河南省XX县水库除险加固工程初步设计报告.doc

河南省**县**水库除险加固工程初步设计报告
目 录
1综合说明 1
1.1绪言 1
1.2水文 2
1.3工程地质 3
1.4工程任务和规模 4
1.5除险加固建筑物设计 5
1.6施工组织设计 9
1.7水库淹没及工程永久占地 10
1.8工程管理设计 10
1.9环境保护设计 10
1.10工程概算 11
1.11经济评价 11
2.水文 15
2.1流域概况和气象 15
2.2径流 15
2.3设计洪水 15
2.3泥沙 20
3工程地质 21
3.1地质勘察工作简介 21
3.2库区工程地质及水文地质条件 21
3.3坝址区工程地质及水文地质条件 22
3.4坝体质量检查 25
3.5天然建筑材料 27
4工程任务和规模 30
4.1工程任务 30
4.2兴利调节计算 31
4.3洪水标准及工程等级 34
4.4调洪计算 34
5除险加固建筑物设计 38
5.1设计依据及设计原则 38
5.2大坝维修加固工程 39
5.3溢洪道工程设计 48
5.4输水洞维修加固设计 56
5.5管理工程 60
6施工组织设计 62
6.1施工条件 62
6.2施工围堰 63
6.3建筑物施工 63
6.4施工总进度 67
6.5施工总体布置 68
6.6主要技术供应 68
6.7施工管理 68
7水库淹没处理及工程永久占地 71
7.1水库淹没处理 71
7.2工程永久占地 71
8工程管理设计 72
8.1管理机构 72
8.2主要管理设施 72
8.3工程管理运用 73
8.4管理运行费来源及使用 74
9环境保护设计 75
9.1设计依据 75
9.2环境现状及存在的问题 75
9.3工程对环境的影响及保护措施 76
9.4水土保持方案 77
10工程概算 81
10.1概算概况 81
10.2编制原则及依据 81
10.3资金筹措 85
11经济评价 103
11.1概 述 103
11.2 国民经济评价 103
11.3财务评价 106
11.4综合评价 108

