【導讀】XX水庫除險加固初步設(shè)計報告

　　

【正文】 2 mm Cv= Cs=。 對比 XX 雨量站的暴雨特征值與由 1998 年編制的《福建省暴雨徑流查處圖表》查算的 XX 暴雨特征值參數(shù)， XX 雨量站的暴雨特征值較查算的 XX 暴雨特征值參數(shù)小?？紤]由《福建省暴雨徑流查處圖表》查算的特征值參數(shù)偏大，從安全考慮采用 1998 年編制的《福建省暴雨徑流查處圖表》查算 XX 水庫控制流域的暴雨特征值參數(shù)。 XX 水庫控制流域暴雨特征值參數(shù) 如下： H24=140mm Cv= Cs=； H6 =94 mm Cv= Cs=； H1 =52 mm Cv= Cs=。 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 22 設(shè)計暴雨的計算 流域面積在 10 km2以下的直接采用點暴雨量代表面雨量。根據(jù)計算可得設(shè)計流域個歷時設(shè)計面雨量，成果見下表： 表 21 設(shè)計流域各歷時設(shè)計面雨量成果 歷 時 （ h） 均 值 （㎜） Cs/Cv Cv Kp 設(shè)計雨量 10% 2% 10% 2% 24 140 357 6 94 1 52 設(shè)計暴雨的時程分配 設(shè)計暴雨的時程分配采用福建省最大 24 小時設(shè)計雨型表計算，并采用同頻率各種歷時雨量相包，即設(shè)計頻率 24 小時雨量包含了 6 小時的暴雨。把所求的各控制時段的設(shè)計降雨量代入最大 24 小時設(shè)計雨型表計算，即得到設(shè)計暴雨的時程分配過程。附 24 小時設(shè)計雨型表 ， 見表 22 表 22 24 小時設(shè)計雨型表 時段歷時（小時） 6 6 2 1 3 6 占（ H1） % 100 占（ H3－ H1） % 100 占（ H6－ H3） % 100 占（ H24－ H6） % 20 42 38 其中 3 小時的設(shè)計暴雨按下以下式確定： 161313 nHH??? ， 11661 1 .2 5 8 lgHn H? ?? 推理公式法 XX 水庫壩址以上控制流域面積僅 ，主河道全長 ， 流域平均坡降 ‰ 。 考慮到 XX 水庫 控制流域?qū)偬匦×饔颍ㄐ∮?10km2），可采用推理公式法推求設(shè)計洪水。 根據(jù)設(shè)計暴雨和流域特征值，采用（沿海型）推理公式進行洪水計XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 23 算。 0 .2 7 8m hQF?? ? ? 1 13 4mLmJ Q? ? 式中： mQ — 設(shè)計洪峰流量 m3/s； h— ? 歷時內(nèi)的最大凈雨量（從偏安全角度考慮，設(shè)計暴雨即為設(shè)計凈雨，不扣除凈雨損失）， mm； ? — 流域匯流時間； m— 匯流參數(shù)；由流域特征因素1 13 4= 0 .2 0 1LJF? ? ，得匯流參數(shù) 0. ?? ? ?； L— 沿主河道從出口斷面至分水嶺的最長距離， L=； J— 沿流程 L 的平均比降， J=?； F— 流域面積， F=。 根據(jù)計算的設(shè)計暴雨時程分配過程，用入滲率 μ 值將計算的設(shè)計暴雨過程劃分為地表凈雨和地下凈雨 過程。由計算的 θ、 m 值根據(jù)公式假定若干不同的 Qm值，求出其相應的若干 τ值，即得 Qm～ τ關(guān)系線。另按上述所求的地表凈雨過程，以最大的時段地表凈雨為中心，向左右時段按大小順序進行疊加，求出不同時段的地表最大凈雨強度，然后用公式計算不同時段 t 時的相應 Qm 值，即得 Qm～ t 關(guān)系線。點繪 Qm～ τ和 Qm～t 兩條關(guān)系線，其交點即為 Qm表的值。經(jīng)計算 ， Q10%表 = m3/s 和 Q2%表 =3/s 作為本次設(shè)計地表洪峰流量 。 地下洪峰 流量 Qm 下 =W 下 /（ T3600），式中 T=50 小時 ，中間各時刻流量按直線內(nèi)插，將 Qm 表 與Qm 下 相加即得洪水過程線，最大的洪峰流量即為相應頻率的設(shè)計洪峰流量 。 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 24 經(jīng)計算， XX 水庫各設(shè)計頻率下的洪峰流量 Qm（ m3/s） ， 成果如下表： 表 23 設(shè)計洪峰流量成果表 頻 率 10%（ 10年一遇） 2%（ 50 年一遇） 洪峰流量 Qm（ m3/s） 華東地區(qū)特小流域法計算 本水庫工程控制流域面積 F= km2＜ 10 km2，屬特小流域。