某拱坝除险加固初步设计
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第一章 综合说明
1.1概况
1.1.1水库基本情况
高桥坑水库位于梅县松源镇豪秀村,距梅县新县城约82km,所属松源河水系,水库始建于1982年,坝址以上集雨面积1.5km2,河流长度2.0km,河流坡降J为0.198,流域内大部分为高丘区,土壤以砂壤土为主,植被良好,无工业等污染,水质较好。水库总库容15.04万方,属小(二)型水库。该水库主要是起防洪及灌溉农田、果树等作用。
本工程的任务是根据高桥坑水库《水库大坝安全检查情况报告书》安全检查结果,对水库大坝、溢洪设施、输水设施等建筑物存在问题进行除险加固,消除工程隐患,提高本工程的防洪抗灾能力,达到国家规定的安全标准,保证水库能安全运行,确保水库下游人民群众生命财产安全,充分发挥工程效益。
1、该水库大坝坝型为浆砌石拱坝,土坝坝顶高程为69.0m;坝顶长57m,坝顶宽2.2 m~4m;最低河床高程53m,最大坝高16m;迎水坡垂直,背水坡坡度为1:0.3。
2、溢洪设施:水库溢洪道位于大坝中部,泄洪方式为开敞式实用堰泄洪,总宽度25m,溢洪道堰顶高程为67.00m;边墙及底板衬砌破损严重,末端设有消能设施。
3、输水涵管:输水涵管为钢筋混凝土圆管,直径为0.8m,涵头高程55.00m,涵管长25m,配备相应的手动启闭机。 4、水库特征值:水库原设计灌溉面积为600亩。正常水位为67m,相应正常库容12.758m3;死水位55.00m,死库容1万m3。
1.1.2水文气象
高桥坑水库所在松源河水系无实测雨量及水文资料,所用水文水利计算资料来自《广东省暴雨参数等值线》及《广东省暴雨径流查算图表》。
高桥坑水库集雨面积F=1.5km2,河流长度L=2km,河床坡降J=0.198,经现场勘查,集水区域下垫面土壤植被中等,以针叶林为主的灌木丛,土壤以砂壤土为主,透水性能中等,河床可见裸露岩石。
梅县属亚热带季风气候,温差较大,多年平均气温为21.2℃,极端最高气温为39.5℃,极端最底气温为-7.5℃,降雨量充沛,但年内分配不均,春旱夏涝,特别是冬半年即10月至次年3月,雨量稀少,较为干旱。夏半年4--9月雨量较集中,容易造成洪涝灾害。多年平均降雨量为1500mm,多年平均径流深700mm,多年平均最大风速为13m/s。
1.1.3工程地质
高桥坑水库位于梅县松源镇大水坝村,据现场勘查,该地区属高山丘陵型地貌,水库坝体两肩山体雄厚,河谷呈“U”字型,大坝两肩山势较高,库区内植被发育良好,山体表层基本为残坡积土层覆盖。工程所在区地震烈度为Ⅵ等。
根据区域地质资料,区内出露地层较为简单,主要有第四系、泥盆系地层。在库区的范围内未发现有构造活动等。工程所在区地震烈度为Ⅵ等。高桥坑水库除险加固工程,需少量天然建筑材料,砂、石料用量很少,采用外购。 1.1.4工程特性表
水库特性表
序号及项目 单位 数量或名称
备 注
加固前 加固后
一、水文
1、集水面积△ km2 1.5 1.5
2、设计洪水标准△ P(%) 不详 5
3、设计洪水流量△ m3/s 不详 52.1
4、校核洪水标准△ P(%) 不详 0.5
5、校核洪水流量△ m3/s 不详 71.1
6、施工导流 P(%)
7、施工导流 m3/s
二、水库
1、校核洪水位△ m 不详 68.05
2、设计洪水位△ m 不详 67.84
3、正常蓄水位△ m 67 67
4、死水位△ m 55 55
5、校核洪水相应库容△ 104m3 不详 15.04
6、设计洪水相位库容△ 104m3 不详 14.6
7、正常蓄水相应库容△ 104m3 12.758 12.758
8、死库容△ 104m3 0.5 0.5 三、下泄流量
1、校核洪水位下泄流量 m3/s 不详 60.4
2、设计洪水位下泄流量 m3/s 不详 43.1
四、工程效益
1、捍卫人口 人 1000 1000
2、捍卫耕地 公顷 800 800
3、灌溉面积 亩 600 600
4、供水 m3/d 无 无
5、发电装机 kw 无 无
五、主要建筑物
(一)挡水建筑物
A、主坝
1、型式△ 浆砌石拱坝 浆砌石拱坝
2、顶部(防浪墙顶)高程 m 69 69
3、最大坝高△ m 16 16
4、坝顶宽度△ m 2.2~4 2.2~4
5、坝顶长度△ m 57 57
B、副坝 无 无
1、型式△
2、顶部(防浪墙顶)高程 m
3、最大坝高△ m 4、坝顶宽度△ m
5、坝顶长度△ m
(二)输水建筑物
1、型式△ 钢筋砼圆管 钢筋砼圆管
2、断面尺寸△ m 0.8 0.8
3、长度△ m 25 25
4、闸门型式 铸铁盖板 铸铁盖板
(三)泄水建筑物
1、型式△ 实用堰 实用堰
