小二型水库设计文.doc

1综合说明
1.1水库基本概况
1.1.1工程地理位置、水系及水文气象
大麦冲水库位于都昌县土塘镇辉煌村，水库所在流域属鄱阳湖土塘河支流；距都昌县城52km。本次复核水库坝址控制流域面积0.91km2，水库正常高水位为90.40m（黄海高程、下同），设计洪水位91.82m，校核洪水位92.30m，总库容11.3万m3。设计灌溉面积300亩，保护下游农田1500亩、人口1800人以及公路、电讯等基础设施等，是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合效益的小（二）型水库。
大麦冲水库于1956年冬开工， 1957年春竣工并开始蓄水运行，当时由化民乡水利员设计并负责技术指导，大队组织村民挑土筑坝，人工夯实。该坝为粘土心墙坝，实施时边设计边施工，坝基清理较好，但心墙夯压不密实，坝体有渗漏隐患。
1.1.2工程建设过程及险情情况
大麦冲水库于1956年冬开工， 1957年春竣工并开始蓄水运行，当时由化民乡水利员设计并负责技术指导，大队组织村民挑土筑坝，人工夯实。该坝为粘土心墙坝，实施时边设计边施工，坝基清理较好，但心墙夯压不密实，坝体有渗漏隐患，溢洪道在坝体右岸与山体相连；坝下涵管位于坝体左侧，为斜拉闸。
枢纽工程主要建筑物有：大坝、溢洪道、涵管等。
1.1.3工程任务及规模
大麦冲水库的兴建是按水利开发规划的要求，以服务农业生产任务为中心，设计灌溉面积300亩，保护下游农田1500亩、人口1800人以及公路、电讯等基础设施等免受冲毁，本工程的任务是以灌溉为主，兼有防洪等综合效益。
本工程从《江西省小（二）型水库基本情况汇编》中得知水库总库容11.3万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，本工程为重点小（二）型水库。
1.1.4现状主要建筑物
大坝：大坝为均质坝，坝壳为碎石土填筑，最大坝高13m，坝顶高程91.26～93.09m，坝顶轴线长63.6m，坝顶宽0.8～1.97m。上游坝坡坡比1:2.36～1:2.91，下游坝坡坡比1:2.55～1:5.76，上游无护坡，坝顶无护面，下游无排水沟；坝脚无反滤排水设施。
溢洪道位于右坝肩的山体上，控制段为开敞式宽顶堰，净宽约4m，堰顶高程90.40m，底板为砼衬护,两侧混凝土边墙。
灌溉涵管位于大坝左坝段，涵管进口底高程81.23m，出口底高程80.74m。内径为30cm砼预制管，进口为斜拉闸，拉杆锈蚀，支墩砼老化剥落，局部破损，平管存在渗漏。
1.2工程除险加固的必要性
大麦冲水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小（2）型水利工程。水库下游有土塘镇辉煌村，人口1800余人、耕地1500亩。
工程存在的主要问题有：
（1）、大坝：坝顶宽0.8～1.97m，坝顶宽度不规则，高低不平，内、外坡比分别为1:2.36～1:2.91、1:2.55～1:5.76；上游坡未护砌，；下游坝坡坡面为杂草坡面；大坝由人工填筑，，碾压不密实，填筑质量差；当水库蓄水时，左、右坝肩与山体结合处存在漏水；坝脚存在散渗，无排水体。
（2）溢洪道在坝体右侧山体开挖，存在安全隐患，
（3）、涵管：坝下灌溉输水涵管位于大坝左侧，与大坝同期兴建，为内径30cm素砼管，进口为斜拉闸，结构强度低，拉杆锈蚀严重，支墩砼老化，铸铁闸门锈蚀；平管砼老化，有裂缝，漏水严重，不能满足灌溉要求，水库效益得不得发挥。
（4）、管理设施：水库无水雨情观测设施、无管理房，无上坝公路，不能满足通行要求。
大麦冲水库已经运行50多年，为国民经济发展发挥了重要作用。由于种种原因，水库隐患较多，效益不能得到充分发挥。根据《水库大坝安全鉴定办法》第六条大坝安全分类标准，都昌县大麦冲水库大坝属三类坝。
水库地理位置重要，设计灌溉面积300亩，保护下游1800名人民生命财产安全，保护下游1500亩农田、道路、电讯等基础设施。水库存在诸多安全隐患，不但严重影响工程效益的发挥，而且威胁着下游人民群众生命财产及国家重要基础设施的安全。为了充分利用水资源，发挥工程的经济效益，促进当地社会经济快速发展，保障下游人民群众生命财产及国家重要基础设施的安全。对水库工程进行除险加固是十分必要的。
1.3工程除险加固的主要内容
1.3.1工程等别和洪水标准
大麦冲水库总库容11.3×104m3，根据《水利水电工程等别划分及洪水标准》（SL252-2000），工程等别为Ⅴ等，永久性主要建筑物为5级，次要建筑物属5级。设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。
1.3.2工程存在的主要问题
根据大坝安全鉴定结论及本阶段现场踏勘结果，并对历年加固处理资料及运行情况进行分析，工程存在主要问题：大坝上、下游坡不规则，坝坡陡，坝坡杂草丛生，坝肩左右与山体结合处存在渗漏通道；上游坝坡未护坡，下游无坡面排水沟系，下游坝脚无反滤排水设施；溢洪道未衬护，已剥落破坏；坝下涵管为素砼圆涵管，进口为斜拉闸控制，拉杆锈蚀，支墩砼老化剥落，已破损，结构强度低，涵管存在渗漏；水库无水、雨情观测设施，无管理房和上坝道路。
1.3.3大坝除险加固设计
（1）大坝防渗设计：大坝采用粘土斜墙防渗，墙顶高程91.82m，顶宽3m，底厚2.04m。渗透系数小于1×10-5cm/s。
（2）坝顶加固：整修坝顶，坝顶高程加高至93.10m，宽4.0m，长65m。设3m宽15cm厚C20砼路面，下设10cm厚碎石垫层。
（3）上游护坡设计：上游坡1:2.75，采用C15砼预制块护坡，护坡高程从固脚顶82.80m至设计洪水位90.70m。砼预制块为厚度10cm，边长30cm正六边形，下设10cm厚砂卵石混合料垫层。护坡顶为C15砼压顶，尺寸0.3m×0.2m（b×h），压顶至坝顶采用草皮护坡。
（4）下游护坡设计：下游整坡后坡比为1:2.50，贴坡反滤顶以上采用草皮护坡。大坝下游坡面与两岸交线处及贴坡反滤顶部各设一条排水沟，断面尺寸为0.3m×0.3m，采用水泥砖砌，底板设15cm厚C15砼垫层，纵、横排水沟相互连通成为整体。
（5）大坝下游坝脚新建贴坡反滤设计：鉴于原下游坝脚无反滤层，本次加固在坝下游设贴坡反滤排水体，其顶高程84.60m，底高程81.80m，外坡1:2.5，排水体块石层厚40cm，以下分别设20cm厚碎石和20cm厚中粗砂反滤层，在反滤体脚设纵向排水沟，尺寸0.5m×0.5m，采用C15现浇砼。
1.3.4溢洪道加固设计
本次对溢洪道底板及边墙进行砼衬护，衬护长度10m，进口控制段底高程为90.40m，进口段底宽5m控制段底宽4m。
1.3.5灌溉涵管加固设计
灌溉涵管位于大坝左侧，本次设计进行原址拆除重建斜拉闸和平管，斜管进口为60cm×50cm铸铁闸门，平管为φ50cm现浇钢筋砼圆管。
1.3.6大坝安全监测
水库新建管理房和上坝公路，设水、雨情测报系统，以观测水位运行状况。
1.4工程特性表
序号及名称
单位
加固前
加固后
备注
一、水文

