【文章內(nèi)容簡介】 利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》（SL4493）；3）《漿砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL252006）；4）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）；5）《水力計算手冊》（武漢大學水利水電學院編，2006年第二版）；6）《xx省暴雨洪水查算手冊》（xx省水利水電廳編，1984年）；7）《xxx縣縣棚下水庫大壩安全鑒定報告書》；8）《xxx縣縣棚下水庫相關(guān)資料》。 工程等級及防洪標準棚下水庫位于山丘區(qū)，壩型為漿砌石重力壩，根據(jù)《防洪標準》（GB502012014）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）等規(guī)程規(guī)范，確定棚下水庫工程規(guī)模為?。?）型，屬Ⅴ等工程，其主要建筑物為5級，相應(yīng)洪水標準采用山區(qū)水庫洪水標準確定為：設(shè)計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇。棚下水庫處于山丘區(qū)，考慮洪水的不確定性因素，確實本次洪水復(fù)核的標準為：設(shè)計洪水為20年一遇（P=5%）；校核洪水為200年一遇（P=%）；消能防沖設(shè)計標準采用10年一遇洪水標準（P=10%）。 設(shè)計洪水 流域概況棚下水庫位于xxx縣縣水口鎮(zhèn)鹽池村，距xxx縣縣城50km。本工程所在流域為湘江支流洣水，，%。，，是一座以發(fā)電為主兼顧防洪、養(yǎng)殖、生態(tài)等綜合效益的?。ǘ┬退畮?。洣水為湘江第三大支流，發(fā)源于xxx縣縣與桂東縣交界處，流經(jīng)xxx縣、茶陵、攸縣、衡山、至衡東縣洣河口注入湘江，干流全長296公里，‰，流域面積10305 km2。洣水在xxx縣境內(nèi)干流長度87公里，流域面積2030 km2，流域面積在700km2以上較大支流除源流斜瀨水外共5條，左有永樂江，右有河漠水、沔水、茶水、攸水4條。河漠水為洣水的一級支流， km2，‰，自然落差1441m。主要支流有下村鄉(xiāng)的大橫溪，策源鄉(xiāng)的策源河，水口鎮(zhèn)的松山河等28條。 氣象xxx縣縣屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，雨量充沛，日照充足，四季分明。根據(jù)xxx縣縣氣象站統(tǒng)計資料，℃，℃，℃。冰凍期在1月底左右，結(jié)冰厚1015mm，積雪厚約300mm。境內(nèi)年平均日照1700 h，%，處于全省多日照地區(qū)，屬光照較充足的縣。據(jù)xxx縣五里牌水文站實測資料：，較為豐富；但具有地域差異和時間分布上的年際變化，及年內(nèi)分布不平勻的特點。xxx縣縣19582000年的43年中，年降水量大于1600mm有15年，小于1200mm有5年。年內(nèi)降水分配不均，3～%，6～%，10～%，12月～%。全年降水主要集中在37月，降水量基本為峰谷形。棚下水庫位于山丘區(qū)，壩型為漿砌石重力壩。根據(jù)《防洪標準》（GB502012014）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）等規(guī)程規(guī)范，確定棚下水庫為?。ǘ┬退畮欤捎谠撍畮煜掠斡须娬疽约耙粋€村莊，一旦失事，將對一個村莊造成一范圍的定影響（對其中一個大隊造成嚴重影響，約有一百多人），其損失較為嚴重，該工程等別為Ⅴ等，其主要建筑物為5級，次要建筑物及臨時建筑物為5級，相應(yīng)的洪水標準為：設(shè)計洪水標準 P=%，即20年一遇；校核洪水標準 P=%，即200年一遇。 洪水復(fù)核查《暴雨洪水查算手冊》計算設(shè)計洪水:，，流域內(nèi)無實測水文資料，設(shè)計洪水采用暴雨資料推求。查1984年xx省水利廳編《暴雨洪水查算手冊》（以下簡稱《手冊》）計算設(shè)計洪水。