水库加固初步设计报告.
1 综合说明
1.1概述
1.1.1 流域概况
高古水库除险加固工程属东辽河流域——半截河小流域，为低山丘陵区。半截河发源于西安区灯塔乡丰收村北岭，自北向南纵贯辽源市西安、龙山两区，在市区向阳桥下游1km处汇入东辽河，流域面积35.5km2，河道平均比降 2.35‰，平均河宽约20m左右。高古水库坝址以上流域面积1.6Km2，呈树叶状。
1.1.2 工程概况
高古水库位于辽源市西安区灯塔乡高古村境内，坝址座落于东辽河右岸一级支流半截河上游。水库坝址地理坐标: X=423252，Y=4759429（坝左端）；X=423470，Y=4759381（坝右端），距辽源市区12km，是一座以农田灌溉为主，兼有养鱼、水土保持等综合利用的小（二）型水库。
该水库始建于1969年8月，1970年8月受益。工程主要由土坝、输水洞等组成。土坝为均质坝，全长200米，坝顶宽度4米，最大坝高5米，前坡1：3，后坡为1：2.5，输水洞为砼圆形有压洞，断面尺寸φ0.5，最大放水流量为2.53m3/s。
水库按10年洪水设计，30年洪水校核。设计洪水位103.50米,正常蓄水位102.85米,死水位101.30米。
水库虽然经过除险加固，但主体目前扔带病运行，主要表现在，边墙破损、土坝渗、输水洞不能满足下游的灌溉需求。
1.1.3 工程背景
2010年7月20日辽源市遭遇百年一遇洪水，高古水库无水文观测点，它的分水岭另一侧的八一水库上游降雨量为207.3mm。受当时资金少，技术力量欠缺，建设质量差等因素的影响，水库本来就存在建设标准不够，施工质量不高等先天性问题加之多年来维修养护、日常维护没有投入，投工也很
少，水库老化失修带病运行，由于泻洪输水洞本来就不牢固，泄量不足，在迎战洪水中，问题显现出来结果是洪水造成水库严重损毁，几乎报废：泄洪输水洞挪位损坏严重，闸门被冲的无影踪，土坝前后坝坡脱坡严重、泄洪渠原来的砌护工程几乎没了踪迹。高古水库基础设施薄弱，加上强大降雨，对整个坝体造成严重损毁，其中输水洞完全冲毁，不能运行，土坝多处断裂，坝后坍塌严重。
附图一：原输水洞冲毁图。
附图二：抢险时开挖的非常溢洪道时填筑的丝袋与土方。
附图三：原输水洞与尾渠连接处已冲毁。
附图四：坝后脱坡。
附图五：前坝坡已被洪水冲的凌乱不堪。
1.1.4勘测设计过程
辽源市水利勘测设计院受辽源市西安区农林水利局委托，于2010年10月对西安区高古水库进行了实地勘测，收集了有关资料，做了《高古水库除险加固工程初步设计报告》。
本次设计，辽源市水利勘测设计院对大坝防洪能力、抗滑稳定、渗流稳定等专项进行了复核。收集了水文、气象以及水库运行状况等相关资料，由此形成了《高古水库除险加固工程初步设计报告》。
1.2 水文
1.2.1 流域概况
高古水库位于辽源市北部，东辽河右侧一级支流半截河上游河段上。水库坝址地理坐标: X=423252，Y=4759429（坝左端）；X=423470，Y=4759381（坝右端），距辽源市城区北部约12Km。
半截河发源于西安区灯塔乡高古村北岭，自北向南纵贯辽源市西安、龙山两区，流域面积35.5km2，河道平均比降2.35‰，平均河宽约20m左右。坝址以上流域面积1.6Km2，呈树叶状。河道支沟比较发育，右侧支沟多于左侧。
水库坝址以上流域地形为低山丘陵区。流域内山地多为天然次生林和人工幼林，河谷两侧主要为耕地。土壤为粉质沙性壤土，水土流失比较严重，水库坝址以下地势比较开阔。
1.2.2 气象概况
高古水库地处中纬度欧亚大陆东缘，属温带大陆性季风气候区，其气候特点是：春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季少雨温差大，冬季严寒漫长。多年平均年降水量661.6mm。多年平均（φ20cm）蒸发量1268.8mm。多年平均年日照时数2507.1h。多年平均气温 5.2℃，七月份最热，月平均气温22.8℃极端最高气温达36.0℃，1月份最冷，月平均气温为-16.3℃，极端最低气温达-37.9℃。最大冻土深度 2.17m。多年平均风速 2.9m/s，最大风速24m/s。
