1 综合说明1·1 绪言广丰县黄尖山水库位于丰溪河支流红洋水的上游,坝址距县城约8km,水库坝址地理位置为东经118°08′51″,北纬28°29′05″。
坝址以上控制集雨面积1.92km2。
是一座以灌溉为主,兼有防洪、旅游、养殖等综合效益的小(一)型水库。
设计灌溉面积0.192万亩。
主河道长度2.98km,河道加权平均比降112.7%。
黄尖山水库1953年10月5日动工兴建,永丰人民公社副书记刘海亲自坐阵指挥,县水库局祝哲诚驻地施工,经过4次的续年加高加固,于1978年大坝建成,达到最终规模。
开始发挥效益,此时坝高为31.3m,设计总库容为177.52×104m3,坝顶高程为223.9m(黄海高程,下同),满足了下游农田的灌溉要求。
库区内无蓄水工程,也不受人类活动的影响。
1·2 水文黄尖山水库位于赣东北暴雨地带,南方暖气流与北方冷气团相遇时切变线的南北徘徊,是本流域出现暴雨的主要成因,有时西南或西北低涡切变线东移,加大了暴雨的强度,暴雨活动以5~7月最为频繁,历年最大暴雨以6月份出现次数最多,暴雨移动的方向大多都由西到东或西北向东南移动,有时出现静止锋,形成暴雨中心稳定少动的现象。
根据广丰水位站实测资料统计,多年平均降雨量为1661.6mm,最大年降雨量为2435.1mm(1975),最小年降雨量为923.7 mm(1971年),实测最大24小时降雨量达194.7mm(1995年6月25日)。
该区域的降雨在年际间变化较大,实测年最大降雨量是实测最小年份的2.64 倍,另外降雨量在年内分配也很不均匀,雨季集中在上半年,并以每年4—6月份最为集中,占多年平均降雨量的48.2%,降雨强度大,时间集中。
据广丰县气象站实测资料统计分析,流域内多年平均最大风速16m/s,最高气温40.5℃,最低气温零下-9.1℃。
历年平均气温17.5℃。
黄尖山水库座落在丰溪河红洋水的上游,该水流发源于红洋水支流上的黄尖山顶,整个流域地形变化较大,属中低山区。
洪水常因暴雨直接产生,因此,洪峰的大小具有随着暴雨大小变化的特性,最大洪水常发生在每年的4~6月,6月份发生洪水最多,因该流域河床坡降陡,坝址的洪水且有汇流时间短、洪峰尖高、易涨易落,冲刷破坏力大的特点,洪峰的大小与暴雨强度密切相关,常呈单峰状,一次洪水过程多为1天左右。
本次除险加固设计洪水复核,暴雨和洪水计算采用《江西省暴雨洪水查算手册》中介绍的推理公式法进行,计算得P=0.2%校核洪水洪峰为49.2m3/s,洪水总量55.3×104m3;P=3.33%设计洪水洪峰为29.6m3/s,洪水总量31.7×104m3。
水库正常蓄水位220.0 m,相应库容152.5×104m3;死水位为202.4m,相应库容16.8×104m3。
根据黄尖山水库现有泄洪设施,溢洪道为开敞式无闸控制的溢洪道,经调洪演算,P=3.33%设计洪水位221.30m,相应最大下泄流量12.3m3/s,P=0.2%校核洪水位221.95m,相应最大下泄流量25.6m3/s,总库容177.52×104m3。
1·3 工程地质黄尖山水库工程自兴建以来未做任何地质勘察工作。
2004年5月初,我院受广丰县水电局的委托,承担本阶段的工程地质勘察工作,2004年5月末结束外业。
完成了大坝、溢洪道、灌溉输水涵管等工程地质勘察工作,共施工钻孔9个,总进192.45m(其中土层133.1m,岩石59.35m),压(注)水试验10段,取原状土62组,室内土工试验62组。
