【文章內(nèi)容簡介】 得工程運行存在安全隱患，工程效益不能正常發(fā)揮。根據(jù) “ 水庫大壩鑒定辦法 ” 第六條大壩安全狀況分類標(biāo)準(zhǔn)，評估該水庫大壩為三類壩，屬病險水庫 。 大垅水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用效益的重點小 (2)型水庫。水庫保護下游 南崗等村莊 人口 480 人、農(nóng)田 900 畝等基礎(chǔ)設(shè)施。水庫自建成以來為地方國民經(jīng)濟發(fā)揮了重要作用，但工程運行過程中一直存在較多安全隱患，使工程不僅不能發(fā)揮效益，而且對其下游人民的生命和財產(chǎn)安全形成很大威脅。因此，對水庫進行除險加固非常必要。 除險加固內(nèi)容及結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)工程存在的問題，安全評估的結(jié)論及有關(guān)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)程，擬定的大垅水庫樞紐建筑物除險加固的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)型式為： 大壩加固： 大壩加固設(shè)計采 用上游面設(shè)粘土斜墻 +壩基截水槽防滲，墻頂高程。大壩頂高程 ，壩頂長 。壩頂寬 4m，設(shè)置泥結(jié)石路面，路面寬，兩側(cè)設(shè) 寬路肩梁，路面向下游側(cè)設(shè) 2%的橫坡。大壩上游坡比 1:， 高程以下為砼預(yù)制塊護坡，以上為草皮護坡，下游坡坡比 1:，為草皮護坡，并設(shè)置岸坡和坡面排水系統(tǒng)；下游壩腳新設(shè)貼坡反濾排水，頂高程 。 灌溉涵管加固：原址拆除重建。進口段重建斜拉閘及啟閉閘室，沿右側(cè)山坡布置，坡比 1:，進口取水孔口尺寸為 Φ400mm，下方設(shè) 一消力井，井深 ，平面尺寸 ，壁厚 ；平涵為矩形 C25 現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)，管尺寸為 ，管壁厚 ，總長 50m，進口底高程 ，出口底高程 ，底部坡降 %，管身 4 每 9m設(shè)置一伸縮縫，伸縮縫嵌填瀝青杉板并設(shè)銅片止水，底部設(shè)置 厚 C10 砼墊層；平涵出口設(shè)消力池，斜坡坡比為 1:2，池寬 ，池長 4m，池深 。消力池后接灌溉渠首。 溢洪道加固：溢洪道全程整治襯砌。加固后的溢洪道由引水段、控制段、 出水渠段 組成，全長 133m。引水段長 5m， 底板高程 ，底板采用 厚 砼 襯砌；控制段為開敞式無閘砼寬頂堰，堰長 4m，堰頂高程 ，溢流凈寬 2m； 出水渠 段長124m，寬 ，底部坡降為 ，首端底高程 ，末端底高程 ，底板采用 厚砼襯砌。 出水渠 后接出渠 道。 其它工程：新建管理值班房、滲漏量及水雨情觀測、上壩道路等。 工程特性表 水庫樞紐工程特性見表 141。 5 表 141 大垅水庫樞紐工程特性表 序號及名稱 單位 加固前 加固后 備注 一、水文 集雨面積 km2 設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn) % / 10 校核洪水標(biāo)準(zhǔn) % / 2 二、水位 校核洪水位 m / 設(shè)計洪水位 m / 正常蓄水位 m 死水位 m 總庫容 (校核洪水位以下庫容 ) 104m3 / 正常蓄水位對應(yīng)庫容 104m3 三、工程效益 保護人口 萬人 保護耕地 (農(nóng)田 ) 畝 900 900 設(shè)計灌溉面積 畝 1000 1000 四 、主要建筑物及設(shè)備 1．大壩 壩型 均質(zhì)土壩 增設(shè)粘土斜墻 壩頂高程 m ~ 最大壩高 m 壩頂長度 m 壩頂寬度 m ~ 上游壩坡坡比 1: 1: 下游壩坡坡比 1: 1: 2．泄水建筑物 (溢洪道 ) 型式 明渠 寬頂堰 堰頂高程 m 溢流凈寬 m ~ 長度 m 校核水位下泄流量 m3/s / 3．輸水建筑物 型式 砼圓涵 鋼筋砼方涵 進口底高程 m 出口底高程 m 長度 m 斷面尺寸 m (圓形 ) 寬 高 取水方式 斜拉閘 斜拉閘 6 2 水文 流域概況及氣象特征 大垅水庫位于奉新縣干洲鎮(zhèn)南崗村大垅組，地理位置為東經(jīng) 115176。47′，北緯 28176。47′，坐落于修河北潦河南支流南官港。北潦河系 修河二級支流，潦河一級支流，發(fā)源于修水縣茅竹山寒婆墳，河源位于東經(jīng) 114176。