丰收水库综合说明

11综合说明1.1绪言丰收水库位于驻马店市汝南县金铺镇姚寨村委，在淮河流域小洪河水系南马肠河支流廖沟河上游，设计控制流域面积6.59km2，总库容11.8万m3。是一座以防洪为主，结合灌溉、养殖等综合利用的小(2)型水库。水库于1958年竣工投入使用。全长30m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.30m，坝顶高程52.61～53.13m，无防浪墙。大坝上、下游坡比均为1：2，为浆砌石护坡，坝肩为干砌石护坡。溢洪道（溢流坝段）位于大坝桩号0+015~0+018坝体之上，无控制设施，上部为钢筋砼板式生产桥，底部高程51.00m，净宽3m，下游设消力池，两岸边坡及底板采用干砌石护砌。2011年5月，在市水利局的直接领导下，驻马店市水利勘测设计研究院承担了对该水库大坝的安全鉴定工作。按照《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）进行了安全评价，在大坝和溢洪道勘探、测量成果基础上，结合水库施工及多年来的运行情况，对大坝防洪标准、工程质量、结构安全、渗流安全、大坝运行管理及安全检查等方面进行了评价，综合评价该水库大坝为三类坝，建议对其尽早进行除险加固。2011年8月4日，驻马店市水利局组织有关专家对《汝南县丰收水库大坝安全评价报告》进行了评审，在此基础上，设计人员根据专家评审意见，对报告进行了修改。工程存在以下问题：1、防洪能力不满足《防洪标准》（GB50201—94）的要求。2、大坝断面基本规整；坝基处理不彻底，坝体填筑质量差，坝基局部存在渗漏；上、下游砌石护坡坍塌损坏，下部无反滤层。3、溢洪道消力池底板水毁，岸坡干砌石护坡坍塌损坏，出口连接段无护砌。4、输水洞闸门、启闭机损坏，输水洞洞身漏水。5、水库无安全监测及管理设施。1.2水文1.2.1流域概况水库所处流域属平原区，坝址上游为低洼坡水地区，上游河道长4.3km，河道平均比降为0.00138，水源多系周围岗地地表径流汇入。流域属亚热带季风气候区，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温14.6℃，极端最高气温41.3℃，最低气温－16.6℃，多年平均降雨量为936mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年60%，全年无霜期约218天，年日照2180小时，最大风速17.1m/s。2（插入水库位置图）31.2.2水文基本资料丰收水库库区无雨量站，因此无法收集到库区相关的实测水文资料；没有入库径流、泥沙等资料，属于没有实测资料地区。根据附近类似工程比较，实测暴雨资料推求的设计雨量均小于“84图集”提供的雨量，为安全计，根据河南省水利厅关于试行《河南省暴雨参数图集》(2005年版)的通知(豫水办(2007)7号文)，本次设计暴雨洪水依据《河南省暴雨参数图集》(以下简称05图集)查算暴雨参数，暂沿用与1984年编制的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称“84”图集）查算。1.2.3径流、水质根据丰收水库流域所处地理位置，查《河南省水资源》（2007年）附图：河南省1956~2000年平均径流深等值线图，该流域多年平均径流深为250mm，多年平均径流量为164.75万m3。丰收水库上游为平原区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。1.2.4洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），丰收水库属小(2)型水库，工程等别为V等。根据国家《防洪标准》（GB50201－94），平原区土石坝永久性建筑物（5级）设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20～50年一遇，因此本次按10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核对丰收水库进行设计洪水复核计算。1.2.5洪峰流量计算成果表1-1洪峰流量计算成果重现期（年）Qm(m3/s)1027.002033.701.3工程地质1.3.1区域地质构造工程区处位于中朝准地台华北坳陷区平舆—西平凸起区内，新构造分区属于豫皖断块区，区内构造线走向为近东西向。