【導(dǎo)讀】水庫(kù)控制流域面積，壩址以上河道干流長(zhǎng)度，平均自然比降。水庫(kù)下游有下游共有人口800人，耕地500畝，地理位置重要。庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主，并可發(fā)展水產(chǎn)業(yè)等綜合利用的小(Ⅱ)類水庫(kù)。的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。萬m3，其中興利庫(kù)容萬m3，死庫(kù)容萬m3，實(shí)際灌溉面積200畝。水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水洞等組成。頂全長(zhǎng)142m，為土路面，寬3m，無防浪墻及路沿石。上游壩坡坡率1:～，溢洪道位于大壩右側(cè)，緊鄰壩端，為開敞式明渠?，F(xiàn)狀進(jìn)口底高程，

　　

【正文】 Qel+dl) 主要分布于沖溝、坡腳及山間平緩地段帶。褐黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)較密，含礫石、風(fēng)化巖屑較多，礫石粒徑一般 2～ 10mm，壩軸線部位施工時(shí)右壩肩及河槽處已清除。 ⑶壩體土（ rQ） ①砂性填土：該層主 要分布在大壩樁號(hào) 0+020～ 0+142 段高程 ～ 以上，填筑材料以礫砂為主，灰黃色，成分主要為含風(fēng)化砂，含少量礫石。 ②粘性填土：該層主要分布在高程 ～ 以下。填筑材料以粉質(zhì)粘土為主，褐黃色，可塑～硬塑狀態(tài)，含風(fēng)化巖屑、礫石及鐵錳結(jié)核。 水文地質(zhì)條件 壩址區(qū)地下水類型為基巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙潛水。 ⑴基巖裂隙水 主要儲(chǔ)存于下元古界角閃片巖中，受構(gòu)造及巖石裂隙發(fā)育程度的控制，接受大氣降水入滲補(bǔ)給，向分水嶺兩側(cè)及低凹處運(yùn)移排泄。該區(qū)基巖裂隙水不甚發(fā)育 ，水質(zhì)較好。 ⑵松散巖類孔隙潛水 主要為埋藏于殘坡積粉質(zhì)粘土層中的潛水，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，蓄水條件較差，水量較少，與河水的水力聯(lián)系密切。 壩基工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 大壩壩基由左壩肩、河槽段及右壩肩組成。 ⑴左壩段（ 0+000～ 0+025） 左壩肩自然坡度 40176。，上部巖性為第四系殘破積粉質(zhì)粘土，厚 ，滲透系數(shù) K= 106cm/s，微透水，下部巖性為下元古界角閃片巖，強(qiáng)風(fēng)化厚度，以下為弱風(fēng)化角閃片巖，巖石透水率 ，弱透水。 ⑵河槽段（ 0+025～ 0+060） 該段壩 基巖性為下元古界角閃片巖，強(qiáng)風(fēng)化厚度 ，以下為弱風(fēng)化巖石，巖石透水率 ，弱透水。 現(xiàn)場(chǎng)查看該段下游壩坡處有滲水明流，壩下游形成沼澤及積水坑。通過進(jìn)行 第 34 頁 共 75 頁 野外鉆孔注水試驗(yàn)，該段壩體土滲透系數(shù) 10－ 4cm/s，屬中等透水，存在滲漏問題。 ⑶右壩肩（ 0+060～ 0+142） 右壩肩山體自然坡度 40176。，壩基巖性為下元古界角閃片巖，強(qiáng)風(fēng)化厚度～ ，以下為弱風(fēng)化巖石，巖石透水率 ～ ，弱透水。 現(xiàn)場(chǎng)查看樁號(hào) 0+110～ 0+140 段下游壩坡處有滲水明流，壩下游形成沼澤及積 水坑。通過野外鉆孔注水試驗(yàn)，該段壩體土滲透系數(shù)為 10－4cm/s，屬中等透水，存在滲漏問題。 壩體質(zhì)量評(píng)價(jià) 該水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高 ，壩長(zhǎng) 142m。壩頂有 厚的風(fēng)化砂，分布在壩頂高程 以上。高程 以下，填筑材料為粉質(zhì)粘土。