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11工程概况1.1水库潭沟水库位于旬邑县土桥镇指甲坡村，姜家河上游谭沟口，属渭河水系一级泾河支流姜家河的小支沟潭沟。距县城28km。是一座以解决人畜饮水、防洪、灌溉为主，兼顾养殖的小（一）型水库。自1975年建成以来，已运行近35年，为当地经济发展起到了较大的作用。潭沟水库于1971年7月开始动工兴建，1975年5月基本建成，有效灌溉面积3100亩，该工程属“三边”工程，原设计标准低，施工质差，工程设施配套不完善。工程存在的主要病险问题为：水库除险加固工程2010年5月由陕西省旬邑县水利局委托我院设计，2010年8月完成了初步设计报告，2010年12月1日陕西省水利厅以陕水规划发[2010]464号文批批复了该初步设计报告。2010年12月全部完成施工图纸设计。1.2主坝大坝为均质土坝，坝高47.5m，坝顶长192m，坝面宽9.0m。坝顶高程1379.5m，总库容135万m3，调节库容59万m3，死库容28万m3，，滞洪库容48万m3。1.3放水设施1976改建的泄洪放水设施，洞长125m，进口段为外径DN900的钢筋混凝土管，长32m，后接两个抽水井和放水井闸室。抽水井内装两台潜水泵，闸室装两扇800*800钢闸门。21.4水库工程除险加固任务1.4.1水库安全鉴定：咸阳市水利局和政府各级主管部门，一直对该工程都很重视。2008年5月咸阳市水利局依据水利部颁发的《水库大坝安全鉴定办法》，组织专家对该水库进行了全面系统的安全鉴定工作，评定该水库大坝为三类大坝，并指示水库管理单位“尽快完成除险加固，确保大坝安全正常运行。”安鉴指出工程存在的主要病险问题为：水库防洪不安全。由于水库无溢洪道，泄洪洞进出口坍塌淤堵，抽水设备已经损毁，无法正常泄洪，将导致洪水漫坝，影响大坝安全。经稳定分析，大坝整体结构处于变形不稳定状态。坝体碾压质量差，导致迎水坡滑塌，左坝肩渗漏严重，背水坡坡面坑洼不平，塌坑多，排水渠淤积损坏，坝后排水体失效。泄洪洞进出口已被淤堵，无法泄洪。放水涵洞基础及洞体强度不足。过坝干渠损毁。无安全监测设施和配套管理设施。1.4.2除险加固任务（1）培厚大坝下游坡，使水库满足现行规范的要求。（2）在查明左、右坝肩异常渗漏的基础上，确定经济可行的防渗工程措施。（3）对放水泄洪洞压力段进行防渗处理，更换闸门和启闭机，修补放水泄洪洞及泄洪渠槽。（4）砌护上游坝坡，增建下游坝坡的排水设施。（5）建立、健全大坝安全监测系统。2工程设计要点2.1设计依据及规模32.1.1谭沟水库除险加固工程设计依据如下：1)陕西省水利厅陕水规划发[2010]464号文；2)《谭沟水库除险加固工程初步设计报告》；3)《谭沟水库除险加固工程地质勘察报告》（初设阶段）；4)《现行有关的国家和行业标准、规程、规范及规定。2.1.2工程设计规模潭沟水库除险加固后总库容135万m3、正常蓄水位1372.0m，除险加固工程没有改变水库规模和正常蓄水位。并参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）：谭沟水库为小（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，除险加固工程的建筑物级别为5级。水库大坝的洪水标准按30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核。枢纽区地震基本烈度为Ⅵ度，根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073—1997）有关规定，对建筑物可不进行抗震计算。谭沟水库除险加固后，其运用方式为以灌溉为主、兼顾供水等综合效益的水利枢纽工程。2.1.3径流水库坝址的多年平均径流量为万流量为24.5万m3。2.1.4洪水标准及调洪计算根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（SL252-2000），潭沟水库属四等小（1）型水库，本次设计按照现行国标《防洪标准》(GB50201-94)规定复核，本枢纽工程防洪标准为：设计洪水采用30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。