【文章內(nèi)容簡介】 座以防洪、灌溉為主的小型水利樞紐工程。水庫的安全運(yùn)行，保護(hù)著下游6個自然村和里岔鎮(zhèn)政府駐地，共6000余人，影響耕地7000余畝，水庫3公里處是橫貫全鎮(zhèn)的黃張公路。其作用和重要性主要表現(xiàn)在以下2個方面：防洪水庫除險加固工程完成后防洪效益顯著，%，%。灌溉根據(jù)《青島市小型水庫大壩基本資料匯編》，灌溉設(shè)計面積7000畝。由此可見，黃家河水庫在防洪、灌溉方面發(fā)揮著積極的作用，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此根據(jù)水庫存在的問題，及時對水庫進(jìn)行除險加固是十分必要的。 洪水調(diào)節(jié)計算 基本方法調(diào)洪演算根據(jù)《山東省小型水庫洪水核算方法》中的有關(guān)規(guī)定及方法應(yīng)用圖解法進(jìn)行。 水庫水位～庫容～泄量曲線溢洪道采用明渠均勻流公式41計算其泄量： 公式 41式中：式中： A：過水?dāng)嗝婷娣e，；C：謝才系數(shù)，；R：水力半徑，；：濕周，；b：溢洪道底寬，；m：溢洪道邊坡系數(shù)。i：溢洪道比降，；n：溢洪道糙率，；h：溢洪道水深，m；本次復(fù)核根據(jù)所得資料求出黃家河水庫不同水位的調(diào)洪庫容并算出溢洪道的相應(yīng)泄量，制成水庫水位～庫容～泄量關(guān)系表（表41）如下：表 42 黃家河水庫水位～庫容～泄量關(guān)系表水位（米）庫容（萬m3）調(diào)洪庫容（萬m3）溢洪道寬（m）溢洪道水深（m）邊坡系數(shù)河道比降糙率泄量（m3/s）3030303030303030303030303030 調(diào)洪演算30年一遇調(diào)洪演算，調(diào)洪計算采用圖解法，見圖 41。圖解法計算步驟如下：（1）根據(jù)水庫的水位～泄量關(guān)系曲線和水位～庫容曲線以及堰頂以上的調(diào)洪庫容與下泄流量的關(guān)系曲線，將與曲線繪在圖的左方，其右方繪制入庫洪水過程線q～T。（2）在坐標(biāo)軸上取一點(diǎn)A，使OA等于洪水總量＝，過作水平線交縱坐標(biāo)軸于B。（3）連接AB，交～曲線于D。（4）過D點(diǎn)作水平線交洪水過程線q～T的退水段于C，則C點(diǎn)的縱坐標(biāo)則是最大泄量＝，D點(diǎn)的橫坐標(biāo)則是相應(yīng)的攔洪庫容＝。（5）由水位～。調(diào)洪結(jié)果：在設(shè)計洪水即30年一遇（P=%）情況下，。圖 41 黃家河水庫30年一遇（P=%）調(diào)洪計算圖 300年一遇調(diào)洪演算，調(diào)洪計算采用圖解法，見圖 42。圖解法計算步驟同上：調(diào)洪結(jié)果：在校核洪水即300年一遇（P=%）的情況下，。圖 42 黃家河水庫300年一遇（P=%）調(diào)洪計算圖 調(diào)洪計算成果各設(shè)計頻率設(shè)計洪水調(diào)算成果見表43。表43 黃家河水庫洪水調(diào)節(jié)計算成果表起調(diào)水位（m）頻率項(xiàng)目%%最高水位（m）最大泄量（m3/s） 壩頂高程計算本次壩頂高程的復(fù)核采用《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（SL18996）及《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL2742001）中的相關(guān)規(guī)定及方法進(jìn)行。 壩頂超高 波浪爬高波浪爬高（1） 平均波高和平均波周期的計算波浪的平均波高和平均波周期采用莆田公式443進(jìn)行計算： 公式 42 公式 43式中：：平均波高，m；：平均波周期，s；：計算風(fēng)速，取值如下： P=%時，W=；P=%時，W=；：風(fēng)區(qū)長度，取值如下： P=%時，D=698m；P=%時，D=717m；：水域平均水深，取值如下： P=%時，；P=%時，；：重力加速度，取將數(shù)值代入公式中計算得：當(dāng)P=%時，＝，=；當(dāng)P=%時，＝，=。 （2）平均波長的計算平均波長按下公式44進(jìn)行計算： 公式 44式中：：平均波長，m；：壩上游面前水深，取值如下： P=%時，H=；P=%時，H=：重力加速度，?。浩骄ㄖ芷?