11综合说明1.1绪言1.1.1工程概况周家水库位于泸水支流武华山老江溪上。属**县**乡管辖。地理坐标为东经114043',北纬2708'附近,距敦厚镇30km。坝址以上控制集雨面积5.4km2。总库容240万m3。水库设计正常高水位111.60m(黄海高程,下同),相应库容195×104m3;三十年一遇设计洪水位112.84m,相应库容219×104m3;三百年一遇校核洪水位113.44m,相应库容240.0×104m3。死水位100.75m,相应库容8.0×104m3。水库设计灌溉面积为4000亩,实际灌溉面积1800亩,是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益的小(一)型水库。该水库于1965年8月动工兴建,1966年2月竣工蓄水。枢纽工程主要建筑物有主坝、副坝、溢洪道、灌溉输水涵管等。主坝为均质土坝,坝顶长174m,宽3.6~5.0m,坝顶高程114.52~115.47m,上游坝坡坡比为1:1.98~1:2.2,高程108.85m以上设有块石护坡;背水坡高程103.70m以上坡比为1:1.98~1:2.2,草皮护坡。其下为贴坡排水体,顶宽3.5m,坡比为1:2.5。最大坝高18.4m.副坝位于溢洪道左侧山脊上,长70m。现有坝顶高程为111.98~114.72m,最大坝高约3.0m。溢洪道位于主、副坝之间,控制段为开敞式宽顶堰,堰顶高程111.60m,溢流净宽12.5m,堰后接陡槽,i=1/0.272,长45m;消力池池长19.5m,池深1.75m;全段底板均采用砼衬护,边墙为浆砌块石头。无出水渠。2输水建筑物位于主坝左坝段,由斜管和坝下涵管组成。斜管系分级斜卧式,放水孔径为2*20cm,级差0.7m;坝下涵管为钢筋砼管,内径0.7m,壁厚0.2m,纵坡1/200,全长71.5m,进口底高程为100.75m,出口底高程100.40m。水库地理位置十分重要,下游有**乡及5个村小组,保护人口1500人,农田5000亩及**-敦厚公路等重要交通干线。水库一旦失事,将造成重大灾害损失。由于工程是在特殊的历史背景下兴建,勘测、设计及施工方面均存在较多缺陷,给工程留下许多隐患,虽经多次加固处理,但由于工程初期施工质量太差,加固时处理不彻底,加固质量也未严格控制,工程隐患一直未得到根治,水库一直处于带病运行状态。目前工程仍存在以下问题:(1)主坝坝顶坑洼不平、宽窄不一;上下游坝坡坡比不规整;上游坝坡块石护坡无垫层,块石块径小,风化严重,局部存有松动缺失现象;下游坝坡无护坡,灌木杂草丛生;坝面基本无排水设施;贴坡排水体反滤层无级配,部分坝段反滤层缺失,泥土淤堵失效。主坝下游坝坡见有多处洇湿散浸面与集中渗漏点,先后开挖9条导渗沟进行应急处理。(2)副坝坝顶宽窄不一,断面不规整,灌木杂草丛生,上下游坝坡均未护坡。无坝面排水设施。(3)主副坝蚁害严重。(4)溢洪道砼底板纵横裂缝较多,冲刷严重,露石普遍,无出水渠。(5)坝下涵管混凝土老化剥蚀、蜂窝麻面普遍,见有多处漏水点和环形裂缝漏水;斜管砼剥蚀、露石普遍,见有多条横向裂缝,漏水严重。(6)水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施,无管理设施,进库上坝道路标准低,路况差。溢洪道泄洪时,上坝道路中断,31.1.2安全鉴定过程及结论为全面评价大坝的安全状况,**县周家水库管理所于2010年委托我院对水库大坝进行安全论证。安全论证工作按照水建管[2003]271号文《水库大坝安全鉴定办法》及相关规范的规定和要求开展:周家水库工程管理所编制了《大坝安全运行管理报告》,为安全鉴定工作的顺利进行奠定了坚实的基础;有关单位的领导和专家对水库大坝、输泄水建筑物、防汛交通、通讯系统等进行了较全面的系统检查,检查组编制了《大坝现场安全检查报告》,指出了工程运行近40余年来存在和发现的主要问题;在尽可能全面收集水库设计、施工、运行及加固等资料的基础上,结合地质勘察和室内土工实验成果,对大坝质量、大坝结构、渗流稳定、输泄水建筑物安全等进行了单项分析和评价,提出了《大坝安全综合评价报告》、《水库现场安全检查报告》、《大坝安全运行管理报告》、《水库工程质量评价报告》、《水库防洪标准安全复核》、《大坝结构与渗流安全评价报告》等专题报告。