白芒山塘安全加固工程可行性研究报告(编辑修改稿)

白芒山塘安全加固工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

溉生活用水。 16 产水量计算 从《广东省 博罗县 江河流域 综合 规划报告书》，查得该流域多年平均径流深1120mm，丰水年（ 10%）径流深 1832mm，枯水年（ 90%）径流深 860mm。 径 流总量 W 按以下公式计算 ： W=KhF W—年径流总量， 万 m3； K—单位换算系数 ，取 1； h—径流深， mm； F—流域面积， km2。 枯水年 (P=90%)径流总量为： W=KhF=1 860 1000/10000= 万m3。 按月分配见表。 白芒 山塘 枯水年 (P=90%)年产水量分配表 单位：万 m3 项目 月 份 合计 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 月分配 (%) 100 W 总 22 12 需水量计算 山塘 灌溉面积为 350亩，兼顾下游供水人口 800人。 （ 1）灌溉需水量。 该地区灌溉定额采用水稻泡整田时的灌溉定额。 查《广东省用水定额》（ 2020 年 1月试行）中广东省一年二熟灌溉定额， 白芒 山塘 灌区属于第 6农业区 海陆惠博滨海台农业区，粘壤土在枯水年（ 90％）需水量为 493m3/亩 .年。 查《广东省一年三熟灌溉定额》“附表 161：一年两熟灌溉定额 Cvm等直线图（粘壤土）”，查“附图 8：得 Cvm＝ ”；由此算得灌溉保证率在 90％的 Kp＝ ，则毛灌定额为 493 ＝ m3/亩 .年，则一年的需水量为 350 ＝ m3，在渠道利用系数为 山塘 的需水量为 m3。 （ 2）饮用需水量。 下游 800 人需要的供水规模为 800 140（ L/d）/1000=112m3/d，月用水量为 112 30/(日变差系数 )= 万 m3，年用水量为 17 万 m3。 （ 3）损失水量。 山塘 水量损失包括蒸发损失和渗漏损失两部分 ①蒸发损失 蒸发损失采用下面公式进行计算： W 蒸 ＝（ h 水 h 陆 ）（ F 库 f） 式中： F 库 — 平均 山塘 面积；取 万 m2。 f— 建库前原有的天然河道水面面积，可忽略不计。 h 水 — 库区水面蒸发深度； h 陆 — 库区陆地蒸发深度，等于多年平均降雨深 H 与多年平均径流深 h之差。 经计算， W 蒸 ＝ 万 m3，按多年平均蒸发量分配至各月，见表。 白芒 山塘 蒸发损失成果表 单位：万方 表 项目 月 份 合计 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 月分配 (%) 100 多年平均蒸发深度（ mm） 1400 蒸发损失月分配 ②渗漏损失 考虑到本工程为新建 山塘 ，地质条件较好，防渗措施得当，岸坡山体很厚，故本工程不考虑渗漏损失。 故需水量统计见表。 白芒 山塘 下游枯水年 (P=90%)年用水量表 单位：万方 表 项目 月 份 合计 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 月分配(%) 0 0 0 0 0 100 水稻灌区 0 0 0 0 0 生活用水 蒸发损失 合计 18 水量平衡 计算 白芒 山塘 径流调节采用最小流量限制的等流量调节，以 3 月～次年 2月为一水文年度， 10 月末 山塘 水位为死水位，至蓄水期末 山塘 水位抬高至正常蓄水位，进入供水期后 山塘 水位逐步降低，至供水期末 山塘 水位降低至死水位，蓄供期内 最小出库流量均不小于灌区需水量（含供水）。 来水（径流）的年内逐月分配采用枯水年年内分配系数，年 径流年内分配 计算见下表。 由于资料较缺，本阶段按各典型年径流量的 10%计，并按每月平均分配。 白茫 山塘 下游枯水年 (P=90%)年 水量平衡 计算表 单位：万方 表 项目 月 份 合计 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 来水量 用水量 弃水量 月末库容 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 84 从表 可 知道， 白芒 山塘 在特枯年（ P＝ 90％）上游年产水量为 万m3，大于年用水量 万 m3， 最枯水季节 4 月份来水量大于用水量 ， 说明 该 山塘 能满足下游的用水需求 ，无需进行调节计算。 此外，多余的水可用来为下游元音古寺提供景观用水。 工程特征水位 经现场测量，坝址河床高程为 407m（挖深 3m），初定溢流坝顶高程为 422m，正常蓄水位为 419m，相应库容为 7万 m3；死水位为 ，相应死库容为 万m3；设计洪水位为 ，相应库容为 m3；校核洪水位为 ，相应库容为 万 m3。 19 第五章 工程总布置及主要建筑物 工程等级和标准 白芒 山塘 溢流坝高为 12m，正常蓄水位为 419m，相应库容为 7 万 m3。 山塘 下游有元音古寺和 林场下洞村。 根据国家《防洪标准》（ GB5020194）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL2522020）的工程等级划分标准确定 白芒 山塘 为小（Ⅱ）型 山塘 、Ⅴ等工程，枢纽建筑物为 5级。 山塘 防洪标准按山区、丘陵区考虑，设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 200 年一遇，消能工设计标准为 10年一遇。 工程选址 经现 场勘探比较， 山塘 坝址选在坝址上游峡谷，坝址处河床 ~ 下面 是坚硬岩石，适合建坝；坝前地势平坦、峡长，库容比较理想。 工程布置及主要建筑物型式 山塘 坝址河床表露是坚硬岩石，两岸没有适合的地形做溢洪道，因此初步选定浆砌石重力坝型式，坝中设开敝工溢洪道。 主要建筑物有大坝和放水涵闸等。 主要建筑物 大坝 大坝设计 坝址河床高程 410m，初定坝高 15m（开挖后坝基高程 407m计起 ，坝基持力层为弱风化花岗岩 ），溢流坝顶高程为 419m，大坝采用浆砌石重力坝型 式，溢流段坝顶宽 ， 宽 8m，采用驼峰堰流形式自由泄流， 非溢流段坝顶宽 ，前坡 20 1:，后坡 1:， 坝顶总 长 88m。 经调洪演算得出 20 年一遇设计洪水位为 ， 200 年一遇校核洪水位为，初定非溢段坝顶高程为 422m，防浪墙顶高程为 423m。 大坝稳定计算 1．有关参数 最大坝高 H=15m，坝顶宽 ，坝底宽 B= m，前坡 m1=，后坡 m2=（计算图见图 ），设计工况上游水深 h 设上 =，校核 工况上游水深 h 校上 =，下游按无水处理，坝前淤沙高 2m。 根据本工程实际，参考已建工程和有关资料，选用以下参数：淤沙的内磨擦角Φ =20176。 ，淤沙的浮容重γ 沙=，坝基与混凝土的摩擦系数 f=，浆砌石容重γ 浆 =，地基（弱风化层）承载力标准值为 5000～ 10000kPa。 2．荷载组合 (1)自重：等于每一米坝段的体积乘以浆砌石容重， W 自 = 23＝ KN； (2)静水压力： 上游水压力：设计工况 P 设上 =γ 水 h2设上 /2= 967KN, 校核工况 P 校上 =γ 水 h2校上 /2=1044 KN； 上游垂直水重 :V 设 =, V 校 =。 (3)扬压力： 渗透压力：渗透压力由上下游水位差形成 ,由一个三角形合成（见图 和图 ），本工程只设排水，不作帷幕灌浆，计算得： 设计工况 W 渗 =γ 水 h B /2= 1/2=,校核工况 W渗 = 1/2＝ 2089KN。 21 图 大坝稳定计算草图（设计工况） 图 大坝稳定计算草图（校核工况） 3．坝体抗滑稳定计算 KC=f∑ W/∑ P 式中 KC—— 抗滑安全系数； ∑ W—— 作用于 1 米长坝段所有垂直力的总和，包括自重、水重、和扬压力等， 22 向上为正，向下为负； ∑ P—— 作用于 1 米长坝段所有水平压力的总和，包括上下游水平方向水压力和泥沙压力等，向下游为正，向上游为负； f—— 磨擦系数，坝基与混凝土的摩擦系数取。 设计工况 K 设 C= 校核工况 K 校 C= 4．坝基应力计算 σ y=∑ W/B177。 6∑ M/B2 ∑ W—— 作用于 1 米长坝段所有垂直力的总和，经计算本工程为 经计算本工程为设计工况∑ W 设 =6005 KN，校核工况∑ W 校 =5934 KN； B—— 坝底宽度，本工程 B=； ∑ M—— 所有荷载对于坝底截面形心的力矩之和，经计算本工程为设计工况∑ M设 =9019 KN。 m，校核工况∑ M校 =9800 KN。 m。 则坝基上下游边缘应力： 设计工况：坝基上游边缘应力σ 上 y=500 KN/m2； 坝基下游边缘应力σ 下 y=269 KN/m2500 KN/m2。 校核工况：坝基上游边缘应力σ 上 y=500 KN/m2； 坝基下游边缘应力σ 下 y=500 KN/m2。 大坝稳定计算成果 表 工况 抗滑稳定 KC 上游应力σ 上 y 下游应力σ 下 y 设计 269 校核 溢洪道挑流计算 溢洪道消能按 10 年一遇设计，经调洪演算得出， 山塘 洪水位为 ，溢流水深 ， 山塘 最大下泄流量为。 水流在鼻坎上的流速根据电算程序《陡坡水面线计算 DP3() GD》计算得，挑流鼻坎上末端为 ,取 ，得 v为。 23 则挑流射程 L=v2/gsin2θ = m。 式中θ —— 挑射角，本工程为 冲坑深度 t= 下 = 式中 K—— 取 ； q—— 单宽流量， q=； H1—— 上下游水位差， H1== m； 则 L/t=2，对坝脚影响不大，基本安全。 放水涵闸 放水涵闸设置在坝右侧，采用 20t 手电两用螺旋启闭升降闸，放水涵管用Φ1200 预应力混凝土管，管底高程为 ，管顶高程为 ，启闭房为 砖结构房。 拉杆强度校核计算 涵管的新建放水设施为垂直升降闸门，闸门宽 ，高 ，闸门全闭时，闸门中点高程为 ，闸门启闭力计算工况按设计洪水位（ ）时启闭（属动水中启闭）。 采用近似公式估算（平面滑动闸门）： ① 闭门力： Fw= nT（ Tzd+Tzs）－ nGG+Pt ② 启门力： Ft=nT（ Tzd+Tzs） +Ps+n39。 GG+Gj+Ws 式中 nT—磨擦阻力安全系数，取 ； nG—闭门力的闸门自重修正系数，取 ； n39。 G— 启门力的闸门自重修正系数，取 ； Ws —作用在闸门上的水柱重。 Ws=（ － ） =； Gj –加重块重量，取 0； Pt –上托力，结合本闸门实际，近似取 0； Ps –下吸力，取 0； Tzd –支承摩阻力， 滑动支承 24 Tzd =f2P=（ － ） =； Tzs –止水摩阻力， Tzs＝ f3Pzs＝ （ 2+ 2） =； G—闸门自重， G=8KN。 由于上述公式和数据可计算得： 闭门力 Fw=； 启门力 Ft =。 因此启闭机启闭力需选用 20t 手电两用启闭机，配套选用 110mm 螺杆，螺纹长度 3m。 消力 池结构尺寸的选用 白芒 山塘 设计灌溉田亩面积为 350亩，按经验 1万亩农田需要引用流量为 1m3/s,即 白芒 山塘 灌溉引水流量为。 考虑到灌区的渠道损失及结构的调整，涵管供水能力按加大 30％考虑，即涵管的正常供水流量为。 因流量较小 ,消力池尺寸按类似工程经验构造设置。 消力池长 7 米，出口宽 3 米，深 米，采用 C20 砼边墙衬砌。 第六章 工程管理 根据《 山塘 工程管理设计规范》 SL106－ 96 的有关规定，工程管理范围和保护范围包括以下方面： 工程管理范围 ： ⑴ 大坝管理范围 :上游从坝轴线向上不少于 100m，下游从坝脚线向下不 少于150m，大坝两端距坝端不少于 100m，且上、下游均与坝头管理范围端线相衔接。 ⑵ 溢洪道管理范围为：沿溢洪道两侧轮廓线向外各不少于 100m，及消能以下不少于 150m。 ⑶ 其他建筑物管理范围：从建筑物外轮廓线向外不少于 50m。 25 ⑷ 生产、生活区管理范围：不少于房屋建筑面积的 3 倍。 山塘 工程管理范围的土地应征用，并办理确权发证手续，移交 山塘 管理单位。 保护。