水库除险加固工程设计报告

海南省 XX县

XX水库除险加固工程

初步设计报告

XX设计院 2012年08月

工程名称：海南省XX县XX水库除险加固工程 委托单位：XX县水务局 设计单位：XX设计院

目 录

1 综合说明 ................................................................................................ 1

1.1绪言 .............................................................................................. 1 1.2水文 .............................................................................................. 1 1.3工程地质 ...................................................................................... 2 1.4 工程现状及存在的主要问题 ..................................................... 2 1.5工程任务和工程规模 .................................................................. 6 1.6工程加固设计 .............................................................................. 7 1.7 金属结构 ..................................................................................... 8 1.8施工组织设计 .............................................................................. 8 1.9工程管理 ...................................................................................... 9 1.10工程概算 .................................................................................. 10 1.11工程特性表 .............................................................................. 11 1.12结论与建议 .............................................................................. 12 2水文 ........................................................................................................ 13

2.1流域概况 .................................................................................... 13 2.2气象 ............................................................................................ 13 2.3径流 ............................................................................................ 14 2.4洪水分析计算 ............................................................................ 15 2.5泥沙 ............................................................................................ 21 2.6水库调节计算 ............................................................................ 21 3 工程地质 .............................................................................................. 28

3.1 工程概述 ................................................................................... 28 3.2 地质概况 ................................................................................... 28 3.3 工程地质条件 ........................................................................... 29 3.4 工程地质评价 ........................................................................... 30 3.5 天然建筑材料 ........................................................................... 32 3.6 结论 ........................................................................................... 32 4 工程任务和规模 .................................................................................. 34

4.1社会经济概况 ............................................................................ 34 4.2工程加固的必要性 .................................................................... 35 4.3工程任务和规模 ........................................................................ 36 5 工程布置和主要建筑物 ...................................................................... 38

5.1设计依据 .................................................................................... 38 5.2设计标准 .................................................................................... 39 5.3工程总体布置 ............................................................................ 39 5.4大坝加固 .................................................................................... 41 5.5溢洪道 ........................................................................................ 49 5.6输水涵管 .................................................................................... 56 5.7进库道路 .................................................................................... 57 5.8工程永久占地 ............................................................................ 57 6 金属结构 .............................................................................................. 58 7 施工组织设计 ...................................................................................... 59

7.1 施工条件 ................................................................................... 59 7.2主要工程施工 ............................................................................ 60 7.3 施工总体布置 ........................................................................... 66 7.4施工总进度安排 ........................................................................ 67 7.5施工导流 .................................................................................... 67 8 工程管理 .............................................................................................. 69

8.1 管理机构 ................................................................................... 69 8.2 工程管理范围和保护范围 ....................................................... 69 8.3 工程管理设施 ........................................................................... 70 8.4 工程管理任务 ........................................................................... 70 9 环境影响和水土保持 .......................................................................... 71

9.1环境影响 .................................................................................... 71 9.2水土保持 .................................................................................... 75 10 工程概算 ............................................................................................ 78

10.1工程概况 .................................................................................. 78 10.2 编制依据 ............................................................................... 79 10.3 基础单价的计算依据 ............................................................. 79 10.4 建安工程单价组成及计算标准 ............................................. 80 10.5 其他费用 ................................................................................. 81 10.6 预备费 ..................................................................................... 81 11 结论与建议 ......................................................................................... 89

（2）主要问题

根据《海南省XX县XX水库大坝安全鉴定大坝安全评价报告》、《XX水库大坝安全鉴定报告书》及本次地质勘探结论，XX水库存在的主要问题有：

1、大坝坝体存在的主要问题有：（1）坝顶高程不满足防洪要求，大坝坝顶及上下游坝坡凹凸不平，杂草灌木滋生，无护坡，下游坝脚无排水反滤体；（2）局部坝体及与坝基接触面具中等透水性，存在一定的渗透安全隐患；（3）坝基左侧及左坝肩上部为强风化火山角砾岩，具高强度和中等透水性。

2、输水涵管浆砌石涵身破旧老化严重，出口已塌方，无启闭设备，输水涵管不能正常调度，出口处连接明渠存在渗漏情况。

3、水库未设永久溢洪道，仅在水库右坝头以外开挖一条临时泄水沟，无任何硬化防护及消能设施，不能满足泄洪要求。

4、自布大村至大坝之间的道路狭窄，为土路，路面状况较差，不利于车辆通行，对于防洪抢险不利。

5、水库管理设施老化落后，没有管理房和观测设施。

1.5工程任务和工程规模

工程任务：XX水库承担着XX县和舍镇150亩农田的灌溉任务。同时还担负着下游和舍镇布大村委会30人和200亩耕地的防洪安全任务。

工程规模：XX水库水库总库容10.4万m3，保护人口30人，保护耕地200亩，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》

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（SL252-2000）第2.1.1条规定：水库库容在10~100万m3之间，保护农田小于50万亩，工程等别为Ⅴ等工程，枢纽建筑物级别划分为5级，工程规模为小（2）型水库。水库设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。

