水库除险加固设计.doc

1. 综合说明
1.1. 项目背景
文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标东径105°51’49”，北纬32°03’10”，距清水乡场镇2km,距广元城区70km。属嘉陵江流域一级支流张家河上游，原是元坝区清水乡境内的一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。自2007年以来工程主要用于清水供水工程的专用饮用水水源，同时灌溉附近的12亩农田。兼具有防洪功能。
本水库原是清水乡文华村四、五、六、七、八社农田的主要灌溉水源，为本地的农业生产作出了重大贡献。但在2007年的清水场镇、文华村、普贤村及关帝庙村的人畜饮水工程规划时，将此水库选定为清水供水工程的饮用水源，并由元坝区水务局、清水乡政府和文华村社共同协商将此水库选定为清水供水工程的专用饮用水水源，本水库灌区的原农田灌溉由清水乡小一型水库--胜利水库调水进行灌溉，本水库只对胜利水库灌溉渠以上的12亩农田进行灌溉，不再作为原灌区的主要农田灌溉水源。
本次设计依然按小二型水库的标准进行除险加固设计。
1.2. 枢纽工程现状
文华水库原是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有灌溉、防洪等综合效益的小（二）型水利枢纽工程。
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0.8km2，总库容为12万m3，兴利库容8.5万m3，死库容1.5万m3，设计灌溉面积0.06万亩，现实际灌面12亩。
1.2.1. 大坝工程现状
工程于1965年4月动工修建，1966年4月完工。现坝高12m，坝顶宽3m，坝顶长110m，实际坝顶高程754.50m，坝基高程742.50m。
大坝为均质土坝,上游坝坡坡比为1:2.4,下游坝坡比为1:2.0,1:3.0。下游坝脚有1：0.5的堆石体，高2m。内坡风浪冲刷严重，大坝内外坝坡及坝顶杂草树木丛生,由于运行较长，加之人畜践踏，坝坡凹凸不平，极不规则。外坡无排水系统。大坝内外坝坡外观质量差。在大坝右肩有明显的散漏现象。同时有白蚁活动及建巢现象。
1.2.2. 溢洪道工程现状
溢洪道位于大坝右坝肩砂质泥岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，总长76m，全部末衬砌，洪水沿坝脚直接泄入自然冲沟中。
堰顶段：堰顶进口高程752.50m，堰顶进口宽度6.5m，出口宽度3m，边墙高2.0m，为干砌块石，现已倒塌极不成形。
控制段：全长30m，边墙高1.5m，左岸为4m高的砂质泥岩陡坡，度板为砂质泥岩，左侧为干砌块石，坡比为1：30。
泄槽段：全长45m，顺坝坡右脚至坝基河沟，全段乱石堆集，未开挖成形，而是自然冲刷，其底板坡度为1：5，
消能设施 :尾端无消能设施。
1.2.3. 放水设施工程现状
放水设施位于坝体左侧，卧管平行坝轴线，涵管垂直于坝轴线，放水孔直径20cm，有10级卧管，级高0.7m，卧管平行于内坝坡。涵管为穿坝建筑，管长45m，高0.8m，宽0.6m，设计放水流量0.10m3/s。
现放水卧管渗漏，需整治。
1.3. 水文及水库特征水位
1.3.1. 水文气象
文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村六社境内的余家坪，坝址地理坐标为105°51’49”，北纬32°03’10”，坝址以上集雨面积0.8km2。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1156mm，无霜期240天。
1.3.2. 洪水标准
文华水库为小(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。
1.3.3. 水库特征水位及流量
死水位745.00m，设计正常蓄水位752.50m，设计洪水位753.50m，校核洪水位754.00m。
设计20年一遇的洪峰流量为19.69m3/s，相应洪水总量16.37万m3;200年一遇洪水时洪峰流量为29.05m3/s,相应洪水总量为26.22万m3。
设计洪水最大下泄洪水流量为16.7m3/s,相应坝上设计洪水为：753.90m，相应水库库容为10.8万m3。
校核洪水最大下泄洪水流量为：27m3/s，相应坝上校核洪水为：764.42m，相应水库总库容为12万m3。
1.4. 工程地质
1.4.1. 库区水文地质及工程地质条件
1、地形地貌
文华水库位于嘉陵江水系一级支流张家河上游，流域形状呈树叶形，地势为北高南低，东陡西缓，地面高程一般在740-940米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200米。最高点烟杆山，海拔940m，最低点坝址处，海拔740m。该区地貌上属于构造剥蚀丘陵地貌，山坡度较缓,沟谷切割较浅，山顶圆滑，谷底一般宽10～30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。
1.4.2. 地震烈度
根据GB 18306－2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单中《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》(1/100万)查得，工程区地震动峰值加速度为0.1g，《四川、甘肃、陕西部分地区地震动反应谱特征周期区划图》(1/100万)查得，工程所在区地震动反应谱特征周期为0.40s，对应地震基本烈度为VII度。
1.5. 枢纽工程除险加固设计
1.5.1. 大坝整治工程
1、对大坝坝顶增设0.6m高的防浪墙。
2、对大坝散漏处采用开挖止水槽回填夯实土料治漏。
3、对大坝内外坝坡清杂去乱，挖填整形。对内坡采用C15砼预制块护坡，外坡种草护坡。
4、泥结石坝顶，增加路沿石，增加下游坡面排水系统。
5、白蚁防治和增设大坝观测设施。
1.5.2. 溢洪道整治工程
对溢洪道进行清杂去乱，按设计标准开挖成形并衬砌。
1.5.3. 放水设施整治工程
将原涵卧管撤除后重新浆砌。
1.6. 施工组织设计
1.6.1. 施工条件
工程对外交通方便，在施工之后需对0.2km长的进库公路整治成泥结石路面。
施工用电可直接在距工程50m处的清水场镇饮用水提水泵房处的变压器上搭接380V线路引至施工点。
钢材、水泥可在广元或元坝城区物资部门或经销商购买，炸药在元坝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50km的嘉陵江洪江采砂场购买。
1.6.2. 主体工程施工
工程施工：采用人工和机械相结合的方式进行，其中以机械开挖为主，人工为辅，运输以5T的自卸汽车为主辅以拖拉机进行场内土石方及材料的运输，对大坝坝体渗漏采用开挖回填止水槽进行渗漏处理。坝坡砼块采用人工预制及安砌，溢洪道采用砼现浇，放水设施采用机械开挖回填夯实，人工撤除浆砌。
1.6.3. 施工总进度
本工程总工期4个月，其中施工准备期半个月，主体工程施工期3个月，工程完建期半个月。
1.7. 工程管理
该工程为汶川地需后除险加固水利工程，业务上受广元市元坝区水务农机局领导，施工和运行管理由太公片区水利农机管理站负责。但整治后交由清水场镇供水站管理，作为清水场镇供水工程的专用水源，原水库管理机构撤除。工程建成后的管护范围、工程监测内容、水库运行调度以及水库防汛渡汛均按小型水利工程管理规定进行管理和乡镇供水工程水源保护条例执行，并及时与上级主管部门备案，在运行中及时互通信息。
1.8. 工程占地补偿
由于该工程为病害整治性质，根据工程整治设计，没有永久占地。
1.9. 环境保护与水土保持
水库水域及两侧陆地，应按饮用水水源保护标准保护。其保护措施如下：本工程施工中水下抛石应严格控制质量，保持水质的清洁，机具维修所产生的废油应该集中收集，尽量重复利用。工程完工后应对临时占地进行绿化，水土保持工程可采取植物措施和工程措施。及时划定水源地保护范围，设置界桩，制定管理及保护条例以保护水质的清洁和安全。
1.10. 工程投资
工程总投资46.03万元，其中建筑工程投资35万元，机电设备安装工程3.15万元，临时工程费0.93万元，独立费用4.27万元，水土保持和环境保护工程0.5万元,工程总投劳0.21万工日。水泥88.4T，河砂271.5m3,卵石134m3。
1.11. 经济评价
该工程经过经济评价，经济净现值60.96万元，远大于零，经济内部收益率19.57%，效益费用比1.93。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
文华水库位于广元市元坝区清水乡文华村境内的余家坪，坝址地理坐标东经105°51’49”，北纬32°03’10”， 距清水乡场镇2km。属嘉陵江一级支流张家河流域，是元坝区清水乡境内的一座以人畜饮用水为主，兼有防洪、农业灌溉等综合利用的小(二)型水利枢纽工程。
流域形状呈树叶形，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740～940米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200米。最高点烟杆山，海拔940m，最低点坝脚处，海拔740m，水库坝址以上集雨面积为0.8km2， 最远分水岭到大坝址处河道长度0.98km，河道平均比降为177‰，河道坡度较缓，水流较平，但流域内植被较好。
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，多年平均降雨量为1043.4mm，最大年降水量126.9mm，最小年降水量626.4mm。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353.6mm。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1285.4mm，无霜期240天，多年平均相对湿度69%，多年平均最大风速14m/s。
2.1.3. 径流
根据《广元县水文手册》，移用三川水文站数据，多年平均年径流深513mm，地下径流深15.8mm，则地表径流深497.20mm。年径流变差系数CV＝0.45，偏差系数采用CS＝2CV。则丰水年P＝20%设计年径流深1317.58mm，平水年P＝50%年径流深为924.79mm，枯水年P＝75%年径流深为333.12mm。故各设计年故各设计频率年径流量分别为105.41万m3、73.98万m3、26.65万m3，平均年径流量分别为0.03m3/s、0.02m3/s、0.008m3/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。其中偏差系数采用CS＝3.5CV。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—暴雨等值线图计算文华水库各控制历时暴雨统计参数如下表：
文华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%
1/6h
16.79
0.38
1.73
2.43
29.07
40.46
1h
44
0.39
1.75
2.48
78.66
109.48
6h
88
0.54
2.07
3.28
182.7
284.4
24h
125
0.56
2.12
3.39
273
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文华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，并采根据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
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F＝0.8km2。L＝0.98km。J＝177‰。
2.2.3. 水库水位～库容曲线复核
工程原无水位库容曲线图表，为保证资料的一致性，本次水位库容曲线采用1:10000万航测图与现场核实的方法勾绘。
文华水库水位H～库容V曲线表
表2-2
H(m)
742
745.5
748
751
752.5
754
754.5
V(万m3)
0
1.5
3
6
8
11
12.5

