【正文】 死水位為 ，相應(yīng)死庫容： 萬 m3。 地震設(shè)防烈度 本工程所在地區(qū) 基本烈度為 Ⅷ 度，水庫抗震設(shè)計烈度為 Ⅷ 度。 采用的主要技術(shù)規(guī)范 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 (SL2522021) 《水利水電工程初步設(shè)計報告編制規(guī)程》 (DL502193) 《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（ SL3032021） 《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》 (SL2742021) 《小型水利水電工程碾壓土石壩設(shè)計導(dǎo)則》 (SL18996) 《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》 (SL20397) 《水工鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范》 (SL/T19196) 《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》 (DL/T51952021) 《溢洪道設(shè)計規(guī)范》 (SL2532021) 《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 (GBl83062021) 工程總體布置 現(xiàn)狀工程總體布置 水庫樞紐由大壩及輸（泄）水設(shè)施組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩高 ，松園水庫除險加固設(shè)計報告 6 壩頂寬度不等，為 ~，壩長 ，大壩上游壩坡平均坡比 1:，下游壩坡平均坡比 1:1~1:3。溢洪道已廢棄，無控制高程。輸水洞型式為 800800mm砌石方涵，涵洞長約 ，放水涵洞進(jìn)口設(shè)鍋蓋閘，啟閉形式為鋼繩牽引手動式。 現(xiàn)狀病險情況 （ 1）大壩 壩體不規(guī)整且 土粒 松散，壩頂 凹凸 不平、寬窄不一，上下游壩坡被雨水及風(fēng)浪沖刷侵蝕嚴(yán)重。由于建壩時受施工條件限制，筑壩土料就近取 材 ，土料多樣性且較雜；碾壓設(shè)備差，施工中未進(jìn)行碾壓密實(shí)度、含水率等物理力學(xué)指標(biāo)控制，上壩土料質(zhì)量檢測控制不嚴(yán)格，造成壓實(shí)度差，力學(xué)指標(biāo)偏低，滲透 量 大等問題。壩 背 坡雜草灌木叢生。壩體滲漏嚴(yán)重，下游有兩處集中滲水點(diǎn)，壩體的抗?jié)B、抗震性能差，現(xiàn)狀質(zhì)量不合格。水庫運(yùn)行中無大的滑坡、坍塌體，庫岸基本穩(wěn)定。大壩無觀測、監(jiān)測設(shè)施。 （ 2）壩基 根 據(jù) 地 質(zhì) 勘 察 資 料 顯 示 ， 壩 肩 壩 體 填 筑 料 與 壩 基 接 觸 帶 滲 透 系 數(shù)K=103~103cm/s，不滿足規(guī)范要求、質(zhì)量不合格。加之大壩壩基局部地段碾壓密實(shí)度不夠，孔隙比較大，按巖土滲透性分級，屬中等透水層，需做防滲處理。 （ 3）泄水建筑物 溢洪道已廢棄，無控制高程。 （ 4）輸水涵洞 輸水洞為 800800mm 方涵放水，長約 ，邊墻縫隙滲水嚴(yán)重，石灰砂漿已形成空腔，涵洞自身穩(wěn)定差，易引起大壩變形。 （ 5）閘門及金屬結(jié)構(gòu) 輸水涵洞入口為鍋蓋閘，斷面尺寸為 800800mm，啟閉形式為鋼絲繩手動式，閘門出現(xiàn)銹蝕變形，關(guān)閉不嚴(yán)；鋼絲繩已 被 拉斷，無法正常運(yùn) 行。 （ 6） 引水渠道 現(xiàn)引水渠（引流域水）為自然山體開挖成的簡易水溝，斷面尺寸約為300300mm，引水流量約為 ，上游無控制閘門。 壩頂高程復(fù)核 松 園水 庫正 常蓄 水位 ， 設(shè)計 洪水位 ， 校 核洪 水位，流域多年平均最大風(fēng)速為 。 根據(jù)下式計算壩頂超高： aeRy ??? MNhR ? 水資源工程系頂崗實(shí)踐報告 7 3/14/ DVh ? gHDVe 2 c 2 ?? 其中： R— 波浪在壩坡上的爬高 a— 安全加高 e— 最大鳳壅高度 2h— 波浪高 M— 上游壩坡坡率 N— 壩坡粗糙系數(shù)（干砌石取 ，混凝土取 ） ? — 風(fēng)向與壩軸線法線夾角 H— 壩前水深 V— 風(fēng)速（正常運(yùn)用條件下為多年平均風(fēng)速的 倍，非正常運(yùn)用條件下等 于多年平均風(fēng)速） D— 吹程（在地形圖上量取為 ） 壩頂高程的確定取以下四種運(yùn)行情況的最大值。 （ 1）設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用壩頂超高； （ 2）正常蓄水位加正常運(yùn)用壩頂超高； （ 3）校核洪水位加非常運(yùn)用壩頂超高； （ 4）正常蓄水位加加地震涌浪及沉陷高。 松園水庫壩頂超高值見表 21： 表 21 松園水庫壩頂超高值 運(yùn)用 情況 水位 （ m） 波浪爬高 （ m） 風(fēng)壅水面高（ m） 安全加高 （ m） 地震涌浪＋沉陷高（ m） 壩頂超高（ m） 計算壩頂 高程（ m） 1 2 3 4 1 松園水庫在設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用要求壩頂高程 、正常蓄水位加正常運(yùn)用要求 、校核洪水位加非常運(yùn)用要求 、正常蓄水位加非常運(yùn)用要求 ，要求壩頂高程最小為 ，現(xiàn)狀大壩壩頂高程為~，擬對不滿足壩高要求壩段進(jìn)行加高，滿足要求壩段進(jìn)行壩頂平整，平整大壩壩頂超為 ，超高滿足防洪安全要求。 水庫除險加固后工程總體布置 根據(jù)松園水庫大壩安全評價報告及本次地質(zhì)勘察結(jié)果，松園水庫工程在運(yùn)行中主要病害集中在水庫樞紐的大壩、溢洪道、輸水洞。因此本次除險加固主要對松園水庫除險加固設(shè)計報告 8 大壩進(jìn)行加固，對輸水洞進(jìn)行改造，以及對壩肩進(jìn)行防滲處理。 （ 1）大壩除險加固設(shè)計方案如下： 方案一：修整坡面，左右壩肩進(jìn)行防滲帷幕處理，下游設(shè)排水（推薦方案） 根據(jù) 對原大壩穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核計算，大壩上游壩坡各種工況均能滿足規(guī)范要求，但浸潤線較高。加固時對大壩壩體上游采取清理、削平，整理壩坡至 1： ；迎水面設(shè)置 8cm 厚混凝土預(yù)制面板防沖襯砌，下面鋪設(shè) 20cm 混合砂墊層，以此作為大壩壩體防沖面。對左右壩肩強(qiáng)風(fēng)化帶進(jìn)行帷幕灌漿處理，以截斷強(qiáng)風(fēng)化帶為宜。 下游坡 0+~0+ 段進(jìn)行削坡整理，坡比 修整 為 1:3，坡面植草護(hù)坡，坡腳設(shè)貼坡排水，下設(shè)排水溝。其余壩段進(jìn)行削坡，放緩至 1:，坡面植草護(hù)坡，坡腳設(shè)混合式排水，下設(shè)排水溝。壩頂新建彈石路面。除險加固后 ，大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程為 ，最大壩高 ，壩頂寬度為 ，壩軸線總長 。 經(jīng)滲流計算 分析 滲透比降滿足規(guī)范要求，不會產(chǎn)生滲透破壞，經(jīng)壩坡抗滑穩(wěn)定分析，大壩上、下游壩坡在各種運(yùn)行工況下其安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。 