1.6工程加固设计

针对水库枢纽建筑物存在的问题，对XX水库进行除险加固，主要建设内容包括：（1）大坝加高培厚；（2）拆除重建输水涵管；（3）新建永久溢洪道；（4）拓宽进库道路。

XX水库大坝呈东西走向，原有大坝长113m，坝顶高程为116.16~116.68m，小于防洪要求所需要的最小坝高117.30m。本次对大坝进行加高培厚，取设计坝顶高程为117.30m，大坝左侧往左岸高地延长至封闭高程点，大坝右侧沿着道路顺延，往东南方向至封闭高程点。经布置，大坝总长154m。由于XX水库大坝坝顶路面为布大村的主要交通道路，结合大坝现有坝顶宽度为3.5~4m，本次设计取坝顶宽度为4m，上游坝坡取1:2.25，采用C20砼现浇护坡，下游坝坡坡比为1:2，种植草皮护坡。根据地质勘探结论，局部坝体及与坝基接触带存在渗漏隐患，左侧坝基具高强度和中等透水性，本次采取在大坝上游铺设土工膜的方式进行坝体防渗，在大坝上游左侧坝基渗漏段采取截水槽方式进行坝基防渗，截水槽布置在桩号0+000~0+065坝段，在大坝上游坝脚处采取C20砼齿墙方式进行坝基坝体接触防渗。

输水涵管已经老化破坏，本次需要拆除重建输水涵管。本次设计

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不改变输水涵管位置，仍然布置在大坝桩号0+041处。输水涵管采用竖井式进口，采用竖拉式平板闸门进行控制，管身采用现浇C25钢筋砼结构，涵管总长23m，管径为φ80cm，涵管进口高程为111.57m。

本次设计在原有临时溢洪道位置修建永久溢洪道，经布置，溢洪道位于大坝桩号0+138m处，本次设计取堰顶为正常蓄水位高程115.50m，过流净宽为2.5m。永久溢洪道分为进口段、控制段、泄槽段、消力池段。

自布大村至水库大坝之间道路长590m，但是道路路面状况较差，道路狭窄，不利于工程施工机械进场及防洪抢险，本次设计在原有道路基础上进行拓宽，并修建泥结石路面。

1.7 金属结构

XX水库除险加固工程金属结构主要为输水涵管进口斜拉式闸门。金属结构设计按照《水工钢闸门设计规范》（SL74—95）及《水电站压力钢管设计规范》等有关规程规范进行。

目前，进口输水涵管进口竖井式进水口，由于年代久远失修，进口已经陈旧老化，影响涵管取水。本次除险加固设计，将原有涵管进行拆除，进口设竖井式进口，并设置斜拉式闸门控制，闸门采用PGZ0.6×0.6m铸铁闸门。闸门启闭设备采用手电两用5t螺杆式启闭机。

1.8施工组织设计

XX水库位于XX县和舍镇布大村委会境内，跃进水库以东，距和舍镇3km，距XX县城临城镇40m，本次对布大村至大坝之间的道

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路进行拓宽，可满足各种建筑材料采运。

工程所在地区气候温和，常年无霜，可全年施工。非汛期为11月至次年4月，根据施工洪水计算成果及本工程实际工程量大小，安排本项目施工期为12~次年3月，总工期为4个月。

主要建筑材料如钢材、水泥、木材可由XX县城购买（运距40km）；砂计划由红华农场二十七队砂场购买（运距20km）；石料计划由和尧石场购买（运距5km）。

大坝左坝头处地势平缓，地势较高，位于正常蓄水位以上，且处于进库道路附近，位置紧凑，可布置施工主要生活区和施工辅助场所。本工程工期不长，物资供应也较方便。施工总布置原则：尽量减少征地，保护水库水质。工程弃渣布置在大坝下游低洼地，用于堆放大坝开挖弃土、渣。

1.9工程管理

XX水库隶属XX县和舍镇人民政府管理，有专人负责水库管理和灌区管理。主要负责水库枢纽的保护、管理维修、库区保卫、水位观测、雨量观测、大坝观测、用水调度、防洪度汛、负责渠道的养护和用水安全等。

为确保水库系统工程安全高效运行，做到兴利除害，充分发挥工程经济效益，XX水库本次除险加固工程仍采用原有水库、灌区统一管理办法，管理单位为和舍镇人民政府。并按照精简的原则，确定和完善人员编制。

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1.10工程概算

工程总投资214.18万元。其中：建筑工程103.36万元，金属结构设备及安装工程3.18万元，临时工程23.51万元，其他费用（含价差）65.23万元，其中价差32.06万元，基本预备费9.76万元，建设与施工场地征用费7.13元，环境保护与水土保持工程投资2.00万元。

工程主要材料用量为:水泥273.86t，钢筋6.63t，木材10.31m3,柴油16.30t，汽油0.30t，砂693.50m3，碎石1576.85m3，块石426.44m3，总劳动工日为6801.54工日。