集雨面积
km2
0.40
0.91

设计洪水标准及流量
P(%)

5

m3/s

12.1

校核洪水标准及流量
P(%)

0.5

m3/s

18.10

二、水库

校核洪水位
m

92.30

设计洪水位
m

91.82

正常高水位
m
90.40
90.40

死水位
m
81.23
81.23

总库容
万m3

11.30

正常库容
万m3
10.1
10.1

死库容
万m3
0.06
0.06

兴利库容
万m3
7.48
7.48

三、工程效益

保护人口
人
1800
1800

保护耕地
亩
1500
1500

灌溉面积
亩
300
300

四、主要建筑物及设备

1、大坝

坝型

均质坝
粘土斜墙坝

坝项高程
m
91.26~93.09
93.10

最大坝高
m
13
13

坝顶长度
m
63
65

坝顶宽度
m
0.8~1.97
4.0

上游坡比

1:2.36~1:2.96
1:2.75

下游坡比

1:2.55~1:5.76
1:2.50

排水型式

无
贴坡反滤式

2、泄水建筑物

溢洪道

型式

开敞式/宽顶堰

堰顶高程
m
90.40
90.40

溢流净宽
m
4
4

溢洪道长度
m
40
40

设计泄洪流量
m3/s

10.5

校核泄洪流量
m3/s

16.3

消能型式

无
无

主要加固方式

砼贴坡衬护

3、输水建筑物

建筑物类型

钢筋砼灌溉涵管

进口型式

无

进口底高程
m
81.23
81.23

出口底高程
m
80.74
80.74

管长
m
49
60

内径
m
0.3
0.5

主要加固方式

新建斜拉闸及平管

五、总工期
月

6

六、总投资
万元

84.73

2水文
2.1基本资料
2.1.1流域及水文资料
大麦冲水库位于都昌县土塘镇辉煌村，座落于鄱阳湖水系土塘水支流。水库流域内无实测降雨资料，邻近有都昌县气象站。该站具有1952年至2012年共61年实测短历时最大降雨资料。
2.1.2水库流域特征参数
本次大麦冲水库除险加固工程搜集到《大麦冲水库大坝注册登记表》（2006年5月），“三查三定”流域参数值见表2.2.1。本次复核采用万分之一的航测图对流域面积、主河道长度、主河道比降进行了复核，见表2.2.1所示。水库流域面积较原设计值小，考虑“三查三定”资料来源不明，因此本次除险加固采用复核参数值。
表2.1.1 大麦冲水库流域特征参数
项 目
三查三定
本次复核
采用值
流域面积(km2)
0.40
0.91
0.91
主河道长度(km)

1.33
1.33
主河道比降

0.0538
0.0538

2.1.3库容曲线
本次大麦冲水库除险加固工程未搜集到库容曲线相关资料。本次除险加固设计采用1：10000地形图进行部分高程面积圈梁，后根据公式推算其它高程库容。后采用A = （A1+A2+ ）/3计算两高程线间的平均面积，由此求得水库Z~V关系，大麦冲水库高程~面积~容积（Z~A~V）关系见表2.1.2。库区库底高程约为80m，以其为0库容点。

表2.1.2 大麦冲水库水位～面积、库容关系表
水位(m)
面积(103m2)
库容(104m3)
水位(m)
面积(103m2)
库容(104m3)
80
0.0
0
87.5
9.13
3.15
81.5
0.42
0.06
89
12.5
5.03
83
0.17
0.31
90.5
16.3
7.48
84.5
3.64
0.86
92
20.4
10.5
86
6.15
1.78
95
38.3
19.7
2.2设计暴雨
2.2.1实测资料法计算设计暴雨
大麦冲水库流域内无实测降雨资料，邻近有都昌县气象站。该站具有1952年至2012年共61年实测短历时最大降雨资料，气候条件相近，故采用都昌县气象站实测降雨资料推求大麦冲水库设计暴雨。
都昌县气象站历年最大1小时、3小时、6小时、24小时降雨量及统计，分别对历年数据进行频率分析，采用P-Ⅲ型曲线适线法可确定不同时段历年最大降雨的频率曲线统计参数如下，频率曲线见图2-1~2-4：
24小时：H24=116.1mm， Cv=0.46， Cs/Cv=3.5
6小时：H6=84.9mm， Cv=0.46， Cs/Cv=3.5
3小时：H3=45.2mm， Cv=0.50， Cs/Cv=3.5
1小时：H1=18.0mm， Cv=0.68， Cs/Cv=3.5

