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1、1 综合说明1 综合说明1.1 绪言XX水库位于甘渭河支流XX沟上，地处XX县温堡乡XX沟村，距县城约25km。坝址以上控制流域面积3.4km2，属小（二）型水库。水库流域气候属中温带季风区半湿润向半干旱过渡性气候，流域年平均气温5.1，多年平均降水量540mm，保证率为50%、75%的降水量分别为532mm、460mm，多年平均水面蒸发量（E601型）810mm。流域多年平均径流深65mm，多年平均径流量22.1万m3，保证率P=50%、P=75%的径流量分别为20.2万m3、13.8万m3。水库以上流域输沙模数1700t/km2，多年平均输沙总量0.578万t。p=5%的设计洪水总量和洪峰
2、流量分别为8.5万m3、14.3m3/s； P=0.5%的校核洪水总量和洪峰流量分别为17.5万m3、22.6m3/s。水库于1976年建成，2007年加高1.0m，坝高25m，总库容57.0万m3，是一座以防洪为主的小（二）型水库。由于水库建设标准低，坝体碾压质量较差，泄洪建筑物淤积严重，水库已成为一座险库，急需进行除险加固。受XX县水务局委托，我院于2012年4月对XX水库除险加固工程进行初步设计。我院组织设计人员对水库进行现场踏勘，初步拟定以下方案：坝前培厚3.0m；卧管改建水塔、封堵原卧管； 2012年5月15日完成宁夏固原市XX县XX水库出险加固初步设计报告（送审稿）。1.2 工程概
3、况1.2.1 工程建设及现状水库于1976年建成，库容51.0万m3，由土坝、输（泄）水建筑物组成，为碾压式均质土坝，2007年坝体加高1.0m，总库容57.0万m3，最大坝高25.0m，坝顶高程2118.0m，坝顶宽3.0m，顶长156m，迎水坡比为1:2.75，背水坡比1:2.0,背水坡采用生物防护措施，前坝坡无任何砌护。输水建筑物位于土坝左岸，由叠梁卧管、涵洞、明渠、陡坡及消能设施组成。卧管为侧进水,孔口尺寸为0.85m1.0m，廊道为箱型钢筋混凝土结构，输水涵洞为拱涵，尺寸为0.8m1.5m(宽高)，最大输水量2.6 m3/s。2012年4月经我院实测，坝顶高程2118.0 m，现状淤
4、泥面高程2112.0m，有效库容26.1万m3，经调洪计算防洪能力满足200年一遇校核洪水标准。1.2.2 水库存在的问题水库自建成以来，经过多年运行，目前已存在诸多问题： 坝体碾压不均匀，质量较差，内部有裂隙，水库难以在高水位蓄水。 前坡无砌护，坝顶无防护、平整度较差，坝后无排水体，。 坝顶有交通要求，但坝顶宽度仅3.0m。 卧管经多年运行，淤积严重，由于建筑物尺寸较小清淤困难，且卧管泄洪流量不好控制。水库基本没有管理设施，无法对水库进行正常的管护；无交通、通讯设施，与外界联系不通畅；主坝没有渗流和沉陷、位移观测设施，无法对主坝进行监测；缺乏必要的工情观测设施及水、雨情监测设施。1.3 水文
5、XX水库位于甘渭河支流XX沟上，流域面积3.4 km2，地势自东向西倾斜，沟道流向与地势相同展布。地貌类型以阴湿土石山区为主，流域上游植被良好，林草茂密。土壤为山地草甸土。山顶浑圆，土坡陡陖多阶状。水库区域气候属中温带季风区半湿润向半干旱过渡性气候，春低温少雨，夏短暂多雹，秋阴涝霜旱，冬严寒绵长。降雨集中，历时短、强度大，蒸发强烈，气温变化大，无霜期较短，日照充足。灾害性天气主要有大风、干旱、冰雹、霜冻等，年均气温5.1,1月份最低，极值为25.7；7月份最高，极值为31.4。热量丰富，春温上升快，秋温下降迅速，无霜期124天，最少94天。年平均太阳总辐射量5007兆焦耳/平方米，年日照时数2
6、228小时，夏季多偏南风，冬季多偏北风，平均风速2.2m/s。冻土深度最大为1m，流域内沟道一般11月中、下旬开始有岸冰，次年2月开始融冰，2月底至3月初终冰。封冻期水温0。XX水库流域多年平均降水量为540mm，降水年内分配不均，主要集中在69月，占全年总降水量的72%。保证率为50%、75%的年降水量分别为532mm、460mm、多年平均水面蒸发量（E601型）810mm。流域多年平均径流深65mm，多年平均径流量22.1万m3，保证率为50、75%的径流量分别为20.2万m3、13.8万m3。水库以上流域输沙模数1700t/km2，多年平均输沙总量0.578万t。因水库流域为干旱黄土丘陵
7、区，洪水的产流方式为超渗产流。洪水的形状受暴雨的影响多为尖瘦形，陡涨陡落，一般不超过一天。由于坝址处无实测流量资料，因此采用暴雨资料推求设计洪水，依据宁夏暴雨洪水图集及重新修订的宁夏不同历时暴雨参数等值线图。采用暴雨资料推求设计洪水，经计算P=5%的设计洪峰流量及洪水总量分别为14.3m3/s、8.5万m3；P=0.5%的校核洪峰流量及洪水总量分别为22.6m3/s、17.5万m3。1.4 工程地质1.4.1 库区工程地质条件库区属中低山地貌单元,河谷受水流的冲刷切割,使河谷形成“U”字型。两岸冲沟发育.第三系基岩零星出露.风化强烈,裂隙发育,使表部岩体呈碎块状。库区出露的地层岩性有第三系红柳
8、沟组(N1h)泥岩；第四系上更新统马兰组(Q3m)黄土；第四系全新统冲积层(Q41aL)壤土；第四系全新统冲洪积层(Q42apL)角砾。由老至新分述如下：第三系红柳沟组(N1h)泥岩：浅红，砖红色，厚层状，泥质结构，风化强烈，裂隙发育，表部岩体呈碎块状。该层分布于库区下部。出露于坝体上下游的冲沟中。第四系上更新统马兰组(Q3m)黄土：灰白、土黄色，坚硬状态，具大孔隙，垂直节理发育，具湿陷性。广泛分布于库区两岸，厚度大于20m。第四系全新统冲积层(Q41aL)壤土：灰白、灰褐色，坚硬状态，具水平层理，局部含砾，有机质含量较高 ，植物根系发育，主要分布于河谷的、级阶地上。厚度15m。第四系全新统冲
9、洪积层(Q42apL)角砾：杂色，松散稍密状，呈棱角及片状，主要由砂岩、泥灰岩、泥岩等组成。常见粒径13cm ,充填物为砂及粘性土，主要分布于河谷的底部。厚度12.5m左右。库区地表水主要由上游各沟谷流水汇集，受季节性影响较强。勘察期间沟内有地表水和地下水，其地表水化学类HCO3SO42-CLMgNaCa型，对混凝土一般酸性、重碳酸盐型、镁离子型不具有腐蚀性，仅硫酸盐型具有中等腐蚀性，SO42-含量434.67mg/ L。对钢筋混凝土结构中的钢筋，具有弱腐蚀性。（CL=CL+ SO42-0.25=386.96 mg/ L），对钢结构具中等腐蚀性。（PH值3-11. CL+ SO42-=712.