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1.11工程特性表

序号 一 1 2 3 二 1 2 3 4 三 1 项目名称 工程位置 工程地点 所在河流 开发方式 水文特性 集雨面积 多年平均降雨量 河流长度 河流比降 水库特性 正常蓄水位 相应库容 设计洪水频率 设计洪水位 2 相应库容 校核洪水频率 校核洪水位 3 4 四 1 2 3 4 5 五 1 2 3 4 六 1 2 3 七 相应库容 死水位 大坝特性 坝型 坝顶高程 坝顶长度 坝顶宽度 最大坝高 溢洪道 型式 堰顶高程 尺寸（B*H） 最大下泄流量 输水涵管 涵管型式 进口高程 断面尺寸 工程效益 单位 k㎡ mm km % m 万m3 % m 万m3 % m 万m3 m m m m m m m m3/s m m 均质土坝 116.16~116.68 113 3.5~4 5.1 临时溢洪道 2*1.2 浆砌石方涵 0.4×0.4 现状 XX县和舍镇 大唐河支流 建库蓄水 0.31 1650 0.69 2.18 115.5 7.45 10 116.15 9.7 2 116.39 10.4 111.57 均质土坝 117.3 154 4 5.7 开敞式宽顶堰 115.5 2.5*1.5 3.53 现浇混凝土圆管 111.57 φ0.8 本次设计 备注 11

1 2 灌溉面积 防护人口 亩 人 150 30 1.12结论与建议

XX水库的除险加固不仅涉及到工程本身效益的提高，更重要的是涉及大坝下游人民群众的生命财产安全。因此，为保证XX水库安全运行与充分发挥效益，针对水库的病情险况，采取相应的除险加固措施不仅非常必要，而且十分迫切。XX水库除险加固工程实施完成后，不仅使工程能恢复到正常运用，产生巨大的社会经济效益，能使下游灌区得以配套，保障150亩农田旱涝保收。更为重要的是，使下游人民群众受到的洪水威胁得以解除，其产生的社会效益是难以计算的。

由于XX水库长期处于病险状态，工程未能发挥正常效益，县财政困难，且水库管理单位的直接收入，仅能维持管理人员的日常工作支出，难以偿还债务，因此，对XX水库除险加固资金请求国家和上级部门给予大力支持。

为确保下游农田旱涝保收，建议今后陆续安排下游灌溉配套工程的建设。

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2水文

2.1流域概况

XX水库位于XX县和舍镇境内的大塘河上游支流上，位于和舍镇布大村委会的布大村东南方向，距离和舍镇3km，距离XX县城临城镇约40km。XX水库是一宗以灌溉为主的小（二）型水库，水库建于上世纪60年代。本次根据万分之一地形图量得水库坝址以上集雨面积F为0.31km2，干流河长L（自工程所在和流断面起沿干流河道至分水岭的最长距离）为0.69km，干流比降0.0218，流域多年平均降雨量1650mm。水库集水区域较小，主要汇集坝址以上坡面沟道的来水，比降较陡，产汇流较快。

2.2气象

工程所在地区为海南省XX县。流域属海洋性热带季风气候，常年无霜，雨量充沛，日照时间长，年内有旱、湿季之分，旱季11～4月，干燥少雨，湿季5～10月，高温重湿。台风每年4—5次，最多7次，少则2次，最多月份为8～9月，其次为7月、10月。

根据XX气象站统计资料，主要气象指标如下：

气温：区域年平均温度23.6℃，最高气温39.6℃，最低气温2.2℃，年日照时数2000~2600h。

降雨：多年平均降雨量1421.7mm，年最大降雨量为2274.2mm（1967），年最小降雨量822.2mm（1987），最大24小时降雨量345.6mm（1996.9.19），最大三天降雨量405.7mm（1996.9.19～21）。

蒸发量及相对湿度：多年平均蒸发量为1350毫米，其中3～10

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月份为主，约占全年的90%，多年平均相对湿度85%。

风向和风速：常年以东北风为主，年平均风速3.8m/s，最大风速38m/s，多年平均10分钟最大风速13.6m/s。

2.3径流 2.3.1年径流

本流域无水文实测资料，径流计算特征参数依据1991年颁布的《广东省水文图集》(海南部分)查算，查径流深等值线图得XX水库坝址多年平均径流深为710mm，多年平均径流量22.01万m3，径流偏差系数Cv为0.45。采用P—Ⅲ型曲线，Cs/Cv=2，计算各不同代表年来水量。经计算，各代表年来水量见表2-1。

表2-1 各代表年来水量表

多年平多年平集水面多年平多年平代表工程 均径流均径流Cs/Cv 年 积 均降雨均径流名称 深变差量(万(km2) 量(mm) 深(mm) (%) m3) 系数Cv 布大 水库 90 0.31 1650 710 22.01 0.45 2 50 10 设计年设计年径流深径流量(mm) (万m3) 350 663 1138 10.86 20.54 35.27 Kp 0.494 0.933 1.602 2.3.2径流年内分配