2、堰顶高程△ m 67 67
3、过水净宽△ m 25 25
4、溢流段长度 m 6.5 6.5
5、消能方式△ 挑流 挑流
6、闸门型式 无 无
1.2工程存在问题
根据检查小组的检查情况及意见,水库存在的主要问题分述如下:
1.2.1大坝存在问题
1、大坝坝体有较明显的渗漏。
2、由于当时施工工艺等原因,坝基有较明显的渗漏现象。
3、坝顶砼护栏破旧,失去了其作用。
4、坝顶批挡破损严重,后坡未批挡。
1.2.2溢洪道存在的问题 1、原溢流面砼和挑坎破损严重。
2、溢洪道原有侧墙水泥砂浆批挡部分脱落。
1.2.3输水涵管存在的问题
涵头及启闭设施均老化破损不能正常使用。拉杆房屋顶漏水严重。涵头侧冲刷较严重,需要加强护岸。
1.2.4其它设施存在问题
原管养房破旧;仍有3km防汛道路不同,1km防汛道路破烂难行;缺少观测设备和防汛物料;未配置小型水库动态监管系统。
1.3加固采用的工程等级和洪水标准
1.3.1工程等级
根据国家行业标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),查得梅县松源镇高桥坑水库属Ⅴ等工程,主要建筑物按5级设计,次要建筑物按5级设计。
1.3.2洪水标准
永久性挡水和泄水建筑物,设计洪水采用20年一遇,校核洪水采用200年一遇。
1.4除险加固项目及措施
1.4.1大坝加固措施
前坡面新建砼面板防渗,用锚筋和钢筋网与原坝体固定。拆除原有护栏并新建镀锌钢管护栏。大坝进行坝基防渗灌浆。坝顶和后坡重新批挡。
1.4.2溢洪道加固措施
拆除原有溢流面砼并重新浇筑。拆除侧墙批挡并重新批挡。 1.4.3输水设施加固措施
维修涵头、拉杆支墩、步级;更换拉杆启闭机和涵头盖板;完善护岸砼。
1.4.4其它设施加固措施
重建管养房,管养房建成后,并备置观测设施、交通工具和防汛备料。配置小型水库动态监管系统。维修从豪秀村村至水库坝顶1km防汛道路,新开防汛道路3km。完善坝顶钢结构人行便桥。
1.5工程投资概算
1.5.1建筑工程量
主要工程量:土方明挖0.2万m3、土石方填筑0.004万m3、石方明挖0.004万m3、混凝土391.2m3、模板931 m2、钢筋制安921t、固结灌浆459.3m。主要材料用量:水泥156.66t、钢筋6.94t、碎石347.54 m3、块石41.47m3、砂279.22m3。
1.5.2工程投资
高桥坑水库除险加固工程总投资233.98万元,其中:建筑工程费138.67万元,金属结构设备及安装工程费3.57万元,临时工程费25.17万元,预备费11.14万元,专项费用55.43万元。(详见工程投资概算表)
1.5.3资金筹措
本工程总投资233.98万元,由于梅县是边远山区县,所以该工程项目实施资金要求国家投资187万元,其余的46.98万元由我县自筹解决。
1.6工程效益
该水库灌溉面积600亩,改善灌溉面积100亩,捍卫下游人口1000多人,房屋800多间,捍卫耕地800亩。水库下游为松源镇豪秀村所在地,还有供水、交通道路等基础设施。如果水库失事,将危及下游人民群众生命财产安全,为保证水库工程安全运行,发挥工程效益,对水库进行除险加固是十分必要和迫切的。
本工程任务是对水库大坝、溢洪设施、输水设施等建筑物进行除险加固,消除工程隐患,提高防洪抗灾能力,达到国家规定的安全标准,保证水库能安全运行,以确保水库下游人民生命财产安全及充分发挥工程效益。
第二章 水文水利计算
2.1工程等级及洪水标准
根据国家行业标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),本工程等级为Ⅴ等。永久性水工建筑物级别:主要建筑物为5级,次要建筑物和临时性水工建筑物为5级。防洪标准:设计洪水重现期为20年(P=5%),校核洪水重现期为200年(P=0.5%),临时性水工建筑物洪水重现期为5年(P=20%)。
2.2工程水文计算
2.2.1基本资料
高桥坑水库集雨面积F=1.5km2,河流长度L=2km,河床坡降J=0.198,经现场勘查,集水区域内下垫面土壤植被发育中等,库区山体表层基本为残坡积土层覆盖,水土流失少,透水性能中等。
本工程属小(二)型水库工程,现分别计算频率P=5%和P=0.5%的洪水过程线,以P=5%为水库设计频率,P=0.5%为水库校核频率。由广东省水文局于2003年编制的《广东省暴雨参数等值线图》及1991年编制的《广东省暴雨径流查算图表使用手册》查算暴雨参数,采用《广东省小汇流水面积设计洪水计算方法——推理公式》(微机版)应用软件进行计算洪水。
基本资料由广东省水文局于2003年编制的《广东省暴雨参数等值线图》及1991年编制的《广东省暴雨径流查算图表使用手册》查得,列于下表: