【文章內容簡介】 為Ⅴ等，主要建筑物級別為 5級。 經本次復核，水庫設計洪水標準為 20年一遇，校核洪水標準為 200年一遇， 現狀 校核洪水位為 ，總庫容 m179。；設計洪水位為，相應庫容 m179。；正常蓄水位 ，正常庫容 m179。； 死水位 ，相應庫容 m179。 本次除險加固工程不改變溢洪道堰頂高程及堰頂寬度，故整治后，特征水位 及其對應的庫容不變。 校核洪水位為 ，總庫容 m179。；設計洪水位為 ，相應庫容 m179。；正常蓄水位 ，正常庫容 m179。； 死水位 ，相應庫容 萬 m179。 2 1 綜合說明 緒言 研究的意義與目的 水庫除險加固工程對防洪減災和當地經濟建設發(fā)揮著十分重要的作用，是保障下游城鎮(zhèn)居民生命財產安 全的屏障 ，若水庫出現潰壩現象，將會帶來十分嚴重的后果。病險水庫的存在一方面會使得水庫長期得不到正常運轉，汛期到來使得水庫調蓄能力降低，同時對下游構成威脅，因此水庫的除險加固任務已經刻不容緩。 中國的土石壩多建于上世紀 50 到 70 年代，普遍存在水庫設施老化等問題，壩體滲水漏水、壩身較薄弱等現象。作為一名水利水電工程專業(yè)的學生，本次的畢業(yè)論文就是要研究土石壩出現的問題以及解決問題的方法，要切合實際，理論與實踐相結合，對土石壩進行一次專業(yè)的加固除險設計。 國內外研究成果 20 世紀以來，土石壩已經成為世界上最常見的的一種壩型，與其它壩型相比較，土石壩都占了絕對的優(yōu)勢。國內土石壩大多建于建國初期，由于當時的技術條件不成熟，導致許多土石壩出現了各種 問題。其中最重要的是滲漏問題，但是許多土石壩沒有檢測設施，滲流問題難以發(fā)現，國外在解決滲流問題上技術已經趨于成熟，而國內的技術還有待于提高。 研究的思路與內容 （ 1）通過水文資料，推求設計暴雨，通過公式推求設計洪水，并根據水量平衡方程原理進行調洪演算。根據《水庫大壩安全評價導則》對大壩壩高、心墻高程以及溢洪道高程進行校核，確保大壩安全抗洪和泄流。 （ 2）對大壩溢洪道和排水設施進行改造，對大壩建筑物出現問題的地方進行設計與修整。 工程概況 綿江 水庫 大壩壩址 位于四川省 江油市方水鄉(xiāng)綿江村， 地理坐標 為東經 104176。 39′ ，北緯 31176。 33′。 主灌區(qū)位于涪城區(qū)龍門鎮(zhèn)，水庫距龍門場鎮(zhèn) 3公里，距綿江高等級公路 3 里，距綿廣高速路 4公里。水庫為攔蓄式水庫，屬涪江流域，壩址以上流域面積 里，主河道長 ，河槽平均比降 ‰?？値烊?，正常庫容 53萬立方米，死庫容 ，灌溉農田 2180畝，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚等綜合功能的?。?2）型水庫。 （ 1） 大壩 ① 庫區(qū)右岸存在邊坡垮塌現象，直接影響溢洪道泄洪； ② 大壩右壩肩排水溝未襯砌， 淤積嚴重； ③ 大壩下游壩坡馬道及以下未襯砌，壩下涵管出口位置損壞約 10m 長； ④ 大壩下游壩坡存在滲漏現象； ⑤ 大壩下游壩坡存在白蟻活動跡象； （ 2） 溢洪道 溢洪道底板及跌水沖毀嚴重。 （ 3） 放水設施 放水設施為漿砌條石臥管和涵管，臥管及涵管斷面尺寸均為 （寬高），放水設施采用懸臂閘門啟閉放水，放水孔孔徑為 ，最大放水流量 /秒。據現場發(fā)現，放水設施人行便橋欄桿銹蝕嚴重，放水設施三個放水孔啟閉閘門損壞，無法正常啟閉 ， 閘房存在漏雨現象。 （ 4） 觀測及管理設施 水庫無水情、沉降 位移及滲流等觀測設施； 水庫管理房老化嚴重且面積太小，為磚砌瓦房，面積為 9m2，已無法正常使用。 水文 水文特征 經本次復核，水庫設計洪水標準為 20 年一遇，校核洪水標準為 200 年一遇， 現狀 校核洪水位為 ，總庫容 萬 m179。