关山水库除险加固初步设计报告-学位论文.doc

湖南省csx
关山水库除险加固工程
初步设计报告

笑嘻嘻水利水电勘测设计院
2010年08月
证书等级：乙级
证书号码：XXX
颁证机关：建设部

院 长：
副 院 长：
设计负责人：
参加设计人员：

笑嘻嘻水利水电勘测设计院
2010年09月

目 录
关山水库工程特性表 1
1 综合说明 1
1.1概述 1
1.1.1水库工程位置 1
1.1.2工程任务与规模 1
1.1.3主要效益 2
1.1.4枢纽主要建筑物及特性参数 3
1.1.5工程的简要建设过程 4
1.1.6目前水库存在的主要问题 5
1.1.7除险加固的必要性 6
1.1.8大坝安全鉴定主要结论 7
1.2水文及调洪演算 9
1.3地质 10
1.4工程任务及规程 11
1.5除险加固设计 12
1.5.1除险加固工程项目 12
1.5.2除险加固措施 13
1.6水土保持和环境保护 16
1.7工程管理 16
1.7.1 管理机构 16
1.7.2 大坝运行 16
1.7.3大坝安全监测 16
1.8施工 17
1.8.1 施工导流 17
1.8.2 施工进度 17
1.9工程概算 17
2 水文及调洪演算 19
2.1基本情况 19
2.2气象情况 19
2.3设计暴雨 19
2.4 设计洪水 21
2.4.1设计净峰流量及汇流时间 21
2.4.2 地下径流的洪峰流量 22
2.4.3入库洪水过程线 22
2.4.4入库洪水总量 23
2.4.5成果合理性分析 23
2.5调洪演算 23
2.5.1调洪复核原则 23
2.5.2 调洪演算的基本方程 24
2.5.3 调洪演算的基本资料及来源 24
2.5.4 调洪演算结果 25
2.6水库抗洪能力复核 26
2.6.1 水库大坝顶部高程复核 26
2.6.2溢洪道控制段顶部高程复核 27
2.6.3泄洪安全分析 27
2.7防洪标准复核结论 29
3 工程地质 31
3.1 概述 31
3.1.1 地勘工作概况 31
3.1.2 大坝基本结构及主要工程地质问题 32
3.2 工程区地质概况 33
3.2.1 地形地貌 33
3.2.2 地层岩性 33
3.2.3 地质构造及地震 34
3.2.4 不良地质现象 34
3.2.5 水文地质条件 34
3.3 工程枢纽工程地质条件评价及工程质量问题 35
3.3.1坝基（肩）工程地质条件评价及工程地质问题 35
3.3.2附属建筑物区工程地质条件评价及工程隐患 35
3.4 坝体工程质量及存在的问题 37
3.4.1 坝体填筑质量 37
3.4.2 大坝分区 38
3.5物理力学指标建议值 39
3.6 天然建筑材料 42
3.7 结论与建议 42
4 除险加固设计 44
4.1工程任务和规模 44
4.2主要加固项目 44
4.3设计依据 46
4.3.1工程等别与建筑物级别 46
4.3.2设计基本资料 46
4.4加固设计 48
4.4.1挡水建筑物 48
4.4.2泄水建筑物 73
4.4.3输水建筑物 79
4.4.4其他建筑物 90
4.4.5安全监测设计 92
5 水土保持与环境保护设计 95
5.1水土保持设计 95
5.1.1水土保持现状 95
5.1.2工程施工过程中的水土流失预测 95
5.1.3防治责任范围及措施 95
5.2环境保护设计 96
5.2.1污水排放影响 96
5.2.2空气环境影响 96
5.2.3声环境影响 97
5.2.4 交通影响 97
5.2.5生活垃圾影响 97
5.2.6人群健康影响 97
5.2.7工程占地影响 97
5.3环境保护对策意见 98
5.3.1生产废水及生活废水 98
5.3.2 大气 98
5.3.3 施工噪声源 98
5.3.4 固体废弃物 99
5.3.5人群健康 99
5.3.6 交通 99
5.4 环境监测 99
5.4.1 站网布置 99
5.4.2 监测项目及测频 99
5.5 环保投资概算 100
6 工程管理设计 101
6.1工程管理现状 101
6.2工程管理设计依据 101
6.3管理机构及人员编制 101
6.4管理范围与保护范围 101
6.4.1管理范围 101
6.4.2保护范围 102
6.5工程管理设施 102
6.5.1 大坝安全监测系统 102
6.5.2大坝管理房屋设计 105
6.6工程管理运用 105
6.6.1水库调度原则 106
6.6.2建筑物的检查及维修管理制度 106
6.6.3工程监测项目、方法及资料整理 106
7 施工组织设计 107
7.1施工条件 107
7.1.1工程条件 107
7.1.2自然条件 109
7.1.3 对外交通运输 109
7.1.4 场内交通运输 109
7.1.5 办公场所 110
7.1.6 施工辅助企业 110
7.2 施工导流 110
7.3料场的选择和规划 111
7.4 主要除险加固工程施工 111
7.4.1 大坝灌浆处理方法 111
7.4.2混凝土工程施工 113
7.4.3砼拆除 114
7.4.4坝体培厚施工 114
7.4.5堆石棱体工程施工 114
7.4.6 浆砌块石施工 114
7.4.7干砌块石施工 115
7.4.8回填灌浆 115
7.4.9草皮护坡 115
7.5 施工总布置 115
7.6 施工总进度 116
7.6.1安排原则 116
7.6.2 施工分期 116
8 工程概算 118
8.1编制说明 118
8.2 编制依据 119
8.3基础单价 121
8.4 独立费用 121
8.5移民和环境部分 121
8.6投资概算总表 122

关山水库工程特性表
序号
指标名称
单位
原设计
加固前（安评）
加固后（初设）
一
水文

1
坝址以上控制集雨
km2
1.31
1.31
1.31
2
干流长度
km
1.60
1.60
1.60
3
干流平均坡降
‰
20
20
20
4
正常蓄水水面面积
亩
576
576
576
二
水库

1
水库水位

校核洪水位(0.33%)
m
71.47
71.47
71.47

设计洪水位
m
71.40（p=2.0%）
71.40（p=2.0%）
71.30(p=3.33%)

正常蓄水位
m
70.5
70.5
70.5

死水位
m
50.38
50.38
52.78
2
库容

总库容
万m3
322
310.8
310.8

正常蓄水位库容
万m3
290
290
290

死库容
万m3
15.5
15.5
40
3
洪水

3.1
设计洪峰流量
m3/s
13.8（p=2.0%）
13.8（p=2.0%）
11.2(p=3.33%)

设计下泄流量
m3/s
2.22（p=2.0%）
2.22（p=2.0%）
2.15(p=3.33%)
3.2
校核洪峰流量(0.33%)
m3/s
19.25
19.25
16.2

校核下泄流量(0.33%)
m3/s
3.57
3.57
2.89
三
主要建筑物

1
大坝

1.1
主坝

型式

均质土坝
均质土坝
均质土坝

坝顶高程
m
73
73
73

最大坝高
m
18
18
18

坝顶宽
m
6
6
6

坝顶轴长
m
210
210
210
2
溢洪道

型式堰型

正槽溢洪道
正槽溢洪道
正槽溢洪道

总长
m
138
138
138

堰顶高程
m
70.5
70.5
70.5

断面尺寸
m
2.0×1.4
2.0×1.4
2.0×1.4

消能方式

末端无消力池
末端无消力池
消力池
3
输水建筑物

3.1
高涵

全长
m

40
40

断面型式

城门拱形
城门拱形

断面尺寸
m

1.6×1.2（高×宽）
1.6×1.2（高×宽）

进口底板高程
m

62
62

取水方式

旋转门
斜拉门

进水口直径
m

Φ0.4
Φ0.4
3.2
低涵

全长
m
108
108
140.5

取水方式

卧管
卧管
卧管

断面型式

圆涵
圆涵
拱涵

断面尺寸
m
0.4
0.4
1.8×1.2（高×宽）

进口高程
m
50.08
50.08
53.18

坡降

5‰
5‰
3.56‰
四
效益

1
设计灌溉
万亩
0.6
0.6
0.6
2
保护人口
万人
0.5
0.5
0.5

保护耕地面积
万亩
0.25
0.25
0.25
3
下游影响主要流域镇及交通干线

距csx
km
30
30
30

距107国道
km
4
4
4

1 综合说明
1.1概述
1.1.1水库工程位置
关山水库位于csxASZ宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。坝址地处东经113° 9' 43"，北纬28° 23' 26"，大坝距csx城30 km，距107国道4km，大坝下游700m外有新建水泥公路，大坝与新建公路间有简易公路连接，对外交通比较方便。
1.1.2工程任务与规模
关山水库坝址以上集雨面积1.31 km2，坝址以上干流长度1.6km，干流平均坡降20.0‰。水库正常蓄水位70.5m，相应正常库容290万m3；设计洪水位71.3m，相应库容万300.66 m3；校核洪水位71.47m，相应总库容305.56万m3；死水位50.38m，相应死库容15.5万m3。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水利工程。
根据湖南省水利水电科学研究所编写的《湖南省csx关山水库大坝安全评价报告》的结论及处理建议，本次大坝除险加固设计的主要项目如下：
⑴、大坝除险加固：
1）大坝坝体冲抓回填，大坝基础及坝肩帷幕灌浆；
2）大坝内坡砼护坡局部修整，未护砌段用六角板进行护坡；
3）大坝外坡进行培厚整修，修复马道，新建下坝阶梯，种植草皮
护坡，新建坝面排水系统；
4）挖除原有浆砌石棱体，新建排水棱体；
5）大坝右岸外坡开挖砂石导渗沟。
⑵、溢洪建筑物整治：
1）溢洪道增设消力池；
2）溢洪道进口进行整修；
3）对土渠段进行护砌；
4）清理溢洪道内及边坡的杂草和积土。
⑶、输水建筑改造：
1）新建低涵输水隧洞，新建斜拉门；
2）新建隧洞出口至池塘输水渠道；
3）封堵原有低涵，挖除输水卧管；
4）高涵进口改为斜拉门。
⑷、管理站房屋进行局部改造，新建防汛物资仓库，配备防汛交通工具及备用电源。
⑸、增设水库水文、水清测报系统以及大坝安全监测设施。
⑹、对上坝公路700m进行整修并硬化，并新建至高涵公路280m，坝顶公路铺设泥结石路面。
1.1.3主要效益
水库集雨面积1.31km2，坝址以上干流长度1.6km，干流平均坡降20.0‰。水库现灌溉面积0.6万亩，灌区配套工程有主干渠10km，渡槽450m。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水利工程。关山水库保护范围有下游11个村，0.25万亩农田，以及0.5万人民的生命财产安全。
1.1.4枢纽主要建筑物及特性参数
枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞等永久性建筑物组成。
⑴工程等级与洪水标准
根据国家《防洪标准》（GB 50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）等规定，该水库枢纽工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。正常运用洪水标准为30年一遇，非常运用洪水标准为300年一遇，溢洪道消能防冲工程设计标准为20年一遇。
⑵水库水位与相应库容
水库正常蓄水位70.5m，相应正常库容290万m3；设计洪水位71.3m，相应库容万300.66 m3；校核洪水位71.47m，相应总库容305.56万m3；死水位50.38m，相应死库容15.5万m3。
⑶大坝
水库大坝为均质土坝，最大坝高23.45m，坝顶高程73.0m，坝顶宽5.1m，坝顶轴长210m。
⑷溢洪道
溢洪道位于大坝右坝端，进口为拱涵式，断面为圆拱直墙型，其余段为开敞式泄槽，衬砌段长138m，断面尺寸为2.0×1.5m（宽×高），底板与侧墙为整体浇筑混凝土，末端通往池塘，无消能设施。
⑸输水建筑物
输水低涵位于大坝靠右端，由输水卧管和箱涵组成。输水卧管长41m， 0.4m×0.4m柱形断面。低涵为钢筋砼圆涵，断面尺寸为φ400，长108m，进口底板高程50.08m，纵坡1/200，水流往现有消力池末端，经池塘至大坝下游主干渠。
灌溉输水高涵位于大坝左岸山体内，长40.0m，洞身采用城门洞型，宽1.2m，高1.6m，洞身未衬砌，出口接左干渠输水渡槽，取水方式为钢索旋转式闸门，水流至渡槽干渠。
1.1.5工程的简要建设过程
⑴工程设计审批过程
该工程于1978年兴建，运行近30年。由于工程兴建较早，无正规的设计方案，无正规的施工单位，无施工机械，无完整的质量保证措施，致使工程质量差，尽管经过多次保安加固，但仍在运行过程中出现诸多隐患：因此，关山水库采取的是边设计边施工的方法，全部是土法上马，根本谈不上正规的设计和审批。
⑵工程施工过程
关山水库兴建于1978年，由于当时技术条件有限，整个工程地质勘探工作没有按要求实施。同时，工程在修建时采用的“人海”战术，号召村民用手挖肩挑筑堤，用石墩打夯压实。大坝的主体工程主要是以人工担筑，夯实碾压不能到位，验收只能凭目测或开挖测量，质量无法测量控制，更未做土工试验。由于施工人员多，填筑进度快，甚至来不及验收又填筑了新的土层，再加上粘土质量有限，担筑的截水墙无法达到夯实压紧的质量要求，因此造成质量要求不高，在多年后因受水的外力作用造成渗漏严重。
该工程于1978年兴建，运行近30年。由于工程兴建较早，无正规的设计方案，无正规的施工单位，无施工机械，无完整的质量保证措施，致使工程质量差，尽管经过多次保安加固，但仍在运行过程中出现诸多隐患。
1.1.6目前水库存在的主要问题
⑴大坝
1）大坝施工时对残坡积堆积层与强风化、全风化岩体未进行彻底清除与防渗处理，导致坝基存在严重渗漏，大坝下游稻田及沟渠、鱼塘出现渗水，且多处出现涌水下游鱼塘出现渗水，且多处出现涌水，现大坝下游多块农田均为冷浸田，无法耕种。
2）大坝坝体填筑质量差，坝体存在较严重的渗漏，水库自1978年建成以来，当库水位69.5m时，外坡一级平台以上1.2m至坝脚出现大面积散渗，大坝右边坝体外坡可见水流。
3）大坝下游棱体为浆砌石结构，表面为水泥砂浆抹面，无排水效果，导致大坝浸润线及出逸点增高，不利于大坝坝坡的稳定。
⑵ 泄水建筑物
1）溢洪道由于基础为强风化板岩，加之结构老化，部分地方出现破损。
2）溢洪道末段为泥土沟渠，无消力池，水流直接冲入池塘中，再从池塘中流出。
⑶ 输水建筑物
1）灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝产生渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵周渗漏，威胁大坝的安全。
2）输水高涵启闭方式落后、老化，且启闭设施锈蚀严重，现在只能勉强维持，一旦设备无法使用，将导致农田无水灌溉农田的后果。
⑷其它设施：
1）水库大坝安全监测设施严重缺乏。
2）管理所住房建成年代比较早，虽经工作人员精心维护，但还是有比较陈旧，部分房屋，无法修复，以致管理所缺少部分办公用房。此外，水库未设立防汛物资仓库。
1.1.7除险加固的必要性
关山水库位于csxASZ宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系，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，距csx城30km。关山水库现灌溉面积0.6万亩。灌区配套工程有主干渠10km，渡槽450m。关山水库保护范围有下游11个村，0.25万亩农田，0.5万人民的生命财产安全，地理位置十分重要。
水库坝址距京珠高速1km，107国道4km，武广铁路10km，该水库大坝无论白天或夜晚，由于溃坝型洪水突发性强、来势凶猛、破坏力大等特点，都来不及抢救，将给下游人民生命财产造成巨大的损失，社会经济造成巨大影响。
1.1.8大坝安全鉴定主要结论
根据《导则SL258-2000》规定的大坝安全分类具体标准，对三类坝采用一票否决的办法，即只要一项为C级，便定为三类坝。大坝安全类别评定：Ⅲ类。安全鉴定结论详见表1.1-1。

