【文章內(nèi)容簡介】 h、 24h 點雨量均值采用值分別為 45mm、 110mm。水庫控制面積小于10km2，不計折扣系數(shù)，東方紅水庫面雨量均值也分別為 45mm、 110mm。 （ 1） 點、面設(shè)計暴雨 ①點暴雨量 根據(jù)“ 84 年辦法”降雨量等值線圖查得流域中心處的 24H 、 1H 、 Cv2 Cv1，并根據(jù) PⅢ型曲線模比系數(shù) KP 值求出各種頻率的點暴雨量 H2 H1。計算成果見表 21。 表 21 設(shè)計點、面暴雨量計算成果表 單位 :mm 暴雨 歷時 設(shè)計參數(shù) 頻率 P（ %） 均值 Cv Cs/Cv 2 5 1h 45 146 138 109 90 24h 110 425 398 304 242 ②面暴雨量 16 根據(jù)流域面積查暴雨量點～面關(guān)系折算系數(shù)α 24=α 1=，面暴雨量按下式計算： 242424 HP ?? ? 111 HP ?? ? 式中：α 2α 1— 分別為 24h、 1h 暴雨點面折算系數(shù)； H2 H1— 分別為 24h、 1h 設(shè)計點暴雨； P2 P1— 分別為 24h、 1h 設(shè)計面暴雨。 計算成果見表 21。 （ 3）面凈雨量 面凈雨量即地面徑流，為面暴雨量扣除損失量和地下水。查“ 84 年辦法”，皖南山區(qū)，重現(xiàn)期≥ 50 年一遇產(chǎn)流部分總損失量為 50mm，重現(xiàn)期≤ 20 年一遇產(chǎn)流部分總損失量為 70mm，30 年一遇產(chǎn)流部分總損失量為 60mm。經(jīng)扣損后，計算出各種頻率面凈雨量 R24，再根據(jù) 241PP 值計算 n 和 R3，見表 22。 表 22 n、 K 值計算過程及成果表 頻率（ %） 內(nèi)容 2 5 P1(mm) 146 138 109 90 P24(mm) 425 398 304 242 P1/P24 R3/R24 R24(mm) 375 348 254 172 R3(mm) 184 174 130 89 (F/J) (F/J) K n （ 2）設(shè)計洪水 設(shè)計洪水過程線按 “ 84 年辦法 ” 設(shè)計洪水流量模過程線進行推算。 通過以上水庫流域凈雨量的計算，根據(jù)水庫流域特征參數(shù)進行洪水計算，計算得水庫 20 年一遇設(shè)計洪峰流量， 200 年一遇校核洪峰流量為 。 ①匯流計算 根據(jù)“ 84 年辦法”，采用納希線性瞬時單位線模型進行匯流計算，分析并綜合出計算出 17 瞬時單位線 參數(shù) m1 值的地區(qū)經(jīng)驗公式如下。 皖南地區(qū)：采用概化公式，當(dāng) N 采用 時 05..0)(3 ?????????? JFRJFK m1=n k 式中： m1— 瞬時單位線參數(shù)， h； F— 流域面積， km2； J— 主河道平均坡降，‰； R3— 最大 3 小時設(shè)計凈雨量， mm。 各種頻率 n、 K 值計算過程及成果見表 22。 ②設(shè)計洪水過程線 因流域形狀系數(shù) f=B2/F=，故洪峰流量不需要修正。根據(jù) n、 K 值，查“ 84 辦法”中“表 9”得不同頻率洪峰流量模 qm。再根據(jù) n 值和 qm查“表 9”中洪峰流 量模接近 qm的過程，并將洪峰流量模差值在下一時段中消除，然后逐項乘以 100024RF? ，即得地表徑流設(shè)計洪水過程線。地下徑流設(shè)計洪水過程的總量不大，絕大部分的水量在地表徑流的峰后泄出，它對設(shè)計洪水的峰值或調(diào)洪演算來講，影響很小，故將地下徑流略去不計。 設(shè)計洪水過程線計算成果見表 23。 