小(二)型水库除险加固整治初步设计.doc

XX市XX区小(二)型水库除险加固整治初步设计---XX水库
前 言
XX市XX区XX水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合效益的小(二)型水利工程。水库总库容12.0万m3，有效库容10.05万m3，死库容1.0万m3。设计灌溉面积0.07万亩，已实现灌溉面积0.036亩。
在5.12特大地震和余震的影响，大坝、溢洪道等出现不同程度的震损，经专家认定，确认该水库为病险水库，建议尽快对枢纽进行加固完善。
我队受XX市XX区水务农机局委托，根据四川省水利抗震救灾指挥部《关于开展5.12特大地震震损水库灾后除险加固设计工作的通知》(川水指传〔2008〕6月14日)的要求，按GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单和2008年6月出台的〔四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图、地震动反应谱特征周期区划图〕，确定该水库所在区地震动峰值加速度为0.1g，动反应谱特征周期为0.4S，对应地震基本烈度为VII度。按照《四川省水利厅关于印发震损水库除险加固编制大纲及若干技术问题的通知》要求，对震后的XX区XX水库枢纽进行除险加固设计，并于2009年2月编制完成了《XX市XX水库枢纽震后除险加固工程初步设计报告》和相关设计附件。

1 综合说明
1.1枢纽工程现状
XX水库位于XX市XX区晋贤乡保民村五社境内的烂田湾，坝址地理坐标东经105°54′20″，北纬32°12′45″，距晋贤乡10公里。属嘉陵江流域二级支流柏林一级支流张家河上游，是XX区境内的以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小(二)型水利枢纽工程。
工程于1996年动工修建，枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施等工程组成，等别属五等工程，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。 坝址以上集雨面积为0.09km2，总库容为12.0万m3，兴利库容10.05万m3，设计灌溉面积0.07万亩，实际灌面0.036万亩。
1.1.1大坝工程现状
工程于1996年4月完成枢纽工程，大坝为均质坝，最大坝高11.70m，坝顶长116m，坝顶宽3.0m；上游坝坡坡比为1: 1.62，内坡土质坝坡，运行30多年，大坝内坡冲刷严重，内坡于2009年8月份滑坡，滑坡体位于大坝中央，距右坝端约15m，滑坡体长80m，内坡沉陷，无护坡体，堆石体高3.6m，坡比为1:1。下游坝坡比为1:1.75 ，1:1.8，1:3.0。大坝外坡有草皮生长，下游坡马道宽1.5m，外形较规则，坝下游坡脚处未做堆石体护脚。现大坝无位移沉降和渗流观测设施。
1.1. 2溢洪道工程现状
溢洪道位于大坝右岸砂页岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，现仅为开挖的一临时毛渠，洪水直冲大坝右坝体，对水库安全已造成较大隐患。该水库防洪标准为20年设计、200年校核。现堰顶高程918.0米，堰口宽为3.0m，溢洪道长度10米，未做任何衬砌，尾端无消能设施。
1.1. 3放水设施工程现状
放水卧管布置在库内左岸，放水孔直径15cm，右岸共15级，级差90cm，左岸10级，涵管为穿坝建筑，高0.6m，宽0.4m，设计放水流量0.15m3/s。
1.2水文及水库特征水位
1.2.1水文气象
XX水库位于XX市XX区晋贤乡保民村五社境内的烂田湾，坝址地理坐标为东径105°54′，北纬32°12′。坝址以上集雨面积0.09km2。水库流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、湿度大，多年平均气温16.1℃，历年极端气温最高值38.9℃，最低-8.2℃，多年平均日照数1250小时，多年平均降雨量为1174mm，无霜期240天。
1.2.2洪水标准
XX水库为小(二)型水库，工程等别为五等五级，设计时采用的洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。死水位910.5m，设计正常蓄水位918.0m，设计洪水位918.45m，校核洪水位918.68m。
设计20年一遇的洪峰流量为2.59m3/s，200年一遇洪水时洪峰流量为3.83m3/s。
校核洪水最大下泄洪水流量为：2.53m3/s，相应坝上校核洪水为：918.68m，相应水库总库容为12.0万m3。
设计洪水最大下泄洪水流量为1.4 m3/s,相应坝上设计洪水为：918.45m，相应水库库容为11.61万m3。
1.3地质
1.3.1库区水文地质及工程地质条件
1、地形地貌
XX水库位于嘉陵江水系雍河流域柏林沟河上游，流域形状呈扇形，地势为北高南低，东陡西缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在907～986.5米之间，沟谷与山顶之间相对高差为79米。最高点雪坡上，海拔986.5m，最低点坝址处，海拔907.5m，山顶多呈状山脊，冲沟较发育，呈树枝状，谷底一般宽100～120米，覆盖层厚4～8米，冲沟两侧Ⅰ级阶地断续发育分布。两岸基岩出露较好。地形受构造和岩性控制，砂岩一般呈陡崖；砂质泥岩呈浑圆状丘包和缓坡地。
