淳安縣汾口鎮(zhèn)孫家塢山塘除險加固工程竣工驗收設計工作報告Hzslsj 杭州市水利水電勘測設計院淳安分院Hangzhou Water Resources and Hydropower Prospect & Design Institute二00九年十二月 淳安淳安縣汾口鎮(zhèn)孫家塢山塘除險加固工程竣工驗收設計工作報告審查：朱 霞校核：黃喬西編寫：劉麗君杭州市水利水電勘測設計院淳安分院二00九年十二月目 錄1、綜合說明11.1過程和依據(jù)11.2山塘基本概況11.3工程特性22、水文42.1基本資料43、工程加固設計73.1工程規(guī)模73.3工程總體布置83.5加固設計84、重大設計變更154. 1大壩壩坡重大設計變更154. 2大壩溢洪道重大設計變更154. 3大壩放水涵管重大設計變更154. 4大壩啟閉設備及啟閉機房重大設計變更154. 5大壩上壩搶險道路重大設計變更155、驗收要求及建議166、附件186.1設計結構設置和主要工作人員情況186.2工程設計大事記181、綜合說明1.1過程和依據(jù)我院有關技術人員于2009年6月11日隨同縣水利水電局有關技術專家、鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利員、浙江水專監(jiān)理有限公司淳安監(jiān)理部技術人員、茅屏村兩委等有關技術專家赴現(xiàn)場勘查分析，擬定了孫家塢山塘除險加固方案。我院受淳安縣汾口鎮(zhèn)政府委托并根據(jù)擬定的方案，對孫家塢山塘除險加固工程進行具體設計。2009年9月，工程正式動工修建。目前該山塘除險加固工程已按設計要求建設完工，并達到投入使用要求。1.2山塘基本概況孫家塢山塘座落在淳安縣汾口鎮(zhèn)茅屏村，是一座集防洪灌溉于一體的山（二）型山塘，建筑物級別為7級。該山塘壩址集雨面積0.16km2。設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為200年一遇，大壩壩型為粘土心墻壩，最大壩高11.77m；壩頂高程160.00m，防浪墻頂高160.50m，壩頂長度55.20m，壩頂寬度4.00m。大壩迎水面建粘土斜墻，壩坡為二級壩坡，坡比分別為1:2.25、1:2. 5；背水面壩坡同為二級壩坡，坡比為1:1.2.0、1:1.2.25；上、下游壩腳設置干砌塊石擋墻，迎、背水坡建臺階；在大壩的右端設開敞式溢洪道，其底板高程158.46m，進口寬為3.00m。放水涵管布置在大壩左壩段，采用自應力鋼絲網(wǎng)砼管，直徑為300mm，設插板式閘門控制。1.3工程特性山塘主要工程特性表序號名 稱單 位數(shù) 量備注一水文1壩址集雨面積km20.162校核洪水位m159.79P=0.5%3設計洪水位m159.50P=5%4正常蓄水位m158.465死水位m150.006總庫容萬m32.5二主要建筑物1擋河壩類型粘土心墻壩壩頂長m55.2最大壩高m11.77壩頂高程m160.00防浪墻頂高m160.502溢洪道類型開敞式溢洪道堰頂高程m158.46堰頂寬度m3.03放水涵管進口底高程m150.00出口底高程m147.00消力井進口高程m150.554啟閉設備啟閉機房地面高程m161.00啟閉機房建筑面積m26.15山塘主要工程特性表序號名 稱單 位數(shù) 量備注5上壩搶險道路長度m610路寬m3.5凈寬2、水文2.1基本資料2.1.1氣候孫家塢山塘地處淳安縣西南部，屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，雨量充沛，多年平均降雨量1620mm以上，時空分布不均勻。雨季主要集中在4-6月，7-8為旱季，9-10為臺風雨，10月翌年3月，晴冷少雨稱非汛期。全年平均氣溫在17.40C左右。庫內(nèi)植被保護較好，森林茂盛，風景優(yōu)美。2.1.2基本水文數(shù)據(jù)：壩址集雨面積A=0.16km2 河道主流長度L=0.385km河道縱坡坡降J參數(shù)J=0.401查2003年浙江省水文局編印的浙江省短歷時暴雨，設計流域最大1小時、6小時、24小時降水量多年均值分別為=40mm、 =75mm、=125mm；流域雨量數(shù)理統(tǒng)計參數(shù)為：Cv=0.40 ,Cs=3.5Cv。