1.2.3 水文基本资料
本次设计应用了省内水文分析综合结果：《吉林省地表水资源》、《吉林省暴雨图集》（1989年版）、《吉林省暴雨径流查算图表》、《吉林省洪水调查资料》，东辽河上游区二龙山水库、周户屯、河清、河信、辽源、卫国水文站和部份中型水库洪水分析参数地区综合成果，河清、河信、辽源、卫国水文站洪水资料，相邻流域水库的实测还原洪水资料，收集了辽源气象站历年气象资料等。
1.2.4 洪水
1.2.4.1暴雨洪水特性
本流域的大洪水多发生在每年的7月中旬至8月下旬。暴雨历时短，洪量集中，最大一日洪量占最大三日洪量85%；三道河属丘陵山区性河流，山洪陡涨陡落，汇流快，一个洪水过程历时一般为1～2天，洪峰多为单峰型。
1.2.4.2设计洪水计算
由于该设计地区为无资料地区，本次设计采用罗氏法、水科所法，以及老龙头水库面积比法计算洪峰流量，流水总量等。
1.2.4.3 分期洪水
因水库无实测水文资料，主汛期采用本次设计洪水成果，春秋汛采用老龙头水库实测水文资料成果的分析计算
春汛期：4月1日～6月1日，秋汛期：9月1日～11月结冰止。
1.2.5泥沙
根据河清站1965～1985年21年资料统计分析，悬移质年侵蚀模数465t/km2。多年平均年总输沙量0.5万T。
1.2.6冰情
因该地区没有冰情资料，参照附近卫国水文站的结冰情况，多年平均稳定封冻期大约从每年的11月下旬至次年的3月下旬，经调查库区多年平均
初冰日期为10月23日，多年开河日期为4月11日，终冰日期为4月15日。多年平均冰厚为0.71m，最厚0.9m，最薄0.25m，多年平均稳定封冻天数达115天。全年最大冻土深2.17m。
1.3 工程地质
1.3.1区域地质概况
本区地貌属吉林省东部山地的辽源低山丘陵区，吉林哈达岭和大黑山呈北东走向分别在本区的南东与西北两侧通过。低山丘陵中的河谷地貌（河漫滩、阶地）和辽源盆地发育。
根据GB18306～2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度0.05g，相应该地震基本烈度为VI度。
1.3.2 水库区工程地质条件及评价
本区主要为丘陵、河谷地貌，谷底河漫滩发育。水库周边山体宽厚，无低矮垭口，没发现大的构造断裂与外界相通，所以水库不存在永久渗漏问题。水库周边地貌多为丘陵斜坡，地表较平缓，坡度一般小于100。距土坝较近的两岸左、右岸边坡有塌岸现象。本区地下水按埋藏条件可分为：第四系松散层孔隙潜水及微承压水；基岩裂隙水。地下水类型为重碳酸钙型水，对砼无腐蚀性。
1.3.3 坝址区工程地质条件及评价
建筑物按其成因形状主要地貌类型有：人工堆积地形、丘陵斜坡、丘陵。建筑物区地层有海西期花岗层和第四系中更新统和全新统松散积层组成，坝址地质构造主要见于右岸出露的花岗岩、变质粉砂岩中的节理裂隙及层理，野外地质调查未发现断层破碎带。
均质土坝实测坝长200m，坝顶宽3.0～4.5m，大坝为均质土坝，岩性以粉质壤土为主，局部为含碎石或含砂粉质壤土。
坝基粉质壤土、淤泥质粉质壤土层，渗透系数分别为8.0×10-6，1.27×10-5cm/s，属于不透水地层。砾质粗砂及卵砾石，属强透水层，对坝基渗
漏及渗稳起控制作用，由于上覆的不透水层较厚，不存在越层渗漏及渗稳问题。
输水洞位于大坝左端0+055，坐落在粉质壤土层上。
1.3.4 天然建筑材料
设计所需天然建筑材料的种类有：块石料、碎石料、砂料、粘性土料。
粘性土料场位于大坝上游的丘陵斜坡上，岩性为粉质壤土、粉质粘土，地势平坦为耕地，运距近，无用层平均厚度0.3m，有用平均厚度3m，满足要求。
石料及砼粗骨料场位于水库上游老道山商品石料场，运距10km，储量满足要求，交通便利。石料岩性为花岗岩，结构较致密、隐晶质、坚硬、柱状节理，弱风化—微风化，可采块径30×40×50cm，质量满足要求。
细骨料位于东辽河商品料场，运距10km。