2.2.4. 水位泄量曲线复核
文华水库溢洪道位于大坝左侧,为开敞式正堰，堰顶高程752.50m，堰宽3m，工程原无水位泄量关系曲线图表，本次按宽顶堰公式 M取1.55，计算下泄流量q,绘制H～q曲线, 计算成果见下表及图。
文华水库溢洪道H～q曲线计算表
表2-3
水库水位Z(m)
752.5
753
753.5
754
754.5
总库容V(万m3)
8
9
11
12
12.5
堰上水位H(m)
0
0.5
1
1.5
2
下泄流量qm3/s
0
1.64
4.65
8.54
13.15

2.3. 设计洪水
2.3.1. 洪水特征
文华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，具有山溪洪水的特性。
2.3.2. 洪水标准
文华水库为小(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，加之是小(二)型水利工程，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 J—沿河长的河道平均坡度。
L—自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km)
1、流域特征值
集雨面积F＝0.8km2,主河道长L＝0.98km,主河道比降J＝177‰。
2、汇流参数m值
流域特征系数θ＝L/(J1/3*F1/4)=3.13 ，m＝0.318θ0.204＝0.4
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。
文华水库暴雨参数成果表
表2-4
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
文华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。K5%=1.33 K0.5%=1.57.
6、流域汇流时间
计算公式：
7、验算m′值
验算公式：m′=0.278×L÷(×J1/3×Q1/4)，结果要使m′=m
8、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：
文华水库洪峰流量计算成果表
表2-5
P(%)
n1
S1p
τ0
τ
μ
μ0
ψ
Qp
Tp
m/
5
0.444
78.66
0.63
0.64
5.01
6.66
0.92
19.69
2.31
0.36
0.5
0.444
109.48
0.57
0.58
5.01
7.86
0.94
29.05
2.51
0.36
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
由于该水库无任务原始资料可查，也就无可对比性原始数据，但该水库所控制的集水面积较小，只有0.8km2，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
文华水库起调水位定为正常蓄水位752.50m，相应库容8.5万m3。
2.5.2. 水位～库容曲线
见表2—2，见水位～库容曲线图。
2.5.3. 水位～泄量曲线
见表2—3，见水位～下泄流量曲线图。
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=12.11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%
HTP(mm)
H24p
α
n3
WP(万m3)
5
223.85
273.00
0.91
0.71
16.37
0.5
352.40
434.20
0.93
0.70
26.22
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=2.31小时； P=0.5%，TP=2.51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Q=0.014*F0.984，平均加入设计洪水过程线中。
文华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
0.01
0.00
0.01
0.05
0.11
0.25
1.00
0.28
1.46
0.1
0.15
0.35
1.98
0.38
2.92
0.2
0.2
0.46
3.95
0.50
5.82
0.4
0.245
0.57
7.89
0.61
11.63
0.6
0.315
0.73
11.83
0.79
17.44
0.8
0.4
0.92
15.76
1.00
23.25
0.95
0.495
1.14
18.72
1.24
27.61
1
0.6
1.39
19.70
1.51
29.07
0.95
0.7
1.62
18.72
1.76
27.61
0.8
0.815
1.88
15.76
2.04
23.25
0.6
0.985
2.28
11.83
2.47
17.44
0.4
1.235
2.85
7.89
3.10
11.63
0.2
1.64
3.79
3.95
4.11
5.82
0.1
2.1
4.85
1.98
5.27
2.92
0.05
2.58
5.96
1.00
6.47
1.46
0
3.85
8.90
0.01
9.66
0.01

