水库(小二型)除险加固工程设计

目 录

提要

第一章 综合说明 ………………………………………………1 第一节 工程概况 …………………………………………1 第二节 水文气象 …………………………………………2 第三节 水库工程特性表 …………………………………2 第四节 水库枢纽工程存在的问题及原因分析 …………4 第二章 水库洪水核算 …………………………………………5 第三章 枢纽工程加固处理设计设计 …………………………9 第四章 工程预算…………………………………………………16 第五章 效益分析…………………………………………………17 第六章 水土保持与环境影响评价………………………………17 第七章 施工组织设计……………………………………………18 附件：

1、附预算表 2、大坝箱涵剖面图 3、溢洪道加固布置图 4、工作桥配筋图 5、启闭机台配筋图 6、涵管布筋图及钢筋表

第一章 综合说明 第一节 工程概况

大羊乡后魏龙凤水库座落于东平县大羊乡魏雪村西南，是一座以防洪和农业灌溉供水为主的全县防洪重点小型水库。该水库属小（二）型水库，竣工于1957年10月。水库自建成后未经过大的维修加固。经07年水库安全排查，已确定为三类坝，属病险库。

水库总库容1.3×105m3，兴利库容8.95×105m3，控制流域面积1.65km2。水库枢纽工程包括大坝、溢洪道和放水洞三部分。工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级。防洪设计标准：20年一遇设计， 200年一遇标准校核。大羊乡后魏龙凤水库为均质土坝，坝顶轴长90m，最大坝高7.4m，顶宽7M，坝顶高程(黄海)87.5m。溢洪道无砌护，宽度上口2米，底宽1米，与下游后魏西塘坝共用一漫水坝溢洪，堰顶高程86.0m。放水洞位于坝中部，为卧管式，半径为0.4m，最大泄洪流量0.4m3/s。

水库流域发生的历史洪水灾害：经调查,水库流域曾发生10次洪涝灾害,分别是1951年夏,1953年7月,1957年七月,1963年7-8月,1964年8-9月,1978年7月,1980年6月,1984年6月,1985年6月,1994年8月,2004年7-8月。经调查，水库流域除受省外发生的地震余波波及外未发生地震、地质等灾害。

为充分发挥水库效益，保证水库安全运行，应尽早进行除险加固并完善大坝管理设施。

第二节 水文气象

后魏雪龙凤水库位于大羊乡西部，流域面积为1.65Km2，主要由几个冲沟形成，洪水汇入汇河，多年平均降雨量642mm，降雨受季风影响，时空分布

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不均匀，一般雨季开始于六月底，七月初，终止于八月中旬，七、八月份降雨量为333.8mm，占全年的51.99％，流域内多年平均径流深为95mm，多年平均陆地水面蒸发量为1131.4mm。

流域内最高山山顶为346m，山顶为石质山岭，南西位置高，山前土层最大深度46.3m，因此造成水冲型沟壑众多，微地貌共分为3种类型，从上至下分别为低山岭板类型、梯田类型及近山阶地类型，在低山岭板类型山地中，长有侧柏及稀疏野草和灌丛。在梯田及近山阶地以农作物为主，主要为经济林及小麦、玉米、地瓜等，土壤类型为厚层褐土。

流域内年平均气温界于13.2—13.6℃之间，极端最低气温——16.5℃(81年1月27日)，极端最高气温41℃(66年7月19日)，夏季多为东南风，冬季多偏北风，年平均风速为2.9m／s，最大风速24m／s，最大冻土层厚度为46cm。

流域内地质地貌均属第四系全新统新近沉积物，主要为粘土、亚砂土、粉砂土及砂的类层。一般地下水埋深10-30米，地下水的主要补给来源为大气降水，其次为大清河侧渗补给，水位随季节而变化，年变幅约1-2m，旱季深，雨季浅，地下水的水力坡降平缓，水平运动滞缓。

第三节 水库工程特性表

工程特性表

表一

序号 一 1 2 3 二 1

指标名称 水 文 集雨面积 干流长度 干流平均坡降 防洪标准 设计 原设计标准 单位 km2 km ‰ % 数量 1.65 1.5 74 5 3

加固标准 单位 数量 备注

2 三 1 2 3 4 四 1 2 3 4 5 五 1 2 3 4

校核 水 位 校 核 设 计 正 常 死 水 大 坝 坝型 最大坝高 坝顶高程 坝顶轴长 坝底轴长 溢洪道 形式 堰顶高程 底宽 最大下泄流量 % m m m m m m m m m m m3/s 0.5 87 87 7.4 87.5 90 86 1 84.5 3 22 均质土坝

第四节 水库枢纽工程存在的问题及原因分析

一、主要问题

1、大坝整体性能较差，冲刷严重，迎水面无砌石护坡。坝基渗漏严重，坝后有明显渗水痕迹；

2、无正常溢洪道，非正常溢洪道断面小，高速路施工期临时道路侵占溢洪道，溢洪道下游淤堵严重，无砌护。下游河道经过村庄中，现断面较小，无法满足泄洪要求；

3、放水洞渗漏严重，出水口常年有明显渗水。

4、高速路高架桥施工中，大量建筑垃圾弃于桥下，形成阻水障碍。

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二、原因分析

1、筑坝质量差。填土质量不合格，渗透系数较大，碾压不实。无砌石护坡。

2、该坝设计时，没有设计水平和竖直防渗体，下游也没有排渗设施，致使渗径短，下游渗流出口处的渗透压力过高，造成坝基有集中出渗点，由于水库渗漏，不能长时间蓄水，才未造成沼泽化。

3、溢洪道未经严格设计，不能满足泄洪要求。 三、对下游危害

水库以下是大羊乡驻地、前魏雪、清水坦、裴洼村，济荷高速公路从该水库上通过，下游有105国道、250省道等重要基础设施和国防设施，影响范围内的人口23000人，财产共计14000万元，水库防洪作用非常重要。因此，该水库被列为我县较严重的病险库之一，是每年防汛工作的重点。当地群众迫切要求实施除险加固工程，充分发挥其防洪、灌溉、补充地下水源等综合效益，为农业增产、农民增收服务。

第二章 水库洪水核算

一、基本资料：流域面积F=1.65km2，主河道比降J=0.074，主河道长L=1.5km。

水位：坝顶高程87.5m，起调水位设计84.5m。 库容（万m3）：V总=13万m3 ，V兴=10万m3 溢洪道（米）：现有溢洪道B=3m。 二、二十年一遇洪水计算： 1、最大洪峰流量Qm的查算：

①F2/5=1.22，J1/3=0.42，综合参数K= L/ F2/5 J1/3=2.93 ②设计暴雨量计算：

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由于该水库没有雨量站，暴雨资料不完善。该水库水文计算采用等值线法，所用暴雨量由山东多年平均年最大24小时降水量等值线图，查表得，H24=95mm。

由山东省年最大24小时降水量变差系数（Cv）等值线图查得该水库所在区域Cv=0.55，Cs=3.5Cv。

查皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数Kp表得Kp=2.1，KpH24=199.5mm。

③单位面积最大洪峰流量的计算（按泰沂山南山区） 查qm-H24-K关系曲线得qm= 26秒立方米/平方公里 ④设计标准最大洪峰流量的计算 qmp=qmF=26╳1.65=42.9m3/s 2、洪水总量和洪水过程线的计算 ①洪水总量的计算

P=199.5╳0.75=149.6 mm，Pa=40mm P+Pa=189.6mm

查P+Pa—hR曲线得径流深hR=126mm

洪水总量W=0.1hRF=0.1╳126╳1.65=20.79万m3。 ②洪水过程线为三角形，洪水历时 T=W/1800Qm=207900/1800╳42.9=2.7小时 流量Q Qm 时间T

