【正文】 N75176。 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(yè)巖及炭質(zhì)頁(yè) 巖，巖層產(chǎn)狀 N45176。 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。 （ 2） 中部弱透水帶上帶：巖體呈弱風(fēng)化狀態(tài)，透水率 ～ ，分布河床及左、右兩岸壩肩，標(biāo)高 255～ 300m。節(jié)理面平直，切割深，延伸長(zhǎng)，比較發(fā)育，密集處可達(dá) 5~6 條 /m。節(jié)理面平直、閉合，地表可見(jiàn)延伸長(zhǎng)大于 5m，一般 2～ 4 條 /m。厚度 1~。完成的工作量見(jiàn)下表 1。 鑒于本工程存在上述較嚴(yán)重的問(wèn)題，依據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（ SL2582021）， 四十灣 水庫(kù)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為不合格。 （ 2）大壩壩基和壩肩存在滲漏問(wèn)題，壩體局部滲透系數(shù)偏大，存在壩體滲漏現(xiàn)象。 經(jīng)計(jì)算，正常及非常運(yùn)用情況下所需壩頂高程如表 所示。 表 四十灣水庫(kù)調(diào)洪結(jié)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(shè)計(jì)洪水位為 ，校核洪水位為 ，本次計(jì)算結(jié)果略高，以本次復(fù)核計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算 水庫(kù)調(diào)度原則 本次計(jì)算采用無(wú)泄量控制的方式，從正常蓄水位 300m 起調(diào)，當(dāng)入庫(kù)流量大于溢洪道的泄流能力時(shí)，庫(kù)水位上漲，水庫(kù)滯洪；至入庫(kù)洪水流量等于溢洪道的泄流能力時(shí)，水庫(kù)水位達(dá)到該次洪水的最高水位；隨后，入庫(kù)洪水流量小于溢洪道的泄流能力，庫(kù)水位下降。計(jì)算公式如下： FRQ tm ?? ? )/( 4/13/1 mQJmL ???? 根據(jù)已知的凈雨過(guò)程， 自最大凈雨強(qiáng)度開(kāi)始向前后相鄰時(shí)段連續(xù)累加，并除以相應(yīng)的歷時(shí)，得出時(shí)段平均最大凈雨強(qiáng)度 tRt/ ，點(diǎn)匯 tRt/ ～τ相關(guān)線。根據(jù)查得的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，得各頻率設(shè)計(jì)暴雨成果，見(jiàn)表 。 洪水 四十灣水庫(kù)所在支流沒(méi)有水文站，庫(kù)區(qū)內(nèi)也沒(méi)有雨量站，因此本次設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算采用由暴雨推算洪水的方法來(lái)推算設(shè)計(jì)洪水，并以 1984 年 9 月湖南省水利水電廳編制出版的《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為《手冊(cè)》）中所介紹的方法為主。37′ 9″，屬沅水流域長(zhǎng)譚溪二級(jí)支流，其樞紐工程距枝柳鐵 路 7km，距 209 國(guó)道 16km。 環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì) 本工程的建設(shè)有利于項(xiàng)目區(qū)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)資源的持續(xù)利用，促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 （ 3） 在大壩下游坡中部 發(fā)現(xiàn) 有少數(shù) 危害跡象多處。降水量是在壩區(qū)設(shè) 1 個(gè)雨量器觀測(cè)壩區(qū)降水量。 防汛公路加固設(shè)計(jì) 考慮在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母纳坪蛿U(kuò)建，路面進(jìn)行削坡處理，降低路面坡降，重新鋪設(shè)混凝土路 面，控制路面坡降 i≤ 5%；混凝土路面寬 3m。 溢洪道加固設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì) 對(duì)局部損壞的溢洪道底板和擋墻進(jìn)行修復(fù)。 （ 3）排水棱體設(shè)計(jì) 大壩下游壩坡排水棱體采取新建處理方法。土工膜四周伸入砼基座內(nèi)，兩側(cè)砼基座以下設(shè)帷幕灌漿，使壩體與壩基形成一個(gè)封閉的防滲體系。 2）溢洪道：針對(duì)溢洪道非正式、下游沖淤?lài)?yán)重等問(wèn)題，建議： ①整修建溢洪道、泄槽、增設(shè)消力池，并采用相應(yīng)的抗腐蝕性混凝土； ②對(duì)溢洪道兩側(cè)山坡進(jìn)行整理、護(hù)砌并作好防滲排水設(shè)施。 