断裂构造以北西西向为主，次为北东向，且多发育在凸起的边缘地带。主要断裂有驻马店—唐铺断裂、石寨铺—马乡断裂、大王唐—郭店断裂和宿鸭湖—杨竹园断裂。本区广为第四系覆盖，第四系为河湖相粘土、砂、砂砾等碎屑物。水库区位于华北地震构造区豫皖地震带，地震活动强度小，频度低，根据2001年4国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（1:400万），工程区地震动峰值加速度值为0.05g，相当于地震基本烈度为Ⅵ度。1.3.2库区工程地质概况水库属冲洪积平原区，水库流域内河道长度4.3km，河底比降0.00138，水源多系周围雨水汇入，地形南高北低。根据坝址区地质测绘和钻探揭露，坝址区主要出露有第四系上更新统冲洪积层和坝体人工堆积层。冲洪积成因，成份为重粉质壤土。重粉质壤土：褐黄色~棕黄色，杂青灰色条纹。可塑~硬塑状，见有黑色铁锰质斑点和薄膜，见少量针状孔隙，土质不均，局部含有钙质结核。钻孔揭露厚度大于7.8m。分布于河床下部和两岸。人工堆积成因，成份为重粉质壤土。分布于水库坝体。人工填土（重粉质壤土）：褐黄色，可塑状，见有砖渣砾石和植物根系。根据地下水的埋藏条件，坝区地下水主要为第四系孔隙潜水。主要接受大气降水及侧向径流补给，消耗于向下游排泄、蒸发和人工开采。坝体渗透系数为2.0×10-5～5.4×10-4cm/s，属弱～中等透水性；坝基渗透系数平均值为1.9×10-6～1.1×10-5cm/s，属微～弱透水性。库水矿化度为0.270g/L，属淡水，总硬度13.19H°，属微硬水，PH值为7.41，属中性水。侵蚀性CO2含量为0mg/L，水化学类型分别为“HCO3—Ca”型。据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录L规定，场区库水对混凝土不具腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋不具腐蚀性。1.3.3坝址区工程地质条件及评价丰收水库库坝区主要存在库区淤积等工程地质问题。库区蓄水范围内，冲沟较发育，有水土流失现象，存在库区淤积问题。水库泥沙淤积厚度1m左右。输水洞进口已出现於堵现象，设计中应予以考虑。淤积物主要为重粉质壤土。坝体、坝体与坝基接触带渗透系数为2.0×10-5～5.4×10-4cm/s属弱～中等透水性；坝基属弱~微透水性。综上所述，坝体、坝体与坝基（肩）结合带存在渗漏问题，需进行相应的防渗处理。1.3.4溢洪道工程地质概况溢洪道为宽顶堰形式，其上无任何控制措施；堰顶高程51.00m，底宽3m，高1.5m，过坝后为陡坡段长9m，比降1/2.2。溢洪道两岸无浆砌石护坡、护底，消力池水毁。溢洪道穿坝部分位于坝体填土上，溢洪道中下游两岸边坡及底板位于第四系上更新5统重粉质壤土上，坝体填土和重粉质壤土承载力标准值为120～160kPa，工程地质条件较好。存在的主要问题是：溢洪道两岸无浆砌石护坡、护底，消力池水毁，岸坡稳定性差，影响溢洪道正常泄洪运用。1.3.5输水洞工程地质概况输水洞正交于大坝，为坝下埋管式无压力洞，输水洞孔径为0.8m，结构型式为砼涵管；进口设有进水孔口，进水口管口高程为49.4m；位于坝体下输水洞洞长20m，出水口管口高程为48.14m。洞身座落于坝体填土上，坝体填土承载力标准值为120kPa，工程地质条件较好。输水洞存在问题：存在进口工程损坏、管内壅塞，漏水严重，建筑物出现老化现象。1.3.6天然建筑材料①土料：选定的土料场位于大坝上游约200m。在勘探深度范围内，料场主要为重粉质壤土。对土料取代表性样做天然含水量、天然干密度、颗分、击实及重塑土等物理、力学性试验。从试验结果看出重粉质壤土除天然含水量和塑性指数偏大外，其余各项指标均符合均质坝土料质量要求。②骨料：工程所需人工骨料、块石料，拟采用汝南县县城商业建材市场购买。运距约15km。施工前应按照《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）要求进行相关的试验，确保材料质量合格。1.4工程任务和规模1.4.1防洪标准根据《防洪标准》(GB50201－94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)的规定，水库总库容10～100万m3，属小（2）型水库，工程等别为V等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为5级。