2023年石塘水库除险加固工程初步设计报告.doc

1 综合说明 1.1水库根本概况 1.1.1工程概况 石塘水库位于江西省星子县横塘镇故里垅村，地理位置为东经115°50'2.17",　北纬29°20'49.51"，距离星子县城33km。座落在鄱阳湖水系横塘港支流上游，坝址以上控制流域面积0.96 km2，主河道长度0.84km，河道平均坡降为0.0347，水库总库容24.20万m3(本次复核)，水库设计灌溉面积1200亩，实际灌溉750亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的重点小〔2〕型水库。 工程主要建筑物有：大坝、溢洪道、坝下涵管等。 (1)工程等级与洪水标准 根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2023)，水库枢纽工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物属5级，设计洪水标准为20年一遇；校核洪水标准为200年一遇，相应总库容为24.20万m3〔均为本次设计〕。 〔1〕大坝 大坝为均质土坝，最大坝高14.33m，坝顶高程70.05～70.46m〔黄海高程，下同〕，坝顶轴线长165m，坝顶宽3.8～4.3m。上游坝坡62～68m高程为干砌石护坡，坡比1:1.83；下游坝坡未护坡，在64.67m高程处有一马道，马道宽6.5～7.7m，马道以上坡比1:1.88，马道以下坡比1:1.85，坝脚无反滤排水设施。 〔2〕溢洪道 溢洪道位于大坝左端岸坡，采用开敞式宽顶堰型式泄洪，堰顶高程67.10m，溢流净宽6.8m；控制段长3m，陡槽段长25.5m；溢洪道边墙采用浆砌石护砌，局部已倒塌，出口无消能设施。 〔3〕坝下涵管 水库现有坝下涵管一座，位于大坝右段，为素砼圆管，总长40m，内径30cm，进口底板高程63.10m，出口底板高程63.06m。涵管主要用于灌溉，出口闸阀控制。 1.1.2流域概况 石塘水库位于江西省星子县横塘镇故里垅村，距星子县城33km，地理位置为东经115°50'2.17",　北纬29°20'49.51"。大坝座落在鄱阳湖水系横塘港支流上游，坝址以上控制流域面0.96km2，坝址以上主河道长0.84km， 河道的平均纵比降为0.0347，整个流域范围内山青水绿，上游两岸植被良好，人类活动影响小，水土流失影响不明显。 降雨资料采用星子县气象站实测资料，其资料系列年限为24年。 本次设计对水位库容、面积关系进行了复核，设计采用复核后的水位～库容～面积关系。 1.1.3 水文气象 本工程区属亚热带东南季风气候区，夏季湿热多雨，冬季风寒天冷。气温：年平均气温为17.5℃，最高气温40℃,最低气温-13.4℃；蒸发：年平均相对湿度80%。年平均蒸发量为1096mm；风向、风速：最大风力9级，最大风速为22.6m/s，多年平均风速为15.0m/s,风向多为东北风；年日照时数2023小时，年无霜期240～260天。 年平均降水量为1493mm，降雨年内分配不均，降雨年际变化也较大。暴雨主要发生在4~6月。暴雨类型主要分为锋面雨和台风雨。 1.1.4 洪水 本流域洪水由暴雨形成，由于控制流域面积比拟小，因此暴雨汇流时间比拟短。洪水季节有明显的规律性，一般6月份中旬进入汛期，到8月下旬结束。此后汛期根本结束进入枯水期。由于本流域地处丘陵山区，故洪水陡涨急落，洪水单峰型多，复峰型少。一次洪水历时一般为1天左右。 本次设计采用了查江西省暴雨洪水查算手册推理公式法法、实测降雨资料推理公式法计算，经比拟选用查手册推理公式法计算成果，其洪峰流量成果为：设计水洪峰流量〔P=5%〕Qm=18.13m3/s；校核洪水洪峰流量〔P=0.5%〕Qm=28.31m3/s；消能防冲设计洪水〔P=10%〕Qm=15.22m3/s. 1.1.5 工程建设过程 石塘水库大坝始建于1975年冬，由原横塘公社调集全公社劳动力兴建，至次年春根本建成并开始蓄水运行，经对大坝进行屡次续建加高，工程到达现在坝高14.33m。 