涨水历时t1：退水历时t2=1：2 3、调洪计算

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H24p=5%=

q泄=M1BH3/2

其中M1—流量系数，取1.5； B—溢洪道净宽，取3m； H—堰顶水头，单位m。 调洪演算。

经计算后，二十年一遇溢洪道最大下泄流量为16立方米/秒，调洪库容5.1万立方米，相应水位86.4米。

三、二百年一遇洪水核算 1、最大入库流量Qm的查算：

①F2/5=1.22，J1/3=0.42，综合参数K= L/ F2/5 J1/3=2.93 。 ②设计暴雨的推求：

查皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数Kp表得Kp=3.34，H24p=0.5%= KpH24=317.3mm

③单位面积最大洪峰流量的计算（按泰沂山南山区） 查qm-H24-K关系曲线得qm=41秒立方米/平方公里 ④设计标准最大洪峰流量的计算 qmp=qmF=41╳1.65=67.65立方米/秒 2、洪水总量和洪水过程线的计算 ①洪水总量的计算

折减系数取0.75，前期影响雨量取Pa=40mm P=317.3╳0.75=238mm，Pa=40mm P+Pa=278mm

查P+Pa—hR曲线得hR=210mm

洪水总量W=0.1hRF=0.1╳210╳1.65=34.65万立方米 ②洪水过程线为三角形，洪水历时

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T=W/1800Qm=346500/1800╳67.65=2.85小时 流量Q Qm 时间T

涨水历时t1：退水历时t2=1：2 3、调洪演算（图解法）

经计算后，二百年一遇溢洪道最大下泄流量为22m3/s，调洪库容7.3万立方米，相应水位87.0 米。

经计算后，二百年一遇洪水计算，坝顶高程需要达到87.0m，现在坝顶高程为87.5，改建溢洪道符合要求。

第三章 枢纽工程加固处理设计

第一节 大坝加固

主坝坝体清除所有树木、农作物、草皮等覆盖物，坑洼填平补齐，然后用链轨车压实，表面平整度≤5cm，棱角分明，整体美观。

主坝上游坡采用厚干砌石护坡形式，护坡建设范围：左右至主坝段，下至坝脚，上至坝顶。根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》，最下层铺设土工布，上设厚10cm碎石垫层，干砌块石护坡厚度30㎝，平整度≤5cm，砌石缝宽≤3cm。为防止水流陶刷及固基需要，在堤脚处设置深0.5m，宽0.4m的M5浆砌块石基座。

下游坝坡与岸坡连接处内侧设置排水明沟，上下游坝坡每30m设一排水明沟。排水明沟形式为浆砌石，尺寸：0.15m×0.3m，上游与坝顶路肩连接，下游与基座、坝脚连接。

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第二节 溢洪道

溢洪道是小水库除险加固工作的主要工程，严格施工。 一、溢洪道泄洪能力校核

荣花树水库溢洪道由进水渠、宽顶堰、交通桥、泄水渠四部分组成。砌石采用坐浆砌垒，砂浆密实，表面平整，平整度≤3cm，回填土时土与石料结合部不要出现冷缝。

二、溢洪道设计

溢洪道是小水库除险加固工作的主要工程，严格施工。 1、进水渠

溢洪道进水渠布置仍按原溢洪道走向布置，溢洪道布置仍按原溢洪道走向布置，开挖深度低于大坝坝顶高程3m（渠底高程84.5），宽3m，边坡1：1.5，比降I＝1/200，清除进水口处阻水障碍物。

2、溢流堰

我县全部为小型水库，本次设计全部采用宽顶堰，堰顶顺水流方向的长度是堰上水深的2.5-5倍。

溢流堰垂直水流方向的长度可用下式计算：

Q设BqqmH

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B溢流堰垂直水流方向的长度（米）；

Q设溢洪道设计流量（立方米/米）为37立方米/米； H堰上溢洪水深(米)，取2.0米；

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q单宽流量（立方米/秒/米） m流量系数，通常取1.5

求得单宽流量q为4.24立方米/秒/米。

溢流堰垂直水流方向的长度B为8.72米。取3米，则该溢洪道设计为1孔，每孔净宽3.0米。

3、溢洪道钢筋砼平板桥设计

桥面宽度根据路面宽度和实际需要确定。桥梁跨径根据沟壑、渠道宽度，同时按照就地取材、节约投资、便于施工的原则确定。两座交通桥均为3m×1孔平板桥，桥底砌护，底高程与渠道底高程相同，两侧翼墙长度3m，设为扭曲面。