該水庫(kù)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(kù)水利工程。 （ 3）由于施工清基不徹底，尤其兩岸壩肩仍殘留有第四系松散堆積的殘坡積層，以致存在接觸帶滲漏，并且隨庫(kù)水位升高，滲漏量相應(yīng)增加，滲漏量 的變化與庫(kù)水位具有較好的相關(guān)關(guān)系。砂的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)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(chǎng)有各種不同級(jí)配的粗骨料供應(yīng)， 可滿足設(shè)計(jì)要求，采砂場(chǎng)有公路可抵大壩，運(yùn)距 12km 。洞臉邊坡巖體 呈強(qiáng)風(fēng)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(jié)構(gòu)面組合滑移邊坡穩(wěn)定問(wèn)題 ?！?50176。 另外據(jù)當(dāng)?shù)胤磻?yīng)，施工時(shí)，只對(duì)壩基表部風(fēng)化巖體進(jìn)行了簡(jiǎn)單開(kāi)挖后既進(jìn)行填筑，也沒(méi)有作防滲處理，從而為壩 基滲漏留下隱患。根據(jù) 計(jì)算結(jié)果，四十灣水庫(kù)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。 本工程位于湖南省產(chǎn)流分區(qū)的第三區(qū)， Io=25mm。 水文及調(diào)洪演算 流域概況 四十灣水庫(kù)位于懷化市鶴城區(qū)蘆坪鄉(xiāng)坪星村，地處東經(jīng) 110176。 3）輸水涵管：針對(duì)涵管開(kāi)裂、存在嚴(yán)重滲漏及啟閉設(shè)備老損等問(wèn)題，建議： ①對(duì)輸水涵進(jìn)行封堵灌漿處理； ②新建輸水建筑物，并采用相應(yīng)的抗腐蝕性混凝土。 （ 2）泄水建筑物 溢洪道出口無(wú)消能設(shè)施，且兩岸山坡過(guò)陡，常有滑坡現(xiàn)象， 影響溢洪道安全運(yùn)行。 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(qiáng)風(fēng)化下部巖石，較為破碎， 下游無(wú)消能設(shè)施 。最終通過(guò)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案滿足水庫(kù)安全及灌溉要求。 XX水利水電學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目 ： 湖南省懷化市鶴城區(qū) 四十灣水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程 設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 水利水電工程 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2021 年 3 月 25 日 摘 要 ： 湖南省懷化市鶴城區(qū)四十灣水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)。 上壩公路 : 改造上壩公路、增設(shè)通訊設(shè)施，以滿足防汛要求。 大壩為 均質(zhì) 壩，壩頂高程 ，最大壩高 ，壩頂軸線長(zhǎng) ，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:。施工中壩基及岸坡處理未徹底，壩基填筑質(zhì)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(wèn)題，庫(kù)水位 時(shí)，壩基、壩體及壩肩繞壩滲漏量達(dá) 9L/s，下游壩面有散浸，壩頂高度與寬度不夠 ,嚴(yán)重威脅大壩安全。 2）溢洪道：針對(duì)溢洪道非正式、下游沖淤?lài)?yán)重等問(wèn)題，建議： ①整修建溢洪道、泄槽、增設(shè)消力池，并采用相應(yīng)的抗腐蝕性混凝 土； ②對(duì)溢洪道兩側(cè)山坡進(jìn)行整理、護(hù)砌并作好防滲排水設(shè)施。 鑒于工程上述病險(xiǎn)問(wèn)題，在 《湖南省鶴城區(qū)四十灣水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告》 的基礎(chǔ)上，針對(duì) 湖南省懷化市水利局《四十灣水庫(kù)大壩安全鑒定報(bào)告書(shū)》 建議與意見(jiàn)，受6 業(yè) 主委托，我院組織赴現(xiàn)場(chǎng)查勘，收資及補(bǔ)充勘探，為初步設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)，于 2021 年 5月進(jìn)行了本工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的編制。 