2、地层岩性
库坝区属中低山地貌，区内出露地层主要为白垩系剑门关组(K1j)，岩层由砂质泥岩、砂岩不等厚互层组成。山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层(Q4dl+el)及坡洪积层(Q4dl+pl)粉质粘土。左右两岸坝肩及近坝库岸稳定，无滑坡或塌落体。坝基为砂岩与粘土岩互层岩体，岩层较平缓，坝基未进行帷幕防渗。
3、水文地质
区内水文地质条件简单。地下水主要为松散堆积层中的孔隙型潜水和基岩中的脉状裂隙型潜水。接受大气降水与库水的补给，动态变化的季节性明显。
1.3.2地震烈度
按GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单和2008年6月出台的〔四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图、地震动反应谱特征周期区划图〕，确定该水库所在区地震动峰值加速度为0.1g，动反应谱特征周期为0.4S，对应地震基本烈度为VII度。
1.4现场检查情况
2008年12月XX市XX区水务局组织专家对该水库进行安全检查，主要存在以下几个方面的问题：。
1.4.1大坝工程存在的主要问题
1、大坝高度不够
经对大坝高度进行复核，该水库大坝高度不够，尚差0.5m才能满足要求。
2、大坝外观质量
大坝为均质土坝，内坡无护坡体，风浪淘涮严重，已造成内坡内坡滑坡，滑坡体位于大坝中央，长80m，危及大坝安全。
外坡有杂草生长，较规则，坝脚无堆石体，坡面无排水系统。
因此对大坝进行除险加固势在必行，以确保大坝安全和下游群众的生命财产安全，保障灌区农业的稳产增收，从而发挥出工程应用的效益。
1.4.2、溢洪道存在的主要问题
实地勘测溢洪道前段宽为3.0m，为临时开挖毛渠，长仅10m，洪水直冲大坝，尾端不完善，根据调洪寅算结果表明，最大下汇流量为2.53m3/s，溢道现状不能满足要求。
1.4.3、放水设施存的主要问题
现场检查时，未发现涵卧管有异常。
1.4.4、其它设施
大坝无任何变形、位移渗流观测设施设备，因此无法通过设施对大坝安全状况作出准确而及时的评价。
1.5震损情况
受5.12地震的余震影响，发现大坝坝顶有纵向裂缝，内坡滑坡，危及大坝安全。
1.6枢纽工程除险加固设计
1.6.1大坝整治工程
1、大坝加高，坝轴线外移；
2、内坡清除滑坡体，削坡整形，上游坡坝顶至正常蓄水位以下2m采用六边形C20砼预制块护坡；
3、下游坡脚增加堆石体和坡面排水系统，对下游坝坡进行种草护坡;
4、增设大坝各种观测设施。
1.6.2溢洪道整治工程
采用M7.5浆砌条溢洪道边墙进行浆砌，底板采用C15砼砌筑，增加下尾段的消能设施；
1.7施工组织设计
1.7.1施工条件
工程对外交通较方便，水库距卫子场镇仅10km，至水库有保民村村道相通，公路路面为泥结石路面，交通较为方便。
施工用电可直接在距工程200m处的10Kv降压站搭接380V线路引至各施工点。
钢材、水泥可在XX或XX城区物资部门或经销商购买，炸药在XX区民用暴炸器材公司购买。
石料、粘土料等均可在距库区1km范围内进行开采，砂料需到110km的嘉陵江洪江采砂场购买。
1.7.2主体工程施工
1、主体工程主要工程量
经统计，完成XX水库枢纽工程除险加固需完成主要工程量：开挖土石方2158m3， 回填土石方4917 m3，砂卵石垫层156 m3，砌石808m3，砼107m3。水泥37T，河砂56m3，卵石224m3，炸药0.42T，施工高峰人数180人。
2、工程施工
土方开挖工程：表面上的附作物采用人工清除，并运至指定地点进行处理。对于作业面较大的采用机械自上而下分层开挖，机械运输至弃渣场，无法采用机械开挖作业的部位采用人工开挖，胶轮车等小形运输机械运输至临时堆积地点再用自卸汽车运至弃渣场。
石方开挖：露天明挖作业，采用自上而下的方式进行开挖，采用人工手持式风钻钻孔，人工暴破，机械挖装并运输至弃渣料场。
土方回填：采用机械开挖装料，自卸汽车运输至作业面，无法采用汽车运输到作业面的，采用自卸汽车运到指定地点堆方，再用人工挑台或胶轮车运至作业点，对于溢洪道墙后回填部位采用人工配合小型打夯机夯实，对大坝回填部位采用自卸汽车运料上坝，推土机平料，振动碾分层碾压。
浆砌条石：浆砌条石采用坐浆法施工，坐浆厚度为3-5cm，同一平面大致水平，上下分层错缝，内外T形搭接安砌，砌筑前必须对石料面进行冲洗，缝内砂浆必须灌注饱满，绝不允许干砌。
干砌条块石：干砌条石采用人工作业，在临时堆料场进行人工选石，人工或胶轮车运至作业点，在进行人工砌筑，干砌缝不得大于5cm，达到设计高度和坡度时，表面要大致平整。
抛块石：采用人工装胶轮车从临时堆料场运料至作业面的两岸，平行坝轴线方向从两边向中间同时抛填作业，垂直坝轴线方向从坝坡从向库区延伸抛填。
砼工程：先进行人工平整基面，再进行基础测量放线后，采用人工立模，胶轮车运料进仓，人工平整仓面，振捣器捣筑。
1.7.3施工总进度
本工程总工期4个月，其中施工准备期15天，主体工程施工期3个月，工程完建期15个天。
1.7.4工程招标方案
本工程招标工作由XX区水务农机局成立项目法人领导小组，组织进行招标工作。根据该工程规模和招投标有关规定，拟采用公开招标。
该工程设一个标段，包括大坝整治、溢洪道整治、涵卧管整治项目。
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广元市元坝区水利水电勘测设计队