石塘水库是一座边施工边设计的工程，同时施工中没有明确的质量标准要求，未进行清基及碾压，大坝填筑质量差，建成后大坝就有渗漏现象。1980年10月对大坝进行了加高加固，同时将原有的坝下涵管改建成坝后式闸阀控制砼涵管，至此枢纽工程根本到达了现有规模。由于石塘水库主要建筑物大坝、溢洪道、坝下涵管等均存在安全隐患并先后出现了险情，迫使水库一直限制水位运行，不能正常蓄水。 1.2除险加固的必要性 工程投入运行后已为当地工农业生产发挥了巨大的经济效益和社会效益，但因历史原因和资金缺乏，大坝填筑采取了分段到队，包干完成的方法，片面图快，工程质量较差，运行中暴露出不少影响水库安全的严重隐患，主要表现在： 〔1〕、大坝填筑质量差，下游坝坡有明显渗漏点，坝体存在渗漏问题及渗透破坏隐患；上游坝坡护坡质量差，下游坝坡未护坡，坡面杂草丛生，坝脚无反滤排水设施。 〔2〕、坝基、坝肩存在渗漏问题。 〔3〕、溢洪道无消能设施，不能正常泄洪。 〔4〕、坝下涵管管身断裂、变形，漏水严重；出口闸阀锈蚀严重，不能正常使用。 〔5〕大坝无变形和渗流观测设施。进库公路路况差，无管理设施。 为确保工程安全，恢复水库正常运行，根据江西省小〔2〕型水库大坝安全评估技术规定〔试行〕的规定和要求，星子县水利局于2023年11月成立了“石塘水库大坝大坝安全评估小组〞，通过对石塘水库大坝现场检查，与水管人员〔含参与建坝人员〕的访谈记录及大坝历年运行资料和管理现状，编写了石塘水库大坝现场安全检查报告、现场访谈记录报告和大坝安全综合评估报告表，大坝安全类别评定为三类坝，需尽快对工程进行除险加固。 受星子县水利局委托，我公司承当了星子县石塘水库除险加固工程初步设计报告编制工作。根据石塘水库大坝安全评估报告的结论和建议，组织设计人员于2023年3月对该工程重新进行了现场勘查、工程复核计算和工程加固设计等工作，编制完成了星子县石塘水库除险加固工程初步设计报告及有关图纸，现一并上报，敬请审批。 1.3除险加固的主要内容 1.3.1工程除险加固的必要性及任务 石塘水库是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪等综合效益的小〔2〕型水库，1975年建成以来为地方国民经济开展发挥了重要作用。但大坝运行过程中一直存在较多安全隐患，使工程不仅不能发挥设计规模效益，而且对其下游人民的生命和财产安全形成很大威胁。因此，对石塘水库进行除险加固非常必要。 根据石塘水库设计标准及存在的问题，拟定的石塘水库枢纽建筑物除险加固的主要任务是：加固大坝和溢洪道，加固或改建坝下涵管，完善工程运行、管理及防汛设施，提高水库蓄水和防洪能力，确保水库大坝安全，充分发挥本工程的经济和社会效益。 1.3.2洪水标准 石塘水库为重点小〔2〕型水库，大坝为均质土坝，根据防洪标准〔GB150201－94〕和水利水电工程等级划分及洪水标准〔SL252－2023〕的规定，石塘水库工程等别为Ⅴ等，永久性主要建筑物为5级。工程设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为二百年一遇。 1.3.3洪水调节及坝顶高程 水库加固后采用岸边开敞式无闸控制宽顶堰，起调水位为67.10m。经计算，石塘水库设计〔P＝5%〕洪水位为68.30m，相应库容为22.11×104m3，最大泄流量为12.57m3/s；校核〔P=0.5%〕洪水位为68.78m，相应库容为24.20×104m3，调洪库容为6.94×104m3，最大泄流量为20.76m3/s，消能防冲〔P=10%〕最大泄量10.84m3/s。 1.4工程布置及建筑物加固设计 1.4.1工程等别及建筑物级别 石塘水库总库容24.20×104 m3，根据水利水电工程等级划分及洪水标准〔SL252－2023〕的规定，确定本工程为Ⅴ等小〔2〕型工程，永久建筑物级别为5级，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，消能防冲建筑物洪水标准为10年一遇。次要建筑物及临时建筑物级别为5级。 