丹仲水库除险加固初步设计毕业论文4 工程任务与规模4.1 工程存在问题1. 下游坡的抗滑稳定不能满足规要求。

2. 大坝坝坡太陡，坝体不能按照设计要求挡水。

大坝心墙高度严重不足，坝基清基不彻底，特别是岸坡削坡或清基不符合要求，导致坝体坝基渗漏，部分地段坝体与坝基的接触渗漏及坝体与岸坡的接触渗漏。

大坝存在坝基渗漏和大坝中部转折处山体两侧坝肩绕坝渗透问题。

3. 溢洪道施工质量较差，且大部分未衬砌，由于浆砌石衬砌的基础处理不好，普遍存在不均匀沉降，砌体质量差，所以出现了边墙破损严重，底板老化，已破坏了结构的整体性和稳定性，一旦宣泄较大洪水时，必将造成严重的后果。

4. 高剅为隧洞形式，边墙衬砌出现局部脱落，混凝土强度低，老化严重。

低管与与坝体土料接触处的密实度达不到要求，一直存在沿管壁的接触渗漏问题，止水已老化和局部破坏。

5.输水建筑物闸门锈蚀，漏水严重，运行已超过使用折旧年限；启闭设施旧、老化，附件难以更换，属淘汰产品，不能满足正常运用。

6.大坝无安全监测设施。

7.水库无水雨情自动测报系统，无洪水调度系统。

通讯及管理设施落后。

4.2 除险加固的必要性丹冲水库位于红安县上新集镇丹冲村，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库，水库建成以来发挥了重要的作用，取得了良好的社会效益，但由于水库建设过程中诸多不规因素，纯属边勘探、边设计，边施工的三边工程。

水库兴建时既没有作地基岩体性质调查，也没有作筑坝土料的物理学性质试验。

该工程已运行了37年，目前，该水库存在较多的安全隐患，影响水库效益的发挥。

丹冲水库的设计灌溉面积8000亩，实际灌溉面积为2500亩。

1975年、1982年两次对工程进行整险加固，计划采取对大坝进行加高，翻接心墙，加高溢洪道导流墙，对过坝渠防渗等措施，由于缺乏资金等原因整险加固工程并没有按照原设计计划实施，水库安全隐患一直存在，水库一直限制蓄水。

因此,对丹冲水库进行除险加固是十分必要的。

4.3工程任务丹冲水库建库以来，在灌溉、防洪、养殖等方面发挥了显著的效益，但工程质量差，存在严重的安全隐患，为三类病险水库，影响了灌溉、防洪与经济效益的正常发挥。

为在确保工程安全的前提下使水库效益得到正常的发挥，针对工程的存在主要问题，需对主要工程进行以下的加固措施。

①加固大坝。

由于坝体、坝基渗透稳定性差，部分心墙欠高，在大坝坝体心墙进行20cm厚的劈裂灌浆，对坝基、坝肩进行帷幕灌浆，心墙欠高处用冲抓套井接高；根据交通需要，对坝顶路面进行拓宽、整平、硬化处理；由于大坝下游坝坡稳定性不满足规要求，下游排水破损，因此，在对大坝下游坡整形加厚，修整排水沟。

②溢洪道整修。

重建溢洪道进口边墙、泄槽段边墙、底板；重建消力池，；对尾水渠进行整修，浆砌石护坡护底。

③更换高剅闸门及启闭设备；封堵低剅。

④完善与改建管理设施。

4.4 水库洪水调节4.4.1 水库特性曲线丹冲水库水位库容曲线见表4-1和图4-1。

表4-1 丹冲水库水位库容Z~V曲线82.79 130104 63 95.93 434120 47284.63 175000 96 96.43 447080 49287.13 225000 152 96.93 463280 512图4-1 丹冲水库水位库容Z-V曲线丹冲水库溢洪道为明渠式，大坝除险加固初步设计，溢洪道设计堰顶高程94.0m，溢流净宽25m。

溢洪道泄流曲线根据如下堰流公式计算：2/3Qε=mbg2H式中：ε—侧收缩系数；m—流量系数；H—堰上水头，m。

经计算得溢洪道水位～泄流关系曲线如表4-2和图4-2。

表4-2 丹冲水库溢洪道水位～泄流关系曲线水位（m）94.0 94.4 94.8 95.0 95.4 95.6 95.8 96.0 泄流量（m3/s）图4-2 丹冲水库溢洪道水位～泄流量关系曲线4.4.2 水库调洪规则水库防洪调度的规则是：(1) 局部服从总体，兴利服从防洪。

在调度运用中，整体要照顾局部，防洪要兼顾兴利，统一领导，全面安排，把灾害降低到最小围，最大限度地发挥水库的综合效益。

(2) 5月1日至5月31日为初汛期，6月1日至7月31日为主汛期，8月1日至10月15日为后汛期。

(3)设计情况，溢洪道堰顶高程94.0m，当库水位上升到94.0m时，溢洪道自由溢流。

设计情况下，当设计洪水来临时，设计洪水起调水位为94.0m。

(4) 在保证防洪安全的前提下，各用水部门必须服从灌溉用水的需要。

4.4.3 调洪计算成果丹冲水库设计洪水起调水位为94.0m，相应库容393.7万m3。

依据上述防洪调度规则对两种历时（6h和24h）各频率洪水进行调洪计算，主要成果分别列于表4-2和表4-3。

两种历时（6h和24h）各频率洪水的调洪结果比较接近。

由于丹冲来水面积小，库容较大，洪水位是由洪水总量与调洪库容的大小关系决定的。

虽6h暴雨洪水的洪峰较相应频率24h暴雨洪水的洪峰大，但洪量较小，因此库水位高低是由24h暴雨所形成的洪水决定的，故取24h暴雨设计洪水成果为设计依据。

设计洪水和校核洪水的调洪过程见图4-3和图4-4。

由调洪计算结果可知，丹冲水库设计洪水位95.0m，校核洪水位95.66m，总库容461.3万m3，调洪库容67.6万m3。

表4-2 丹冲水库各频率洪水的调洪成果（6h暴雨洪水）图4-3 设计(P=3.3％)洪水调洪计算成果图图4-4 校核(P=0.33％)洪水调洪计算成果图4.5 坝顶高程根据现行《碾压式土石坝设计规》（SL274-2001），坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：A e R y ++= 式中：y —坝顶在水库静水位以上的超高（m ）。

R —波浪在坝坡上的爬高（m ）。

e —坝前静水位因风浪引起的涌高（m ）。

A —安全超高，按坝的等级及运用情况选定。

平均波浪爬高λh mk k R w 21+=∆式中 ∆k —斜坡的糙率渗透性系数，大坝迎水坡护面类型确定；w k —经验系数，与gHV的大小有关，V 为风速，H 为坝前平均水深；h —平均波高（m ）；λ—平均波长（m ）； m —斜坡的坡度系数。

按试验站公式计算波高和平均波长，即：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th W gh m m m 5.0438.4m m h T =π22mm gT L = 丹冲水库迎水坝坡为抛石护面，糙率渗透性系数∆k =0.65；坝坡坡度系数m=2.0；取风向与坝轴线法线方向的夹角030=β。

库区汛期多年平均最大风速W m =18m/s ，设计情况下取W=1.5W m =27m/s ；校核情况下取W=18m/s 。

主坝风区长度，设计条件下D=1000m 。

坝前水深，设计情况H=22.9m ，校核情况H=22.56m 。

根据规，4级土石坝设计情况下的安全超高A=0.5m ，校核情况下A=0.3m 。

坝顶在水库静水位以上的超高为:设计情况1.85m ；校核情况1.12m 。

丹冲水库大坝设计坝顶高程计算成果见表4-4。

表4-4 丹冲水库大坝坝顶高程复核计算成果丹冲水库大坝设计坝顶高程____m ，现有大坝坝顶高程96.90m ，设计坝顶高程满足防洪规要求。

4.6 施工期设计洪水的调节计算大坝安全加固施工期间，用输水建筑物作为导流设施。

输水建筑物结构形式为隧洞,长56m,进口底部高程82.8m ，断面尺寸为1.44×1.72m,设计输水流量1.5m 3/s 。

经对12月施工期24h 暴雨进行频率计算，频率计算成果为x =9.7mm ，V C =0.68，S C =2.5V C 。

5年一遇24h 设计暴雨为14.1mm 。

按照简算法，先计算出24h 暴雨产生的洪水总量，减去产流历时的泄洪总量，即为水库滞洪总量，可由库容曲线查算得库水位。

参考流域附近有实测资料的水文站分析成果，取径流系数为0.48，可求得丹冲水库5年一遇12月施工期24h 入库洪水总量为3.28万m 3。

扣除导流涵管产流期4h 下泄洪量2.16万m 3，水库拦蓄洪水1.12万m 3。

水库拦蓄洪水加上导流涵管进口顶部高程84.56m 以下库容，查水位库容曲线得施工期最高洪水位84.62m ，以此水位进行施工围堰设计。

5 除险加固设计5.1设计依据与工程现状（1）采用的主要技术规①《防洪标准》（GB50201-94）；②《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）；③《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021－93）；④《水工混凝土结构设计规》（SL/T191－96）；⑤《水工建筑物荷载设计规》（DL5077－1997）；⑥《碾压式土石坝设计规》（SL274－2001）；⑦《溢洪道设计规》（SL253－2000）；⑨《土石坝安全监测技术规》（SL60-94）（2）相关文件①《红安县丹冲水库大坝安全鉴定报告》②《红安县丹冲水库除险加固工程初步设计工程地质勘察报告》③省水利勘测《省暴雨径流查算图表》④省水利局、气象局《省可能最大暴雨图集》（3）工程等级枢纽由大坝、溢洪道、输水建筑物等建筑物组成。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，丹冲水库为小（1）型水库，枢纽工程为Ⅳ等工程，主要建筑物（包括大坝、溢洪道和输水建筑物等）级别为4级，次要建造物级别为5级。

（4）主要建筑物的防洪标准及特征参数按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）的规定，防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核，溢洪道消能防冲设计洪水标准按20年一遇设计。

水库设计洪水位为95.0m，校核洪水位为95.66m，20年一遇的最大泄流量为31.9m3/s。

（5）地震设防烈度根据《省红安县丹冲水库除险加固工程初步设计工程地质勘察报告》，丹冲水库所在区域地震基本烈度为Ⅵ度，不需进行抗震设计。

5.2主要建筑物现状水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水建筑物等建筑物组成。

大坝为粘土心墙土石坝，坝基河床高程71.2m，坝顶高程96.9m，最大坝高25.7m，坝顶宽3.0m，长275m；上游采用块石护坡，无垫层料，自上至下两级坡比分别为1:2.0和1:2.5，下游坝坡采用草皮护坡，自上而下为1:1.75，1:2.0，最下一级反滤坝坡比为 1:1.5，反滤坝被动埋在坝坡最下一级坝体。

溢洪道位于大坝的左侧的山体马鞍地形处，为一开敞式宽顶堰，宽度为19.5m，堰顶高程94.0m，设计最大下泄流量75.0m3/s。

高剅位于坝左侧，进口底高程为82.8 m，长度56.0m，断面尺寸1.44×1.72 m，边墙和底板为浆砌石衬砌。