柏林湾水库初步设计报告

'目次1综合说明11.1绪言11.2水文21.3地质41.4工程整治任务与规模61.5建筑物设计71.6施工组织设计91.7环境保护设计101.8水土保持101.9工程管理101.10工程概算111.11经济评价111.12招标方案122水文142.1流域概况142.2气象142.3水库采用设计洪水标准及复核情况142.4水位库容曲线复核152.5设计洪水152.6设计洪水总量182.7设计洪水过程线192.8调洪演算192.9防洪标准复核2064 3工程地质223.1概述：223.2区域地质条件233.3库区水文地质、工程地质条件253.4库区水文地质、工程地质条件评价263.5天然建筑材料273.6工程地质结论及建议284工程整治任务与规模284.1工程概况284.2工程现状294.3大坝稳定复核304.4防洪标准复核334.5枢纽存在的主要问题334.6工程地位、作用及整治的必要性344.7工程任务及规模345建筑物整治设计355.1工程等别及设计标准355.2水库枢纽整治设计356施工组织设计406.1施工条件406.2施工导流426.3料场开采与选择426.4主体工程施工426.5施工工厂设施4464 6.6施工总体布置446.7施工进度456.8主要施工机械设备457环境保护设计467.1环境保护设计依据467.2环境保护设计478水土保持528.1水土保持方案编制总则528.2水土流失的防治责任范围539工程管理549.1管理机构及人员编制549.2工程管护范围549.3主要管理设施559.4水库工程管理区规划559.5工程管理通讯559.6工程管理运用559.7工程监测5610设计概算5710.1工程概况5710.2编制原则及依据5710.3基础资料5810.4工程投资5910.5资金筹措原则6011经济评价6064 11.1评价方法和依据6011.2国民经济评价6012工程招标初步方案6212.1绪言6212.2招标范围6212.3招标组织形式6312.4招标方式6312.5招标初步方案6364 1综合说明1.1绪言柏林湾水库位于蓬溪县常乐镇灯会桥村，涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，水库设计灌溉面积3800亩，实际灌溉面积为1800亩。该水库是以农业灌溉为主，兼有水产养殖等综合效益的年调节小（1）型水库。柏林湾水库坝址以上集雨面积0.25KM2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。经83年三查三定复核，设计总库容118万m3，本次复核为117.29万m3。枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设备组成。水库大坝于1976年11月由蓬溪县水利局设计，由绵阳地区水电局批准修建。1976年11月动工兴建，由常乐公社组织劳力负责施工。水库大坝最大坝高15m，坝顶高程385.07m,坝顶宽2.4m,坝轴线长96m，最大坝底宽77.7m，大坝为均质土坝，上游坝坡为干砌块石护面，上下游为均质土，下游的下部为反滤体。大坝上游坝坡从上至下为1：3.43、1：3.32；下游坝坡从上至下为1：1.9、1：2.4和1：1，在高程378.07m处马道宽3.3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石护面，厚0.3m。柏林湾水库溢洪道位于库区尾端，利用垭口开挖而成，佛爷岩提灌站柏林湾渡槽从上面经过，布置型式为开敞式溢洪道，溢流埝高程为384.10m，堰顶宽5m，堰顶厚度0.35m。柏林湾水库设有放水设备三处，均布置在库内。1、左（卧涵管）干渠放水设备，位于左坝端库区内，型式为（斜卧管）式，闸孔为Φ0.2m，孔距垂直高差0.5m。设计流量Q=0.245立方m/秒，闸底板高程为375.00m，石塞控制流量，斜卧管长31.4m，平涵管长52m。64 2、左二（道士沟）渠放水设备为多孔竖井式，位于库内左岸，设计流量Q=0.22立方m/秒，进口涵洞底板高程376.19m，闸孔尺寸Φ0.2m，垂直高差0.5。石塞控制流量，涵洞长78m。91年已跨塌，建库至今未使用。3、后干渠放水设备型式为多孔螺旋竖井式，设计流量Q=0.22立方m/秒，进口涵洞高程377.27m，闸孔尺寸、间距同道士沟放水设备，石塞控制出流量，涵洞长28m，建库至今很少使用。2009年3月，由蓬溪县水利局组织柏林湾水库大坝安全评价组及专业技术人员对水库进行了大坝横断面测量、现场检测和安全评价，大坝安全评价结论为：经洪水标准复核，大坝坝高不能满足30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核，防洪能力不满足要求；大坝坝顶宽度不足，仅2.4m，经过多年运行，大坝上、下游坝坡变形、坍塌严重。溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施；放水设备漏水；大坝存在严重的白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；无管理房和观测设施，给工程管理带来困难。根据水利部颁《水库大坝安全评价办法》第十六条大坝安全分类标准，柏林湾水库大坝评定为：三类坝。大坝安全评价报告经主管单位审查，其审查意见如下：同意专家组评价结论，立即组织工程技术人员对水库枢纽病害进行整治设计，逐级上报审批，尽快实施工程整治。与此同时加强对大坝的全面监测，落实临时保坝措施，确保枢纽安全。2009年4月，蓬溪县水利水电勘测设计队受蓬溪县水利局委托完成了柏林湾水库枢纽除险加固的初步设计工作。1.1水文水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100～120m左右。流域内坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米、小麦。考虑到该水库下游要保护城镇的重要性，综合考虑原三查三定资料，确定相应设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。64 因本工程流域内无实测水文资料，故设计暴雨按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中所推荐方法计算。蓬溪县柏林湾水库各控制历时暴雨统计参数如下表：各控制历时暴雨统计参数表历时t(小时)1/61624暴雨量均值H(毫m)16.74273109.46Cv0.360.450.490.52Cs/Cv3.53.53.53.5工程区设计暴雨值HP表频率P(%)H1/6p(mm)H1p(mm)H6p(mm)H24p(mm)3.3330.6387.78160.45249.5690.3340.75123.48232.14367.786本次利用水科所推理公式法推算设计洪水,根据推理公式法基本关系式用逐步逼近法求解。设计洪水成果如下表：设计洪水计算成果表频率P%标准洪水计算方法计算方案流量（m3/s）3.33校核推理公式现状6.760.33设计推理公式现状9.89按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，设计洪水总量由设计暴雨量，按综合分区的暴雨径流关系求得。计算成果如下表：设计洪水总量成果表频率P%洪水总量Wp（万m3）3.33（校核）3.840.33（设计）5.67根据《省手册》中推荐的概化模型计算设计洪水过程线，其成果见下表：设计洪水过程线成果表P=3.33％设计洪水过程线P=0.33％设计洪水过程线t(h)Qt(m3／s)t(h)Qt(m3／s)0.000.010.000.010.170.350.170.5064 0.240.690.241.000.311.370.321.990.392.720.393.970.504.080.505.960.635.440.647.940.786.460.799.430.946.800.959.921.106.461.119.431.285.441.307.941.554.081.575.961.942.721.963.972.581.372.611.993.300.693.341.004.060.354.100.506.060.016.120.01水库溢洪由溢洪道承担，溢洪道宽顶堰堰顶高程为384.1m，溢流堰堰长3.5m，为开敞正槽式溢洪道堰。本次采取调洪演算的起调水位为溢洪道堰顶高程。按宽顶堰公式计算堰水深H和泄流量q泄。本水库调洪演算成果为P=3.33%时，Q泄=0.378m3，P=0.33%时，Q泄=0.724m3，具体如下表所示意：柏林湾水库调洪演算表频率P(％)标准计算方法计算方案来水流量下泄流量库容最高洪水位3.33设计推理公式现状6.760.37891.37384.2650.33校核推理公式现状9.890.724117.29384.364根据调洪演算成果，依据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001计算坝顶超高，计算出坝顶最小高程设计和校核水位时分别应达到385.893m和385.272m。经现场实测，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水库坝顶高程复核成果表可以看出，本次复核计算出的设计和校核工况坝顶高程均高于现有坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪标准。1.1地质1.1.1地貌及物理地质现象该区处于川中盆地腹心地带，地势为北高南低。其丘顶高程多在490m左右，最大海拔高程510m64 ，相对高差100～120m。该区以剥蚀地貌为主，并多为台坎状和馒头状的深丘地貌景观。该区沟谷发育，沟谷多呈树枝状、谷坡多呈阶梯状、河谷多呈“U”字型。该区谷坡多为砂、泥岩组成。尽管谷坡构造及卸荷裂隙较发育，物理风化作用较强烈，但都不会发生较大的崩滑现象。库内外营力作用不强，无大的滑坡迹象，库坡为厚层状坚硬砂岩构成，边坡稳定。1.1.1地质构造及地震工程区位于新华夏系第三沉降带，四川沉降褶皱带之川中褶皱带之内，其构造形迹展布主要为近东西向，区内无断裂，褶皱宽阔平缓，由印支运动形成。倾向北西10°倾角1～5度。因此，构造简单，地层微倾。区内无深大活动断裂通过，地震活动较弱，历史上未发生过强烈地震。根据GB18306--2001《中国地震动参区划图》（1/400万）查得，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，对应的地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性好。1.1.2地层岩性库区主要出露地层为侏罗系遂莱镇组内陆河湖相沉积，岩性为紫红、灰紫色厚层块状，粉～细粒长石砂岩或钙质长石石英砂岩、泥质砂岩与紫红色砂质岩，泥岩组成不等厚互层。其岩性、岩相变化大，透镜体、尖灭体较多，分枝复合频繁，单层厚度极大，表明沉积环境是极不稳定的。砂岩以钙质长石石英砂岩为主，其厚度较大，强度较高，泥岩岩性弱，易风化，碎裂崩解。1.1.3天然建筑材料该区广泛分布泥岩，储量丰富。选定1号泥岩料场距库区不远，其运距约为2.0KM。1号泥岩石渣料圈定范围长80m，宽60m，开采厚度为8.0m，总计储量3.84万m3，剥离比按2:8计，有用储量为3.07万m364 ，岩性泥岩及粉砂质泥岩，天然容重2.02t/m3，饱和容重2.19t/m3，天然抗压强度300～350Kpa，饱和抗压强度200～250Kpa。工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵砾石料质量、储量满足设计要求。1.1工程整治任务与规模1.1.1工程现状和规模本除险加固工程设计根据复核计算、大坝安全评价报告，分析病害成因，确定水库的整治方案，使工程充分发挥效益，达到设计要求，解除病害，保证工程安全运行及下游人民群众的生命财产安全。该工程经过多年运行后，出现多种病害现象，具体如下：1、大坝坝顶宽度不足，仅2.4m；上下游坝坡有变形、坍塌现象，上游风浪塌滑严重；2、溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施；3、放水设备漏水；4、大坝存在白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；5、大坝无监测、管理设施。由于历史的原因，工程在施工中即出现了病害，并随着运行时间增长，病害逐步发展，已严重威胁了大坝的安全，根据大坝安全评价报告，该工程属于三类坝。根据水库的病害特征及病害成因，本水库除险加固工程主要由以下几个部分组成：（1）加高大坝，保证大坝长期安全的运行；（2）对大坝的白蚁进行防治；（3）完善溢洪道尾段消能防冲设施，对溢洪道水毁段进行必要的整治；（4）整治放水设备及放水涵洞；（5）完善观测、管理设施，从日常运行管理上保证大坝长期安全的运行。本除险加固工程的主要工程量如下：64 主要工程量统计表项目土石方开挖土石方回填混凝土砌石m3m3m3m2数量12081935356.61297.571.1.1工程地位、作用及整治的必要性蓬溪县是一个以农业为主的地区，农业经济占该地经济比重高达90%。本水库灌溉当地约75%的耕地，在当地经济生产中具有举足轻重的地位。随着社会经济的发展，本水库必然为当地的发展作出更大的贡献。本水库下游工农业发达，人口众多，水库一旦溃坝，淹没范围极大，将给下游人民的生命财产造成成巨大的损失，威胁下游蓬红公路，常乐镇2个村1300亩耕地，900余人的安全，给整个遂宁市带来不可估量的损失，该工程的整治已经迫在眉睫。1.2建筑物设计1.2.1工程等别及设计标准根据部颁标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，该工程等别为四等，枢纽永久性建筑物的级别为4级，次要建筑物的级别为５级，临时性建筑物的级别为5级。建筑物的防洪标准为：设计重现期为30年一遇，校核重现期为300年一遇。坝顶安全超高:波浪爬高及风壅高度以上为安全超高，正常运用条件下为0.50m，非常运用条件下为0.30m。按《中华人民共和国工程建设标准强制性条文水利工程部分》的规定，大坝上、下游坝坡（采用简化毕肖普法计算）抗滑稳定安全系数见下表：坝坡抗滑稳定最小安全系数项目建筑物级别正常运用情况非常运用情况大坝41.251.15地震烈度:64 根据2001年《中国地震动参数区划图》（1/400万）查得，本区地震动峰值加速度小于0.05g，对应地震基本烈度小于Ⅵ度。1.1.1工程整治设计1.大坝整治根据安全评价计算及本次设计的复核结果，大坝上游坝坡有两种工况不满足规范要求、水库抗洪能力不满足规范要求。根据我省整治水库的成功经验，加固整治采用如下综合整治方案：本水库由于历史原因，坝顶高程为385.07m，整治时溢洪道溢流堰高程不变,仍为384.10m，前坡调整为1:2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程不变,仍为385.07m，再增加93cm高防浪墙，溢洪道的宽度不变，坝轴线前移0.59m，上游坝坡坡度调整为1:2.75，坡面采用100mm的C15混凝土块护面，下设连砂石垫层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层，坝顶上游设置93cm高的M7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1：2，并采用M7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条带宽0.3m，深0.4m。增设坝脚、坝肩排水沟。对排水棱体上过坝公路进行C25混凝土硬化。2.溢洪道整治溢洪道经过多年运行后，溢洪道进口段淤堵。本次设计对进口段疏通，采用M7.5浆砌条石重新进行衬护，边墙采用衡重式挡土墙形式，底板采用M7.5浆砌条石衬护，底板厚300cm，完善消能设置。3.放水设施整治工程设计本次对放水设施进行开槽勾缝及增设砼截流环。4.其他部分整治白蚁危害：白蚁危害采用开沟截路采巢、土坝表层药剂处理、设置毒土隔墙、施放毒饵诱杀包综合措施进行治理及防治。64 观测和管理设施：为了加强大坝的运行管理，增设水位观测，沉陷、位移观测。为配合观测，购置必要的观测设备（经纬仪、水平仪等）。1.1施工组织设计1.1.1施工条件水库距蓬溪县城约35km，大坝现有简易公路及机耕道同县城相通，施工中，需要整修2.5Km的防洪抢险公路与外界相通，对内仅需要临时整修1.5Km的施工便道满足材料的运输即可。施工供应条件:（1）当地材料该区广泛分布泥岩，储量丰富。选定1号泥岩石渣料场距库区不远，其运距约为2KM。工程区周围无砂卵石料，在25公里的涪江河砂卵砾石料场购买,砂卵砾石料质量、储量满足设计要求。（2）主要材料钢材、水泥、木材、炸药、汽油、柴油等主要材料均在蓬溪县购买。（3）施工期水、电供应施工用电：柏林湾水库已有10kv供电线路线路，施工可直接搭火安设变压器即可满足施工需要。施工用水：施工生活用水以管理区的自来水为水源。1.1.2工程施工1．大坝施工施工顺序采用为由上至下分层进行开挖，施工时削坡面与设计坡面线予留10cm厚的保护层，削坡完后对表面进行人工夯实，满足设计要求，然后进行预制板的安砌工作。大坝加高部分坝体泥岩石渣填筑采用振动平碾进行碾压，垫层料采用蛙式打夯机或人工夯实。预制板采用人工安砌。2．溢洪道施工石方开挖：近坝区的采用人工开挖，远离坝区（20m）的采用风钻打孔松动、小量爆破方法。64 弃碴采用机械运至下游河道两岸堆放。回填时利用弃碴，机械夯实。混凝土采用350型搅拌机拌和，双胶轮手推车运输入仓，2.2Km插入式振捣器振捣，砌石工程采用人力施工方法。1.1.1施工进度安排根据柏林湾水库运行情况该工程总工期为6个月，其中施工准备期为1个月，主体工程施工期为4个半月，工程完建期为半个月。1.2环境保护设计该除险加固工程的兴建，具有灌溉、供水、多种经营等多方面效益，同时防止了水事纠纷，解决了大坝的安全问题，具有重要的经济和政治意义，该工程兴建对环境的有利影响是主要的，且是显著的。该工程施工过程可能带来噪声、粉尘、油污等污染，但这些影响是暂时的，并可采取措施避免或减少到最小程度。本工程对环境的有利影响是显著的，不利影响是较小的，短暂的，并可通过采取一定的技术措施防范或减少，因此，从环境影响角度评价，该除险加固工程是可行的。本工程环保投资计0.5万元。1.3水土保持根据水土保持技术规范，“谁造成新的水土流失，谁治理”的原则，确定本工程水土保持责任范围为项目建设区和直接影响区。对于施工临时占地的耕地，施工完成后将尽快复耕，非耕地平整后进行绿化，种植经济林木,本工程的兴建不会造成新的水土流失。本工程水保投资计0.8万元。1.4工程管理该工程为水库整治加固工程，管理机构组成不变，完工后仍由柏林湾水库管理站负责管理。64 1.1工程概算1.1.1编制原则和依据1、四川省水利厅川水发（2007）20号文关于颁发《四川省水利水电工程设计概（估）算编制规定》、《四川省水利水电建筑工程预算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》的通知及其补充规定。2、四川省物价局川价发[2006]145号“关于四川省物价局转发《国家发展改革委关于调整华中电网电价的通知》的通知”。3、国家发展改革委发改价格[2005]841号“国家发展改革委关于调整民用爆破器材出厂价格的通知”。4、四川省物价局川价发[2005]134号“关于改革民用爆破器材经营收费管理的通知”。5、四川省建设厅川建函[2005]115号“关于调整四川省建设工程定额中税金计算标准的通知”。6、四川省水利厅川水发[2005]45号文《水利工程建设安全生产管理规定》的通知。7、国家计委计投资[1999]1340号“关于加强对基本建设大中型项目概算中价差预备费管理有关问题的通知”。8、国家发展和改革委员会、建设部发改价格[2007]670号“国家发展改革委、建设部关于《建设工程监理与相关服务收费管理规定》的通知”。9、本工程阶段有关资料、设计图纸和相关专业设计成果。1.1.2投资本工程静态总投资为78.12万元。1.2经济评价1.2.1评价方法和依据64 经济评价主要依据水利部发布的《水利建设项目经济评价规范》(SL72-94)和国家计委编制的《建设项目经济评价方法与参数》等有关规定，按改、扩建水利建设项目的经济评价方法进行。鉴于柏林湾水库为社会公益性工程，具有长远的经济和社会效益而缺少财务收益，因此主要进行国民经济评价，不作财务评价。1.1.1国民经济评价指标本工程经济净现值2.36万元，经济内部收益率13.01%，效益费用比1.04。工程具有显著的经济效益和工程效益，由此可见，本工程在经济上是合理的。1.2招标方案本工程招标范围为大坝整治工程、溢洪道整治等工程项目。本工程招标工作由蓬溪县柏林湾水库管理站招标领导小组负责。该工程按大坝整治划分为1个标段，溢洪道整治划分为1个标段，共划分2个标段。本工程为公开招标，招标工作计划在蓬溪县柏林湾水库管理站招标领导小组领导下进行，拟采用的招标工作计划草案如下：编制招标文件（包括工程情况简介、投标邀请书、投标须知、投标书格式及其附件、工程量报价表及其附录、材料供应、合同格式及合同主要条款、图纸资料和设计说明、投标规范、验收规范等）；编制标底；成立评标委员会，对评标原则及要求作出规定；开标、评标、决标；签定合同。柏林湾水库枢纽工程特性表序号名称单位数量备注整治前整治后一水文控制集雨面积km20.25多年平均降雨mm929.5多年平均径流深mm200多年平均气温℃17设计洪水流量m3/s6.7964 校核洪水流量m3/s9.92设计洪水下泄流量m3/s0.458校核洪水下泄流量m3/s0.870二水库正常高水位M384.10384.10设计洪水位M384.265384.265校核洪水位M384.364384.364死水位M375.00375.00防洪限制水位M384.10384.10总库容万m3117.29117.29防洪库容万m34.7654.765兴利库容万m379.679.6死库容万m38.88.8水库调节特性年调节年调节水库水面积亩140140三大坝最大坝高M1514.8均质土坝坝顶高程M385.07384.87防浪墙m坝底高程M370.07370.07坝顶长M9696坝顶宽M2.45最大坝底宽M77.777.7四溢洪道型式开敞式正堰开敞式正堰溢流堰顶高程M384.10384.10堰顶宽M3.53.5消能形式底流底流最大下泄流量m3/s0.724五放水设备结构型式多孔口塔式石塞控制放水孔尺寸M0.2最大放水流量m3/s0.22放水孔底板高程M375.00六主要工程量土石方开挖m3/1208土石方回填m3/1935混凝土m3/356.6砌石工程m2/1297.57七主要材料水泥T/198柴油T/1.764 砂m3/178块（卵）石m3/1080条石m3/512八经济指标工程静态总投资万元/78.12内部收益率%/13.01经济净现值万元/2.36效益费用比/1.04：11水文1.1流域概况柏林湾水库位于遂宁市蓬溪县离县城约35km的常乐镇的灯会桥村。工程地处涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25KM2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。水库流域属深丘地带，北高南低，相对高差100～120m左右。流域内坡面较陡，覆盖层薄，植被较好，农耕发达，农作物主要为水稻、玉米、小麦。1.2气象工程流域内气候温和，降雨充沛，多年平均气温17.3°C，多年平均降雨量929.5mm，最大降雨量为1965年1840.1mm，最小降雨量为1997年521.5mm，本地区气候具有冬干、春早、夏热、秋雨的特征。冬季降雪少，降雨多集中在夏、秋两季，约占全年总降雨量的78.4％，一般最热月份为8月，最冷月份是1月，多年平均蒸发量1158.9mm，多年平均最大风速18m／s。