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，复核文华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，根据H-V和H-q进行单辅助曲线的计算,间隔时间△t取1小时，然后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，调洪成果见表：
调洪演算成果表
表2-8
频率P（%）
最大下泄流量（m3/s）
库 容（万m3）
最高库水位（m）
5
16.7
10.8
753.9
0.5
27
12
754.42

2.6. 坝顶高程复核
2.6.1. 坝顶超高标准
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0.100m，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
根据元坝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：文华水库大坝附近水域形状较不规则，故吹程采用De=ΣDicos2αi/Σcosαi计算。经反复量算，De=0.22km。
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 GLm=0.33w-1/2.15(gD/w2)1/3.75
其计算和复核成果见表2-10。
文华水库坝顶超高计算表
表2—9

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)
220
220

水域平均水深Hm (m)
8.4
8.92

坝坡坡比ｍ
2.4
2.4

经验系数KW
1.02
1.02

经验系数K△
0.9
0.9

波高hP
0.296
0.178

平均波高hm
0.152
0.091

平均波长Lm
3.937
2.623

平均爬高Rm
0.273
0.173

波浪爬高R
0.502
0.318

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
1.002
0.618
1.618

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。
文华水库坝顶高程复核成果表
表2-10
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
753.9
1.002
754.902
754.5
-0.402
不满足
2
0.5
754.42
0.618
755.038
754.5
-0.538
不满足
3

752.5
1.618
754.118
754.5
0.382
满足
通过坝顶高程复核：文华水库大坝坝顶高程复核后为755.038m，现大坝坝顶经实测为754.50m，故现大坝坝顶高程不满足防洪要求。
2.7. 水雨情观测和通讯设备
本次设计在水库大处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. 形地貌及物理地质现象
文华水库位于嘉陵江水系马蹄滩流域何家河上游，流域形状呈椭形，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740--940米之间，沟谷与山顶之间相对高差为200米。最高点烟杆山，海拔940m，最低点坝脚处，海拔740m，山顶圆浑，沟谷平缓，谷底一般宽5～30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。
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50～100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5～15°，右岸坡度5～20°，左右坝肩凸出的山嘴较不明显，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
由于文华水库属小(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Ⅷ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
由于文华水库属小(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石道角水库震损应急方案 (由长江水利委员会长江勘测规划设计研究院编制)和新华水库地勘资料中的指标进行综合分析确定。
文华水库的坝体土参数
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)
摩擦角
(°)
内聚力
(kPa)
摩擦角
(°)
填土
22
15
27
17
1980
1860
30
0.3
5.71×10-4
堆石棱体
0
32
0
34
2120
2060