通過對(duì)壩體填筑材料取樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)和相對(duì)密度試驗(yàn)，粘性土最優(yōu)含水量為 %，最大干密度為 ；風(fēng)化砂最大干密度 ，最小干密度 。 根據(jù)《小型水利水電工程碾 壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL18996，粘性土壓實(shí)度應(yīng)為 95～ 97%，非粘性土的相對(duì)密度不低于 ，因此粘性土質(zhì)量評(píng)價(jià)以壓實(shí)度的 95%()，風(fēng)化砂以相對(duì)密度 進(jìn)行評(píng)價(jià)。 （ 1）壩體填筑質(zhì)量評(píng)價(jià) ⑴粘性土填筑料：根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，干密度范圍值 ～，算術(shù)平均值 ，其中ρ d≥ ，＞ρ d≥ ，ρ d ＜ %。 ⑵風(fēng)化 砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂干密度范圍值 ～，算術(shù)平均值 ；相對(duì)密度范圍值 Dr=～ ，算術(shù)平均值 ， Dr≥ 的占總數(shù)的 %。 壩體壓實(shí)不均勻，按照現(xiàn)行規(guī)范要求，壩體粘性土干密度合格率為 %，風(fēng)化砂壓實(shí)度合格率為 %。 （ 2）壓縮性評(píng)價(jià) ⑴粘性土填筑料：根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)成果，壓縮系數(shù)范圍值 ～ 第 35 頁 共 75 頁 ，算術(shù)平均值 ；壓縮模量范圍值 ～ ，算術(shù)平均值， 中等壓縮性。 ⑵風(fēng)化砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂壓縮系數(shù)范圍值 ～，算術(shù)平均值 ；壓縮模量范圍值 ～ ，算術(shù)平均值 ，中等壓縮性。 （ 3）壩體土抗剪強(qiáng)度 ⑴粘性土填筑料：根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，粘性土飽和固結(jié)快剪指標(biāo)算術(shù)平均值C=、φ =176。，小值平均值 C=、φ =176。 ⑵風(fēng)化砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂自然快剪指標(biāo)算術(shù)平均值C=、φ =176。，小值平均值 C=、φ =176。 （ 4）壩體滲透性評(píng)價(jià) ⑴粘性土填筑料：粉質(zhì)粘土砂粒含量 (＞ )占 %，粉粒含量()占 %，粘粒含量 (＜ )占 %；滲透系數(shù)算術(shù)平均值 106cm/s，大值平均值 106cm/s；鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值 105cm/s，大值平均值 105cm/s，屬弱透水。 樁號(hào) 0+0250+060 段， 高程以下壩體滲透系數(shù)為 104cm/s，中等透水，該段壩體存在滲漏問題。 ⑵風(fēng)化砂填筑料：砂粒含量 (＞ )占 %，粉粘粒含量 (＜ )占 %；滲透系數(shù)算術(shù)平均值 104cm/s，大值平均值 104cm/s；鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值 104cm/s，大值平均值 104cm/s，中等透水。 溢洪道工程地質(zhì)條件 溢洪道位于大壩右端。左岸為壩體填土，坡度 60176。，該處下部為漿砌石擋墻高約 ，破損嚴(yán)重，擋墻座于殘坡積粉質(zhì)粘土中，應(yīng)對(duì)左岸漿砌石擋墻進(jìn)行加固處理。 右岸山體邊坡坡度 35176。，坡高約 2～ 5m，巖性為下元古界角閃片巖，建議對(duì)右岸邊坡削坡護(hù)砌處理，邊坡允許坡度值建議采用 1:。 底部巖性為殘坡積含礫粉質(zhì)粘土，未硬化，建議對(duì)底板做硬化處理。 輸水洞工程地質(zhì)條件 第 36 頁 共 75 頁 輸水洞頂部壩體填料含礫粉質(zhì)粘土，取樣干密度算術(shù)平均值 ρd=，ρ d≥ ，壓縮系數(shù)α V12=，中等壓縮性；輸水洞周圍壩體滲透系數(shù) K= 104cm/s，中等透水。 輸水洞基礎(chǔ)座于強(qiáng)風(fēng)化角閃片巖上，巖石透水率 ，弱透水，巖體 穩(wěn)定，巖石承載力特征值 fak=500kPa。 天然建筑材料 史家莊水庫(kù)工程勘察選土料場(chǎng)、砂料場(chǎng)、石料場(chǎng)各 1個(gè)。 土料場(chǎng)位于大壩下游 左岸，可用土層厚 3m，儲(chǔ)量約 萬 m3，開采條件良好，人工或機(jī)械均可。 土料巖性為褐黃色粉質(zhì)粘土，砂粒含量 %，粉粒含量 %，粘粒含量%。土料比重 ，液限 %，塑限 %，塑性指數(shù) 。土料擊實(shí)試驗(yàn)最優(yōu)含水量 %，最大干密度 。土料制備樣含水量 %，干密度 ，壓縮系 數(shù)α v12=，中等壓縮性；滲透系數(shù) K= 106cm/s，微透水；飽和固結(jié)快剪凝聚力 C=，摩擦角φ =176。 砂料擬采用外購(gòu)。料場(chǎng)選用拐河鎮(zhèn)白灣村砂場(chǎng)。砂料場(chǎng)開采條件較好，場(chǎng)地開闊，有村村通公路通往料場(chǎng)，運(yùn)距約 10km。 料場(chǎng)巖性為礫砂，礦物成份以石英為主，長(zhǎng)石次之，礫石含量 %，砂粒含量 %，粉粘粒含量 %?？刂屏?d60=， d30=，有效粒徑d10=，平均粒徑 d50=，不均勻系數(shù) Cu=，曲 率系數(shù) Cc=，細(xì)度模數(shù) Mn=，為級(jí)配不良砂。 石料擬采用外購(gòu)。選用楊集鄉(xiāng)大河口石料場(chǎng)石料，料場(chǎng)儲(chǔ)量約 10 萬 m3，運(yùn)距約 15km。巖性為角閃片巖，巖石呈弱～微風(fēng)化狀，巖石致密塊狀、性脆、堅(jiān)硬 ,其物理力學(xué)指標(biāo)為：飽和抗壓強(qiáng)度 85MPa，軟化系數(shù) ，天然密度。 第 37 頁 共 75 頁 4 工程任務(wù)和規(guī)模 工程概述 史家莊水庫(kù)位于南陽市方城縣拐河鎮(zhèn)史家莊澧河支流上，屬淮河流域沙潁河水系。水庫(kù)控制流域面積 ，壩址以上河道干流長(zhǎng)度 ，平均自然比降?？値?kù)容 萬 m3，是 一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合開發(fā)利用的小型 (Ⅱ )類水庫(kù)。 水庫(kù)下游有 萬人和 萬畝耕地，地理位置重要，安全問題關(guān)系重大。 水庫(kù)原有灌溉渠道設(shè)計(jì)灌溉面積 200 畝，本次除險(xiǎn)加固后，修復(fù)輸水洞出口與灌溉渠道連接部位，灌溉保證率達(dá)到 75%。 農(nóng)業(yè)灌溉用水 根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB5028899)中有關(guān)規(guī)定，灌溉設(shè)計(jì)保證率：在采用地面灌溉，灌溉以旱作物為主時(shí)，灌溉保證率為 5075%。本工程灌溉保證率取 75%，水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積 200 畝。 水庫(kù)主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主，灌溉保證率采 用設(shè)計(jì)保證率 P=75%的典型年進(jìn)行分析計(jì)算。 本地以旱作物為主，設(shè)計(jì)灌溉保證率采用 75%，恢復(fù)后的渠系均采用節(jié)水灌溉，根據(jù)《節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范》（ SL207— 98）渠系水利用系數(shù)采用 ，田間水利用系數(shù)采用 ，灌溉水利用系數(shù)為 ，每畝凈灌水定額分別為 40m3/畝和 50m3/畝。 根據(jù)本地灌溉及降雨得出不同作物不同時(shí)間的灌溉制度，作物復(fù)播指數(shù)為，其中小麥 70%，晚秋 75%，早秋 25%，每次灌溉時(shí)間為 10d，見表 4－ 1。 庫(kù)區(qū)作物灌水定額及用水量 表 4－ 1 作物 名稱 種植 比例 灌溉 次數(shù) 灌溉時(shí)間 凈灌水 定 額 (m3/畝 ) 灌水率 (m3/s/畝 ) 萬畝 凈用水量 （萬 m3） 小麥 70% 3 10 月 211 日 40 12 月 918 日 50 2 月 1827 日 50 第 38 頁 共 75 頁 晚秋 75% 2 7 月 211 日 40 8 月 110 日 50 早秋 25% 2 5 月 1221 日 40 7 月 1120 日 50 在保證率 P=75%時(shí)農(nóng)田灌溉凈用水為 萬 m3，灌溉需水量為 萬 m3，水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，在保證率 75%時(shí)，水庫(kù)來水量為 萬 m3，扣去蒸發(fā)滲漏損失量 萬 m3后，尚有 萬 m3，滿足灌溉要求。 由于原灌溉面積較小，水庫(kù)完全可以滿足下游灌溉所需。水庫(kù)除險(xiǎn)加固之后，附近區(qū)域還可利用節(jié)水灌溉發(fā)展林果業(yè)，綠化荒山，建設(shè)生態(tài)示范園，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的保障。 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算 泄水建筑物及泄流曲線 水庫(kù)溢洪道位于大壩右端，為寬頂堰，實(shí)測(cè)堰底寬 13m，由于 L10h，溢洪道 出流為無坎寬頂堰出流。出流按下列公式計(jì)算： 2/302 HgmbQ ?? ? 式中： m — 流量系數(shù)，取 ； ? — 側(cè)收縮系數(shù)，取為 ； 0H — 堰上水頭； b — 堰頂寬度。 由于多年來庫(kù)區(qū)及庫(kù)區(qū)以上周圍地形基本無變化，庫(kù)區(qū)以上無大的基本建設(shè)，根據(jù) 1:1 萬地形圖重新量算，除水庫(kù)多年淤積死庫(kù)容減少外，與原庫(kù)容曲線基本一 致，本次符合采用經(jīng)復(fù)核后的水庫(kù)庫(kù)容曲線，計(jì)算成果見表 4－ 3。 水位庫(kù)容曲線表 表 4— 3 序號(hào) 水位 H (m) 庫(kù)容 V (萬 m3) 序號(hào) 水位 H (m) 庫(kù)容 V (萬m3) 1 7 第 39 頁 共 75 頁 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 11 水位泄 量曲線表 序號(hào) 水位 H (m) 泄量 q（ m3/s） 1 0 2 3 4 5 調(diào)洪計(jì)算 調(diào)洪計(jì)算根據(jù)水量平衡方程進(jìn)行，用試算法逐時(shí)段作調(diào)洪演算，起調(diào)水位。由于輸水洞過流量較小，本次調(diào)洪不考慮輸水洞過流。庫(kù)容曲線采用復(fù)核后的成果。水位、庫(kù)容及泄流曲線見表 4－ 4。 計(jì)算基本公式為： tV2 qq2 2121 ?????? 式中： Q Q2—— 時(shí)段始、末入庫(kù)流量 （ m3/s）； q q2—— 時(shí)段始、末出庫(kù)流量（ m3/s）； V? —— 時(shí)段始、末庫(kù)容變量（ m3）。 t? —— 計(jì)算時(shí)段，取 。 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果 表 4— 4 時(shí)段(.5h) 頻 率 P=10% P=5% P=% 入流 (m3/s) 水位 (m) 庫(kù)容 (萬出流 (m3/s) 入流 (m3/s) 水位 (m) 庫(kù)容 (萬出流 (m3/s) 入流 (m3/s) 水位 (m) 庫(kù)容 (萬出流 (m3/s) 第 40 頁 共 75 頁 m3) m3) m3) 1 23 7.5 23 7.5 1 23 7.5 2 23 7.5 23 7.5 1.3 23 7.68 0.3 3 1 23 7.58 0.1 1 23 7.58 0.1 2.5 23 7.93 0.7 4 1.4 23 7.74 0.4 2 23 7.79 0.5 3.8 23 8.3 1.4 5 2.4 23 7.97 0.8 3.1 23 8.11 1.1 6 23 8.85 2.3 6 4.2 23 8.36 1.5 5.5 23 8.62 1.9 10 23 9.68 4.5 7 10 23 9.24 3 13 23