8

表1.10-1 关山水库大坝综合评价表
评价
项目
分析评价结论
评定
级别
工程
质量
由于大坝清基不彻底，坝体填筑土料孔隙率较大、干密度较低，结构松散，施工夯压不实，土料质量与施工质量差，导致坝体及坝基存在大面积的散浸和集中渗流。此外大坝下游排水棱体失效，大坝浸润线及出逸点增高，不利于大坝坝坡的稳定。
不合格
运行
管理
1）大坝缺少必要的安全监测设施；
2）大坝没有得到完好的维修，一直控制蓄水运行。
差
防洪
标准
1）水库采用50年一遇的洪水设计，300年一遇的洪水校核，符合国家有关规范的要求。
2）大坝坝顶高程为73.0m，较规范要求的最小高程72.53m高0.47m，大坝坝顶高程满足规范要求。
A
渗流
安全
1）大坝坝体及坝基存在渗漏。
2）大坝坝体填筑质量非常差，钻孔注水试验渗透系数为坝体K=1.19×10-4cm/s（大于规范要求的1×10-4cm/s）。坝体存在较严重的渗漏，水库一直低水位控制蓄水运行。
3）大坝下游排水棱体失效，导致大坝浸润线及出逸点增高，不利于大坝坝坡的稳定。
4）输水建筑物存在一定的的渗漏。
5）大坝坝体内部发生局部渗透破坏的可能性不大。
B
结构
安全
1）在稳定渗流期工况下，关山水库大坝按目前各项指标计算的下游坝坡最小抗滑稳定安全系数在正常蓄水位时满足规范要求，在设计洪水位时不满足规范要求。在非稳定渗流期工况下，关山水库大坝上游坝坡最小抗滑稳定安全系数在正常蓄水位骤降至死水位时不满足规范要求。
2）大坝坝体填筑质量差，填土各项指标均与设计相差较大，是大坝的主要隐患。
3）溢洪道由于基础为强风化板岩，加之结构老化，一旦暴雨，随时可能出现塌方和滑坡，堵塞泄洪道，造成大坝漫溢。
4）灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝产生渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵周渗漏，威胁大坝的安全。
C
金属结构安全