径流年内分配比例采用XX地区年内分配比例，根据《海南水利》（1991-2）得各代表年径流年内按月分配比例见表2-2。

表2-2 各代表年径流年内分配表

站别 月份 项目 P=90%典型年 XX P=50%典型年 P=10%典型年 多年平均 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 全年 26.6 19.9 6.7 3.7 2 1.9 1.8 3.1 2.2 5 18.9 15 5 8.5 18.6 100 100 2.2 2.1 3.7 2.1 3.4 3.1 5.2 14.1 25.2 100 19 20.4 16.6 2.9 1.6 3 1.9 2.1 6.8 8 12.6 5.1 19.3 15.1 9.7 4.3 3 2.4 2.4 3.6 4.4 8.8 12.5 14.5 100 根据径流年内分配，计算工程坝址各代表年逐月来水量，结果见

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表2-3。

表2-3 工程坝址各代表年逐月来水来水量成果表

月份 90 50 P(％) 10 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 全年 2.89 2.16 0.73 0.40 0.22 0.21 0.20 0.34 0.24 0.54 0.92 2.02 10.86 3.88 3.08 1.03 0.45 0.43 0.76 0.43 0.70 0.64 1.07 2.90 5.18 20.54 6.70 7.20 5.85 1.02 0.56 1.06 0.67 0.74 2.40 2.82 4.44 1.80 35.27 多年 4.25 3.32 2.13 0.95 0.66 0.53 0.53 0.79 0.97 1.94 2.75 3.19 22.01 平均 2.4洪水分析计算 2.4.1暴雨洪水特性

本流域的大暴雨和特大暴雨多由热带气旋造成，尤其是热带气旋中的台风暴雨居多，热带气旋与冷空气相遭遇而引发的大暴雨也很常见。其中以热带风暴潮或台风产生的暴雨强度大，历时长，笼罩面广，容易形成雨灾。

本流域面积主要为山地坡面，流域面积小，干流和长短，暴雨坡面产汇流较快，洪水主要来自短期降雨的汇集，发生季节与雨季一致，多发生在5月至11月之间，较集中于8~10月，洪水大小受降雨集中强度影响明显。

2.4.2洪水标准

依据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的有关规定及水库有关特征，XX水库工程规模为小（二）型蓄水工程，工程为Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。工程地处丘陵地区，根据最大坝高及上下游水头差水库洪水标准宜按平原区、滨海区标准确定，即设计洪水标准按10年一遇，校核标准按50年一遇。

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2.4.3设计洪水

本流域无实测洪水资料，设计洪水采用雨量法间接推算，计算方法有两种，即综合单位线法和推理公式法。由于本次没有收集到工程所在地历年各时段最大降雨量资料，不具备用实测雨量资料进行设计洪水计算，故暴雨参数采用1991年《广东省暴雨参数等值线图》进行查算。

①流域地理特征参数

XX水库坝址以上集雨面积0.31km2，干流长0.69km，主要特征参数见表2-4。

表2-4 流域位置 XX水库坝址

F(km2) 0.31 流域特征参数 L(km) 0.69 J（‰） 21.8 θ 2.5 m 0.28 本工程集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的海南岛分区琼雷台地亚区，采用：

海南岛设计雨型 暴雨低区?t~t~F关系图 琼雷台地产流参数

广东省综合单位线滞时m1~θ关系图C线 广东省综合单位线Ⅳ号无因次单位线ui~xi图 海南地区推理公式法汇流参数m~θ关系 ②设计暴雨及产流参数

本流域无实测降雨资料，故设计点雨量计算根据1991年版《广东省水文图集》(海南部分)查流域中心得各历时点雨量均值Ht和变差系数CVt，按CS/CVt=3.5计算流域设计点雨量。流域特征数θ为2.5，根据广东省综合单位线滞时m1~θ关系并适当调整得单位线滞时m1

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为1.10，取整为1，即设计暴雨需24小时、6小时及1小时控制分段，故只需查算1h、6h、24h及3d降雨量。计算见表2-5。

表2-5 方法 暴雨图集

设计点雨量成果表

计算 历时t 1h 6h 24h 3d 参数 Ht频率（%） Cs/Cv 3.5 3.5 3.5 3.5 2 kp 1.565 2.15 2.32 2.32 Htp kp 98.6 1.308 247.3 1.56 424.6 1.624 508.1 1.624 10 Htp 82.4 179.4 297.2 355.7 Cv 0.23 0.42 0.47 0.47 63 115 183 219 注：雨量单位，mm。

