13(SL44-2006)规定及查算《图表》推荐的推理公式方法和瞬时单位线方法推求设计洪水。由于水库来水面积小，河道坡度陡，汇流时间短，采用最大6小时暴雨推求设计洪水，净雨计算不考虑初损。2.6.1推理公式法1、设计地面洪峰流量：设计地面洪峰流量公式为Qm=K,(—)K2(SF)K3-K4uF0式中：F水库承雨面积(kn?);0与流域持性有关的经验参数；9=L/j1m一一与汇流有关的经验参数，根据流域所在分区有关，20年以上选用公式m=0.506°-21;20年以下选用公式m=0.560°”；L——坝址以上主河道长度(km);j一一坝址以上河流平均比降，采用实际比值；S——雨力，相当于最大1小时降雨量，即$=出而（mm）;U一—平均损失率，u=0.0384屋广\（R24为一次洪水24小时总径流深，R2产出4面-22.5）£、匕、L、匕一一为暴雨递减指数的函数，设小时，由n0查《图表》得£、心、L、K4o根据以上公式计算设计地面洪峰流量，据此计算汇流历时：_0.2786=mg，当7>1,则改用由查算洪峰流量Qm：
142、其它洪水计算参数：洪水形状系&数计算：—3.6QmT式中：h—设计净雨总量，h=Rlc-utc；tc一为设计净雨历时，设计净雨历时采用6小时，L一为等于L历时的面雨量。T—地面径流历时（小时），T=0.46F°535+tc3一峰现时间（小时），tp=T/4计算得的洪峰流量及其有关参数计算成果见表2-2。3、设计洪水过程线推求设计洪水过程线由设计地面洪水过程线加入地下径流叠加而成。设计地面过程线推求方法为：先求各频率洪水的洪水形状系数0和峰现时间tP,然后根据&查出各上值相对应的2值，再以tp乘以tpQin上、Qm乘以2即得ti时刻地面洪水过程线Qj。，PQm起始流量按公式Qo=O.712u092F计算。各设计频率的设计地面洪水过程线Q加上对应频率洪水的起始流量Q。即为所求频率的设计洪水过程线G（总）。按照以上所述方法及公式推算P=5%、P=10%水库流域设计洪水过程线，洪水过程线详见表2-2、2-3。
15表2-2汇流参数计算成果表计算参数P=5%P=10%备注F(km2)4.054.05L(km)6.506.50J1.7%1.7%G25.2825.28M1.1031.103m/O0.0440.044Hio面(mm)32.027.5Hi面(mm)84.672.2H6面(mm)169.2144.0H24面(mm)263.2224.0Bo0.3790.381e.0.5000.502p20.6430.643n00.4580.462ni0.6130.615n20.6820.682f(mm)22.5022.50R21(mm)240.7201.5P(mm/h)2.42.1K,0.4520.458K20.5070.52k31.1271.13r0.3170.318S(mm)84.672.2Qm(m3/s)63.452.3t(h)2.262.37Tc(h)6.06.0He面(mm)169.2144.0h(mm)154.6131.3T(h)7.07.0tp(h)1.741.74Cr0.3940.405Qo2.011.78Qm(m：7s)65.3754.05W(万m3)49.0339.52
16表2-3洪水过程线（推理公式法）时段(△t=0.315h)流量（m7s）备注P=5%P=10%02.011.7813.913.3529.628.05323.5519.55450.1641.50565.3754.05653.3344.12740.0233.14829.8924.78922.9219.031016.5813.801112.7810.66129.628.05137.716.48146.455.44155.814.92165.184.39174.553.87183.913.35193.282.82202.011.782.6.2瞬时单位线法2.6.2.1净雨计算根据《查算图表》，各时段毛雨量按选用的雨型进行排列，扣减时段稳损后，即得设计净雨。
17初损=22.5mm稳损fc(mm/小时)按公式fc=O.0615R〈计算,式中：区24=&4面-22.5mm经产流计算，净雨过程及设计净雨成果见表2-4。表2-4净雨过程计算成果表单位：mmT(At=O.5h)雨型P=5%P=10%Hi.fcXAtliHt面fcXAtli0000.00000.0010.16(H6-H3)6.40.95.55.40.84.620.17(He-Hs)6.80.95.95.70.85.030.18(Hs-Hj)7.20.96.36.10.85340.20(H6-H3)8.00.97.16.70.86.050.217(H3-H1)9.70.98.88.30.87.560.355(H3-H1)15.90.915.013.50.812.770.38Hi面32.20.931.327.40.826.780.62Hiifu52.50.951.644.80.844.090.266(H3-H1)11.90.911.010.10.89.3100.162(H3-H1)7.30.96.46.20.85.4110.15(Hs-Hs)6.00.95.15.10.84.3120.14(H6-H3)5.60.94.74.70.83.9Hi、H?、H6■—为1、3、6小时面暴雨量(1)瞬时单位线计算本水库属于《图表》中所列瞬时单位线分区的第1片，参数队、n的地区综合经验公式为：m产1.38F°-27xL°-216xj-0185……(1)因为j>5%on=0.34F°-35xj0-1……(2)式中：F—控制流域面积，4.05km2,L—主河道长度,6.5kmJ一河道比降，17%o,
18对20年一遇以上的洪水或设计雨强大于10mm/小时的进行非线性改正，改正后的公式为：mH=m,（0.2）x, （50/ip）x,式中：八一为造峰面降雨强度tR一为造峰雨历时，根据流域形状选用公式。详见地表径流过程计算表.表2-5至2-6.tR历时的面雨量HtR按下式计算。tR=O.72h104tn460Hir=Hi面.tJ""150mm/小时时，入=入2根据3（%=「3/胪）、F分别查得入卜入2,代入非线性改正公式计算叫i。根据Oh或叫计算K值K=m,/n（不需非线性改正时）K=m/n（非线性改正后）（2）瞬时单位线法设计洪水过程线根据计算的参数n、k查&），错后一个时段即得Me,S⑺一%a=U（s）即由瞬时单位线转换为时段单位线。化算为4小时，1毫米净雨时段单位线为以"产石不（加将各时段净雨分别乘以名皿），并顺序错开一个时段△，相加，即得地表径流过程。依公式计算地下径流过程，将地表径流过程和地下径流过程相加,即得设计洪水过程。地表径流过程计算见表2-5-2-6,设计洪水过程线见表2-7~2-8,不同计算方法设计洪水成果比较见表2-9。
19表2-5地表径流过程计算表(P=5%)tt/ks(t)s(t-dt)u(dt.t)q(dt.t)5.55.96.37.18.815.031.351.611.06.45.14.7EQ(净)流域面积：4.0500.000000.00河道长度：6.50.50.70.65700.661.488.120.008.12平均比降：1711.40.8500.6570.190.432.398.710.0011.09f=F/L?0.101.52.10.9320.8500.080.181.012.569.300.0012.87流域分类山区22.80.9680.9320.040.080.441.092.7310.470.0014.74流域形状长形2.53.60.9870.9680.020.040.230.481.163.0813.070.0018.0234.30.9940.9870.010.020.090.250.511.313.8422.210.0028.20瞬时单位线参数：3.55.00.9970.9940.000.010.040.090.270.571.636.5246.260.0055.38ml=1.7945.70.9990.9970.000.000.020.040.100.300.722.7713.5976.280.0093.83n=0.744.56.40.9990.9990.000.000.000.030.040.110.381.225.7722.4116.320.0046.28K=0.7057.11.0000.9990.000.000.010.000.030.050.140.642.539.524.799.430.0027.15dt=0.505.57.80.000.000.000.010.000.030.060.241.344.182.042.777.530.0018.20q(dt.t)=2.2568.50.000.000.000.000.010.000.040.100.492.210.891.182.216.9414.08mli=0.526.59.20.000.000.000.000.000.020.000.070.210.810.470.520.942.045.08tR系数=0.35710.00.000.000.000.000.000.000.020.000.140.350.170.270.410.872.24tR=0.727.510.70.000.000.000.000.000.000.000.030.000.230.070.100.220.381.04HtR=74.7811.40.000.000.000.000.000.000.000.070.000.050.040.080.200.44计算ip=103.28.512.10.000.000.000.000.000.000.000.120.000.030.030.070.25采用ip=100912.80.000.000.000.000.000.000.020.000.020.030.08入1=0.649.513.50.000.000.000.000.000.010.000.020.04打=1.811014.20.000.000.000.000.000.010.000.01X=0.30