2011年1月18日,**县水利局组织召开了周家水库大坝安全鉴定会,**市水务局会同有关部门专家组成的专家组提出了《大坝安全鉴定报告书》。鉴定书认为“周家水库存在严重的质量问题,水库不能正常安全运行。按《水库大坝安全鉴定办法》第十六条大坝安全分类标准,周家水库属三类坝”。鉴定结论摘要如下:1、水库按30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核,现状坝顶高程不满足《防洪标准》(GB50202-94)以及《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)的要求。2、根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),工程区地震动峰值加速度小于0.05g,区域稳定性较好,可不进行抗震安全复核。3、大坝清基不彻底,河床段坝基残留含泥砂砾石层与两岸坡残坡积4粘土质砂,均具中等透水性。坝基下伏强风化基岩具中等透水性,存在坝基渗漏及饶坝渗漏问题。。4、主、副坝为均质土坝,坝体土主要为粉土质砂、粘土质砂、含砾低液限粘土,夹含有较多的风化岩碎块,土质均一性较差,孔隙比偏大,填筑质量较差,坝体土渗透系数为8.9×10-4cm/s,具中等透水性,不满足规范对均质土坝防渗性能的要求。5、主坝上游块石护坡无垫层,块石块径小,风化严重,局部存有松动缺失现象;下游坝坡未护坡;贴坡排水体反滤层无级配,部分坝段反滤层缺失,泥土淤堵失效。6、副坝断面不规整,上下游坝坡均未护坡,灌木杂草丛生。无坝面排水设施。7、溢洪道坐落于强风化基岩上,地基承载力满足上部荷载要求。溢洪道砼底板纵横裂缝较多,冲刷严重,露石普遍。8、坝下涵管坐落于强风化基岩上,地基承载力满足上部荷载要求;坝下涵管混凝土老化剥蚀、蜂窝麻面普遍,见有多处漏水点和环形裂缝漏水。斜管基础坐落于残坡积土层上,地基承载力满足上部荷载要求;斜管砼剥蚀、露石普遍,见有多条横向裂缝,漏水严重。9、水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施,无管理设施,进库上坝道路标准低,路况差。溢洪道泄洪时,上坝道路中断,1.1.3本阶段工作任务为使水库尽快脱险,尽早发挥其正常效益,2010年,**县水利局委托我院对大坝、溢洪道、输水系统等进行除险加固设计。接受除险加固设计任务后,我院立刻派工程设计人员再次进工地作进一步现场查勘,5以全面了解和掌握工程实际情况,使加固处理设计更切合实际。随后,我院又派出地勘人员进行了补充地质勘探工作,以进一步查明工程地质条件和岩土物理力学特性,为设计提供可靠的数据。周家水库除险加固设计以大坝安全论证报告及《大坝安全鉴定报告书》为基础,利用原设计资料和现场地质勘探成果,选择加固方案,并据此对大坝、溢洪道、坝下输水涵管等项目进行加固、改建设计。1.2水文气象周家水库位于泸水支流武华山老江溪上。属**县**乡管辖。地理坐标为东经114043',北纬2708'附近,距敦厚镇5.6km。坝址以上控制集雨面积5.4km2。主河长3.83km,河道平均坡降24.1‰。流域属亚热带湿润季风气候区,气候温和。流域内多年平均降水量为1500mm。降雨年内分配不均,4~6月降雨量占年降雨的49%,10~次年2月降水量约占全年的17%左右,多年平均气温17.7℃,极端最高气温40.8℃,多年平均相对湿度82%,多年平均最大风速14m/s。1.2.1水文资料情况本流域内无水文测站,没有实测的流量资料,坝址邻近30km处有**市水文站,具有1953~2003年共51年实测雨量资料,**水文站为国家基本站,资料精度较高,可满足本次计算要求。本次采用**市水文站降雨资料和查《江西省暴雨洪水查算手册》来分析计算坝址设计暴雨。