根據(jù)水庫流域?qū)嶋H情況，洪水計算參數(shù)?、?3 類區(qū)，其流域特征因素1/3 =? ?（其中 J＝ ），匯流參數(shù) 0. 0920. 51 0 0. 52m ?? ? ?，則水庫各設(shè)計頻率下的洪峰流量 Qm（ m3/s）計算成果如下表： 表 24 設(shè)計洪峰流量成果表 頻率 10%（ 10年一遇） 2%（ 50 年一遇） 洪峰流量 Qm（ m3/s） 對比推理公式法和華東地區(qū)特小流域法洪水計算成果，推理公式法各設(shè)計頻率洪峰流量 Qm計算結(jié)果均與華東地區(qū)特小流域法計算結(jié)果相接近?？紤]到華東地區(qū)特小流域法參數(shù)選擇受流域下墊面因素影響較大，而流域下墊面情況難以清楚確定，且從安全角度出發(fā)，本次洪 水復核采用推理公式法洪水計算成果即：水庫 10 年一遇洪峰流量為 m3/s， 50年一遇洪峰流量為 m3/s。 洪水總量計算 根據(jù)地區(qū) 24 小時雨型表及設(shè)計凈雨量推求洪水總量： 1000W R F? ? ? 式中： W— 洪水總量， m3； R— 設(shè)計凈雨， R= R 表 ＋ R 下 （其中 R 表 為 地表凈雨， R 下 為 地下凈雨）， mm； F— 控制流域面積， F=。 經(jīng)推求得設(shè)計頻率洪水總量如下表： XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 25 表 25 設(shè)計洪水總量成果 頻率 10%（ 10 年一遇） 2%（ 50 年一遇） 地表洪水總量 W（萬 m3） 地下洪水總量 W（萬 m3） 洪水總量 W（萬 m3） 設(shè)計洪水過程線推求 （ 1） 地表洪水過程線的形狀系數(shù)計算 公式如下 ： r = W 表 /（ Qm表 T3600） 式中 T 是地表洪水過程線的底寬， 24 小時設(shè)計雨量固定為 50 小時，然后根據(jù) r 查 24 小暴雨洪水概化過程線系數(shù)表計算各時刻地表流量過程，即得地表洪水過程線。 （ 2）地下洪水過程線 將地下洪量 W 下 ，按等腰三角形分配，其底寬是地表洪水過程線底寬的兩 倍。地下洪峰流量 Qm 下 =W 下 /（ T3600），式中 T=50 小時。 （ 3）設(shè)計洪水過程線 根據(jù)求得的地表和地下洪水過程線，將地下洪水過程線的 Qm 下 置于地表洪水過程線的終點，其起漲點與地表洪水過程線的起漲點重合，中間過程按直線內(nèi)插，然后把同時刻的流量疊加即得 。 并 采用福建省洪水概化過程線（ t=50 小時） ， 推求 XX 水庫防洪標準的設(shè)計洪水（ 10％、 2％），其洪水概化過程線見下表： 表 26 XX 水庫設(shè)計、校核洪水概化過程線 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 26 時 段 （ h） 流 量（ m3/s） 時 段 （ h） 流 量（ m3/s） 10% 2% 10% 2% 0 0 0 17 3 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 13 26 14 30 15 35 40 16 45 50 通過以上計算得出， XX 水庫設(shè)計標準（ 10 年一遇）的設(shè)計洪水洪峰流量為 ，洪水總量 萬 m3；校核標準（ 50 年一遇）的設(shè)計洪水洪峰流量為 ，洪水總量 萬 m3。 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 27 圖21 P ＝1 0% 洪水過程線50454035302520xx10506543210時間t (h)流量Q （m /s )3P= 10% 洪水過程線 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 28 圖22 P =2% 洪水過程線P=2 %洪 水過程線50454035302520xx10506543210時間t (h)流量Q （m /s)3 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 29 洪水調(diào)節(jié)復核 庫容曲線 XX 水庫控制流域水土保持相對較好，泥沙量小，水庫原有人承包養(yǎng)殖，在庫區(qū)中間筑起一道土埂， 造成了水庫的淤積，但是淤積部 位主要在死水位以下，不影響調(diào)洪結(jié)果。 