1.11工程投资
工程总投资56.20万元，其中建筑工程投资43.9万元，机电设备安装工程0.98万元，临时工程费2.91万元，独立费用4.78万元，水土保持和环境保护工程1.0万元,预备费2.63万元，工程总投劳0.71万工日。
1.12经济评价
该工程经过经济评价，经济净现值38.68万元，远大于零，经济内部收益率13.86%，效益费用比1.51。由此可见，本工程在经济上是合理的。

2　水 文
2.1流域概况
2.1.1流域自然地理概况
XX水库位于XX市XX区晋贤乡保民村境内的烂田湾，坝址地理坐标东经105°35′，北纬32°10′，距晋贤乡5km。属嘉陵江流域雍河支流文柏林沟河上游，是XX区境内的一座以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小(二)型水利枢纽工程。
流域形状呈扇形，地势为北高南低，西陡东缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在907～986米之间，沟谷与山顶之间相对高差为79米。最高点雪坡上，海拔986.5m，最低点坝址处，海拔907.5m，水库坝址以上集雨面积为0.09km2， 最远分水岭到大坝址处河道长度0.3km，河道平均比降为160.16‰，河道坡度较陡，水流较急。
2.1.2气象
水库流域属亚热带湿润季风气候区，具有气候温和、四季分明、雨量充沛、日照充足、湿度大，冬季寒冷少雨且多寒潮；春季温和、风高物燥、多干旱；夏季炎热、雨量集中、夏旱突出、春旱连夏旱、或伏旱连秋旱等灾害常有发生；秋季多雨、湿度大，常发生秋绵雨及秋洪。降雨年内分配极不均匀，雨季从5月到10月中旬，降水占年降水量的75%，而12月至次年3月降水量仅占年降水量的10%，降水年际变化较大，最大年降水量1615mm，最小年降水量560.5mm。暴雨多发生在6—8月，一次大暴雨过程多为1—2天，其中80%左右的水量集中在24小时以内，实测24小时内最大暴雨量为350mm。多年平均气温16.1℃，历年极端气温最高值38.9℃，最低-8.2℃，多年平均日照数1250小时，多年平均蒸发量为1400mm，无霜期240天，多年平均相对湿度69%，多年平均最大风速10m/s。
2.1.3径流
根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》和《XX县水文手册》查算分析，多年平均年径流深513mm，地下水径流深15.8mm，(移用三川站值),年径流变差系数CV＝0.45，偏差系数采用CS＝2CV。由此算得丰水年(P＝20%)年径流深671.22mm，平水年(P＝50%)年径流深为462.4mm，枯水年(P＝80%)年径流深为303.29mm。故各设计频率年径流量分别为5.71万m3、3.93万m3、2.58万m3，各设计年平均流量分别为0.00181m3/s、0.00125m3/s、0.00082m3/s。
2.1.4设计暴雨
由于水库流域及邻近类似区内无实测水文资料,水库坝址以上无历史洪水调查资料，在运行期间没有洪水过程出流观测资料，无完整的，长系列的暴雨资料，因此不能用频率分析方法及水文法推求设计洪水，其设计洪水只能由设计暴雨并按《四川省中小暴雨洪水计算手册》中推理公式进行分析计算。设计暴雨按短历时暴雨公式计算：Htp=Spt1-n
则：当历时t=1/6—1小时范围内时
n1=1+1.285lg(Hp1/6/Hp1) Sp1=Hp1(mm)
当历时t=1—6小时范围内时
n2=1+1.285lg(Hp1/Hp6) Sp2=Hp1(mm)
当历时t=6—24小时范围内时
n3=1+1.661lg(Hp6/Hp24) Sp3=Hp6×6n3-1(mm)
根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》附图—暴雨等值线图计算XX水库各控制历时暴雨统计参数如下表(CS=3.5CV)：
XX水库设计流域暴雨频率参数表
表2-1
时段
均值mm
CV
KP=5%
KP=0.5%
Hp=5%
Hp=0.5%
1/6小时
16.79
0.38
1.73
2.43
29.07
40.46
1小时
44
0.39
1.75
2.48
78.66
109.48
6小时
88
0.54
2.07
3.28
182.7
284.4
24小时
125
0.56
2.12
3.39
273.0
434.2
2.2 基础资料收集与复核
2.2.1基本资料的收集整理
本次洪水复核收集整理了XX水库的主要特征参数：集雨面积、主河道长度、河流比降、吹程、水位～面积、库容曲线、溢洪道有关参数等资料，和原设计的相关资料，并根据1989年四川省测绘局出版1/10000采用航测图测算和现场实测数据进行对比分析。
2.2.2流域基础资料复核
1、集雨面积F
本次复核根据1989年四川省测绘局出版1/10000航测图量算得集雨面积为0.09km2。
2.主河道长度L
根据流域1/10000地形图核实主河道长度为0.303km。
3.主河床平均比降J
根据在航测图上核实的主河道线，用加权平均法计算主河床平均比降J＝160.16‰。
2.3设计洪水
2.3.1洪水特征
XX水库洪水由暴雨形成，洪水发生季节与暴雨相应，一般在夏秋季节，多集中在6—8月，洪水特性为陡涨缓落，起涨到峰顶历时1—6小时，一次洪水总历时为1天左右，洪水过程线呈单峰形，具有山溪洪水的一般特性。
2.3.2 洪水标准
XX水库为小(二)型水库，工程等别为五等五级，故本次洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252—2000)》规定,采用20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。
2.3.3推求设计洪水的途径
水库流域及附近区域无实测洪峰流量资料；水库运行期间也无洪水过程出流观测资料，只能由库水位及出库流量等资料通过入库洪水来推求设计洪水，故本次根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1984版，以下简称《手册》)，按手册中的推理公式法由暴雨推求该水库的设计洪水。
2.3.4设计洪峰流量
采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》推理公式计算洪峰流量：Qp＝0.278ψ F
上式适用于全面条件下的全面汇流和部分汇流两种情况：
当全面汇流条件下τ≤tc
ψ=1-τn
当部分汇流条件下τ＞tc
ψ=n(tc/τ)1-n
tc=[(1-n)s/]1/n
τ=τ0ψ(-1/4-n)
τ0=[0.2783/4-n]/[(mJ1/3/L)4/4-n(SF)1/4-n
式中：Q—最大流量(m3/s);
ψ—洪峰径流系数;
i—最大平均暴雨强度(mm/h)
S—暴雨雨力,即最大1小时暴雨量(mm/h);
τ—流域汇流时间(h);
τ0—当ψ=1的流域汇流时间(h);
n—暴雨公式指数;
F—集水面积(km2);
tc—产流历时(h)；
—产流参数，即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h);
m—汇流参数
L—自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km)
J—沿L的河道平均坡度。
1、流域特征值
集雨面积F＝0.09km2，主河道长L＝0.303km，主河道比降J＝160.16‰。
2、汇流参数m值
流域特征系数θ＝L/(J1/3*F1/4)=1.03，m＝0.318θ0.204，经计算得：m=0.32
3、暴雨参数S、n
根据《手册》结合相关公式计算暴雨衰减指数n和雨力参数S。
t=1/6～1h， n1=1+1.285lg(H1/6p/H1p), Sp1=H1P
式中：暴雨量HP根据公式HP=KP×HP均值计算。
XX水库暴雨参数成果表
表2-2
P%
S1p
S2p
S3p
n1
n2
n3
5
78.66
78.66
162.45
0.444
0.530
0.710
0.5
109.48
109.48
251.29
0.444
0.467
0.695
4、汇流时间
根据《手册》结合相关公式为：
5、产流参数μ及系数
XX水库地形地貌相对高差不大，采用盆缘山区公式μ=3.6F-0.19计算平均产流参数μ值及μｐ(CV=0.23，Cs=3.5CV),由于流域面积较小,可认为是全面汇流，则。
6、流域汇流时间
计算公式：
7、采用推理公式计算洪峰流量QP
公式：QP=0.278ψ F
8、验算m′值
验算公式：m′=0.278×L÷(×J1/3×Q1/4)，结果要使m′=m
9、洪峰流量计算
由于流域面积较小，先采用n1作试算，则计算成果如下表：
XX水库洪峰流量计算成果表
表2-3
P(%)
N1
Sp
τ0
μp
ψ
τ
QP
m′
5