水库灌溉输水高、低涵采用卧管取水，混凝土塞控制，人工启闭，无金属结构及启闭设备，不需作金属结构安全评价。
高涵启闭方式落后，启闭设施锈蚀严重。
A

本次设计以2009年3月湖南省水利水电科学研究所编写的《湖南省csx关山水库大坝安全评价报告》和长沙市水利局水管处《关山水库大坝安全鉴定报告书》为基础和依据。
1.2水文及调洪演算
关山水库位于csxASZ宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。大坝距csx城30 km，距107国道4km，有公路通往坝区，对外交通方便。
关山水库位于湘江支流捞刀河流域麻林河中游, 建库以后也没有开展水文、气象观测。由于水库没有实测流量资料，故根据《湖南省暴雨洪水查算手册》（以下简称《查算手册》）及水库上游河流地理特征资料，计算各设计频率洪峰流量。本区域洪水变化与暴雨情况一致，易涨易落。
本次洪水复核成果：30年一遇（设计）洪峰流量为11.2m3/s， 300年一遇（校核）洪峰流量为16.2m3/s。
调洪演算的基本原则是从正常蓄水位（70.50m）起调，在起调水位以上自由泄流。同时，为安全起见，调洪演算只计算溢洪道的泄洪能力，其它放水设施不参与泄洪。调洪演算结果见表1.2-1。
表1.2-1 关山水库调洪演算结果
设计频率（%）
0.33
3.3
5
设计水位（m）
71.47
71.3
71.23
相应库容Vm(104m³)
305.56
300.66
298.94
相应泄量qm(m³/s)
2.89
2.15
1.86
关山水库现坝顶高程为73.0 m，坝顶高程较规范要求的最小高程72.43m高0.57m。因此，关山水库大坝顶部现有高程满足规范要求，抗洪能力评价结果为A级。关山水库溢洪道控制段过流能力在宣泄设计和校核洪水时的最大下泄流量时，不会危及泄洪建筑物本身及水库大坝的安全。
1.3地质
坝址区属剥蚀性丘陵地区，河谷宽敞，两岸山体低矮，山坡较缓,植被发育。海拔高程为52-243m。。
坝址区地层条件较为简单，从新到老描述如下：
①第四系人工堆积（Qs）：分布于坝体，浅黄色、灰白色砂质粘土含大量风化石英砂，可塑，结构呈稍密状态。
②第四系冲积堆积粘土(Q4al) ：分布于坝基及山坡下，黄褐色，可塑。
③冷家溪群板岩(Ptln)强风化层：分布于坝基及两岸山坡。黄褐色，灰白色，岩体破碎，节理裂隙发育，裂面见大量铁锰质物渲染，岩芯呈碎块状。坝址两端山体可见出露。
④冷家溪群板岩(Ptln)弱风化层：分布于坝基及两岸山坡，灰黄色、灰褐色，中厚层状结构，节理裂隙不发育，裂面见少量铁锰质物渲染，岩芯呈短圆柱状。
工程区属平江-衡阳早-晚期新华夏系拗陷带中的长沙中新生界拗陷盆地东北，构造较为简单。坝区无断层通过，节理裂隙较发育，地表调查最多可达8条/m，且一般无充填，岩心多较为破碎。节理倾向SE、SW，倾角70°-87°。
坝址区地下水有两种赋存方式：
①孔隙水：发育于第四系粘性土层、松堆积物中，受雨水和地表水控制, 流向河床。
②基岩裂隙水：埋藏于基岩的节理裂隙中, 基岩裂隙水与第四系孔隙水连通性较好,枯水季节河水补给地下水,雨季地下水补给河水。地下水随季节变化大。
根据已有资料，区内地下水为中性或弱碱性，对混泥土无腐蚀性。
钻孔压水试验表明：板岩强风化层为中等透水层，板岩弱风化层为弱透水岩体。
区内地质构造行迹为新华夏系构造体系，根据《1：400万中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。相应地震基本烈度值为Ⅵ度。
坝区为丘陵岗地地貌单元，自然状态下岸坡稳定状态良好，周边未见滑坡、泥石流等不良物理地质现象，工程区周边无大的自然地质灾害现象记载，场地整体稳定性良好，属相对稳定地块。
1.4工程任务及规程
关山水库坝址以上集雨面积1.31 km2，坝址以上干流长度1.6km，干流平均坡降20.0‰。水库正常蓄水位70.5m，相应正常库容290万m3；设计洪水位71.3m，相应库容万300.66 m3；校核洪水位71.47m，相应总库容305.56万m3；死水位50.38m，相应死库容15.5万m3。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水利工程。关山水库保护范围有下游11个村，0.25万亩农田，以及0.5万人民的生命财产安全。
1.5除险加固设计
1.5.1除险加固工程项目
根据《导则SL258-2000》规定的大坝安全分类具体标准，对三类坝采用一票否决的办法，即只要一项为C级，便定为三类坝。因此，我们建议关山水库大坝定为三类坝（详见表1.10-1）。
根据本次大坝安全评价分析成果，以及后期组织专家实地察看，综合建议如下：
⑴、大坝除险加固：
1）大坝坝体冲抓回填，大坝基础及坝肩帷幕灌浆；
2）大坝内坡砼护坡局部修整，未护砌段用六角板进行护坡；
3）大坝外坡进行培厚整修，修复马道，新建下坝阶梯，种植草皮护坡，新建坝面排水系统；
4）挖除原有浆砌石棱体，新建排水棱体；
5）大坝右岸外坡开挖砂石导渗沟。
⑵、溢洪建筑物整治：
1）溢洪道增设消力池；
2）溢洪道进口进行整修；
3）对溢洪道土渠段进行护砌；
4）清理溢洪道内及边坡的杂草和积土。
⑶、输水建筑改造：
1）新建低涵输水隧洞，新建斜拉门；
2）新建隧洞出口至池塘输水渠道；
3）封堵原有低涵，挖除输水卧管；
4）高涵进口改为斜拉门。
⑷、管理站房屋进行局部改造，新建防汛物资仓库，配备防汛交通工具及备用电源。
⑸、增设水库水文、水清测报系统以及大坝安全监测设施。
⑹、对上坝公路700m进行整修并硬化，并新建至高涵公路280m，坝顶公路铺设泥结石路面。
1.5.2除险加固措施
1.5.2.1大坝渗漏处理
⑴坝基渗漏：在大坝下游稻田及沟渠、鱼塘出现渗水,且多处出现涌水。大坝基础产生渗漏。本次采取通用做法，对大坝基础帷幕灌浆。
