【正文】 河流域的玻璃河上，202國(guó)道公路8km。地理位置座標(biāo)為東經(jīng)126176。18′45″～126176。22′4″，北緯43176。6′18″～44176。6′48″。壩址以上游集雨面積36平方公里，水庫(kù)始建于1966年，1969年竣工，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核，正常庫(kù)容309萬(wàn)m3，其中死庫(kù)容14萬(wàn)m3，水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積787公頃，養(yǎng)魚(yú)20萬(wàn)尾該水庫(kù)自1966年動(dòng)工興建，1969年竣工，運(yùn)行至今由于缺少資金，該工程始終未配套，整個(gè)大壩及附屬建筑物沒(méi)有得到及時(shí)完好的維修，多處存在嚴(yán)重的安全隱患，每當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，只能臨時(shí)采取一些應(yīng)急措施，勉強(qiáng)渡汛。是一座病險(xiǎn)水庫(kù)。利民山水庫(kù)是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的?。?）型水庫(kù)，灌溉保證率80%。，該水庫(kù)的建設(shè)，為提高下游防洪標(biāo)準(zhǔn)以及整個(gè)灌區(qū)建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)糧食基地，發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)揮了重要作用。 項(xiàng)目建設(shè)的必要性利民山水庫(kù)是吉林省重要的病險(xiǎn)水庫(kù)之一，在2004年4月的大壩安全鑒定中確定為三類壩。利民山水庫(kù)現(xiàn)防洪能力低，不能滿足三百年一遇防洪要求，泄洪建筑物嚴(yán)重破壞，已不能保證正常渡汛要求。利民山水庫(kù)一旦發(fā)生潰壩，房屋13300m2，202國(guó)道沖毀2km，吉沈鐵路2km。，除此經(jīng)濟(jì)損失外，尚有鄉(xiāng)鎮(zhèn)村屯12000余人無(wú)家可歸，對(duì)國(guó)家和人民造成巨大的間接損失。水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，將從根本上解決防洪問(wèn)題，提高下游灌溉保證率，為該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展將起到重要作用，因此基于上述原因，對(duì)該水庫(kù)實(shí)施除險(xiǎn)加固是勢(shì)在必行的。 項(xiàng)目建設(shè)的任務(wù)本次除險(xiǎn)加固工程的任務(wù)是復(fù)核防洪標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水庫(kù)現(xiàn)有泄洪建筑物進(jìn)行除險(xiǎn)加固。主要內(nèi)容有：(1) 依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，重新進(jìn)行調(diào)洪演算，校核現(xiàn)有壩高，并進(jìn)行加固處理；(2) 對(duì)現(xiàn)有大壩壩坡進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核；(3) 對(duì)壩基、壩體、壩肩進(jìn)行滲漏量及滲流穩(wěn)定復(fù)核，并針對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行加固處理；(4) 對(duì)上、下游壩坡進(jìn)行翻修處理，對(duì)防浪墻進(jìn)行維修加固處理；(5) 重建泄洪灌溉洞；(6) 整治尾水渠；(7) 維修加固防汛道路；(8) 完善管理設(shè)施。 洪水調(diào)節(jié)利民山水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水頻率P=%，校核洪水頻率P=%。本次設(shè)計(jì)的洪水調(diào)節(jié)采用泄洪洞方案泄洪。重新進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)。⑴特性曲線 利民山水庫(kù)特性曲線表 表41高 程 (m)354355356357358359庫(kù)容 (萬(wàn)m3)高 程 (m)360361362庫(kù)容 (萬(wàn)m3)⑵汛限水位汛限水位按原設(shè)計(jì)不變H限=。方案一：水庫(kù)泄洪洞為兩孔有壓洞（，）。泄流曲線見(jiàn)表42。泄流公式：式中： Q—泄流量 (m3/s)； ω—泄洪洞斷面面積（m2）； H—包括行近流速水頭的洞前水頭，取從洞底算起； D—泄洪洞高度 D = ； μ—流量系數(shù) μ= 泄流曲線計(jì)算成果表 表42水位Z(m)水頭H(m)泄流量Q(m3/s)方案二：水庫(kù)泄洪洞為兩孔有壓洞（，）。