【正文】 m 2 庫容 總庫容 萬 m3 366 366 366 正常庫容 萬 m3 死庫容 萬 m3 35 35 四 主要建筑物 1 擋水建筑物 壩型 土 壩 壩頂高程 m 最大壩高 m 2 四十灣主要工程特性表 序號 項目 單位 原設計 安全鑒定 本次設計 備注 壩頂軸線長度 m 130 130 壩頂寬度 m 2 泄水建筑物 型 式 側槽式溢洪道 堰頂高程 m 溢流孔口數(shù)量 孔 1 1 1 溢流孔口寬度 m 12 12 10 消能方式 底流消能 無 3 輸水涵管 型 式 砼城門洞型 斷面尺寸 m 寬高 進口底板高程 m 設計流量 m3/s 4 放 水 臥管 型 式 鋼筋砼圓 形涵 廢棄封堵 斷面尺寸 m φ φ 閘門型式 人工拔插 塞 五 工程效益 1 設計灌溉面積 萬畝 2 防 洪效益（保護耕地） 萬畝 3 保護人口 萬人 六 工程投資 1 靜態(tài)投資 萬元 2 工程總投資 萬元 3 湖南省懷化市鶴城區(qū) 四十灣水庫 除險加固工程 設計 1．綜合說明 概述 工程概況 四十灣水庫位于懷化市鶴城區(qū)蘆坪鄉(xiāng)坪星村，屬沅水流域長譚溪二級支流，其樞紐工程距枝柳鐵路 7km，距 209 國道 16km， 交通 較為 方便。 該水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪，養(yǎng)殖等綜合效益的?。?1）型水庫水利工程。水庫設計灌溉 8200 畝，有效灌溉 6230 畝，最大實灌 5100 畝，供水量 460 萬 m3。 該水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵洞、放水臥管等建筑物組成。該工程屬Ⅳ等工程，主要建筑物等級為 4級，次要建筑物為 5級。 水庫壩址以上集雨面積 ，干流長度 ，干度坡降 13‰，多年平均降雨量 1427mm，水庫設計洪水位標準為 50年一遇，設計洪水位為 ，校核洪水標準為 500 年一遇，校核洪水位為 ，正常蓄水位 ，總庫容 366 萬 m3，興利庫容 萬 m3，死水位 ,為年調節(jié)水庫。 大壩為 均質 壩，壩頂高程 ，最大壩高 ，壩頂軸線長 ，壩頂寬， 上游壩坡坡比從上至下 1:、 1:,下游壩坡坡比從上至下 1:、1:、 1:。 溢 洪道 位于大壩 右 岸 ，堰頂高程 ，堰頂寬 10m，堰型為寬頂堰，自由出流式， 泄槽底板為強風化下部巖石，較為破碎， 下游無消能設施 。 輸水涵洞位于左岸壩體內，為鋼筋砼圓涵，全長 250m，斷面尺寸Φ =，進口高程 ，出口底板高程 ，縱坡 i=1/100。臥管位于大壩左岸山坡，為鋼筋砼結構，全長 85 米，斷面尺寸Φ =，共有 12 個放水孔，孔口尺寸 ，鑄鐵翻板閘門控制放水。 該水庫樞紐工程始建于 1977 年 9月， 1979 年 12月竣工，設計單位為原懷化市水利4 水電局，施工單位為蘆坪鄉(xiāng)組織群眾投工投勞修建。 目前主要存在安全隱患：① 大壩存在滲漏、散浸現(xiàn)象，壩頂高程及寬度不夠，壩坡穩(wěn)定不夠，無排水棱體等問題 ；② 溢洪道沒有護砌，下游沖淤嚴重，無消力池； ③ 涵管開裂、存在嚴重滲漏及啟閉設備老損等問題， 放水臥管嚴重漏水、進水口嚴重損壞 。 （ 1）大壩 內坡坡度過陡且無防浪護坡，浪蝕嚴重，局部出現(xiàn)沖刷塌 陷 現(xiàn)象。下游無排水棱體。施工中壩基及岸坡處理未徹底，壩基填筑質量差，壩基、壩肩淺層巖體滲水率較大，存在壩基、壩體滲漏及繞壩滲漏問題，庫水位 時，壩基、壩體及壩肩繞壩滲漏量達 9L/s，下游壩面有散浸，壩頂高度與寬度不夠 ,嚴重威脅大壩安全。 （ 2）泄水建筑物 溢洪道出口無消能設施，且兩岸山坡過陡，常有滑坡現(xiàn)象， 影響溢洪道安全運行。 （ 3）輸水建筑物 輸水涵洞漏水較大，庫水位 時，其滲漏量達 ,且斷面尺寸較小，運行檢查、維修很不方便。放水臥管砼及金屬結構老化嚴重，且多次穿孔漏水。 （ 4）其它 大壩壩體無任何觀測設施， 防汛公路為單行道泥土路面，路口狹窄，無排水溝，路面坑洼，晴通雨阻，對防汛搶險構成安全隱患。 防汛倉庫嚴重破損，給防汛搶險帶來安全隱患。 水庫大壩安全鑒定報告的主要結論 《四十灣水庫大壩安全鑒定報告書》對四十灣水庫工程的安全鑒定結論為：工程質量不合格，運行管理綜合評價差，大壩防洪安全等級為 C 級，大壩滲流形態(tài)評定為 C級，結構安全性評定為 C 級，沒有大型金屬結構，水庫大壩總體安全類別為三類。 基于以上安全鑒定結論，安全鑒定報告書最后對 四十灣 水庫的運行管理或除險加固的意見和建議為： 1）大壩：針對大壩存在的滲漏、散浸，壩頂高程及寬度不夠，壩坡穩(wěn)定不夠，無排水5 棱體等問題，建議： ①對大壩壩基、壩肩及大壩壩身進行防滲處理； ②對大壩進行加高培厚，調整上、下游壩坡坡比并護坡，上游防浪刷處理； ③增設大壩下游排水設施，以降低壩身浸潤線。 2）溢洪道：針對溢洪道非正式、下游沖淤嚴重等問題，建議： ①整修建溢洪道、泄槽、增設消力池，并采用相應的抗腐蝕性混凝 土； ②對溢洪道兩側山坡進行整理、護砌并作好防滲排水設施。 3）輸水涵管：針對涵管開裂、存在嚴重滲漏及啟閉設備老損等問題，建議： ①對輸水涵進行封堵灌漿處理； ②新建輸水建筑物，并采用相應的抗腐蝕性混凝土。 4）放水臥管：針對放水臥管嚴重漏水、進水口嚴重損壞等問題，建議： ①對放水涵進行封堵灌漿處理； ②新建放水建筑物。 5）大壩監(jiān)測系統(tǒng) ①增設大壩觀測設施。 6）上壩公路 ①改造上壩公路、增設通訊設施，以滿足防汛要求。 除險加固的必要性 水庫有效灌溉 6230 畝，最大實灌 5100 畝，供水量 460 萬 m3，其位置居高臨下，保護下游鄉(xiāng)政府、村莊、學校，人口 9600 余人，枝柳鐵路 7km， 209 國道 3km 的安全，同時對下游 15km 處的老里碑水庫（庫容 萬 m3）的正常運行和安全起了很大的調節(jié)保障作用。如水庫失事將直接威脅下游上萬人的生命財產安全。 經(jīng)安全鑒定， 水庫大壩總體安全類別為三類 ，存在重大安全隱患，不能正常運行，因此，有必要對該水庫進行除險加固處理。 鑒于工程上述病險問題，在 《湖南省鶴城區(qū)四十灣水庫大壩安全評價報告》 的基礎上，針對 湖南省懷化市水利局《四十灣水庫大壩安全鑒定報告書》 建議與意見，受6 業(yè) 主委托，我院組織赴現(xiàn)場查勘，收資及補充勘探，為初步設計提供了可靠依據(jù)，于 2021 年 5月進行了本工程初步設計報告的編制。 水文及調洪演算 流域概況 四十灣水庫位于懷化市鶴城區(qū)蘆坪鄉(xiāng)坪星村，地處東經(jīng) 110176。 00′ 46″，北緯 27176。 37′ 9″，屬沅水流域長譚溪二級支流，其樞紐工程距枝柳鐵路 7km，距 209 國道 16km。水庫壩址以上集雨面積 ，干流長度 ，干度坡降 13‰。 