[陕西]水库除险加固施工组织设计.docx

1 综合说明1.1 序 言水库位于永寿县监军镇等驾坡村西漠谷河河道上，距永寿县城约4km，属渭河水系漆水河支流漠谷河流域，坝址以上流域面积51.66km2,河道长度14.63km，比降1.3%，常流量0.1m3/s。水库始建于1977年，1980年建成，是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合效益为一体的小型水库，设施灌溉面积1.3万亩。水库原按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。总库容408.59万m3，有效库容196.59万m3，死库容92万m3。1998年永寿县供水工程规划，将水库列为水厂的主要补充水源地，年供水130万m3。该库建于70年代末期，属于边勘测、边设计、边施工的“三边”工程。工程设计标准低，施工质量较差，工程设施不完善，造成水库长期以来不能很好发挥效益，2002年9月水库大坝经过安全鉴定，被列为三类病险水库。2003年6月咸阳市水利水电建筑勘测设计院受永寿县水利局委托，进行水库除险加固工程初步设计工作，2003年9月完成初步设计并出案上报。2004年2月根据陕西省水利水电工程咨询中心提出的修改意见，对本设计进行修改完善后重新编制本报告。1.2 水文设计洪水采用咸阳市水文手册推荐的经验公式法、推理公式法和综合参数法计算，径流采用径流系数法和径流深法计算，水库来沙量采用侵蚀模数法和水库淤积资料推算法计算。设计采用成果：30年一遇洪峰流量217m3/s，300年一遇洪峰流量385m3/s；多年平均径流350万m3，50%水平年305万m3，90%水平年147万m3；水库来沙4.48万m3/年。1.3 工程地质条件1.3.1 土坝工程地质条件工程区位于渭北黄土高原南部边缘地带的黄土丘陵沟壑区，沟谷深切，地形较破碎，黄土源面向南倾斜，高程9001050m，漠谷河自西北流向东南，河谷狭窄，河曲发育，谷底宽3070m，河床漫滩两岸发育有一三级阶地，阶地堆积物二元结构清晰，根据中国地震动参数区划图（2001）划分，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震基本裂度7度。坝基土层分为两层，上部壤土及含砾壤土，厚56m，下部为砂岩，左坝肩土层分别为两部分，上部高程（900m以上）为三级阶地堆积的黄土状壤土，弱透水，下部为残留的二级阶地堆积（高程900以下）为卵石夹砂，渗透系数k=1015m/d，强透水。卵（砾）石层顶面高程900m以上库区淤积厚度1012m，形成天然防渗铺盖，减弱了坝肩渗漏，初估当库水位为921.5m时，左坝肩绕坝渗漏量Q=400500m3/d，建议进行防渗帷幕灌浆处理。右坝肩土层为黄土状壤土，属非湿陷性中压缩性土，弱透水，工程地质性能良好。1.3.2 放水建筑物工程地质条件 涵洞放水涵洞地质条件：在进口1862m段基础土为人工填筑土，可塑软塑，承载力fa=130KPa；在6273m段基础土为黄土，具湿陷性，湿陷起始压力Psh=135KPa，承载力fa=135KPa；73102m段基土为黄土，厚4.9m，基础以下湿陷性厚1.2m，属非自重湿陷场地，湿陷等级级，湿陷起始压力Psh=150KPa。洞基础位于地下水位以上，承载力fa=150KPa。 新建放水塔地基土层由上而下可分为六层：填筑土，厚910m，可塑软塑，分布高程905m以上，承载力fa=130KPa；黄土厚度3.84.0m，软塑，高程905901m，承载力fa=135KPa；砂壤土厚0.7m，中密，承载力fa=120KPa；卵石层厚度1.3m，中密，承载力fa=180KPa；粗砂，厚2.3m，中密，承载力fa=200KPa；卵石层厚6.3m，承载力fa=360KPa。