根据水文资料及集雨面积情况,施工洪水、坝址年径流推求采用泸水支流陈山水上彭坊水文站作为设计参证站,该站控制集雨面积122km2,有1980年至2004年共24年实测流量资料。1.2.2设计洪水采用成果6本次推求设计洪水成果和安鉴相近,稍大一些。主要是坝址各历时暴雨均值、cv值取值稍大些。原设计洪水成果比本次大,主要是计算方法不同,原设计洪水是采用1976年《江西省水文手册》推理公式法推求。本次设计洪水采用了1984年省编《手册》推理公式法推求。各次设计洪水成果比较见表1—2。表1-2本次设计与历次设计洪水成果比较表P(%)项目0.20.3323.35原设计Q(m3/s)12491.0W(万m3)117安鉴Q(m3/s)10897686053W(万m3)124.3114.880.570.962.9本次初设Q(m3/s)104.073.363.455.9W(万m3)110.783.772.564.91.2.3周家水库站网规划周家水库大坝为均质土坝,控制流域面积5.4km2,水库总库容240.0万m3,水库现无水雨情观测设施,为此应设立水位、雨量观测设施,以满足防汛调度需要。一、水位观测本次设计在大坝中段(或附近)设立一个水位标尺。二、雨量观测现水库无雨量观测设施,本次设计在大坝坝顶设立一雨量筒,用于观测雨量。1.3工程地质1.3.1区域工程地质概况7水库区属构造剥蚀低山地貌,地势低矮,地形高差40米左右,水库库区为近东西走向的溪沟。水库两岸山体宽厚,库内小溪流蜿蜓,河道坡降较小(局部河道发育跌坎)。河谷大都呈较宽阔的“U”型。山坡坡角一般12°~31°,植被发育一般,无不良物理地质现象发育。本区分布地层为侏罗系下统林山组(J1l)地层及第四系松散堆积层(Q4)。1.3.2坝址区工程地质条件1.3.2.1地形地貌及地层岩性水库区属构造剥蚀低山地貌,地势低矮,地形高差40米左右,水库库区为近东西走向的溪沟。水库两岸山体宽厚,库内小溪流蜿蜓,河道坡降较小(局部河道发育跌坎)。河谷大都呈较宽阔的“U”型。山坡坡角一般12°~31°,植被发育一般,无不良物理地质现象发育。1.3.2.2地质构造本区处于华南褶皱系,赣中南褶隆赣,赣西南拗陷之**凹陷(俗称吉泰盆地)构造单元中。水库区范围内岩层表现为单斜构造。工程区未见较大的断裂构造。1.3.2.3水文地质本区属亚热带季风气候区,温暖潮湿,雨量充沛,地表水资源丰富,区内地下水类型主要为孔隙水及裂隙水两种。8裂隙水主要赋存于基岩的节理裂隙及构造带中,其富水性受岩体风化程度及节理裂隙等构造的发育程度所控制,接受大气降水及孔隙水的补给,向河床及沟谷排泄。孔隙水主要赋存于第四系冲洪积层中,接受大气降水、裂隙水及库水的补给,向河床及下游排泄。1.3.3主要建筑物工程地质条件1.3.3.1大坝勘察成果及土工试验分析,坝体填土压缩系数0.322-0.498Mpa-1,具中等偏高压缩性。土体塑性指数8.5-18.0,变化大,表明土体土质均一性差。土体干密度为1.34~1.54g/cm3,普遍偏小。孔隙比为0.76~1.04,孔隙比偏大。坝体平均渗透系数为8.9×10-4cm/s。中等透水性。不满足《规范》对均质土坝防渗性要求。坝体存在较严重的渗漏问题。据调查,工程兴建时排水实施,未设置反滤料,砌筑也零乱。现状排水体杂草茂盛,根系、泥土充塞,基本无反滤效果。1.3.3.2泄水建筑物工程地质条件及评价经勘察,溢洪道进口段见人工开挖揭露较多基岩露头。岩性为侏罗系下统林山组(J1l)地层:灰白色(风化后呈淡黄色)长石石英粗砂岩、灰黑色劣煤。岩石风化强、表层破碎。组成溢洪道进口段的底面与两侧边坡基本为岩质,现状已衬护,未见较大不良工程地质条件。9陡槽段、消力池段底面大部为岩质,两侧为土石边坡,现状已全断面衬护,底板局部已被水流冲掏破坏;两侧浆砌石挡墙局部砼老化、破损。现场检查,浆砌石挡墙整体稳定,无位移迹象。消力池以下未有工程实施,现状灌木杂草丛生。建议溢洪道岩体的力学参数如下:允许流速:3m/s(石);0.7m/s(土);承载力:2.0Mpa(石);0.15Mpa(土);岩/砼抗剪断参数:f′:0.45,C′:0.2Mpa;1.3.3