设计面雨量根据点面转换关系，将设计点雨量转换为设计面雨量。由于集雨面积小于10km2，各历时折减系数约为1，点面关系转换，设计点雨量即为设计面雨量，见表2-5。

暴雨递减指数np、暴雨力Sp根据以下公式计算： np(1~6)=1-lg(H6p面-H1p面)/lg(6) Sp=H1P面

损失f根据各频率面雨量及面积查得，各参数计算成果见表2-6。

表2-6 流域位置

各参数计算成果表 参数 1-np(1~6) XX水库坝址 Sp(mm) 频率(%) 2 0.513 98.6 7.56 2.72 10 0.434 82.4 6.87 2.32 f24h(mm/h) f3d(mm/h) 根据设计的各时段暴雨量，按海南岛设计雨型，分3d、24小时、6小时、2小时、1小时控制，分配逐时毛雨过程，扣损后得逐时净雨过程。

③汇流计算

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（一）综合单位线法

流域设计暴雨及产流参数见表2-5、表2-6。单位线广东省综合单位线Ⅳ号无因次单位线ui~xi，根据水库集雨面积及流域特性，本区综合单位线适宜计算时段Δt采用1/3小时，单位线各要素计算成果见表2-7。

表2-7 流域名称 XX水库坝址 m1 1.10

单位线参数成果表 K 1.701 Δt 1/3 tp 0.74 qm 0.08 W 0.09 T 5 n1 1 将上表各参数代入Ⅳ号无因次单位线，换算为有因次单位线，修正后得XX水库坝址时段单位线，将逐时段的净雨量代入单位线进行汇流计算，即可获得XX水库坝址设计洪峰和洪水过程线，计算结果见表2-8。

（二）推理公式法

流域设计暴雨及产流参数见表2-5、表2-6。推理公式中汇流参数m，根据流域特征参数θ查海南地区推理公式法汇流参数m~θ关系得m为0.28。依据推理公式的方程组，通过试算求得洪峰流量Qm与汇流时间t。推算结果见表2-5。

Sp?Qm=0.278(n-f24)F??t??t=0.278L1/31/4??mJQm

式中：Qm——洪峰流量(m3/s)；

Sp——设计暴雨力(mm/h)； F——集雨面积(km2)； τ——汇流历时(h)； θ——集水区域特征参数； m——汇流参数。

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④设计洪水成果及采用意见

根据水库的流域地理参数及设计洪水计算参数，采用广东省综合单位线和推理公式法两种方法分别计算，计算成果详见表2-8。

表2-8 设计洪水成果比较表 流域位置 计算方法 洪峰流量(m3/s) 推理公式法 汇流时间(h) 综合单位线法 洪峰流量(m3/s) 相差 P=2% 6.20 1.6 5.80 6.45% P=10% 4.73 1.7 4.55 3.81% XX水库 由上表知，两种方法的洪峰流量计算结果相差不大，为3.81%~6.45%，小于20%，满足《广东省暴雨径流查算图表使用手册》的计算要求。

设计洪水成果的采用，根据《广东省暴雨径流查算图表使用手册》（广东省水文总站1991年）的规定，即采用广东省综合单位线和推理公式法两种方法分别计算，分析协调使两种成果的洪峰流量值相差不超过20%（以数字大者作为分母计算），原则上采用广东省综合单位线方法的计算成果，因此本次设计推荐采用综合单位线方法的计算成果。

2.4.4水库设计洪水过程线

采用综合单位线的推算的洪水过程线成果，摘录如表2-9。

表2-9 设计洪水过程线成果表 单位：m3/s

设计洪水过程线 综合单位线 P=2% P=10% 0.07 0.00 0.08 0.00 0.11 0.00 0.16 0.00 0.20 0.00 0.21 0.00 19

时间(h) 30.00 30.33 30.67 31.00 31.33 31.67

时间(h) 39.00 39.33 39.67 40.00 40.33 40.67 设计洪水过程线 综合单位线 P=2% P=10% 1.62 0.86 1.72 0.92 1.89 1.03 2.20 1.23 2.51 1.46 3.26 2.15

时间(h) 32.00 32.33 32.67 33.00 33.33 33.67 34.00 34.33 34.67 35.00 35.33 35.67 36.00 36.33 36.67 37.00 37.33 37.67 38.00 38.33 38.67 设计洪水过程线 综合单位线 P=2% P=10% 0.21 0.00 0.22 0.00 0.27 0.02 0.36 0.07 0.43 0.11 0.52 0.16 0.67 0.26 0.77 0.32 0.82 0.36 0.86 0.38 0.89 0.40 0.92 0.42 0.96 0.44 1.00 0.47 1.07 0.51 1.22 0.60 1.32 0.66 1.37 0.70 1.40 0.72 1.44 0.74 1.50 0.78 时间(h) 41.00 41.33 41.67 42.00 42.33 42.67 43.00 43.33 43.67 44.00 44.33 44.67 45.00 45.33 45.67 46.00 46.33 46.67 47.00 47.33 47.67 设计洪水过程线 综合单位线 P=2% P=10% 4.86 3.66 5.80 4.55 5.66 4.43 4.29 3.17 3.40 2.35 2.83 1.88 2.22 1.43 1.79 1.12 1.45 0.88 1.05 0.62 0.75 0.41 0.55 0.26 0.42 0.15 0.34 0.08 0.26 0.05 0.16 0.03 0.10 0.01 0.06 0.01 0.04 0.00 0.03 0.00 0.02 0.00 2.4.5施工洪水