根据国家《防洪标准》（GB50201－94），平原区土石坝永久性建筑物（5级）设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20～50年一遇，由于本水库保护下游1850余人民群众，耕地1820亩。地理位置重要，结合丰收水库的实际规模和防洪任务，取防洪标准为：10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按10年一遇设计。1.4.2工程规模水库死水位48.50m，死库容0.10万m3；兴利水位51m，兴利库容6万m3；设计6洪水位为51.86m，相应库容10.6万m3；校核洪水位为52.02m，总库容11.80万m3；工程规模属小（2）型，工程等别为V等，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。水库起调水位为51.00m，调洪演算成果见下表：表1-2丰收水库调洪演算成果表重现期（年）洪峰流量（m3/s）起调水位（m）最大下泄量（m3/s）最高洪水位（m）相应库容（万m3）1027.0051.0026.1051.8610.602033.7051.0033.5052.0211.801.4.3工程任务(1)除险加固规划原则丰收水库是已建成并在运行中的水库，已经发挥了较大的社会、经济、环境等方面效益，因此，除险加固方案考虑以下原则：①本次除险加固的重点是解决水库的病险问题，确保水库的安全运行。②设计工程施工尽可能不影响水库正常效益的发挥。不应给库区带来新的移民安置问题，也不应再次造成安全隐患。③加固措施应做到技术先进、经济合理、安全可靠、有利于工程管理，并为以后提高水资源的利用程度，提高丰收水库灌区的保证率和下游河道防洪标准创造有利条件。(2)除险加固工程任务根据2011年8月4日驻马店市水利局的鉴定意见及驻马店水利勘测设计研究院2011年8月编制的《驻马店市汝南县丰收水库大坝安全评价报告》，确定丰收水库除险加固工程的主要任务为：1、重建大坝上、下游护坡，整修坝顶路面。2、重建溢洪道工程，加宽溢洪道过水断面。3、重建输水洞工程。4、增设大坝安全监测及管理设施。5、水土保持及环境绿化工程。1.5工程设计1.5.1设计依据1、2011年8月驻马店市水利设计研究院修改编制的《驻马店市汝南县丰收水库大坝安全评价报告》；2、2011年8月驻马店市水利局关于丰收水库的《大坝安全鉴定报告书》；73、《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL-93；4、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-2006；5、《水利工程水利计算规范》SL104-95；6、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000；7、《防洪标准》GB5021-94；8、《溢洪道设计规范》SL253-2000；9、《河南省中小流域设计暴雨图集》省院1984年编；10、《河南省暴雨参数图集》（2005年版）；11、《水利建设项目经济评价规范》SL72-94；12、《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001；13、《水库工程管理设计规范》SL106-96；14、《水文自动测报系统规范》SL61-94；15、土石坝安全监测技术规范》SL60-94；16、《公路桥涵设计通用规范》JYGD60-2004；17、《水闸设计规范》SL265-2001；1.5.2大坝工程大坝工程设计主要是针对大坝存在的主要问题进行相应的处理措施。1.5.2.1大坝工程存在问题1、防洪能力不满足《防洪标准》（GB50201—94）的要求。2、大坝断面基本规整；天然干密度范围值1.57~1.66g/cm3，平均1.61g/cm3，其压实度合格率为33%；压缩系数范围值0.176~0.368MPa-1，平均值0.259MPa-1。表明大坝填筑土结构较疏松，碾压不均，压实度偏低，质量较差。3、无观测设施。1.5.2.1大坝加固工程设计本次设计右岸大坝局部坝项高程达不到设计要求部分，进行培高加厚。坝顶