20表2-6地表径流过程计算表(P=10%)tt/ks(t)s(t-dt)u(dt.t)q(dt.t)4.65.05.36.07.512.726.744.09.35.44.33.9EQ(净)流域面积：4.0500.0000.000.000.00河道长度：6.50.50.70.65700.6571.486.830.006.83平均比降：1711.40.8500.6570.1930.432.017.320.009.33f=F/L20.101.52.10.9320.8500.0820.180.852.157.820.0010.83流域分类山区22.80.9680.9320.0360.080.370.912.308.820.0012.41流域形状长形2.53.60.9870.9680.0190.040.200.400.982.5911.040.0015.2134.30.9940.9870.0070.020.070.210.431.103.2418.800.0023.86瞬时单位线参数：3.55.00.9970.9940.0030.010.030.080.230.481.385.5239.410.0047.13ml=1.7945.70.9990.9970.0020.000.020.030.080.260.612.3511.5865.030.0079.96n=0.744.56.40.9990.9990.0000.000.000.020.040.090.321.034.9219.1013.800.0039.32K=0.7057.11.0000.9990.0010.000.010.000.020.040.120.542.168.124.057.950.0023.02dt=0.505.57.80.0000.000.000.010.000.030.050.201.143.561.722.346.330.0015.38q(dt.t)=2.2568.50.0000.000.000.000.010.000.030.090.421.880.760.991.865.8311.87mli=0.526.59.20.0000.000.000.000.000.010.000.060.180.690.400.440.791.714.28tR系数=0.35710.00.0000.000.000.000.000.000.020.000.120.300.150.230.350.731.88IR二0.727.510.70.0000.000.000.000.000.000.000.030.000.200.060.080.180.320.88HlR二60.7811.40.0000.000.000.000.000.000.000.000.060.000.040.040.070.170.37计算ip=83.88.512.10.0000.000.000.000.000.000.000.000.000.100.000.020.030.060.21采用ip二100.0912.80.0000.000.000.000.000.000.000.000.020.000.020.030.07入1=0.649.513.50.0000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.020.030j=1.811014.20.000.000.000.000.000.000.000.010.000.01A=0.30
21时段地表径流地下径流设计洪水过程备注00.000.160.16Q0=0.16m3/s18.120.208.32Qg=0.84m3/s211.090.2411.33B=0.09312.870.2813.15T=8.50小时414.740.3215.06fc=1.74mm518.020.3618.38tc=6.00小时628.200.4028.60755.380.4455.82893.830.4894.31946.280.5246.791027.150.5627.711118.200.6018.801214.080.6414.72135.080.685.75£=368.9m3/s142.240.722.95W=66.40万n?151.040.761.80160.440.801.24
22时段地表径流地下径流设计洪水过程备注00.000.140.14Q0=0.14m3/s16.830.187.00Qg=0.75m3/s29.330.219.54B=0.09310.830.2511.08T=8.50小时412.410.2812.69fc=1.56mm515.210.3215.53tc=6.00小时623.860.3624.22747.130.3947.52879.960.4380.38939.320.4639.791023.020.5023.521115.380.5415.911211.870.5712.44134.280.614.89£=313.4m3/s141.880.642.53W=56.40万n?150.880.681.56160.370.711.09170.210.750.96表2-9不同计算方法设计洪水成果比较表计算方法统计参数频率5%10%推理公式法洪峰流量（m3/s）65.3754.056小时洪量（万m3）49.0339.52瞬时单位线法洪峰流量（n?/s）94.3180.386小时洪量（万n?）66.4056.40从表2-9中，两种方法计算洪水相近，瞬时单位线法成果较推理
23公式法略高，故本水库设计洪水采用瞬时单位线法计算成果。
242.7施工洪水设计清水挡水库分期洪水计算主要是确定水库加固工程的施工导流洪水，根据《水利水电枢纽划分及洪水标准》(SL252-2000)和《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004,清水挡水库导流建筑物属5级建筑物，水库施工导流洪水设计标准按枯水期5年一遇洪水设计。根据施工组织设计的需要，10月到次年2月为枯水期，4月至9月为汛期，其中4月至6月为暴雨洪水多发期。二、导流时段及导流方案按水库加固工程的需要，围堰需要临时挡水2个月，挡水导流时段为12月T月。三、导流期来水量根据收集到的赤壁站1949年-2009年历年枯水期12-1月降水量,经排频计算得赤壁市枯水期12-1月份5年一遇降雨量为102.0mm。由于枯水期水库无径流资料，只有降雨资料，因此水库枯水期施工导流按月降雨量推求月径流量作为水库施工导流洪水，根据施工组织设计，围堰挡水期为12〜1月，水库月来水量按径流系数法计算。计算公式如下：W=l/10xa月xH月xFa——枯水期月径流系数，根据该地区情况，取0.5;H枯水期12-1月5年一遇降水量F——水库流域面积4.05km2经计算，枯水期12-1月5年一遇来水量为20.655万2.8施工导流本次新建输水管进口水箱施工期近2个月，安排枯水季节12月至次年1月，根据分期洪水计算成果，12月〜1月最高库水位233.0m,首先将水库放空至死水位231.30m,在进口前填筑长15m的袋装土围堰，堰顶高程233.30m,顶宽2m,两边坡分别为1:1、1:2。3工程地质3.1区域地质