（保持原泄洪建筑物尺寸不變），泄流曲線計(jì)算成果表略。泄流公式：式中： Q—泄流量 (m3/s)； ω—泄洪洞斷面面積（m2）； H—包括行近流速水頭的洞前水頭，取從洞底算起； D—泄洪洞高度 D = ； μ—流量系數(shù) μ= ⑷調(diào)洪演算①調(diào)洪原則及方法a、采用新計(jì)算的洪水過(guò)程，詳見(jiàn)水文部分。b、本次設(shè)計(jì)下游無(wú)控制泄量要求。發(fā)生洪水時(shí)，當(dāng)來(lái)量小于泄量時(shí)，利用閘門控制泄量，使來(lái)量等于泄量，保持汛限水位不變。當(dāng)來(lái)量大于泄量時(shí)，則閘門全部開(kāi)啟，按泄流能力泄洪，起到了削峰的作用。c、按兩孔泄洪洞同時(shí)泄洪計(jì)算。②洪水調(diào)節(jié)成果依據(jù)上述洪水調(diào)節(jié)原則，采用列表試算法，調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)頻率、校核頻率的洪水，洪水調(diào)節(jié)成果表43。 洪 水 調(diào) 節(jié) 成 果 表 表43 標(biāo) 準(zhǔn)水位（m）庫(kù)容（104m3）泄量（m3/s）方案一設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)(%)校核洪水標(biāo)準(zhǔn)(%)方案二設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)(%)校核洪水標(biāo)準(zhǔn)(%)根據(jù)水庫(kù)調(diào)洪結(jié)果，復(fù)核水庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)特征水位見(jiàn)下表44： 復(fù)核后水庫(kù)特征水位表 表44工況上游水位（m）尾水水位（m）水位差（m）備注校核情況設(shè)計(jì)情況正常情況復(fù)核后水庫(kù)上下游最大水頭差大于10米，其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按山區(qū)、丘陵區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。即設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年，校核洪水為300年。根據(jù)兩方案的調(diào)洪結(jié)果進(jìn)行綜合比較，選方案二為本次設(shè)計(jì)的推薦方案，即泄洪建筑物為兩孔（）的泄洪洞。方案比較詳見(jiàn)第六章。5 工程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，壩址座落在飲馬河流域的玻璃河上，202國(guó)道公路8km。壩址以上游集雨面積36平方公里，水庫(kù)始建于1966年，1969年竣工，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核，正常庫(kù)容309萬(wàn)m3，其中死庫(kù)容14萬(wàn)m3，水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積787公頃，養(yǎng)魚(yú)20萬(wàn)尾。是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合養(yǎng)魚(yú)、旅游等綜合利用的?。á瘢┬退畮?kù)。該水庫(kù)自1966年動(dòng)工興建，1969年竣工。大壩為粘土均質(zhì)壩，原設(shè)計(jì)壩長(zhǎng)570m，，原設(shè)計(jì)壩頂寬3m，壩前坡1：3，壩后坡1：，～，壩前坡1：3，壩后坡1：～，壩前坡設(shè)塊石護(hù)坡，壩后無(wú)排水設(shè)施。運(yùn)行至今由于缺少資金，該工程始終未配套，整個(gè)大壩及附屬建筑物沒(méi)有得到及時(shí)完好的維修，多處存在嚴(yán)重的安全隱患，每當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，只能臨時(shí)采取一些應(yīng)急措施，勉強(qiáng)渡汛。在2004年4月的水庫(kù)大壩安全鑒定中確定為三類壩。 土壩 土壩現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題大壩為粘土均質(zhì)壩，現(xiàn)有壩長(zhǎng)570，壩頂寬3m，～，壩前坡1：3，壩后坡1：～，壩前坡設(shè)塊石護(hù)坡，壩后無(wú)排水設(shè)施。該水庫(kù)1969年竣工，至今已運(yùn)行30多年，運(yùn)行存在多方面問(wèn)題：a、經(jīng)調(diào)洪演算，由于水庫(kù)運(yùn)行多年及施工質(zhì)量差，壩頂漿砌石防浪墻已出現(xiàn)斷裂和裂縫已不能有效阻擋風(fēng)浪。