（1）桥板：桥面板采用厚0.25m现浇C25钢筋混凝土矩形板，桥面净宽4.5m，总宽5.0m ，跨度为3.0m。桥面双向横坡，坡度为2%。

（2）栏杆：桥面两侧均设置栏杆及扶手，栏杆细部构造套用交通部公路桥涵标准图集“装配式钢筋混凝土矩形板桥上部构造”（编号：JT/GQB004-73）。

（3）边墩：边墩采用重力式边墩，边墩基础和台身均采用M10浆砌石砌筑，并在其底部浇筑10cm厚C20素砼垫层。台身顶端0.4m，临水侧垂直，背水侧倾斜，坡度为1∶0.3，台帽C25素砼现浇，边墙M10浆砌块石，边墩基础前、后趾均向外伸出0.3m。

经实地查勘和已建工程的地质资料分析，该区域地基土承载力一般为80kPa左右，按以下公式进行地基应力验算：

Pmax、min =ΣG/A±ΣM/ΣW 式中：

Pmax、min——基底的最大和最小应力(kPa)； ΣG——基底以上纵向力的总和(kN)； A——基底面积(m2)；

ΣM——各种力对基底形心的弯矩总和(kN·m)；

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ΣW——基底面的抵抗矩(m3) 。

经计算桥墩台基础底面的地基应力和地基应力不均匀系数均满足要求。

4、泄水渠、消力池

泄水渠、消力池采用原砌石结构。经计算能够满足要求。

第三节 放水洞

放水洞进出水口整修，达到原设计水平。

第四章 工程预算

第一节 工程量

建筑物工程量的计算执行（88）水规字第8号文的附件《水利水电工程设计工程量计算规定》（试行），根据规划设计的几何轮廓尺寸计算工程量，并乘以相应阶段扩大系数。见预算表。

第二节 工程预算

一、编制依据

1、《山东省水利工程概（估）算费用构成及计算标准》，鲁水定字［2000］1号文颁布；

2、《山东省水利水电工程设计概（估）算编制办法》，鲁水定字［2000］1号文颁布。

二、定额采用

1、建筑工程采用鲁水定字［2000］年1号颁发的《山东省水利水电工程预算定额（上册、下册）》。

2、施工机械台班费采用鲁水定字［2000］3号颁发的《山东省水利工程施工机械台班费定额》。

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三、材料价格 均采用运到工地价。

四、工程单价编制及各种取费标准

严格执行《山东省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》。 五、工程项目划分及费用构成

严格执行《山东省水利水电工程设计概（估）算编制办法》。 六、工程投资预算

见工程总预算表。工程总投资为79.4968万元。

第五章 效益分析

该工程完成后，其效益有四个方面：其一，扩大改善灌溉面积4000亩，按亩增效益100元计算，按现行水利分摊系数0.5计，每年可增加经济效益20万元；其二，减少地面径流，涵养了地下水源并改善了水质，从而也改善了一系列生态环境，水土流失得到控制；其三，由于除险加固工程的建成改善了当地的投资环境和生态环境，形成了一个新的经济开发区，容貌大大更新，有显著的社会效益；其四，保护了下游乡镇驻地、村庄、公路、农田及人民群众安全，减少了损失，提高了水库防洪能力。可以说，经济效益、社会效益、生态效益显著。

第六章 水土保持与环境影响评价

一、水土保持

除险加固工程涉及面较窄，产生水土流失的范围较小，对周围环境的影响不大，水土流失以施工现场引起的场地平整、土方开挖为主。

工程采取的水土保质措施：

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1、施工场地在工程完工后，应立即恢复植被；

2、工程所产生的弃沙石、弃渣堆放在指定渣场，弃沙石、弃渣场完成后，尽快恢复植被。

通过以上水土保持措施，可以使工程带来的水土流失得到有效控制，种植植被可有效拦截地表径流，因此，工程对水土保持并无太大不利影响。

二、环境影响评价

工程完成后可以削减洪峰，减少上游冲刷，有利于防止新的水土流失，拦截部分地面径流，涵养了水源，改善周围小气候，有利于促进旅游业及第三产业发展，改善当地的投资招商环境。