方案二：修整坡面，下設(shè)排水（比較方案） 根據(jù)對原大壩穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核計算，大壩上游壩坡各種工況均能滿足規(guī)范要求，但浸潤線較高。加固時對大壩壩體上游采取清理、削平，整理壩坡至 1： ；迎水面設(shè)置 8cm 厚混凝土預(yù)制面板防沖襯砌，下面鋪設(shè) 20cm 混合砂墊層，依此作為 大壩壩體防沖面。 下游坡 0+~0+ 段進(jìn)行削坡整理，坡比 修整 為 1:3，坡面植草護(hù)坡，坡腳設(shè)貼坡排水，下設(shè)排水溝。其余壩段進(jìn)行削坡，放緩至 1:，坡面植草護(hù)坡，坡腳設(shè)混合式排水，下設(shè)排水溝。壩頂新建彈石路面。除險加固后，大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程為 ，最大壩高 ，壩頂寬度為 ，壩軸線總長 。 經(jīng)滲流計算滲透比降滿足規(guī)范要求，不會產(chǎn)生滲透破壞，經(jīng)壩坡抗滑穩(wěn)定分析，大壩上、下游壩坡在各種運(yùn)行工況下其安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。 經(jīng)穩(wěn)定分析和滲流計算 表明，方案一和方案二均能滿足大壩穩(wěn)定要求，由于方案二沒有進(jìn)行防滲處理，可能會無法截斷下游兩處集中滲水點(diǎn)。方案一能夠截斷集中滲水點(diǎn)，故推薦采用方案一。 （ 2）大壩左壩肩 0+ 樁號處對輸水涵洞進(jìn)行加固，進(jìn)水口改造為直徑為 500mm 的圓形進(jìn)口，進(jìn)口底部設(shè)置集水井，進(jìn)水口以 600600mm 平板閘控制，輸水涵洞洞身用 DN500mm 的鋼管做內(nèi)襯處理，新老管道間回填混凝土，最后做注漿封填處理。下游以 800mm 寬、 1000mm 深的混凝土渠道與原灌溉引水渠相連接，連接后砌石渠道向河道延伸，中間設(shè)置手動閘門，非常情 況下作為泄水使用。根據(jù)調(diào)洪演算，輸水隧洞可滿足泄洪要求，因此不再布置溢洪道。 （ 3）對原有引水渠道進(jìn)行加固處理， 長度為 35m， 斷面修整為 800800mm，水資源工程系頂崗實(shí)踐報告 9 渠道三個分叉處分別設(shè)置閘門控制，閘門下游段灌溉渠道進(jìn)行重建，斷面尺寸為500500mm，總長 298m。 該加固方案經(jīng)滲流計算 分析 不會發(fā)生滲透破壞，經(jīng)壩坡抗滑穩(wěn)定分析，大壩上、下游壩坡在各種運(yùn)行工況下其安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。 大壩除險加固設(shè)計 現(xiàn)狀壩體滲流及抗滑穩(wěn)定復(fù)核 現(xiàn)狀壩體滲流穩(wěn)定復(fù)核 根據(jù)《松園水庫地質(zhì)勘察報告 》，各種材料的力學(xué)指標(biāo)與參數(shù)見表 22 所示。 表 22 壩體壩基土體參數(shù)指標(biāo) 巖土體類別 天然容重（ kN/m3) 飽和容重（ kN/m3) 黏聚力（ c） 內(nèi)摩擦角 （ ф） 滲透系數(shù) （ k） 壩體 5107 ?? 壩基 4101 ?? 滲流分析采用北京理正公司《理正巖土分析軟件》滲流 有限元分析法進(jìn)行計算。 （ 1）計算工況及斷面 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定，松園水庫滲流分析須對以下水位組合的工況進(jìn)行復(fù)核： ① 上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位穩(wěn)定滲流期； ② 上游設(shè)計洪水位與下游相應(yīng)的水位穩(wěn)定滲流期； ③ 上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的水位穩(wěn)定滲流期； ④ 上游正常蓄水位降至死水位與下游相應(yīng)的水位非穩(wěn)定滲流期。 