1.3.3 溢洪道地质条件溢洪道进口段99m利用原溢洪道，99284改建，0284段底板两侧地基土为黄土状壤土夹古土壤，承载力fa=180KPa，允许不冲刷流速v=0.60.8m/s；284354段地基为黄土，承载力fa=135KPa；允许不冲刷流速v=0.550.6m/s；335467段，底板地基土层有砾石及粉质壤土，厚10m，承载力fa=160KPa，允许不冲流速v=0.60.7m/s；粉质壤土承载力fa=100200KPa，允许不冲流速v=0.50.6m/s。1.4 工程任务1.4.1 水库除险加固任务是： 复核洪水并确定除险加固任务； 改建溢洪道使其具有安全通过设计泄量的能力； 加固改建放水设施； 完善大坝通讯、交通和大坝安全监测设施；1.4.2 工程规模本次设计确定工程规模为：水库校核洪水位925.30m，总库容442.3万m3，正常挡水位921.5m，相应的库容为288万m3，兴利调节库容105万m3。死库容183万m3，滞洪库容154.3万m3，水库除险加固后使用年限16年。原枢纽主要建筑物规模不变。坝顶高程恢复到原设计坝顶高程927.0m，大坝局部加高0.42.17m，改造加固溢洪道，设计泄量100m3/s，校核泄量181.2m3/s，放水洞进行防渗加固，最大放水流量1.23m3/s，相应流速1.34m/s，改建卧管进口形式为放水塔进水。1.5 除险加固工程设计1.5.1 设计标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），水库为等小（）型水库，防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，主要建筑物大坝、溢洪道、放水洞按4级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计。1.5.2 溢洪道存在的主要问题 平面布置不合理，陡坡段（0+2630+294）存在夹角=56.5、半径R=30m的急转弯道，造成泄流不畅，行洪安全无法保障，原设计弯道消力池已遭破坏。 溢洪道中、上段两岸边坡陡峻，左岸高1025m，右岸高513m，雨季易发生岸坡滑塌，淤堵池槽，影响泄洪安全。 原浆砌石衬砌损坏严重。 溢洪道出口无消能设施。1.5.3溢洪道改造方案改造方案保持原溢洪道平面布置不变，拆除原有风化失修的浆砌石，重新衬砌；整治泄槽断面；调整陡坡段比降；重建一级消力池；新建二级消力池及其尾水工程；两岸边坡进行削坡处理。1.5.4 溢洪道加固改造设计进口段为喇叭型，长29m，采用反坡，坡比1：100，侧墙边坡比1：0.5，底宽由21m渐变到16m，M10浆砌石衬砌厚度40cm，溢流堰采用无坎宽顶堰，堰顶高程921.5m，堰长10m，堰顶宽16m，采用40cm厚M10浆砌石砌筑。一级陡坡上段（0+039m0+138）长99m，底坡坡比为1:100，底宽16m，梯形断面，边坡比1：0.5，C20砼衬砌，底板厚度40cm。一级陡坡下段（0+1380+230.8）长92.8m，底宽由16m变到13m，底坡1：5.5，梯形断面，边坡比1：0.5，C20砼衬砌，底板厚度40cm。侧墙及底板表面加102020钢筋网片，底板下设横向排水反滤体，间距10m，纵向布设50排水塑料管，排水入消力池。一级消力池（0+230.80+263）长32.2m，底宽13m，池深1.7m，复式断面，边坡1：1，C20砼衬砌,池底厚60cm，侧墙及底板表面加102020钢筋网片。一级消力池后接二级陡坡上段，为弯道段:弯道长31m，转弯半径31.45m，转角56.5度，底坡1：100，厚40cm，C20砼衬砌并加102020钢筋网片。二级陡坡下段长69m（0+2940+363），底宽13m，厚40cm，底坡坡比1：5.5，侧墙及底板衬砌与一级陡坡相同。二级消力池长宽深为30m13m1.4m衬砌与一级消力池相同。护坦段长15m，M10浆砌石衬砌厚40cm，其后为10m长的铅丝笼石海漫护滩。溢洪道总长418m，沿长度方向每10m设伸缩缝一道，缝宽2cm，采用651橡胶止水带，缝间填沥青水泥砂浆。