表 23 東方紅水庫各種頻率設(shè)計洪水過程線 單位 :m3/s 時段 T=1h 頻 率 P（ %） 2 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Qmax（ m3/s） 成果合理性分析 根據(jù)我省多年來已做工程采用不同方法計算設(shè)計洪水成果的經(jīng)驗比較，認(rèn)為采用“ 84 辦法”計算的洪水，對于山丘區(qū)水庫的洪水計算成果是偏安全的。 施工期洪水 根據(jù)施工組織設(shè)計需要，需對東方紅水庫施工期 10 月～次年 3 月、 11 月～次年 4 月、11 月～次年 3 月入庫水量及洪峰流量進行分析。通過用面積比法分析本工程的施工期時段的入庫 水量與洪峰流量，其中洪峰流量按指數(shù)法進行比擬，經(jīng)計算， 10 年一遇、 5 年一遇及 3年一遇入庫洪峰流量成果見表 24。 表 24 東方紅水庫施工期洪峰流量頻率計算成果 單位 : m3/s 項目 重現(xiàn)期 （年） 施工時段 10 月～次年 3 月 11 月～次年 4 月 11 月～次年 3 月 流量 （ m3/s） 10 5 3 19 3 工程地質(zhì) 完成的工作量 依據(jù)有關(guān)水庫大壩除險加固工程勘測任務(wù)書要求結(jié)合壩區(qū)的具體情 況有針對性地對壩身和壩基進行了勘察工作，勘察人員及有關(guān)設(shè)備于 2021 年 2 月 2 開展工作，于 2021 年 2 月 3日完成外業(yè)工作，室內(nèi)試驗同步開展，累計完成工作量見下表。 表 水庫大壩工程地質(zhì)勘察工作量一覽表 項 目 單位 工作量 備 注 地形圖測量 km2 鉆探 m/孔 59/6 取原狀土樣 件 3 常規(guī)土工試驗 組 8 顆粒分析試驗 組 8 滲透試驗 組 8 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 3孔 12次 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境概況 區(qū)域地質(zhì) 庫區(qū)地處馬鞍山斷陷盆地的中 南部，上覆地層為第四系松散巖，厚度 ～ 20m，下伏地層（局部有出露）為中代侏羅系巨厚層碎屑巖。在庫區(qū)北部見有太古界霍邱群變質(zhì)巖出露。 本區(qū)處在華北地臺子與揚子準(zhǔn)臺兩個地史發(fā)展特點迥然不同的二個地塊的交接部位。燕山旋回以前，兩地塊分別經(jīng)歷各自的相對活動和相對穩(wěn)定的發(fā)展過程，燕山旋回以來，逐漸趨于一致，共同進入以斷塊活動為特征的新的地史發(fā)展階段，從而構(gòu)成了本區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。 本次進行水庫大壩大壩工程地質(zhì)測繪和工程地質(zhì)鉆探工作中，沒有發(fā)現(xiàn)大壩（包括兩端壩肩）及副壩等位置有斷層發(fā)育現(xiàn)象。 地形 地貌 水庫大壩處地貌單元為低山地貌，表現(xiàn)為沖溝與剝蝕殘丘相間地形。該水庫集水面積 平方公里，水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程 ～ ，最大壩高 ，壩長 251m，壩頂寬 ，壩上、下游坡均約 1∶ ，大壩上游坡為砼護坡，下游坡未護坡。庫區(qū)和壩肩均未見坍岸、滑坡等不良的地質(zhì)現(xiàn)象，壩區(qū)的低洼地帶及主壩南北兩側(cè)多為第四系沖洪積性 20 重粉質(zhì)壤土覆蓋。 地震 根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50201－ 94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL252－ 2021）的有關(guān)規(guī)定，工程等別為 5類， 主要建筑物等級為 5 級。 根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB50011－ 2021）及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306－2021）（安徽省部分 1： 400 萬）等規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，復(fù)核庫區(qū)場地地動參數(shù)如下：抗震設(shè)防烈度為 6 度，設(shè)計地震基本加速度值為 ，設(shè)計分組為第一組，地震動反應(yīng)譜特征周期。 庫區(qū)基巖以上覆蓋層屬中軟土，綜合覆蓋層性質(zhì)及厚度判定庫區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度大于 米，為 II 類場地。庫區(qū)屬抗震穩(wěn)定性好地段。 工程 地質(zhì)條件綜述 壩身工程地質(zhì)條件概況 （ 1）壩身工程地質(zhì)條件概述 水庫大壩主壩為均質(zhì)土壩 主壩勘察段壩長 251 米，壩頂高程 米，頂寬平均 米。 （ 2）壩身土層 水庫大壩主壩壩身為人工填土（ Q4ml），工程地質(zhì)剖面圖上標(biāo)識為 ① 層素填土?，F(xiàn)描述如下： ① 層素填土，粘土及壤土（ Q4ml）：層厚 ～ 米，層底標(biāo)高 ～ 米，褐黃色為主，褐、黃、灰等色。結(jié)構(gòu)松散，濕。該層由大壩人工填土及耕土兩部分組成。大壩填土主要位 于大壩壩基以上，以壤土及粘土為主要成分，顏色較為雜亂，呈松散～稍密狀態(tài)，濕。耕土主要分布于大壩填土與壩基之間以及大壩以外范圍，主要由壤土組成，灰色，松散狀態(tài)，濕。含大量植物根莖等雜物。此層土屬高壓縮性土。 壩身填土的物理力學(xué)性質(zhì)詳見土工試驗報告及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計表。 壩基工程地質(zhì)條件 （ 1）壩基工程地質(zhì)條件概況 水庫大壩主壩主要座落于第四系上更新統(tǒng)（ Q3al+pl）沉積沖積地層。 ② 層粘土（ Q3al+pl） —— 層厚 米，主要分布在南側(cè)大壩 ,層底標(biāo)高 ～ 米。 21 褐黃、黃褐、黃色，濕，硬塑～堅硬狀態(tài)，含鐵錳氧化物、鐵錳結(jié)核、少量灰白、青灰色高嶺土團塊。搖振無反應(yīng)，切面光滑，干強度高，韌性高。此層土屬于中等偏低壓縮性土。 （ 2）壩基巖土層分述 水庫大壩壩基巖土層在本次勘探范圍揭露為上更新統(tǒng)（ Q3al+pl）。現(xiàn)敘述如下： ③層中風(fēng)化砂巖 (J)：此層未鉆穿，最大鉆遇厚度 米。黃褐、灰黃色，結(jié)構(gòu)致密。巖芯呈短柱狀，密實狀態(tài)，原巖風(fēng)化成砂土狀，遇水易軟化，含泥質(zhì)、云母片等，裂隙發(fā)育。 以上各地層分布詳見工程地質(zhì)剖面圖。各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)詳見土工試驗報告及 分層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計表。 水文地質(zhì)條件綜述 勘探區(qū)內(nèi)第四系上更新統(tǒng)及第四系全新統(tǒng)地層廣泛分布，地下水主要分布為類型主要為上更新統(tǒng)粘土（ Q3al+pl）中的孔隙潛水，受大氣降水和庫水補給。地下水位的動態(tài)明顯受大氣降水、庫水及蒸發(fā)影響。 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和庫區(qū)附近的水質(zhì)分析資料，水庫大壩的水對混凝土無腐蝕性。 壩身填土的滲透性 本次勘察除對壩身土各原狀土進行了垂直及水平兩種滲透系數(shù)的室內(nèi)試驗?