图2-1 都昌气象站历年最大24小时降雨频率曲线

图2-2 都昌气象站历年最大6小时降雨频率曲线

图2-3 都昌气象站历年最大3小时降雨频率曲线

图2-4 都昌气象站历年最大1小时降雨频率曲线
各时段设计暴雨量见下表2.2.1，考虑流域面积小，折减系数取1。
表2.2.1 大麦冲水库实测短历时暴雨设计雨量表
频率（%）
项目
5.0
0.5
24小时暴雨均值（mm）
116.1(点面折减系数a=1)
24小时点暴雨量（mm）
264.7
371.9
24小时面暴雨量（mm）
264.7
371.9
6小时暴雨均值（mm）
84.9
6小时点暴雨量（mm）
193.7
272.1
6小时面暴雨量（mm）
193.7
272.1
3小时暴雨
45.2
3小时点暴雨量（mm）
109.3
157.1
3小时面暴雨量（mm）
109.3
157.1
1小时暴雨均值（mm）
18.0
1小时点暴雨量（mm）
55.0
86.7
1小时面暴雨量（mm）
55.0
86.7
2.2.2 地区综合法计算设计暴雨
大麦冲水库位于东经116°21′43″，北纬29°26′6″，查《2010版江西省暴雨洪水查算手册》, 可得水库各个时段的最大暴雨量均值及Cv、Cs值为：
24小时：H24=121.5mm Cv=0.53 Cs=3.5Cv
6小时： H6=81.0mm Cv= 0.54 Cs=3.5Cv
1小时： H1=45.5mm Cv= 0.40 Cs=3.5Cv
3小时点暴雨设计值按H3p=H1p.31-n2计算，式中1-n2=1.285lg(H6p/H1p)。
由《手册》可查得各时段的模比系数Kp见表2.2.2，从而求得各时段点暴雨量，再由点面折算系数，将点暴雨量转化成整个流域的面暴雨量，结果见表2.2.3。
表2.2.2 Kp值查算结果表
频率（%）
Kp
5.0
0.5
Kp24h
2.05
3.22
Kp6h
2.07
3.28
Kp1h
1.78
2.53
表2.2.3 大麦冲水库地区综合法暴雨设计雨量表
频率（%）
项目
5.0
0.5
24小时暴雨均值（mm）
121.5(点面折减系数a=1)
24小时点暴雨量（mm）
249.1
391.2
24小时面暴雨量（mm）
249.1
391.2
6小时暴雨均值（mm）
81.0
6小时点暴雨量（mm）
167.7
265.7
6小时面暴雨量（mm）
167.7
265.7
3小时暴雨

3小时点暴雨量（mm）
126.0
191.4
3小时面暴雨量（mm）
126.0
191.4
1小时暴雨均值（mm）
45.0
1小时点暴雨量（mm）
80.0
113.9
1小时面暴雨量（mm）
80.0
113.9
2.2.3暴雨计算结果比较
根据地区综合法和实测资料法计算得出各种频率下各种时段的设计降雨量详见表2.3.4。
通过地区综合法及实测资料统计法计算结果比较可知，两种方法计算各时段设计雨量相差不大，综合考虑，本次设计地区综合法计算的设计暴雨结果进行洪水推求。其主要原因为有：
（1）实测资料统计法计算成果为在单站实测暴雨资料的基础上进行统计的结果；而地区综合法则考虑到暴雨的地区平衡。所以从计算结果可以看出，地区综合法的CV值均大于实测资料统计法的CV值，从这一点分析，地区综合法的计算成果应该更具合理性。
（2）实测资料年限具有局限性，且短历时暴雨对设计洪水的峰值影响非常明显。所以短历时设计暴雨的统计成果偏小导致了设计洪峰流量的减少，使运行时工程安全偏不安全；地区综合法的各种历时设计暴雨在实测的基础上均作了修正，计算成果也更具合理性。