1.5.5 放水设施改建与加固处理方案:拆除涵洞进口卧管放水设施,改卧管放水为塔闸放水,对涵洞内侧拱部及部分侧墙裂缝采用M12防水砂浆进行填充勾缝处理,涵洞砌石外侧及围岩采用充填灌浆加固处理,灌浆孔从洞内沿洞顶及两侧共布设三排,孔距2m,灌浆深度为砌体外1.5m,灌浆材料为水泥浆,二序施工,共布设132孔,钻孔总进尺 250.8m,灌浆总进尺 198m。放水塔设计：放水塔布置在大坝左侧迎水坡上，平面位置见总体平面布置图XG-01，放水塔为圆型钢筋砼结构，塔身内径2.62.8m，壁厚下段为0.5m，上段为0.4m，放水塔基础为4根直径1.0m的钢筋砼灌注桩，桩长12.7m，基础承台为圆型钢筋砼结构，直径5.6m，厚1.5m，承台顶面高程910.00m。放水塔设工作闸门与检修闸门各1扇，均为平板钢闸门，闸门尺寸宽高为1.01.2m，工作闸门与检修闸门均布置在塔内，闸室底板高程910.00m，放水涵洞与放水塔在工作闸门之后相衔接。放水塔内设检修平台，高程923.0m。闸门启闭机构选用LQ-15t手电两用螺杆启闭机，启闭机平台高程927m，启闭机房为砖混结构，高度4m，建筑面积10.2m2。1.5.6 防汛道路布置防汛道路布置于大坝及坝下游右岸坡，道路长度800m，设计为单车道，行车道宽3.5m，土路肩宽度0.5m，道路纵坡3.3%，横坡2%，坡向两边。排水沟设于路两边，断面为梯形，底宽30cm，深30cm，边坡比1：1，路基开槽净宽6.0m，路槽边坡1：0.5。路面为沥青路面，基层厚20cm，路基原土夯实，压实度达到0.94以上。1.5.7 大坝安全监测根据土石坝安全监测技术规范SL60-94附录A，土石坝安全监测项目分类表A，参照级建筑物拟定该工程大坝的监测项目为巡视检查，坝体表面变形监测，坝体渗流压力、渗流量监测，上、下游水位，降水量，气温等水文气象监测。1.6 施工组织设计1.6.1 施工条件水库距县城约4公里，大坝下游约0.8公里处有县城至甘井镇公路通过，该公路与312国道相接，交通方便。工程施工现场开阔平坦，可满足建筑材料堆放、施工机械停放等，原有抽水站多间空房可作仓储生活用房，施工进场不便的问题，通过先修建0.8km长防汛道路，便可得到解决。施工用水可以从水库及下游河道提取，生活用水可从原抽水站沟道中提取泉水或从下游水厂拉运。施工用电可就近从水库左侧下游抽水站引接。通讯线路，可从左侧塬上等驾坡村架线接入。1.6.2 建筑材料土料场选在左岸三级阶地上，土质较均匀，料场开采条件良好，运距短，储量丰富，满足工程需求。砌石料可从乾县境内峰阳乡五峰山石料场采购，其材质和储量均可满足工程要求，石子可从石料场石碴料代替，砂料用渭河砂，从杨凌砂厂采购。工程所需钢材、木材、水泥等材料，可就近采购。1.6.3 施工导流由于本工程条件所限，放水洞、放水塔基础及其塔身下部和土坝迎水坡干砌石护坡下部施工时，需将上游河流来水截蓄两个月。拟修建临时草土围堰，围堰长度175m，堰高4.3m，顶宽2.0m，梯形断面，上下游坡均1：1，彩条布防渗。1.6.4 施工总体平面布置场内施工道路场内道路拟布设两条，泥结石路面，宽4m，一条为坝顶道路，长250m，另一条沿溢洪道右侧布设，长约350m。生产系统布置砼及砂浆拌合系统：拌合站布置应尽量减少砼水平运输距离，保证入仓砼质量，因此放水塔砼拌合站布置在与放水塔对齐的坝顶位置，设2台0.4m3砼拌合机，供放水塔及工作桥砼浇筑。坝体砌石砂浆拌合站布置在坝顶中部，供应背水坡排水沟砌石所用砂浆。溢洪道砂浆拌合站布置在溢洪道右侧平台，设两台砂浆拌合机，一台备用。机械修配及综合加工厂与砼予制构件，放大坝左岸平台上，钢材、木材加工及模板制作放在原抽水站院内。生活区办公区布置生活办公用房可利用原抽水站空房，及在院内搭建临时用房。1.6.5 主体工程施工土方开挖采用挖掘机开挖，装载机配合装料，自卸汽车运输，土方回填碾压采用8t12t压路机碾压，局部采用蛙式打夯机配合夯实，砌石以人工施工为主，场内二次转运以翻斗车为主，辅以人力车配合。水泥砂浆采用砂浆搅拌机拌合。砼采用砼搅拌机拌合，翻斗车运输，插入式与平板式振捣器振捣。放水塔施工放水塔施工工序为：钢筋砼灌注桩基础，塔身砼浇筑，工作桥基础、排架及型梁砼浇筑，启闭机房施工，闸门及启闭机安装。