绵江水库除险加固设计-水利水电工程大学本科毕业论文

绵江水库除险加固设计-水利水电工程大学本科毕业论文

编号：XXXX大学本科毕业论文（设计）（2016届）题目：绵江水库除险加固设计院别：水利水电学院专业：水利水电工程姓名：XXXXX指导教师：XXXXX完成日期：2016年5月14日41n摘要绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小（2）型水库。大坝建成多年以后，出现许多的险情，主要表现为坝体坝基渗漏，溢洪道冲刷严重，放水设施老化严重。针对该问题，本次设计重点是对水库的除险加固，其设计的主要内容为：通过对绵江水库复核基本资料为水文设计洪水复核、洪峰流量以及溢洪道最大泄洪能力复核、大坝渗流分析、稳定分析、除险加固方案设计、溢洪道加固设计等。坝体要进行渗流分析和坝体加高方案确定，完成坝体的渗流分析和稳定分析，并完成坝体加固设计，起到保障下游城镇居民生命财产安全的作用。关键词：坝体；渗流；洪水位；溢洪道；除险加固AbstractThedaminMianjiangreservoirislocatedinJiangyouCity,SichuanProvince.Itisanirrigation,floodcontrol,smallfishandotherintegratedfunctions(2)reservoir.Ithasbeenbuiltformanyyears,sotherearemanyproblemssuchasseepagedam,spillwayerosionserious,drainagefacilitiesaging.Focusontheseissues,thisdesignmainlytoreservoirreinforcement,themaincontentsincludethedesignfloodreview,peakdischarge,recheckcomputationofspillwaymaximumdischargecapacity,theanalysisofdamseepage,theanalysisofdamstability,thedesignofreinforcementandspillwaystrengthening,allofthisbasedontheMianjiangreservoirbasisofbasicdata.Inordertoprotectdownstreamresidents,wehavetodoanalysisofdamseepage,andcompletethedamheighteningproject.Keyword:Dam;seepage;flood;spillway;reinforcement41n前言11综合说明21.1绪言21.1.1研究的意义与目的21.1.2国内外研究成果21.1.3研究的思路与内容21.2工程概况21.2.1水库存在病险情况31.3水文31.3.1水文特征31.4工程地质31.4.1地形地貌41.4.2地层岩性41.4.3地质构造与地震42水文分析计算42.1工程等级及洪水标准42.2设计洪水复核42.2.1设计暴雨52.2.2设计洪峰流量52.2.3设计洪水总量72.2.4设计洪水过程线82.2.5结论102.3调洪演算102.3.1水库洪水调节计算102.3.2调洪计算及成果分析113工程地质与坝高复核153.1坝区工程地质条件153.1.1工程地质153.1.2水文地质条件153.2天然建筑材料1641n3.2.1混凝土粗、细骨料163.2.2灌浆用粘土料163.2.3块石料163.3坝顶高程复核163.3.1基本资料163.3.2坝顶超高计算174主要建筑物分析加固设计204.1工程存在问题204.1.1大坝及坝基204.1.2溢洪道214.1.3放水设施214.1.4其他214.2设计依据214.2.1设计基础资料214.3总体设计方案214.4挡水建筑物224.4.1设计资料224.4.2设计方案比较224.4.3除险加固设计224.4.4大坝渗流计算264.4.5大坝稳定计算284.5泄水建筑物314.5.1工程布置314.5.2水力计算334.5.3溢洪道结构与稳定计算364.6放水建筑物374.7水库安全监测设计375结论与建议385.1该水库设计结论385.2建议3841n5.3效益评价385.3.1经济效益385.3.2生态效益385.3.3社会效益38参考文献39致谢4141n前言绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，地理坐标为东经104°39′，北纬31°33′。主灌区位于涪城区龙门镇，水库距龙门场镇3公里，距绵江高等级公路3.5公里，距绵广高速路4公里。水库为拦蓄式水库，属涪江流域，坝址以上流域面积3.3平方公里，主河道长2.0公里，河槽平均比降22.34‰。总库容74.36万立方米，正常库容53万立方米，死库容1.86万立方米，灌溉农田2180亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小（2）型水库。水库枢纽由大坝、溢洪道、放水设施组成。大坝为均质土坝，最大坝高18.25m，坝长150m，坝顶宽4.32m，坝顶高程为547.6m，坝顶为砼路面。上游坝坡：上游坝坡坡比为1:2.5，坝面为砼衬砌。下游坝坡：马道（高程538.22m，宽4.83m）以上坡比为1：2.5，马道以下坡比为1:3，马道以上坝面为砼框格草皮护坡，马道以下坝面为草皮护坡，马道未衬砌。溢洪道位于大坝右岸，为开敞式正堰，堰顶高程为547.66m，堰顶净宽8.62m，溢洪道全长130m。溢洪道底板及跌水冲毁严重。放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.7×0.8m（宽×高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为0.2m，最大放水流量0.155立方米/秒。据现场发现，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭。根据《防洪标准》（GB50201-94）与《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）的规定，绵江水库属小（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。经本次复核，水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，现状校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。本次除险加固工程不改变溢洪道堰顶高程及堰顶宽度，故整治后，特征水位及其对应的库容不变。校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。