氣象 本區(qū)域位于 屬 亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，溫熱潮濕，日照長，霜期短。根據(jù) 懷化市氣象站歷年實測氣象資料統(tǒng)計，氣象要素如下： 多年平均氣溫 ℃ ，極端最高氣溫 ℃ （ 1971 年 7月 27 日），極端最低氣溫 ℃ （ 1977 年 1 月 30 日）；多年平均年 降雨量 1427mm；多年平均蒸發(fā)量 。歷年平均日照小時 1480h；多年平均相對濕度 81%；多年平均風速 ，實測最大風速 ，風向 NE（ 1976 年 4月 22日）。 設計洪水復核 四十灣水庫水庫所在支流無水文測站，庫區(qū)內也沒有雨量站，因此，本次設計洪水的復核采用暴雨推求洪水的方法來推算設計洪 水。 本工程位于湖南省產流分區(qū)的第三區(qū)， Io=25mm。本次采用《湖南省暴雨洪水查算手冊》中的推理公式及經(jīng)驗單位線法計算四十灣水庫設計洪水。成果見下表。 表 四十灣水庫設計洪水成果表 計算方法 項目 各頻率設計值（ %） 2 5 推理公式 Qm（ m3/s） W 總 （萬 m3） 由于無實測水文資料，本次采用暴雨推算洪水的方法來推算施工期洪水，施工期(11～ 2 月 )設計暴雨根據(jù)鄰近懷化雨 量站建站～ 2021 年暴雨資料進行頻率計算推求，經(jīng) 計算施工期 (11～ 2 月 ) 設計最大流量為 ， 24小時洪水總量 萬 m3。 7 調洪演算 本次計算采用無泄量控制的方式，從正常蓄水位 300m 起調，當入庫流量大于溢洪道的泄流能力時，庫水位上漲，水庫滯洪；至入庫洪水流量等于溢洪道的泄流能力時，水庫水位達到該次洪水的最高水位；隨后，入庫洪水流量小于溢洪道的泄流能力，庫水位下降。 表 四十灣水庫調洪結果表 洪水頻率（ %） 洪峰流量（ m3/s） 最 高壩前水位（ m） 最大泄量（ m3/s） 2 5 原設計洪水位為 ，校核洪水位為 ，本次計算結果略高，以本次復核計算結果來進行安全評價。 抗洪能力復核 根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（ SDJ2742021），水庫大壩的壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和。根據(jù)水庫的實際情況，庫水位與超高按以下三種不同運用條件計算，取相應組合的最大值作為水庫大壩的設計壩頂高程。根據(jù) 計算結果，四十灣水庫大壩壩頂高程不得低于 ，大壩現(xiàn)有壩頂高程為 ，未能滿足擋洪要求。 四十灣水庫溢洪道為開敞式無閘門控制，溢洪道控制段導墻頂部高程在泄洪時不得低于校核洪水位加安全超高 ，因此四十灣水庫溢洪道控制段導墻頂部高程不得低于 ，而現(xiàn)有擋墻頂高程為 ，不滿足行洪要求；在擋水時不低于設計洪水位加波浪計算高度和安全超高 ，不滿足擋洪的要求。 工程地質 壩址區(qū)河谷基本對稱的 “V”字型，河谷寬 20~30m，河床高程 左右，兩岸地形 基本對稱，自然坡角為 30～ 35?，相對高差較大，基巖大面積出露，風化剝蝕較為強烈，局部第四系殘坡積層零星覆蓋。 大壩 壩基、壩肩主要工程地質 條件 河床壩基為泥盆系中統(tǒng)紫灰色中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質粉砂巖夾頁巖及8 碳質頁巖，巖層產狀 N40176。 ～ 50176。E ， SE∠60176。 ～ 65176。 ，壩基淺部巖體為強風化狀態(tài)，由于節(jié)理裂隙的切割， 上部巖體相對較破碎，鉆孔壓水試驗其透水率 q＝ ～ ，為中等透水帶。 另外據(jù)當?shù)胤磻?，施工時，只對壩基表部風化巖體進行了簡單開挖后既進行填筑，也沒有作防滲處理，從而為壩 基滲漏留下隱患。 壩肩滲漏主要發(fā)生在壩體與山體接觸帶部位，其表現(xiàn)形式為散浸和滲水。根據(jù)水庫多年運行觀測資料，隨庫水位升高，散浸面積擴大，滲水處流量增大。 滲漏產生的原因一是壩基表部的第四系松散堆積物沒有徹底清除，直接將壩體填筑在孔隙度偏大，結構較松散的殘坡積土層上，從而形成了壩肩接觸部位的滲漏帶 。 輸水涵管工程地質條件 灌溉放水涵管位于大壩左岸，為Φ 的現(xiàn)澆鋼筋混凝土有壓圓形壩下涵， 進口底板高程 ，無閘門控制，上游處采用放水臥管控制。 根據(jù)調查和運行觀測資料，放水涵管主要存在嚴重 腐蝕、脫落，多處地方鋼筋裸露。通過初步分析認為， 大壩修筑時材料選料不嚴，施工質量比較差，在多年運行過程中，由于水流沖刷，造成上述現(xiàn)象。 溢洪道工程地質條件 溢洪道沿線 出露地層為泥盆系中 統(tǒng)紫 紅 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質頁 巖，巖層產狀 N45176?！?50176。 E， SE∠ 60176?！?65176。，傾向右側坡內偏小游，未見斷層發(fā)育。溢洪道邊坡巖體比較破碎，強風化深度 5~8m。 溢洪道邊坡巖體經(jīng)常發(fā)生小規(guī)模的崩塌、滑坡變形破壞，并使其堵塞。 新建放水隧洞工程地質條件 隧洞 進口明挖段 地面高程 ~，坡高 50m，基巖裸露，巖性為 為泥盆系中 統(tǒng)紫 紅 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質頁 巖 。 強風化帶下限埋深 5m~7m。洞臉邊坡巖體 呈強風化狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理與層面組合將巖體切割成棱形塊體，完整性較差 ，存在洞臉邊坡沿結構面組合滑移邊坡穩(wěn)定問題 。洞身段上覆圍巖為中厚 ～厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質頁 巖 ，巖層產狀 N45176。～ 50176。 E， SE∠ 60176?！?65176。，走向與洞軸線近于直交 。 大部分洞段處于 強風化 帶內 ， 圍巖類別 屬 Ⅲ 類 ，欠 穩(wěn)定圍巖，地下水活躍，自穩(wěn)能力較差， 存在沿結構面組合的掉塊現(xiàn)象。 其它 洞段 為弱風化狀 ，巖體完整性較好 ，圍巖類別 屬 Ⅱ 類圍巖，自穩(wěn)能力較好， 9 天然建筑材料 1）砂礫石料 工程區(qū)附近一帶無砂礫石料，均需在 20km 以外的 舞水沿河 一帶的 采 砂場購買。砂的質量滿足設計要求， 礫石成分以石英砂礫、砂巖、灰?guī)r為主，磨圓度較好，采砂場有各種不同級配的粗骨料供應， 可滿足設計要求，采砂場有公路可抵大壩，運距 12km 。 2）塊石料 大壩 兩岸 附近 一帶主要分布地層為泥盆系 中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質頁 巖， 巖性軟硬相間，可選擇含礫石英砂巖做為塊石料。 3）土料 大壩 左、 右