由于壩頂有一層風(fēng)化料褐黃色，主要為花崗巖風(fēng)化砂，以砂粒狀為主，含少量碎石、塊石及粘性土，稍濕，稍～中密，結(jié)構(gòu)混雜，分布于壩體表層及護(hù)坡碎塊石下部，厚度不一，～。103cm/s，屬中透水層，不能作為擋水壩體的一部分，～，（P=%）～。故現(xiàn)壩頂高程不能滿足防洪要求，壩頂填筑高程不夠，不能抵御100年一遇洪水。b、壩前坡護(hù)坡石在長(zhǎng)期反復(fù)凍融、凍脹及冰推力作用下已隆起，形成許多塌坑、塌溝。下游坡沒(méi)有護(hù)砌，壩坡灌叢、蒿草叢生，壩后無(wú)排水設(shè)施，排水沖刷造成壩后沖溝縱橫，并有向深發(fā)展趨勢(shì)。c、土壩現(xiàn)狀壩頂寬為3m，壩頂為土路面，每逢雨季，壩頂十分泥濘，無(wú)法滿足汛期搶險(xiǎn)車輛交通要求。d、土壩壩后無(wú)排水設(shè)施，造成壩后積水無(wú)法排除，大面積沼澤化。e、壩基0+050～0+500段因有含水層砂礫石的存在，形成壩基滲漏通道，存在壩基滲漏問(wèn)題。 壩體穩(wěn)定復(fù)核根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ2742001）規(guī)定，計(jì)算方法采用摩根斯頓－普賴斯法。計(jì)算斷面選取大壩樁號(hào)0+313斷面進(jìn)行計(jì)算。水位：，壩后按無(wú)水考慮。㈠計(jì)算工況利民山水庫(kù)庫(kù)區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，壩體不需進(jìn)行抗震計(jì)算，則計(jì)算工況如下：正常運(yùn)用情況：⑴ 水位在最不利水位（1/3壩高）時(shí)，上游壩坡穩(wěn)定情況；⑵ 在正常蓄水位下穩(wěn)定滲流期，下游壩坡穩(wěn)定情況；非常運(yùn)用情況I：⑶ 庫(kù)水位發(fā)生驟降時(shí)，上游壩坡穩(wěn)定情況；大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的有關(guān)地質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表51。 土壩穩(wěn)定分析巖土特征值設(shè)計(jì)參數(shù)表 表51土層名稱γ(t/m3)γsat(t/m3)φC(t/m2)壩殼風(fēng)化料30，280壩體粘性土14淤泥質(zhì)壤土14壩基砂礫石30，280㈡穩(wěn)定分析成果大壩穩(wěn)定分析計(jì)算中采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所2001年3月編寫的“”進(jìn)行電算，計(jì)算成果見(jiàn)表表52。 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算成果表 表52計(jì)算條件序號(hào)工 況斷面KK允正常運(yùn)用情況11/3壩高水位、上游坡0+3132正常蓄水、下游坡非常運(yùn)用情況Ⅰ3正常蓄水驟降、上游坡㈢結(jié)論經(jīng)對(duì)典型斷面進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析，各工況下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，壩坡為穩(wěn)定狀態(tài)。樁號(hào)0+313最不利水位迎水坡穩(wěn)定分析簡(jiǎn)圖樁號(hào)0+313正常水位穩(wěn)定滲流期背水坡穩(wěn)定分析簡(jiǎn)圖樁號(hào)0+313水位驟降期迎水坡穩(wěn)定分析簡(jiǎn)圖 土壩滲流分析㈠壩體及壩基滲漏量計(jì)算選取大壩樁號(hào)0+313m斷面進(jìn)行滲漏量計(jì)算。⑴各土層滲透系數(shù)壩殼風(fēng)化料 K= m/d壩體粘性土 K= m/d淤泥質(zhì)壤土 K= m/d壩基砂礫石 K= m/d⑵計(jì)算結(jié)果本次采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所2001年4月編寫的“”進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，土壩單寬滲漏量q=，土壩有效滲漏長(zhǎng)度取490m，故土壩壩體及壩基年滲漏量Q=365490=。該水庫(kù)興利庫(kù)容295萬(wàn)m3，年滲漏量占水庫(kù)興利庫(kù)容的23%，滲漏量偏大，嚴(yán)重影響了水庫(kù)的灌溉效益，應(yīng)進(jìn)行防滲處理。計(jì)算過(guò)程如下：樁號(hào)0+313斷面滲透流網(wǎng)圖㈡壩肩滲漏量計(jì)算據(jù)地質(zhì)勘察，左壩肩下部花崗巖表層為砂礫狀全風(fēng)化，其下巖體為強(qiáng)風(fēng)化次塊狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，主要為陡立張裂隙。鉆孔注水試驗(yàn)，巖體透水率較大q=30400Lu，屬?gòu)?qiáng)透水帶。因而左壩肩存在繞壩滲漏問(wèn)題。公式：式中：—單寬滲漏量； H1—上游水深； H2—上游水深； LK1—上游坡積層厚及滲透系數(shù)； LK2—上游坡積層厚及滲透系數(shù)； LK3—上游坡積層厚及滲透系數(shù)；經(jīng)計(jì)算，壩肩平均單寬滲漏量=m ，壩肩滲漏范圍按95m考慮，則左壩肩年滲漏量Q=，滲漏量較大，建議對(duì)壩肩進(jìn)行灌漿處理。㈢滲流穩(wěn)定分析⑴壩體滲流穩(wěn)定分析公式：J＝式中：H1－上游水位（m），H1=； H2－下游水位（m），H2=； L－滲徑長(zhǎng)度（m），L=67m。經(jīng)計(jì)算，J=＜J允＝。通過(guò)計(jì)算可知壩體實(shí)際滲透比降小于允許滲透比降，故壩體不存在滲透破壞問(wèn)題。⑵壩基滲流穩(wěn)定分析公式：J出逸＝式中：HH2－壩上、下游水位（m）；TT2－上、下土層厚度（m），T1=，T2=2m； KK2－上、下土層滲透系數(shù)，K1=，K2=。 2b－壩基寬度， 2b=67m。經(jīng)計(jì)算，J出逸=＞J允=，故壩基存在滲透破壞問(wèn)題。 泄洪洞利民山水庫(kù)泄洪及灌溉均通過(guò)泄洪洞放水，，泄洪灌溉洞位于樁號(hào)0+，與壩軸線成正交。由進(jìn)口段、洞身、豎井、出口段組成。a、泄洪灌溉洞進(jìn)口八字墻嚴(yán)重?cái)嗔?、傾斜，出口段左側(cè)漿砌石邊墻已沖毀，右側(cè)邊墻錯(cuò)縫，邊墻向內(nèi)傾斜10cm。b、泄洪灌溉洞閘門嚴(yán)重銹蝕，無(wú)止水橡皮，閘門嚴(yán)重漏水、已無(wú)法正常運(yùn)用。啟閉機(jī)螺桿嚴(yán)重變形，電氣設(shè)備已經(jīng)損壞。c、泄洪灌溉洞洞身、整流段及陡槽段出現(xiàn)錯(cuò)縫，錯(cuò)縫寬5cm～10cm，錯(cuò)位2cm～5cm，錯(cuò)縫處漏水嚴(yán)重，洞底部砼剝蝕嚴(yán)重，出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。d、泄洪灌溉洞排洪時(shí)有劇烈震動(dòng)感。e、啟閉室為簡(jiǎn)易磚房，無(wú)窗戶，室內(nèi)采光，通風(fēng)條件極差，每逢雨季，漏雨嚴(yán)重，造成室內(nèi)設(shè)備嚴(yán)重銹蝕。 尾水渠泄洪洞尾水渠在1969年水庫(kù)工程竣工時(shí)開(kāi)挖形成，經(jīng)過(guò)30多年的運(yùn)行，在泄洪洞放出的水能沖刷下，現(xiàn)尾水渠斷面非常不規(guī)則，局部沖刷嚴(yán)重。渠底雜草叢生，邊坡陡峭，凸凹不平，通水不暢，直接影響泄洪，應(yīng)按泄洪要求整治。 防汛道路該水庫(kù)防汛道路是外界進(jìn)庫(kù)的主要交通道路。現(xiàn)有路面窄且不平，路基為黃粘土，大部分路面以黃粘土為主，表面鋪砂層很少，兩邊沒(méi)有排水溝，因此，到雨季汛期，由于排水不暢，路面形成一層黃泥，交通十分困難，直接影響防汛搶險(xiǎn)，需進(jìn)行加固。利民山水庫(kù)是一座以防洪和灌溉為主，結(jié)合養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的小(1)型水庫(kù)。由利民山水庫(kù)管理處負(fù)責(zé)水庫(kù)管理的日常工作。該水庫(kù)管理范圍較大，涉及面廣，技術(shù)力量較薄弱，無(wú)辦公樓、倉(cāng)庫(kù)等基礎(chǔ)設(shè)施，已不適合現(xiàn)代化管理的需要。利民山水庫(kù)工程管理所用輸電線路長(zhǎng)1km，由于資金短缺，維修不好，經(jīng)常出現(xiàn)故障。水庫(kù)現(xiàn)有通訊線路為簡(jiǎn)單架起的裸線，長(zhǎng)1km，不符合現(xiàn)代通訊要求。因此，在本次水庫(kù)安全加固工程建設(shè)的同時(shí)，有必要改善和增加房屋面積，改善辦公條件，增加技術(shù)力量，合理配置工程技術(shù)人員并增設(shè)必要的配套管理設(shè)施。6 工程總體布置及建筑物 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)利民山水庫(kù)工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)。大壩設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。 設(shè)計(jì)依據(jù)a、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL2522000）；b、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001）；c、《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》；d、《利民山水庫(kù)大壩安全鑒定綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》；e、《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL3032004）。 主體工程布置