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核 四十灣水庫(kù)水庫(kù)所在支流無(wú)水文測(cè)站，庫(kù)區(qū)內(nèi)也沒(méi)有雨量站，因此，本次設(shè)計(jì)洪水的復(fù)核采用暴雨推求洪水的方法來(lái)推算設(shè)計(jì)洪 水。根據(jù)水庫(kù)的實(shí)際情況，庫(kù)水位與超高按以下三種不同運(yùn)用條件計(jì)算，取相應(yīng)組合的最大值作為水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)壩頂高程。 ，壩基淺部巖體為強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，由于節(jié)理裂隙的切割， 上部巖體相對(duì)較破碎，鉆孔壓水試驗(yàn)其透水率 q＝ ～ ，為中等透水帶。 溢洪道工程地質(zhì)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(yè)巖及炭質(zhì)頁(yè) 巖，巖層產(chǎn)狀 N45176。 強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 5m~7m。 其它 洞段 為弱風(fēng)化狀 ，巖體完整性較好 ，圍巖類(lèi)別 屬 Ⅱ 類(lèi)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(wú)砂礫石料，均需在 20km 以外的 舞水沿河 一帶的 采 砂場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。調(diào)查表明，壩體填筑質(zhì)量較差，碾壓疏密不一，結(jié)構(gòu)較松散，干密度大小不一，滲透系數(shù)偏大，部分壩段壩身存在滲漏、散浸及變形現(xiàn)象。 工程任務(wù)和規(guī)模 水庫(kù)壩址以上集雨面積 ，干流長(zhǎng)度 ，干度坡降 13‰，多年平均降雨量 1427mm，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇，設(shè)計(jì)洪水位為 ，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500 年一遇，校核洪水位為 ，正常蓄水位 ，總庫(kù)容 366 萬(wàn) m3，興利庫(kù)容 萬(wàn) m3，死水位 ,為年調(diào)節(jié)水庫(kù)。 ④對(duì)大量白蟻進(jìn)行整治。 粘土斜墻防滲 ， 粘土斜墻 滲透系數(shù) 要求不大于 106cm/s。集水導(dǎo)排至壩腳 范圍以外，以免影響大壩安全。隧洞 進(jìn)口高程為 ， 出口高程為 ，出口接消力池，消力池 斜坡段長(zhǎng)度為 ，坡比為 1:3，消力池長(zhǎng)度為 ，池底高程為 ，深度為 ，消力池下游接原渠道。 控制段導(dǎo)墻拆除重建：拆除原漿砌石擋墻，重新修建 C15 砼擋墻，墻頂高程，頂寬 ，擋土側(cè)坡比 1： ，擋墻設(shè) D50PVC 排水管，排水孔間排距 2m，梅花型布置。 在大壩上游設(shè)一把水尺，用以觀測(cè)大壩上游水位。 （ 2） 在大壩兩端山坡上 發(fā)現(xiàn) 土棲黒翅大白 蟻 和散白 蟻活 動(dòng) 跡象多處 。 本工程水土保持投資 萬(wàn)元。 00′ 46″，北緯 27176。 本次收集懷化、黔城雨量站實(shí)測(cè)暴雨資料，作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 一）《手冊(cè)》暴雨 查湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)，本工程位于湖南省暴雨一致區(qū)的第四區(qū)，流域中心年最大 24小時(shí)暴雨均值為 100mm， Cv=， Cs/Cv=。 方法一：推理公式法 按《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》中的推理公式計(jì)算。 表 四十灣水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線表 時(shí)段（ 1h） % 2% 5% 時(shí)段（ 1h） % 2% 5% 0 11 1 12 2 13 3 14 4 15 5 16 6 17 7 18 8 19 9 20 10 21 根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，施工期為每年 11月～次年 2 月，由于無(wú)實(shí)測(cè)水文資料，本次采用暴雨推算洪水的方法來(lái)推算施工期洪水，施工期 (11～ 2 月 )設(shè)計(jì)暴雨根據(jù)鄰近懷化雨量站建站～ 2021 年暴雨資料進(jìn)行頻率計(jì)算推求， P=20%施工期 (11～ 2 月 )24 小時(shí)設(shè)計(jì)暴雨為 ；施工期 (11～ 2 月 )設(shè)計(jì)洪水按推理公式法計(jì)算， 其中初損取 I0＝0mm， R 上 /R 總 ＝ ，經(jīng) 計(jì)算施工期 (11～ 2 月 ) 設(shè)計(jì)最大流量為 ， 24 小時(shí)洪水總量 萬(wàn) m3。 