表2.2.4 计算暴雨计算结果比较
计算方法
项目
P=5.0%
P=0.5%
实测资料法
24小时面暴雨量（mm）
264.7
371.9
6小时面暴雨量（mm）
193.7
272.1
3小时面暴雨量（mm）
109.3
157.1
1小时面暴雨量（mm）
55.0
86.7
地区综合法
24小时面暴雨量（mm）
249.1
391.2
6小时面暴雨量（mm）
167.7
265.7
3小时面暴雨量（mm）
126.0
191.4
1小时面暴雨量（mm）
80.0
113.9
2.3设计洪水
2.3.1洪水计算成果
设计暴雨按手册中的暴雨时程分配雨型表进行分配，时段取1小时，各时段的分配系数见手册附表4－6，得24小时暴雨时程分配表。设计净雨计算(产流计算)查《手册》附图3-1产流分区图知，该工程地点在产流第Ⅸ区。根据不同频率的24小时暴雨时程分配，查《手册》附表3-2（Ⅸ），可得到相应各时段的累积径流总量，再根据24小时平均雨强查《手册》附表3-3可得稳渗强度fc，将各时段径流深R总减去地下径流深R下。由《手册》附图4-2推理公式计算分区图可知，该水库地点在第Ⅸ区，根据3.53<60,用第Ⅸ区的经验公式，计算m值,根据得不同的τ值对应的流量。点绘～t，～τ相关线，得交点对应的流量即地面设计洪峰流量和汇流时间。
由，得各个频率下的洪水总量：W(5.0%)=20.1万m3； W(0.5%)=33.0万m3。
由概化五点折腰多边形过程线推求地面流量过程线。再有地下径流深R下，径流过程底宽，以此时间为地下流量峰顶位置，计算地下流量峰值， 。自QM地下开始，向后每增加一个时段，其流量随之减少一个△QM地下，向前每减少一个时段，其流量减少一个△QM地下，既得地下流量过程线。
地面与地下流量过程线相加得设计洪水流量过程线，并得设计洪峰流量。计算结果见表2.3.1和2.3.2。
表2.3.1 洪水过程线
5.0%
0.5%
时间
Qt
时间
Qt
0
0
0
0
1.4
1.3
1.5
1.9
3.5
12.1
3.8
18.1
6.9
2.7
7.7
4.0
13.8
0.6
15.4
0.8
16.8
0.4
18.4
0.6
19.8
0.3
21.4
0.5
22.8
0.2
24.4
0.3
27.6
0
30.8
0
表2.3.2 洪峰流量计算结果
设计频率(P%)
5.0%
0.5%
洪峰流量(m3/s)
12.1
18.1
洪水总量（104m3）
20.1
33.0
2.3.2洪水成果合理性分析
为进一步从地区上检验成果的合理性，将上述计算结果与本工程邻近且流域概况相似的其它水库设计洪水成果进行比较，基本情况如下：
大麦冲水库位于都昌县土塘镇辉煌村，座落于鄱阳湖土塘河支流，坝址以上集雨面积0.91km2。表2.3.3 设计洪水成果比较表
水 库
名 称
集雨
面积
F（km2）
河长/比降
洪峰流量（m3/s）
洪峰模数（Q/F2/3）
P=5.0%
P=0.5%
P=5.0%
P=0.5%
大麦冲水库
0.91
1.33/0.0538
12.1
18.1
12.9
19.3
东山涧水库
0.44
0.88/0.17
7.5
11.5
13.0
19.9
表2.3.3的计算结果看出与邻近流域水库的洪峰模数较接近，可以认为本次洪水复核计算成果是合理的。
3工程地质
3.1 概述
3大麦冲水库于1956年冬开工， 1957年春竣工并开始蓄水运行，当时由化民乡水利员设计并负责技术指导，大队组织村民挑土筑坝。
3.1.2坝址区域地质情况
3.1.2.1地形地貌物理地质现象
库区位于鄱阳湖北侧滨湖丘陵地区，库区内高程40-200m，为低矮丘陵岗丘地貌。工程区内山体岩石主要表现为强烈的风化剥蚀，山体大多呈圆丘缓坡状，坡度一般小于30°，区内植被较发育，岸坡多为残坡积地层覆盖，库岸偶有基岩裸露。坝肩厚实，稳定性好；近坝库岸低矮坡缓，整体较稳定。
3.1.2.2地层岩性
本区出露的地层主要为第四系全新统冲洪积层；第四系全新统残坡积层；中元古界双桥群上亚群强风化板岩。
第四系全新统冲洪积层（al+plQ4）：主要分布于库区河沟内，主要由库区泥质板岩的风化产物冲积而成，岩性为砾质壤土，黄褐色，可塑状，层厚约1～2.5m。