0.444
78.66
0.37
10.2
0.91
0.38
2.59
0.32
0.5
0.444
109.48
0.34
12.04
0.93
0.35
3.83
0.32
由上述分析计算可知：流域汇流时间τ价于< 1小时，说明采用n1计算合理，验算的汇流参数m′=m，则计算正确。
2.3.5洪水成果合理性分析
由于该水库无任何原始资料可查，也就无可对比性原始数据，但该水库所控制的集水面积只有0.09km2较小，在采用上述暴雨手册中的推理公式和所查的各项参数进行频率年洪水计算的同时，结合区域内同类型同规模水库的洪水计算成果进行分析，认为此次洪水计算过程和方法是比较合理和适用的。
2.4分期设计洪水
根据后面的施工组织设计和前面径流计算，加之该工程规模较小，无需进行分期洪水计算。
2.5调洪演算
2.5.1起调水位的确定
XX水库起调水位定为正常蓄水位918.0m，相应库容11.05万m3。
2.5.2水位～库容曲线
为保证资料的一致性，本次水位库容曲线采用1:1万航测图与现场核实的方法构绘了XX水位～库容曲线图
XX水库水位H～库容V曲线值表
表2-4
水位H(m)
907.5
909.5
911.5
913.5
915.5
917.5
919.5
库容V(万m3)
0
0.48
2
4.95
7.35
10.25
12.68
2.5.3水位～泄量曲线
XX水库溢洪道位于大坝右侧，为开敞式正堰溢洪道，堰顶高程918.0m，堰宽3.0m，本次按宽顶堰公式q泄=MBH3/2计算下泄流量，M取1.55，计算值见下表水位～泄流量曲线图H～q。
XX水库溢洪道H～q曲线计算表
表2-5
水库水位(m)
918.0
918.3
918.6
918.9
919.2
总库容V(万m3)
11.05
11.3
11.82
12.1
12.38
堰上水位(m)
0
0.3
0.6
0.9
1.2
下泄流量(m3/s)
0
0.76
2.16
3.97
6.11
2.5.4洪水总量、洪水过程线
1、洪水总量推求
根据该库各时段设计暴雨，采用《暴雨洪水手册》推荐公式，按单峰洪水进行计算，径流系数α根据《手册》和相应雨量查得。
则设计暴雨历时T=12.8F1/4=7.01小时。
短历时设计暴雨量按HTP=H24p×(T/24)1-n3计算，
设计洪水总量用WP=0.1αHTPF公式计算，成果如下：
洪水总量计算成果表
表2-6
P%
H24p
HTP(mm)
α
n3
WP(万m3)
5
273.0
190.27
0.91
0.71
1.48
0.5
434.2
297.02
0.93
0.695
2.35
2、洪水过程线推求
按《四川省水文手册》东部地区典型概化洪水过程线单峰(2)型放大设计洪水过程线(同倍比)，求得设计地面径流过程线后再加上基流量，就是所求设计洪水过程线。
设计洪水概化历时TP按公式TP=2.78WP/QP计算，则：
P=5%，TP=1.59小时； P=0.5%，TP=2.59小时
根据《手册》中典型洪水过程线相对坐标y-x建立设计洪水过程线方程式Qt-t，既：Qt=yQP t=xTP
根据该流域特征，基流部分忽略不计。
XX水库设计洪水过程线计算表
表2-7
典型概化坐标
5.00%
0.50%
y
x
t
Qt
t
Qt
0
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.05
0.11
0.17
0.13
0.19
0.19
0.1
0.15
0.24
0.26
0.26
0.38
0.2
0.2
0.32
0.52
0.34
0.77
0.4
0.245
0.39
1.04
0.42
1.54
0.6
0.315
0.50
1.55
0.54
2.30
0.8
0.4
0.64
2.07
0.68
3.07
0.95
0.495
0.79
2.46
0.84
3.64
1
0.6
0.95
2.59
1.02
3.84
0.95
0.7
1.11
2.46
1.19
3.64
0.8
0.815
1.29
2.07
1.39
3.07
0.6
0.985
1.56
1.55
1.68
2.30
0.4
1.235
1.96
1.04
2.10
1.54
0.2
1.64
2.60
0.52
2.79
0.77
0.1
2.1
3.33
0.26
3.57
0.38
0.05
2.58
4.10
0.13
4.39
0.19
0
3.85
6.11
0.00
6.55
0.00

