25.125 25.91455 26.138 26.138 25.93571 25.637 25.125 24.3904 23.525 27

9.35 9.82 2.1311 0 52.82 49.25 390.08 389.52 22.394 21.807 （名称）水库洪水调节计算(P=1%)

表5－3

时间(小时) 0 0.1 1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.37 2.8 3.23 3.66 4.09 4.33 5 5.67 6.34 7.01 7.68 8.35 9.02 9.69 10.29 入流(m/s) 0.00 1.45 14.54 18.90 38.92 58.94 78.96 98.97 126.00 103.05 80.10 57.16 34.21 21.40 18.99 16.59 14.18 11.78 9.37 6.97 4.56 2.15 0.00 3库容(万m) 水位(m) 0.00 0.03 2.62 4.42 6.50 9.78 14.11 19.63 29.06 43.87 54.67 61.65 63.72 63.72 62.75 61.23 59.20 56.71 53.75 50.35 46.55 42.31 38.21 373.50 373.57 376.87 378.54 380.17 381.30 382.57 383.93 385.97 388.67 390.37 391.47 391.80 391.80 391.65 391.41 391.09 390.70 390.23 389.69 389.09 388.43 387.73 3下泄流量(m/s) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.87 10.59 13.78 17.14 20.58 22.97 24.07 24.39 24.39 24.07 24.07 23.53 22.97 22.66 21.81 21.20 20.58 19.59 328

（名称）水库洪水调节计算(P=2%)

表5-4

时间(小时) 0.00 1.70 1.80 1.90 2.00 3.20 3.45 3.95 4.20 5.12 6.08 7.04 8.00 10.64 入流(m/s) 0.00 46.25 54.75 63.25 71.75 76.27 65.02 42.54 31.29 16.76 13.84 10.93 8.01 0.00 3库容(万m) 0.00 7.88 9.53 11.21 12.87 44.10 48.53 54.18 55.44 54.42 51.88 48.54 44.42 29.83 3水位(m) 373.50 380.65 381.22 381.80 382.26 388.71 389.41 390.30 390.50 390.33 389.93 389.41 388.76 386.12 下泄流量(m/s) 0.00 2.88 6.87 8.56 9.97 20.84 21.81 22.73 22.97 22.97 22.39 21.81 20.90 17.14 3（名称）水库洪水调节计算(P=3.33%)

表5－5

时间(小时) 0.00 0.10 0.50 1.00 1.39 1.50 2.00 2.53 3.00 3.50 4.64 5.00 8.00 11.02 入流(m/s) 0.00 1.04 5.18 10.36 14.40 22.25 50.10 95.80 78.09 59.25 16.30 15.38 7.72 0.00 3库容(万m) 水位(m) 0.00 0.02 0.47 1.86 3.60 4.33 10.20 22.06 33.96 42.79 49.59 48.81 38.55 23.19 373.50 373.55 375.00 376.17 377.78 378.45 381.45 384.52 386.91 388.50 389.57 389.45 387.80 384.80 3下泄流量(m/s) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.87 14.70 18.60 20.58 21.81 21.81 19.68 15.21 29

3

（名称）水库洪水调节计算(P=5%)

表5－6

时间(小时) 0.00 0.10 1.43 1.80 2.17 2.61 3.00 3.39 3.78 4.77 5.20 9.07 9.50 9.93 10.36 10.79 11.22 11.33 入流(m/s) 0.00 0.90 12.80 35.63 58.45 85.60 72.78 59.96 47.14 14.60 13.64 5.03 4.07 3.12 2.16 1.20 0.24 0.00 3库容(万m) 水位(m) 0.00 0.02 3.29 6.52 11.80 21.31 30.19 36.95 41.66 45.21 44.13 30.43 28.45 26.40 24.00 21.92 19.83 19.29 373.50 373.54 377.50 380.18 382.20 384.34 386.19 387.49 388.32 388.88 388.71 386.24 385.86 385.46 385.20 384.49 383.97 383.84 3下泄流量(m/s) 0.00 0.00 0.00 0.00 9.28 14.70 17.14 19.28 20.58 21.20 20.85 17.49 17.14 16.37 15.55 14.70 13.78 13.78 3

30

（名称）水库洪水调节计算(P=10%)

表5－7

时间(小时) 0.00 0.10 0.30 1.20 1.51 1.90 2.29 2.75 3.50 4.25 5.02 6.50 7.98 11.94 入流(m/s) 0.00 0.69 2.07 8.26 10.40 28.99 47.58 69.50 50.44 31.37 11.80 9.28 6.75 0.00 3库容(万m) 0.00 0.01 0.11 1.79 2.83 5.59 10.42 18.41 30.50 36.58 37.21 32.84 27.87 13.20 3水位(m) 373.50 373.53 373.78 376.10 377.06 379.62 381.52 383.62 386.25 387.42 387.54 386.70 385.74 382.34 下泄流量(m/s) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.76 12.81 17.51 19.28 19.28 17.88 16.75 10.59 34.水库坝顶高度的校核确定