流域汛期一般在5~10月，非汛期为11~4月，个别年份11月份仍有较大洪水，故施工设计洪水计算考虑分为2个时段分别进行计算，即11月~4月、12~3月。各时段施工洪水采用雨量资料配合推理公式法推算，计算坝址施工设计洪水的结果如表2-10。

表2-10 时段 频率(%) 流量(m3/s)

坝址施工设计洪水成果表 11~4 20 1.09 10 1.36 20 0.41 12~3 10 0.54 20

2.5泥沙

XX水库无实测泥沙资料，采用海南岛西北部地区悬移质输沙量的多年平均侵蚀模数89t/km2比拟推算。XX水库悬移质输沙量27.6t，推移质输沙量5.5t，年来沙总量33.1t。水库建成至今运行51年，来沙总量约0.17万t，相当于淤积体积为0.13万m3，泥沙淤积库容影响较小。

2.6水库调节计算 2.6.1洪水调节计算原理

根据计算所得设计洪水过程、水库水位~库容关系曲线、泄洪建筑物水位~泄量关系，依据水量平衡方程的基本原理，进行水库调洪计算。水库调洪计算的水量平衡方程为：

Qi?Qi?1qi?qi?1Vi?Vi?1?? 22?t式中：Qi——i时段入库流量（m3/s）；

qi——i时段出库流量（m3/s）； Vi——i时段水库蓄水量（万m3）；

?t——计算时段（h）；

与泄流曲线q?f(z)，库容曲线联解z?f(V)，即可求出整个调洪过程。

2.6.2基本资料

①库容曲线

水库库区内无大型断层破碎带，无低于正常蓄水位的垭口，水库运行至今也泥沙淤积较小，本次根据万分之一地形图和和水库坝址处

21

实测的1:1000地形图，复核水库的水位~库容关系曲线，结果见表2-11。

表2-11

水位（m） 库容（万m3）

0.3

1.2 水库库容曲线表

2.7 4.7 7.5 10.8 14.9 111.50 112.50 113.50 114.50 115.50 116.50 117.50 ②设计洪水过程线 设计洪水过程线采用综合单位线法计算的设计成果，设计洪水过程见表2-9。

③泄流曲线

水库溢洪道现状无溢洪道，本次加固拟新建溢洪道，新建溢洪道为开敞式溢洪道，堰顶高程取正常蓄水位115.50m，过流净宽按2.5m，按宽顶堰计算溢洪道过流能力，溢洪道水位~泄流量关系曲线见表2-12。

表2-12 水库泄流曲线表

z（m） Q（m3/s） 115.50 0.00 116.00 1.45 116.50 4.11 117.00 7.56 2.6.3起调水位

XX水库为无闸控制进行调度，防洪调度以正常蓄水位起调，正常蓄水位即为溢洪道堰顶高程，即按115.50m起调。

2.6.4水库防洪调度原则

水库属无闸控制调节，洪水自行下泄，当水位达到正常蓄水位115.50m以上时，随入库流量大小，水库水位变化，按溢洪道的泄流能力，自由泄流。

2.6.5调洪演算

根据水库的调洪原则及相关参数和条件，进行水库水库调洪演

22

算，调洪演算成果见表2-13。

表2-13 水库调洪演算成果表

项目 频率 （%） 10 2 洪峰 流量 （m3/s） 4.55 5.80 最高 库水位 （m） 116.15 116.39 相应 库容 （万m3） 9.7 10.4 最大 泄流量 （m3/s） 2.26 3.53 备注 23

设计洪水过程(P=2%)0036912151821242730333639424548515457606366697275时(h)净雨(mm)520净雨量过程(△t=1/3h)设计洪水过程1015151020525300流量(m3/s)25

图2-1 XX水库设计洪水过程线（P=2%）

24

设计洪水过程(P=10%)036912151821242730333639424548515457606366697275净雨量(mm)0时(h)2552010净雨量过程(△t=1/3h)设计洪水过程15151020525300流量(m3/s)

图2-2 XX水库设计洪水过程线（P=10%）

25

多招水库水位~库容曲线水位(m)191817161514130102030405060708090库容(万m)3

图2-3 XX水库水位~库容曲线

26

水位(m)多招水库水位~泄流曲线19.519.018.518.017.517.016.516.015.50.05.010.015.020.025.030.035.040.0流量(m/s)3

图2-4 XX水库溢洪道水位~下泄流量关系曲线

27

3 工程地质

3.1 工程概述

XX水库位于XX县和舍镇布大村附近的大塘河支流，是一座以灌溉为主的小（二）型水库。该库于上世纪60年代建成，拦河坝为均质土坝，坝顶长度113m，坝顶宽度3.5~4m，最大坝高5.1m左右。大坝左侧桩号0+030建有放水涵管，右坝肩以外30m处设置无衬砌临时窄小溢洪道。

2011年2月XX水库进行了安全鉴定，结论指出坝体上下游坝面无护坡、坝下放水涵管不能正常使用、无坝后反滤排水设施以及临时溢洪道不能正常泄洪等问题，被定为三类坝，需进行除险加固。

受XX县水务局委托我单位承担了XX水库除险加固初设阶段的勘察工作，勘察试验工作于2012年8月1日至8月12日完成。

3.2 地质概况

水库区地处琼北低缓丘陵区与滨海台地过度地带的河谷地貌，总体地形南高北低，地震动峰值加速度0.10g，地震基本烈度7度。

区内广泛分布第四纪中更新世及上更新世熔岩玄武岩和火山碎屑岩，局部出露志留系变质岩系。

库区范围缺少粗粒松散土层分布地下水贫乏。

水库运行50年，库区及周边未发生滑坡、坍塌以及因水库蓄水而引起的任何不良物理地质现象。

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3.3 工程地质条件 3.3.1 地层岩性

库区范围表层多为火山碎屑岩覆盖，坝址区地层岩性分布简单，包括坝体填土在内可分为3个岩性层：

第①层坝体填筑土（Q4ml），岩性以褐杂灰黄色含角砾粉质粘土为主，坝左侧角砾含量较高，坝右侧角砾含量减少，局部不含角砾。

第②层为第四系上更新统火山角砾岩（Qp3d），强风化呈角砾质粘性土或粘性土质角砾，角砾棱角状粒径一般1～2cm，局部弱胶结成团块。该层普遍分布于坝址区表层，厚度不均，坝基左侧钻孔揭露厚度4m，右侧坝基及坝肩缺失。

第③层为古生界志留系变质岩（S1t），全风化呈粉质粘土、粉土状，含有绢云母手捻有滑腻感，推测为板岩千枚岩类变质岩风化产物，分布于坝基右侧在右坝肩小范围出露，钻孔揭露厚度10m。

3.3.2 土体物理力学性质

根据室内试验及原位测试提出主要地质参数建议值见表3—1。

29

表3—1 主要地质参数建议值表 岩 性 岩性 天然 密度 粘聚力 内摩 擦角 渗透系数 允许 承载力 砼/基面 摩擦系数 允许水 力比降 抗冲 流速 g/cm 3kPa (°) cm/s kPa m/s 层 ① ② ③ 坝体填土 强风化火 山角砾岩 全风化 粉质粘土 1.90 22 13 左侧2×10 右侧2×10 5.7×10 -5-4-5-4 0.45 1.95 240 0.50 0.55 0.90 1.85 23 12 1.6×10 170 0.30 0.50 0.80 3.3.3 环境水影响评价

水质分析结果表明，库水对混凝土及混凝土中钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

3.4 工程地质评价 3.4.1 水库区

水库库岸由火山喷出岩剥蚀低缓风化残丘构成，岩丘表层多为全强风化岩局部残积土覆盖，两岸丘岗浑厚与周边地势相连，无临谷相切，整体评价库区工程性状良好，不存在库岸稳定及明显渗漏问题。

3.4.2 坝体

坝体填筑材料为含角砾粉质粘土局部角砾质粘性土，角砾含量不均坝左侧含量较高，若角砾集中部位形成骨架则不易达到设计压实度而渗透性会有所增强。

综合评价坝体填筑质量较好，局部坝体及与坝基接触面具中等透水性，存在一定的渗透安全隐患，可采取适当的简便处理措施一并整

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治上下游坝坡。

3.4.3 坝基及坝肩

左右两坝肩宽厚地形缓缓抬升，稳定性良好。坝基左侧及左坝肩具高强度和中等透水性；坝基右侧及右坝肩具中等强度及弱透水性，随深度增加强度有所提高。

总体评价坝基及坝肩工程地质条件较好，局部范围坝基及与坝体接触带存在轻度渗漏，建议酌情处理。

3.4.4 溢洪道

拟建溢洪道溢流堰及消力池部位地基为第③层均质呈粉质粘土及粉土状的全风化变质岩，具中等强度及弱透水性，随深度增加强度有所提高，工程地质条件相对较好，需适当考虑基础抗滑稳定问题。下游段表层为第②层呈角砾质土状强风化火山角砾岩，下伏全风化变质岩，抗冲刷稳定是需设计考虑的主要工程地质问题。

主要地质参数建议值：第③层允许承载力标准值170kPa,砼/基面摩擦系数0.30，允许水力比降0.50，抗冲流速0.80m/s；第②层允许承载力标准值240kPa,砼/基面摩擦系数0.50，允许水力比降0.55，抗冲流速0.90m/s。

3.4.5 输水涵管

坝下输水涵管位于右侧强风化火山角砾岩坝基之上，经年运行已损坏失效应重新修复，输水涵管地基工程性状良好。

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3.5 天然建筑材料

水库大坝坝坡整治需用土料计划选取水库坝址附近强风化火山角砾岩作为填筑材料，平均最大干密度1.84g/cm3、最优含水率15.1%。压实度0.96条件下经验建议值：抗剪强度粘聚力12kPa、内摩擦角350。

砼用细骨料计划由红华农场二十七队砂场购买，距水库坝址约20km,质量满足设计要求；砼用粗骨料和块石料计划由和尧石场购买，距水库坝址约5km,质量满足设计要求。

3.6 结论

（1）水库区地处琼北低缓丘陵区与滨海台地过度地带河谷地貌，总体地形南高北低，地形略有起伏，地震动峰值加速度0.10g，地震基本烈度7度。

（2）水质分析结果表明库水对混凝土及混凝土钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

（3）综合评价坝体填筑质量较好，局部坝体及与坝基接触面具中等透水性，存在一定的渗透安全隐患，可采取适当的简便处理措施一并整治上下游坝坡。

（4）左右两坝肩宽厚地形缓缓抬升，稳定性良好。总体评价坝基及坝肩工程地质条件较好，局部范围坝基及与坝体接触带存在轻度渗漏，建议酌情处理。

（5）拟建溢洪道溢流堰及消力池部位地基具中等强度及弱透水

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性，随深度增加强度有所提高，工程地质条件相对较好，需适当考虑基础抗滑稳定及下游抗冲刷问题。

（6）坝下输水涵管位于右侧强风化火山角砾岩坝基之上，经年运行已损坏失效应重新修复，放水涵管地基工程性状良好。

（7）大坝坝坡整治所需土料选取坝址附近强风化火山角砾岩，粘土颗粒含量10%左右，用于坝坡整治或培厚填料尚可。

（8）砼用细骨料计划由红华农场二十七队砂场购买，距水库坝址约20km,质量满足设计要求；砼用粗骨料和块石料计划由和尧石场购买，距水库坝址约5km,质量满足设计要求。

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4 工程任务和规模

4.1社会经济概况

XX县位于海南岛西北部，东邻澄迈县，西南与儋州市接壤，北濒琼州海峡。全境东西宽34公里，南北长47公里，陆地面积1317平方公里，距海南省省会海口市83公里。环岛西线高速公路和粤海铁路西环线贯穿境内，交通便利。XX县土地资源丰富，地势平坦，土壤肥沃，雨量充沛，具有得天独厚的农业发展条件，盛产水稻、橡胶、糖蔗、荔枝、香蕉等多种农作物，XX乳猪、多文空心菜等优良农产品驰名省内外。

和舍镇位于海南省XX县的最南端，地处东经190°30′~190°53′，北纬190°34′~20°02′之间，国道海榆西线从镇城中部穿过11公里，新建奥海铁路XX降落站设在该镇境内，交通便利。由于地处XX县、澄迈县和儋洲市的交汇处，故有“XX南大门”、“岛西金三角”之称，城镇面积有96.30平方公里，镇政府驻和舍墟，辖11个行政村，一个农场，总人口21586人。年平均气温 24℃，雨量110—1800mm，土地肥沃，雨量充足，气候条件适宜种植多种农作物。

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4.2工程加固的必要性

4.2.1工程现状及存在的主要问题

(1)工程现状

XX水库位于跃进水库以东，处于布大村委会东南方向。主坝坝址位于整个库区北侧，布置在松涛东干渠以南约300m处。从卫星影像图上观看，XX水库库区总体呈南北条状分布，南北方向长约200m，东西方向宽约60m。

大坝为均质土坝，坝顶长113m，现状坝顶宽3.5~4m，坝顶高程为116.16~116.68m，库区地面高程111.57~112.48m，最大坝高5.1m。坝顶凹凸不平，杂草灌木丛生，有几株直径达30cm；上有坝坡坡比为1:2.25，无护坡，凹凸不平，长满灌木；下游坝坡坡比为1:2，无护坡，长满灌木杂草。下游坝面未设排水设施，坝脚无排水棱体。 输水涵管位于距左坝肩约30m处。输水涵管进口为竖井式进水口，涵管为浆砌石盖板涵，断面尺寸为0.4×0.4m，浆砌石老化严重，涵管与坝体接触处存在渗漏现象。

XX水库未设溢洪道，仅在右坝头以外约30m处开挖一条临时性泄水土沟，土沟断面尺寸为2*1.2m，不能满足泄洪要求。 （2）主要问题

根据《海南省XX县XX水库大坝安全鉴定大坝安全评价报告》、《XX水库大坝安全鉴定报告书》及本次地质勘探结论，XX水库存在的主要问题有：

1、大坝坝体存在的主要问题有：（1）坝顶高程不满足防洪要求，大坝坝顶及上下游坝坡凹凸不平，杂草灌木滋生，无护坡，下游坝脚

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