2.5.5调洪演算
按照《水库大坝安全评价导则》(SL258—2000)第4.4.2条及4.4.3条的有关规定，结合本次设计洪水采用坝址洪水、汛期动库容所占比重不大的情况，调洪计算方法为静库容法。
本次采用试算法进行调洪演算，复核XX水库防洪标准是否符合现行规范要求，以及水库实际能够达到的防洪标准。计算公式采用水量平衡方程式(Q1+Q2)△t/2-(q1+q2)△t/2=V2-V1，成果见下表2-8。
1、单辅助曲线值计算
根据H-V和H-q进行单辅助曲线的计算,单隔时间△t取1小时，成果见下表。
XX水库单辅助曲线计算表
表2-8
水位(m)
库容 (万m3)
堰上库容S(万m3)
V/△t （m3/s）
下泄流量q（m3/s）
q/2（m3/s）
V/△t+q/2 (m3/S)
918.0
11.05
0
0.00
0.00
0.00
0.00
918.3
11.3
0.25
1.39
0.76
0.38
1.77
918.6
11.82
0.77
4.28
2.16
1.08
5.36
918.9
12.1
1.05
5.83
3.97
1.99
7.82
919.2
12.38
1.33
7.39
6.11
3.06
10.45
2、调洪演算
根据库容曲线和单辅助曲线图，采用单辅助曲线半图解法进行设计和校核频率年进行该水库的调洪演算，见表：
P=5% △t =0.5h 表2-9
时段△t
时段末流量Q
平均流量Q
V/△t +q/2 (m3/S)
时段末下泄流量q(m3/s)
总库容
库水位
0
0