附录一：大坝安全鉴定报告
附录二：水利部大坝安全管理中心坝涵【2004】920号文

1综合说明
1.1绪言
**水库位于南水北调中线工程水源地，**县城南37km的盛湾镇境内丹江河支流**河上，属长江流域汉水水系（见图1）。该水库于1976年10月动工兴建，1977年5月基本建成。水库控制流域面积17.63km2，属浅山地形，流域形状呈扇形，河道坡度较陡，坝址以上干流长度7km，平均比降0.042。水库上游无工矿企业，水质无污染。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，**水库为小（Ⅰ）型水库，工程等级为Ⅳ等。水库原设计防洪标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。设计洪水位226.03m，相应库容102万m3，校核洪水位为227.19m，总库容120万m3 ，兴利水位222.80m，兴利库容48万m3，死水位213.00m，死库容6万m3。主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。
**水库下游有盛湾至仓房唯一的一条乡级公路以及沿河1km的4个村庄，保护人口1000余人，耕地1500亩，解决山区农村2500余人饮水困难问题，保障水库灌区3000亩耕地的灌溉，同时，水库拦截上游泥沙，减少丹江口水库的入库泥沙量，灌溉、防洪、供水效益显著。一旦失事，将给下游沿河两岸人民生命财产带来严重灾害。为此在省水利厅、市水利局的直接领导下，成立了大坝安全鉴定领导小组和大坝安全评价项目组。2004年3月对大坝进行了工程地质勘察，并对该水库进行大坝安全评价，经**市水利局组织专家对其进行安全鉴定，其安全鉴定结论为：
(1) **水库位于南水北调中线工程水源地，防洪、供水、灌溉、减淤效益显著，水库位置重要。
(2)经洪水复核，水库防洪能力不足500年一遇，达不到国家《防洪标准》GB50201-94规定要求，防洪安全性为C级。
(3) 大坝填筑质量差，坝坡有凹陷变形，护坡损毁严重，经复核，边坡稳定不满足规范要求。溢洪道断面小，未护砌，无消能工，无尾水渠，不能安全泄洪。输水洞断裂漏水严重，闸门、启闭机不能使用。结构安全性为C级。
(4)大坝主河槽坝基位于灰岩上，弱风化，岩溶、裂隙发育，渗漏量大，坝基有承压水从上游坝坡冒出；坝体有渗漏；左右坝肩存在绕坝渗漏。渗流安全性为C级。
(5) 根据《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05 g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，不需进行抗震安全复核。
(6)无监测设施、管理设施不完善。
综上所述，该水库病险严重，为三类坝，应尽早进行除险加固。
上述评价报告及结论于2004年4月通过水利部大坝安全管理中心关于**水库三类坝鉴定成果的核查，以坝函[2004]920号《关于郭庄等十三座水库三类坝安全鉴定成果的核定意见》认定**水库为三类坝，属病险水库。核查意见为：水库防洪能力不满足规范要求，且溢洪道不能安全泄洪；大坝上、下游坝坡稳定不满足规范要求，且坝坡有凹陷变形，护坡损毁严重；坝体及坝基存在渗漏，坝基有承压水从上游坝坡冒出；溢洪道断面小，部分未护砌，边坡不稳，无消能工；输水洞断裂漏水严重；无安全监测设施，管理设施不完善。同意三类坝鉴定结论。
1.2水文
根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，**水库工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，根据该水库的实际规模和防洪任务，设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为500年一遇。
**水库无实测洪水资料，采用1984年《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》，用间接方法推求设计洪水，即用推理公式计算洪峰流量，用分析概化三角形法推算设计洪水过程线。计算结果为：设计洪峰流量Q2%=487m3/s，相应24小时洪量为339万m3；校核洪峰流量Q0.2%=740m3/s，相应24小时洪量为513万m3。
1.3工程地质
1.3.1区域地质
**水库位于秦岭山脉的东南部边缘，属低山区，山坡自然坡度多在50～60°之间，山顶多呈浑圆状，植被较差。
根据中国技术监督局2001年发布的《中国地震动参数区划图》，该区动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度。
1.3.2库区工程地质
库区山体自然边坡多为50～60°，岩石整体性较好，未有大的滑坡、崩塌体等物理地质现象，库岸基本处于稳定状态。