，取值如下： P=%時，=；P=%時，=將數(shù)值代入公式并進(jìn)行試算可得：當(dāng)P=%時，=當(dāng)P=%時，= （3）平均波浪爬高的計算按單坡計算正向來波的平均波浪爬高，坡比為1：，當(dāng)m=～，正向來波在單坡上的平均波浪爬高按公式45進(jìn)行計算： 公式 45式中：：平均波浪爬高，m；：單坡的坡度系數(shù)，若坡角為，即等于，；：斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型查表得，；：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)查表得，式中：：計算風(fēng)速，取值如下： P=%時，W=；P=%時，W=； ：重力加速度，取 ：壩上游面前水深，取值如下： P=%時，H=；P=%時，H=代入式中計算出結(jié)果后查表得此處取值如下： P=%時，；P=%時，；：平均波高，取值如下： P=%時，＝；P=%時，＝；：平均波長，取值如下： P=%時，=；P=%時，=將數(shù)值代入公式中計算得：當(dāng)P=%時，當(dāng)P=%時， (4)波浪爬高的計算根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL2742001）的規(guī)定，4級壩的波浪爬高值采用累積頻率為5%的爬高值。累積頻率為5%的爬高值與平均爬高的比值可根據(jù)平均波高與壩上游面前水深的比值和累積頻率5%查表求得，此處：：平均波高，取值如下： P=%時，＝；P=%時，＝；：壩上游面前水深，取值如下： P=%時，H=；P=%時，H=將數(shù)值代入中求得結(jié)果并查表可得：故可求得：當(dāng)P=%時，當(dāng)P=%時，安全加高的選值根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（SL18996），壩頂在水庫靜水位以上的超高應(yīng)按公式46計算： 公式 46式中：：壩頂超高，m；：最大波浪在壩坡上的爬高，取值如下： P=%時，； P=%時，：安全加高，取值如下： P=%時，A=； P=%時，A=將數(shù)值代入公式中計算可得：當(dāng)P=%時，當(dāng)P=%時， 壩頂高程的確定本工程P=%時，P=%時，再分別加壩頂超高，P=%時，；P=%時，取兩者之中的大值，～。5 工程布置及建筑物 工程等別和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，水庫屬小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物大壩、溢洪道和放水洞為4級建筑物。水庫的洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計，300年一遇校核。黃家河水庫場地地震基本烈度為6度，根據(jù)水利部頒發(fā)的《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（SL203—97）的規(guī)定，應(yīng)采用基本烈度作為設(shè)計烈度，即地震設(shè)計烈度也為6度，對2級和2級以下的建筑物可不進(jìn)行抗震設(shè)計計算。 設(shè)計基本資料 設(shè)計依據(jù)及規(guī)范 《黃家河水庫大壩安全鑒定報告》 《黃家河水庫大壩地質(zhì)勘察報告》 《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（SL18996） 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL2742001）《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL2522000） 設(shè)計基本參數(shù)風(fēng)速多年平均最大風(fēng)速：特征水位及洪水流量興利水位：；設(shè)計水位：，相應(yīng)的溢洪道下泄流量：；校核水位：，相應(yīng)的溢洪道下泄流量： m3/s； 大壩加固 上游坡上游坡現(xiàn)狀為干砌亂石護(hù)坡，亂石平均直徑大小不一，約80％亂石護(hù)坡厚度、塊徑不滿足要求，失去護(hù)坡作用。漿砌甲級亂石護(hù)坡厚度計算根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL2742001），大壩砌石護(hù)坡在最大局部波浪壓力作用下所需的換算球形直徑和質(zhì)量、平均粒徑、平均質(zhì)量及厚度按公式51～公式 53確定： 公式51 公式 52當(dāng)時， 公式 53式中：D：石塊的換算球形直徑，m；Q：石塊的質(zhì)量，t；D50：石塊的平均粒徑，m；Q50：石塊的平均質(zhì)量，t；t：護(hù)坡厚度，m；m：坡比，；Kt：隨坡比m變化的系數(shù)，；ρk：塊石密度，t/m3，；ρw：水的密度，t/m3，；hp：累積頻率為5%的波高，m，；Lm：平均波長，m，護(hù)坡厚度計算成果見表51。