根據(jù)棚下水庫所處地理位置和集水面積，利用《手冊》查得多年平均最大24h點暴雨量均值為100mm，Cs=，點面關(guān)系系數(shù)a=，。棚下水庫設(shè)計洪水計算參數(shù)過程與結(jié)果詳見下表。表4－1 棚下水庫不同頻率最大24h暴雨量P%10KpH點（mm）100100100H面（mm）表4－2 棚下水庫不同頻率下的nn3值P%10n2n3表4－3 棚下水庫設(shè)計洪峰流量頻率（%）10流量（m3/s）表4－4 棚下水庫設(shè)計洪水過程單位：m3/s△t=1hP=10％P=%P=%△t=1h P=10％P=%P=%0 16 1 17 2 18 3 19 4 20 5 21 6 22 7 23 8 24 9 25 10 26 11 27 12 28 13 29 14 30 15 31 圖41棚下水庫洪水過程線 調(diào)洪演算 調(diào)洪演算原則。本次設(shè)計按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）的規(guī)定，確定樞紐屬Ⅴ等工程，主要建筑物級別為5級，設(shè)計洪水重現(xiàn)期為20遇， m3/s，校核洪水重現(xiàn)期200年一遇。棚下水庫溢流堰為實用堰。調(diào)洪演算的基本原則為：在正常蓄水位（）開始起調(diào)，由于壩高不滿足規(guī)范要求，當水位超過防浪墻時，將會全壩面溢流，此時泄流部分包括溢流壩和非溢流壩。 調(diào)洪演算基本方程根據(jù)時段內(nèi)水量平衡原理，調(diào)洪演算的基本方程為：式中：Q——入庫流量（?/s）；q——出庫流量（?/s）；V——庫容（萬?）；t——計算時間（s）；Δt——計算時段（Δt=1h）。 調(diào)洪演算基本資料1）入庫洪水過程線入庫洪水過程線詳見圖41和表4－4。2）庫容曲線和泄流曲線（1）本次設(shè)計根據(jù)棚下水庫地形圖以及萬分之一地形圖等資料重新復(fù)核庫容見圖42。 圖42棚下水庫庫容曲線（2）泄水曲線計算計算依據(jù)：；根據(jù)溢流堰尺寸判別為寬頂堰，溢流堰過水能力按如下公式計算：式中σs――淹沒系數(shù)，取1。σc――側(cè)向收縮系數(shù)，根據(jù)墩頭形狀取1。m――流量系數(shù)，根據(jù)溢流堰尺寸判別，查《水力計算手冊》取m=b――單孔堰寬（，高于防浪墻時分兩部分，）。H0――計行進流速水頭的上游水頭，因水面較大，行進流速可忽略不計，即H0=H。n――泄流孔數(shù)，n=1孔。計算結(jié)果見表4－圖43表4－5 棚下水庫大壩溢流堰泄流曲線表流量(m3/s) 溢洪道泄流曲線 流量(m3/s) 溢洪道泄流曲線 圖43棚下水庫泄水曲線 調(diào)洪演算成果根據(jù)調(diào)洪演算的基本原則和基本資料，利用調(diào)洪演算的基本方程，求得棚下水庫調(diào)洪計算結(jié)果見表4－6。表4－6 棚下水庫大壩調(diào)洪演算成果表洪水頻率（P％）洪峰流量（m3/s）起調(diào)水位（m）壩前最高水庫水位（m）相應(yīng)庫容（萬m3）最大下泄流量（m3/s）10由此求得水庫特征水位如下：水庫正常蓄水位：；水庫設(shè)計洪水位：；水庫校核洪水位：。 抗洪能力復(fù)核根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計規(guī)范》(SL2006)和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL2522000)中有關(guān)規(guī)定，水庫壩頂在靜水位以上的超高，等于最大波浪在壩坡上的爬高、最大風壅水面高度和安全加高三者之和： △h=hb+ hz+ hc式中：△h——壩頂超高，m；hb——波浪高，m；hz——波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；hc——安全超高。 波浪高度hb波浪高度采用官廳水庫公式計算，計算公式如下 ：hb =,　L1=*式中：hb為波高，L1為波長，V為庫面上的風速，D為庫面上的波浪吹程。計算得：。 波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差hz風壅水面高度可按下式計算：式中：hz——波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）H1——為壩前水深經(jīng)計算：正常蓄水位：hz＝；校核洪水位：hz＝。 安全加高hc根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計規(guī)范》，安全超高取值如下：正常運用情況：hc＝；非常運用情況：hc＝。根據(jù)以上公式，計算棚下水庫大壩所需壩頂高程如表4－7。表4－7 棚下水庫大壩壩頂高程復(fù)核表（單位：m）運用條件洪水水位（m）波浪爬高R（m）風浪壅高e（m）安全加高A（m）壩頂超高y（m）要求壩頂高程（m）現(xiàn)有壩頂高程（m）正常蓄水位（）校核洪水位（），不符合規(guī)范要求壩頂高程不小于最高靜水位的要求；要求壩頂高程Z正=、Z校=，（），需加高壩體，使得壩頂高程滿足規(guī)范要求。結(jié)論：1．原設(shè)計的大壩防洪標準為設(shè)計20年一遇，校核200年一遇，滿足規(guī)范要求。2．溢洪壩過流能力滿足要求。3．（），不能滿足規(guī)范防洪要求。綜合以上結(jié)論，防洪標準復(fù)核為C級。5. 大壩結(jié)構(gòu)安全評價 地勘成果 大壩內(nèi)在質(zhì)量1） 壩體底部未作清基，為奧陶系上中統(tǒng)橋亭子組（（O12q），巖石軟弱，節(jié)理裂隙發(fā)育和巖體破碎，構(gòu)成壩基滲透網(wǎng)絡(luò)，基巖05m為中等透水巖層，因此，存在壩基滲漏問題。2） 壩肩為奧陶系上中統(tǒng)橋亭子組（O12q）泥質(zhì)板巖，巖體強風化深度相對較深，節(jié)理裂隙局部密集成帶出現(xiàn)，巖體切割破碎，基巖05m為中等透水巖層，因此，存在繞壩滲漏隱患。3） 區(qū)內(nèi)地下水類型有孔隙水、基巖裂隙水。依據(jù)當?shù)亟?jīng)驗，庫水對砼無腐蝕性。地下水對砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蝕性。4） 壩體漿砌石砌筑質(zhì)量差，密實度不夠。5）勘察期間鉆孔內(nèi)地下水位與當時水庫水位基本一致。 區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性壩址位于株洲相對抬升構(gòu)造亞區(qū)，但自晚更新世以來，地殼處于相對穩(wěn)定階段，場地地質(zhì)構(gòu)造簡單，且未發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造通過，因此，區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性好。 地基穩(wěn)定性壩基為泥質(zhì)板巖，基于基巖在深部結(jié)構(gòu)緊密，抗剪強度較高，故大壩不會產(chǎn)生深層滑動問題。 大壩穩(wěn)定復(fù)核 計算依據(jù)1）《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25—2006；2）《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50003—2001；3）我院編寫的《棚下水庫大壩地質(zhì)勘察報告》2015年3月。 有關(guān)計算參數(shù)取值：大壩砌體容重γ石 =21kN/m3 水容重γ水=10KN/m3砌體與大壩基面間摩擦系數(shù) f=壩體未做帷幕灌漿未設(shè)排水孔，揚壓力折減不予考慮。原大壩為漿砌石重力壩，，，，大壩上游面近于垂直，下游坡比為1:、1:。大壩穩(wěn)定復(fù)核主要進行大壩抗滑、抗傾、穩(wěn)定驗算和強度驗算。 計算工況: 基本組合工況一:正常水位靜水壓力+壩體自重+揚壓力+泥沙壓力+浪壓力工況二:設(shè)計洪水位靜水壓力+壩體自重+設(shè)計洪水位揚壓力+泥沙壓力+浪壓力 特殊組合工況三: