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内容摘要：

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 ，总库容 m179。 ；设计洪水位为，相应库容 m179。 ；正常蓄水位 ，正常库容 m179。 ； 死水位 ，相应库容 m179。 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 ，总库容 m179。 ；设计洪水位为 ，相应库容 m179。 ；正常蓄水位 ，正常库容 m179。 ； 死水位 ，相应库容 万 m179。 2 1 综合说明 绪言 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。 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。 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。 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 104176。 39′ ，北纬 31176。 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 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 里，主河道长 ，河槽平均比降 ‰。 总库容 ，正常库容 53万立方米，死库容 ，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） 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 （宽高），放水设施采用悬臂闸门启闭放水，放水孔孔径为 ，最大放水流量 /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。 水文 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 ，总库容 万 m179。 ；设计洪水位为 ，相应库容 万 m179。 ；正常蓄水位 ，正常库容 万 m179。 ； 死水位 ，相应库容 万 m179。 工程地质 4 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。 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。 据 1/100 万《中国地震动参数区划图（ GB183062020）》 （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 ，对应的基本烈度为 7 度 ，地震动反应谱特征周期为 2 水文分析计算 工程等级及洪水标准 根据国家《防洪标准》（ GB 5020194）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL 2522020）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＝ %），设计洪水标准为 20 年一遇（ P=%），下游消能防冲设计标准为 20 年一遇（ P＝ %） 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 2020 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 km2。 5 2. 设计暴雨 年最大 1/ 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 H 、变差系数 VC 、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 PH按下式求得： HKH PP  ( 21 ) 式中： H —— 各时段暴雨平均值， mm； KP—— 皮 Ⅲ 模比系数； PH —— 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 21 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 CV CS/CV KP 设计频率最大暴雨量 HP(mm) 10% 5% % 10% 5% % 1/6 1 6 24 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： (22) 式中： PQ —— 洪峰流量（ m179。 /s）； —— 洪峰径流系数； S —— 暴雨雨力，即最大 1 小时暴雨量（ mm/h）； F —— 集水面积（ km178。 ）；  —— 流域汇流时间（ h）； n —— 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 F 、主河道长度 L 、平均 6 比降 J ，流域特征系数  按下式求得： （ 23） 绵江水库流域特征值表见 下表。 表 22 绵江水库流域特征值表 F（ km178。 ） L（ km） J（ ‰ ） θ 2 （ 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，  F （ mm/h）， VC =，vS CC  ，查得相应的 PK 值，产流参数  值按下式求得： PK0 (24) 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： m (25) （ 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 n 及 S ： 当历时 1/6～ 1 小时范围内时， )lg(2 8 16/11PpHHn  ， PHS 1 ； （ 26） 当历时 1～ 6 小时范围内时， )lg(2 8 612PpHHn  ， PS 1 ； （ 27） 当历时 6～ 24 小时范围内时， )lg(6 6 2463PpHHn  ， 136  nPHS。 （ 28） 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 n 及暴雨雨力 S 应按2n 及相应 S 的计算公式计算。 （ 4） =1 的流域汇流时间 0 、洪峰径流系数 及流域汇流时间  =1 的流域汇流时间 0 按右式计算： nmS  4 44/10 )38 (  （ 29） 7 式中： n—— 衰减指数 ； θ —— 流域特征系数 ，θ =； 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： nS   ； (210) 流域汇流时间  按右式计算： n 4 10 ； (211) （ 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 23 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 m τ 0(h) 洪峰径流系数ψ 汇流时间 τ (h) 洪峰流量 Qp (m179。 /s) 10 5 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 F 按单峰洪水确定相应的设 计暴雨历时 T （ 集水面积为 km2） 按下式计算： FT = =（ h） ( 212) 经计算，本流域设计暴雨历时 T =＜ 24h，应采用短历时暴雨公式计算设计暴量TPH ： nPTP TSH  1 （短历时暴雨公式） (213) 式中： n 、 pS —— 暴雨衰减指数、暴雨雨力。 （ 2）设计洪水总量 设计洪水总量 pW 按下式计算： 8 hFFaHW TPp  (万 m179。 ) (214) 式中： F —流域面积（ km178。 ）； a—径流系数； TPH —历时 T 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 24 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 m179。 ) 10 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 pW 与设计洪峰流量 PQ ，计算设计洪水过程线的概化矩形历时pT ，按下式推求： ppp QWT  (215) 式中： pW —设计洪水总量（万 m179。 ）； PQ —设计洪峰流量（ m179。 /s）。 （ 2）根据设计流域所在地区及暴雨洪水特性，在《手册。