1.3水库采用设计洪水标准及复核情况64 根据中华人民共和国国家标准《防洪标准》GB50201-94中《水利水电枢纽工程的等别与级别》的规定，水库为小（1）型水库，枢纽工程为四等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。考虑到该水库下游要保护城镇的重要性，综合考虑原三查三定资料，确定相应设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。1.1水位库容曲线复核水库在设计时采用的是万分之一航测图围量算得。在1983年的三查三定时进行过计算和测量工作，2006年蓬溪县水利局又组织工程技术人员对该水库库容曲线进行了测量复核，结论同原三查三定资料基本相符。1.2设计洪水1.2.1流域特征值全流域水库集雨区从万分之一航测图测算得集雨面积为0.25KM2,主河道长0.63Km，主河道平均比降为47.8‰。1.2.2设计暴雨因本工程流域内无实测水文资料，故设计暴雨按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中所推荐方法计算。设计暴雨按短历时暴雨公式计算:Htp=Spt1-n根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》,24小时暴雨的时深关系可分为三个时段,各段暴雨参数n值分别采用不同的计算公式:当历时t=6～24小时范围内时:n1=1+1.285lg(H1/6p/H1p)当历时t=1～6小时范围内时:n2=1+1.285lg(H1p/H6p)当历时t=6～24小时范围内时:n3=1+1.661lg(H6p/H24p)当历时小于6小时时:Sp=H1p当历时t在6～24小时内时:Sp=H24p×24n3-164 1／6、1、6小时暴雨统计参数根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》附图等值线图查算。年最大24小时暴雨根据附近赤城湖水库和观音场站实测暴雨资料分析计算得到年最大24小时暴雨均值分别为102.3mm和103.1mm，略高于本工程处查算值。符合手册中年最大24小时暴雨量等值线趋势。柏林湾水库各控制历时暴雨统计参数如下表：各控制历时暴雨统计参数表表2-1历时t(小时)1/61624暴雨量均值H(毫m)16.74273109.46Cv0.360.420.490.52Cs/Cv3.53.53.53.5工程区设计暴雨值HP表表2-2频率P(%)H1/6p(mm)H1p(mm)H6p(mm)H24p(mm)3.3330.6387.78160.45249.5690.3340.75123.48232.14367.7861.1.1设计洪水计算1.1.1.1计算方法本次利用水科所推理公式法推算设计洪水,根据推理公式法基本关系式用逐步逼近法求解。推理公式基本关系式:Q=0.278ψiF=0.278ψ(S/τn)F上式适用于全面条件下的全面汇流和部分汇流两种情况：当全面汇流条件下τ≤tcψ=1-(μ/s)τn当部分汇流条件下τ>tcψ=n(tc/τ)1-ntc=[(1-n)s/μ]1/n64 τ=τ0ψ(-1/4-n)τ0=[0.2783/4-n]/[(mJ1/3/L)4/4-n(SF)1/4-n]式中:Q—最大流量(m3/s);ψ—洪峰径流系数;i—最大平均暴雨强度(mm/h);s—暴雨雨力,即最大1小时暴雨量(mm/h);n—暴雨公式指数;F—集水面积(km2);L—自出口断面沿主河道至分水岭的河流长度(km);J—沿L的河道平均坡度;τ—流域汇流时间(h);τ0—当ψ=1的流域汇流时间(h);tc—产流历时(h);μ—产流参数,即产流历时内流域平均入渗强度(mm/h);m—汇流参数.1.1.1.1推理公式各参数的确定：暴雨参数计算方法如前,考虑点面雨量折算，采用面平均暴雨量计算，其余参数取值方法如下:⒈流域特征参数F,L,J流域参数F、L、J根据万分之一航测图进行量算，F=0.25KM2,L=0.63Km,沿河长平均比降J=47.8‰。⒉汇流参数μ采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中盆地丘陵区经验公式计算,各集水区域产流参数均值:μ=4.8F-0.19Cv=0.18,Cs=3.5Cv⒊汇流参数m采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中,盆地丘陵区经验公式计算:64 θ=1～30m=0.40θ0.204θ=30～300m=0.092θ0.636流域特征参数θ=L/(J1/3F1/4)，成果如下表：设计洪水计算成果表表2-3频率P%标准洪水计算方法计算方案流量（m3/s）3.33校核推理公式现状6.790.33设计推理公式现状9.921.1设计洪水总量按《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，设计洪水总量由设计暴雨量，按综合分区的暴雨径流关系求得。计算暴雨总量的暴雨历时，按单峰洪水计算：设计洪水总量用下式推求：Wp=0.1hF=0.1αHTPF式中：WP—设计洪水总量(万m3)h—径流深（mm）F—流域面积（km2）T—设计暴雨历时（日）HTP—历时为T的设计暴雨（mm）其成果如下表：设计洪水总量成果表表2-4频率P%洪水总量Wp（万m3）3.33（设计）3.840.33（校核）5.671.2设计洪水过程线64 本次洪水过程线的推求采用《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中推荐的单峰矩形概化模型计算。(1)根据设计洪水总量WP设计洪峰流量QP,计算设计洪水过程线的概化矩形历时式中：Wp—设计洪水总量Qp—设计洪峰流量Tp—设计洪水过程线概化矩形历时(2)根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，在洪水计算手册中查表3—2，选定采用的概化过程线模型相对坐标算出Qt′～t。其成果见下表：设计洪水过程线成果表表2-5P=3.33％设计洪水过程线P=0.33％设计洪水过程线t(h)Qt(m3／s)t(h)Qt(m3／s)0.000.010.000.010.170.350.170.500.240.690.241.000.311.370.321.990.392.720.393.970.504.080.505.960.635.440.647.940.786.460.799.430.946.800.959.921.106.461.119.431.285.441.307.941.554.081.575.961.942.721.963.972.581.372.611.993.300.693.341.004.060.354.100.506.060.016.120.011.1调洪演算柏林湾水库有溢洪道一处。溢洪道宽顶堰堰顶高程为384.10m，溢流堰堰长3.5m，为开敞正槽式溢洪道。64 由于该水库溢洪道泄流能力小，目前运行时为了安全，在汛期到来之前通过放水设施将库水位降至383.0m运行。由于该水库集雨面积小，采取此种方式后不能保证水库的有效蓄水灌溉，因此，本次采取调洪演算的起调水位为溢洪道堰顶高程384.10m。按宽顶堰公式计算堰水深H和泄流量q泄，即按公式计算，式中m表示流量系数，取m=0.33。本次调洪演算设计年及校核年洪水起调水位均为溢洪道堰顶高程384.10m。调洪演算根据水量平衡基本方程式进行演算：1/2（Q1+Q2）-1/2（q1+q2）=V2-V1根据库容曲线查算库容V。柏林湾水库水位、库容曲线表表2-6水位(m)384.10384.3384.5384.7384.9385.1库容(万m3)112.40116.50119.00120.40122.80125.00计算行近流速时上游过水断面面积的推算，堰上水头H的推求，上、下游水位差Hz的计算，均需已知上游水位，而Hz的计算还需已知下泄流量q查下游水位流量关系曲线。所以调洪演算按最初假设的上游水位，用渐进法对水量平衡基本关系式进行求解。成果见下表：柏林湾水库调洪演算表频率P(％)标准计算方法计算方案来水流量下泄流量库容最高洪水位3.33校核推理公式现状6.790.378115.79384.2650.33设计推理公式现状9.920.724117.29384.3641.1防洪标准复核根据本水库多年平均最大风速W＝18m/s、吹程D＝350m、洪水位段坝坡坡率以及坝前平均水深H等资料，参考部颁《辗压式土石坝设计规范》SL274-2001计算坝顶超高。考虑风速时非常运用情况下按多年平均最大风速计，正常运用情况下按多年平均最大风速的1.5倍计。风壅水面高度公式：计算。64 计算结果为：正常情况：e正=0.003m非常情况：e非=0.002m按规范规定，可按鹤地水库公式：和计算波高和平均波长，其中h:2%——为累积频率为2%的波高平均波浪爬高按不规则波方法的莆田试验站公式：计算，不同累及频率下的波浪爬高Rp的关系按规范中表A.1.13查用。再按规范选定4级建筑物正常运用情况下的安全加高A=0.5m；非常运用情况下A=0.3m。则总的坝顶超高Y＝R+e+A,求得坝顶高程为：Z坝顶=Z洪，设+Y正Z坝顶=Z洪，校+Y非选取两者中最大值作为所需坝顶高程，结果见下表：坝项高程计算成果表序号项目设计洪水校核洪水1风壅高度e0.0040.0022K0.0000.0003W风速27.00018.0004D风区长度350.000350.0005水位384.265384.3636坝底高程370.070370.0707Hm水域平均水深10.64610.7208g9.8109.8109β0.5060.50610H14.19514.29411gD/W^24.71010.59712hm/Hm0.0570.03113hm0.6050.32964 14h2%波1.3480.73415Lm6.2254.15016W/(gH)^0.52.2881.52017K△0.9000.90018Kw1.2501.12019Rm0.6110.33020最终值1.1240.60721边坡系数m3.4303.43022安全加高A0.5000.30023安全加高B　　24坝顶超高y1.6280.90825坝顶高程385.893385.272经现场实测，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水库坝顶高程复核成果表可以看出，现有坝顶高程均低于本次复核计算出的设计和校核工况要求坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪标准。1工程地质1.1概述：柏林湾水库位于蓬溪县常乐镇灯会桥村，涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25KM2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。经83年三查三定设计，设计总库容118万m3，本次设计为117.29万m3，设计灌溉面积3800亩，实际灌溉面积为1800亩。该水库是以农业灌溉为主，兼有水产养殖等综合效益的年调节小（1）型水库。枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设备组成。水库大坝于1976年11月由蓬溪县水利局设计，由绵阳地区水电局批准修建。1976年11月动工兴建，由常乐公社组织劳力负责施工。水库大坝最大坝高15m，坝顶高程385.07m,坝顶宽2.4m,坝轴线长96m，最大坝底宽77.7m，大坝为均质土坝，上游坝坡为干砌块石护面，上下游为均质土，下游的下部为反滤体。大坝上游坝坡从上至下为1：3.43、1：3.32；下游坝坡从上至下为1：1.9、1：2.4和1：1，在高程378.07m处马道宽3.3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石护面，厚0.3m。大坝现存在的问题：64 柏林湾水库大坝坝顶宽仅2.4m，大坝上下游坝坡变形、坍塌严重，上游风浪塌滑严重；大坝发现白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；大坝未护面，大坝多年来风雨剥蚀，水土流失严重，造成坝面冲沟纵横，坝身内外坡表面起伏很大。下游坝坡坡面形状为中部低凹，低凹度深达1m以上，对坝坡的稳定极为不利。溢洪道位于库尾，顺岸坡岩脚开挖修建而成，布置型式为开敞式正槽溢洪道，溢洪道淤堵严重,且尾端无消能防冲设施,对大坝安全造成严重威胁。左（卧涵管）干渠放水设备，经现场勘察，卧管与涵管接触部位，出现裂缝渗漏，渗漏量达0.1L/s。1.1区域地质条件1.1.1地貌及物理地质现象该区处于川中盆地腹心地带，地势为北高南低。其丘顶高程多在490m左右，最大海拔高程610m，相对高差100～120m。该区以剥蚀地貌为主，并多为台坎状和馒头状的深丘地貌景观。该区沟谷发育，沟谷多呈树枝状、谷坡多呈阶梯状、河谷多呈“U”字型。该区谷坡多为砂、泥岩组成。尽管谷坡构造及卸荷裂隙较发育，物理风化作用较强烈，但都不会发生较大的崩滑现象。库内外营力作用不强，无大的滑坡迹象，库坡为厚层状坚硬砂岩构成，边坡稳定。1.1.2地层岩性库区主要出露地层为侏罗系遂莱镇组内陆河湖相沉积，岩性为紫红、灰紫色厚层块状，粉～细粒长石砂岩或钙质长石石英砂岩、泥质砂岩与紫红色砂质岩，泥岩组成不等厚互层。其岩性、岩相变化大，透镜体、尖灭体较多，分枝复合频繁，单层厚度化极大，表明沉积环境是极不稳定的。砂岩以钙质长石石英砂岩为主，其厚度较大，强度较高，泥岩岩性弱，易风化，碎裂崩解。64 将工作区的地层分述如下：（J2sn）侏罗系遂莱镇组：下部为棕红色泥岩夹粉砂质泥岩和泥质粉砂岩透镜体，厚约20～30m，分布广，岩性软，易风强烈化。上部为灰紫色层状～块状，中～细粒长石石英砂岩，厚度约10～30m，中厚层～块状构造，中～细粒结构，其成分主要为石英，次为长石，钙质胶结，水平层间裂隙及垂直张裂隙较发育。出露库岸山坡及山顶，与上覆地层呈不整合接触。Q4dl+el坡残积层：紫红，紫褐色粘土，结构不均，下部偶见风化岩块，厚度0.8～2.0m，变化大，在两岸岸坡及丘顶广泛分布。Q4al河流冲积层：①灰黄色粘土、粉质粘土：砂质团粒，不均匀分布，筑坝时已大量清除，仅见于坝后沟谷底部。厚2m左右。②亚砂土：灰色，砂感强，砂粒分布不均，局部富集。砂粒含量30%，粉粒占32%，粘粒占38%，局部含淤泥质，略带异味。饱和，软塑状，厚1.5～2.5m。Qy库内淤积层：浅灰黄色亚粘土，结构疏松，偶见淤泥质，饱和状。分布于坝前库底。Qml人工堆积层：以粘土为主，厚10～26.0m。其中，粘土为棕红、浅褐色，可塑状，以粘土矿物为主，含白色粘土膜，呈网纹状分布，为坝体主要填筑物。1.1.1地质构造及地震工程区位于新华夏系第三沉降带，四川沉降褶皱带之川中褶皱带之内，其构造形迹展布主要为近东西向，区内无断裂，褶皱宽阔平缓，由印支运动形成。倾向北西10°倾角1～5度。因此，构造简单，地层微倾。64 区内无深大活动断裂通过，地震活动较弱，历史上未发生过强烈地震。根据GB18306---2001《中国地震动参区划图》（1/400万）查得，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，对应的地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性好。1.1.1水文地质条件工程区内地下水明显受岩性、构造控制，地下水主要有第四系覆盖层孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水赋存于河漫滩、坡地等堆积层中，受大气降水及地表水补给，排泄于沟谷或补给下伏基岩，裂隙水赋存于基岩裂隙中，含水量受岩性和裂隙发育程度影响，微风化的紫红色泥岩、粉砂质泥岩透水率小于1～5吕荣，地下水贫乏，是良好的隔水层，砂岩、粉砂岩相对含水、透水，由大气降水及上覆第四系孔隙水补给，以下降泉或间歇性下降泉排泄于沟谷或河流。根据区域水文地质资料，地表水化学类型为HCO3-Ca、Mg型，属弱碱性水或淡水，对混凝土无侵蚀性。1.2库区水文地质、工程地质条件1.2.1渗漏条件根据钻孔资料，得知大坝坝基为（J3p）棕紫色泥岩。结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达84～90%，透水率为1～5吕荣，为弱透水层，故坝基不存在渗漏问题。坝体土为回填粘土，结构较紧密，透水率小于10吕荣，为弱水层，故坝体不存在渗漏问题。左、右坝肩岩体结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达84～90%，透水率为1～5吕荣，为弱透水层，故右坝肩不存在渗漏问题。综上所述，坝基、坝体、坝肩为弱透水层，不存在渗漏问题。1.2.2库岸条件64 库岸斜坡呈阶梯状，自然坡度平缓，泥岩形成台面，砂岩形成陡坎，植被不茂盛，坡面宽缓，大部分岩石完整，故库内岩岸稳定性良好。1.1.1大坝工程地质、水文地质条件1、坝体大坝为均质土坝，坝体填土为粘土。其土体结构较紧密，透水性弱。土的颗粒组成为：砂粒土10.9%，粉粒占30.6%，粘粒占58.5%。平均天然含水量为19.0%，平均孔隙比为0.74。大坝回填土，结构紧密，成分均匀，孔隙度较小，根据5孔注水资料可知，单位吸水量为0.052～0.084升/分.m.m，属微透水。2、坝基根据大坝施工及竣工资料，得知大坝基础岩石为（J2sn）棕紫色泥岩及泥质粉砂岩，泥岩厚度5～8m，高程372～378m。结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达84～95%，透水率小于8吕荣，其岩石平均抗压强度一般在200～350kg/cm3，最大可达400kg/cm3。3、坝肩左、右坝肩岩体结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达84～90%，透水率为1～5吕荣，为弱透水层，故右坝肩不存在渗漏问题。1.1.2溢洪道地质工程条件溢洪道位于大坝库尾，顺岸坡岩脚开挖修建而成，布置型式为开敞式正槽溢洪道，溢洪道基底为砂岩，底板为条石衬砌；两侧边墙未衬砌。自运行以来，大部分完好无损。在强风化带内，岩石裂隙较为发育，由于受外营力的作用，多处岩石被冲毁，溢洪道尾段渠底凹凸不平，渠岸严重被毁。1.2库区水文地质、工程地质条件评价1.2.1大坝工程地质、水文地质条件评价64 根据大坝工程地质水文地质条件现评价如下：坝基岩层为泥岩、粉砂质泥岩，缓倾上游，为坝体主要持力层，其强度满足土坝对基础的要求。在建基面以下的强风化带内，风化裂隙不发育，在强风化带内，透水率小于10吕荣，属于微透水层区域，坝基不会渗漏。大坝坝体回填土，结构紧密，成分均匀，孔隙度较小，根据5孔注水资料可知，单位吸水量为0.052～0.084升/分.m.m，属微透水，坝体不会渗漏。左、右坝肩岩体结构较致密，微细层理不发育，岩芯完整，岩性较坚硬，岩芯采取率高达84～90%，透水率为1～5吕荣，为弱透水层，故右坝肩不存在渗漏问题。1.1.1溢洪道工程地质条件评价根据前面对溢洪道工程地质条件的阐述，主要由于遂莱镇组的泥岩及粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层，长期遭到冲刷以及风化作用，建议对溢洪道两岸进行衬砌，渠底进行护面处理。其基础放置在中风化的泥岩或泥质粉砂岩上，其承载力标准值为：中风化泥岩fk=300Kpa，中风化泥质粉砂岩fk=350Kpa。基面与坝体间摩擦系数为0.30～0.35。1.2天然建筑材料根据对该区天然建筑材料的调查，泥岩分布广泛，储量丰富，强度较高，砂卵砾石缺乏。1.2.1石料该区广泛分布泥岩，储量丰富。选定1号泥岩石渣料场距库区不远，其运距约为2.0KM。料场地层结构为：0～0.4m为粉质粘土，0.4～10.2m为紫红色泥岩，10.2～13.0m为灰白色长石砂岩。1号泥岩石渣料圈定范围长80m，宽60m，开采厚度为8.0m，总计储量3.84万m3，剥离比按2:8计，有用储量为3.07万m364 ，岩性泥岩及粉砂质泥岩，天然容重2.02t/m3，饱和容重2.19t/m3，天然抗压强度300～350Kpa，饱和抗压强度200～250Kpa。1.1.1砂卵砾石料本工程砂卵石料缺乏，只有在距水库枢纽15KM的涪江河采运。卵砾石成份由石英砂岩、灰岩、石灰岩组成，石质坚硬，符合砼骨料要求。砂料与卵石料伴生，以石英砂为主，细至中粒，粒度模数2.69，松散，容重1.45t/m3，比重2.65，含泥量1.4～3.4%，在砂卵砾石料中砂占8～15.8%。卵砾石料可分级别采运，而且储量较大，满足要求。综上所述，大坝、溢洪道整治所需的各种建筑材料，在数量、质量上能满足设计要求，除砂卵砾石料距库区较远外，一般均可就近采取，为整治工程提供了良好的条件。1.2工程地质结论及建议1、水库处于单斜岩层，产状平缓，岩体完整，未见大中型断裂构造，地质构造简单，山体雄厚，库坡稳定性良好。2、根据GB18306---2001《中国地震动参区划图》（1/400万）查得，工程区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35S，对应的地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性好。3、构成库岸、库盘岩层主要是砂岩、泥质粉砂岩互层，岩层渗漏性弱。因此，库内渗漏极小。4、根据溢洪道工程地质条件，需对溢洪道两岸衬砌，渠底防渗处理。2工程整治任务与规模2.1工程概况柏林湾水库位于遂宁市蓬溪县县城约35km的常乐镇灯会桥村。工程地处涪江流域明月河常乐支流柏林湾处，坝址以上集雨面积0.25Km2，主河道长0.63Km，河道平均比降47.8‰。64 水库大坝于1976年11月动工兴建，1978年1月停工。最大坝高15m，坝顶高程385.07m，校核水位384.364m，总库容117.29万立方m，常年蓄水位为384.10m，相应库容88.4万立方m，死水位为375m，死库容8.8万立方m。水库有效灌溉面积1800亩，建库以来对改善蓬溪县的农业生产条件，确保农业稳产高产起了很大作用。随着社会经济的发展，农业作为当地的经济根本，必然向高产、高附加值农业发展，对水源的需要将越来越大，该水库在当地经济发展中必将具有越来越重要的地位。1.1工程现状水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水设施组成。1.1.1大坝现状水库大坝于1976年11月动工兴建，1978年1月停工，大坝为均质土坝，坝脚设干砌块石排水棱体。坝顶高程385.07m，最大坝高15m，坝长96m，坝顶宽2.4m，建基面高程370.07m。正常蓄水位384.10m，校核洪水位384.364m，死水位375.00m，起调水位384.10m。上游坡共两级，大坝上游坝坡从上至下为1：3.43、1：3.32；下游坝坡从上至下为1：1.9、1：2.4和1：1，在高程378.07m处马道宽3.3m，在高程381.57m处马道宽1.6m，在高程378.07m以下设置有干砌条石护面，厚0.3m。1.1.2溢洪道现状柏林湾水库溢洪道在主体工程完工时，溢洪道只是初步成形，很不规则。进口宽度3.5m，泄槽宽3.5m，形状很不规则，溢洪道全长7.5m，浆砌条石衬砌，根据现场踏勘发现溢洪道淤堵严重，尾端无消能防冲设施。1.1.3放水设施现状64 柏林湾水库放水设备距左坝端15m，设计流量Q=0.24m3/s,进口涵管底高程386.15m。型式为多孔螺旋竖井式，石塞控制取水，竖井后为涵洞长31m，设计为无压隧洞。本次现场发现左（卧涵管）干渠放水设备，经现场勘察，卧管与涵管接触部位，出现裂缝渗漏，渗漏量达0.1L/s。左二渠、后干渠放水设备，由于修建至今，使用较少，渠道全部属土渠未衬砌，现已跨塌，无法通水。1.1大坝稳定复核1.1.1渗透计算1.目的：确定坝体浸润线的位置和逸出点的高度，为校校坝坡稳定计算，提供必需的资料。2.计算工况①上游正常高水位与下游相应的正常水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校校洪水位与下游相应的水位。3.渗透系数计算中渗透系数采用《土工试验报告》的实验值。渗透系数取值表项目渗透系数K（cm/sec）坝体土2.53×10-6堆石体1.00×10-24.计算方法采用南京水科所二维渗流有限元计算程序进行计算。5.计算成果坝体单宽渗流量见下表：渗流计算成果表64 水位（m）相应的坝体单宽渗流量（方／天）正常高水位（384.10m）0.1257设计洪水位（384.265m）0.1325校核洪水位（384.364m）0.1421经渗流计算结果分析和水库管理员历年观测和本次现场检查：水库大坝坝身无明显渗漏现象。放水设备的过坝涵管接头处漏水，但渗漏量较小，不影响其正常运行。1.1.1稳定分析计算1.计算分析资料：①大坝最大断面；②坝体材料物理力学指标（《土工试验报告》）；③渗流计算成果；2.安全系数大坝为四级建筑物，据《SDJ218-84》规范及补充规定的要求，采用简化毕肖普法计算坝坡稳定时，相应的坝坡稳定最小安全系数如下表：坝坡抗滑稳定最小安全系数项目建筑物级别正常运用情况非常运用情况大坝41.251.153.土体的抗剪强度指标土体的力学指标据土工试验报告中的建议值采用。各种力学指标采用值见下表，其中堆石体的容重采用已成工程选用。土体计算力学指标项目非饱和固结快剪饱和固结快剪C(Kpa)ΦC(Kpa)Φ坝体土18.620.1°15.318.5°泥岩石渣-34-30干砌块石———32根据土工试验报告，坝体材料的容重如下表：坝体土料的容重名称坝体土泥岩石渣湿容重（KN/m3）18.519.3饱和容重（KN/m3）19.021.064 浮容重（KN/m3）9.011.0坝体各部位容重的采用如下表：坝体各部位采用的计算容重项目迎水坡背水坡抗滑力滑动力抗滑力滑动力部位浸润线以上湿容量湿容量湿容量湿容重浸润线以下静水位以下浮容重饱和容重浸润线以下浮容重浮容重静水位以下浮容重浮容重骤降影响区域浮容重饱和容重4.计算工况根据水库特征值和运行时库水位的平均降落速度、试验提供的渗透系数，按规定的判别式k/(μv)计算为0.463，大于0.1，可判断降落时为缓降，上游坝坡渗流为非稳定渗流。计算工况如下：上游坝坡：①工况一：由正常水位384.10m降至死水位375.00m坝高；②工况二：由设计洪水位384.265m，骤降至正常蓄水位再降至死水位375.00m；③工况三：由校核洪水位384.364m，骤降至正常蓄水位再降至死水位375.00m。下游坝坡：①工况一：正常高水位384.10m形成的稳定潜流期，下游坝坡稳定分析计算；②工况二：设计洪水位384.265m形成的渗流期，下游坝坡稳定分析计算；③工况三：校核洪水位384.364m形成的渗流期，下游坝坡稳定分析计算。6.计算方法根据土石坝设计规范，采用简化毕肖普法，在微机上用水利水电科学研究院编制的土石坝边坡稳定分析程序STAB2005进行复核计算。64 该程序可用以计算各种土石坝的上、下游坝坡及库水位骤降时的坝坡稳定情况，可得出给定条件下的坝坡抗滑稳定最小安全系数、最危险滑动圆心的坐标及滑弧半径。7.上、下游坝坡稳定分析计算成果（现状）l、上游坝坡：（l）工况一：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.35，大于[K]＝1.25；（2）工况二：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.261，小于[K]=1.25（3）工况三：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.152，小于[K]=1.152、下游坝坡：（1）工况一：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.29，大于[K]=1.25；（2）工况二：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=l.256，大于[K]=1.25；（3）工况三：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=l.152，大于[K]=1.15。综上所述，上、下游坝坡在在各种工况均满足规范要求。1.1防洪标准复核根据现场实测和水文复核，从本次水库坝顶高程复核成果表可以看出，柏林湾水库现有大坝高程为385.07m，从本次水库坝顶高程复核成果表可以看出，本次复核计算出的设计和校核工况要求坝顶高程均高于现有坝顶高程，水库的抗洪能力不能达到规范所要求的防洪标准。1.2枢纽存在的主要问题2007年8月专家组对柏林湾水库进行了安全评价，评价结论为：该水库大坝安全类别评定为三类坝。枢纽存在的主要问题如下：64 柏林湾水库大坝为均质土坝，经洪水标准复核，大坝坝高不能满足30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核，防洪能力不满足要求；经过多年运行，大坝上、下游坝坡变形、坍塌严重；溢洪道淤堵严重，且尾端无消能防冲设施；放水设备漏水；大坝存在严重的白蚁建巢危害，蚁路已穿坝；无管理和观测设施，给工程管理带来困难。1.1工程地位、作用及整治的必要性（一）整治本工程是保证水库下游人民生命财产安全的需要（二）整治本工程是战胜干旱、解决当地饮水安全的需要柏林湾水库灌区内水资源量贫乏，干旱缺水不仅成为了当地经济和社会发展的严重制约因素，同时造成了人畜饮水困难，严重影响了该地区的安定团结和正常的社会秩序。截止2008年底，灌区内的常乐镇等地尚有1万人缺水或严重缺水，由于缺水而造成争水纠纷的事件时有发生，使当地的党群、干群关系紧张。因为缺水造成当地疾病流行，严重影响到当地人民群众的身心健康。（三）本工程的兴建是解决“三农”问题的需要柏林湾水库已构成了维系该地区人民群众最基本的生存权的坚实基础，通过本工程的整治，可以保障灌区内农村与农业的供水水源，解决现有灌区人与水土资源严重矛盾，减轻灌区人民找水挑水的负担，解放灌区劳力，提高灌区人民的劳动生产效率，从而促进灌区农业产业结构调整和粮食稳定高产，推动灌区各项事业的发展，为灌区全面建设小康社会、彻底解决“三农”问题创造有利条件。（四）本工程的兴建是灌区现代化农业建设的前提通过整治本工程，保障灌区农村与农业的供水水源，改善农业生产条件，为实施农业综合开发，建立“高产、高效、优质”农业生产基地创造条件。把农田建设、农村能源建设、生态移民、农业结构调整结合起来，是数以万计农民脱贫致富的重要途径，是现代化农业建设的前提。综上所述，为了确保水库安全运行，保证库区下游乡镇的防洪安全，实现水库管理单位自身经济良性循环，预防新的病害问题出现，避免造成政治和经济上的重大损失，尽快全面开展水库枢纽除险加固整治工作是非常必要的，而且也是非常迫切的。64 1.1工程任务及规模本次加固工程的主要任务：消除大坝的病害，完善水库各种管理设施，使水库充分发挥效益，保障下游人民的生民财产安全。本次除险加固工程主要完成以下工程项目：大坝整治工程、溢洪道整治工程、放水设施整治工程，完善大坝管理设施等工程项目。2建筑物整治设计2.1工程等别及设计标准柏林湾水库总库容117.29万m3，设计灌溉面积0.38万亩，下游保护有城镇、公路。根据部颁标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，该工程等别为四等，枢纽永久性建筑物的级别为4级，次要建筑物的级别为５级，临时性建筑物的级别为5级.建筑物的防洪标准为：设计重现期为30年一遇，校核重现期为300年一遇。坝顶安全超高:波浪爬高及风壅高度以上为安全超高，正常运用条件下为0.50m，非常运用条件下为0.30m。按《中华人民共和国工程建设标准强制性条文水利工程部分》的规定，大坝上、下游坝坡（采用简化毕肖普法计算）抗滑稳定安全系数见下表：坝坡抗滑稳定最小安全系数项目建筑物级别正常运用情况非常运用情况Ⅰ大坝41.251.15地震烈度:根据2001年《中国地震动参数区划图》（1/400万）查得，本区地震动峰值加速度小于0.05g，对应地震基本烈度小于Ⅵ度。