第四系全新统残坡积层（el+dlQ4）：遍布工程区，覆盖于基岩面之上，岩性为砾质壤土，暗红色，见灰白色团块，含砾，较松散，层厚一般0.5～2m。
中元古界双桥群上亚群（Pt22）：强风化板岩，抗风化能力较差，裸露基岩大多呈全强风化状。全强风化带厚5～8m，构成库盆。
3.1.2.3地质构造及地震
工程区地质构造单元位于扬子准地台、江南台隆、九岭～高台山（八字脑）台拱、鄱阳凹陷区内。
鄱阳北区在古隆起基底的背景上断陷而形成。燕山构造旋逥期间，强烈断块运动才开始逐步断陷下沉，形成晚白垩世及其以后的陆相碎屑建造。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）之界定，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.35s。区域稳定性较好。
3.1.2.4水文地质条件
库区属滨湖丘陵地貌，区内地表水系发育，径流强烈。本区水文地质条件较简单，地下水类型根据赋存介质及埋藏特性，分为孔隙潜水和基岩裂隙潜水等。
（1）孔隙潜水：赋存于第四系冲洪积地层及残坡积粗颗粒地层中，主要接受大气降水及地表水补给，向下游河谷低洼地带径流排泄。
（2）基岩裂隙潜水：赋存于基岩浅部节理、裂隙密集带中，其径流取决于浅层节理、裂隙发育连通程度、裂隙充填状况和岩体的风化程度，主要沿节理、裂隙密集带形成富水带，接受大气降水及地表水的补给，向下游径流排泄。
地下水埋藏浅，与地表水水力联系密切，其径流与地表水基本一致。地下水动态类型为径流型，水量随季节性变化明显。
3.2工程地质条件及评价
3.2.1坝体质量评价
大坝为心墙坝，坝壳由碎石土料填筑，坝顶高程91.26~93.09m，坝顶轴线长63m，最大坝高13m，坝顶宽0.8~1.97m；上游坡坡比1:2.36~1:2.96，下游坝坡坡比1:2.55~1:5.76；上游无护坡，坝顶无护面，下游无排水沟；坝脚无反滤排水设施。
坝体主要由坝壳填土组成，坝壳取一组碎石、砾土扰动样，其物理、力学性质参数如下：碎石（＞60mm）7.4%，角砾（60～2mm）77.3%，砂粒（2～0.075mm）12.4%，粉粒（0.075～0.005）2.9%，注水试验渗透系数建议值为2.65E-3cm/s；含水量（w）21.0.5%，湿密度（ρ1.85g/cm3，干密度（ρd）1.53cm3，饱和密度（ρsat）1.97g/cm3，孔隙比（e）0.787，土粒比重（Gs）2.73g/cm3。粘聚力建议值c=0kpa，摩擦角建议值Φ=23.0°重型圆锥动力触探试验锤击数为6～8击，平均值7击；承载力特征值fk=260Kpa；根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录Ｍ《土的渗透变形判别》中的判别方法，坝壳填土满足条件：Cu (不均匀系数4697) ＞5，pc 25%＜ pc (土的细粒含量)＜35%。渗透变形破坏类型为管涌型，由于试验资料不全，无法按公式计算临界水力坡降值，允许渗透坡降建议取经验值0.25。
坝壳由人工堆填，未压实，填筑质量差，具强透水性。坝脚无排水反滤设施。
3.2.2坝基工程地质条件及评价
坝基落在第四系全新统冲洪积砾质壤土上，部分落在强风化板岩之上。据手摇钻探及探坑揭露坝基地层分述如下：
（1）第四系全新统冲洪积砾质粉质壤土层（al+plQ4）：仅分布于河谷及山前冲积平原，为山间沟谷地段的河床相冲洪积物，黄褐色，可塑状，厚度约为1.0～2.0m。取原状样进行室内试验，其物理、力学性质参数如下：
表3.3.3 坝基砾质粉质壤土颗粒分析成果
颗粒组成（粒径mm）
允
许
渗
透
坡
降
Ｉ允
卵石
砾
砂
粉粒
粘粒
限
制
粒
径
d60
有
效
粒
径
d10
不
均
匀
系
数
Cu
粗
中
细
粗
中
细
200
～
60
60
～
20
20
～
5
5
～
2
2
～
0.5
0.5
～
0.25
0.25
～
0.075
0.075
～
0.05
0.05
～
0.005
＜0.005