41n1综合说明1.1绪言1.1.1研究的意义与目的水库除险加固工程对防洪减灾和当地经济建设发挥着十分重要的作用，是保障下游城镇居民生命财产安全的屏障，若水库出现溃坝现象，将会带来十分严重的后果。病险水库的存在一方面会使得水库长期得不到正常运转，汛期到来使得水库调蓄能力降低，同时对下游构成威胁，因此水库的除险加固任务已经刻不容缓。中国的土石坝多建于上世纪50到70年代，普遍存在水库设施老化等问题，坝体渗水漏水、坝身较薄弱等现象。作为一名水利水电工程专业的学生，本次的毕业论文就是要研究土石坝出现的问题以及解决问题的方法，要切合实际，理论与实践相结合，对土石坝进行一次专业的加固除险设计。1.1.2国内外研究成果20世纪以来，土石坝已经成为世界上最常见的的一种坝型，与其它坝型相比较，土石坝都占了绝对的优势。国内土石坝大多建于建国初期，由于当时的技术条件不成熟，导致许多土石坝出现了各种问题。其中最重要的是渗漏问题，但是许多土石坝没有检测设施，渗流问题难以发现，国外在解决渗流问题上技术已经趋于成熟，而国内的技术还有待于提高。1.1.3研究的思路与内容（1）通过水文资料，推求设计暴雨，通过公式推求设计洪水，并根据水量平衡方程原理进行调洪演算。根据《水库大坝安全评价导则》对大坝坝高、心墙高程以及溢洪道高程进行校核，确保大坝安全抗洪和泄流。（2）对大坝溢洪道和排水设施进行改造，对大坝建筑物出现问题的地方进行设计与修整。1.2工程概况绵江水库大坝坝址位于四川省江油市方水乡绵江村，地理坐标为东经104°39′，北纬31°33′。41n主灌区位于涪城区龙门镇，水库距龙门场镇3公里，距绵江高等级公路3.5公里，距绵广高速路4公里。水库为拦蓄式水库，属涪江流域，坝址以上流域面积3.3平方公里，主河道长2.0公里，河槽平均比降22.34‰。总库容74.36万立方米，正常库容53万立方米，死库容1.86万立方米，灌溉农田2180亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合功能的小（2）型水库。1.2.1水库存在病险情况（1）大坝①库区右岸存在边坡垮塌现象，直接影响溢洪道泄洪；②大坝右坝肩排水沟未衬砌，淤积严重；③大坝下游坝坡马道及以下未衬砌，坝下涵管出口位置损坏约10m长；④大坝下游坝坡存在渗漏现象；⑤大坝下游坝坡存在白蚁活动迹象；（2）溢洪道溢洪道底板及跌水冲毁严重。（3）放水设施放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.7×0.8m（宽×高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为0.2m，最大放水流量0.155立方米/秒。据现场发现，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭，闸房存在漏雨现象。（4）观测及管理设施水库无水情、沉降位移及渗流等观测设施；水库管理房老化严重且面积太小，为砖砌瓦房，面积为9m2，已无法正常使用。1.3水文1.3.1水文特征经本次复核，水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇，现状校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。1.4工程地质41n1.4.1地形地貌工程区位于四川盆地中部浅丘区，总体地势北西高南东低，地貌类型为构造剥蚀型与侵蚀堆积型。其构造剥蚀型地貌单元主要为丘陵，以浅丘为主，表现为圆形山包、条状山脊，其山顶海拔高程一般为400～600m，相对高差100～200m；侵蚀堆积型地貌单元包括山间凹地及河谷，其山间凹地相对较为平缓，多呈阶地状缓倾，其凹地宽一般为100～300m左右，沿各山包间绵延分布。河谷地貌主要为河床、漫滩及阶地，阶地沿涪江两岸广泛分布。1.4.2地层岩性工程区主要出露地层为白垩系苍溪组内陆河湖相沉积物，岩性主要为由砖红色、紫红色泥岩、紫红色砂岩不等厚互层构成，间夹凸镜状砾岩，其层内水平方向上岩相变化大；砂岩多尖灭或呈透镜体状；泥岩强度较低，岩性弱，易风化，碎裂崩解。1.4.3地质构造与地震据1/100万《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》（国家标准第1号修改单）查得：工程区地震动峰值加速度值为0.10g，对应的基本烈度为7度，地震动反应谱特征周期为0.40s2水文分析计算2.1工程等级及洪水标准根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的相关规定，绵江水库属小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为Ⅴ级,校核洪水标准为200年一遇（P＝0.5%），设计洪水标准为20年一遇（P=5.0%），下游消能防冲设计标准为20年一遇（P＝5.0%）2.2设计洪水复核由于本水库流域集水面积较小，无实测洪水资料及地表径流流料，故本次设计根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》1984年版（下文简称《手册》）和四川省水文水资源勘测局于2006年12月新编制的《四川暴雨统计参数图集》，采用推理公式法由设计暴雨推求设计洪水，集水面积为3.3km2。41n2.2.1设计暴雨年最大1/6、1、6、24小时暴雨，由《四川暴雨统计参数图集》查读出各历时暴雨均值、变差系数、皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数KP值，则各时段设计频率年最大暴雨量按下式求得：(2-1)式中：——各时段暴雨平均值，mm；KP——皮Ⅲ模比系数；——暴雨量，mm。各时段设计频率年最大暴雨量计算成果见下表。表2-1绵江水库各时段设计频率年最大暴雨量成果表历时h(h)最大暴雨量均值H(mm)变差系数CVCS/CVKP设计频率最大暴雨量HP(mm)10%5%0.50%10%5%0.50%1/616.30.343.51.461.652.2423.8026.9036.51145.00.383.51.511.732.4367.9577.85109.35680.00.463.51.611.92.84128.80152.00227.2024115.00.503.51.661.993.06190.90228.85351.902.2.2设计洪峰流量绵江水库无三查三定资料，本次采用推理公式法计算洪峰流量，推理公式法的基本关系式为：(2-2)式中：——洪峰流量（m³/s）；——洪峰径流系数；——暴雨雨力，即最大1小时暴雨量（mm/h）；——集水面积（km²）；——流域汇流时间（h）；——暴雨公式的衰减指数。（1）流域特征值根据万分之一航测图进行量算，采用本次经复核的集水面积、主河道长度41n、平均比降，流域特征系数按下式求得：（2-3）绵江水库流域特征值表见下表。