54′，北緯 28176。50′。自西向東流過，于安義縣萬埠鎮(zhèn)雷家注入潦河，河口位于東經(jīng) 115176。37′，北緯 28176。50′。流域地形以低山丘陵為主，西高東低。地層出露以中－晚元古代花崗閃長巖為主，森林覆蓋率達 50％。北潦河河系發(fā)達，支流眾多，由南河和北河匯合而成，其中南河為主要支流。況家以上為上游，河谷深切，河道彎曲，河床多浮石；況家以下為下游，河道較寬淺順直，河床多砂石。 據(jù)江西省小 (2)型水庫注冊登記資料記載，該水庫的集雨面積為 。本次設(shè)計階段采用 1:10000 的航測圖對流域參數(shù)進行了復(fù)核，集雨面積為 ，主河道長為，河道平均坡降為 ‰ 。集雨面積、河道長度和比降均采用本次復(fù)核值，即集雨面積為 ，主河道長為 ，河道平均坡降為 ‰ 。 水庫原有實測庫區(qū)地形圖缺失。經(jīng)查閱奉新大垅水庫水位庫容曲線圖，并結(jié)合現(xiàn)有1:10000 對地形圖進行了復(fù)核，結(jié)果基本吻合。詳見表 211 和圖 211。 表 211 水位～庫容關(guān)系表 水位 (m) 庫容 (104m3) 18 38 設(shè)計暴雨 本次通過江西水文局 2021 年編制的《江西省暴雨洪水查算手冊》 (以下簡稱《手冊》 )的方法來分析計算水庫的降雨情況。 根據(jù)大垅水庫壩址以上流域中心位置查 2021 年《手冊》中的相應(yīng)附圖，得大垅水庫年最大 24 小時、年最大 6 小時、年最大 1 小時暴雨均值和變差系數(shù)， 3 小時點暴雨設(shè)計值按 2113 3 nPP HH ??? 計算，式中 )lg (162PPHHn ?? ，依《手冊》方法得到的設(shè)計暴雨量及參數(shù)見表 221。 7 表 221 大垅水庫壩址控制流域設(shè)計暴雨成果表 項目 時段 H1 H3 H6 H24 暴雨均值 (mm) 48 80 138 Cv Cs/Cv Kp P=% P=2% P=% P=5% P=10% 暴雨設(shè)計值 (mm) P=% 244 P=2% P=% P=5% P=10% 點面折算系數(shù) α 1 面暴雨設(shè)計值 (mm) P=% P=2% P=% P=5% P=10% 設(shè)計洪水 《手冊》法推求設(shè)計洪水過程 采用表 221 中的設(shè)計暴雨、點面折算系數(shù) (采用與《手冊》配套的點面關(guān)系線查得 )以及本次水庫除險加固采用的水庫壩址流域特征參數(shù)，按《手冊》中提供的推理公 式法計算了大垅水庫壩址設(shè)計洪水。 (1)產(chǎn)流計算 依據(jù)《手冊》使用說明，采用一天暴雨，視流域面積大小采用以 1 小時或 3 小時為時段的暴雨雨型進行分配計算。本次采用控制時段 Δt=1 小時，按《手冊》中提供的暴雨時段分配比例，求得各頻率下的時段暴雨分配量。由產(chǎn)流分區(qū)圖可知，該工程在第 Ⅷ區(qū)。查《手冊》附表 32 可知，流域最大蓄水量 Im=，前期土壤含水量 Pa=。由 24 小時平均暴雨強度 I=H24/24，根據(jù)《手冊》表 23 中的公式經(jīng)計算得各頻率下的下滲率。扣除初損和穩(wěn)滲，計算出各頻率下 24 小時凈雨 過程。見表 231。 8 表 231 各頻率下各時段的暴雨及凈雨過程表 項目 /時段 P=% P=2% P=10% H h H h H h 1 2 3 4 5 5 6 7 0 0 0 0 0 0 8 0 0 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 10 11 12 15 13 14 21 15 16 17 18 19 20 21 16 22 23 24 合計 (2)匯流計算 該水庫在推理公式法分區(qū)圖中屬于 Ⅷ 區(qū)，根據(jù)下列公式計算地面洪峰流量： 根據(jù)下列公式計算地面洪峰流量： FthQt ?? / (2311) 4131/ ?? QmJL? (2312) 設(shè) 31JL?? ，即 4)/( ?? ? mQ ? ， 式中： h —— 各時段對應(yīng)的總凈雨量； 9 ? 、 t —— 時間； F —— 流域面積； Q —— 流量； L —— 主河道長； J —— 河道平均坡降； m —— 匯流參數(shù)。 點繪 Qt~t 和 Qτ~τ 曲線，兩曲線的交點即為所求的地面設(shè)計洪峰流量 (QM 地面 )和匯流時間 (τ)。 地面流量過程線由概化五點折腰多邊形過程線推求，各轉(zhuǎn)折點的值由相應(yīng)的百分數(shù)確定。