7.0
9.8
3.6
5.6
7.3
3.4
44.8
18.5
0.042
0.003
10.5
0.41
含水量W=29.4%，湿密度ρ=1.93g/cm3，干密度ρd=1.49g/cm3，
饱和容重ρsat=1.94g/cm3，孔隙比e＝0.828，比重Gs=2.72，
液限WL17 =45.6%,塑限Wp=21.50，塑性指数Ip=24.1，液性指数IL=0.33，
压缩系数a1-2=0.314a-1，压缩模量Es=5.82Mpa，
粘聚力C=32.8kpa，摩擦角Φ=19.7°
室内垂直渗透系数：K=2.95E-04cm/s，
允许渗透坡降，采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）附录M中的判别方法，根据颗粒分析统计可知：d70=0.07mm，d10=0.002mm，粗细粒区分粒径df=(d70*d10)1/2=0.012mm，土的细粒含量pc==38%>35%，故坝身填土的渗透变形破坏为流土型。
由流土型的临界水力坡降Jcr=(Gs-1)(1-n)计算得下部填土的临界水力坡降为0.94。由于流土破坏为整体性破坏，对大坝的危害较大，渗流安全系数（取值范围2.0-2.5）取2.3，即允许渗透坡降为：I允＝I临／IＫ=0.94/2.3=0.41。
（2）中元古界双桥群上亚群（Pt22）：坝址区出露岩性为板岩为主，土黄色，岩石抗风化能力差，板状构造，全强风化带厚3～5m。基岩裂隙发育，表层约4m属强风化，渗透性较强，存在渗漏问题。
坝基覆盖层为砾质壤土，下伏强风化板岩，均具中等透水性。
3.2.3坝肩及近坝库岸工程地质条件及评价
两坝肩为强风化板岩，具中等透水性；近坝库岸未见不良地质现象。
3.2.4溢洪道场址工程地质条件及评价
本次对溢洪道底板及边墙进行砼衬护，衬护长度10m，进口控制段底高程为90.40m，进口段底宽5m控制段底宽4m。
溢洪道地基为强风化板岩，承载力满足要求。
3.2.5 输水建筑物工程地质条件及评价
灌溉涵管位于大坝左坝段，为现浇砼管，内径为0.30m，长65m，进口底高程81.23m，出口底高程80.74m，进口为斜拉闸控制。
涵管管基持力层为强风化板岩，承载能力满足要求。
3.3天然建筑材料
3.3.1土料
本次勘查所选粘性土料场位于水库库区内，植被一般；平均运距2km，可开采量约5万m3，土质为黄褐色含砾粉质壤土，含水量低，硬可塑，所调查的土料场贮量完全满足要求。
料场土颗粒分析成果：砾石（＞2mm）2.0.5%、砂粒（＞0.075mm）16.4%、粉粒（0.075～0.005mm）55.6%、粘粒（≤0.005mm）25.8%；击实试验成果：最优含水量为20.3%、最大干密度为1.61g/cm；击实后土样力学指标：压缩系数0.19Mpa-1、压缩模量8.3Mpa、凝聚力29.3kpa、内摩擦角18.6°；室内渗透系数K=4.75E-6cm/s。
土料颗粒组成（粒径mm）
卵石
砾
砂
粉粒
粘粒
粗
中
细
粗
中
细
200~
60
60~
20
20~5
5~2
2~0.5
0.5~
0.25
0.25~0.075
0.075~0.005
＜0.005

2.6　
3.4　
2.3
4.8
4.7
5.3
60.8
16.1
3.3.2块碎石料
库区无块石料，块石到县城购买，岩性为花岗岩，质地坚硬，质量满足要求，贮量丰富，运距约52km。
3.3.3砂料
工程区内无砂、卵石料，可到县城购买，质量满足要求，运距52km。
3.4 结论与建议
⑴工程区地质构造单元位于扬子准地台、江南台隆、九岭～高台山（八字脑）台拱、鄱阳凹陷区内。工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.35s。区域稳定性较好。
⑵库区位于鄱阳湖土塘河支流，为低矮丘陵地貌，物理地质作用表现为强烈的风化剥蚀，岸坡多为裸露基岩，第四系覆盖层较发育，在山脚冲沟、河谷内见有厚度不等的松散堆积物。
⑶坝壳由人工堆填，未压密，填筑质量差，具强透水性。上下游坡未护坡，坡面高低不平。
⑷坝基冲洪积砾质壤土，具有中等渗透性。
⑸溢洪道及坝下涵管地基土均为强风化板岩，承载能力较好。
⑹工程所需天然建筑材料主要是粘性土料，粘性土料在库区附近有产地，运距2km，质量满足设计要求，开采运输方便；块石、砂、卵石到县城购买，运距约52km。

50

4工程除险加固设计
4.1工程任务和规模
4.1.1水库综合利用要求
本工程综合利用要求主要有：
（1）灌溉：设计灌溉面积为300亩。目前实际仅灌溉200亩，需利用水库设计兴利库容蓄水达到设计灌溉面积。
（2）防洪：水库下游村庄有1800人、1500亩耕地，及3个自然村，水库一旦失事，将给下游人民生命财产造成巨大的损失，因此要求对水库进行除险加固工程建设，确保防洪安全。
（3）养鱼：大麦冲水库养鱼条件好，正常蓄水位有40亩水面，但由于水库建成后大部分时间内均限制水位运行，养鱼产量低。水库加固后可使养鱼业恢复正常。
4.1.2洪水标准
大麦冲水库于1956年冬开工， 1957年春竣工并开始蓄水运行。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小（2）型水库。
根据《水利水电工程等别划分及洪水标准》（SL252-2000），工程等别为Ⅴ等，永久性主要建筑物为5级，次要建筑物属5级。根据《防洪标准》（GB50201-94）规范，本工程设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。
4.1.3洪水调度方式
水库起调水位为溢洪道宽顶堰顶高程90.40m，泄洪调度方式是：汛前水位控制在90.40m，低于90.40m水库不泄洪；库水位高于90.4m时，溢洪道为开敞式，无闸门控制，按泄洪能力自由泄洪；最高库水位出现后，来水流量小于泄流能力，库水位下降，当库水位降到正常蓄水位90.40m，溢洪道停止泄洪，水库维持正常蓄水位运行。
4.1.4洪水调节成果
根据大麦冲水库设计洪水过程、水库库容曲线、加固后溢洪道的泄流曲线等基本资料，依照洪水调度方式，利用水量平衡原理，采用试算法进行洪水调节计算。经计算，大麦冲水库设计（P=5.0%）洪水位为91.82m，相应库容为10.1×104m3，最大下泄流量为10.5m3/s；校核(P=0.5%)洪水位为92.30m，相应库容为11.3×104m3，最大下泄流量为16.3m3/s；调洪库容为4.0×104m3，最大下泄流量为7.46m3/s。
表4.1.1 大麦冲水库洪水调节计算成果表
项目
单位
P=5.0%
P=0.5%
洪峰流量
m3/s
12.1
18.1
最大下泄流量
m3/s
10.5
16.3
设计水位
m
91.82
92.30
相应库容
104m3
10.1
11.3