设计洪水成果：P=0.33%Qp=80m3/sW=54万m3P=3.3%Qp=40m3/sW=31万m32.1.5泥沙根据谭沟水库2008年的水库泥沙淤积测量成果，该库总淤积库容为18.0万m3，则年均淤积为0.375万m3/年。42.1.6工程地质2.1.6.1主坝工程地质（1）水库区地质概况①地形地貌工程区位于陕北黄土高原沟壑区南部，地形起伏不平，沟壑纵横，泾河左岸一级支流姜家河上游的小支沟潭沟，潭沟呈“V”型发育，深切黄土原面50～60m，两岸黄土原面平坦开阔，向南微倾，塬面高程1350～1400m。②地层岩性白垩系（K）砂岩，出露于潭沟斜坡下部。中更新统风洪积黄土状壤土夹古土壤(Q2eol+pl)，底部分布砂砾(卵)石，层厚30～100m左右，分布于黄土原区及三、四级阶地。上更新统风积黄土(Q3eol)，覆盖于黄土原顶部及二级阶地，底部有2m左右的细砂夹砂砾石层。全新统坡洪积、冲积、冲洪积壤土(Q4dl+pl、Q41al、Q42al+pl)夹砂卵石，分布于河流阶地下部、一级阶地及河漫滩。③水库渗漏库区地形封闭，两岸黄土原面开阔宽厚，两岸地下水位低于库水位设计高程1362.0m，库盆由Q2黄土状壤土夹古土壤层组成。Q2黄土状壤土夹古土壤层呈弱透水性，无低邻谷及单薄分水岭分布，因此，水库不存在永久性渗漏问题。④水库塌岸库盆岸坡以第四系地层为主，两岸为黄土阶地岸坡，主要由Q2黄土状壤土夹古土壤组成，底部为砂砾石和结核层，岸坡稳定。水库建成蓄水初期在左岸上游100～150m处已形成一定范围的滑塌，滑塌体地形平缓，大部分位于正常蓄水位以下，目前库内自然岸坡整体稳定，对工程正常运行无明显影响。⑤水库淤积据2009年实测资料，现状坝前淤积高程1355.2m，原河床高程1332.5m，建库至今，三十多年的淤积物厚度达22.7m。属典型的多泥砂水库，水库淤积问题突出，须采取上游河谷水土流失综合治理来解决。⑥水库浸没与淹没水库的回水长度及蓄水范围与原库水范围变化不大，故不存在浸没与淹没问题。（2）坝基(坝肩)工程地质条件①坝基5大坝主要由人工填土组成，其下部坝基分布厚约4.1m的淤泥质粘土和厚约1m的薄层砂卵石，底部为砂岩组成河床基底。主坝体以粉粒含量为主的粘性土组成，渗透系数K=0.22～2.89×10-4cm/s，属中等～弱透水。坝基砂卵石，杂色，成分以灰岩为主，泥砂充填，磨圆度亚圆状。渗透系数K=4×10-2cm/s，属强透水地层。坝前库内淤积有22.7m厚淤泥质壤土，渗透系数K=1×10-5cm/s，属弱透水性，坝前淤积已将河床砂卵石全部水平铺盖，构成了相对较好的天然防渗铺盖层，因此，坝基下砂卵石渗漏及渗透变形对大坝稳定性影响较小。②左右坝肩大坝左右坝肩分布的砂卵石，厚度4.0～16.3m，卵石含量40～50%，多呈松散无胶结，属级配不良的卵石土，根据工程类比，渗透系数一般为23～35.9m/d，即2.7～4.2×10－2cm/s，属强透水性地层，在水库高水位运行的工况下，易产生管涌破坏；允许水力比降J允许=0.13，加之两坝肩原施工对岸坡清除不彻底，大坝填筑土与岸坡结合质量较差，也是渗漏及变形的原因之一。因此，左、右坝肩渗漏、渗透的突出，建议应作截渗加固处理。③坝前淤积经2009年6月实测，坝前淤积高程1355.2m，原设计高程1322.5m，淤积厚度22.7m。据室内试验，干重度γd=13.5KN/m3，抗剪强度C=10kPa，Ф=9°。渗透系数K=1.0×10-5cm/s,属微透水。（3）坝体填筑质量坝填筑中各层土的压实程度差异性大，碾压质量不均匀；不合格样的最小值为12.7KN/m3，仅达到施工控制干重度的77%，大坝填筑质量较差。虽经30多年的运行和沉降压实，目前大坝填筑质量仍未达到SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》要求的填筑质量标准，建议应进行加固处理。坝体土的渗透系数K=0.22×10-4～2.89×10-4cm/s，属中等～弱透水性，不完全满足均质土坝防渗标准要求。2.1.6.2其它建筑物的工程地质条件泄洪（放水）洞位于大坝右坝肩，高程1362.0m，洞长125m，泄洪洞进出口已经塌方淤堵，无法泄水，洞壁局部出现环向裂缝。