，F(xiàn)狀試驗結(jié)果分述如下： 壩身土室內(nèi)滲透試驗成果見下表： 表 壩身土室內(nèi)滲透試驗成果表 巖 土層 室內(nèi)滲透試驗 滲透性 垂直滲透系數(shù)cm/s 水平滲透系數(shù)cm/s ① 層 平均值 弱透水層 水庫大壩地形地貌單元屬低山地貌，工程地質(zhì)條件較為簡單，未出現(xiàn)滑坡、沉陷及開裂不良地質(zhì)現(xiàn)象?，F(xiàn)分段評述如下 。 （ 1）壩身工程地質(zhì)評價 ① 層素填土，主要由重粉質(zhì)壤土夾粘土及粉質(zhì)壤土（ Q4ml）組成，顏色雜亂，分布不均勻，狀態(tài)較差，物理力學(xué)性質(zhì)不均一，孔隙比在 ～ ，壓縮 模量在 ～ 之間，平均為 ，壓縮系數(shù)平均為 ，為中等壓縮性土。 壩身填土所選土料的土質(zhì)較好，但填筑質(zhì)量較差，壓實不夠密實。 （ 2）壩基工程地質(zhì)評價 22 根據(jù)本次勘察揭露，水庫大壩主壩壩基屬單層結(jié)構(gòu)，為粘性土類。其壩基土層從兩側(cè)到中部變化較大，所存在的工程地質(zhì)問題也所不同，現(xiàn)對其分述如下： 主壩及溢洪道 水庫大壩主壩的壩基及溢洪道座落于①層素填土上，壩堤分布范圍地層為兩殘丘及其間沖洪積層。堤基工程地質(zhì)條件分類為 B 類。屬中硬土，屬微～弱透水層。 （ 3）、壩區(qū)各地基土的地基基礎(chǔ) 設(shè)計參數(shù) 根據(jù)本次勘察結(jié)果，結(jié)合我院巖土工程勘察工作經(jīng)驗，現(xiàn)提供有主壩及溢洪道地基土的地基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)如下表： 表 主壩及溢洪道地基土的地基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù) 層序 容許承載力 [σ ] (kPa) 天然地基承載力特征值 fak(kPa) 壓縮模量 Es(MPa) ② 層 220 200 ③層 380 350 結(jié)論 水庫大壩大壩自建成運行以來未出現(xiàn)大的安全事故，說明大壩總體是穩(wěn)定安全的，但水庫大壩壩區(qū)現(xiàn)狀存在的主要工程地質(zhì)問題為可能產(chǎn)生滲透破壞，應(yīng) 針對此問題采取有效的防治措施進行除險加固。 水庫大壩壩區(qū)及近壩庫區(qū)天然邊坡未發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 23 表 東方紅水庫土工試驗成果表 24 4 工程任務(wù)和規(guī)模 工程概況 東方紅水庫位于安徽省馬鞍山市當(dāng)涂縣太白鎮(zhèn)永寧行政村境內(nèi)，座落于長江流域姑溪河支流上。大壩始建于 1976 年 10月， 1977 年 4月完工，是一座以灌溉為主的?。?2）型水庫。 東方紅水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水涵洞等組成。 水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程 ，最大壩高 ，壩長 251m，壩頂寬 ，壩上游坡約 1∶ ， 下游坡比約1:，大壩上游坡部分為砼護坡，下游坡無護坡。 溢洪道位于大壩右壩肩，進口設(shè)開敞式實用堰，堰頂高程 ， 溢洪道寬 7m。 放水涵為 Φ 200 鑄鐵管，啟閉機已損壞，并未建啟閉機房。 本次設(shè)計擬對 放水涵更換啟閉機和閘門，并新建啟閉機房。 水庫設(shè)計灌溉面積 1000 畝，保護著下游 萬人、 萬畝耕地和 S314 省道的防洪安全。水庫管理隸屬太白鎮(zhèn)永寧村，無專業(yè)管理人員。日常管理由村負(fù)責(zé)維修、防洪、灌溉等工作， 2021 年水庫進行加固維修。但由于修建年代較長，加之受當(dāng)時條件限制，壩基清除不徹底，土料 混雜，土層暗縫多，碾壓不均等原因，造