汪家垅水库除险加固设计分析_蒋亮亮.pdf
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1、【设计与施工】汪家垅水库除险加固设计分析蒋亮亮(上饶市鸿安水利水电勘测设计咨询有限公司,江西 上饶 334000)摘要 汪家垅水库因日久老化问题,存在不安全因素,对下游居民生活、财产安全造成一定的威胁。文章针对工程险情,选择了比较合理的加固设计方案,并进行分析。关键词 汪家垅水库;除险加固;设计分析中图分类号:TV697 3文章标识码:B文章编号:1009 0088(2022)12 0051 031水库基本概况汪家垅水库位于鄱阳县金盘岭镇梅岭村,所在河道为田畈街水,距鄱阳县约 50 km,地理坐标为东经 1165945,北纬292226 6。水库坝址控制流域面积为 0 29 km2,主河道长7
2、00 m。正常运行水位 48 90 m(黄海高程),库容总量为 11 96104m3。按照水利水电工程等级及防洪有关要求划分,汪家垅水库为等。1 1水利工程现状汪家垅水库于 1968 年兴建,1969 年完工蓄水。大坝主要由粘、粉粒组成,砾石含量 20%30%,粒径 1 5 cm,为强风化砂岩、页岩填充的均质坝,坝高49 96 50 20 m,坝顶宽度3 40 3 90 m,长 94 80 m。上游无护坡,坡比 1 1 7 1 1 9,下游坝坡,坡比1 1 6 1 1 8,无贴坡排水体。溢洪道位于汪家垅水电站左侧,总长度为59 40 m,主要由入口段、控制段和泄槽段等部分构成,基础均为岩质基底
3、,边坡不衬砌。工程坝下涵管位于大坝左侧,取水采用斜涵控制,现状斜涵混凝土老化、破损,涵管出口处可见少量漏水。1 2除险加固的主要内容(1)挡水建筑物(大坝)加固,坝型由均质坝改为粘土心墙坝,坝顶高程由 49 96 50 20 m 改为 51 00 m,坝顶宽度由3 30 4 20 m 改为 3 50 m,上下游坝坡改为 1 2 0。(2)泄水建筑物加固,控制段底宽由 3 40 m 改为 3 50 m,设计泄洪流量由 2 65 m3/s 改为 2 62 m3/s,校核泄洪流量由4 35 m3/s 改为 4 26 m3/s。(3)输水建筑物加固,断面尺寸由 200 mm 改为1 00 m 1 20
4、 m(宽 高),放水孔孔径改为 =150 mm。2加固设计2 1工程规模及洪水调节2 1 1泄流曲线溢洪道为开敞式。溢流净宽 2 80 m,其泄流计算公式为:Q=mB2gH3/20式中Q流量,m3/s;B溢流堰总净宽,m;H0堰上总水头,m;g重力加速度,g/s;m流量系数;侧收缩系数。计算成果,见表 1。表 1堰前水位泄量关系库水位(m)48 9049 0049 149 449 950 0水头(m)00 10 20 511 5泄流能力(m3/s)00 170 471 875 39 742 1 2水库调洪计算水库调洪按水量平衡进行计算,其计算公式为:(Q1+Q22q1+q22)t=V2 V1q
5、=f(V)=f(Z)式中Q1、q1分别为时段初入库、出库流量,m3/s;Q2、q2分别为时段末入库、出库流量,m3/s;V1、V2分别为时段初、时段末水库蓄水量,m3;t计算时段,s。表 2汪家垅水库洪水调节计算成果频率起调水位(m)洪峰流量(m3/s)最高洪水位(m)相应库容(万 m3)最大下泄流量(m3/s)P=10%48 905 149 5111 262 62P=2%48 907 649 7511 964 2615汪家垅水库除险加固设计分析蒋亮亮2 1 3枢纽建筑物相应的运用洪水标准枢纽建筑物相应的运用洪水标准,见表 3。表 3枢纽建筑物设计 校核洪水及相应流量建筑物名称工况洪水频率P设
6、计洪峰(m3/s)最大下泄流量(m3/s)最高洪水位(m)大坝溢洪道消能防冲建筑物校核2%7 649 75设计10%5 149 51校核2%4 26设计10%2 62设计10%2 622 1 4情况分析复核(1)大坝坝顶高程复核:根据防洪标准(GB 502012014)及相关规定,坝顶超高按下式计算:Y=+e+A式中Y坝顶超高,m;即 =5%=1 84 m,最大波浪爬坡;m平均波浪爬高,m,m=KKw1+m2hmLm;e最大风浪壅水面高度,m,e=KW2D2gHmcos;A安全加高,m,一般为 0 5,特殊可取 0 3;K斜坡糙率,K=0 80;Kw 经验系数;m上游坡坡比;hm平均坡高,m,
7、根据实际情况,查表得 h0 5%/hm为2 23;Lm平均波长,m,L=0 0386W2gDW()21/2/g;K综合摩阻系数,取 3 6 106;W计算风速,m/s,正常运用 24,非常运用 16(采用鄱阳县气象局资料);D风区长度,m,120;Hm水域平均水深,m;法线夹角;Tm均波周期,s,Tm=4 438h0 5m;H坝迎水面前水深,m;坝顶超高计算成果,见表 4。表 4大坝坝顶高程复核成果m洪水洪水位eAY坝顶所需高程现状坝顶高程P=10%49 510 0030 70 51 350 81P=2%49 750 0010 60 31 0050 7549 96 50 2由表 4 可以看出,
8、汪家垅水库大坝坝顶现状高程不满足坝顶所需高程要求。2 2加固设计2 2 1大坝加固设计(1)大坝防渗加固处理设计。项目初拟采用冲抓套井回填粘土防渗墙的施工方法,对大坝坝体和坝基基础的覆盖层进行防渗处理,以达到对工程防渗的目的。计算方法如下:H1 H2 J式中墙厚,m;H1墙上游水位,m;H2墙下游水位,m;J 墙体渗透坡降允许值 6 8,取 7。对套井粘土心墙的最大允许渗透坡降为 7,墙下游标高为400 m。经计算,有效墙厚 0 70 m,有效墙体渗透系数为 K1 105cm/s,新设计的冲抓孔径 1 m,采用 1 排,孔间距离0 70 m,有效墙厚为 0 71m。设计采用冲抓套井回填式粘土反
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