放水涵洞防渗处理对放水涵洞进行全断面回填灌浆，灌浆孔从洞内沿洞顶及两侧共布设三排，孔距2m,深度为砌体外1.5m，材料为水泥浆，二序施工，灌浆前应进行灌浆试验。溢洪道施工溢洪道施工场地开阔，可全面铺开，同时进行。施工工序：土方开挖至设计标高，底板浆砌石及砼施工，侧墙浆砌石及砼施工，出口消能工施工。大坝施工迎水坡从淤积高程912.5m起至坝顶进行干砌石防护处理和坡面防渗处理，施工工序：清除草皮，整修坡面，铺复合土工防渗布铺砂砾石反滤层，干砌石护坡施工。背水坡修复工程包括三项内容：即坡面修复，排水棱体修复，排水沟修复，排水棱体修复应将排水体破坏部分清除，再进行修复施工。坡面排水沟施工工序：拆除旧排水沟，按设计要求开挖排水沟基础，排水沟砌体施工。坝顶修复施工工序：将坝顶沉陷部分恢复至设计高程，在坝顶修20cm厚泥结石路面。1.6.6 施工总进度拟定计划总工期12个月，从当年8月1日开始至来年7月31日结束，施工分三个阶段：施工准备期：工期2个月，当年8月9月，主要进行施工招标及前期准备工作；主体工程施工期：工期9个月，安排在当年10月来年6月，进行主体工程施工；工程完工期：来年7月，竣工验收准备与施工场地清理工作。1.7 环境影响评价工程对自然环境和社会环境的绝大部分环境因子无不利影响，对少部分环境因子有不利影响，且都以施工期暂时影响为主，这些不利影响都可以采取措施予以减免。除险加固工程永久占地5亩，临时占地10亩，永久占地和临时占地赔偿共计53000元，弃土方40000m3，指定弃土场弃土造田增加费用50000元，建立水量、水位、水质监测系统费用1万元。环境影响投资估算总计11.3万元。1.8 工程管理成立水库管理站，隶属永寿县水利局，编制定员12人。新建管理办公用房建筑面积100m2；占地360m2，围墙86m。因库区管理站远离城镇，为保证通讯通畅、防汛信息及时传送，管理站增设防汛电台 1部、电话1部、配置工具汽车一辆，摩托车二辆，以满足工程管理需要。1.9 工程概算与经济效益工程总计挖土方4.83万m3，填土方0.97 万m3，水泥砂浆砌块石1048m3，干砌块石与铅丝笼石2802m3，浇筑砼3482m3，消耗钢材66 T，木材55 m3，水泥1027T，概算投资546.72元。工程经济计算期32年，恢复有效灌溉面积1.2万亩，给县城年供水127.8万m3，经分析计算，经济净现值267.5万元，经济效益费用比1.38，国民经济内部收益率16.3%。2工程概况2.1 工程现状水库位于永寿县监军镇等驾坡村西的漠谷河河道上。坝址距县城4km，是一座具有防洪、供水、灌溉功能的小型水库，总库容408.59万m3，有效库容196.59万m3，滞洪库容120万m3，死库容92万m3，已淤积库容112万m3，坝前淤积高程912.5m。该库于1977年10月动工修建，1980年竣工，运用至今。水库枢纽由大坝、溢洪道、放水洞三大部分组成。大坝为均质土坝，原设计坝高31m，坝顶长260m，坝顶宽7.5m，坝基宽172.2m。大坝迎水坡分为三级，平均坡比1：3，干砌块石护坡；背水坡分为三级，平均坡比1：2.5，草皮护坡。坝后采用棱柱式堆石排水体，排水体顶宽1m，高4.2m，坡比1：1.5。原设计坝顶高程927m，经2003年7月实测，局部坝顶高程为924.83m926.6m，比设计坝高低0.4m2.17m。溢洪道位于大坝左岸的土基上，全长458m，梯形断面，浆砌石衬砌，底宽16m13m，侧墙高3.6m，边坡比1:0.250.6。溢洪道由喇叭形进口、宽顶堰、缓流段和陡坡段组成。堰顶高程921.5m，堰宽16m，堰长10m，堰后缓流段底坡1:200，缓流段下接一级陡坡，底坡1:7.3。一级陡坡消力池位于半径R=30m，弧心角=56.5的弯道段，消力池长宽深=25151.7m，现已冲毁。消力池下接二级陡坡，底坡1：10，出口未建消能工，出口河道高程893.76m，设计最大泄量224m3/s。放水洞位于坝左肩，卧管取水，洞进口高程910.0m，洞长91.5m，断面为城门洞型，高1.5m，宽1.0m,浆砌片石衬砌，底坡1:200，设计放水流量1.23m3/s。该库的效益主要是：设计抽灌面积1.3万亩，实际灌溉面积曾达到0.5万亩（扬程131.7m）；规划向下游的永寿县水厂年供水130万m3。该库一旦失事，将冲毁下游的水厂、制药厂抽水站、永甘公路桥，并危及下游的乾陵水库及沿岸数万名群众的生命财产安全。2.2 水库目前存在的主要问题根据大坝安全鉴定报告及本次设计对工程实地勘察调查分析结果，水库目前存在的主要病害是：防洪标准低。一是大坝局部高度比原设计坝高低0.42.17m，校核洪水可能翻坝。二是溢洪道不能确保设计洪水安全通过。仅能达到约30年一遇的防洪标准。大坝填筑质量差，坝体裂缝、塌坑时有出现。大坝迎水坡护坡破坏严重，背水坡排水不畅，坝脚排水体几乎看不见片石砌护，仅有一些砾卵石堆积。溢洪道泄洪不安全。溢洪道修建于土基上，长约450m，一级陡坡消力池位于半径R=30m、弧心角=56.5的弯道段，已被山洪冲毁，完全丧失了消力功能。二级陡坡下游，即溢洪道出口无消能工程。溢洪道现有的浆砌石因石块风化、脱落、衬砌面凹凸不平等，几乎全部不能利用。放水洞取水卧管严重漏水，洞内有多处裂缝，距洞出口3090m段洞顶及部分侧墙出现渗滴水现象，洞顶拱部砌石多处石间缝无砂浆。大坝无监测设施和通讯设备，无防汛抢险道路，放水方式落后。2.3 除险加固的必要性水库原设计灌溉面积1.3万亩，长期以来水库带病运行，灌区用水无法保证；规划向水库下游（1.8km）的永寿县水厂年供水130万m3,现状工程无法保证向水厂正常供水；水库的安危，涉及其下游水厂、永寿药厂抽水站、永甘公路、乾陵水库以及沿线数万人的安全。综上所述，尽快实施水库除险加固工程，对于促进水库灌区人民奔向小康社会、推进永寿县城市化建设进程和经济社会的全面发展、确保水库下游沿岸人民的防洪保安是一项十分紧迫的举措。3 水 文3.1 流域概况漠谷河属渭河水系漆水河支流，发源于永寿县麻亭镇、流经乾县、武功、于武功镇麦河口入漆水河，流域全长80.6km，流域面积481.7km2，河道比降6.3%。漠谷河流域在6070年代期间，自上而下共修建了4座水库,即：永寿县的水库（小型），乾县的乾陵水库（小型）,老鸦咀水库（中型）和大北沟水库（中型）。流域在乾陵水库以上属黄土丘陵沟壑区,地面和沟道坡度较大,植被较好。乾陵水库以下为黄土台塬区，地面及河道坡度较缓，河床深切、窄深，岸坡高陡，植被稀少，水土流失严重。水库位于永寿县监军镇等驾坡村的河道上，坝址以上流域面积51.66km2，流域长度14.63km，河道比降1.3% ，1959年在上游东西支沟分别修建了五龙泉和王家沟陂塘,集水面积分别为5.17km2和3.15km2。 漠谷河流域属温暖带大陆性季风气候， 四季冷暖分明，冬季寒冷多风，夏季湿热多暴雨，多年平均降雨量为609.5mm， 年最大降雨量857.3mm，年最小降雨量298mm,降雨量年内分配不均, 79月份降雨量占全年50%以上，且多以暴雨形式出现。多年平均蒸发量1257mm，多年平均气温10.8，极端最高气温38.9，极端最低气温-18，无霜期207天，多年平均冻土深度56cm，最大冻土深度60cm，最大风速18m/s。水库坝址以上河道常流量0.1m3/s，径流主要由降雨形成。3.2 水文资料 水库所在的漠谷河流域内无水文测站，属无资料地区，故本次坝址处径流和设计洪水计算，采用咸阳市水文手册（以下简称手册）推荐的推理公式法、综合参数法和经验公式法进行计算。水库上游东西支沟修建的五龙泉和王家沟陂塘，由于集水面积小，容积小、设计标准低，本次水文计算不计其影响。3.3径流径流计算采用手册中径流深法和径流系数法分别计算分析确定。径流深法计算公式:W=YF/10式中：W流域多年平均径流量（万m3);Y流域平均年径流深（mm）, Y=71mm;F流域面积（km2）, F=51.66km2;经计算：W=366.8万m3。 径流系数法：计算公式：W=a1000FH式中：a径流系数，查知a=0.11；H多年平均年降水量（mm），查知H=600mm；W、F意义同前；计算得：W=341万m3。 根据上述两种方法计算结果确定水库多年平均径流量为350万m3。 设计年径流量从手册中查得流域内Cv=0.56 ， Cs=2.5Cv，不同频率的年径流量分别为：W50%=305万m3 ，W75%=207万m3,W90%=147万m3, W95%=119万m3。 径流月分配采用邻近流域漆水河好寺河站典型年径流月分配比例进行计算，计算结果见下表：设计年径流月分配表表3-1 单位：万m33.4 洪水3.4.1 经验公式法采用公式：QP=KPFn 公式：QP重现期为P的设计洪峰流量（m3/s）； F设计流域面积，51.66km2； KP重现期为P的经验参数； n 指数；设计洪水计算成果表（经验公式法）表3-23.4.2 由暴雨资料推求设计洪水推理公式法设计暴雨因水库控制流域面积51.66km2，小于300km2，按手册规定，取设计点暴雨历时为12小时，由手册查得流域几何中心不同历时1、3、6、24小时最大点暴雨量均值Hi及变差系数CV，取CS=3.5CV，查皮一型曲线得模比系数KP值，由公式Htp点=KpHt，求各频率的设计点暴雨量。其中H12p= （H24pH6p）0.5。各历时点暴雨参数表表3-3各历时点暴雨量成果表 表3-4 单位： mm 各历时面暴雨量计算 公式：Htp面=tHtp点 式中：t=1/（1+atF）bt Htp面设计历时为t的设计频率的面雨量(mm) ； Htp点 设计历时为t的设计频率的点雨量(mm) ； t 暴雨历时为t的点面折减系数 ； F流域面积（km2 ）； at、bt参指数。各历时面暴雨量成果表 表3-5 单位： mm 设计暴雨的时程分配：采用手册中同频率分时段控制概化雨型表进行推算。暴雨过程流域形状修正系数：=1.086F-0.036=0.942流域形状的时段改正量H经计算为 P=3.3% H=0.5mm P=0.33% H=0.8mm 产流计算根据手册产流过程按超渗产流模型计算，流域土壤最大蓄水量100mm，取设计前期影响雨量Pa=50mm，求出不同历时的土壤含水量和入渗率，再由各时段的面雨量和对应时段的入渗量推求产流过程。在产流过程中扣除时段平均潜流量，即得净雨过程。R潜=R总15%净雨过程推求详见下表： 净雨过程计算表 3.3%表3-6净雨过程计算表 0.33%表3-7洪峰流量计算流域特征参数计算公式：=汇流参数m计算公式：m=1.340.578hR-0.514流域汇流时间计算公式：=0.278L/mJQm历时为t的洪峰流量公式：Qt=0.278Fht/t上列各式中：F流域面积(km2)，51.66km2；L流域长度(km)，14.63km；J沿流程L的平均比降，1.3%；hR设计净雨量，当hR70mm时，采用70mm；ht相应于t时段的净雨量(mm)；Qm洪峰流量(m3/s)；，经验性指数，这里采用：=，= ；参数计算成果表表3-8由公式=0.278L/mJQm和Qt=0.278Fht/t采用图解法进行计算，设计洪水计算图见图3-1，计算结果见下表：洪峰流量计算成果表（推理公式法）表3-93.4.3 综合参数法采用公式：Qp=CHptfmFnQp不同频率洪峰流量(m3/s)；F流域面积(km2)；C、m、n经验性参、指数；Hpt设计频率某时段净雨量（mm）；f流域形状系数，f= ；L流域长度(km)；计算结果见下表：洪峰流量计算成果表（综合参数法）表3-103.4.4 设计洪峰选用水库设计洪水，除本次设计中进行复核外，该库大坝安全鉴定中也做过复核计算，现将两次洪水计算成果汇总于后，以比较选用。 本次设计洪水计算成果表 表3-11 单位：m3/s大坝安鉴复核表3-12 单位：m3/s 另外，从手册中公布的历史洪水调查成果查知，漠谷河乾县袁家庄断面，流域面积245km2，1925年8月3日，洪峰流量897m3/s。重现期60年（较可靠），1954年8月16日，流量547m3/s，重现期30年（可靠），由此推得水库30年一遇洪峰流量为213m3/s，300年一遇洪峰流量432m3/s。从本次洪水计算三种方法的结果来看，经验公式法和综合参数法结果比较接近，但校核洪水峰值偏大，而推理公式法计算结果比较适中，且与大坝安鉴洪水复核的结果比较接近。由历史洪水调查推算的水库洪水流量均与综合参数法结果接近。综上所述，并考虑到咸阳市实用水文手册中的推理公式法对小流域洪水计算有一定的精度，较多的采用了流域的特征值和经验参数，即代表了区域洪水的共性，又突出了计算流域洪水的特性，因此其成果的精度和实用性较高，所以采用推理公式法求得的设计洪水成果值，即：P=3.3% 时 Qm=217m3/sP=0.33% 时 Qm=385m3/s3.4.5 洪水总量采用设计流域面积和产流历时时段内的净雨深的乘积求得。计算公式：W=1000htcF 经计算：W3.3%=242万m3 W0.33%=431万m3 3.5设计洪水过程线地面洪水过程线采用五点概化模式，各参数如下：Ka=0.11 K b=0.185 K c=0.245 k=0.210回加潜流采用公式：Q潜max=0.556 潜流过程按等腰三角形叠加，起点与地面径流过程对应，峰值则置于地面径流过程的终止点。设计洪水过程线特征值表（3.3%) 表3-13 注：W=W面+W潜=240.5+72.5=313万m3。校核洪水过程线特征值表（0.33%） 表3-14注：W=W面+W潜=429.6+129.4=559万m3。水库洪水过程线表 表3-15设计洪水过程线见图3-2。3.6 水库泥沙 按侵蚀模数法计算查手册侵蚀模数图，水库流域上游侵蚀模数为5001000T/km2年，下游为20002500T/km2年，考虑到水库流域大部分为土石山区，植被较好，采用侵蚀模数为1500T/km2年。河流输沙量：150051.66=7.7万t/年泥沙容重取1.4t/m3，来沙量为5.5万m3/年。 按水库实测淤积量推算水库无排砂条件，其库内泥沙淤积量可作为推算河流来砂的依据。水库始建于1977年，1980年建成运行，水库拦砂从78年开始，经2003年7月对水库淤积进行实测，测得淤积高程为912.5m，淤积量为112万m3，计算得年平均淤积量为4.48万m3。此值与侵蚀模数法计算数值相差不大，因此确定水库上游河道来砂量按4.48万m3/年计算。4 工程地质本阶段地质勘察工作，共布设钻孔4个，进深150.5m，探井11个，进深89m，取原状土样47组，扰动土样及砂卵石样各2组，水样3组；三轴试验（CU）8组，标准贯入试验44次，重（2）型试验15次；水位观测8次，测放坑孔18次，测绘库区地质平面图(1:10000)13km2，坝址区地质平面图(1:1000)0.4km2，地质剖面图(1:500)1.7km。下面就主要工程地质条件作以简要阐述：4.1 区域地质概况工程区位于渭北黄土高塬南部边缘地带的黄土丘陵沟壑区，沟谷深切，地形较破碎，黄土塬面向南倾斜，高程9001050m，漠谷河自西北流向东南，河谷狭窄，河曲发育，谷底宽3070m，河床漫滩两岸发育有一三级阶地，阶地堆积物二元结构清晰。上部黄土、壤土，下部砂、卵（砾）石。区域地层出露由老到新为：奥陶系下统（01），二叠系上统孙家沟组（P2S），三叠系中统铜川组（T2t）及第四系（Q）。工程区位于鄂尔多斯台拗南缘，属祁吕贺山字型构造前弧东翼与秦岭纬向构造体系的复合部位。对工程区稳定有影响的全新活动断裂有：岐山乾县富平活动断裂及五峰山口镇西寨活动断裂带。按中国地震动参数区划图（2001）划分，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震基本烈度7度。区内地下水按含水层岩性为孔隙裂隙潜水、基岩裂隙水，孔隙裂隙水含水层岩性为冲积、洪积的壤土、砂壤土、砂卵石层和风洪积黄土状壤土。基岩裂隙水含水层岩性为奥陶系下统灰岩、二叠系、三叠系砂泥岩互层。地下水补给来源主要为大气降水，排泄于附近的沟谷和河流。4.2 库区工程地质条件水库位于黄土高塬南部边缘的漠谷河上游，水库回水1.8km，库区两岸“V”字型黄土沟壑发育，地形破碎，冲沟切深60100m，库区边坡主要由中更新统黄土状壤土组成,坡面倾角：近坝区600m范围内4050，局部大于60，其它地段3040。