2.2洪水計算山塘除險加固設計方案中的洪水計算采用推理公式。洪水標準：孫家塢山塘屬于山（二）型山塘，設計洪水為20年一遇，校核洪水為200年一遇。2.2.1設計暴雨成果設計暴雨成果見下表2-1。 表2-1 單位：mm項目P1hrP6hrP24hrn1,6n6,24頻率 (P)0.5101.20189.80315.900.6490.632571.0133.20224.500.6490.6242.2.2暴雨時程分配各時段內(nèi)設計雨量按暴雨公式計算，其設計雨量和暴雨衰減指數(shù)計算公式如下： 當ti 在 1 6小時之間，時段雨量Hi = H6(ti /6)1-n1,6 , 暴雨衰減指數(shù)n1,6=1+1.285lg(H1 / H6 )；當ti 在 6 24小時之間，時段雨量Hi = H24(ti /24)1-n6,24 , 暴雨衰減指數(shù)n6,24=1+1.661lg(H6 / H24 )；通常情況，發(fā)生設計暴雨前，已有較大暴雨發(fā)生，土壤已蓄滿。設計24小時暴雨凈雨計算不考慮初損，僅采用后損法，后損f值為1.0mm/小時。2.2.3設計洪水a(chǎn)、 推理公式采用推理公式進行匯流計算，其形式為：公式1：Qmp = 0.278ipF式中: Qmp洪峰流量（m3 /s） F壩址集水面積（km2） ip凈暴雨強度（mm/小時） ip = hR /t hRt時段內(nèi)凈雨量（mm） t匯流時間（小時）利用上面公式繪制Qmpt關系線公式2：= 0.278L/（m J1/3 Qm1/4）式中: 匯流時間（小時） L河道長度（km） J河道平均縱坡降 m流域匯流參數(shù) Qm洪峰流量（m3 /s）利用上面公式繪制Qm 關系線根據(jù)Qmpt關系線與Qm關系線交繪，求出設計暴雨的洪峰流量和匯流時間。b、匯流參數(shù)根據(jù)推理公式使用的有關規(guī)定，匯流參數(shù)m值綜合了流域的地理參數(shù)、土壤植被、暴雨洪水特性。設計流域土壤植被條件良好，對照浙江省m（= L/J1/3）關系線圖，確定為類m 關系線。當 90時，m =0.2450.200位 置=L/J1/3值判斷匯流參數(shù)m山塘壩址0.522900.215c、推流計算通過計算，山塘壩址（F=0.16km2）設計洪水、校核洪水成果：壩址設計洪水、校核洪水匯流時間為0.461、0.421小時；設計洪水、校核洪水洪峰流量分別為4.6 m3 /s、6.6m3 /s。3、工程加固設計3.1工程規(guī)模根據(jù)規(guī)范要求，工程規(guī)模的確定需綜合考慮天然來水量、用水量、工程整體與局部、近期與遠景等方面的關系。由于工程本身規(guī)模要求已滿足，因此，本次設計仍保持原有規(guī)模不變，即：山（二）型。該工程等級劃分如下：工程等別工程規(guī)模永久性水工建筑物級別臨時性建筑物級別主要建筑物次要建筑物山（二）型777根據(jù)上述等級劃分，洪水標準【重現(xiàn)期（年）】如下：永久性水工建筑物洪水標準臨時性建筑物設計校核20200103.2設計依據(jù)（1）防洪標準GB5020194（2）水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL2522000）（3）水利水電工程設計洪水計算規(guī)范（SL442006） （4）浙江省山塘綜合整治技術導則（試行）（2009.3）（5）浙江省小型山塘除險加固工程初步設計報告編制導則（試行）（2008.8）（6）碾壓式土石壩設計規(guī)范（SL2742001）（7）溢洪道設計規(guī)范（SL2532000）（8）浙江省短歷時暴雨（2003年版）3.3工程總體布置孫家塢山塘樞紐建筑物由大壩、溢洪道和放水涵管、啟閉設備等組成。該山塘壩址集雨面積0.16km2。大壩壩型為粘土心墻壩，最大壩高11.77m；壩頂高程160.00m，防浪墻頂高160.50m，壩頂長度55.20m，壩頂寬度4.00m。大壩迎水面建粘土斜墻，壩坡為二級壩坡，坡比分別為1:2.25、1:2. 5；背水面壩坡同為二級壩坡，坡比為1:1.2.0、1:1.2.25；上、下游壩腳設置干砌塊石擋墻，迎、背水坡建臺階；在大壩的右端設開敞式溢洪道，其底板高程158.46m，進口寬為3.00m。放水涵管布置在大壩左壩段，采用自應力鋼絲網(wǎng)砼管，直徑為300mm，設插板式閘門控制。3.4溢洪道水位及壩頂高程復核3.4.1堰頂水深計算溢洪道控制堰采用開敞式寬頂堰，原堰寬1.5m，進口高程為158.46m。現(xiàn)對溢洪道行洪能力作校核計算，溢洪道下泄能力采用如下公式計算：其中：Q：流量，m3/s； B：總凈寬，m；m：二元水流寬頂堰流量系數(shù)，根據(jù)相對上游堰高P1/H及堰頭形狀查得； ：閘墩側收縮系數(shù)；由計算結果可知，該溢洪道不能滿足泄洪要求，需對其進行拓寬及下挖處理。本次設計將溢洪道進口拓寬至3.00m，下挖溢洪道0.38m，開挖襯砌后進口底板高程為158.46m。設計洪水時：Qc=4.6m3/s =0.93 m=0.355 (八字形進水口) 計算得堰上水深H0=1.04m 由于行進流速較小不計校核情況：Qc=6.6m3/s =0.95 m=0.355 (八字形進水口)計算得堰上水深H0=1.33m 由于行進流速較小不計3.4.2風浪壅高計算通過計算風壅水面高度很小，可不計。3.4.3波浪爬高計算設計校核設計風速W（米/秒）21.00 14.00 堰前平均水深Hm（米）11.27 11.56 風區(qū)長度D（米）150.00 150.00 A=0.13th0.7(ghM/W2)0.033736 0.057691 B=0.0018(gD/W2)0.450.003094 0.004457 gHm/W2=AthB/A0.003086 0.004448 hm=AthB/AW2/g0.139 0.089 T=4.0h0.51.491 1.193 假定Lm=3.466980 2.221282 Y=gTmth(2h/Lm)/23.466980 2.221282 E=Kw2Dcos/2gh0.001078 0.000467 K0.90 0.900 Kw1.08 1.057 m2.250 2.250 RM= KKw(hmLm)0.5/(1+m2)0.50.274 0.172 波浪爬高（米）0.50 0.32 3.4.4超高值的計算設計洪水Y=R+A=0.5+0.50=1.0m（A表示安全超高）校核洪水Y=R+A=0.32+0.30=0.62m（A表示安全超高）3.4.5山塘特征水位的確定死水位 死水位取涵管進水口底高程150.00m正常水位正常水位=溢洪道底板高程，取正常水位為158.46m堰上設計洪水位（風浪壅高很小，取0）設計洪水位=堰頂高程+堰頂水深=158.46+1.04=159.50m堰上校核洪水位（風浪壅高很小，取0）校核洪水位=堰頂高程+堰頂水深=158.46+1.33=159.79m壩頂高程設計洪水時：壩頂高程=設計洪水位+風浪壅高+波浪爬高+安全超高 =159.50+0+0.5+0.5=160.50m（風浪壅高取0）校核洪水時：壩頂高程=校核洪水位+風浪壅高+波浪爬高+安全超高 =159.79+0+0.32+0.3=160.41m（風浪壅高取0）原壩頂最高點為160.0m，最低點159.80m，本次設計確定壩頂高程為160.00m（將壩頂統(tǒng)一整平），并設一道0.5m高的防浪墻，高程為160.50m。3.4.6確定高程死水水位150.00m 正常水位158.46m 設計洪水位159.50m校核洪水位159.79m 壩頂高程160.00m 防浪墻頂高160.50m3.5加固設計3.5.1壩頂原壩頂最高點為160.00m，最低點159.80m，整修后壩頂高程確定為160.00m，并設一道0.5m高的防浪墻，寬0.4m，防浪墻頂高程為160.50m。壩頂寬4.00m，壩頂長55.2m。為了排除雨水沉積，壩頂做成向背水坡側傾斜，橫坡為2%，壩頂采用10cm的碎石填充。背水坡側采用C20砼100cm15cm30cm(長寬高)路緣石壓頂。另外，在澆筑防浪墻時，每隔10m15m設置一道伸縮縫，采用30mm的松木板浸泡瀝青。3.5.2壩體根據(jù)山塘現(xiàn)在的漏水情況判斷，漏水部位：壩體漏水，壩基漏水。對于壩體漏水以及壩基漏水現(xiàn)象，本次設計采用填筑塑性粘土斜墻的方案處理。粘土斜墻填筑土料選用透水性小的粘土土料。填筑時底部厚度要求為2.00m，斜墻齒槽應嵌入不透水層0.50m以上，并且齒槽底部寬度不小于1.5m；斜墻頂部厚度要求不小于1. 0m，頂高程應超出校核洪水位，斜墻左右兩邊延伸至兩岸基巖，并嵌入新鮮基巖1.0m。3.5.3迎水坡原大壩迎水坡壩坡相對比較陡，分兩級壩坡，坡比分別為1:1.84、1:2 .11。按照設計規(guī)范要求，本次設計仍分兩級壩坡，坡比為1:2.25、1:2.5。施工時，削坡后建粘土斜墻。為防止波浪淘刷和漂浮物的損害，以及順壩水流的沖刷的對壩體的危害，需在壩面上砌筑形狀為正六邊形，直徑0.6m，厚0.12m的混凝土預制塊護坡，在混凝土預制塊下鋪一層0.1m的碎石墊層。在壩腳設置干砌塊石擋墻，預計墻高3.10m，頂寬1.0m。為方便管理人員巡視，在壩右端迎水坡設置混凝土臺階。臺階總寬2.40m，凈寬2.00m，1:2.25壩坡上臺階踏步寬300mm踏步高133mm；1:2.5壩坡上臺階踏步寬300mm踏步高120mm。3.5.4背水坡原大壩背水坡坡度很不規(guī)則，凹凸不平，基本坡比由上而下分別為1:2.99、1:1.89、1:1.78、1:1.66。按照設計規(guī)范要求，本次設計分兩級壩坡，坡比分別為1:2.0、1:2.25。施工時，對壩坡進行清理，將壩坡上30cm厚的雜草及表層土清除，進行培坡后采用高爾夫草皮護坡，草皮下鋪設腐殖土厚0.20m。為保證壩腳穩(wěn)定及降低浸潤線，需修建干砌塊石護腳擋墻，預計墻高3.10m，頂寬1.0m，但涵管出口地形變化較大，根據(jù)實際地形預計墻高4.4m。方便村民及檢查管理人員巡視，在壩右端設置混凝土臺階。臺階總寬2.40m，凈寬2.00m，1:2.0壩坡上臺階踏步寬300mm踏步高150mm；1:2.25壩坡上臺階踏步寬300mm踏步高133mm。3.5.5溢洪道孫家塢山塘在大壩左端設有開敞式溢洪道，原溢洪道寬1.5m，底板高程158.84m，經(jīng)計算不能滿足泄洪要求。按照現(xiàn)狀地形，結合當?shù)卮迕窠ㄗh，本次設計采用拓寬和挖深溢洪道相結合的處理方案。經(jīng)挖深襯砌后溢洪道進口底板高程降為158.46m。溢洪道進口寬由原來1.5m拓寬至3.00m，以滿足溢洪道泄洪要求。溢洪道兩側用C20砼護面，厚200mm；底板以C20砼護底，厚200mm。溢洪道出口接消力池，尺寸為4 m3 m3 m（長寬高），消力池出口與老渠道相連接。另外考慮行人方便，在溢洪道控制堰上設置一座人行便橋。3.5.6涵管原大壩左側設有素砼涵管，但由于涵管運行多年，年久失修，現(xiàn)已不能正常使用，本次設計采用翻壩換涵管的處理方法。涵管進水口高程為150.00m，出口高程為147.0m，采用自應力鋼絲網(wǎng)砼管，直徑為300mm，每節(jié)4m，總長52.43m，共13節(jié)。涵管出口與接消力池連接，消力池尺寸1.5m1.5m1.0m（長寬高），消力池出口與老放水渠道相連接。3.5.7啟閉設施及啟閉機房孫家塢山塘原啟閉設備已損壞，不能正常使用，本次設計將重建啟閉設備并新建啟閉機房，啟閉機房位于大壩右岸山體，啟閉機房占地面積為6.15m2（2.48m2.48m）。室內(nèi)地面高程為161.0m。閘門選型采用高壓平面拱形鑄鐵小閘門，型號為PGZ0.3m0.3m，啟閉機采用QL-10C一座，拉桿直徑為40mm，全長31.94m。鎮(zhèn)支墩沿山體布置，共12個支墩，支墩高度根據(jù)實際地形確定。3.5.8上壩搶險道路該山塘原未設上壩搶險道路，為方便施工以及山塘運行要求，本次設計沿右岸山坡設一條上壩搶險道路，設計總長610m，上壩搶險道路凈寬3.50m，路面上鋪8cm碎石壓實，道路轉彎半徑大于15m，路面坡度小于8%。4、重大設計變更4. 1大壩壩坡重大設計變更 本工程大壩壩坡無重大設計變更。4. 2大壩溢洪道重大設計變更本工程大壩溢洪道無重大設計變更。4. 3大壩放水涵管重大設計變更本工程大壩放水涵管無重大設計變更。4. 4大壩啟閉設備及啟閉機房重大設計變更本工程大壩啟閉設備及啟閉機房無重大設計變更。4. 5大壩上壩搶險道路重大設計變更本工程大壩上壩搶險道路無重大設計變更。5、驗收要求及建議5.1 竣工驗收要求水庫下閘蓄水前，已完成的項目必須滿足設計及有關規(guī)程、規(guī)范的要求，必須達到以下要求且應通過質(zhì)監(jiān)部門