库区水文地质条件较为简单，地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受降水入渗补给，消耗于库面蒸发及排向水库下游。
1.3.3坝址区工程地质条件
坝址区所处位置为低山区，左坝肩山体为一缓坡，且紧邻溢洪道，坝肩单薄，右坝肩山体呈陡壁状，坡角60～65°，坝轴线方向145°，河谷为深切谷，河床宽约40m，两岸无阶地发育。坝址区岩溶较发育，主要以溶沟、溶槽及溶蚀裂隙为主，多充填有粘土，溶蚀裂隙的产状多与岩层产状相一致，溶洞以小溶洞居多，洞径一般3～5cm，大者5～7cm。地层岩性单一，为寒武系的灰岩，弱风化，深灰色，非碎屑结构，微层理构造，岩石较破碎，岩溶较发育。
1.3.4输水洞工程地质
输水洞顶部坝体干密度平均值1.34g/cm3，干密度合格率为0，渗透系数6.7×10-4cm/s，属中等透水。输水洞进口至出口位于左岸山坡上，基础岩性为寒武系灰岩，弱风化，岩石强度高，稳定性较好，工程地质条件较好。
1.3.5溢洪道工程地质
溢洪道自进口段至出口段，全长约100m。进口段底宽30m，底板高程222.80m，岩性为寒武系灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育。岩石破碎，岩芯多呈碎块状及薄饼状。属中等透水，工程地质条件较差。
陡槽段（桩号0+030～0+060）底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙较发育。岩石较破碎。属弱～中等透水，工程地质条件较差。
出口消能段(桩号0+060～0+100)底板平坦，岩性为灰岩，弱风化，溶蚀裂隙发育，部分土体中含有碎石。岩石破碎，岩芯多呈碎块状。属弱～中等透水。由于溶蚀裂隙发育，抗冲刷能力较差，出口段未做消能工，在水流作用下已出现泄洪冲刷深坑，长约30m，深约13m，塌滑严重，工程地质条件较差。
两岸边坡：左岸边坡，坡度70°～80°，岩性为灰岩，弱风化，裂隙发育，裂隙内充填砖红色粘土，边坡不稳定，易产生崩塌滑坡，在桩号0+030～0+050段，已发生崩塌。右岸边坡为左坝肩，为干砌石，标准低，质量差，坡高10m，行洪时不利于大坝的稳定。
1.4工程任务和规模
根据国家《防洪标准》GB5021-94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，**水库等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。**水库除险加固设计洪水标准50年一遇，校核洪水位标准为500年一遇。
**水库是以防洪、灌溉和农村饮水为主的小(Ⅰ)型水库，已运行近30年，大坝填筑质量差，干密度合格率为0，坝体有渗漏，坝坡凹陷变形，护坡损毁严重，结构不稳定；大坝坝基位于灰岩上，岩溶裂隙发育，坝基有接触渗漏、两坝肩绕渗；溢洪道断面小，未护砌，无消能设施，左岸有滑坡；输水洞断裂漏水严重，闸门、启闭机不能使用。
水库除险加固设计以彻底消除工程安全隐患为目标，提高兴利效益，进行兴利调节计算和洪水调节演算，结合工程现状，确定**水库除险加固工程的主要任务为：
1、大坝维修加固工程：包括坝体混凝土防渗墙，坝基帷幕灌浆、大坝迎水坡坝体培厚、坝体观测设施、排水体排水沟工程、坝顶路面及防浪墙工程等。
2、溢洪道工程及交通桥：包括进口渠、宽顶堰、挑流消能设施、两岸挡土墙及护坡等；溢洪道交通桥。
3、输水洞拆除重建工程：包括原输水洞进出口、洞身以及原有启闭设施拆除、封堵；新建进出口、新设闸门及启闭设施、新建无压拱函隧洞等。
4、管理工程：防汛道路、管理房、防汛仓库等防汛设施及管理生活设施等。
1.5除险加固建筑物设计
1.5.1工程概况
⑴大坝
**水库大坝为均质土坝，施工中背水坡用风化料代替，使水库成为壤粘土、风化料组合坝。现状坝顶高程228.26～228.46m ，最大坝高24.46m，坝顶长度144m，坝顶宽5m，无防浪墙。
大坝迎水坡约在高程219.2m处设一道约2m宽的戗台，戗台以上在1:1.5～1:2.26之间，戗台以下在1:2.11～1:3之间，下游坡坡比在1:2～1:3之间。迎水坡高程226.00m以上为砌石直墙，以下为干砌石护坡。背水坡高程226.00m以上为干砌石挡土墙，以下全部用块石护砌成台阶型式，台阶宽高0.3～0.4m，坡脚至原主河槽段为宽约20m的干砌石护基。大坝坝基防渗型式是：坝轴线及其前后平行于坝轴线方向共设三道截水槽，宽1.5m，深2m，边坡1:1。
⑵溢洪道
溢洪道紧邻大坝左坝肩，为开敞式明渠，进口长约80m、宽30m，明渠末端接一泄槽，泄槽高差约15m，泄槽接下游河道。进口段左岸边坡和泄槽左岸边坡均不稳定，局部已发生崩塌，进口段右岸边坡为左坝肩，为干砌石结构，坡高10m。

108

水从上游坝坡冒消失。由于原减压井建设标准低、管理不善等原因，减压井局部坍塌损毁。本次除险加固对原减压井保留修复。
⑷坝顶修复工程
防浪墙为C15砼结构，每隔10m设一伸缩缝，缝内填沥青杉板。坝顶路面为泥结碎石结构。
防浪墙与混凝土防渗墙连接采用400g/m2的防渗土工膜，土工膜两端均包裹在混凝土中。
⑸排水体工程
根据渗流计算，在高程213.0以下设贴坡排水体，为干砌石结构，坡脚设浆砌石排水沟。
1.5.3溢洪道工程设计
⑴溢洪道主体工程
溢洪道位于大坝左侧，依据该位置现有地形地貌，溢洪道采用明渠底流消能方案和宽顶堰挑流消能两种方案进行比选，比选后采用宽顶堰挑流消能方案。
进水渠：进水渠渠底衬护采用0.2m厚C20砼作为渠底衬护，两侧采用M60M7.5浆砌石与C15砼挡土墙，进口处采用规则的圆弧面与一字墙进行联接。
泄槽：泄槽采用40cm厚C20钢筋砼，泄槽下设C10砼垫层厚10cm及纵横向排水体，排水体采用无砂砼管，坡比为1:1.5，泄槽进口高程为222.80m，出口高程为210.8，跌差为12m。泄槽底面与岩石接触面每隔1.5m设φ28锚筋，深入稳定岩石2.0m。泄槽顶部设深1.5m的齿墙。
挑流鼻坎：挑流鼻坎长5.89m，挑角为25°，反弧半径为5.0m，坎顶高程为210.43m，采用C30砼，面层配温度筋，挑流鼻坎下设Φ28锚筋，梅花型布置，间距200m，深入基岩200cm。
（2）溢洪道交通桥
现有一村级公路经过溢洪道，沿坝顶路面，且周围无改线条件。需修建桥梁一座，位于进水渠段，桩号0+069m，桥长30m，桥宽5.00m，单跨长15m，荷载标准为汽车-15级。上部结构为预制C40预应力钢筋混凝土空心桥板，下部结构为薄壁实体墩，桥台为重力式桥台。
1.5.4输水洞新建
根据输水洞现状及大坝地质地形情况，对输水洞除险加固采用对原输水洞拆除在原址处重建方案和对原输水洞拆除封堵后新开隧洞两种方案进行比选，比选结果采用对原输水洞拆除后在左坝肩新开输水隧洞方案。
（1）原输水洞拆除封堵
洞内卧管侧墙发现裂缝，混凝土填充质量差。由于输水洞在坝体内拐弯，加上洞内钢管接头处未做止水处理，钢管锈蚀变形，漏水严重。启闭机台低于校核洪水位，机房老化严重失修，不能使用，斜拉式启闭机杆弯曲。
根据拟新建输水洞位置，对原来的输水洞进采取封堵，对出口采取拆除重建，对洞身钢管采取拆除，盖板涵拆除拆除或封堵措施。对启闭杆、启闭台、启闭机房结合坝体培厚予以拆除。
（2）新建输水洞
在桩号0+040址处垂直坝体新建输水洞，总长79.00m，其中隧洞长65m分为进口段、闸室段、洞身段、出口段。
进口重建：进口段喇叭进水口，扩散角15°，进口宽6.28m，收缩口宽2.0m，边墙为浆砌石结构，底板为C15砼结构。
隧洞洞身无压拱函：隧洞洞身总长65.0m，为钢筋混凝土拱涵式，隧洞开挖底宽2.0m，高2.6m。洞内衬砌0.4m厚C20钢筋混凝土，底宽1.2m，直墙高1.2m，上为半径0.6m的半圆弧拱。洞身段比降1/200，每隔10.0m设伸缩缝，缝内设橡胶止水。
新设闸门及启闭设施：增设检修闸门和工作闸门，闸门型号深水潜没式PZGM平面钢闸门,尺寸均为1.2×1.2m，启闭设备为LQD-8t和LQD-5t螺杆启闭机各一台。
重建出口消力设施：消力池总长6.63ｍ，其中斜坡段长2.63ｍ，池长4.0ｍ，池宽1.2ｍ，池深0.5ｍ，底板为C20钢筋砼结构，边坡为浆砌石挡土墙结构，池后接引水渠。
1.5.5管理工程
(1)防汛管理道路
**水库防汛道路为盛（湾）～仓（房）公路到大坝左端，同时还是有一村级公路，路基差，路面高成低于溢洪道渠底高程，溢洪道溢水时，防汛道路全部被淹没。
结合本次溢洪道初险加固，对防汛道路进行改建。沿溢洪道左岸山坡开一条防汛道路，连接到盛～仓公路和溢洪道交通桥，总长度1km。公路等级为4级，路面宽4.5m泥结碎石路面。临坡侧设底宽0.5m，深0.8排水沟。
(2)观测设计
大坝渗流监测：渗流测压管布置在大坝桩号0＋040、0+080和0＋120两个断面上共计6孔。
