【正文】 陳丹仲水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)畢業(yè)論文4 工程任務(wù)與規(guī)模 工程存在問題1. 下游坡的抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求。2. 大壩壩坡太陡，壩體不能按照設(shè)計(jì)要求擋水。大壩心墻高度嚴(yán)重不足，壩基清基不徹底，特別是岸坡削坡或清基不符合要求，導(dǎo)致壩體壩基滲漏，部分地段壩體與壩基的接觸滲漏及壩體與岸坡的接觸滲漏。大壩存在壩基滲漏和大壩中部轉(zhuǎn)折處山體兩側(cè)壩肩繞壩滲透問題。3. 溢洪道施工質(zhì)量較差，且大部分未襯砌，由于漿砌石襯砌的基礎(chǔ)處理不好，普遍存在不均勻沉降，砌體質(zhì)量差，所以出現(xiàn)了邊墻破損嚴(yán)重，底板老化，已破壞了結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，一旦宣泄較大洪水時(shí)，必將造成嚴(yán)重的后果。4. 高剅為隧洞形式，邊墻襯砌出現(xiàn)局部脫落，混凝土強(qiáng)度低，老化嚴(yán)重。低管與與壩體土料接觸處的密實(shí)度達(dá)不到要求，一直存在沿管壁的接觸滲漏問題，止水已老化和局部破壞。，漏水嚴(yán)重，運(yùn)行已超過使用折舊年限；啟閉設(shè)施陳舊、老化，附件難以更換，屬淘汰產(chǎn)品，不能滿足正常運(yùn)用。，無洪水調(diào)度系統(tǒng)。通訊及管理設(shè)施落后。 除險(xiǎn)加固的必要性陳丹沖水庫位于紅安縣上新集鎮(zhèn)陳丹沖村，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小（1）型水庫，水庫建成以來發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的社會(huì)效益，但由于水庫建設(shè)過程中諸多不規(guī)范因素，純屬邊勘探、邊設(shè)計(jì)，邊施工的三邊工程。水庫興建時(shí)既沒有作地基巖體性質(zhì)調(diào)查，也沒有作筑壩土料的物理學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。該工程已運(yùn)行了37年，目前，該水庫存在較多的安全隱患，影響水庫效益的發(fā)揮。陳丹沖水庫的設(shè)計(jì)灌溉面積8000畝，實(shí)際灌溉面積為2500畝。1975年、1982年兩次對(duì)工程進(jìn)行整險(xiǎn)加固，計(jì)劃采取對(duì)大壩進(jìn)行加高，翻接心墻，加高溢洪道導(dǎo)流墻，對(duì)過壩渠防滲等措施，由于缺乏資金等原因整險(xiǎn)加固工程并沒有按照原設(shè)計(jì)計(jì)劃實(shí)施，水庫安全隱患一直存在，水庫一直限制蓄水。因此,對(duì)陳丹沖水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固是十分必要的。陳丹沖水庫建庫以來，在灌溉、防洪、養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了顯著的效益，但工程質(zhì)量差，存在嚴(yán)重的安全隱患，為三類病險(xiǎn)水庫，影響了灌溉、防洪與經(jīng)濟(jì)效益的正常發(fā)揮。為在確保工程安全的前提下使水庫效益得到正常的發(fā)揮，針對(duì)工程的存在主要問題，需對(duì)主要工程進(jìn)行以下的加固措施。① 加固大壩。由于壩體、壩基滲透穩(wěn)定性差，部分心墻欠高，在大壩壩體心墻內(nèi)進(jìn)行20cm厚的劈裂灌漿，對(duì)壩基、壩肩進(jìn)行帷幕灌漿，心墻欠高處用沖抓套井接高；根據(jù)交通需要，對(duì)壩頂路面進(jìn)行拓寬、整平、硬化處理；由于大壩下游壩坡穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求，下游排水破損，因此，在對(duì)大壩下游坡整形加厚，修整排水溝。② 溢洪道整修。重建溢洪道進(jìn)口邊墻、泄槽段邊墻、底板；重建消力池，；對(duì)尾水渠進(jìn)行整修，漿砌石護(hù)坡護(hù)底。③ 更換高剅閘門及啟閉設(shè)備；封堵低剅。④ 完善與改建管理設(shè)施。 水庫洪水調(diào)節(jié) 水庫特性曲線陳丹沖水庫水位庫容曲線見表41和圖41。表41 陳丹沖水庫水位庫容Z~V曲線水 位（m）水面面積（m2）水庫容積（104m3）水 位（m）水面面積（m2）水庫容積（104m3）0030900027837500638704041158900204031134341301046343412047217500096447080492225000152463280512圖41 陳丹沖水庫水位庫容ZV曲線陳丹沖水庫溢洪道為明渠式，大壩除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)，溢流凈寬25m。溢洪道泄流曲線根據(jù)如下堰流公式計(jì)算： 式中：ε—側(cè)收縮系數(shù)； m—流量系數(shù)； H—堰上水頭，m。經(jīng)計(jì)算得溢洪道水位～泄流關(guān)系曲線如表42和圖42。表42 陳丹沖水庫溢洪道水位～泄流關(guān)系曲線水 位（m）泄流量（m3/s） 圖42 陳丹沖水庫溢洪道水位～泄流量關(guān)系曲線 水庫調(diào)洪規(guī)則水庫防洪調(diào)度的規(guī)則是：(1) 局部服從總體，興利服從防洪。在調(diào)度運(yùn)用中，整體要照顧局部，防洪要兼顧興利，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，全面安排，把災(zāi)害降低到最小范圍，最大限度地發(fā)揮水庫的綜合效益。(2) 5月1日至5月31日為初汛期，6月1日至7月31日為主汛期，8月1日至10月15日為后汛期。(3)設(shè)計(jì)情況，，溢洪道自由溢流。設(shè)計(jì)情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)洪水來臨時(shí)。(4) 在保證防洪安全的前提下，各用水部門必須服從灌溉用水的需要。 調(diào)洪計(jì)算成果。依據(jù)上述防洪調(diào)度規(guī)則對(duì)兩種歷時(shí)（6h和24h）各頻率洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，主要成果分別列于表42和表43。兩種歷時(shí)（6h和24h）各頻率洪水的調(diào)洪結(jié)果比較接近。由于陳丹沖來水面積小，庫容較大，洪水位是由洪水總量與調(diào)洪庫容的大小關(guān)系決定的。雖6h暴雨洪水的洪峰較相應(yīng)頻率24h暴雨洪水的洪峰大，但洪量較小，因此庫水位高低是由24h暴雨所形成的洪水決定的，故取24h暴雨設(shè)計(jì)洪水成果為設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)洪水和校核洪水的調(diào)洪過程見圖43和圖44。由調(diào)洪計(jì)算結(jié)果可知，。表42 陳丹沖水庫各頻率洪水的調(diào)洪成果（6h暴雨洪水）洪水頻率洪峰流量（m3/s）洪量W（萬m3）起調(diào)水位(m)最大泄流量（m3/s）調(diào)洪最高水位(m)最大庫容（萬m3）調(diào)洪庫容（萬m3）P=%P=％(校核)P=%(設(shè)計(jì))P=5%表43 陳丹沖水庫各頻率洪水的調(diào)洪成果（24h暴雨洪水）洪水頻率洪峰流量（m3/s）洪量W（萬m3）起調(diào)水位(m)最大泄流量（m3/s）調(diào)洪最高水位(m)最大庫容（萬m3）調(diào)洪庫容（萬m3）P=%P=％(校核)P=%(設(shè)計(jì))P=5%圖43 設(shè)計(jì)(P=％)洪水調(diào)洪計(jì)算成果圖 圖44 校核(P=％)洪水調(diào)洪計(jì)算成果圖 壩頂高程根據(jù)現(xiàn)行《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001），壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定： 式中：y—壩頂在水庫靜水位以上的超高（m）。 R—波浪在壩坡上的爬高（m）。 e—壩前靜水位因風(fēng)浪引起的涌高（m）。A—安全超高，按壩的等級(jí)及運(yùn)用情況選定。平均波浪爬高 式中 —斜坡的糙率滲透性系數(shù)，大壩迎水坡護(hù)面類型確定； —經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與的大小有關(guān)，V為風(fēng)速，H為壩前平均水深；—平均波高（m）；—平均波長（m）；m—斜坡的坡度系數(shù)。按莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算波高和平均波長，即： 陳丹沖水庫迎水壩坡為拋石護(hù)面，糙率滲透性系數(shù)=；壩坡坡度系數(shù)m=；取風(fēng)向與壩軸線法線方向的夾角。庫區(qū)汛期多年平均最大風(fēng)速Wm =18m/s，設(shè)計(jì)情況下取W==27m/s；校核情況下取W=18m/s。主壩風(fēng)區(qū)長度，設(shè)計(jì)條件下D=1000m。壩前水深，設(shè)計(jì)情況H=，校核情況H=。根據(jù)規(guī)范，4級(jí)土石壩設(shè)計(jì)情況下的安全超高A=，校核情況下A=。壩頂在水庫靜水位以上的超高為:；。陳丹沖水庫大壩設(shè)計(jì)壩頂高程計(jì)算成果見表44。