库区两岸地下水类型以第四系松散孔隙裂隙潜水为主，地下水补给库水。库区地形封闭，两岸黄土塬体宽厚，库盆由弱透水的黄土状壤土构成，地下水位高于正常库水位，水库渗漏问题不存在。近坝区库两岸边坡较陡，随着库水位升高存在塌岸问题，库区上游黄土坡面倾角一般3040，基本稳定。根据工程地质类比和预测，近坝区水库塌岸宽度一般510m，塌岸高度1520m左右，估算总塌岸量10万m3左右。库区河谷狭窄，无浸没及淹没问题。水库淤积物的主要来源，一是洪水携带泥沙，二是库区塌岸、滑坡等。4.3 水库枢纽区工程地质条件枢纽区河谷呈“U”型发育，河床及漫滩宽60100m，高程890900m左右。河床两岸发育有一、二、三级阶地，一、二级阶地呈条带状分布，宽2035m，阶面高程：一级阶地901905m，二级阶地908915m；三级阶地呈块状残留于河谷凹岸，阶面宽150200m，高程940960m。一、二级阶地属内叠阶地，三级阶地属侵蚀堆积阶地，阶地堆积物二元结构清晰。河谷两岸黄土斜坡高8090m，坡面倾角3045，基本稳定，局部地段大于60，稳定性差。1983年11月库水位为918.55m时，大坝上游左岸200300m处陡坡地带曾发生滑坡，滑坡体宽150200m，长80150m，大部分淹没于库水位以下，减少库容约50万m3，滑坡体滑动方向5060，应属水库滑坡。枢纽区地层岩性按岩土工程地质特征由新到老可划分为12个工程地质单元：人工填土(Q4S)，淤泥质壤土(Q4l)，粉质壤土(Q4col+dl、Q4del)，全新统冲洪积层(Q4al+Pl），壤土（Q4dl+Pl），全新统冲洪积层（Q4lal+Pl），黄土（Q32eol），上更新统冲洪积层（Q3al+Pl），黄土状壤土（Q2eol+Pl），中更新统冲洪积层（Q2al+Pl），二叠系上统孙家沟组砂岩（P2S）。地质构造：坝址区没有发现断层，砂岩走向6080,倾向NW,倾角812。水文地质：坝址区地下水以第四系孔隙潜水为主。河漫滩地下水位埋深0.35.0m，含水层以卵（砾）石为主，卵（砾）石层渗透系数K=1015m/d；两坝肩地下水补给河水，含水层岩性上部为黄土状壤土，下部卵（砾）石层，黄土状壤土属弱透水层。河水及地下水对砼无腐蚀性。岩土的物理力学性质：土层物理力学指标统计成果及建议值如表4-1，土的三轴压缩试验成果汇总如表4-2，三轴剪切试验应力圆和强度包线如图4-1；因物理力学指标统计属小样本统计，地质建议值的取值原则采用：比重、液限、塑限取小值平均值；含水量、压缩系数、渗透系数取大值平均值；密度、压缩模量取小值平均值；抗剪强度按照SL274-2001碾压式土石坝设计规范附录三第二节规定整理。根据工程地质类比，砂岩属中硬岩，强风化岩体基本质量级别为类，弱风化岩体基本质量级别为类。4.4 土坝工程地质条件4.4.1 坝基坝基土层分为两层，上部（Q4aL+PL）壤土及含砾壤土-1，厚5.06.0m；下部为砂岩。壤土-1松软软塑，渗透系数K=110-4cm/s；砂岩表部的强风化带厚2.0m，岩体破碎， 弱风化带岩体比较完整。根据工程地质类比，强风化带岩体基本质量级别为级，抗剪断强度f=0.70，c=0.3MP a-1,E0=200MP a，透水率q15LU，中等透水；弱风化带岩体比较完整， 基本质量级别为级，抗剪断强度f=0.85，c=1.0MP a-1，E0=1000MP a，透水率q10LU，弱透水。坝基防渗：设计采用砼浆砌石截水墙防渗，槽底宽5m，坡比1:0.83。从ZK2可以钻孔资料来看，截水槽地基为弱透水的含砾壤土-1，不存在卵（砾）石层。坝前水库淤积的粉质壤土厚1718m，渗透系数K110-4cm/s，起到了天然防渗铺盖作用，所以坝基渗漏轻微。4.4.2 左坝肩左坝肩土层分为两部分，上部（高程900m以上）为三级阶地堆积的黄土状壤土-2，属非湿陷性中压缩性土，弱透水；下部为残留的二级阶地堆积，高程900m以下为卵（砾）石夹砂，稍密，渗透系数K=1015m/d，强透水。从勘探资料来看，砾（卵）石夹砂层与三级阶地下部堆积的卵（砾）石连通，形成了左坝肩渗漏通道。卵（砾）石层顶