；設計洪水位為 ，相應庫容 萬 m179。；正常蓄水位 ，正常庫容 萬 m179。； 死水位 ，相應庫容 萬 m179。 工程地質 4 地形地貌 工程區(qū)位于四川盆地中部淺丘區(qū)，總體地勢北西高南東低，地貌類型為構造 剝蝕型與侵蝕堆積型。其構造剝蝕型地貌單元主要為丘陵， 以淺丘為主， 表現為圓形山包、條狀山脊，其山頂海拔高程一般為 400～ 600m，相對高差 100～ 200m；侵蝕堆積型地貌單元包括山間凹地及河谷，其山間凹地相對較為平緩，多呈階地狀緩傾，其凹地寬一般為 100～ 300m左右，沿各山包間綿延分布。河谷地貌主要為河床 、 漫灘及階地，階地沿涪江兩岸廣泛分布 。 地層巖性 工程區(qū)主要出露地層為白堊系蒼溪組內陸河湖相沉積物，巖性主要為 由 磚紅色、紫紅色泥巖、紫紅色砂巖不等厚互層構成，間夾凸鏡狀礫巖，其層內水平方向上巖相變 化大；砂巖多尖滅或呈透鏡體狀；泥巖強度較低，巖性弱，易風化，碎裂崩解。 據 1/100 萬《中國地震動參數區(qū)劃圖（ GB183062020）》 （國家標準第 1號修改單） 查得：工程區(qū)地震動峰值加速度值 為 ，對應的基本烈度為 7 度 ，地震動反應譜特征周期為 2 水文分析計算 工程等級及洪水標準 根據國家《防洪標準》（ GB 5020194）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL 2522020）的相關規(guī)定，綿江水庫屬?。?2）型水庫，工程等別為 Ⅴ 等，主要建筑物級別為Ⅴ 級 ,校核洪水標準為 200 年一遇（ P＝ %），設計洪水標準為 20 年一遇（ P=%），下游消能防沖設計標準為 20 年一遇（ P＝ %） 設計洪水復核 由于本水庫流域集水面積較小，無實測洪水資料及地表徑流流料，故本次設計根據《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》 1984 年版（下文簡稱《手冊》）和四川省水文水資源勘測局于 2020 年 12 月新編制的《四川暴雨統(tǒng)計參數圖集》，采用推理公式法由設計暴雨推求設計洪水 ， 集水面積為 km2。 5 2. 設計暴雨 年最大 1/ 24 小時暴雨，由《四川暴 雨統(tǒng)計參數圖集》查讀出各歷時暴雨均值 H 、變差系數 VC 、皮爾遜 Ⅲ 型曲線模比系數 KP 值，則各時段設計頻率年最大暴雨量 PH按下式求得： HKH PP ?? ( 21 ) 式中： H —— 各時段暴雨平均值， mm； KP—— 皮 Ⅲ 模比系數； PH —— 暴雨量， mm。 各時段設計頻率年最大暴雨量計算成果見 下表 。 表 21 綿江水庫各時段設計頻率年最大暴雨量成果表 歷時 h (h) 最大暴雨量 均值H(mm) 變差系數 CV CS/CV KP 設計頻率最大暴雨量 HP(mm) 10% 5% % 10% 5% % 1/6 1 6 24 設計洪峰流量 綿江水庫無三查三定資料， 本 次 采用推理公式法計算洪峰流量，推理公式法的基本關系式為： (22) 式中： PQ —— 洪峰流量（ m179。/s）； —— 洪峰徑流系數； S —— 暴雨雨力，即最大 1 小時暴雨量（ mm/h）； F —— 集水面積（ km178。）； ? —— 流域匯流時間（ h）； n —— 暴雨公式的衰減指數。 （ 1）流域特征值 根據萬分之一航測圖進行量算，采 用本次經復核的集水面積 F 、主河道長度 L 、平均 6 比降 J ，流域特征系數 ? 按下式求得： （ 23） 綿江水庫流域特征值表見 下表 。 表 22 綿江水庫流域特征值表 F（ km178。） L（ km） J（ ‰ ） θ 2 （ 2）產流參數 μ 和匯流參數 m 根據本流域自然地理條件及下墊面情況，產流參數 μ 及匯流參數 m屬盆地 丘陵 區(qū)。 ① 由《手冊》中產流參數 μ 值綜合成果表查得， ?? F? （ mm/h）， VC =，vS CC ? ，查得相應的 PK 值，產流參數 ? 值按下式求得： PK0??? (24) 式中： ② 由《手冊》中匯流參數 m值綜合成果表查得， θ=1～ 30 時，匯流參數 m值按下式求得： ??m (25) （ 3）暴雨衰減指數 n、暴雨雨力 S 根據各時段暴雨量，采用《手冊》中暴雨公式計算 n 及 S ： 當歷時 1/6～ 1 小時范圍內時， )lg(2 8 16/11PpHHn ?? ， PHS 1? ； （ 26） 當歷時 1～ 6 小時范圍內時， )lg(2 8 612PpHHn ?? ， PS 1? ； （ 27） 當歷時 6～ 24 小時范圍內時， )lg(6 6 2463PpHHn ?? ， 136 ?? nPHS 。 （ 28） 經計算判定，本水庫匯流時 間在 1～ 6 小時范圍內，暴雨衰減指數 n 及暴雨雨力 S 應按2n 及相應 S 的計算公式計算。 （ 4） =1 的流域匯流時間 0? 、洪峰徑流系數 及流域匯流時間 ? =1 的流域匯流時間 0? 按右式計算： nmS ?? 4 44/10 )38 ( ?? （ 29） 7 式中： n—— 衰減指數 ； θ —— 流域特征系數 ，θ =； S—— 暴雨雨力 ， mm/h； m—— 匯流參數 經計算判定，本水庫控制流域為全面匯流，洪峰徑流系數 按下式計算： nS ??? ?? ； (210) 流域匯流時間 ? 按右式計算： n??? 4 10??? ； (211) （ 5）根據以上求得的各參數按推理公式計算設洪峰流量， 計算 成果見下表。 表 23 綿江水庫推理公式各參數及洪峰流量計算成果表 P(%) 暴雨衰減指數 n 暴雨雨力S (mm/h) 產流參數μ (mm/h) 匯流參數 m τ 0(h) 洪峰徑流系數ψ 匯流時間 τ (h) 洪峰流量 Qp (m179。/s) 10 5 設計洪水總量 設計洪水總量根據《手冊》中分區(qū)綜合暴雨徑流關系，由設計暴雨推求。 （ 1）設計暴雨 根據設計流域的集水面積 F 按單峰洪水確定相應的設 計暴雨歷時 T （ 集水面積為 km2） 按下式計算： FT? = =（ h） ( 212) 經計算，本流域設計暴雨歷時 T =＜ 24h，應采用短歷時暴雨公式計算設計暴量TPH ： nPTP TSH ?? 1 （短歷時暴雨公式） (213) 式中： n 、 pS —— 暴雨衰減指數、暴雨雨力。 （ 2）設計洪水總量 設計洪水總量 pW 按下式計算： 8 hFFaHW TPp ?? (萬 m179。) (214) 式中： F —流域面積（ km178。）； a—徑流系數； TPH —歷時 T 的設計暴雨量（ mm）； 綿江水庫設計洪水總量計算成果見 下表 。 表 24 綿江水庫設計洪水總量計算成果表 P(%) 設計暴雨歷時 T(小時 ) 設計暴雨 HTP(mm) 徑流系數 α 洪水總量 Wp(萬 m179。) 10 設計洪水過程線 綿江水庫無三查三定資料，且水庫修建于 70年代，無存檔資料可查，本次設計 采用《手冊》中刊印的東部地區(qū)單峰（峰中型）概化過程線模型推求設計洪水過程線。 （ 1）根據設計洪水總量 pW 與設計洪峰流量 PQ ，計算設計洪水過程線的概化矩形歷時pT ，按下式推求： ppp QWT ? (215) 式中： pW —設計洪水總量（萬 m179。）； PQ —設計洪峰流量（ m179。/s）。 （ 2）根據設計流域所在地區(qū)及暴雨洪水特性，在《手冊