表2-2绵江水库流域特征值表F（km²）L（km）J（‰）θ3.3222.345.269（2）产流参数μ和汇流参数m根据本流域自然地理条件及下垫面情况，产流参数μ及汇流参数m属盆地丘陵区。①由《手册》中产流参数μ值综合成果表查得，（mm/h），=0.18，，查得相应的值，产流参数值按下式求得：(2-4)式中：②由《手册》中汇流参数m值综合成果表查得，θ=1～30时，汇流参数m值按下式求得：(2-5)（3）暴雨衰减指数n、暴雨雨力S根据各时段暴雨量，采用《手册》中暴雨公式计算及：当历时1/6～1小时范围内时，，；（2-6）当历时1～6小时范围内时，，；（2-7）当历时6～24小时范围内时，，。（2-8）经计算判定，本水库汇流时间在1～6小时范围内，暴雨衰减指数及暴雨雨力应按及相应的计算公式计算。（4）=1的流域汇流时间、洪峰径流系数及流域汇流时间41n=1的流域汇流时间按右式计算：（2-9）式中：n——衰减指数；θ——流域特征系数，θ=5.269；S——暴雨雨力，mm/h；m——汇流参数经计算判定，本水库控制流域为全面汇流，洪峰径流系数按下式计算：；(2-10)流域汇流时间按右式计算：；(2-11)（5）根据以上求得的各参数按推理公式计算设洪峰流量，计算成果见下表。表2-3绵江水库推理公式各参数及洪峰流量计算成果表P(%)暴雨衰减指数n暴雨雨力S(mm/h)产流参数μ(mm/h)汇流参数mτ0(h)洪峰径流系数ψ汇流时间τ(h)洪峰流量Qp(m³/s)100.64367.9534.740.5611.3060.9091.34446.8750.62777.8545.090.5611.2520.9181.28556.040.50.592109.3566.010.5611.1310.9351.15486.222.2.3设计洪水总量设计洪水总量根据《手册》中分区综合暴雨径流关系，由设计暴雨推求。（1）设计暴雨根据设计流域的集水面积按单峰洪水确定相应的设计暴雨历时（集水面积为3.3km2）按下式计算：=12.8=17.254（h）(2-12)经计算，本流域设计暴雨历时=17.254＜24h，应采用短历时暴雨公式计算设计暴量：（短历时暴雨公式）(2-13)式中：、——暴雨衰减指数、暴雨雨力。41n（2）设计洪水总量设计洪水总量按下式计算：(万m³)(2-14)式中：—流域面积（km²）；—径流系数；—历时的设计暴雨量（mm）；绵江水库设计洪水总量计算成果见下表。表2-4绵江水库设计洪水总量计算成果表P(%)设计暴雨历时T(小时)设计暴雨HTP(mm)径流系数α洪水总量Wp(万m³)1017.254173.830.80946.415.017.254207.610.83357.070.517.254317.100.86390.312.2.4设计洪水过程线绵江水库无三查三定资料，且水库修建于70年代，无存档资料可查，本次设计采用《手册》中刊印的东部地区单峰（峰中型）概化过程线模型推求设计洪水过程线。（1）根据设计洪水总量与设计洪峰流量，计算设计洪水过程线的概化矩形历时，按下式推求：(2-15)式中：—设计洪水总量（万m³）；—设计洪峰流量（m³/s）。（2）根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，在《手册》中选用东部地区单峰（峰中型）概化过程线模型相对坐标算出～，加上基流量：涪江、嘉陵江、渠江：基流Q基=0.014F0.984=0.014=0.045设计洪水过程线成果见下表及下图。41n表2-5绵江水库设计洪水过程线成果表P=5.00%P=0.50%t(h)Qt(m3/s)t(h)Qt(m3/s)0.000.050.000.050.312.850.324.360.425.650.448.670.5711.250.5817.290.6922.460.7134.530.8933.670.9251.771.1344.881.1669.021.4053.281.4481.951.7056.091.7586.261.9853.282.0481.952.3144.882.3769.022.7933.672.8751.773.5022.463.6034.534.6411.254.7817.295.955.656.128.677.302.857.514.3610.900.0511.210.05图中t:时间（h）Qt：洪水在各时间点的流量,m3/s41n时间t(h)流量Q(m3/s)图2-1绵江水库设计洪水过程线图2.2.5结论通过调查和分析计算，绵江水库二十年一遇洪峰流量也与本次计算结果也十分接近。2.3调洪演算2.3.1水库洪水调节计算（一）基本资料（1）水库库容曲线复核绵江水库库容关系曲线及图详见下表。（2）水库泄流能力复核绵江水库的泄流设施主要有溢洪道和放水涵管，由于放水涵管的最大放水流量较小，因此，本工程主要由溢洪道泄流。溢洪道下泄流量计算公式采用《溢洪道设计规范》(SL253—2000)A.2.3式：（2-16）式中：——流量，m³/s；41n——总净宽（m）；——侧收缩系数；—流量系数，查表A.2.3-2；H0——堰上水头（m）。绵江水库溢洪道位于大坝右岸，溢洪道进口为开敞式宽顶堰，控制段堰顶高程544.76m，堰顶净宽8.62m，溢洪道全长130m。由于本次整治设计不对现状溢洪道宽度及控制段堰顶高程进行调整，因此现状溢洪道和整治后溢洪道水位与下泄流量关系一致，详见下表及下图。表2-6溢洪道堰上水位～下泄流量关系表水位(m)544.76544.96545.16545.36545.56545.76545.96546.16流量(m³/s)0.001.403.967.2811.2115.6620.5925.94水位(m)546.36546.56546.76546.96547.16547.36547.56547.76流量(m³/s)31.6937.8244.2951.1058.2265.6573.3781.37图2-2溢洪道堰上水位～泄流量关系曲线图2.3.2调洪计算及成果分析在调洪计算中，未计动库作用，洪水调节方法采用列表试算法，其公式如下：（2-17）41n式中：、——计算时段初、末入库流量，m3/s、——计算时段初、末溢洪道下泄流量，m3/s、——计算时段初、末的库容，m3——计算时段，h水库下泄流量和库存水量是库水位的函数：；（2-18）本工程采用列表试算法，现状及整治后水库溢洪道均为开敞式，故调洪时起调水位为水库正常蓄水位544.76m，调洪时只计入溢流堰泄洪。由于本次设计不对现状溢洪道宽度及控制段堰顶高程进行调整，因此现状溢洪道和整治后溢洪道调洪计算过程及成果一致，详见下表及下图。