0.00
0
11.05
918.0
0.5
1.55
0.775
0.78
0.38
11.15
918.17
1
2.59
2.07
2.47
1.08
11.42
918.35
1.5
1.61
2.1
3.49
1.4
11.61
918.45
2
1
1.305
3.39
1.35
11.57
918.41
2.5
0.58
0.79
2.83
1.18
11.56
918.4
P=0.5% △t =0.5h 表2-10
时段△t
时段末流量Q
平均流量Q
V/△t +q/2 (m3/S)
时段末下泄流量q(m3/s)
总库容
库水位
0
0
0
0.00
0
11.05
918.0
0.5
2.12
1.06
1.06
0.5
11.4
918.22
1
3.8
2.96
3.52
1.45
11.71
918.48
1.5
2.75
3.275
5.35
2.15
11.85
918.61
2
1.65
2.725
5.92
2.53
12.0
918.68
2.5
1.05
1.9
5.29
2.05
11.8
918.58
XX水库调洪演算成果表
表2-11
频率P(%)
最大下泄流量(m3/s)
最高库水位 (m)
库 容
(万m3)
5
1.4
918.45
11.61
0.5
2.53
918.68
12.0
2.6坝顶高程复核
2.6.1坝顶超高计算说明
根据规范，土石坝波浪爬高和风壅高度以上为安全超高，在正常运用条件下为0.50m，在非常运用条件下为0.30m，地震安全加高1m。
2.6.2坝顶超高计算
根据XX区气象站提供的资料，该水库多年平均年最大风速V=10m/s,正常运用情况计算风速采用多年平均年最大风速的1.5倍; 非常运用情况计算风速采用多年平均年最大风速。
吹程：XX水库大坝附近水域较为宽广，但水域形状较不规则，故吹程采用De=ΣDicos2αi/Σcosαi计算。经反复量算，De=0.21km。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)附录A中A.1.7、A.1.8、A.1.12和A.1.13条之规定和其中的有关公式和换算系数进行计算波浪爬高值，并以此来复核坝顶高程。
gh/w2=0.0076w-1/12(gD/w2)1/3 gL/W2=0.331w-1/2.15(gD/w2)1/3.75
其计算和复核成果见表2-12。
XX水库坝顶超高计算表
表2-12
项 目
正常运用(设计)
非常运用(校核)
正常水位+非常运用+地震安全加高
频率P(%)
5
0.5