表44 陳丹沖水庫大壩壩頂高程復(fù)核計(jì)算成果洪水頻率設(shè)計(jì)庫水位(m)波浪高(m)風(fēng)浪壅高(m)安全超高(m)計(jì)算壩頂高程(m)壩頂實(shí)際高程(m)設(shè)計(jì)洪水（P=%）校核洪水(P=%)陳丹沖水庫大壩設(shè)計(jì)壩頂高程____m，設(shè)計(jì)壩頂高程滿足防洪規(guī)范要求。 施工期設(shè)計(jì)洪水的調(diào)節(jié)計(jì)算大壩安全加固施工期間，用輸水建筑物作為導(dǎo)流設(shè)施。輸水建筑物結(jié)構(gòu)形式為隧洞,長56m,，,。經(jīng)對(duì)12月施工期24h暴雨進(jìn)行頻率計(jì)算，頻率計(jì)算成果為=，=，=。按照簡算法，先計(jì)算出24h暴雨產(chǎn)生的洪水總量，減去產(chǎn)流歷時(shí)內(nèi)的泄洪總量，即為水庫滯洪總量，可由庫容曲線查算得庫水位。參考流域附近有實(shí)測(cè)資料的水文站分析成果。，以此水位進(jìn)行施工圍堰設(shè)計(jì)。5 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)（1）采用的主要技術(shù)規(guī)范① 《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB5020194）；② 《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252－2000）；③《水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》（DL5021－93）；④《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL/T191－96）；⑤《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5077－1997）；⑥《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）；⑦《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253－2000）；⑨《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（SL6094）（2）相關(guān)文件① 《紅安縣陳丹沖水庫大壩安全鑒定報(bào)告》② 《紅安縣陳丹沖水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告》③ 湖北省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院《湖北省暴雨徑流查算圖表》④ 湖北省水利局、氣象局《湖北省可能最大暴雨圖集》（3）工程等級(jí)樞紐由大壩、溢洪道、輸水建筑物等建筑物組成。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL2522000）的規(guī)定，陳丹沖水庫為?。?）型水庫，樞紐工程為Ⅳ等工程，主要建筑物（包括大壩、溢洪道和輸水建筑物等）級(jí)別為4級(jí)，次要建造物級(jí)別為5級(jí)。（4）主要建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)及特征參數(shù)按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252－2000）的規(guī)定，防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核，溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇設(shè)計(jì)。（5）地震設(shè)防烈度根據(jù)《湖北省紅安縣陳丹沖水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，陳丹沖水庫所在區(qū)域地震基本烈度為Ⅵ度，不需進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水建筑物等建筑物組成。大壩為粘土心墻土石壩，，，長275m；上游采用塊石護(hù)坡，無墊層料，自上至下兩級(jí)坡比分別為1::，下游壩坡采用草皮護(hù)坡，自上而下為1:，1:，最下一級(jí)反濾壩坡比為 1:，反濾壩被動(dòng)埋在壩坡最下一級(jí)壩體內(nèi)。溢洪道位于大壩的左側(cè)的山體馬鞍地形處，為一開敞式寬頂堰，。高剅位于壩左側(cè)， m， m，邊墻和底板為漿砌石襯砌。取水口位于輸水建筑物的進(jìn)口，斜拉活塞()式啟閉閘門， m3/s，隧洞出口渠道與溢洪道交叉。低剅管建筑大壩南巖基上， m， m3/s，閘門形式為斜拉活塞式，手搖盤啟閉，現(xiàn)已廢棄。根據(jù)陳丹沖水庫樞紐工程的存在的問題，其除險(xiǎn)加固任務(wù)主要包括：①加固大壩。由于壩體、壩基滲透穩(wěn)定性差，在大壩壩體心墻內(nèi)進(jìn)行