⑵坝体渗漏：库水位69.5m时，外坡一级平台以上1.2m至坝脚出现大面积散渗， 建议大坝坝体采用冲抓套井回填或高压旋喷灌浆进行防渗处理。
1.5.2.2排水棱体处理
关山水库下游排水棱体为浆砌石加砼挡墙结构，且表面被水泥砂浆抹面，无排水效果，实际上可以看作是无排水棱体，大坝渗漏严重，以及无排水棱体，以致渗流逸出点很高。本次设计新建排水棱体。
1.5.2.3坝顶及内外坡处理
大坝坝顶公路不平整，为泥质路面，坑坑洼洼；大坝内坡有一部分为混凝土护坡，护砌至校核洪水位，护坡出现部分裂缝和破损，在伸缩缝和裂缝间长出很多杂草，坝体右岸未进行护砌。大坝外坡冲刷破坏严重，原有3m宽马道已被冲毁，在坝体外坡杂草丛生，且无下坝阶梯。不利于现场安全巡视，难以及时发现工程的安全隐患，本次设计在坝顶铺设泥结石路面，坝内坡未护砌段用砼六角块进行护坡，护砌至校核洪水位，对大坝外坡进行修整，修复马道，铺设草皮和坝面排水系统。
1.5.2.4大坝高涵处理
主坝高涵位于大坝左岸山体，隧洞洞身城门拱形，仍采用钢索拉动旋转门，启闭方式落后、老化，且启闭设施锈蚀严重，现在只能勉强维持，一旦设备无法使用，将导致农田无水灌溉农田的后果。本次设计对主坝高涵进行改造，启闭方式改为安全方便的斜拉门。至高涵目前没有道路，需在灌木丛中穿行，影响高涵的施工，本次设计铺设一条坝顶至高涵的简易路，既可用于高涵的施工，也方便今后的安全巡查和险情处理。
1.5.2.5大坝低涵处理
灌溉输水低涵卧管基础沉陷造成涵洞接缝处断裂，库水沿裂缝产生渗漏，加之刚性建筑物与填筑土周边未采取防渗措施导致库水沿涵周渗漏，威胁大坝的安全，本次设计对低涵进行封堵，在低涵右侧开挖一条输水隧洞，取水方式采用斜拉门。
1.5.2.6溢洪道处理
溢洪道位于大坝右坝端，为开敞式正槽式溢洪道，长138m，断面尺寸2.0×1.5m（宽×高），侧墙和底板采用混凝土整体浇筑，结构老化，部分地方出现破损、坍塌。溢洪道尾端未进行护砌，为泥质渠道，无效能设施，水流未经消能直接冲入池塘中。溢洪道进口未进行护砌，一旦暴雨，随时可能出现塌方和滑坡，堵塞泄洪道进口，造成大坝漫溢。本次对溢洪道少量破损部位进行修补，在溢洪道末端补充消消力池。对溢洪道进口进行护砌。
1.5.2.7其他建筑处理
⑴上坝公路为泥质路面，未进行硬化，且道路很窄，路边未设排水沟，一旦暴雨，山上水流对公路冲刷严重，可能会毁坏公路。本次对上坝公路进行修缮，加宽，并增设排水沟。
⑵对管理所房屋进行修缮，并增设防汛物资仓库。
1.6水土保持和环境保护
本水库除险加固工程，没有制约本工程或受本工程制约的环境影响问题。不会对库区和下游环境造成不利影响。工程所用建筑材料均从外地购进，所以本工程的施工对周边地面扰动及植被破坏不大。在施工过程中对环境的影响只是短暂的、局部的。
1.7工程管理
1.7.1 管理机构
关山水库管理体制所1995年以前属原鼎功乡人民政府，有干部职工6人，管理所长1人，工程员1人，会计1人，出纳1人，职工2人。1995年撤区并镇后，由唐田、水塘、鼎功合并为ASZ，由安沙水管站统一管理，设管理人员2名。
1.7.2 大坝运行
根据水库需要，现有的工程管理范围和保护范围基本符合要求，办公和职工住宅及文化福利房不满足要求；没有防汛专用车辆；未能根据水库工程的任务、防洪兴利调度运用原则和工程建筑物的运用条件，制订水库调度运用规程及水文预报方案，工程观测没有进行，缺乏工程技术人员，不能满足工程管理及正常运行的需要
1.7.3大坝安全监测
关山水库运行管理方式方法比较落后，缺乏所需的观测设备及工程技术人员，无法进行正常的大坝观测。
1.8施工
1.8.1 施工导流
本工程为除险加固工程，施工受洪水影响的工程项目有：大坝低涵的新建，原有低涵的封堵，大坝内坡六角块护坡，现有的砼护坡的局部修补、改造，坝基坝体的灌浆，这些项目必须在枯水期进行施工。其中输水隧洞新建以及低涵封堵需修建围堰，先进行输水涵隧洞的新建，利用原低涵进行施工导流，待隧洞施工完成后，利用已完工的低涵导流，再进行封堵低涵和其它工程施工。剩余的项目中高涵改造，坝内坡砼护坡修整受洪水影响不大，但也需在枯水期进行施工，其他施工项目均不受洪水的影响，可以常年施工。
1.8.2 施工进度
本工程2010年9月开始施工，2011年8月结束，总工期12个月。
1.9工程概算
依据湖南省水利厅建管处2004年颁《湖南省病险水库除险加固工程初步（技施）设计导则》要求。本次概算编制依据水利部水总（2002）第116号文颁发的《水利工程设计概（估）算编制规定》。
建筑工程执行水利部水总（2002）第116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》；施工机械台时费执行水利部水总（2002）第116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。费用标准执行水利部水总（2002）第116号文的规定。
主要工程量：土方开挖18430m³ 、石方开挖2160m³ 、土方回填 18747m³、砂石垫层 2362m³、干砌块石447m³、堆石2026m³、砼及钢筋砼2068m³ 钢筋制安50.42t帷幕灌浆：钻孔2787m 灌浆1560m冲抓回填：4098 m
主要材料：水泥 809.38t、 砂 2348m³、粗骨料3713m³、 块石3215m³、钢筋53.95t
劳动工日2.24万个
工程总投资为745.17万元，其中基本预备费为35.48万元。
经计算项目经济内部收益率14.0%，经济净现值72.73万元，效益费用比1.11，各项经济指标良好，表明该项目具有很好的经济性。本项目的实施，一方面减缓已建工程的衰老程度，延长其使用寿命；另一方面通过对大坝防渗，使现有水源工程发挥最大效益，发展灌溉面积，增产增收，促进农业生产。项目实施后灌区年平均增产粮食59万kg，增产油料和经济作物，可见该项目有着良好的社会效益和经济效益。建议尽快实施，使其早日发挥效益。
120