由以上计算结果可知，洪水标准越高，水库挡水位越高。根据防洪标准、坝址处的地形条件及不同坝高工程量，水库正常运行标准采用30年一遇洪水设计、200年一遇洪水校核安全合理。

30年一遇设计洪水位为 389.57m，200年一遇校核洪水位为393.7m。

（名称）水库原设计坝顶按30年一遇洪水设计，坝顶高程为390.5m,防浪墙高1.5m，防浪墙顶高程为392m。

不难看出，（名称）水库防浪墙顶高程392m小于200年一遇校核洪水位393.7m。因此，（名称）水库坝顶高程不满足校核洪水位，因此应提高大坝高度。

31

⑴计算公式

依据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)，坝顶超高按下式计算：

y=R+e+A

式中： y —坝顶超高(m)；

R —最大波浪在坝坡上的爬高(m)； e —最大风雍水面高度(m)； A —安全加高(m)。

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，复核坝顶高程采用校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；

⑶计算采用的参数 ①特征水位

设计洪水位： 389.57m（30年一遇设计） 校核洪水位： 390.5m（50年一遇校核） 393.7m (200年一遇校核) 死水位：373.77m(涵管进口底板高程) ②风速

多年平均最大风速为1.4m/s。正常运用条件下计算风速取多年平均最大风速的1.5倍，即2.1m/s，非常运用条件下计算风速取多年平均最大风速1.4m/s。

③吹程

风作用于水域的有效吹程(D)取1000m。 ④安全超高

大坝为5级建筑物，根据规范，正常运用条件下的安全超高取0.5m，非常运用条件下的安全超高取0.3m。

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⑷计算结果

波浪要素采用蒲田公式进行计算。公式参考《碾压式土石坝设计规范》(SL274––2001) 附录A中A.1.5公式A.1.5–1～A.1.5–4。

?gh0.7?0.0018??gD?0.45?2??m?????W2?0.13th??0.7?gHm??W???W2????th???0.7??0.13th??0.7??gHm??????W2???????? Tm=4.438hm0.5

式中 hm––––平均波高，m； Tm––––平均周期，s； W––––计算风速，m/s； D––––风区长度，m； Hm––––水域平均水深，m； g––––重力加速度，9.81m/s2。 平均波长可按下式计算：

LgT2m?2?H?m?2?th????Lm??

式中 Lm––––平均波长，m； H ––––坝迎水面前水深，m。

风壅水面高度按《碾压式土石坝设计规范》(SL274––2001) 录A中A.1.10公式A.1.10计算。

e?KW2D2gHcos?m

式中 e ––––计算点处的风壅水面高度，m； D––––风区长度，m；

K––––综合摩阻系数，取3.6×10-6； β–––计算风向与坝轴线法线的夹角，( °)。

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附

波浪爬高按正向来波在单坡上计算，上游坝坡为1:2.35，平均波浪爬高按《碾压式土石坝设计规范》(SL274––2001) 附录A中A.1.12公式A.1. 12–1计算：

Rm?K?KW1?m2hmLm

式中 Rm ––––平均波浪爬高，m； m ––––单坡的坡度；

K△––––斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型由表A.1.12–1查得，大坝上游护坡型式为干砌石护坡，K△取0.8；

KW––––经验系数，按A.1.12–2查得，

采用莆田试验站公式法计算最大波浪在坝坡上的爬高为0.35m，最大壅水高度0.006m。

计算结果坝顶超高为0.65m。

确定坝顶防浪墙顶部高程为394.35m才能满足防洪标准要求。从而得到坝顶高程为392.85m。大坝坝高增加2.35m。

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图5-8 红花沟滞洪库洪水调节成果(P=0.5%)160流 量3 (m/s)140

12010080604020000.511.522.533.544.55时间(h)V=75.5万m3H=393.7m入流过程线出库过程线41

不同频率下水库分析表见表5-9

（名称）水库规模分析表

表5－9

洪水频率(％) 1 2 3.33 5 10 0.33 0.5 洪峰流量(m/s) 126 110 95.8 85.6 69.5 167 152 3最大下泄流量(m/s) 24.39 22.97 21.81 21.2 19.28 27 26.138 3库容(万m) 库水位(m) 坝顶高程(m) 坝高(m) 63.72 55.44 49.59 45.21 37.21 82.2 75.5 391.8 390.5 389.57 388.88 387.54 394.46 393.7 392.73 391.43 390.50 389.81 388.47 394.76 394.76 21.58 20.28 19.35 18.66 17.32 23.61 23.61 3 大坝加高示意图见图5-9

图5-9 大坝坝顶加高示意图

5.大坝断面

加高坝顶高程为392.85m，较原坝坝顶高程390.5高出2.35m, 坝高增至为21.7m，坝顶宽度3m，其他参数保持不变。临水面坡比采用l：3.0的干砌石护坡，坡厚度0.5m，背水面坡比1：2.5的草坪护坡。上、下游坡

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