大坝变形监测工程：位移测点布设在坝迎水坡高程219.46、坝顶、坝背水坡高程216.24m，桩号位0+066.5、0＋117.7断面处，共埋设位移测点6个。在坝顶两端位移测点的延长线上布设位移基点各1个。
其它：主要有水位观测、量水堰等渗水量观测设施等。
1.6施工组织设计
**水库距盛湾镇20公里，距**县城60公里，交通条件较为便利，气候温和，利于施工。
工程所需材料均可从**县城及盛湾镇附近购进，施工用风、水、电可于当地解决。本次除险加固工程计划在1年内完成。
施工场地开阔，大坝防渗墙、溢洪道除险加固、输水洞重建工程可同时施工。上述各项工程完成后，完成上游坝坡培厚、坝顶防浪墙、坝顶道路、下游坡面排水沟及大坝观测等。
由地方政府明确以**县水利水保局为项目法人单位并组建“**县**水库除险加固工程项目建设管理局”。根据工作需要，下设办公室、计划管理科、质量管理科、财务管理科、协调保卫科等，具体负责该项目的全面实施。在项目管理上严格按照基本建设程序，实施“三项制度”改革，即实行项目法人制、施工招投标制和工程监理制。
1.7水库淹没及工程永久占地
坝址附近土地紧缺，**水库除险加固工程应以少占用耕地为根本原则，确定设计的维修加固方案。经实地勘察计算，共需永久占地5亩，临时占地10亩，青苗赔偿15亩。
1.8工程管理设计
确定人员编制为3人，人员编制属“**县盛湾镇水利指导站”管理。
结合**水库实际情况确定管理范围为：大坝坝脚外100m，溢洪道边线外50m，大坝两头至分水岭之间200m延长线之间，泄水建筑物边线外10～50m。
**水库管理处全面负责水库安全调度、工程维修、水工观测和资料整编等工作。本次观测设施建设也作为除险加固工程重点工作，主要是设置大坝渗流监测、大坝变形监测设施等。定期对大坝进行观测，确保大坝本身安全。
其它管理设施主要是新建管理房60 m2，防汛仓库用房60m2、新修防汛道路1000m、配备防汛工具车1辆，管理生活设施等。
1.9环境保护设计
**水库除险加固工程施工会引起局部地段植被破坏，但工程建成后，随着大坝、溢洪道两侧及库区上游水土保持，不但可以恢复植被，并可增加绿化面积，改善生态环境。为排除施工期对环境产生的不利影响，应做好以下几项工作：对砂石料冲洗水建沉淀池，不得直接排入河道；砂石料堆放整齐，水泥包装保持完整，施工场地应经常洒水湿润，以防扬尘污染；加强粪便管理，防止疾病发生；石方开挖采取定时爆破，设立警戒区，做好劳动保护工作；
加大对《水土保持法》等法规的宣传力度，建立健全预防监督管理体系。水库淹没区水土流失严重的地段在淹没之前预做护坡处理；对项目建设期的临时占地，在工程完工后进行一定的护坡、复垦复耕、植树种草等；项目建设的永久占地搞条带式绿化，建成后及时种树、种花、种草；
1.10工程概算
设计概算编制原则是以现行市场价格为依据，根据水利部水总【2002】116号文《中华人民共和国水利部水利工程设计概（估）算编制规定》【2002】、水总【2002】116号文《中华人民共和国水利部水利建筑工程概算定额》(上、下册)【2002】、水总【2002】116号文《中华人民共和国水利部水利工程施工机械台时费定额》【2002】、水利部水建管【1999】523号文《中华人民共和国水利部水利水电设备安装工程概算定额》【2002】等为依据进行进行编制。
工程总投资为803.21万元。其中，建筑工程557.56万元，机电设备及安装工程31.29万元，金属结构设备及安装工程0.58万元，施工临时工程26.61万元，独立费用127.67万元，预备费59.5万元。
1.11经济评价
根据《水利建设项目经济评价规范》【SL72-94】及《建设项目经济评价方法与参数》（第二版）进行国民经济评价及财务评价。
国民经济评价指标：经济净现值536.22万元，经济内部收益率18.6%，效益费用比1.62，本工程国民经济评价合理。
财务评价指标：财务内部收益率为12.02 %，大于规定的行业基准收益率10%，财务净现值41.3万元，财务投资回收期为7.1年，根据以上财务分析，本工程财务评价可行。
表1-1 **县**水库工程特性表
序号
名 称
单位
数量
备注
一
水文