进出口段为Q4坡洪积壤土。2.6.1.3天然建筑材料①土料6土料场选在水库右岸大坝上游三级阶地原面，料场地面平坦，地下水位埋深大于50.0m。堆积地层为Q3黄土和Q2黄土状壤土夹古土壤层，料场长约200m，宽100m，可开采层厚大于5.0～6.0m，用平均厚度法计算土料场的总储量大于10万m3。料场距坝顶约0.5～1.0km，开采运输方便。②砼骨料据调查，工程区附近没有符合《SL251-2000》规范要求的砼粗细骨料。砼粗骨料（砾石）场建议选在距坝址下游3km的姜家河前河村砂石场，其质量指标满足规范要求；砼细骨料建议外购选择渭河砂或沣河砂，距坝区约150km。③石料石料场位于彬县早饭头，为罗系长石砂岩，与薄层砂岩、页岩成互层，岩层近水平，节理极少发育，青灰色，单层厚2.0～4.0m，宽约5.0m，长800m。该料场储量丰富，分布面积较大，开采容易，其质量指标基本满足规范及用量要求。距坝区约65km。可作为工程砌石用料。2.2工程设计要点2.2.1大坝加固设计（1）坝顶高程确定根据调洪演算结果，30年一遇设计洪水位为1374.22m，300年一遇校核洪水位为1377.35m。a/坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，坝顶超高由其中的（5.3.1）式确定：y=R+e+A式中y—坝顶超高（m）;R—最大波浪在坝坡上的爬高（m）;e—最大壅水面高度（m）；A—安全加高（m）。b/坝顶高程计算7依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和。分别按以下运用条件计算，取其最大值。①设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；②校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。c/计算采用的参数根据旬邑县气象站历年实测资料，多年平均最大风速（v）为18m/s。风作用于水域的长度（D）为0.85km，坝上游坡比为1：2.7（顶部）。正常运用条件下，设计风速《规范》采用多年平均最大风速的1.5倍，即27m/s；非常运用条件下，设计风速依《规范》取多年平均最大风速即18m/s。d/计算结果分析坝顶高程计算结果见表2-1。可以看出，校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高起控制作用，而现状坝顶高程为1379.5m，高于复核的坝顶1378.81m，坝顶满足规范要求。坝顶高程计算成果表表2-1单位：m计算项目运用工况设计洪水位+正常条件校核洪水位+非常条件波浪爬高（R）1.310.75风壅水面高（e）0.010.01安全加高（A）0.50.3坝顶超高（y）1.821.06水库静水位1374.771377.75计算坝顶高程1376.591378.812.2.1.1大坝培厚经复核计算，原坝下游坡稳定安全系数不满足规范要求，下游坝坡1365m高程以下需培厚加固坝体，坝顶两侧增设路缘石。2.2.1.2大坝结构设计a）坝顶宽度确定及坝顶路面处理现状坝顶宽度9m,满足规范要求。坝顶路面采用泥结石路面，为了排除雨水，坝顶面以2%的横向坡度向上、下游两侧倾斜。b）大坝结构8大坝培厚在下游坝坡1365m高程以下进行，培厚的下游坡分两级坡比，自下而上分别为1：3、1：2，在变坡的1337m高程处设2m宽的平台。由于下游坝脚原未设排水棱体，岸坡排水沟因坝体培厚而重新修建，故本次增加岸坡排水沟和排水棱体，并在排水棱体下游修一底宽为0.5m的梯形明渠，以便将排水引入下游河道。下游坝坡面采用草皮护坡。2.2.1.3大坝稳定分析a/渗透稳定分析渗透计算是为了确定设计情况下的浸润线及等势线，确定坝体自由水面（浸润线）位置，以进行坝坡稳定分析；计算渗漏量及渗透坡降，从而判断渗透稳定性。根据初设地勘报告试验成果确定的渗流计算参数指标见表2-2渗透计算参数指标表表2-2参数土层名称渗透系数（cm/s）水平垂直坝体填土2.89×10-42.88×10-4坝基砂卵石4×10-24×10-2坝基砂岩1.15×10-41.15×10-4淤积层1.0×10-51.0×10