表51 護(hù)坡厚度計算成果表項(xiàng)目工況平均波長Lm（m）累積頻率為5%的波高h(yuǎn)5%（m）護(hù)坡厚度t（m）石塊的平均質(zhì)量Q50（t）石塊的平均粒徑D50（m）石塊的質(zhì)量Q（t）石塊的換算球形直徑D（m）設(shè)計工況 根據(jù)現(xiàn)場勘查，約80%亂石護(hù)坡厚度、塊徑不滿足規(guī)范要求，本次除險加固對大壩護(hù)坡進(jìn)行加固。上游坡護(hù)坡需根據(jù)不同情況進(jìn)行加固處理。上游坡加固（1）壩頂（）至死水位（）之間大壩樁號0+000～0+370壩段設(shè)計上游坡坡比1：，樁號0+415～0+727壩段上游坡比1：，樁號0+370～0+415壩段上游坡比由1：：。本次除險加固采用M10漿砌甲級亂石護(hù)坡。先將表層原有的干砌亂石護(hù)坡及雜草根系清除，然后以新設(shè)計的大壩上游壩肩線為基準(zhǔn)進(jìn)行人工找坡，高挖低填，坡比1：，需補(bǔ)坡培土壩段先將坡面挖成小臺階狀，而后再培上新土，土料需分層碾壓，然后進(jìn)行坡面平整，使其達(dá)到設(shè)計坡比，再進(jìn)行護(hù)坡。在平整后的壩坡上鋪設(shè)土工布一層（200g/m2），其上鋪設(shè)厚度為200mm的碎石墊層（粒徑5～20mm），碎石墊層上做漿砌甲級亂石護(hù)坡，護(hù)坡厚度為300mm。甲級亂石要求平均厚度15～20cm，一面大致平整。護(hù)坡做C25無砂混凝土預(yù)制塊排水，預(yù)制塊尺寸為404030cm，縱、（斜長）。上游坡設(shè)置臺階2道，布置在樁號0+200及0+550處，臺階采用M10漿砌細(xì)料石，，臺階下依次鋪設(shè)C10素砼墊層和碎石墊層，C10素砼墊層厚200mm，碎石墊層厚150mm。（2）采用拋石護(hù)坡。（3）庫間路庫區(qū)內(nèi)現(xiàn)有土路連接大壩及庫區(qū)西北側(cè)山地，庫間路與壩后上壩路相接，該道路根據(jù)區(qū)域交通要求應(yīng)以保留。本次加固設(shè)計對庫間路進(jìn)行修整。庫間路長211m，樁號L0+000～L0+054路段保持原有路面邊線，只對路面進(jìn)行平整，路面整平時，路基翻起30cm，摻入10％水泥（水泥與干土重量的百分比）攪拌均勻后分兩層用壓路機(jī)壓實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到96％，其上做20mm厚中粗砂。樁號L0+054～L0+211路段，，擬排向右側(cè)庫區(qū)。路面整平方式與L0+000～L0+054做法相同。庫間路兩側(cè)邊坡鏟除原有雜草后采用拋石護(hù)坡，坡比為1：。樁號L0+120及L0+185處新埋DN1000混凝土管道，便于兩庫區(qū)內(nèi)的水流通暢。 壩頂路面～，壩頂高程不一，路面凹凸不平。，，擬排向下游側(cè)。壩頂整平時，路基翻起30cm，摻入10％水泥（水泥與干土重量的百分比）攪拌均勻后分兩層用壓路機(jī)壓實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到96％，其上做20mm厚中粗砂。壩頂路兩邊設(shè)C20素混凝土路沿石，（厚高長），在橫向排水溝處留排水口。 大壩下游坡下游草皮護(hù)坡大壩下游坡0+000～0+707樁號設(shè)計坡比為1：，草皮護(hù)坡翻新，具體做法為：先清除坡上植物、植物根系及影響壩坡安全的樹木，需培坡加厚的壩段先將坡面挖成小臺階狀，而后補(bǔ)坡培土至設(shè)計坡比1：，種植草皮護(hù)坡，使其根系密集層平均厚度要求達(dá)到10cm以上。下游漿砌甲級亂石護(hù)坡因溢洪道末端對左端壩后坡腳存在沖刷問題，為保護(hù)壩體，下游坡0+707～0+727樁號壩段下游坡采用漿砌甲級亂石護(hù)坡，設(shè)計坡比1：，首先將表層雜草根系清除，然后以新設(shè)計的大壩上游壩肩線為基準(zhǔn)進(jìn)行人工找坡，高挖低填，在平整后的壩坡上鋪設(shè)土工布一層（200g/m2），其上鋪設(shè)厚度為200mm的碎石墊層（粒徑5～20mm），碎石墊層上做漿砌甲級亂石護(hù)坡，護(hù)坡厚度為300mm。甲級亂石要求平均厚度15～20cm，一面大致平整。護(hù)坡做C25無砂混凝土預(yù)制塊排水，預(yù)制塊尺寸為404030cm，縱、（斜長）。上壩路黃家河水庫壩后坡有一條上壩路（樁號0+415），長度68m，本次除險加固對上壩路進(jìn)行修整，路基翻起30cm，摻入10％水泥（水泥與干土重量的百分比）攪拌均勻后分兩層壓實(shí)，壓實(shí)度不小于96%，路面鋪設(shè)2cm中粗砂墊層。壩后堤防溢洪道尾水渠在靠近壩腳處右岸堤防部分缺失，為防止溢流時對壩腳造成沖刷，本次加固設(shè)計將壩后現(xiàn)有堤防向壩體延伸，與壩后坡相交，新筑堤防采用粘土夯實(shí)碾壓筑成，兩邊邊坡采用1：2的拋石護(hù)坡，護(hù)坡厚度不小于600mm。