工程在施工期，通过采取水土保持措施，可以大大减少水土流失。 为保护周围环境，在施工过程中，污水、污物的排放可能对环境和水质产生影响，因此需要加强管理，对排放的污水、污物及时严格处理，防止产生污染。

第七章 施工组织设计

一、施工安排

该除险加固工程，优先进行砌石护坡，溢洪道建设、放水洞维修的施工。 二、施工组织

工程施工前，成立大羊乡水库除险加固工程指挥部，由有关行政首长担任，由有关技术骨干任技术负责人。

根据水利部水建［1995］128号《水利工程建设项目管理规定（试行）》的要求，项目管理实行三项制度改革，即项目法人制、建设监理制、招标投标制。本工程以大羊乡政府为项目法人，负责工程建设的全过程管理。

工程建设中项目法人要充分发挥管理的主导作用，协调设计、监理、施

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工以及地方等各方面关系，及时研究解决设计规划中的关键技术问题，为施工创造良好的技术条件。

项目法人应在有关部门的监督下，通过公开招标的方式，选择监理单位和施工单位，并签定监理和施工合同，在建设过程中严格履行合同，根据水利工程建设三项制度改革的要求，应建立和完善质量管理的三个体系；即水利主管部门的质量监督体系、建设单位（项目法人）质量检查体系和设计施工单位的质量保证体系。在施工过程中严格实行三检制，并做好三个方面的工作：一是对影响质量的各种作业技术和活动要判定质量计划和工作程序；二是要严格地按照批准的质量计划和工作程序进行实施，并在实施过程中进行连续的检验和评定；三是对不符合质量计划和工程程序的情况进行处置，并及时采取有效地纠正措施。

工程验收要严格地按照国家和水利部颁布的验收规程执行，对单项工程均应进行阶段验收。工程基本竣工时项目法人按验收规程要求组织监理、设计、施工单位提出有关报告，并按规定将施工过程中的有关资料、文件、图纸造册归档，在正式验收前，项目法人组织初步验收，并对查出的问题及时解决，正式验收由水利主管部门主持，验收合格后，由监理部门和项目法人依次签发竣工验收合格证书。

三、施工条件 1、水文气象

流域属暖温带大陆半湿润气候，降水量集中，年际变化大，径流多集中在汛期，冬春干旱少雨，4、5月份基本断流。降雨集中在汛期6－9月份，降雨量占全年的75%左右，最高气温在7月份，平均值在26℃－27℃，最低气温在1月份，极值22.8℃。风向和风力随季节变化，冬季多偏北风，夏季多偏南风，最大风速为20.8m/s，无霜期204天，最大冻土深0.5m。

2、工程地质

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工程地点主要在大坝坝体上，地质单一。 3、施工场地及交通条件

大坝两岸经过平整，可用于布置工程的砂石料场、水泥仓库。工程地点与区外公路相连，交通比较便利。

4、施工供水及生活用水

施工用水从附近村庄中即可解决，供水有保证。生活用水从魏雪村中解决。

5、施工用电

可由附近魏雪村变压器解决施工用电。 6、建材供应

水泥采用当地供销的优质425#水泥，砂、块石由附近供应点供应，以上建筑材料已经考察，质量和数量符合要求。

四、施工导流

工期安排在枯水季节，根据气象资料，不会产生大的降雨过程，初步不考虑施工导流。

五、资金筹措及施工计划 1、资金筹措

工程总投资79.4968万元，投资大，任务重，可采用多种渠道、多种方式筹措资金。计划申请上级补助与地方自筹相结合筹资，上级补助按照省财政、省水利有关规定执行。

2、施工计划

为使工程建成，尽快成立施工组织，在具体实施方案使出后，实行招投标制和建设监理制，搞好工程质量、进度、资金控制，县水利局抽调技术人员进行图纸交底和技术服务，齐心、协力使工程按质按量及时完工。

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