253.1.1地形地貌清水挡水库场区处于鄂东南长江中下游区，地处雪峰地盾汉江坳陷及下扬子台褶皱带的交交江处，水库位于赤壁市官塘驿镇新林桥村，属中山区，为剥蚀构造地貌，场区场区内山顶高程255m左右，谷底高程230nl左右，两岸山体平均坡度70。〜80。，植被发育。河流沟谷发育，呈“U”型，次一级的冲沟较发育，但切割较浅，主要为水库渗水及暂时性的地表降雨流水冲刷作用所形成。河谷局部基岩出露较多，在河流及沟谷两岸局部存有重力堆积地貌。3.1.2地层岩性区域地层较简单，主要为石炭系灰岩，本区地表大多为第四系松散堆积物覆盖，现由老至新将各地层主要特征分述如下：一、石炭系石炭系上中统黄龙群Chn）灰岩，主要分布在大坝左右两山头及库区。二、第四系1、第四系全新统残坡积层（Q/）深黄色粘土夹风化角砾，主要分布于区内周边地区、大坝河床，厚度不等，结构松散，易形成地表顺层变形。沟谷处残坡积较为密实,稍密〜中密状。2、第四系全新统耕植土层（QJ）以褐色、黑褐色粉质粘土为主，含少量的风化碎石及有机质物，土质均一性差，结构较松散。该土层主要分布于本区山脚、低洼地带。3、第四系全新统冲积层(QZ1)灰色、灰褐色中粗砂夹少量的粘性土，结构较松散，中粗砂成份主要为钾长石、斜长石等，粒径为1〜8mm,分选性较差。主要分布河床附近，现已多被辟为耕土。3.1.3地质构造坝址区无明显褶皱和断层
263.1.4地震基本烈度本区地震近期1954年曾发生4.4级地震，震级较低，区内构造相对稳定，根据国家地震局《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35S,本区地震烈度为VI度。4.1.5区域水文地质条件本区属湿润多雨气候，多年平均降水量多于1560mm，降雨多集中于4〜8月份，10〜来年2月份多为枯水期。区内地下水比较复杂,由于赋存条件不一致使地下水的运移、补给与排泄差异很大。从场区地下水储存、运移介质来看，场区地下水可分为孔隙水和基岩裂隙水两种，现分述如下：1、孔隙潜水赋存于第四系松散堆积层中，含水性差异大，主要接受大气降水及其他地下水的补给，向河流及低洼处排泄。受岩性透水影响，一般含水量较少，埋深也较浅。2、基岩裂隙水主要赋存于碎屑岩区基岩裂隙中，富水性有不均匀性。裂隙发育密集带，其贯穿性好，裂隙水密集。裂隙水接受大气降水及孔隙潜水补给，向低洼处排泄。总体来看，地下水渗流较长，地下水埋藏较浅，河谷水动力条件属补给型，水文地质条件比较简单。地下水均属HCO3-Ca-Mg型，对混凝土无腐蚀性。3.2库区工程地质条件3.2.1库区地质概况库区为低山丘陵地貌形态，两岸山顶高程255nl左右，地形起伏不大，河谷呈“U”形谷，两岸山体平均坡度70。~80。，植被发育。山坡中上部有基岩裸露，出露石炭系上统黄龙群灰岩，坡脚堆积厚层第四系全新统残坡积层，库区分布第四系全新统耕植土。第四系松散堆积层构成库盆及岸坡基底。3.2.2库区工程地质问题评价1、库区渗漏
27库区为全新残坡积状，耕植层覆盖，其下为灰岩，水库库区不存在渗漏问题。2、库岸稳定水库周边可见岩石出露，库岸稳定。3、水库淤积库内松散堆积物较多，在库尾有分布，多为农作物种植区，土质不易流失；水库两岸植被发育，地表水土流失轻微。水库上游河床冲积层极薄，且以块、砾为主，地表水体携砂量有限。故水库淤积轻微。4、水库浸没库岸地区为残坡状及耕植层，抗地表水冲蚀能力较弱。库水升降对库岸地下水影响不大，水库设计正常蓄水位低于库岸顶部高程，故库区不存在浸没问题。3.3大坝基工程地质条件及评价3.3.1坝基地质概况1、地形地貌坝址区为低山丘陵区，地表坡度70。〜80。，山顶高程255nl左右，坝址左右岸山头中上部出露基岩。2、地层岩性坝址地层为灰岩；3、地质构造坝址区无褶皱和断层。4、水文地质坝址区地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存于残坡积层及灰岩裂隙中，富水性有不均匀性。裂隙发育密集带，其贯穿性好，裂隙水密集。裂隙水接受大气降水及孔隙潜水补给，向低洼处排泄。3.3.2主要工程地质问题及评价1、坝址渗漏
28坝基为灰岩，强风化岩体存在裂隙性渗漏，根据附近水库钻孔资料，强风化岩体岩石透水率20Lu左右。2、坝肩稳定性评价大坝左右坝肩为灰岩，有残坡积层间断覆盖，山坡稳定。3.4坝体工程地质条件及评价3.4.1坝体现状大坝为浆砌石重力坝，据大坝施工资料：大坝所用砌筑石料，岩性为灰岩新鲜坚硬；砂料质地坚硬、清洁、级配较好。3.4.2质量评价3.1.4.1浆砌石现状及质量评价坝体浆砌块石，岩性灰岩，采用M7.5浆砌块石砌筑，石料的形状采用大致方整的块石，岩性为微~新鲜灰岩，石块的最小边长在于25cm-50cm之间，重40~60kg。上下游坝面用条石砌筑，坝面勾缝用M10水泥砂浆，勾缝深2〜3cm。3.1.4.2坝体物理力学性质根据现场察勘调查，并参照有关工程相同坝体浆砌块石、混凝土物理力学性质，坝体物理力学参数建议值见表3.1.2。表3.1.2坝体物理力学参数建议值表坝体部位名称湿重度(KN/m3)饱和抗压强度MPa弹性模量GPa变形模量GPa坝体之间摩擦系数f砌石体容许压应力值MPa渗透性渗透系数(cm/s)透水率(Lu)块石料27.0120.05.05.0浆砌块石23.030.016.09.00.605.563.1.4.3坝体坝基渗漏评价由于坝体防渗采用自身防渗，高水位时，坝体渗水严重；坝基由于没有采取措施处理，漏水较严重。3.5溢洪道工程地质条件及评价
29溢洪道位于大坝中间，为坝顶溢流，堰顶高程238.00m。地质条件同大坝。3.6输水管工程地质条件及评价输水管位于大坝左坝段，为钢筋混凝土预制管，输水管进水口高程231.30m,进口为竖井式闸门控制。根据现场观测，大坝输水管座落在灰岩上，输水管竖井式闸门密封不严，漏水严重。3.7天然建筑材料3.7.1碎石、块石料工程加固所需碎石、块石料现场无法开采，块石料需外购。4.7.2砂料工程场区现代河床已无多少冲积河砂及砂卵石，而且冲积层上已农田化，含泥量较高，从质量及储量上看，混凝土用砂都不可能利用场区冲积河砂，混凝土用砂需外购。可以在赤壁市砂厂买砂，运距约38.00km。5.8结论及建议通过本次地质调查及参照附近水库地质报告，基本查明了清水挡水库库区的工程地质条件，现将结论和建议分述如下：1、清水挡水库位于赤壁市官塘驿镇新林桥村，场区处于鄂东南长江中下游区，地处雪峰地盾汉江坳陷及下扬子台褶皱带的交交江处，属中山区，为剥蚀构造地貌，枢纽区地层为石炭系灰岩。2、根据国家地震局《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35S,相应本区地震烈度为VI度。本区区内构造相对稳定。3、库盆为第四系全新统残坡积粘土间断出露灰岩，水库不存在库区渗漏问题；水库库岸总体稳定；水库淤积轻微；水库基本无浸没。
304、大坝坝基为灰岩，岩土体承载力较高，坝基稳定性较好；坝基存在渗漏问题；灰岩透水率为201u左右，坝基漏水严重；大坝左右坝肩边坡稳定。水库库岸总体稳定；水库淤积轻微；水库基本无浸没。5、大坝为浆砌石重力坝，坝体砌体所用新鲜坚硬的灰岩，采用坝体自身防渗，高水位时，坝体渗水严重。6、溢洪道位于大坝中间，为浆砌石实用堰。7、输水管位于大坝左坝段，基础为灰岩，地基承载力满足要求,输水管竖井闸门漏水。8、建议对大坝进行防渗处理。9、建议对输水管闸门漏水进行处理。
314、工程任务和规模3.1工程现状及险情4.1.1工程现状清水挡水库位于赤壁市官塘驿镇新林桥村，水入双石水库，属西凉湖水系，水库承雨面积4.05km2,总库容14.30万水库于1985年冬建成，为浆砌石重力坝，是一座以灌溉为主，兼有防洪、生态等综合效益的小⑵型水库。水库本次设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20年一遇,相应设计洪水位239.96m,校核洪水位214.19m。水库溢洪道现状堰顶高程238.00m,死水位231.30m。枢纽工程主要由大坝、溢洪道及输水管组成。水库为浆砌石重力坝，坝长50.25m,坝面宽2.0m,最大坝高11.2m,坝顶高程239.50m,大坝上游坡比为1:0.1,下游坡比为1:0.5。溢洪道位于大坝中间，为坝顶溢流，堰顶高程238.00m,浆砌石护砌，无消能设施。输水管位于大坝左坝段，为钢筋混凝土预制管，管径为1500mm,输水管进水口高程231.30m,管长为14.00m。进口为竖井式闸门控制。5.1.2存在的主要问题1、大坝坝顶高程欠高1.07m,防洪标准不满足要求；2、大坝坝身渗水，坝基漏水。3、溢洪道为坝顶溢流，底板局部破损，无消能防冲设施，泄水可冲坝脚。4、输水管进口闸门密封不严，无法蓄水，漏水严重。5、水库无管理用房，无观测设施，无通讯设施。4.2除险加固工程建设的重要性清水挡水库在灌溉、防洪、供水养殖方面起到了重要作用。水库下游灌溉300
32余亩农田，保护下游耕地300亩。水库运用至今存在诸多险情，大坝一旦出现问题，将带来巨大的人民生命财产损失，因此清水挡水库除险加固工程应尽快组织实施。4.3调洪演算4.3.1调洪演算原则4.3.1.1溢洪道调洪演算(1)库容曲线经复核，库容曲线仍采用原水库库容曲线成果，详见表4-L(2)泄流曲线溢洪道为坝顶溢流，为实用堰，底宽15.05m,进口底部高程238.00m。按实用堰泄流公式计算，e=0.97,m=0.40,泄流曲线见表4Tti表4-1水库水位〜库容〜泄量关系水位H(m)泄流量(m3/s)总库容V(万H?)238.000.0011.30238.202.3111.80238.406.5412.30238.6012.0212.80238.8018.5113.30239.0025.8713.80239.2034.0114.30239.4042.8514.80239.6052.3515.30239.8062.4715.8240.0073.1716.3240.2084.4116.84.3.2调洪演算原则1、当库水位低于起调水位238.00m时，水库蓄水灌溉。2、库水位超过起调水位238.00m时，水库来洪量较大，溢洪道
33自然泄洪。4.3.3计算成果4.3.3.1计算成果调洪演算分别按P=5%、P=10%两种频率洪水进行。计算过程见表4-2、4-3o洪水计算和洪水调节总成果见表4-4。表4-2校核洪水调节计算(P=5%)序号入库流量(m7s)泄流量(m7s)水库水位(m)备注00.160.00238.0018.322.57238.21211.339.13238.50313.1512.30238.61415.0614.20238.67518.3816.90238.75628.6024.30238.96755.8246.00239.47894.3184.00240.19946.7966.10239.871027.7129.80239.101118.8022.20238.901214.7216.10238.73135.759.94238.53142.954.63238.32151.242.51238.21161.091.54238.15170.961.18238.12180.951.02238.11190.950.98238.11
34表4-3设计洪水调节计算(P=10%)序号入库流量(m7s)泄流量(m7s)水库水位(m)备注00.140.00238.0017.002.06238.1829.547.47238.44311.0810.30238.54412.6911.90238.60515.5314.20238.67624.2220.40238.85747.5238.70239.31880.3871.10239.96939.7956.70239.691023.5225.80239.001115.9118.90238.811212.4413.80238.66134.898.54238.48142.534.06238.29151.092.23238.19160.961.39238.14170.851.05238.12180.850.91238.11190.850.88238.10表4-4清水挡水库调洪演算成果汇总表工况洪峰流量(m3/s)最高洪水位(m)相应库容(万n?)下泄流量(m7s)设计洪水80.38239.9616.2071.10校核洪水94.31240.1916.7884.00消能洪水80.38239.9616.2071.104.4.1工程等级及防洪标准清水挡水库位于官塘驿镇新林桥村，水库承雨面积4.05km2,加固后总库容
3516.78万水库于1985年冬建成，是一座以灌溉为主，兼有防洪、生态等综合效益的小㈡型水库。水库目前设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20年一遇。4.4.1工程规模清水挡水库于1985年冬建成，运行至今存在诸多重大险情。本次除险加固涉及到大坝加固、溢洪道加固、输水管加固。加固主要工程量：土方开挖739.9m,石方开挖361.3m\土方填筑507.2m；浆砌块石168.5m\徒300.8m1水泥土73.0帷幕灌浆159.5m,钢筋21.2t。施工总工期为10个月工程所需主要材料:块石199m；碎石316m；砂130或，水泥29t,汽油O.lt,柴油0.8t,钢筋21.2t。
365水工建筑物加固设计5.1设计依据5.1.1工程等别及防洪标准清水挡水库承雨面积4.05km2,加固后的总库容为16.78万m3,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，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。根据国家《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),水库大坝坝高IL2m,清水挡水库的防洪标准按10年一遇(P=10%)洪水设计，相应水位为239.96m,20年一遇(P=2%)洪水校核，相应水位为214.19m,正常蓄水位238.00m,死水位231.30m。消能防冲设施的防洪标准按10年一遇(P=10%)洪水标准设计。5.1.2设计原则及采用的主要技术规范1、设计原则按照国家有关主要技术标准及规程规范，解决本工程存在的工程质量隐患，并按工程管理的有关要求，完善大坝安全监测等工程管理设施，使大坝达到正常运用的标准。根据清水挡水库大坝安全鉴定复核结论，本次除险加固设计对水库的功能和规模不做改变，防洪标准定为10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。2、采用的主要技术规范(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000);(2)《水利水电工程初步设计报告编制规程》(SL619-2013)(3)《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997);(4)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-1997);
37(5)《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-2008);(6)《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006);(7)《溢洪道设计规范》(SL253-2000);(8)《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-1995);3、基本资料(1)基本参数①气象资料多年平均气温16.8℃;极端最高气温40.7℃;极端最低气温TL9℃;多年平均最大风速值15.00m/s;历史最大风速22.5m/s(NNW).②降雨多年平均降雨量1560mm;年最大降雨量2182.3mm;年最小降雨量822.2mm。③流域参数水库流域面积：F=4.05km2;坝址以上区间干流长度：6.5k叫区间干流平均比降：J=17%o；④水库特征水位正常高水位：238.00m设计洪水位：239.96m校核洪水位：214.19m死水位:231.30m
38⑤抗滑安全系数大坝抗滑稳定安全系数允许值(瑞典圆弧法)：正常运用条件：[K]=1;非常运用条件：[K]=1;溢洪道抗滑稳定安全系数：泄槽边墙沿基底面的抗滑稳定安全系数：基本组合》L05,特殊组合》1.00。⑥溢洪道下泄流量10年一遇洪水下泄流量：71.10m7s;20年一遇洪水下泄流量：84.OOm'/s;⑦建筑材料钢筋混凝土容重：25kN/m3;混凝土容重：24kN/m3;浆砌石容重：22kNm\⑧地震烈度根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),工程区地震动峰加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35S,确定本区地震基本烈度为VI度，根据《水工建筑物抗震设计规范》中的规定，可不进行抗震设计。(2)基础文件资料①《湖北省赤壁市清水挡水库大坝安全鉴定报告》X2014年07月),黄石市振兴勘察设计有限公司编制；②本阶段实测坝区地形图，溢洪道地形图，纵、横断面图。③库容曲线等其他相关资料。5.2工程总体布置及加固内容水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道及输水管等建筑物组成，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水等综合效益的小(2)型水库。水库于1985年冬建成。由于施工质量差，主要建筑物都存在安全隐患，严重威胁水库的正常安全运行，迫切需要整险加固。
39本次除险加固设计主要是按照国家有关的主要技术标准及规程规范的规定，依据大坝安全鉴定结论，对水库的功能和规模不作改变,对工程存在的病险项目进行加固，重点解决工程存在的险情，并根据工程管理的有关要求，完善大坝安全监测、防汛等工程管理设施等。针对工程存在的问题，根据分析复核及安全鉴定评价结论，依据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)和《溢洪道设计规范》(SL253-2000),提出相应的加固内容如下：(1)大坝加固内容①加固推荐方案为：坝上游面於防渗面板防渗，坝基帷幕灌浆防渗，浆砌块石加高两岸非溢流段坝顶。②加固比较方案为：坝体充填灌浆防渗，坝基帷幕灌浆防渗，浆砌块石加高两岸非溢流段坝顶。(2)溢洪道加固内容本次加固：新建消力池及浆砌块石消力坎。(3)输水建筑物加固内容本次加固更换闸门橡胶止水，更换启闭机及拉杆。(5)管理设施建设5.3水库大坝安全鉴定结论5.1.1安全鉴定结论一、运行管理水库有人看护、无管理设施，无观测、通讯设施，落实管理较差。综合评定为差。二、防洪安全复核经复核，现状大坝计算坝顶高程应为240.19m,现状大坝坝顶高程应为239.50m,欠高1.07m,不满足规范要求。综合评定为C。三、结构安全复核大坝坝坡抗滑稳定满足规范要求；溢洪道结构稳定。输水管强度
40抗裂都满足规范要求。综合评定为北四、渗流安全复核大坝坝身渗水，坝基漏水。输水管进口漏水。综合评定为C。五、抗震复核根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),清水挡水库区域地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本裂度为VI度。按规范规定地震基本裂度小于等于VI度，可不进行抗震安全复核。六、金属结构无综上所述，根据水利部颁《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》(SL258—2000),鉴定清水挡水库大坝为三类坝。5.1.1工程存在的主要问题1、大坝坝顶高程欠高L07m,防洪标准不满足要求；2、大坝坝身渗水，坝基漏水。3、溢洪道为坝顶溢流，底板局部破损，无消能防冲设施，泄水可冲坝脚。4、输水管进口闸门密封不严，无法蓄水，漏水严重。5、水库无管理用房，无观测设施，无通讯设施。5.4主要建筑物复核计算5.4.1大坝坝顶高程复核1、计算依据安全鉴定阶段对清水挡水库坝顶高程的复核结果大坝坝顶欠高1.07m,根据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)要求，坝顶高程等于静水位与超高之和，应分别按以下运用情况复核坝顶高程，并取其中较大值：(1)设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高；
41(2)校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高。2、坝顶超高计算按《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),清水挡水库属小(2)型水库，工程等别为V等，主要水工建筑物为5级，次要建筑物为5级，水库大坝为浆砌石重力坝，大坝最大坝高为11.2m,根据《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》(SL252-2000)和《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)中的有关规定确定，坝顶在水库静水位以上的超高按由下式计算确定：△h=hb+hz+hc式中：ah一坝顶超高，m;仄一波浪高，m;hz—波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差，叫h,.一安全超高m,对于5级浆砌石浆砌石重力坝。水库属5级建筑物，设计水位时取A=0.3m,校核水位时取A=0.2mo本次水库，经调洪演算的设计水位239.96m,校核水位214.19m,多年平均最大风速15m/s,设计风速：设计条件下W=22.5m/s,校核条件下W=15m/s。库区最大吹程50m,计算坝顶在水库静水位以上的超高。1、正向来波在上游坡上的平均波高%、波长L按莆田公式计算:式中：W—计算风速,设计：W=22.5m/s;校核W=15m/s。D一风区长度，D=50mo平均波高,m;L一水域平均深度，设计：Hm=10.46m,校核：Hm=10.69mooL一平均波长，按下式计算。
42Lm=^-（深水波）2万式中：Tn—平均波周期。「=4.43811叱将各参数代入计算％的公式中，得：本工程为5级坝，采用累积频率为10%的波高hbo查规范中表A.1.13得：%=1.71。2、正向来波在上游坡上的波浪中心线至计算水位的高度hz按下式计算2,7rhio%,27rhihz=cthLmLm式中：hz一—波浪中心线至计算水位的高度,m;仄一一累积频率10%的波高,m;Lm——平均波长,m;2、安全加高水库大坝为5级建筑物，设计标准，A=0.3m,校核标准，A=0.2m。安全加高计算见表5-1o表5-1莆田公式水库大坝波浪爬高计算成果表项目大坝设计水位校核水位坡度系数m0.100.10水域平均水深m10.4610.69重力加速度g(m/s2)9.819.81吹程D(m)5050风速W(m/s)22.5015.00平均波高％(m)0.090.06
43平均波长Lm(m)2.811.80波浪中心线至计算水位的高度hz(m)0.130.08波高hb(m)0.160.10(2)安全加高A水库大坝为5级建筑物，设计标准，A=0.30m;校核标准，A=0.20m。安全加高计算见表5-2。表5-2安全超高计算表工况安全超高y(m)波浪中心线至计算水位的高度hz(m)波高hb(m)安全加高A(m)设计0.590.130.160.3校核0.380.080.100.23、坝顶高程计算按照本节以上所选用的计算公式及所述计算条件，分别计算设计洪水位和校核洪水位时大坝坝顶高程的成果见表5-3.表5-3大坝坝顶高程计算成果表工况水库洪水位(m)安全超高y(m)计算坝顶高程(m)实际坝顶高程(m)坝顶欠高(m)设计239.960.59240.55239.51.05校核240.190.38240.571.07根据上述两种工况的计算结果，现状坝顶高程239.50m,低于复核坝顶高程240.57m,坝顶欠高1.07m,故大坝坝顶高程不满足规范要求。5.4.1大坝渗流稳定复核5.4.1.1大坝渗流评价由于坝体防渗采用自身防渗，高水位时，坝体渗水严重；坝基由于没有采取措施处理，漏水较严重。5.4.2.2输水管渗流分析输水管位于大坝左坝段，为钢筋混凝土预制管，输水管竖井内闸门止水橡皮损坏，漏水严重。5.4.2.3渗流安全评价结论
44坝体防渗采用自身防渗，高水位时，坝体渗水严重；坝基由于没有采取措施处理，漏水较严重，对坝体安全造成威胁，需进行防渗处理。5.4.3.1有关设计指标采用值1.石料饱和抗压强度Rs,石灰岩Rs取lOOMPa;2.块石砌体的水泥砂浆标号强度7.5MPa,变形模量E。为9.OGPa;块石砌体的弹性模量Ee为16.OGPa;3.块石砌体极限轴心抗压强度fee块石砌体极限轴心抗压强度fee水泥砂浆标号强度7.5MPa,砌筑的心为12.2MPa;4.块石砌体容许压应力值（水泥砂浆标号强度7.5MPa）基本荷载组合4.7MPa特殊荷载组合5.5MPa5.重力坝砌体抗压强度安全系数应符合下列要求：基本荷载组合，应不小于3.5特殊荷载组合，应不小于3.06.重力坝抗滑稳定安全系数K基本组合，应不小于1.05。特殊组合，应不小于1.00。7.砌石体的设计密度为23.OKN/m38.砌石体与新鲜坚硬的灰岩抗剪摩擦系数f=0.655.4.3.2大坝稳定及应力复核5.4.3.2.1自重5.4.3.2.2静水压力1、作用于坝面单位单位宽度上的水平静水压力P，可按下式计算：p=l/2ywH2式中P—计算点处静水压力强度，KN/m。Y水一水的容重，采用lO.OKN/nf5.4.3.2.3扬压力
45未设排水孔和帷幕灌浆防渗，坝踵处的扬压力作用水头为出，坝趾处为H2,如图1;图1设有防渗帷幕但未设排水孔时，在坝踵处的扬压力为H”帷幕中心线上为M+ai(由-比)，ai采用0.65,如图2.图25.4.3.2.4浪压力单位长度坝面上的浪压力P*k可按下列公式计算:Pwk=l/4xy.xLra(hiox+hz)P砒一一单位长度坝面上的浪压力，KN/m;人一一波浪中心线至计算水位的高度,m;h10S一一累积频率10%的波高，m;Lm——平均波长,叫5.4.3.3荷载组合1、基本组合(a)水库正常蓄水位情况：自重+静水压力+扬压力+浪压力。(b)设计洪水位：自重+静水压力+扬压力+浪压力+动水压力。2、特殊组合
46(c)校核洪水位：自重+静水压力+扬压力+浪压力+动水压力。5.4.3.4非溢流段坝体抗滑稳定计算K.邱K—抗滑稳定安全系数EW一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的法向分值，KN;XP一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的切向分值，KN;表5.4非溢流段大坝现状各种工况下主要应力计算成果表工况H(m)自重(KN)上游静水压力(KN)下游静水压力(KN)上游水柱重(KN)下游水柱重(KN)扬压力(KN)正常蓄水位情况9.701380.74470.450.0054.320.00-274.90设计洪水位情况11.661380.74679.78-6.0565.303.03-395.19校核洪水位情况11.891380.74706.86-7.5666.583.78-409.36表5.5非溢流段大坝现状各种工况下抗滑稳定安全系数计算成果表工况垂直力总和XW(KN)水平力总和EP(KN)抗剪摩擦系数f抗滑稳定安全系数K正常蓄水位情况1160.16470.450.651.60设计洪水位情况1053.87673.730.651.02校核洪水位情况1041.74699.300.650.97从计算结果可以看出，非溢流段大坝，加固前在基本组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K最小值小于1.05,不满足规范要求；在特殊组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K小于1.00,不满足规范要求。5.4.3.5溢流段坝体抗滑稳定计算
47K—抗滑稳定安全系数XW一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的法向分值，KN;XP一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的切向分值，KN;表5.6溢流段大坝现状各种工况下主要应力计算成果表工况H(m)自重(KN)上游静水压力(KN)下游静水压力(KN)上游水柱重(KN)下游水柱重(KN)扬压力(KN)正常蓄水位情况9.701260.45470.450.0047.040.00-274.90设计洪水位情况11.661260.45660.57-6.05113.943.03-395.19校核洪水位情况11.891260.45682.88-7.56120.953.78-409.36表5.7溢流段大坝现状各种工况下抗滑稳定安全系数计算成果表工况垂直力总和EW(KN)水平力总和LP(KN)抗剪摩擦系数f抗滑稳定安全系数K正常蓄水位情况1032.60470.450.651.43设计洪水位情况982.22654.520.650.98校核洪水位情况975.82675.320.650.94从计算结果可以看出，溢流段大坝，加固前在基本组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K最小值小于L05,不满足规范要求；在特殊组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K小于1.00,不满足规范要求。5.4.3.6坝体应力计算1、压应力为正，拉应力为负；浆砌石重力坝砌体抗压强度安全系数应符合下列要求：①在基本荷载组合时，应不小于3.5。②在特殊荷载组合时，应不小于3.0o2、坝面应力应符合下列要求：
48①在各种荷载组合下，坝基面垂直正应力应小于砌石体容许压应力和地基的容许承载力，MPa;②坝基面最小垂直正应力应为压应力；③坝体最大主压应力应小于砌石体容许压应力。3.坝体上游面（-）、下游面（+）垂直正应力（MPa）按下式计算：式中：A一计算坝基截面积，为8.72m2（单位1.0m宽）XM一作用于坝段上或1m坝长上全部荷载（不含扬压力）形心轴对坝上、下游面截面形心轴的力矩总和，KN;EW一坝基截面上法向分力的总和，KN;4.非溢流段应力计算结果（加固前）3）不计扬压力影响，坝底上下游边缘垂直应力，如下表：
49表5.8非溢流段坝各种工况坝底上、下游边缘垂直应力计算成果表工况A垂直力总和EW（KN）力矩总和EM（KN）上游面边缘垂直应力（KN）下游面边缘垂直应力（KN）正常蓄水位情况8.721435.0633.21161.95167.19设计洪水位情况8.721449.061123.6077.52254.84校核洪水位情况8.721450.351280.4465.29267.36（2）不计扬压力影响，坝底上游边缘主应力。，如下:①不计扬压力：oi=（1+n2）o丫上一n2Pn—上游坝面坡比（n=0.1）P一为坝底上游边外荷强度（正常工况Pi为97.00KN/m2;设计工况P2为116.6KN/m2;校核工况P3为118.9N/m2）②计扬压力影响：02=0-pP一为坝踵处扬压力（正常工况Pi为63.04KN/m2;设计工况Pz为79.64KN/m2;校核工况P3为81.66N/m2）表5.9各种工况下坝底上游边缘主应力计算成果表工况不计扬压力计扬压力正常蓄水位情况162.6099.55设计洪水位情况77.12-2.52校核洪水位情况64.75-16.91计算结果分析由计算结果可知，①不计扬压力时，上游面边缘垂直应力为162.5KPa小于砌石体容许压应力和地基容许承载力，满足规范要求;②计入扬压力影响，坝体上游面边缘最小垂直正应力在设计、校核洪水位时为拉应力，故不满足规范要求。③坝体最大主压应力值99.55
50KPa,小于砌石体容许压应力，满足规范要求。3.溢流段应力计算结果(加固前)(1)不计扬压力影响，坝底上下游边缘垂直应力，如下表：表5.10溢流段大坝各种工况坝底上、下游边缘垂直应力计算成果表工况A垂直力总和EW(KN)力矩总和EM(KN)上游面边缘垂直应力(KN)as,下游面边缘垂直应力(KN)oBy正常蓄水位情况8.721307.5027.93147.74152.15设计洪水位情况8.721377.41659.40105.93209.99校核洪水位情况8.721385.18738.27100.60217.11(2)不计扬压力影响，坝底上游边缘主应力。，如下:①不计扬压力：01=(1+n2)o上-n2Pn—上游坝面坡比(n=0.1)P一为坝底上游边外荷强度(正常工况P.为97.00KN/m2;设计工况P2为116.6KN/m2;校核工况P3为118.9N/m2)②计扬压力影响：o2=0-pP一为坝底上游边外荷强度(正常工况R为63.04KN/m2;设计工况P为79.64KN/m2;校核工况P3为81.66N/m2)表5.11溢流段大坝各种工况下坝底上游边缘主应力计算成果表工况不计扬压力计扬压力正常蓄水位情况148.2585.20设计洪水位情况105.8226.18校核洪水位情况100.4118.75计算结果分析由计算结果可知，①不计扬压力时，上游面边缘垂直应力为
51148.25KPa小于砌石体容许压应力和地基容许承载力，满足规范要求;②计入扬压力影响，坝体上游面边缘最小垂直正应力也为压应力，故满足规范要求。③坝体最大主压应力值85.20KPa,小于砌石体容许压应力，满足规范要求。5.4.4溢洪道复核溢洪道位于大坝中间，为坝顶溢流，堰顶高程238.00m,浆砌石护砌，无消能设施。(1)过流能力计算见“4.3.1章节”，过流能力满足要求，(2)消力池计算清水挡水库消能采用底流消能，此溢洪道消能计算按10年一遇洪水标准设计，计算公式如下：自由水跃共朝水深h2：卜2=万。1+8彳-1)Fri=-^=式中：Fr.--收缩断面弗劳德数；hi—收缩断面水深；Vi收缩断面流速，m/so水跃长度L：L=6.9x(h-hj池长、池深计算公式：d=6h2-h-△z人上―2gb232h}Lk=0.8L式中：d--池深；6--水跃淹没度，取6=1.05;h2池中发生临界水跃时的跃后水深；
52ht消力池出口下游水深；△z--消力池尾部出口水面跌落；巾--消力池出口段流速系数，取0.95。计算得水跃的长度L=7.5m;跃后断面处流速V=l.2m7s;消力池长度Lk=0.8L=0.8xH.5=10m;消力池池深d=l.5mo本次加固溢洪道消能段采用底流消能，计算消力池长度为10.0m,池深1.5mo5.4.5输水管结构复核大坝输水管位于大坝左坝段，为於预制管，管径为1500mm,长度14.0m,管径为1500mm,输水管进水口高程231.30m,进口为竖井式闸门控制。基本参数①钢筋於构件的设计安全系数强度安全系数：基本荷载组合K=L5,特殊荷载组合K=1.4抗裂安全系数：Kf=l.15②钢筋和役的弹性模量役的弹性模量Eh=2.55x104N/mm2,钢筋的弹性模量Eg=2.1x105N/mm2③役的泊松比R=0.167④浆砌块石的基本参数密度Yy=23.8KN/m3上埋管的垂直浆砌块石压力系数Ks=l.15浆砌块石的摩擦角C=20°(1)计算工况根据工程实际运用情况，选择计算工况见下表。工况一：管内无水，计算断面为坝体中部
53工况二：管内有水，计算断面为出口末端(2)荷载与荷载组合a.水管自重P"=2兀rQyhh式中r0--水管的平均半径；九一-钢筋混凝土容重；h---管壁厚度。b.满管水重G=叫2人式中「2水管的内半径；rs水的容重；C.均匀内水压力Pb=HrDz式中H1-一管顶的静水水头；d.垂直应压力%=K八HD、式中H-一管顶以上砌石高度；八一砌石容重；D]水管外直径；K砌石压力系数。e.侧砌石压力
54式中-一水管中心线以上填砌石高度；7侧向砌石压力系数。f.外水压力GB、=r\r13式中八水管的外径；rp水容重。g.均匀外水压力Gb=rpH0D式中——水管外顶部到最高地下水位的高度。h.温度荷载Mt（力）=△a㈤"加cm12△t——水温与气温差值△t=±3C;a——曲线膨胀系数；Cm修正系数。荷载组合见表5-12.表5-12荷载组合表组合情况荷载（M、N）（1）输水管关闭，无内水压力（断面一）a+d+e+f+g+h（2）输水管开启，有内水压力（断面二）a+b+c+h（3）输水管结构强度复核根据《水工钢筋混凝土设计规范》（SL191-2008）,并参考华东水利学院等学校编写的《水工设计手册》，《水工钢筋混凝土结构》等书籍进行强度和抗裂计算。
55计算成果见表5-13。表5-13输水管强度及抗裂安全系数计算成果表名称计算断面强度安全系数抗裂安全系数输水管断面（一）1.561.06断面（二）1.571.02经复核计算，输水管强度满足规范要求，抗裂满足规范要求。从现场情况看，输水管进口闸门橡皮止水损坏，漏水严重，因此，必须对输水管进行加固处理，确保工程安全一5.5大坝加固设计5.5.1存在的主要问题水库大坝坝型为浆砌石重力坝，坝长50.25m,坝面宽2.0m,最大坝高11.20m,坝顶高程239.50m,坝顶高程欠高1.07m,大坝上游坡比为1:0.1,下游坡比为1:0.5,大坝坝身渗水。（1）坝坡抗滑稳定及渗流问题1）坝坡稳定问题清水挡水库大坝上、下游坝坡抗滑稳定采用瑞典圆弧法复核，计算成果表明：其安全系数均大于现行规范的容许值。因此，大坝坝坡的抗滑稳定满足要求。2)渗流问题由于坝体防渗采用自身防渗，高水位时，坝体渗水严重；(3)其他问题1)安全监测清水挡水库无观测设施，严重影响水库的防汛抢险。5.5.2坝顶加固设计按5.4.1坝顶高程复核计算，坝顶高程欠高1.07m,拟对非溢流
56段新建浆砌块石墙加高坝顶。故本次设计需加固坝顶高程，非溢流段坝顶浆砌块石加高至坝顶高程24060m,坝顶宽2.0m;详见设计图。5.5.2坝体坝基防渗加固本次地勘勘察，由于坝体防渗采用自身防渗，高水位时，坝体渗水严重；坝基由于没有采取措施处理，漏水较严重，拟对大坝作防渗加固处理。(1)坝体坝基防渗处理方案本次地勘拟定，坝体渗水，坝基漏水。因此，需对坝体加固，主要方法有：充填灌浆、坝上游面在防渗面板等。a)方案一：坝上游面建防渗面板坝上游面建防渗面板利用聆防渗墙来堵塞裂缝，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。b)方案二：充填灌浆充填式灌浆是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，以堵塞裂缝。充填式灌浆适用于坝体存在局部裂缝等情况。综上所述，从投资、施工工艺、施工质量等综合比较后，方案一投资大，但施工方便，防渗效果较好，所以采取坝上游面硅防渗面板利用在防渗墙来堵塞裂缝，以进一步提高坝体的承载能力和完整性的方案。(2)坝基防渗处理方案对坝基的渗漏处理要求隔断其渗流通道，根据有关加固工程经验，特别是对已建大坝的坝基处理，用坝基帷幕灌浆处理效果良好。因此，清水挡水库坝基采用坝上游面基岩帷幕灌浆处理。1、灌浆位置的确定坝基防渗必须与坝上游面防渗体紧密相连，以达到有效阻水为原则，使坝基防渗体与大坝防渗体形成一个完整的防渗体系。
572、灌浆长度坝基帷幕灌浆深度为5.5m,基岩帷幕灌浆轴线长为52.25m。3、灌浆深度基岩帷幕顶为坝体与坝基岩体分界线，帷幕底线按强风化基岩下限确定，本次设计确定帷幕深入基岩5.0m。4、灌浆厚度灌浆厚度主要是根据地质条件，坝基接触面允许的水力坡降、大坝基础的防渗标准和防渗体的密实性、稳定性而决定的，确定灌浆帷幕厚度为0.30m。5、帷幕灌浆孔排数和孔距的选用。大坝布置坝基帷幕灌浆孔与一排坝体充填灌浆同孔，孔距取2.0m,分3序布置，按分序加密的原则实施。6、灌浆材料坝基帷幕灌浆均采用42.5普通硅酸盐纯水泥浆。水泥细度要求通过80111m方孔筛的筛余量不得大于5%。7、灌浆压力采用自下而上的灌浆顺序，灌浆前应先进行灌浆实验，确定基岩的可灌性、灌浆方法及灌浆压力，初拟接触面的灌浆压力采用1〜1.5kg/m2,其下逐渐增加到2~4kg/m2o根据此次除险加固的原则，本次设计主要对坝体接触带以下强风化基岩采用帷幕灌浆，孔钻好后先进行接触带灌浆形成压浆板，再进行坝基帷幕灌浆，帷幕灌浆质量检查以检查孔压水试验为主，检查数量为灌浆孔总数的10%,压水试验成果5.5.6加固后大坝坝顶高程复核计算本次设计加固对非溢流段坝顶浆砌块石加高至坝顶高程240.60m,高于计算坝顶高程240.55,故满足规范要求。
585.5.6加固后大坝稳定及应力复核表5.14非溢流段大坝加固后各种工况下主要应力计算成果表工况H(m)自重(KN)上游静水压力(KN)下游静水压力(KN)上游水柱重(KN)下游水柱重(KN)扬压力(KN)(有帷幕)正常蓄水位情况9.701589.88470.450.0054.320.00-178.68设计洪水位情况11.661589.88679.78-6.0565.303.03-256.87校核洪水位情况11.891589.88706.86-7.5666.583.78-266.08
59表5.15非溢流段加固后各种工况下抗滑稳定安全系数计算成果表工况垂直力总和EW(KN)水平力总和XP(KN)抗剪摩擦系数f抗滑稳定安全系数K正常蓄水位情况1465.51470.450.652.02设计洪水位情况1401.32673.730.651.35校核洪水位情况1394.16699.300.651.30从计算结果可以看出，非溢流段大坝，加固后在基本组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K最小值大于L05,满足规范要求；在特殊组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K大于1.00,满足规范要求。5.5.7.2溢流段坝体抗滑稳定计算f>WK=±—£pK—抗滑稳定安全系数ZW一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的法向分值，KN;XP一作用于计算截面以上坝体全部荷载(含扬压力)对滑裂面的切向分值，KN;表5.16溢流段大坝加固后各种工况下主要应力计算成果表工况H(m)自重(KN)上游静水压力(KN)下游静水东力(KN)上游水柱重(KN)下游水柱重(KN)扬压力(KN)正常蓄水位情况9.701319.15470.450.0047.040.00-178.68设计洪水位情况11.661319.15660.57-6.05113.943.03-256.87校核洪水位情况11.891319.15682.88-7.56120.953.78-266.08
60表5.17溢流段加固后各种工况下抗滑稳定安全系数计算成果表工况垂直力总和EW(KN)水平力总和XP(KN)抗剪摩擦系数f抗滑稳定安全系数K正常蓄水位情况1187.51470.450.651.64设计洪水位情况1179.24654.520.651.17校核洪水位情况1177.79675.320.651.13从计算结果可以看出，溢流段大坝，加固后在基本组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K最小值大于L05,满足规范要求；在特殊组合情况，坝体抗滑稳定安全系数K大于1.00,满足规范要求。5.5.7.3坝体应力计算1.非溢流段应力计算结果(加固后)(1)不计扬压力影响，坝底上下游边缘垂直应力，如下表：表5.18非溢流段各种工况坝底上、下游边缘垂直应力计算成果表工况A垂直力总和EW(KN)力矩总和EM(KN)上游面边缘垂直应力(KN)6下游面边缘垂直应力(KN)正常蓄水位情况8.721644.20274.17102.94设计洪水位情况8.721658.205.39189.73190.59校核洪水位情况8.721659.49162.24177.51203.11(2)不计扬压力影响，坝底上游边缘主应力。，如下:①不计扬压力：oi=(1+n2)%上一n2Pn—上游坝面坡比(n=0.1)P一为坝底上游边外荷强度(正常工况Pi为97.00KN/m2;设计工况P2为116.6KN/m2;校核工况P3为118.9N/m2)
61②计扬压力影响:O2=O1~PP一为坝踵处扬压力(正常工况Pi为63.04KN/m2;设计工况P2为79.64KN/D?;校核工况P3为81.66核m?)表5.19各种工况下坝底上游边缘主应力计算成果表工况不计扬压力计扬压力正常蓄水位情况275.94212.89设计洪水位情况190.47110.83校核洪水位情况178.0996.43计算结果分析由计算结果可知，①不计扬压力时，上游面边缘垂直应力为162.5KPa小于砌石体容许压应力和地基容许承载力，满足规范要求;②计入扬压力影响，坝体上游面边缘最小垂直正应力为拉应力，满足规范要求。③坝体最大主压应力值99.55KPa,小于砌石体容许压应力，满足规范要求。1.溢流段应力计算结果(加固后)(1)不计扬压力影响，坝底上下游边缘垂直应力，如下表：表5.20溢流段大坝各种工况坝底上、下游边缘垂直应力计算成果表工况A垂直力总和EW(KN)力矩总和EM(KN)上游面边缘垂直应力(KN)「下游面边缘垂直应力(KN)正常蓄水位情况8.721366.19187.88125.47设计洪水位情况8.721436.11236.02146.07183.31校核洪水位情况8.721443.87314.88140.74190.43(2)不计扬压力影响，坝底上游边缘主应力。，如下:①不计扬压力：oi=(1+n2)0y上一n2P
62n—上游坝面坡比（n=0.1）P一为坝底上游边外荷强度（正常工况Pi为97.OOKN/m2;设计工况Pz为116.6KN/m2;校核工况R为118.9N/m2）②计扬压力影响：o2=O1-pP一为坝底上游边外荷强度（正常工况巴为63.04KN/m2;设计工况P2为79.64KN/m2;校核工况R为81.66N/m2）表5.21溢流段大坝各种工况下坝底上游边缘主应力计算成果表工况不计扬压力计扬压力正常蓄水位情况188.79125.74设计洪水位情况146.3666.72校核洪水位情况140.9559.29计算结果分析由计算结果可知，①不计扬压力时，上游面边缘垂直应力为148.25KPa小于砌石体容许压应力和地基容许承载力，满足规范要求;②计入扬压力影响，坝体上游面边缘最小垂直正应力也为压应力，满足规范要求。③坝体最大主压应力值85.20KPa,小于砌石体容许压应力，满足规范要求。5.6溢洪道加固设计5.1.1基本情况溢洪道位于大坝中间，为坝顶溢流，进口底部高程238.00m,浆砌石护砌，无消能防冲设施。加固设计为新建消力池及浆砌块石消力坎。
635.1.1安全鉴定复核结论根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，溢洪道为5级建筑物，消能防冲的洪水标准为10年一遇。经安全鉴定复核意见，溢洪道为坝顶溢流，无消能防冲设施，泄水可冲坝脚。5.1.2加固设计内容(1)消力池溢洪道长10m,宽50.05〜26m,疏挖至高程229.5m,两侧边坡按1:0.3;详见设计图。(2)消力坎消力坎浆砌石顶厚0.50m,底厚1.25m,宽26m,高2.0m;所用浆砌石为M7.5,详见设计图。5.7输水管加固设计5.1.1存在的主要问题输水管位于大坝左坝段，为钢筋混凝土预制管，管径为1500mm,输水管进水口高程231.30m,进口为竖井式闸门控制。输水管竖井式闸门密封不严，漏水严重。5.1.2输水建筑输加固内容本次加固方案为：更换闸门橡胶止水、启闭机及拉杆。5.8主要工程量清水挡水库除险加固工程主要工程量见表5-22。
64序□工程项目土方开挖m3石方开挖m3土方填筑m3浆砌块石m3碎m3水泥上碎拆除n?模板m2钢筋T帷幕旋喷mI第一部分建筑工程289.9361.357.2168.5300.873.08.020.021.2159.5一挡水工程75.492.9290.835.220.4159.51上游面防渗面板防渗75.4290.8523.520.42坝基防渗159.53坝顶92.935.2二泄洪工程285.9285.957.275.60.037.81消力池285.9285.957.275.637.8三输水工程4.00.010.00.08.020.00.81输水管进口4.010.08.020.00.8第二部分临时工程450.0450.0合计739.9361.3507.2168.5300.873.08.020.021.2159.5表5-22清水挡水库加固在主要工程量汇总表
656、投资概算6.1工程概况清水挡水库位于官塘驿镇新林桥村，水库承雨面积4.05km2,加固后总库容16.78万m）于1965年冬动工兴建动工兴建，1966年春完工。是一座以灌溉为主，兼有防洪、生态等综合效益的小⑵型水库。枢纽工程主要由大坝、溢洪道及输水管组成。本次除险加固的项目主要为：加固推荐方案为：坝上游面球防渗面板防渗，坝基帷幕灌浆防渗，浆砌块石加高两岸非溢流段坝顶。加固比较方案为：坝体充填灌浆防渗，坝基帷幕灌浆防渗，浆砌块石加高两岸非溢流段坝顶。溢洪道新建消力池及浆砌块石消力坎。输水管更换闸门橡胶止水，更换启闭机及拉杆加固主要工程量：土方开挖739.9m\石方开挖361.3m3,土方填筑507.2成浆砌块石168.5m3,300.8端,水泥土73.0帷幕灌浆159.5m,钢筋21.2t。施工总工期为10个月工程所需主要材料:块石199m；碎石316m；砂130m1水泥29t,汽油0.It,柴油0.8t,钢筋21.2to6.2投资主要指标按2014年第4季度价格水平计算，工程总投资78.17万元，其中建筑工程55.95万元、金属结构设备及安装工程1.59万元、临时工程4.77万元、独立费用15.85万元。6.3编制依据1）鄂水利发［2005］3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制办法》；
662）水利部水总［2002］116号文发布的《水利水电建筑工程概算定额》；3）水利部［1999］水建管523号文发布的《水利水电设备安装工程概算定额》；4）水利部水总［2002］116号文发布的《水利水电工程施工机械台班费定额》；5）水利部水总［2003］67号文颁发的《水土保持工程概算编制规定和定额》；6）计价格［2002］10号文颁发的《工程勘察设计收费标准》。6.4基础单价计算依据1）人工预算价格：鄂水利发［2005］3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制办法》；工长6.83元/工时高级工6.34元/工时中级工5.35元/工时初级工2.92元/工时2）施工风、水、电施工用风0.23元//施工用水0.76元/m'施工用电1.17元/m，
673）主要材料预算价格按鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制办法》限价计入工程单价，余额以补差形式计算税金后列入相应单价下面。钢筋限价2700元/t水泥限价270元元汽油限价3400元/t柴油限价3300元/t块石限价50元/nr'碎石限价70元/nf砂限价85元/n?主要材料的预算价按2014年第4季度价格水平年市场价加运杂和采保费计算，其预算价为：钢筋预算价3427.54元/t水泥32.5预算价448.24元/t水泥42.5预算价489.44元/t板材材预算价1251.59元/n?汽油预算价9118.35元/t柴油预算价8368.02元/t砂预算价100.27元而碎石预算价108.24元而块石预算价85.70元/m?4）根据鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程
68设计概（估）算编制办法》计算.且取费标准如下：①其他直接费建筑工程按直接费的2%计，安装工程按直接费的2.7%;②现场经费土石方工程按直接费的7%计，模板工程按直接费的8%计，混凝土工程按直接费的8%计，灌浆工程按直接费的7%计，安装工程按人工费的45%计；③间接费土石方工程按直接费的7%计，模板工程按直接费的6%计，混凝土工程按直接费的5%计，灌浆工程按直接费的7%计，安装工程按人工费的50%计；④计划利润按直接工程费+间接费之和的7%计；⑤税金按（直接工程费+间接费+计划利润）X费率计,费率为3.28%.5）设备运杂费按设备原价6%计；设备采购及保管费按设备原价
69+设备运杂费之和的0.7%计。6.5独立费用标准工程监理费按建安费3%计。勘测设计费按建安费按计价格〔2002〕10文执行。建设及施工场地征用费：临时占地1600元/亩。
70附件:清水挡水库除险加固工程初步设计投资概算