1
坝址以上流域面积
km2
17.63

2
利用水文系列年限
年

3
多年平均年径流深
mm
270
以下结果均指坝址处

多年平均年径流量
万m3
476

4
洪峰流量

设计洪峰流量（P=2%）
m3/s
487

校核洪峰流量（P=0.2%）
m3/s
740

5
洪 量

设计洪量（P=2%）
万m3
339

校核洪量（P=0.2%）
万m3
513

6
侵蚀模数
吨/年·km2
200

二
水库

1
水位

设计洪水位（P=2%）
m
225.73

校核洪水位（P=0.2%）
m
227.13

正常蓄水位
m
222.80

死水位
m
213.00

2
正常蓄水位相应水库面积
km2

3
库容

102

总库容
万m3
120

正常蓄水位以下库容
万m3
48

4
调节特性

兴利库容
万m3
42

死库容
万m3
6

5
下泄流量及相应下游水位

设计洪水位时最大泄量
m3/s
240

表1-1 **县**水库工程特性表(续)
序号
名 称
单位
数量
备注

校核洪水位时最大泄量
m3/s
431

20年一遇时最大泄量
m3/s
202

三
水库主要建筑物

1
主要挡水建筑物型式（大坝）
均质土坝

坝 长
m
144

坝顶高程
m
227.34

最大坝高
m
23.34

坝顶宽度
m
5.5

2
泄水建筑物型式
溢洪道

堰顶高程
m
222.8

溢洪道长度
m
91.38

堰顶宽度
m
30

单宽流量
m3/s·m
14.4
校核洪水位时

消能方式

挑流消能

3
输水洞

输水洞形式

无压拱函

泄洪洞尺寸
m
1.2×1.8

洞身长度
m
65

进口高程
m
213.00

闸门型号
m
1.2*1.2m
PZMG钢闸门

最大输水流量
m3/s
0.56

四
工程量及投资

1
工程数量

土石方开挖
万m3
1.92

土石方填筑
万m3
1.53

砼及钢筋砼
万m3
0.50

砌体
万m3
0.51

模板
m2
4240

表1-1 **县**水库工程特性表(续)
序号
名 称
单位
数量
备注
2
主要建筑材料

木材
m3
5.89

水泥
t
1580

钢筋
t
77.65

块石
m3
7866

碎石
m3
10489

砂
m3
4463

3
总工时
万个
19.78

4
总投资
万元
803.21

静态投资
万元
557.56

建筑工程
万元
803.21

机电设备及安装工程
万元
31.29

金属结构设备及安装工程
万元
0.58

施工临时工程
万元
26.61

独立费用
万元
127.67

基本预备费
万元
59.5

五
经济指标

1
国民经济评价

经济内部收益率
%
18.6

经济净现值
万元
536.22

效益费用比

1.62

3
财务评价

财务内部收益率
%
12.02

财务净现值
万元
41.3

投资回收期
年
7.1

2.水文
2.1流域概况和气象
**水库位于**县盛湾乡**村南1km处的**河上，属于丹江的一条小支流，控制流域面积17.63km2，干流长7km，河道平均比降0.042。
**水库流域为连绵起伏的浅山区，流域面积呈扇形，河道坡度较陡。流域内岩石外露，植被覆盖较差，水土流失比较严重。地表岩性多为石灰岩，震旦统及寒武系灰岩夹页岩地层，多年平均水蚀模数为200t/km2。水库上游无工矿企业，水源未发现明显的污染现象。
**水库流域区地处北亚热带北部边缘，位于**盆地温暖半湿润地区的西南部，属于北亚热带季风型大陆性气候，气候温和，雨量适中，光照充足，季风进退与四季替换较为明显，多年平均气温15.8℃，极端最高气温42.6℃（发生在1962年），极端最低气温－13.2℃（发生在1977年），年平均活动积温（≥10℃）5123.2℃，年平均日照时数为2046.7小时，多年平均无霜期为228天。流域内多年平均降雨量为804.3mm，其分布由东至西、由北到南呈递减趋势，降雨年内年际分布不均，汛期降水量（6~9月）占全年降雨的60%以上。
2.2径流
**水库坝址以上及邻近河道无实测径流资料，依据84年《河南省地表水资源附图》，查“多年平均径流深等值线图”及“年径流深变差系数等值线图”，确定多年平均径流深为270mm，变差系数Cv为0.6，偏差系数Cs为2Cv。则多年平均径流量为476.0万m3，75％来水量为264.7万m3。
2.3设计洪水
2.3.1防洪标准
**水库是丹江支流**河上的一座小型水库，位于南水北调中线工程水源区，防洪、供水、灌溉、减淤效益显著。水库保护下游0.4km的盛仓公路和沿河1km的4个自然村1000人1500亩耕地，解决山区农村2500余人的饮水问题和6000亩耕地的灌溉用水，同时拦阻大量泥沙，减少丹江口水库淤积。因此，水库位置十分重要，一旦失事，将给下游设施及村镇安全带来严重威胁。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，**水库为小型水库，工程等级为Ⅳ等。浅山区土石坝永久性建筑物（四级）设计洪水标准为50～30年一遇，校核洪水标准为1000～300年一遇。按照该水库的实际规模和防洪任务，防洪标准为50年一遇设计，500年一遇校核。
2.3.2设计洪水
**水库为小（Ⅰ）类水库，无降雨站、水文站，也缺少入库水量及实测短历时暴雨资料系列，附近也没有可移用的水文站实测洪水资料。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》规定：可采用经审批的暴雨径流查算图表作为计算设计洪水的依据。**水库洪水计算，采用1984年《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》，用间接方法推求设计洪水，即用推理公式计算洪峰流量，用分析概化三角形法推算设计洪水过程线。
计算依据的基本公式：

式中：
Q——设计频率的洪峰流量，m3/s；
ψ——洪峰径流系数；
τ——洪峰汇流时间，h；
F——流域面积，km2；
L——设计断面至主河分水岭的河长，km；
J——河道的平均坡降；
S——设计频率最大1小时降雨量，mm/h；
n——设计暴雨递减指数，按照相应的汇流历时取值：当τ＜1h，代入n1；τ＝1～6h，代入n2；τ＝6～24h，代入n3。；n1、n2、n3系分别按照设计频率下最大10min～1h、最大1h～6h、最大6h～24h的设计面雨量推算；
μ——平均入渗率，依照计算流域所在Ⅱ水文分区及下垫面特点据图集选定，mm/h；
m——汇流系数，据计算流域所在Ⅱ水文分区由图集26（θ～m相关线）查定，其中。
设计暴雨成果见表2-1
设计洪水过 程线见表2-2。
表2-1 **水库设计暴雨成果表
项 目
均值
(mm)
Cv
Cs/Cv
点面折减系数α
不同频率设计面雨量(mm)
2%
0.2%
最大10分钟
16.67
0.42
3.5
1.0
35.80
49.10
最大1h
41.88
0.50
3.5
1.0
101.18
145.43
最大6h
64.29
0.56
3.5
1.0
168.66
250.49
最大24h
88.33
0.53
3.5
1.0
222.50
325.21

表2-2 **水库设计洪水过程线 单位：m3/s
重现期P
P=2%
P=0.2%
时段t
1
2
4
2
3
6
3
4
6
4
4
7
5
4
7
6
5
8
7
6
10
8
8
12
9
10
15
10
13
18
11
18
27
12
34
51
13
50
79
14
104
147
15
487
740
16
87
180
17
42
68
18
22
36
19
15
22
20
12
17
21
9
14
22
7
11
23
6
10
24
4
7
Qm（m3/s）
487
740
W(万m3)
339
513