4.5.2.4泄流能力计算
溢洪道堰顶高程为90.40m，底宽为4.0m，溢流堰为自由出流宽顶堰，溢洪道无引水渠段，只设引水口，列水库进水口1-1与堰顶2-2断面能量方程，推求其泄流能力计算公式：

式中：B—溢洪道底板宽度，m；
H0—溢洪道进水口水头，H0＝H+V2/2g，由于1-1断面在库内，水域宽阔，流速水头近似为零；
m—流量系数，无坎宽顶堰，查表；
—侧收缩系数，流量系数中一并考虑；
b—过水断面净宽，为4.0m；
计算得溢洪道库水位~泄流量关系，见表4.5.6。
表4.5.6 库水位～溢洪道泄流量关系表
库水位Z（m）
90.4
90.6
90.8
91.2
91.6
92
92.2
92.6
93.0
流量Q(m3/s)
0
0.55
1.57
4.43
8.15
12.54
14.97
20.22
25.98
根据上述溢洪道库水位~泄流关系曲线，经水文调洪演算，确定水库校核洪水位（P=0.5%）为90.30m，相应溢洪道下泄流量16.1m3/s；设计洪水位（P=5.0%）为91.82m，相应溢洪道下泄流量10.5m3/s。

4.2主要加固项目
4.2.1工程存在的主要问题
大麦冲水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小（2）型水库；大麦冲水库于1956年冬开工， 1957年春竣工并开始蓄水运行。枢纽工程主要建筑物有：大坝、溢洪道、灌溉涵管等。
（1）大坝
大坝上、下游坡不规则，坝坡陡，坝坡杂草丛生，左、右坝肩与山体结合处存在渗漏通道，上游坝坡未护坡，下游无坡面排水沟系，下游坝脚无反滤排水设施，坝顶无护面。
（2）溢洪道
溢洪道为位于坝体右侧，混凝土衬护，已剥落破损，长10m进口控制段底高程为90.40m。
（3）灌溉涵管
灌溉涵管位于大坝左坝肩，为内径,30cm素砼管，结构强度低，斜拉闸控制，进口砼老化，拉杆支墩破损严重，平管存在渗漏，水库效益得不到发挥。
（4）工程管理设施
管理设施：设水、雨情测报系统，新建管理用房和上坝公路。
4.2.2工程主要加固项目及内容
根据工程现状存在的问题，本次加固设计拟针对性提出加固方案。
大坝：加固大坝，上、下游坝坡整坡，上游增设粘土斜墙和预制块护坡，下游设贴坡反滤等，使工程能达到规范要求，安全运行。
溢洪道：对底板及边墙采用砼衬护，衬护长度10m。
灌溉涵管：对平管进行原址拆除重建，新建斜拉闸，内径60cm，进口采用φ20cm铸铁拍门。
管理设施：设水位标尺，新建管理用房和上坝公路。
4.3设计依据
4.3.1工程等别与建筑物级别
大麦冲水库总库容11.3×104m3，根据《水利水电工程等别划分及洪水标准》（SL252-2000），工程等别为Ⅴ等，永久性主要建筑物为5级，次要建筑物属5级。设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。
4.3.2设计基本资料
4.3.2.1特征水位及流量
经本阶段复核，特征水位及流量如下：
校核洪水位（P=0.5%） 92.30m
设计洪水位（P=5%）