5.1×10-1
抛石体
0
27
0
29
1930
1780

4. 除险加固设计
4.1. 枢纽工程现状及存在的问题
4.1.1. 大坝工程
1、大坝工程现状
工程于1965年动工修建，于1966年4月完工，现有坝高12m，坝顶宽3.0 m，坝顶长110m，设计正常蓄水位752.50m，死水位745.50mm，实际坝顶高程754.100m，坝基高程742.100m。
大坝为均质土坝，现上游坝坡坡比为1:2.4，下游坝坡坡比为1:2.0，1：3.0，外坡坝脚堆石体高2m，坡比为1：0.2。
内坡无堆石体，外坡面无排水系统，左坝肩散漏。大坝外坡杂草树木丛生，且有大量杂灌，由于运行较长，加之人畜践踏，坝坡凹凸不平，极不规则。
2、大坝存在的问题
①大坝左坝肩散漏
在5.12地震后的不断余震中，该水库的左坝肩散漏较严重。主要在左坝肩坝顶以下3m处，据管理人员和群众反应，当水库蓄水达到正常蓄水位下1.5m时开始散漏，水位增加其渗漏逐渐增大，据此分析该渗漏为坝体上部施工回填碾压质量不佳所致。
②通过水文计算和坝顶高程复核表明，该水库大坝高度不能满足规范要求的防洪标准，需加高大坝0.6m。
大坝外观质量差
内外坡坡度无任何护坡措施，风浪淘蚀严重，部分坝坡呈现倒坡和直坡现象，大坝外观成不规则勾壑状，质量极差。整个坝体水面之外的全是树木杂灌密立，行走困难。
大坝外坡有白蚁活动及建巢现象。
4.1.2. 溢洪道工程工程
1、溢洪道现状
溢洪道位于大坝右坝肩砂质泥岩基础上，为开敞式正堰溢洪道，总长76m，全部末衬砌，洪水沿坝脚直接泄入自然冲沟中。
堰顶段：堰顶进口高程752.50m，堰顶进口宽度6.5m，出口宽度3m，边墙高2.0m，为干砌块石，现已倒塌极不成形。
控制段：全长30m，边墙高1.5m，左岸为4m高的砂质泥岩陡坡，度板为砂质泥岩，左侧为干砌块石，坡比为1：30。
泄槽段：全长45m，顺坝坡右脚至坝基河沟，全段乱石堆集，未开挖成形，而是自然冲刷，其底板坡度为1：5，
溢洪道泄洪断面够，已浆砌，运行正常。
2、溢洪道存在的问题
行洪能力不足
据调洪演算结果表明，最大下泄流量为27m3/s，而溢洪道现状只能满足17m3/s。
边墙末衬砌，尾段末成形
已开挖成形的控制段末衬砌，泄槽段末成形且直冲坝脚危及大坝坝体的稳定及安全运行。
4.1.3. 放水设施
1、放水设施现状
放水设施位于大坝右坝肩，放水卧管布置在库内右岸边垂直于坝轴线放水孔20cm，共10级，级差70cm,涵管为穿坝建筑，管长45m，高0.8m，宽0.6m，设计放水流量0.1m3/s。
2、放水设施存在的问题
现场检查时，涵卧管有渗漏现象。
4.1.4. 其它设施
大坝无任何变形、位移渗流观测设施设备，因此无法通过观测设施对大坝安全状况作出准确而及时的评价。
4.2. 工程设计依据
4.2.1. 工程等别及建筑物级别
文华水库总库容12万m3,有效库容8.5万m3，设计灌面为0.06万亩，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）之规定，该水库为小(二)型水利枢纽工程，工程等别为五等水利枢纽工程，枢纽工程主要建筑物为5级。
4.2.2. 防洪标准
文华水库为小（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。
4.2.3. 设计采用主要规范
①《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）;
②《防洪标准》（GB50201—94）;
③《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）；
④《溢洪道设计规范》(SL253--2000)；
⑤《碾压式土石坝施工组织设计导则》（DL/T5116—2000）；
⑥《土石坝劈裂灌浆设计规范》；
⑦《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；
⑧《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1984年)；
⑨《土石坝安全监测技术规范》(SLS60-94)；
⑩《水库工程管理设计规范》SL106-96。
4.2.4. 设计采用的主要技术文件
①枢纽平面布置图；
②实测最大断面图；
③《水力学》(第二版下册)；
④《万分之一航测图》。
4.3. 总体设计方案
根据安全鉴定结论，本