2.2水库枢纽整治设计2.2.1整治方案的拟定64 根据安全鉴定评价报告很本次调洪演算及防洪标准复核，在溢洪道现有状况下进行调洪演算，其在校核洪水标准下，溢洪道泄流量为0.724m3/s，相应的校核洪水位为384.363m，在设计洪水标准下，溢洪道泄流量为0.378m3/s，相应的设计洪水位为384.265m，在此基础上进行大坝抗洪能力复核，其结果为大坝坝顶高程不满足规范要求的最小坝顶高程要求，因此，本次整治设计，我们采用了两种方案进行经济技术比较，采用最经济、最方便施工的方式进行整治处理，综合整治方案一：坝轴线前移0.59m，前坡调整为1：2.75，坝顶宽由原来的2.4m增加至5m，后坡调整为1：2，坝顶高程不变,仍为385.07m，再增加0.93m高防浪墙，溢洪道溢流堰高程不变,仍为384.10m；加宽加高大坝方案二：保持溢洪道宽度和坝轴线不变，前坡调整为1：2.75，后坡调整为1：2，大坝坝顶宽由原来的2.4m增加至5m，坝顶高程不变,仍为385.07m再增加0.93m高防浪墙，两种方案的投资及优缺点比较见表6-4-1。表6-4-1大坝加固方案比较表项目方案一方案二方案要点坝轴线前移，将大坝坝顶宽加宽至5m，上下游坝坡加固来达到稳定要求。坝轴线不变，上下游坝坡加固来达到稳定要求。主体工程量开挖12081150.2m3填筑19352848.98m3砼356.6356.6m3砌石1297.571297.57工程直接费54.26万元59.86万元优缺点库内工作量较大，下游坝坡开挖方量较小，基本无填筑，工程造价低。库内工作量小，下游坝坡开挖方量较小，但填筑量较大，填筑质量不易保证，工程造价略高。从上表可见，两个方案各有优缺点，方案一投资较省5.60万元，因此选择方案一作为推荐方案。根据两方案的经济技术比较，方案一建筑工程投资比方案二少5.6万元，因此，本次采用方案一作为推荐方案。1.1.1大坝整治工程设计64 1.1.1.1大坝整治方案根据大坝实际分析，必须进行大坝加固，根据大坝现状，本次设计采用两种方案进行考虑：方案一：综合加固方案，坝轴线前移方案坝顶高程为385.07m，根据柏林湾是一冲蓄水库水库实际，整治时溢洪道溢流堰高程仍为384.10m，校核洪水位384.363m，由于前坡调整为1：2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程为385.07m，整治时溢洪道溢流堰高程不变,仍为384.10m，前坡调整为1:2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程不变,仍为385.07m，再增加93cm高防浪墙，溢洪道的宽度不变，坝轴线前移0.59m，上游坝坡坡度调整为1:2.75，坡面采用100mm的C15混凝土块护面，下设连砂石垫层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层，坝顶上游设置93cm高的M7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1：2，并采用M7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条带宽0.3m，深0.4m。增设坝脚、坝肩排水沟。对排水棱体上过坝公路进行C25混凝土硬化。方案二：坝轴线不变方案保持溢洪道宽度高度溢流堰宽度不变，大坝坝顶高程不变，再增加0.9m高防浪墙，坝轴线不变，坝顶宽扩宽至5m，上游坝坡调整为1:2.75，，100mm的C15混凝土块护面，下设连砂石垫层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层，坝顶上游设置93cm高的M7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1：2，并采用M7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条带宽0.3m，深0.4m。增设坝脚、坝肩排水沟。对排水棱体上过坝公路进行C25混凝土硬化。64 通过两方案的经济和技术两方面进行比较，方案一比方案二节省投资5.6万元，同时方案一施工方便，施工质量能够得到保证，而方案二后坝坡填筑质量不易控制，投资较大。因此本次设计采用方案一作为推荐方案。1.1.1.1大坝整治设计1.大坝整治本水库由于历史原因，坝顶高程为385.07m，根据柏林湾是一冲蓄水库水库实际，整治时溢洪道溢流堰高程仍为384.10m，校核洪水位384.363m，由于前坡调整为1：2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程为385.07m，整治时溢洪道溢流堰高程不变,仍为384.10m，前坡调整为1:2.75，经复核需要的最小坝顶高程为385.999m，坝顶高程低于要求最小坝顶高程的要求，因此，对大坝主要设计方案推荐采用坝轴线前移方案，即坝顶高程不变,仍为385.07m，再增加93cm高防浪墙，溢洪道的宽度不变，坝轴线前移0.59m，上游坝坡坡度调整为1:2.75，坡面采用100mm的C15混凝土块护面，下设连砂石垫层，垫层厚250mm，坝体回填部分采用砂泥岩石渣碾压回填；坝顶宽度增加至5m宽，并采用厚100mm的混凝土路面，下设厚200mm的手摆片石垫层，坝顶上游设置93cm高的M7.5浆砌条石防浪墙；下游坝坡调整边坡为1：2，并采用M7.5浆砌条石网格植草皮护坡，网格纵、横向间距均为3m，条带宽0.3m，深0.4m。增设坝脚、坝肩排水沟。对排水棱体上过坝公路进行C25混凝土硬化。2.整治后大坝稳定计算大坝整治后的稳定计算的边界条件、计算工况、土力学指标取值基本同复核计算。经计算，整治后大坝上游坝坡各种工况下稳定安全系数如下：①工况一：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.38，大于[K]＝1.25；②工况二：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.256，大于[K]=1.25③工况三：其抗滑稳定最小安全系数，Kmin=1.21，大于[K]=1.15各种工况计算结果都满足规范要求。综上所述，整治后的大坝防洪标准达到规范要求，结构稳定安全达到规范要求。64 1.1.1大坝白蚁整治为了确保水库安全运行，消除白蚁隐患，根据已有工程的成功经验，对柏林湾水库大坝白蚁进行综合治理。l、开沟截路采巢：根据白蚁在坝上危害的迹象，从水库土坝迎水坡正常蓄水位到背水坡浸润线之间的坝坡斜面，选准部位，分别在迎水坡和背水坡，各开一条0.8×1.0m（宽×深）的顺沟，在土坝两端与山丘连接处，从迎水坡的正常水位至背水坡的浸润线各开一条0.8×1.0m的横沟，通过开沟来截断坝体上的蚁道，分析判断选出主蚁道，追挖白蚁主巢，取出巢体，填实巢穴。2、土坝表层药剂处理：为了灭杀坝上白蚁幼龄巢和预防白蚁有翅成虫分落坝的危害，需用白蚁预防药剂，进行土坝表层处理，处理范围在背水坡所开顺沟至迎水坡所开沟顺之间的土坝表面，面积约2000Km2，同时需打孔881个，孔距1m，呈梅花型，深0.3～0.5m，对每孔作灌液处理，直至饱和。3、设置毒土隔墙：对所开的顺坝沟和坝两端接山丘处开的横沟。在回填时应进行分层毒土。每回填200cm喷一次预防药剂，直到回填完毕。形成6至7条毒土隔墙，以堵断穿坝蚁道的形成。4、施放毒饵诱杀包：对该土坝两端林地、山丘，施放白蚁诱杀包以达到灭杀山丘白蚁，以免山丘白蚁对土坝产生蔓延危害。1.1.2溢洪道整治工程设计5.2.4.1溢洪道布置由进口段和溢流堰段组成。溢洪道总长26.71m，设计进口宽10.43m。5.2.4.2溢洪道泄流能力计算柏林湾溢有溢洪道一处，溢洪净宽3.5m，本次设计将溢洪道溢流堰高程不变仍为384.10m,该溢洪道满足2.5