10、95 mg/ L）。该库地下水水化学类型为HCO-3SO42-CaMg型水，根据水利水电工程地质勘察规范（GB504872008） 附录L环境水腐蚀性评价，对混凝土一般酸性型、碳酸盐型、重碳酸盐型、镁离子型、硫酸盐型不具有腐蚀性。对钢筋混凝土结构中的钢筋，不具腐蚀性。对钢结构具有弱腐蚀性。库区地处中低山区，两岸为低山均高于设计最高水位线，也没有低于该库设计正常蓄水位的邻谷及洼地。为此不存在两岸渗漏问题。水库地处中低山地貌单元，两岸低山或丘陵均高于正常蓄水位。经调查水库在正常蓄水位高度范围无村庄、公路、农田及低于库水位的洼地，故培厚后不存在浸没问题。经调查库区上部覆盖层较厚，没有发现有断裂，特别
11、是没发现活动性断裂存在，也未发现有滑坡现象。该水库规模较小，蓄水量不大，因此水库加高、培厚后诱发地震的可能性不大。1.4.2 坝体（址）工程地质条件坝址区经现场地质调查及区域地质资料分析，库区未发现有大的断裂和断层等对坝体有不利影响的构造形迹。通过地质勘察，坝址区的地层岩性有第三系中新统红柳沟组（N1h）砂质泥岩、第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土、第四系全新统冲洪积（Q41apL）壤土、（Q42apL）角砾碎石，人工填土（Q4mL）等土料场布置在大坝右岸，料场平均运距为150m左右。块石料场地位于三关口，开采多年，已形成规模，岩性为奥陶系灰岩，致密、坚硬，天然容重在2.6g/cm3以上，符合
12、建筑材料标准，属外购料，距坝址区65km，交通方便。砾料场与块石料为同一料场，岩性及指标相同，同属外购料。砂料位于静宁威戎 砂料场，主要分布于甘肃省静宁县城的河谷中，为第四系冲积作用形成，属砂砾混合料，总储量大于500万立方米，砂含量占70%，属中粗砂。砂料的总储量约350万立方米，可做为建筑材料使用，现料场开采已形成一定规模，属外购料，距XX水库坝址区约35km，交通方便。结论与建议: 该水库处第三系地层广泛分布，第四系覆盖较薄，无不良工程地质构造，适宜兴建该工程。水库所处的第三系地层是良好的天然隔水层，不存在渗漏问题。原坝体碾压不均，施工质量差，坝后坡最为明显，培厚后高水位运行时可能会产生
13、渗漏及渗透变形破坏，危及大坝安全，应进行处理。水库两岸均有大面积第三系岩层，培厚时应对两岸淤积面以上强化岩层进行处理，以防止由于风化裂隙，岩体破碎而引起绕坝渗漏。库区上游植被覆盖较差，水土流失严重，库区淤积很严重，应进行必要的措施。工作区地表水对普通水泥具硫酸盐型中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。建议采用抗硫酸盐水泥。坝址区及库区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期0.45S，地震基本烈度度，属抗震不利地段。该地区最大冻土深度115cm。1.5 工程任务及规模1.5.1 工程任务该水库是一座以防洪为主的小（二）型水利枢纽工程。防洪任务：利用水库滞洪
14、、削峰作用保护水库下游村庄、农田，及隆秦公路的防洪安全。水库水资源利用任务：该水库是一座防洪兼水资源利用的多功能水库，由于淤积严重，蓄水量逐年下降，水库灌溉功能基本丧失。环境保护：本工程拦截地表径流，减少下游河道泥沙及水土流失，充分利用当地水资源，要求对水土保持及涵养水源发挥作用。1.5.2 工程规模XX水库属小（二）型水库，主要建筑物（土坝、输水建筑物）属等5级。次要建筑物及临时建筑物（库内施工围堰等）属等5级。设计洪水标准：主要建筑物20年一遇，临时性建筑物10年一遇；校核洪水标准：200年一遇；水库设计水平年(淤积年限)为20年。本次除险加固的主要内容有：(1)坝前培厚3.0m ,前坡面
15、用8cm厚的C15、W4、F150的砼预制板护坡；(2)卧管改建水塔，新建5.0m方涵连接段，设计泄流量2.6m3/s。1.6 工程布置及主要建筑物1.6.1 工程等别、洪水标准及抗震标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000规定，该水库属小（二）型水库,工程等别等,主要建筑物等5级,次要建筑物及临时工程等5级,设计洪水标准20年，校核洪水标准200年,抗震标准按8设防,设计淤积年限20年。1.6.2 除险加固方案XX水库是一座以防洪及拦泥为主的水利枢纽工程，总库容57.0万m3，已淤积库容30.9万m3,有效库容26.1万m3,设计水平年取20年，校核洪水标准取200年，根据水
16、文资料，经调洪计算库容能够满足防洪要求，因此坝体不用加高。1.6.2.1 坝体加固、防渗在本次勘察中，所有钻孔钻至孔深6m处，孔口均不返水，且漏水漏浆。由此可判定原坝体施工质量差，碾压不均匀，压实度未达到设计要求，现在坝后可见库水渗漏汇成地表水沿沟道排泄。设计拟采用坝前培厚方案进行坝体防渗处理。坝前培厚的目的是形成一道防渗斜墙，增长渗径，降低坝后渗流溢出点高程及水力坡降值，防止发生流土破坏，培厚土料的渗透系数应小于1.010-5cm/s,压实度不小于0.96，筑坝土料含水率控制在17.1%（最优含水率）3%之间。为使新老坝体良好结合，在坝脚新旧坝体结合处设置结合槽，底宽3.0m，高2.0m，边坡1:1。为防止