綜合松園水庫地形、地質(zhì)等因素，選取實(shí)測典型斷面兩個：斷面 1（樁號0+）和斷面 2（樁號 0+）。 （ 2）滲透變形計算 根據(jù)壩體、壩基土體的級配狀況，確 定壩體、壩基可能的滲透變形類型 ； 再根據(jù)壩體、壩基土料的物理性質(zhì)指標(biāo)確定其臨界水力坡降 (Jcr)； 依據(jù)工程特點(diǎn)及重要性，確定相應(yīng)的安全系數(shù)，求出允許水力坡降（ [J]）；結(jié)合壩體的運(yùn)行情況，求出下游壩坡出逸點(diǎn)的出逸水力坡降值（ J），最后進(jìn)行判別。 判別土體變形類型： 土體不均勻系數(shù) 6010udC d? ， 曲率系數(shù) 23010 60cdC dd? 計算得 uC =~5， cC =~， 按不連續(xù)級配判斷，細(xì)粒含量。 ? ?1 100%41cP n??? =~%35% 松園水庫除險加固設(shè)計報告 10 因此，土的滲透變形為流土型。 流土型臨界水力坡降公式 ? ?? ?11cr sJ G n? ? ?， 根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ GB5028799）規(guī)定，土的允許水力比降由臨界水力比降除以安全系數(shù) 2求得，即： ? ?2crJJ ? 建議取壩體 ? ， ? ， 則計算 ? ?? ?/ 1 1 = 0 .9 4scrJ G n? ? ?壩 體 ， ? ? ?壩 體 壩基 ? ， ? ， 則計算 ? ?? ? 0 3 ???? nGJ scr 壩基 ， ? ? ?壩基J 計算成果統(tǒng)計見表 23 至表 26： 1）壩體斷面 1（ 0+）計算結(jié)果 表 23 各工況下壩體滲流計算結(jié)果 工況 特征水位（ m） 單寬滲流量（ m3/d） 校核水位 設(shè)計水位 正常蓄水位 正常蓄水位降至死水位 ─ 表 24 大壩滲透坡降表 計 算工 況 位置 出逸點(diǎn)坡降 臨界坡降 允許水力坡降 校核洪水位 壩體 壩基 設(shè)計洪水位 壩體 壩基 正常蓄水位 壩體 壩基 死水位 壩體 壩基 從表 5表 53 中可以看出，校核、設(shè)計洪水位工況下大壩壩體出逸點(diǎn)壩基滲透比降均大于滲透變形允許的水力比降 ，正常蓄水位工況下壩體滲透比降大于允許的水力比降 ，因此，大壩原壩體滲流不穩(wěn)定。 2）壩體斷面 2（ 0+）計算結(jié)果 水資源工程系頂崗實(shí)踐報告 11 表 25 各工況下壩體滲流計算結(jié)果 工況 特征水位（ m） 單寬滲流量（ m3/d） 校核水位 設(shè)計水位 正常蓄水位 正常蓄水位降至死水位 ─ 表 26 大壩滲透坡降表 計 算工 況 位置 出逸點(diǎn)坡降 臨界坡降 允許水力坡降 校核洪水位 壩體 壩基 設(shè)計洪水位 壩體 壩基 正常蓄水位 壩體 壩基 死水位 壩體 壩基 從表 5表 55 中可以看出，校核、設(shè)計洪水位、正常蓄水位、死水位工況下大壩壩體出逸點(diǎn)壩體壩基滲透比降均大于滲透變形允許的水力比降。因此，大壩原壩體滲流不穩(wěn)定。 現(xiàn)狀壩體抗滑穩(wěn)定復(fù)核 大壩為 5 級建筑物，計算按有效應(yīng)力計算。據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021） 的規(guī)定 ，相應(yīng)的壩坡抗 滑穩(wěn)定最小允許安全系數(shù)正常運(yùn)用條件為，非常運(yùn)用條件一為 ，非常運(yùn)