一、区内挽近时期以来构造运动趋于稳定,区域稳定性较好。
本区地震动峰值加速度小于0.05g,建筑物结构计算可不进行抗震复核。
二、库区属构造剥蚀丘陵地貌,在正常蓄水位范围内地形封闭。
组成库盘及库岸的地层岩性主要为新生界下第三系凝灰岩和砂砾岩,微新岩石透水性较弱,库区分水岭厚,地下水位高于水库正常高水位。
库区未见有大的导水断层带连通库外,水库不存在永久性渗漏问题,库区山坡多为岩质边坡,边坡稳定,不存在岸坡再造、淹没和浸没等问题。
库区植被较好,固体迳流甚微。
三、坝址区出露的地层岩性主要为新生界下第三系(E)凝灰岩、砂砾岩和第四系松散堆积物等,表部岩石呈强风化,裂隙较发育,上部岩体透水性较强,相对不透水层(q≤10Lu)埋藏较浅,坝基及两坝肩均存在渗漏问题。
四、大坝为心墙加斜墙坝型,其中斜墙土主要为含砂低液限粘土组成,土料质量良好;结构较疏松,密实性较差,属高压缩性土;为中等~弱透水层,渗透系数不满足K<1×10-5cm/s规范要求。
心墙填筑低矮,低于正常高水位约10.5m,主要为粘土质砂和粉土质砂组成,属中等压缩~高压缩性土,中等透水~弱透水土体。
坝壳土与心墙土料基本相同,物理力学性质及渗透系数也基本一致。
五、溢洪道是由人工沿山坡爆破开挖而成,为开敞式溢洪道,无消能设施。
溢洪道底板及两侧边坡岩石一般为强风化,坡角较陡,岩体裂隙发育,性状较差,岩体较破碎,溢洪道边坡局部见有坍塌及掉块现象,边坡稳定性较差,建议进行削坡处理。
由于溢洪道是沿自然山坡自流消能,泄洪时直冲山坡脚,危及溢洪道出口山坡的稳定,建议溢洪道出口做挑流设施。
六、灌溉隧洞为无压隧洞,进出口洞脸边坡较稳定。
隧洞围岩为新生界下第三系(E)凝灰岩、砂砾岩,一般呈强至弱风化,为Ⅴ~Ⅲ类围岩,稳定性较差。
洞室埋藏较浅,隧洞距左坝头较近,侧向围岩较单薄,围岩裂隙发育,岩体较破碎,透水性较强,在水库高水头的长期作用下,隧洞围岩漏水严重将危及大坝安全。
因此,有必要对隧洞进行工程处理。
七、老涵管结构为石灰三合土浆砌石,砌体质量差,涵管结构已遭破坏,上游坝坡出现“跌窝”。
虽已废堵,但封堵质量差,漏水严重,并见有泥土带出,危及大坝安全;此外也不排除涵管外壁与坝体接触部位存在渗漏通道。
因此建议必须进行工程加固处理,确保大坝安全运行。
八、本工程土料、砂砾石料、块石料储量较丰富,可以满足工程用量,料场均有公路相通,但无上坝公路。
土料、砂砾石料及块石料质量均较好,各项指标均满足或基本满足规范要求。
1·4 工程任务和规模黄尖山水库枢纽工程主要建筑物有大坝一座、灌溉输水涵管一条、开敞式溢洪道一座等。
水库大坝原为心、斜墙坝,坝顶高程223.9m,最大坝高31.3m,坝顶宽6.0m,坝顶长136.0m;上游坝坡为块石护坡,坡比1:2.35,1:2.41,1:2.7;下游坝坡为草皮护坡,坡比1:2.15,1:2.27,1:2.33;下游坝脚无排水棱体。
开敞式溢洪道位于大坝左端约 4.8m的山坡处,于1978年兴建,全长128.08m。
溢洪道出口设挑流坎,长8.1m,底坡I=0.02,溢洪道为在山体中开挖而成,泄槽边墙未完全衬砌,下游未设消能设施。
灌溉输水隧洞位于大坝的左坝肩的坝体内,灌溉输水隧洞由斜涵和隧洞组成,斜涵顶高程220.6m,斜管坡度1:2,分级高度(级差)为0.65m,外形尺寸1..2×1.0m,放水孔径0.425m,卧管为方形断面,尺寸为0.5×0.5m,消力池长4m,深度2.3m,宽度1m。
输水隧洞开挖断面为1.2m×1.8m,城门洞形;其中进口段30m,出口段20m采用厚0.3m的75#浆砌石卷砌,衬砌后断面为0.6m×1.2m;隧洞进口底板高程202.4m,出口底板高程201.0m,洞长175m。
根据1979年9月广丰县水电局以(79)广水字第54号文上报《广丰县黄尖山水库除险加固工程初步设计书》及《江西省上饶地区重点水利工程概况》,水库按河南型暴雨设计,设计洪水位为221.8m,相应库容为174.9×104m3,校核洪水位222.0m,相应库容为180.24×104m3,坝顶高程为223.9m;该水库为多年调节水库,原设计灌溉面积0.45万亩。
本次除险加固设计按《防洪标准》GB50201—94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000的有关规定,经复核该工程仍为小(一)型水库,水库按三十年一遇洪水标准设计,五百年一遇洪水标准校核。
水库设计正常蓄水位220.0m,相应库容152.5×104m3;死水位202.4m,相应库容16.8×104m3;设计洪水位221.37 m,相应库容169.2×104m3,;校核洪水位222.15m,相应库容179.18×104m3。
设计灌溉面积0.192万亩。
该工程的建设,是典型边勘测、边设计、边施工的“三边”工程,工程施工依靠大规模的群众运动完成,由于施工盲目抢进度、抢速度,使得工程的施工质量难以控制,以致使枢纽工程主要建筑物挡水大坝、灌溉输水涵管,溢洪道等施工质量较差,虽先后进行了多处局部加固处理,但工程仍有不少质量隐患,有的甚至危及大坝安全,故工程一直带病运行,被限制蓄水,三次降低洪道底板,严重影响了工程应有效益的正常发挥。
为了摸清黄尖山水库的运行现状,上饶市水利电力勘测设计院于2005年对黄尖山水库大坝结构稳定、渗流稳定以及运行情况等方面进行了综合评价,并提出了黄尖山水库大坝安全鉴定论证报告。
2005年7月2日,由上饶市水利局组织上饶市水利电力勘测设计院、上饶市水利科学研究所等部门专家参加的大坝安全鉴定会议,提出了黄尖山水库大坝安全鉴定报告书。
根据“水库大坝安全鉴定办法”,将黄尖山水库大坝安全类别评定为三类,并对大坝的维修加固提出了意见和建议。
本次初步设计在上述资料及工作成果基础上,对黄尖山水库枢纽工程作进一步分析论证并进行除险加固设计。
根据实际运用中出现的情况,现场察看及试验检测暴露出黄尖山水库目前存在以下主要问题:1、大坝施工经过多次加高加宽而成,特别是坝体心墙几次施工错位,后又改斜墙。
2、大坝背水坡位于右坝肩高程194.72(死水位以下)处有集中漏水现象,坝脚无反滤设施;3、坝内坡护坡块石有风化石存在,块径小。
坝外坡零乱,坝顶凹凸不平,有积水坑;4、坝迎水坡在212.6m高程,老涵顶处有沉陷现象;5、有蚁窝迹象;6、溢洪道水平段较长,左边开挖边坡陡,岩石风化严重,未衬砌,陡坡为自然山坡,出口未设导水墙和消力池;7、灌溉输水隧洞进出口岩石破碎,且洞顶较薄,未衬护,洞壁渗水点较多,洞顶有塌落现象;8、斜涵、隧洞进口位于左坝肩山坡上,基础岩石破碎,涵管有裂缝,漏水严重;9、原灌溉涵管虽然已用砼封堵进口段(长7m),且做砼截水环,但未进行全管废堵,在出口处仍然存在小量漏水现象,不利于大坝安全运行;10、没有上坝公路,不能满足防汛抢险要求;11、大坝无变形观测设施,无水、雨情测报系统,通讯设备简单单一,影响大坝安全运行管理;12、无管理房,给水库日常管理带来不便。