2.3.3施工期洪水
**水库位于丹江河支流**河上，为长江流域汉江水系。控制流域面积17.64km2。根据流域内的暴雨、洪水特性及水库除险加固工程项目的具体情况，主体工程施工宜安排在11～5月。施工期设计洪水标准取5年一遇。
该水库无实测洪水资料，施工期洪水难以直接用实测资料计算。可采用丹江河水系降水及地形地貌产流条件相类似的有实测资料的地区综合成果查算。长江水利委员会水文局在计算南水北调中线工程交叉建筑物施工期洪水时，对刁河、湍河、淇河、严凌河等与总干渠交叉处施工期洪水分别按照地区综合法进行了计算。本次依据上述成果情况，按照相同时间段汇流面积与流量的相关关系，推算**水库11～5月5年一遇洪水洪峰流量为1.52m3/s。
2.3.4设计洪水成果的合理性检验
（1）84图集的检验
**水库的设计洪水用84图集进行计算。关于84图集计算设计洪水成果的合理性，我院在承担南水北调中线总干渠右岸排水水文工作时已专门进行分析，利用冢岗庙、龙王沟两座水库四次大洪水观测分析值与用84图集推理公式计算结果相比较，误差在2～9％，平均误差为5.3％；结论是用84图集进行设计洪水计算是合理、可行的，并通过了长江水利委员会的审查认可。
（2）用水利水电科学研究院经验公式检验
，
式中：K——洪峰流量参数。石山区K＝0.6～0.55；
s——暴雨强度（mm/h）；
F——流域面积（km2）；
H24——设计频率的最大24小时雨量（mm）；
n同上。
经计算50年一遇洪峰为408～374 m3/s，500年一遇洪峰为596～547 m3/s。水利水电科学研究院经验公式适用于流域面积小于100km2的情况，由于粗略，只能估算洪峰值的合理性。从计算结果比较看50年一遇洪峰用84图集大16.2％，500年一遇大19.6％。由于**水库位于暴雨中心边缘，84图集的计算成果适当偏于安全是合理的。
综上，**水库在缺少实测资料的情况下，可以直接采用84年图集推理公式法计算成果，如表2-2。
2.3泥沙
**水库及附近无实测输沙资料，库区以上植被良好。依据1973年编制的《河南省水利工程水文计算常用图》和84年《河南省地表水资源附图》查知，经比较查得该区域内年侵蚀模数为200～500t/km2·年，考虑到近些年来上游水土保持和小流域治理工作的加快，流域内植被覆盖率还要提高。故确定选用年侵蚀模数为200 t/km2·年，淤积物干容重为1.4t/m3计算，则**水库每年淤积量为0.35万t，淤积物为0.25万m3。
3工程地质
3.1地质勘察工作简介
**水库兴建于1976年，水库主要包括大坝、溢洪道、输水洞等。此前没有做过地质勘察，本次勘察，结合工程地质测绘及坝体质量检查，大坝共布钻孔5个，溢洪道布置钻孔3个，2004年3月6日勘察工作开始，采用GXY-150型液压工程钻机施工，历时22天，3月27日结束外业工作，4月3日提交正式勘察成果。
3.2库区工程地质及水文地质条件
3.2.1库区工程地质条件
3.2.1.1地形地貌
**水库位于秦岭山脉的东南部边缘，属低山区，山坡自然坡度多在50～60°之间，山顶多呈浑圆状，植被较差。
该水库拦截的**河属于丹江的一条小支流，河流蜿蜒曲折，整体流向呈NE～SW，河床宽20～50m，局部发育有一级阶地。。
3.2.1.2地层岩性
分布于库区的地层主要为寒武系灰岩，其次为第四系残坡积物。
①灰岩(∈)：分布于整个库区，非碎屑结构，微层理构造，矿物成份为方解石、石英、长石等，岩石多呈弱风化，深灰色。
②第四系残坡积粘土(Qel+dl)：零星分布于冲沟，坡脚及溶蚀裂隙内，棕红色，湿，可塑，局部土体中夹有碎石，碎石粒径大小不一，呈棱角状。
3.2.1.3地质构造与地震
①地质构造：库区内岩溶及节理裂隙较为发育外，未发现大的断裂通过该区，区域稳定性较好。
②地震：根据中国技术监督局2001年发布的《中国地震动参数区划图》，该区动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为6度。
3.2.2库区水文地质条件
库区水文地质条件较为简单，地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受降水入渗补给，消耗于库面蒸发及排向水库下游。
3.2.3库区工程地质条件及水文地质条件评价
(1)库区渗漏：库区主要由灰岩组成，山体普遍较雄厚，无较大断裂发育，无通往库外的构造破碎带以及大的溶洞，故不存在库水渗漏问题。
(2)库岸稳定：库区山体自然边坡多为50～60°，岩石整体性较好，未有大的滑坡、崩塌体等物理地质现象，库岸基本处于稳定状态。
(3)水库淤积问题：由于库区岩石风化较轻，所以固体迳流物来源较少，库区淤积量不大。
3.3坝址区工程地质及水文地质条件
3.3.1坝址区工程地质条件
3.3.1.1地形地貌
坝址区所处位置为低山区，左坝肩山体为一缓坡，且紧邻溢洪道，坝肩单薄，右坝肩山体呈陡壁状，坡角60～65°，坝轴线方向145°，河谷为深切谷，河床宽约40m，两岸无阶地发育。
3.3.1.2物理地质现象
坝址区岩溶较发育，主要以溶沟、溶槽及溶蚀裂隙为主，多充填有粘土，溶蚀裂隙的产状多与岩层产状相一致，溶洞以小溶洞居多，洞径一般3～5cm，大者5～7cm。在溢洪道左岸山体发育—滑坡体，滑坡体体积约80～100m3，为牵引式滑坡。
3.3.1.3地层岩性
坝址区地层岩性单一，为寒武系的灰岩，弱风化，深灰色，非碎屑结构，微层理构造，岩石较破碎，岩溶较发育。
产状：倾向10°～30°，倾角25°～45°
3.3.1.4地质构造
坝址区地质构造简单，除岩石节理裂隙比较发育外，未见有大的断裂构造，节理裂隙多数闭合，主要发育有三组30°∠25°,10°∠45°,325°∠70°，以第一组为最发育。
3.3.2坝址区水文地质条件
坝址区地下水类型为岩溶裂隙水，受裂隙及岩溶发育程度的控制，主要接受大气降水入渗补给，水库建成蓄水后，接受库水补给，消耗于向下游排泄。
3.3.3坝基工程地质及水文地质条件评价
该河谷为深切谷，两岸无阶地发育，河槽两端直接与山坡接触，坝基河槽段宽约40m，岩性为寒武系灰岩，弱风化，裂隙及岩溶较发育，岩石破碎，RQD值在50%～60%，岩石透水率8～12Lu，弱～中等透水，在坝基施工时，采取截水槽防渗处理方式，分别在坝轴线及其上下游共设置三条，深度1m，由于坝体与坝基结合部施工质量较差，主河槽段下游常年有水，且出现有明流