1.4.2 除险加固工程总体布置 根据工程存在的问题，安全鉴定的结论、建议及有关工程设计标准和标准规程，拟对大坝采取以下措施进行除险加固： 〔1〕大坝：对大坝坝体及坝基进行粘土斜墙结合截水槽方案防渗处理；按标准要求拟定新的大坝断面；治理坝坡及排水体； 〔2〕溢洪道：对溢洪道进行改建，加固进口段、宽顶堰及陡槽段，完善消能设施； 〔3〕坝下涵管：坝下涵管撤除重建，新建进口斜管控制； 〔4〕管理设施：增设大坝安全观测设施；改善进坝公路交通条件，修建扩宽现有防汛公路2km，修建上坝公路；新建30m2值班用房；划定水库保护范围，制订合理调度方案。 1.4.3大坝除险加固设计 〔1〕防渗处理总体方案 防渗处理总体方案：为解决大坝渗透安全问题, 总体上可考虑截渗和导渗两大方案进行处理，但本工程渗漏问题比拟突出，渗流量较大，单纯用导渗的方法不能解决渗流量大、坝基及坝体渗透变形的问题。本次加固设计考虑采用粘土斜墙+下游贴坡排水导渗的方案进行处理。 〔2〕除险加固设计 坝体防渗处理设计：石塘水库大坝拟采用粘土斜墙防渗+截水槽方案对大坝进行防渗处理。 坝坡整治设计：根据现状大坝复核计算成果，大坝坝顶高程满足要求，但是现状坝顶宽度狭窄不满足标准要求。将坝顶整理至70.30m，坝顶宽5m，为改善大坝防汛交通条件，结合水库的运行管理要求，坝顶设置C20砼路面，路面向两侧各设2%的横坡。本次设计上游坝坡采用粘土斜墙填筑至1:2.75，下游坝坡根本保持现状，马道以上坡比为1：2.25,马道以下坡比1:2.25,马道宽为2m。下游坝脚设贴坡排水体。 护坡设计：现状上、下游坝坡均无护坡。为防止雨水漫流冲刷坝坡，上游坝坡设计洪水位以下采用C15砼预制块护坡，下游坝坡采用草皮护坡。 下游排水设计：下游采用草皮护坡，为防止雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，纵向排水沟设置于马道及下游坡脚处，横向排水沟设置于下游坝坡面与两岸交线处，排水沟断面尺寸为0.4×0.4m。 1.4.4溢洪道除险加固 溢洪道总体上仍按现有轴线布置，保持溢洪道的泄流方式及规模不变，经各方案泄流能力计算及调洪演算后确定溢流宽度为6m，泄槽全线进行改建，根据计算水面线按标准要求确定边墙护砌高度，采用C25钢筋砼衬砌，厚度为0.35m；新建消能池，护砌泄洪渠。 1.4.5坝下涵管除险加固 根据安全评估成果，涵管结构强度及抗裂不满足要求，涵管砼老化损坏严重，原坝下涵管撤除重建，新建进口斜管控制。 1.4.6安全运行及管理设施设 石塘水库大坝目前无安全监测设施，不满足安全运行管理及标准要求。本次设计增加水位标尺及新建一座30m2值班房。改善进坝公路交通条件，修建扩宽现有防汛公路2km，修建上坝公路；划定水库保护范围，制订合理调度方案。 1.4.7施工组织设计 整个除险加固工程的主要施工项目有：大坝防渗加固工程，大坝坝坡整治及贴坡排水工程，坝身排水改造工程，溢洪道加固工程，坝下涵管重建工程及管理设施建设工程等。 本工程项目工期安排为12个月，主要施工项目安排在枯水期进行。 1.4.8工程管理 1.管理机构 石塘水库现由星子县横塘镇水管站负责，参照SLJ705-81水利工程管理单位定岗标准规定，确定人员为2人。 2. 主要管理设施 a 工程管理范围 石塘水库工程管理范围包括工程区和生产区、生活区：上游从坝脚线向上不小于100m，下游从坝脚线向下150m为界，右岸以溢洪道向右侧外延50m为界，左岸以左坝肩以外100m为界为管理保护范围。 b.主要管理设施 按照SL106-96水库工程管理设计标准，新增值班用房30m2，为水库防汛、工程管理方便，将现有的防汛公路进行加固改造。大坝需改造公路长2Km，将宽度扩宽至4.5m，路基碾压密实，碾压密实度不小于0.96，碾压密实后面层设20cm泥结石路面。 3管理方法 水库调度原那么：为简化泄洪调度，当库水位低于正常蓄水位时不泄洪，当水位超过67.10m时由溢洪道泄洪，直至水位降至正常水位，坝下涵管不参与泄洪。 管理方法应根据中华人民共和国水法、