故本次 設(shè)計 洪水調(diào)節(jié)復核的庫容曲線采用 原來安全鑒定成果的庫容曲線 。 表 27 XX 水庫庫容曲線 （ Z－ V 曲線） 水位 — 下泄流量曲線 本次除險加固設(shè)計擬增高溢洪道堰頂高程至 ，水庫正常蓄水位增加為 。 溢洪道 為無閘控制寬頂堰， 堰頂凈寬 。 水庫泄洪按寬頂堰自由溢洪，堰流公式如下： 32s0Q m n b 2 g Hc??? 式中： Q — 下泄流量 m3/s； s? — 淹沒系數(shù)，自由出流 s? =； c? — 側(cè)收縮系數(shù)； c? =； m — 流量系數(shù) ，取 ； n — 孔數(shù)， n=1； b — 閘孔凈寬； b=6m； H0 — 堰上總水頭 m 。 經(jīng)計算得水位－下泄流量曲線如下表： 水位 Z（ m） 庫容 V（萬 m3） XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 30 表 28 水位 — 下泄流量曲線表（ Z－ q 曲線） 水庫水位 (m) 堰上水深 (m) 泄流量（ m3/s） 調(diào)洪規(guī)則 根據(jù)水庫現(xiàn)狀：溢洪道處于無閘自由溢流狀態(tài)，本次調(diào)洪按無閘寬頂 堰自由出流方式進行調(diào)洪計算（不考慮放水涵洞泄洪），水庫起調(diào)水位采用堰頂高程 。 調(diào)洪成果 調(diào)洪計算按水量平衡方程式逐時段進行試算，方程式如下： 1 2 1 2 21Q + Q22qqt t V V??? ? ?? ? ? 式中： Q Q2 — 時段△ t 始、末的入庫流量， m3/s； q q2 — 時段△ t 始、末的出庫流量， m3/s； V V2 — 時段△ t 始、末的入庫蓄水量， m3； △ t — 計算時段（ s）。 經(jīng)演算，成果如下： 29 XX 水庫調(diào)洪成果表 洪水頻 率（％） 10％ 2％ 洪峰流量（ m3/s） 最高庫水位（ m） 最大下泄流量（ m3/s） 對應水位庫容 (萬 m3) 經(jīng)計算， 10 年一遇（設(shè)計標準）洪水最高庫水位 ，最大下泄流量為 ； 50 年一遇（校核標準）洪水最高庫水位 ，最大下泄流量為 。 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 31 高程0 1105(庫 容m 3)01920212223242526272829下泄流量（m ^3/ s)下泄過程線庫容曲線圖2 3 庫 容曲線與下泄流量過程線 XX 水庫除險加固初步設(shè)計報告 32 3 工程地質(zhì) 概況 XX 水庫樞紐工程于 1985 年 9 月動工興建， 1986 年 12 月竣工投入使用， 由于修建年代較遠，缺少興建時勘察地質(zhì)資料。 20xx 年 4 月 河南省地礦建設(shè)工程（集團）有限公司 對該水庫大壩做了地質(zhì)勘察工作。 在水庫大壩壩頂軸 線及迎、背水坡上布置鉆孔 共 8 個 ， 總 進尺 。 為了查明溢洪道和水庫滲漏處工程地質(zhì)情況，我院于 20xx 年 6 月委托河南省地礦建設(shè)工程（集團）有限公司對水庫大壩進行了補充勘察，于 20xx年 7 月 12 日 20xx 年 7 月 14 日完成外業(yè)工作，鉆孔總數(shù) 3 個，總進尺 米， 通過 兩 次地質(zhì)勘察基本探明了水庫樞紐地質(zhì)情況 和水庫滲漏情況 。地質(zhì)勘探 情況詳見 本章末 附圖。 庫區(qū) 工程地質(zhì)條件 概述 XX 水庫整體呈南北走向，北窄南寬，呈三角形狀，整體地勢北高南低，西、北兩側(cè)為丘陵地帶，東南兩側(cè)分布一低矮埡口，壩體位于東南側(cè)，場區(qū)屬剝蝕殘丘地貌。庫區(qū)西北側(cè)山體植被較發(fā)育，東南兩側(cè)為灌溉種植地。據(jù)調(diào)查了解，自水庫使用以來，未見有山體滑坡、崩塌、泥石流等現(xiàn)象發(fā)生。 水庫庫區(qū)主要分布的地層為第四系沖洪積層（主要為粉質(zhì)粘土層）及花崗巖各風化帶，根據(jù)地區(qū)工程經(jīng)驗，第四系沖洪積層及花崗巖風化帶其滲透數(shù)系數(shù)一般在 104～ 105cm/s 之間，屬弱透水層，透水性小，受區(qū) 域地質(zhì)構(gòu)造影響形成的裂隙在風化