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1、. . . . 米山水库设计工作报告目 录1 工程概况11.1 工程概况1 1.2 工程设计过程11.3验收围22 工程设计要点32.1 工程设计条件32.2工程总体布置与主要建筑物52.3 大坝工程72.4溢洪道工程122.5溢洪道交通桥工程162.6大坝安全监测设计163 主要设计变更、新增项目与主要工程量变化173.1 主要设计变更173.2 主要新增项目203.3 主要工程量变化204 设计质量管理215 设计为工程建设服务216 经验与建议226.1 主要经验226.2 设计不足之处226.3 建议227 附件237.1机构设置和人员情况表237.2设计大事记247.3工程特性表25
2、 / 1 工程概况1.1 工程概况米山水库位于省高平市东南十公里处米山镇南圪塔村西的大东仓河上，属黄河流域沁河水系丹河支流。坝址以上流域长16.5km，控制流域面积95km2 。水库大坝为均质碾压土坝，设计坝高17.7m，总库容860万m3。现有效库容548万 m3，淤积库容312万 m3。工程由枢纽和灌区两大部分组成，是一座集防洪、灌溉为一体的综合性小(1)型水利工程。水库原设计洪水标准50年一遇，无校核标准。工程于1960年3月开工，1961年8月竣工。枢纽由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成。根据大坝安全鉴定意见，主要存在以下问题：（1）水库防洪标准达不到安全要求；（2）水库淤积严重；（3）
3、坝顶高程与宽度不达设计要求；（4）溢洪道建于土基上，未衬砌等问题。本次验收设计工作报告所涉与的建筑物包括：大坝、溢洪道、大坝观测设施。1.2 工程设计过程米山水库是一座以防洪、灌溉为一体的小（1）型水利枢纽工程。根据省厅安排，我院和米山水库管理站于2005年1月共同完成了米山水库大坝安全鉴定评价报告，水利部以坝函20052077号文对安全鉴定成果进行了核查，同意米山水库为三类坝的鉴定结论。2008年5月，我院编制完成了米山水库除险加固工程初步设计报告，2008年9月省水利厅以晋水规计2008668号文对其进行批复。2009年4月，受业主委托，我院组织勘察、测量、设计等有关专业技术人员深入工地，
4、进行补充勘察，在此基础上展开设计工作，编制完成了米山水库除险加固工程技施设计报告。1.3验收围1 大坝改造工程包括：坝顶高程确定；大坝构造设计；大坝渗流计算；渗透稳定分析；坝坡稳定计算；坝体施工质量评定。2溢洪道工程包括：结构布置；水力计算；溢洪道边墙稳定与应力计算；溢洪道（浆砌石与混凝土）施工质量评定。3大坝安全监测工程包括：大坝变形观测；坝基渗水压力观测；大坝浸润线观测；大坝渗流量观测；水位观测。2 工程设计要点2.1 工程设计条件2.1.1 水文米山水库属小（1）型水库，位于沁河水系、丹河支流大东仓河上游，坝址以上控制流域面积95km2，主河道长16.5km，平均宽度5.76km，平均纵
5、坡9.1，流域形状呈阔叶形，按地形地貌，流域石山区28.5km2,占30%；土石山区28.5km2,占30%；土山区38km2,占40%。本流域属大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季暴雨不断，秋季阴雨连绵，冬季少雪干冷。多年平均降雨量624mm，最大降雨1113.3mm（1954年），最小为314.9mm（1965年）。多年平均蒸发量1735mm，多年平均输沙量为11万m3，多年平均气温为9.8，无霜期183天，最大冻土厚度56cm，多年平均风力为4级，最大风速30m/s，风向多为西南风。由于受气候因素的影响，降雨量年际变化较大，年分配不均，汛期69月份降雨量占全年降雨量的72.5%，7至8月占
6、全年降雨量的50%左右。米山水库流域无水文测站和雨量测站，为无资料地区，流域面积较小，洪水计算按省暴雨洪水计算实用手册中推理公式法计算。计算结果为30年设计洪峰流量717m3/s，300年校核洪峰流量1152m3/s。洪水调节计算结果，30年设计洪水位858.30m，相应下泄流量231m3/s；300年校核洪水位859.74m，相应下泄流量382m3/s。2.1.2 地质本工程位于市北东部之低山丘陵地带，大部分区段地势平坦、开阔，出露基岩为石炭系中上统组、组地层，覆盖层为新第三系上新统静乐组与第四系松散层。本工程地处新华夏系高平褶断带北端东侧，设计地震动峰值加速度为0.05g，相应场地抗震设防
7、烈度为度。地层：库区为低山丘陵地貌，出露的地层岩性主要为第四系中更新统粉质粘土和上更新统坡洪积粉质粘土与粉土，分布于水库的左右岸。第四系全新统为现代冲洪积砂砾、卵石层，主要分布于河漫滩与河床之上。库区渗漏：水库建成已经过了四十多年，库区淤积层厚度达近十米，库区基底为粘土层，可以起到天然防渗作用，所以可认为水库基本无垂向渗漏问题，工程上可以不予考虑。两岸为粉质粘土层，为不透水层，两岸地下水天然状态下补给河水，所以本区没有向邻谷渗漏问题。库岸稳定：本区地形起伏平缓，水库库岸岩性为粉质粘土，库岸为缓坡状，水库库岸基本稳定，没有库岸失稳现象发生。水库高水位蓄水后，不会引发规模性塌岸。坝址位于米山镇南圪
8、塔村西约300m处，坝址处无基岩出露，只在右岸远处山坡出露基岩，为上石炭系组地层，基岩岩性主要为灰色砂岩、页岩层，岩层产状平缓，倾角35。坝址两岸主要为浅黄、浅灰黄色粉质粘土与粉土，结构较松软，含零星钙质结核，厚度35m。溢洪道位于大坝的左岸，地层为第四系中更新统棕红色粉质粘土。本工程所需天然材料有：石料、砂砾料和土料。本区地势平坦，交通条件较好，水库右岸有高平至陵川公路通过，直通晋长高速公路，所需石料和砂砾料可就近在高平市购买。工程所需土料较丰富，完全可以就地取用。设计大坝回填土料首先采用开挖土料，不足部分在坝左岸1号土料场取土，根据左岸8号孔土工试验结果，其物理力学性质具体表现如下：天然含
9、水量17.5%，干容重d17kN/m3，塑限wp16.3%，最优含水量采用塑限的2%，土岩性为粉质粘土。2.2工程总体布置与主要建筑物2.2.1 工程等别与标准米山水库大坝为均质碾压土坝，最大坝高17.7m，总库容860万m3，根据水利水电工程等级划分与洪水标准(SL252-2000)中的有关规定，本工程规模属小（1）型，工程等别为等，永久性主要建筑物大坝、溢洪道、输水洞为4级建筑物，其它永久性次要建筑物与临时性建筑物为5级建筑物。防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。根据中国地震动参数区划图(GB18306-2001)图A1和图B1，水库所处区域地震动峰值加速度为0.05g，地
10、震动反应谱特征值为0.45s。相应场地抗震设防烈度为6度，按规规定可不做抗震复核。2.2.2工程总布置米山水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水洞组成，总库容860万m3。大坝位于主河槽，总长976m，坝顶高程859.80m，坝顶宽3m，为碾压式均质土坝。溢洪道布置在大坝左岸的土基上，由引渠段、宽顶堰段、泄槽段、消力池段、海漫段组成，溢洪道总长218m。引渠段：桩号0+0000+006.5m。桩号0+000处宽27.5 m，桩号0+006.5处宽21m；宽顶堰段：桩号0+006.50+016.5m。堰顶高程854.70m，宽21m；泄槽段：桩号0+016.50+175m。交通桥横跨泄槽段，位于桩号0
11、+021.50+027间。泄槽宽度保持21m不变，底坡为0.026；消力池段：桩号0+1750+193m。消能形式为底流消能，横断面为矩形。消力池宽21m，池深0.85m，沿泄槽方向池长15m，池底高程850.58m；海漫段：桩号0+1930+218m。溢洪道设计最大泄量382m3/s，相应水库校核水位859.74m，设计坝顶高程859.80m，防浪墙墙顶高程为860.80m。2.3 大坝工程2.3.1大坝改造设计1.坝顶高程确定坝顶高程根据水库静水位和相应的坝顶超高计算综合分析确定。坝顶超高计算公式为：h=R+e+A米山水库正常蓄水位854.70m，设计洪水位858.30m，校核洪水位859
12、.74m，最大风速20m/s。坝顶高程计算成果表计算工况水库静水位 (m)计算风速 (m/s)吹程(km)波浪爬高风雍高度安全加高hc(m)计算坝顶高程 (m)设计洪水位858.303010.6840.0050.5859.70校核洪水位859.742011.2070.0020.3860.73根据上表的计算结果，坝顶高程由校核洪水位控制，综合考虑大坝现状，确定坝顶高程为859.80m，并增设1.0m高的防浪墙，墙顶高程为860.80m。2.大坝构造设计米山水库大坝改造后坝顶长度为976m，坝顶高程859.80m，顶宽3m，坝顶设1m高、厚0.5m的浆砌块石防浪墙，防浪墙顶高程860.80m。坝顶
13、为0.2m厚泥结碎石路面，路面横向坡度3%，坡向下游，以排除坝顶积水。根据批复意见，大坝改造方案为上游坝坡维持现状，对局部塌陷部分进行整修，同时将下游坝坡培厚。对现状坝体选取8个典型断面进行设计，确定上游坝坡最小坡度为1:2.6；通过对贴坡排水和棱体排水两种排水方式产生工程量对比，最终确定在下游坝脚设置棱体排水，下游坝坡高程850.00m以上坡度为1:2.25；高程850.00m以下坡度为1:2。下游坝坡采用草皮护坡，新加坝体设计压实度为96%，干容重不小于1.65g/cm3。在大坝主河槽下游坝坡高程850.00m处，沿输水渠道设置一宽5.4m的马道，输水渠宽1.4m，深1.0m，采用M7.5
14、浆砌块石结构，渠两边各2m宽。在下游坝坡上设纵横向排水沟，排水沟采用M7.5浆砌块石结构，横向排水沟宽0.3m，深0.3m，长143m；纵向排水沟宽0.4m，深0.4m，长610m。坝脚处坝轴线桩号0+3250+425围设排水棱体，将坝体渗水排向下游。排水棱体顶高程845.60m，顶宽1.0 m，底宽11.2m，棱体外坡度均为1:1.5。棱体前设碎石与粗砂反滤层，粗砂层厚0.2m，碎石层厚0.2m。3.大坝渗流计算（1）土料参数的选取计算区域土料参数指标根据对米山水库进行的土工试验结果分析选取，坝体粘土与坝基粘土截水墙渗透系数取7.26110-5cm/s；坝基砂卵石渗透系数无试验资料，参照水力
15、学坝基砂卵石的渗透系数取410-3cm/s。（2）简化条件大坝上下游坝坡均为变化坡，故采用平均坡度作为简化后的坡度，上游坝坡坡率为1：2.61:3.9，简化计算时采用1:2.6；下游坝坡坡率为1:2.25、1:2.0，简化计算时采用1:2.4；大坝下游水位按无水考虑。（3）渗流计算本次技施设计土坝渗流计算方法为公式法，采用理正软件设计研究院渗流分析软件（3.61版）计算。由于大坝上游泥沙淤积厚度达9.5m，占坝体总高度的一半以上，蓄水深度很小，因此，可将透水地基近似按不透水地基考虑。计算渗流结果见下表。浸润线计算成果表正常蓄水位854.70设计洪水位858.30校核洪水位859.74X(m)y(m)X(m)y(m)X(m)y(m)32.76011.92942.12014.88745.86415.96337.26911.32545.69314.14749.063