22 調(diào)洪計(jì)算 按以 上的基本 資料和調(diào)度原則，以正常蓄水位 起調(diào)，調(diào)洪結(jié)果如下表 。 h? —— 平均浪高，利用官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算， W —— 多年最大風(fēng)速， D —— 吹程， 1km ?? —— 風(fēng)浪平均波長(zhǎng) m —— 壩坡系數(shù)，取 m= （ 2）風(fēng)壅水面高度 風(fēng)沿水域吹過(guò)所形式的水面升高即為風(fēng)壅水面高度，按下式計(jì)算： 式中 e —— 計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度（ m）； k —— 綜合摩阻系數(shù)，取 k= 106； W —— 水面上 10 米處的風(fēng)速，取 ； F —— 從計(jì)算點(diǎn)作水域中線的平行線與對(duì)岸的交點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的距離（ m）； H —— 水域平均深度（ m）； ? —— 風(fēng)向與水域中線的夾角（度）。外坡面無(wú)排水設(shè)施，坡面水土流失嚴(yán)重；大壩無(wú)排水棱體。 （ 8）無(wú)辦公樓，防汛倉(cāng)庫(kù)破損嚴(yán)重。 根據(jù)工程病險(xiǎn)情況、除險(xiǎn)加固設(shè) 計(jì)方案及勘測(cè)大綱，綜合前期地勘工作，適當(dāng)補(bǔ)充地勘工作，野外工作于 2021 年 3 月 2 日進(jìn)場(chǎng)，至 2021 年 3 月 8 日結(jié)束。 局部為漿砌石體，形成大壩的壩體排水溝、溢洪道擋墻等。～ 70176。 ~70176。 根據(jù) 鉆孔壓水試驗(yàn)成果，壩基巖體透水性從上至下大致分為： 28 （ 1）淺部中等透水帶：巖體為強(qiáng)風(fēng)化，透水率 ～ ，本帶厚 5～ 13m，分布河床壩基及兩岸壩肩。 另外據(jù)當(dāng)?shù)胤磻?yīng)，施工時(shí)，只對(duì)壩基表部風(fēng)化巖體進(jìn)行了簡(jiǎn)單開(kāi)挖后既進(jìn)行填筑，也沒(méi)有作防滲處理，從而為壩基滲漏留下隱患。左右，坡高 3~5m?！?50176。究其原因，溢洪道右側(cè)邊坡表部巖體因?qū)永戆l(fā)育，加之節(jié)理裂隙切割，巖體完整性較差，加之風(fēng)化影響，在重力、降雨等因素的作用下，而發(fā)生結(jié)構(gòu)面組合塊體的小規(guī)模的崩塌和滑坡。～ 50176。～ 50176?；鶐r裸露，巖性為 中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁(yè)巖及炭質(zhì)頁(yè) 巖 。 灌溉輸水涵管 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(jìn)口底板高程 ，無(wú)閘門(mén)控制，上游處采用放水臥管控制。 壩基為 中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖及碳質(zhì)頁(yè)巖， 上部巖石多呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，巖石較破碎透水性較大，下部巖石透性較小，多為弱透水層。 32 表 四十灣水庫(kù)大壩巖土體物理力學(xué)指標(biāo)推薦值表 分區(qū) 巖性 含水量 （ %） 濕密度 （ g/cm3） 飽和 密度 （ g/cm3） 干密度 （ g/cm3） 孔隙比 滲透系數(shù) K（ cm/s） 固結(jié)快剪 固結(jié)慢剪 允許滲透坡降 備 注 垂直 水平 綜合 K φ （176。共取原狀土樣 7組，現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn) 8 次，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 35次， 根據(jù)試驗(yàn)成果，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分別計(jì)算出各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)平均值、大值平均值、小值平均值 ，然后根據(jù)統(tǒng)計(jì)值按如下原則確定土的各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) ，四十灣水庫(kù)大壩巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值見(jiàn)表 。 根據(jù)鉆探資料，壩體大致可分為二個(gè)區(qū)，即： Ⅰ區(qū)為壩體區(qū)，