表2-7P=5.0%频率下水库泄洪过程线成果表时间（h）0.000.310.420.570.690.891.131.401.701.982.31入库流量（m3/s）0.052.855.6511.2522.4633.6744.8853.2856.0953.2844.88出库流量（m3/s）0.000.150.310.701.404.7611.6721.9631.7538.9242.63时间（h）2.793.504.645.957.3010.90入库流量（m3/s）33.6722.4611.255.652.850.05出库流量（m3/s）40.9732.7319.7610.135.611.1041n图2-3P=5.0%频率下水库泄洪过程线图表2-8P=0.5%频率下水库泄洪过程线成果表时间（h）0.000.320.440.580.710.921.161.441.752.04入库流量（m3/s）0.054.368.6717.2934.5351.7769.0281.9586.2681.95出库流量（m3/s）0.000.230.481.102.869.0821.8237.3354.0265.08时间（h）2.372.873.604.786.127.5111.21入库流量（m3/s）69.0251.7734.5317.298.674.360.05出库流量（m3/s）69.5364.3249.2128.6414.727.801.3341n图2-4P=0.5%频率下水库泄洪过程线图4、调洪计算成果用已知的库容曲线及洪水过程线、溢流堰水位流量关系曲线，采用列表试算法求解水量平衡方程，得到本水库的调洪计算成果见下表。41n表2-9水库现状调洪计算成果表溢洪道项目单位洪水频率5.00%0.50%入库洪峰流量m³/s56.0486.22入库洪水总量万m³57.0790.31现状（B=8.62）溢洪道堰顶高程m544.76544.76起调水位m544.76544.76最高库水位m546.71547.46溢流道最大泄量m³/s42.6369.53调洪库容万m³14.9621.36总库容万m³67.9674.36表2-10水库整治后调洪计算成果表溢洪道项目单位洪水频率5.00%0.50%入库洪峰流量m³/s56.0486.22入库洪水总量万m³57.0790.31整治后（B=8.62）溢洪道堰顶高程m544.76544.76起调水位m544.76544.76最高库水位m546.71547.46溢流道最大泄量m³/s42.6369.53调洪库容万m³14.9621.36总库容万m³67.9674.363工程地质与坝高复核3.1坝区工程地质条件3.1.1工程地质工程区位于四川盆地中部浅丘区，总体地势北西高南东低，地貌类型为构造剥蚀型与侵蚀堆积型。3.1.2水文地质条件41n区内水文地质条件较为复杂，根据地下水的赋存条件和水力性质，区内地下水主要类型有松散堆积层孔隙水和碎屑岩裂隙水二大基本类型。3.2天然建筑材料本工程所需天然建筑材料为混凝土粗、细骨料、灌浆用粘土料及块石料。3.2.1混凝土粗、细骨料工程区邻近涪江有砂卵砾石料分布，本次调查砂石料场位于龙门镇涪江河边，该料场中混凝土细骨料（砂）的成分主要为石英、长石等，筛洗后含泥量小于3%，不存在碱活性；其混凝土粗骨料（卵砾石）成分主要为中-微风化的石英砂岩、石英岩、灰岩等，次为脉石英等，石质坚硬，磨圆度好，级配较好，不存在碱活性；且该料场用料主要供给于周边城镇建筑，其质量可满足设计规范要求，且其储量丰富，现有粗骨料约3.0万方，细骨料1.5万方，储量满足工程需要。其至工程区运距在5.0km左右。3.2.2灌浆用粘土料本次调查了工程区10.0km外绵阳金家岭一粘土料场，该料场位于涪江高阶地上，面积约4000m2，其坡面耕作土层厚0.6m，其下为中上更新统高液限粘土，含有灰白高岭土、朦脱土等矿物，可开采厚度为2.50m左右，剥采比1：4.1，其储量约10000m3，储量满足要求。该粘土料塑性指数为17.6，砂粒含量4.68%，粉粒含量47.23%，粘粒含量48.09%，胶粒含量37.65%，结合相关工程经验，该粘土可作为灌浆用粘土料，但为选择合适的灌浆参数，建议在施工前进行灌浆试验。3.2.3块石料经调查，工程区附近条块石料较丰富，故工程所需条、块石料可就近开采。本次调查了条块石料场位于工程区左下游附近3.0km处一已开采条石料场，该料位于为一斜坡陡崖，其岩性为长石石英砂岩，弱风化层抗压强度20MPa左右，储量约2.0万方，质量及储量均满足工程需要，其至工程区运距为3.0km左右。3.3坝顶高程复核3.3.1基本资料绵江水库多年平均年最大风速为14m/s，风区长度D=0.2km，坝顶高程为547.60m41n，上游洪水位段坝坡坡率m=2.5，已衬护，以及坝前平均水深H等资料。3.3.2坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），鹤地水库公式适用于丘陵、平原地区水库，坝顶超高依据《规范》，分别以现状及整治后的参数计算。=++（3-1）式中：y——坝顶超高(m）；R——波浪爬高(m）；e——风壅水面高度(m）；A——安全加高(m)。（1）波浪爬高R①平均波高与平均波长鹤地水库公式计算。（3-2）(3-3)——累积频率为2%的波高（m）；查表A.1.8可得，从而计算出平均波高hm。②平均波浪爬高Rm按下式计算：（3-4）式中：m——迎水面坝坡系数，（m=1.5～5.0）；——坝坡糙率及渗透性系数，按《规范》表A.1.39-1选用；41n——经验系数，按《规范》表A.1.39-2选用。③设计波浪爬高本水库大坝为级别为5级，设计波浪爬高R采用累积频率为5%的爬高值R5%。（3-5）式中：——按《规范》表A.1.13选用。（2）风壅水面高度e（3-6）式中：e——计算点处的风壅水面高度，m；V——设计风速，；D——风区长度，m；Hm——库前水位平均水深，m；——综合摩阻系数，取3.6×10-6；——计算风向与坝轴线法线的夹角，°。（3）坝顶安全加高A本水库大坝为级别为5级，坝顶安全加高在正常运用条件下取0.50m，在非常运用条件下取0.3m。本次除险加固不改变溢洪道堰顶高程及堰顶宽度，故整治后整治后坝顶超高与现状坝顶超高计算结果一致。计算参数及成果见下表。41n表3-1绵江水库坝顶超高计算参数及成果表（现状及整治后）运用条件设计风速W(m/s)风区长度D(m)水域平均深度Hm(m)坝迎水面前水深H(m)坡度系数m坝坡糙率及渗透性系数K△经验系数Kw平均波高hm(m)正常运用2120013.5117.362.500.901.030.06非常运用1420014.2618.112.500.901.000.04运用条件平均波长Lm(m)平均波浪爬高Rm累积频率P=5%的爬高与平均爬高比值R5%/Rm设计波浪爬高R(m)风雍水面高度e(m)安全加高A(m)坝顶超高y(m)正常运用1.730.111.840.200.0000.50.70非常运用1.110.071.840.120.0000.30.42由表3-1可知，大坝超高现状和整治后正常运用均为0.7m，大坝超高现状和整治后非常运用均为0.42m。3、坝顶高程复核按照《规范》规定，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，分别按以下运用条件计算，取其最大值：（1）设计洪水位＋正常运行条件的坝顶超高；（2）正常蓄水位＋正常运行条件的坝顶超高；（3）校核洪水位＋非常运用条件的坝顶超高。按上述规定情况分别计算出现状及整治后坝顶高程，计算成果见表3-2。41n表3-2绵江水库坝顶高程复核成果表（现状及整治后）序号计算情况高程（m）需要最低坝顶高程现状防浪墙顶高程坝顶差值（1）设计洪水位546.71547.88547.900.02正常运用情况下的超高0.70坝顶高程547.41（2）正常蓄水位544.76正常运用情况下的超高0.70坝顶高程545.46（3）校核洪水位547.46非常运用情况下的超高0.42坝顶高程547.88（4）正常蓄水位544.76非常运用情况下的超高0.42地震安全加高0.50坝顶高程545.68现状及整治后：由上表3-2可知，现状及整治后防浪墙顶高程为547.90m高于满足《规范》要求的最低坝顶高程0.02，因此现状及整治后坝顶高程能满足规范要求。4主要建筑物分析加固设计4.1工程存在问题4.1.1大坝及坝基大坝：大坝为均质土坝，最大坝高18.25m，坝长150m，坝顶宽4.32m，坝顶高程为547.6m，坝顶为砼路面。上游坝坡：上游坝坡坡比为1:2.5，坝面为砼衬砌。下游坝坡：马道（高程538.22m，宽4.83m）以上坡比为1：2.5，马道以下坡比为1:3，马道以上坝面为砼框格草皮护坡，马道以下坝面为草皮护坡，马道未衬砌，坝坡存在大面积散渗现象。坝基：41n据现场长期观察，大坝坝脚未发现散浸现象及集中渗漏现象出现。坝基基础持力层为泥质粉砂岩，岩层缓倾，原修建水库清基较彻底，坝体与坝基接触带衔接较好，运行多年未发现坝基渗漏现象。4.1.2溢洪道溢洪道位于大坝右岸，为开敞式正堰，堰顶高程为547.66m，堰顶净宽8.62m，溢洪道全长130m。溢洪道底板及跌水冲毁严重。4.1.3放水设施放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.75×0.6米，最大放水流量0.155立方米/秒。据调查了解，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭。无渗漏现象。闸房存在漏雨现象。4.1.4其他水库无水、雨情、沉降位移及渗流等观测设施；水库管理房面积较小且老化严重。4.2设计依据4.2.1设计基础资料（1）四川省农田水利局《关于2014年小型病险水库除险加固工程初步设计报告编制大纲的通知》（川农水水库[2014]77号）；（2）《四川省水利厅关于实施病险和病险水库“清水工程”的通知》（川水函[2009]911号）；（3）涪城区水务局提供的普查资料；（4）水库实测地形资料、地质勘察资料及收集的其他相关资料。4.3总体设计方案1、对右坝肩及坝后排水沟清淤并衬砌。2、对大坝K0+010~K0+122段采用充填灌浆对坝体进行防渗处理。3、对马道及马道以下坝体进行平整，平整后，在马道上铺设0.1m厚砂垫层，在砂垫层上浇筑0.2m厚砼，马道两侧增设C20砼现浇齿墙，尺寸为0.3m×0.4m（宽×高），马道以下设贴坡排水体，由0.2m厚砂垫层、0.2m厚砂砾石垫层及干砌条石组成（见详图）。拆除重建损坏段10m长坝下涵管，采用浆砌条石进行衬砌。41n4、库区右岸边坡垮塌段增设50m长C20埋石砼现浇挡土墙。5、拆除溢洪道底板及跌水，采用C20砼现浇溢洪道底板及跌水，浇筑厚度为0.3m。6、更换放水设施三个放水孔的启闭闸门和钢丝绳，拆除人行便桥已损坏栏杆并增设不锈钢栏杆，长60m，对闸房顶做漏水处理。7、对大坝下游坝坡进行白蚁整治。8、增设水位及雨量观测设施，增设动态监管预警系统。拆除已老化管理房并新建60m2管理房。4.4挡水建筑物4.4.1设计资料（1）洪水标准：按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。（2）整治后特征水位及库容：校核洪水位为547.46m，总库容74.36万m³；设计洪水位为546.71m，相应库容67.96万m³；正常蓄水位544.76m，正常库容53.00万m³；死水位531.00m，相应库容1.86万m³。（3）坝顶安全加高：正常运用情况取0.5m；非常运用情况取0.3m。（4）坝坡抗滑稳定最小安全系数（采用瑞典圆弧法）：正常运用条件，[K]=1.15；非常运用条件Ⅰ，[K]=1.058。（5）库区多年平均最大风速V=14m/s；4.4.2设计方案比较大坝经安全鉴定以后，确定了浸润线逸出高度。整治设计根据施工、造价等各方面的比较工作，根据大坝现在的实际情况，深入分析产生的原因，综合相关要求，采用充填灌浆对大坝进行防渗处理。对全坝段坝体采用充填灌浆进行防渗，根据绵江水库工程地质勘察报告，坝基为弱透水层，故灌浆至坝体与坝基相交位置，灌浆孔布一排，孔距2m。4.4.3除险加固设计根据大坝存在的病险情况，整治方案如下：41n1、对右坝肩及坝后排水沟清淤并衬砌。其中，坝后排水沟长66m，坝肩排水沟长100m，渠道尺寸为0.6m×0.4m（宽×高），渠道边墙及底板均采用C20砼现浇，其中，边墙厚0.3m，底板厚0.2m，每10m设一分缝，采用沥青木板填缝。2、对大坝K0+010~K0+122段采用充填灌浆对坝体进行防渗处理。在坝顶布一排灌浆孔，孔距2m；大坝下游坝坡在马道（高程538.22m，宽4.83m）以上坡比为1：2.5，采用框格草皮护坡，马道以下坡比为1:3.0，坝面为草皮护坡，其坝脚上有平台，其外为堆石排水体。现坝体在桩号0+020～0+112段、高程537.6～533.0m间见有大面积散渗，目测流量0.2～0.5L/s。灌浆设计：（1）充填灌浆孔的布置灌浆孔沿原坝轴线布置，大坝坝体中段整治后沿轴线的灌浆布置长度112m，布置61孔，5个检查孔。（2）造孔①孔径：造孔应按照分序进行，孔径采用50-100mm；②孔向：造孔应保持铅直，偏斜度不大于孔深的2%；③基础钻孔用水冲洗，但压力不得超过设计压力；④造孔时应做好记录，发现特性情况应进行分析处理。根据《SL266-88》规范规定，终孔距离为1-2，本次设计采用2m。（3）充填灌浆深度充填灌浆底部紧接坝基弱风化线的顶部。（4）灌浆土料材料主要选择粉质粘土，要求土料颗粒细。①灌浆土料物理力学性能指标如表4-1。41n表4-1灌浆土料物理力学指标项目充填式灌浆塑性指标（%）10～15粘粒含量（%）20～45粉粒含量（%）40～70砂粒含量（%）＜10有机质含量（%）＜2可溶盐含量（%）＜8②为加速浆液凝固和提高后期强度可掺入5%～10%的水泥。同时为了提高泥浆的流动性，同时为了提高泥浆的流动性，可掺入干土重的0.5%～1%的水玻璃。以上掺量可以通过试验确定。表4-2浆液的物理力学指标项目充填式灌浆容重（t/m³）1.3～1.6粘度（s）20～70稳定性（g/cm³）0.1～0.15胶体率（%）＞70失水量（cm³/30min）10～30（5）灌浆方法和次序充填灌浆采用三序孔逐渐加密进行。每孔每次平均灌浆量每米深应控制在0.5～1.0m³，若遇洞穴可适当增加灌浆量和提高浆液的浓度。（6）灌浆压力灌浆压力系指灌浆管上端孔口压力，一般最大允许灌浆压力可在现场试验确定，也可按《土坝坝体灌浆技术规范》附录三推荐的估算公式进行估算。孔口压力一般小于4.9×104pa，最大允许灌浆压力△P现场确定，以不破坏坝体为准。（7）施工技术要求①严格按照《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-98）要求进行施工；②充填式灌浆采取分段灌注法，由下至上，下套管分段灌注，灌注长度5-10m；③加压充填灌浆应尽量避免坝面出现裂缝，应控制好灌浆量及灌浆压力，每次灌浆次数应通过试验确定，一般为5-10次；④41n灌浆中应先对第一序孔轮灌采取少灌多复的办法，待一序孔结束后在进行下序孔灌浆；⑤为防止发生意外，充填灌浆应尽量选择在非汛期的低水位进行，并加强安全观测；3、对马道及马道以下坝体进行平整，平整后，在马道上铺设0.1m厚砂垫层，在砂垫层上浇筑0.2m厚砼，马道两侧增设C20砼现浇齿墙，尺寸为0.3m×0.4m（宽×高），马道高程为538.22m，马道以下、532.21m以上设贴坡排水体，由0.2m厚砂垫层（粒径0.5mm~2mm）、0.2m厚砂砾石垫层（粒径2mm~7mm）及干砌条石组成，贴坡排水坡比为1：3（见详图）。浆砌条石深入532.21m平台以下0.5m，拆除重建损坏段10m长坝下涵管，采用浆砌条石进行衬砌。涵管尺寸为0.7m×0.8m（宽×高）。4、库区右岸边坡由于土质松动造成边坡垮塌约50m长，垮塌高程为544.50m，本次设计增设50m长C20埋石砼现浇挡土墙。挡土墙地下埋深1.0m，地面以上高度为4.0m，顶宽2.0m，底宽4.2m，内坡侧垂直，外坡侧坡比为1：0.3，前脚齿墙宽1.0m，高1.0m。5、白蚁治理（1）设诱杀坑在大坝外坡白蚁活动区域，根据白蚁危害程度和地形条件来确定，设置诱杀坑，规格为(40cm*30cm*30cm),坑挖成后，动用生物学和生物遗传学原理，用白蚁喜食的饲料调配拌灭蚁粉，此药高效，低毒，对人畜无害，符合国家药物标准，投入坑内覆盖好．白蚁有互相舔食的生活习性，取食这种慢性胃毒触杀剂的白蚁，在返回巢内途中一周左右倾巢死亡．设置这种高效低毒的诱杀坑，有良好的引诱性和毒力传递性，达到最佳诱杀效。（2）坝体打孔灌药在大坝外坡，有钢纤打孔，孔深70cm，孔距为隐患中心点1m，排距1.5m，呈梅花状分布，灌入水剂药吡虫啉，每孔施药，使药物深度浸润渗透土壤之中，不易挥发，形成十分均匀的毒土网，灭杀清挖过程中遗漏的幼龄巢和残余白蚁，有效地预防周山繁殖蚁飞来坝体营巢。（3）设隔离沟41n控制白蚁进入大坝的关键是：必须建立隔蚁带，以阻止其周边白蚁蔓延进入大坝，因为进入坝体的白蚁主要来源于坝两头的坝山结合部等区域，所以必须切断白蚁从大坝两端进入坝体，在大坝两端坝山结合部位设立防蚁隔离带，用宽0.5m、深0.7m沟，无间断，用高效、低毒、药效残留期较长的吡虫啉，加大正常使用深度，按2.5％深度2～3次对沟底及沟两壁进行喷洒，然后药物伴土回填，以阻止周边白蚁再次向大坝入侵蔓延，形成一道不可穿越的药物屏障、用效的毒土防护屋。通过上述治理后，保证其效果能达到98%，从而杜绝白蚁对大坝的危害。4.4.4大坝渗流计算（1）计算模型及程序说明对于符合达西定律的二向均质、各向同性土体的渗流，当土体已完全固结时，其水头函数符合拉普拉斯方程式：+=0，与之相应的定解条件为：（4-1）初始条件：；边界条件：水头边界：流量边界：z：坐标位置高程q：自由面下降或上升时从自由边界流入或流出渗流场的单宽流量本次渗流计算分析采用北京理正软件设计研究院编制的土石坝二维渗流计算程序，该软件基于二维稳定—非稳定渗流理论，用有限元法求解渗流水头并计算渗漏流量。（2）计算断面及参数的选择①计算断面大坝渗流计算选取老河床断面进行验算，此断面也为最大坝高断面，分析认为采取此断面进行渗流分析计算，基本可反映整个大坝的渗流性态。②渗透分区及渗透系数41n现状：大坝典型断面的渗透分区是以水库存档资料、地质调查、土工试验及大坝质量评价为基础，并结合现场检查和多年运行情况来确定，共分两个区。其中大坝坝体一个区，大坝坝基一个区。整治后：本次整治设计大坝，共分二个区。其中大坝坝体一个区，大坝坝基一个区，其中坝体和坝基区渗透指标与现状一致。各分区渗透系数取值采用室内土工试验成果结合经验取值，且综合施工回忆及运行期大坝质量检查而确定。各分区的渗透系数取值详见下表。表4-3绵江水库大坝典型断面各分区渗透指标表部位分区渗透系数（cm/s）坝体填筑土K14.0×10-4坝基岩层K28.00×10-5③允许坡降按照《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，允许渗透坡降由下式计算：[J]=(Gs-1)(1-n)/K（4-2）式中:Gs——表层土的土粒比重；n——表层土的孔隙率，经综合分析，坝体土的孔隙比e=0.064，计算的孔隙率n=e/(1+e)=0.068；K——安全系数，取1.5～2，此次取2；[J]=(2.02-1)(1-0.068)/2=0.48。（3）荷载组合（计算工况）根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，土坝渗流计算应考虑水库运行中出现的不利条件，本次渗流计算中考虑了下列水位组合：①上游正常蓄水位与下游相应水位；②上游校核洪水位与下游相应水位；③库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。（4）稳定渗流计算结果41n分别对现状与整治后的大坝按不同工况组合进行计算，绘制各种工况下的大坝浸润线及等势线图。①现状：现状大坝最大渗透坡降值及渗流量值见下表。表4-4绵江水库大坝典型断面渗流计算成果表（现状）计算工况渗透坡降J允许渗透坡降[J]出逸点高程（m）正常蓄水位0.4820.48538.83校核洪水位0.4960.48543.00校核洪水位降至死水位0.503(上游坡)0.48/②整治后：整治后大坝最大渗透坡降值及渗流量值见下表。表4-5绵江水库大坝典型断面渗流计算成果表（整治后）计算工况渗透坡降J允许渗透坡降[J]出逸点高程（m）正常蓄水位0.4820.48538.83校核洪水位0.4960.48543.00校核洪水位降至死水位0.503(上游坡)0.48/据大坝渗流计算分析，大坝各种工况下的渗透坡降值均大于允许渗透坡降值，整治后出逸点无保护措施，会发生渗透破坏，本次除险加固新增贴坡排水保护出逸点。4.4.5大坝稳定计算1、大坝稳定计算分析依据和条件（1）计算目的坝坡稳定复核计算的目的在于判别坝体在自重、各种情况的孔隙压力和外荷载在规范规定的工作条件（或荷载组合）下是否具有足够的稳定性，其最危险滑弧的最小安全系数是否满足规范要求，从而正确分析评价现状坝坡的稳定性。（2）计算条件根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），绵江水库属小（二）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为Ⅴ41n级,校核洪水标准为200年一遇，设计洪水标准为20年一遇。本次坝坡整体抗滑稳定分析中的特征水位采用防洪标准复核结果。（3）稳定安全系数根据规范：绵江水库枢纽工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为Ⅴ级，当大坝处于正常运用条件时，采用瑞典圆弧法所要求的坝坡最小抗滑稳定安全系数为1.15，当大坝处于非常运用条件Ⅰ时，坝坡最小抗滑稳定安全系数为1.058。2、计算内容及方法（1）计算内容坝坡抗滑稳定复核计算是在防洪标准复核和渗流安全评价成果的基础上进行的。大坝具体的计算工况如下：1）上游坝坡工况一：正常蓄水位降至死水位的上游坝坡。工况二：校核洪水位降至正常蓄水位再降至死水位的上游坝坡；2）下游坝坡工况一：正常蓄水位时稳定渗流期的下游坝坡；工况二：校核洪水位形成渗流情况的下游坝坡。（2）计算方法按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）及《水型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-96），对Ⅳ级枢纽工程，可采用瑞典圆弧法进行计算，计算中抗剪强度指标在计算下游坡的抗滑稳定时采用有效应力参数；在计算上游坡的抗滑稳定时分别采用有效应力和总应力参数。3、计算断面及参数指标的确定（1）计算断面的选择根据绵江水库坝体的结构情况，坝坡整体抗滑稳定计算断面的选择参照坝体渗流计算所选取的断面。41n（2）计算参数的确定1）抗剪强度指标的确定本次大坝稳定复核，各分区渗透系数取值采用土工试验资料结合经验取值，大坝坝体材料计算参数选取结果见下表。表4-6大坝稳定计算参数选取表项目岩土名称湿密度饱和密度浮密度非饱和固结快剪饱和固结快剪压缩模量Es(Mpa)渗透系数K(m/s)允许比降C(KPa)φ(度)C(KPa)φ(度)(g/cm3)坝体填筑土1.992.021.0221.814.820.714.05.504.0×10-40.48坝基低液限粘土2.002.031.0324.814.521.513.96.008.00×10-50.492）孔隙水压力的确定根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），对于库水位为设计洪水位及校核洪水位的稳定渗流期的坝体及坝基，其孔隙水压力的计算可以根据渗流分析计算所得的流网来确定，即流网图中任一等势线上任意一点的孔隙水压力就等于该点到该等势线与浸润线交点的铅直水头压力。4、坝坡稳定计算结果与分析（1）现状：现状大坝坝坡稳定计算结果见下表。表4-7大坝坝坡抗滑稳定计算成果表（瑞典圆弧法）（现状）分类计算工况瑞典圆弧法规范允许最小值（瑞典圆弧法）上游坡下游坡正常运行正常蓄水位/1.2751.15正常蓄水位降至死水位1.285/非常运行Ⅰ校核洪水位/1.2361.058校核水位降至正常水位再降至死水位1.242/41n大坝现状在正常运用时，大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。（2）整治后：整治后大坝坝坡稳定计算结果见下表。表4-8大坝坝坡抗滑稳定计算成果表（瑞典圆弧法）（整治后）分类计算工况瑞典圆弧法规范允许最小值（瑞典圆法）上游坡下游坡正常运行正常蓄水位/1.2881.15正常蓄水位降至死水位1.285/非常运行Ⅰ校核洪水位/1.2521.058校核水位降至正常水位再降至死水位1.242/根据以上整治后坝坡稳定计算结果可知，整治后上、下游坝坡抗滑稳定安全系数在正常运用及非常运用Ⅰ时均大于规范允许最小值，大坝结构安全。4.5泄水建筑物4.5.1工程布置绵江水库溢洪道位于大坝右岸，为开敞式正堰，由宽顶堰段和泄槽段组成，溢洪道进口为开敞式宽顶堰，堰顶净宽8.62m，堰顶高程为544.76m，溢洪道全长130m。2013年7月9日特大洪水时，K0+020~K0+052段及K0+057~K0+106段跌水及溢洪道底板及跌水冲毁严重。冲毁深度约为0.2m~0.35m。现状冲毁图如下：41n图4-1溢洪道底板冲毁现状图4-2溢洪道底板冲毁现状经复核，原溢洪道边墙高度及安全稳定系数均满足规范要求。整治设计：拆除溢洪道K0+020~K0+106段底板及跌水，采用C20砼现浇0.3m厚底板及跌水。41n4.5.2水力计算1.消能计算溢洪道已设计了多个跌水，消能防冲建筑物设计防洪标准为20年一遇，消能复核采用《水力计算手册》（武汉水力水电学院力学教研室编）中的公式：跌落水舌长度：（4-3）水舌后水深：（4-4）收缩水深：　　　　　　　（4-5）跌后水深：　　　　　　　　　　　（4-6）　水跃长度：池深：　　　　　　　　　　　　　　（4-7）池长：　　　　　　　　　（4-8）式中：　　　　　　　，　　　　　　　　q—为单宽流量，　　　　　　　　P—跌水墙高度。经过计算，现状跌水长度及深度满足消能防冲要求。2.泄流能力计算溢洪道控制段为宽顶堰，净宽为8.62m，堰顶高程为544.76m。泄流能力复核计算详见第2.3.7小节。摘录成果如下表4-9。41n表4-9溢洪道堰上水位～下泄流量关系表（整治后）水位(m)544.76544.96545.16545.36545.56545.76545.96546.16流量(m³/s)0.001.403.967.2811.2115.6620.5925.94水位(m)546.36546.56546.76546.96547.16547.36547.56547.76流量(m³/s)31.6937.8244.2951.1058.2265.6573.3781.37通过对绵江水库进行调洪演算，整治后，可知水库校核洪水位（P=0.5%）为547.46m，相应溢洪道下泄流量为86.02m3/s；设计洪水位（P=5%）为546.71m，相应溢洪道下泄流量为56.04m3/s。1.溢洪道水面线计算根据《溢洪道设计规范》，本工程溢洪道边墙顶部高程由校核洪水（P=0.5%）时下泄流量1.43m3/s控制，安全超高值取0.3m，通过水面线计算，进而复核边墙高度。（1）控制段水面线计算本工程溢洪道控制段桩号0+005m～0+008m，宽顶堰出口净宽8.62m。控制段进口水位与校核洪水位547.46m平齐，宽顶堰进口水深2.7m，出口水深为临界水深hk校核。临界水深　　　　　　　（4-9）式中:α=1，；q——单宽流量，m2/s；　　　b——底宽，m经计算，hk校核=2.149m。（2）泄槽水面线计算本工程溢洪道泄槽段桩号0+08~0+130m，断面为矩形，净宽为8.62m，渠底为比降为i=0.1841n。水面线按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）用分段求和法计算各段水面线，其计算公式为：DL=DEs/(i-)（4-10）式中：△L——分段长度；△Es——断面单位能量差；——平均水力比降；；（4-11）——断面平均流速(m/s)；——断面平均水力半径(m)；（4-12）n—糙率，取0.017；掺气水深按《溢洪道设计规范》（SL253—2000）公式（A.3.2）公式估算：hb=(1+)h（4-13）式中：h——不计入掺气的计算断面的水深，m；hb——计入掺气后的水深，m；n——不计入掺气的计算断面上的平均流速，m/s；ζ——修正系数，取1.1s/m。溢洪道水面线计算成果见表4-10。41n表4-10溢洪道水面线计算成果表桩号(m)058130计算断面底宽（m）1.0计算水深（m）1.052.72.71.42超高（m）0.300.300.300.30计算要求墙高（m）1.35331.72实际墙高（m）1.53.53.52.89备注进口段控制段泄槽段注：泄槽段及陡槽段水深为已考虑掺气水深后的总水深。通过计算，溢洪道进口段、宽顶堰段、泄槽段边墙高度能满足规范要求。4.5.3溢洪道结构与稳定计算（1）溢洪道结构本次只是拆除重建溢洪道底板及跌水，对溢洪道现状边墙进行结构复核，其结构稳定复核按如下公式计算：①抗滑稳定计算公式：　　　　　　　　　　　　　　（4-14）式中：KC——抗滑安全系数，规范允许最小值[Kc]=1.3，f——墙底与地基间摩擦系数；ΣG——作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的法向分力；ΣE——作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的切向分力；②抗倾稳定计算：　　　　　　　　　（4-15）式中：Ko——抗倾稳定安全系数，规范允许最小值[Ko]=1.5；41nMy——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩；Mo——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩。③基底应力选取单位长度墙体，在法向分力ΣG作用下，地基应力为：　　　　　　　（4-16）式中：σ——墙底压力；ΣG——基底面所受的法向分力；B——基底面宽度；e——偏心距。通过计算，溢洪道现状边墙的安全稳定系数均满足规范要求，其结果如下：表4-11溢洪道边墙稳定计算成果部位抗滑稳定安全系数抗倾稳定安全系数0+000~0+1301.361.57跌水边墙1.371.594.6放水建筑物放水设施为浆砌条石卧管和涵管，卧管及涵管断面尺寸均为0.7×0.8m（宽×高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为0.2m，最大放水流量0.155立方米/秒。据现场发现，放水设施人行便桥栏杆锈蚀严重，放水设施三个放水孔启闭闸门损坏，无法正常启闭。闸房存在漏雨现象。本次设计更换放水设施三个放水孔的启闭闸门和钢丝绳50m，闸门形式为折悬臂闸门，拆除人行便桥已损坏栏杆并增设不锈钢栏杆，长60m，对闸房顶做漏水处理。4.7水库安全监测设计绵江水库枢纽工程目前无安全监测设备，大坝安全监测设施不完善，自建库以来未进行过库水位观测，未进行过风向、气温、地温、泥沙、浸润线等项目的观测，为了保证枢纽建筑物运行期的安全，需重新进行布设。41n水平位移、垂直沉陷观测的设计观测设施平行坝轴线布设，上游坝坡一排，坝顶下游侧一排，下游马道一排，共计三排，布设位移观点15个，观测工作基点6个，校核基点6个。观测桩采用砼预制件钢板面十字丝及钢珠标点，基点桩采用钢筋混凝土预制件及强制对中设施。5结论与建议5.1该水库设计结论通过这次除险加固设计，使得水库安全性提高，同时恢复了库容，在洪水到来时也能应对自如，更好的起到调洪作用，充分发挥了水库的优势，同时绿化了坝坡，美化了环境。水库整治后，可解决了当地人们群众工农业生产及生活用水，为当地农村经济的发展和社会稳定起非常重要的作用，有利于社会安定、团结。综上所述，本工程有较好的社会效益，故此项目是可行的。5.2建议（1）在后续施工时，应该注重施工的进度和质量；（2）对外坡定期进行沉降的变形观测；（3）水库管理所应该在雨季经常派人对大坝进行巡视观察。5.3效益评价5.3.1经济效益本工程属病险水库除险加固项目，除险加固后，将在灌溉，水产养殖等多方面发挥较大的社会效益和经济效益5.3.2生态效益水库的加固设计能更好的促进水土保持，同时水库周围生态得到改善，大坝的绿化也会吸引更多的参观者，带动当地的旅游业发展。5.3.3社会效益将提高水资源的利用程度，有利于工程效益的发挥，使水资源得到充分利用，改善和促进灌区和防洪排涝区自然生态环境良性循环，提高灌区人民生活水平。41n参考文献[1]李瑞生.长河水库设计洪水计算与分析[J].山西建筑,2007,33(35):354-355.[2]邹国胜,何造胜.土石坝渗流计算原理及防渗加固措施[J].山西建筑,2009,35(8):367-368.[3]陈明致.土石坝设计的进展[J].东北水利水电,1998(2):1-7.[4]钮新强.水库病害特点及除险加固技术[J].岩土工程学报,2010(1):153-157.[5]张士辰,杨正华,郭存杰.我国病险水库除险加固管理对策研究[J].水利水电技术,2010,41(4):82-86.[6]杜雷功.全国病险水库除险加固专项规划综述[J].水利水电工程设计,2003,22(3):1-5..[7]赵家成,王从锋,姜利汉.中、小型病险水库除险加固的研究[J].三峡大学学报:自然科学版,2005,27(2):119-122.[8]冯耀奇,孙秀喜,姚继民,等.土石坝渗流计算模型的建立及工程应用[J].大坝与安全,2006(6):52-54.[9]刘兰田.土石坝护坡草皮的栽植与管护[J].水利水电科技进展,1998(4):50-52.[10]梁国钱,郑敏生,孙伯永,等.土石坝渗流观测资料分析模型及方法[J].水利学报,2003(2):83-87.[11]Soon-WoKwon.Nevskiaterraesp.nov.,isolatedfromsoil[J].InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology,2011,6(1),1226-1229.[12]EduardoM.Bretas,JoseVLemos,PauloB.Lourenço.MasonryDams:AnalysisoftheHistoricalProfilesofSazilly,Delocre,andRankine[J].InternationalJournalofArchitecturalHeritage,2012,6(1):19-45.[13］周磊.水库除险加固设计中的大坝稳定及渗流计算[J].南水北调与水利科技,2010(A02):137-139.[14］夏候志,洪岳善.病险土石坝除险加固设计中若干问题浅析[J].41n水利建设与管理,2004,24(1):33-34.[15］党雪梅.土石坝除险加固设计[J].水利技术监督,2010,18(5):50-53.[16］张坤强,刘福胜,邱淑军,等.抛石压重对土石坝抗滑稳定静力影响研究与分析[J].中国农村水利水电,2011(9):101-102.[17］王长金.浅谈小(Ⅱ)型土石坝水库除险加固设计思路[J].水利技术监督,2011,19(3):50-52.41n致谢大学时间匆匆，转眼就毕业，在这四年里，感谢大学里的老师和师长，在他们的帮助下，我走出了迷茫，变得更加适应这里的学习和生活，走向了自己的理想的道路。感谢一路走来那些鼓励过我、帮助过我的的人，谢谢你们。41