2 水文及调洪演算
2.1基本情况
关山水库位于csxASZ宋家桥村，属湘江捞刀河支流水系。大坝距csx城30 km，距107国道4km，有公路通往坝区，对外交通方便。
关山水库坝址以上集雨面积1.31 km2，坝址以上干流长度1.6km，干流平均坡降20.0‰。水库正常蓄水位70.5m，相应正常库容290万m3；设计洪水位71.3m，相应库容万300.66 m3；校核洪水位71.47m，相应总库容305.56万m3；死水位50.38m，相应死库容15.5万m3。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水利工程。
2.2气象情况
关山水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核的洪水计算根据湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨查算手册》（以下简称《查算手册》）计算。
2.3设计暴雨
根据关山水库的地理位置（地处东经113°11′6″，北纬28°30′23″，属湖南省暴雨一致区第一区，产流分区第Ⅰ区）和集雨面积1.31km2，利用《查算手册》查得有关参数。
库区多年平均最大24小时点暴雨H24点=105mm
统计参数Cv24=0.45
Cs=3.5Cv
所以Cs=1.58
点面关系折算系数α=0.9995
按以下公式，推求1~24小时各种历时的暴雨
H1=H24面×24n3-1×6n2-n3
H3=H24面×24n3-1×6n2-n3×31-n2
H6=H24面×24n3-1×61-n3
H12=H24面×24n3-1×121-n3
根据H24面、集雨面积F=1.31km2，查图分别得P=0.33%、P=2%、P=3.33%、P=5%时的n2、n3，代入公式计算成果见下表2.3-1
表2.3-1关山水库设计暴雨成果
频率