地下徑流峰值按 QM 地下 =R 下 F/ 計算，其中 QM 地下 為地面徑流終止點。地下徑流過程采用以 QM 地下 為頂點的等腰三角 形，底寬為二倍的地面徑流過程時間； R 下 為地下徑流深， T 為地面徑流過程底寬， F 為流域面積。 T=，W=F(104m3)。自 QM 地下 開始向前減少一個時段、向后增加一個時段，流量均隨之減少一個 △QM 地下 ， (△QM 地下 =△t/TQM 地下 )，即得地下徑流過程。地面流量過程和地下徑流過程相加得設(shè)計洪水過程，計算結(jié)果見表 233。 表 232 推理公式法推求水庫設(shè)計洪水過程 頻率 時段序號 % 2% 10% 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 6 10 11 12 13 1 14 15 16 17 18 1 19 20 1 注：一個時段為 1 個小時，流量單位為 m3/s。 10 表 233 《手冊》法各頻率下設(shè)計洪峰及洪水總量表 頻率 洪峰 (m3/s) 24h 洪量 (104m3) % 2% 10% 設(shè)計洪水成果的采用及合理性分析 為進一步檢驗成果的合理性，將洪水計算成果與奉新縣其它水庫的設(shè)計洪水成果進行比較，分別見表 234。 表 234 大垅水庫與附近水庫設(shè)計洪水成果比較表 水庫名稱 集雨面積 F(km2) 洪峰流量 Q(m3/s) 洪峰模綜合系數(shù) (Q/F2/3) P=1% P=5% P=1% P=5% 舍前 蒙山 大垅 從表 234 可以看出，大垅水庫的洪峰模綜合系數(shù)與附近水庫的洪峰模綜合系數(shù)相近。從水庫壩址的設(shè)計洪峰模數(shù)與其它水利工程情況比較看，各頻率模數(shù)基本上處在中間位置。從雙對數(shù)紙上點繪的設(shè)計洪峰流量與集水面積關(guān)系圖上看，該水庫壩址和各水利工程設(shè)計洪峰流量與其集水面積的關(guān)系呈線性關(guān)系 ，其點據(jù)基本分布在關(guān)系線附近，故認為本次的設(shè)計洪水計算結(jié)果是合理的。 洪水調(diào)節(jié) 基本資料 (1)設(shè)計洪水 設(shè)計洪水采用本設(shè)計階段分析計算的壩址設(shè)計洪水成果，見表 232。 (2)水位庫容曲線 詳見表 211。 (3)泄流曲線 大垅水庫的泄洪設(shè)施主要為溢洪道，本次對溢洪道進行除險加固，堰頂高程維持現(xiàn)狀不變，溢流凈寬 2m。水位 ~泄量關(guān)系采用本次復(fù)核的成果，其結(jié)果詳見 節(jié)。 11 洪水調(diào)節(jié)成果 根據(jù)大垅水庫的壩址洪水過程、水位～庫容關(guān)系線、溢洪道泄流曲線等基本資料，利 用水量平衡公式，采用試算法對各頻率設(shè)計洪水進行洪水調(diào)節(jié)計算，其公式如下： tVt VVqqqQ ??????????? 122121 )(21)(21 (2421) 式中： Q1， Q2—— 計算時段初、末入庫流量； q1， q2—— 計算時段初、末溢洪道下泄流量； V1， V2—— 計算時段初、末的庫容； Δt—— 計算時段。 水庫下泄流量和庫存水量是庫水位的函數(shù)： )()( VfHfq ?? (2422) 通過試算法，聯(lián)解式 (241)和 (242)可求得水庫最高洪水位。 洪水調(diào)節(jié)計算的起調(diào)水位為堰頂高程 。經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計算后得：大垅水庫的校核 (P=2%)洪水位為 ，相應(yīng)庫容為 104m3，最大下泄流量為 ；設(shè)計(P=10%)洪水位為 ，相應(yīng)庫容為 104m3，最大下泄流量為 。各頻率洪水調(diào)節(jié)計算成果見表 241，調(diào)洪成果見圖 241 和圖 242。 表 241 大垅水庫洪水調(diào)節(jié)計算成果表 頻率 洪峰 (m3/s) 泄量 (m3/s) 水位 (m) 庫容 (104 m3) P=% P=2% P=10% 施工期設(shè)計洪水 根據(jù) SL3032021《 水利水電 施工組織設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，大垅水庫除險加固設(shè)計的施工洪水標(biāo)準(zhǔn)取 5 年一遇 (P=20％ )。 由于壩址無實測水文資料，施工期洪水按鄰近的遼下水文站 (F=)實測資料按面積比 2/3 次方換算。根據(jù)施工組織安排，主體工程施工主要安排在第一