计算风速W(ｍ/s)
15
10

吹程D (m)
130
130

水域平均水深Hm (m)
7.95
8.18

风向与坝轴法线夹角β(度)
20
20

风壅高度e (m)
3E-04
1E-04

坝坡坡比ｍ
1.62
1.62

经验系数KW
1.17
1.04

波高hp
0.248
0.149

平均波高hm
0.1272
0.077

平均波长Lm
3.422
2.280

平均爬高Rm
0.365
0.205

波浪爬高R
0.671
0.378

坝顶安全加高A
0.5
0.3

地震安全加高
0
0
1
坝顶超高Y
1.17
0.68
1.68
2.6.3坝顶高程复核
坝顶高程按以下两种情况进行计算，并取其最大值：
1、设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高;
2、校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高;
3、正常水位+非常运用情况+地震安全加高情况下的坝顶超高。
XX水库坝顶高程复核成果表
表2-13
工况
频率
P(%)
最高洪水位 (ｍ)
坝顶超高(m)
计算坝顶高程Z坝(m)
现大坝高程
(m)
差值
(m)
结论
1
5
918.45
1.17
919.62
919.20
-0.42
不满足
2
0.5
918.68
0.68
919.36
919.20
-0.16
不满足
3

918.00
1.68
919.68能
919.20
-0.48
不满足
通过坝顶高程复核：XX水库大坝坝顶高程复核后为919.68m，大坝坝顶经实测高程为919.20m，故大坝现状高程不满足要求，最大差值为0.48m。
2.7水雨情观测和通讯设备
本次设计在水库大坝管理房处布设一个降雨量观测站，在库岸稳定地段设置一处水位观测标尺，以便进行水库水位观测，根据通讯需要，安装一台程控电话。

3　工程地质
3.1地形地貌及物理地质现象
XX水库位于嘉陵江水系雍河流域柏林沟河支流上游，流域形状呈扇形，地势为北高南低，西陡东缓，该区地貌上属于构造剥蚀深丘地貌，沟谷切割较深，地面高程一般在907～986米之间，沟谷与山顶之间相对高差为79米。最高点雪坡上，海拔986.5m，最低点坝址处，海拔907.5m，山顶多呈状山脊，冲沟较发育，呈树枝状，覆盖层厚4～8米，冲沟两侧Ⅰ级阶地断续发育分布。两岸基岩出露较好。地形受构造和岩性控制，砂岩一般呈陡崖；砂质泥岩呈浑圆状丘包和缓坡地。
大坝枢纽段位于河谷较开阔段，坝址区为“U”形谷，河谷沟底宽20～200米，较平坦。两岸略为不对称，河床纵坡较大，但坝址处的河床较平坦，左岸坡度30～40°，右岸坡度50～70°，左右坝肩凸出的山嘴较明显，但山体较厚，大坝所处河段建坝地形条件较好。
该区气候温和，潮湿，雨水较多，植被较好。物理地质作用主要以风化作用为主，风化裂隙发育，强风化层厚3-5米，弱风化层厚4-8米。其次为崩塌作用，规模较小，零星分散于斜坡脚和溢洪道中下部。
3.2地层岩性
由于XX水库属小(二)型水库，资料缺乏，加之未进行地质勘探，地层岩性只能从地形地貌和出露的地层特性和分布及走向，结合同类工程进行类比分析。
库坝区属中低山地貌，区内出露地层主要为白垩系剑门关组(K1j)，岩层由砂质泥岩、砂岩不等厚互层组成。山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层(Q4dl+el)及坡洪积层(Q4dl+pl)粉质粘土。左右两岸坝肩及近坝库岸稳定，无滑坡或塌落体。坝基为砂岩与粘土岩互层岩体，岩层较平缓，坝基未进行帷幕防渗。
溢洪道底板粘土岩夹薄层页岩，左侧属横向坡，总体稳定，但受风化影响，有岩石剥落和掉块；且因其属软质岩，抗冲刷能力差，水库泄洪时会产生冲刷，需进行防护。
3.3地质构造及地震
区内构造体系属于新华夏构造体系四川沉降带之川西褶带，西北与龙门山隆起褶带相邻。水库位于褶皱旋扭构造梓潼向斜北西翼，为平缓的单斜构造，岩层产状水平，未见大的断裂构造，岩层裂隙较发育。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)和2008年6月中国地震局发布的《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图、地震动反应谱特征周期区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.15g，动反应谱特征周期为0.40S，对应地震基本烈度为VII度。
3.4水文地质
区内水文地质条件简单。地下水主要为松散堆积层中的孔隙型潜水和基岩中的脉状裂隙型潜水。接受大气降水与库水的补给，动态变化的季节性明显。
孔隙型潜水主要赋存于沟底松散土层中，水量一般丰富，地下水位高。裂隙型潜水主要赋存于基岩内各种裂隙中，一般以泉的形式排泄。由于水库的修建抬升了水位，在水库下游地下水具有弱承压性。砂岩裂隙发育，连通性好，充填差，透水性较强。
该区地表水，地下水水质类型属重碳酸钙型低矿化度水，水质较好，适于饮用灌溉，对混凝土不具侵蚀性。
3.5坝体土物理力学性质
由于XX水库属小(二)型水库，缺乏任何资料，加之未进行地质勘探和室内土工试验，故本次坝体土的物理力学指标采用同一地区新华水库地勘资料中的指标进行综合分析确定。
XX水库的坝体土参数
材料
饱固快
非饱固快
饱和
密度
(kg/m3)
湿密度
(kg/m3)
弹性模量
(MPa)
泊松比
渗透系数
KC
内聚力
(kPa)
摩擦