项目
0.33%
2%
3.33%
5%
备 注
KP
2.94
2.25
2.05
1.88

1.统计参数

H24点=105mm
CV=0.45
CS=3.5CV

2.点面关系数
α=0.9995

3.初损
I0=30mm

H24点(mm)
308.70
236.25
215.25
197.40
H24面(mm)
308.50
236.06
215.1
197.24
n2
0.58
0.605
0.614
0.622
n3
0.782
0.788
0.790
0.792
H1(mm)
107.5
81.7
80.5
75.1
H3(mm)
171.32
130.1
123.1
113.8
H6(mm)
228.18
174.5
160.8
147.9
H12(mm)
265.35
203.0
186.0
170.8
H3-H1(mm)
63.0
48.4
42.5
38.7
H6-H3(mm)
57.6
44.4
37.7
34.1
H12-H6(mm)
37.17
28.5
25.2
22.9
H24-H12(mm)
43.3
33.1
29.1
26.5
R总(mm)
278.5
206.1
185.1
167.3
ψ
0.7
0.7
0.7
0.7
R上(mm)
195.0
144.3
129.6
117.1
2.4 设计洪水
2.4.1设计净峰流量及汇流时间
参照《查算手册》，净峰流量和汇流时间可以利用汇流公式
Qm=0.278×F×Rt/t

通过试算求得。汇流公式中Qm为地面最大净峰流量（m3/s），F为流域面积（km2），Rt/t为地面径流强度，t为汇流时间（h），L为流域干流长度（km），J为干流平均坡降，m为因流域形状而变的系数，由关山水库的集雨面积（1.31km2），干流长度（1.