1.4工程建设的任务和规模
1.4.1工程概况
（略）
1.4.2工程建设的必要性
高古水库地处辽源市西安区灯塔乡半截河上游。灯塔乡是西安区的重点乡镇，主要以蔬菜生产、粮食加工、畜牧业、粮食生产为主和烧酒等副业生产的辽源市效区乡镇，人口4万人。
高古水库存在诸多安全隐患，建库以来始终未全面的地进行过除险加固，是一座带病运行多年的小（二）型病险水库。2010年7月20日辽源市遭遇百年一遇洪水，高古水库无水文观测点，但它的分水岭的另一侧八一水库上游降雨量为207.3mm。高古水库基础设施薄弱，加上强大降雨，对整个坝体造成严重损毁，其中输水洞完全冲毁，不能运行，土坝多处断裂，坝后坍塌严重。下游受灾人口300多人，所幸无人员伤亡。
高古水库影响下游330人的生活，高古水库有效灌溉面积为500亩水田，800亩旱田，正常运行时能够满足下游农田的灌溉。每年给当地村民带
来上百万的利润。高古水库的防洪与养鱼效益也十分可观。
为了充分利用该流域水资源，充分发挥水库效益，结合农业综合开发，对高古水库进行除险加固是非常必要的。
1.4.3工程建设的任务
本次高古水库除险加固工程初步设计的任务是：针对工程中存在的诸多问题，依据国家有关标准、规定和技术规范，进行比较广泛的调查研究，选择并设计相应的解决方案、相应的技术措施，消除工程的安全隐患，延长工程的使用寿命，充分发挥已建工程的防洪、兴利效益，为辽源市的社会经济发展，水资源的可持续利用创造条件。
1.4.4工程规模
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《防洪标准》（GB50201-94）的规定，以下称《标准》本工程为小㈡型水库，确定工程等别为Ⅴ等；主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。
水库校核洪水位104.45m。总库容18×104m3；设计洪水位103.50米,相应库容9.2×104m3。
1.4.5 洪水调节
高古水库以农田灌溉为主，兼有养鱼、水土保持等综合利用的小（二）型水库。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，本工程坝高低于15m，按规范要求当按平原区洪水标准确定，考虑由于高古水库位于辽源市上游仅12km的西安区灯塔乡高古村境内，西安区属辽源市重要工业、农业区，本工程大坝虽然没有完全达标，但坝体沉陷基本稳定。综合考虑，确定本次设计洪水标准为：设计洪水标准10年一遇，校核洪水标准30年一遇。
洪水调节成果见表1.4.1。
洪水调节成果表
表1.4.1
1.5 工程布置及水工建筑物除险加固设计
1.5.1 工程现状及存在的主要问题
1）土坝
土坝存在高度不够，现有坝顶高程104.425－105.465m,m，最大差1.04m；土坝断面不够，土坝前、后坡比均达不到有关规范要求，脱坡十分严重，坝顶宽普遍不足4.0m，凹凸不平。
2）泄洪输水洞
左岸0+055处断面尺寸Φ0.5输水洞闸阀破损，启闭失灵，满足不了泄洪、输水要求；
1.5.2设计依据
（略）
1.5.3工程布置及主要设计内容
本次除险加固的主要内容是：对水库原设计标准进行复核；按照国家水利水电大坝设计标准要求，主要水工建筑物有土坝加高培厚、土坝前坡抛石护脚、钢筋混凝土板护坡、新建泄洪灌溉洞。土坝轴线为一直线，西北至东南走向。泄洪输水洞布置在土坝0+055m处，洞轴线与土坝轴线垂直。
1.5.4建筑物设计
1）土坝工程
土坝加高培厚。本次设计大坝总长200.0m，坝左端与乡村公路连接，坝右端与山体相连，坝顶高程为105.5m，顶宽 4.0 m，前、后坝坡均为
1:2.5。
前坝坡设混凝土板护坡，护坡厚度为150 mm，下设100 mm厚碎石垫层，混凝土板规格1.99×1.99m，板缝设10mm厚聚乙烯泡沫板。
2）泄洪输水洞工程
在土坝桩号0+055处新建钢筋混凝土结构泄洪输水洞一座，配备铸铁工作、检修闸门及相应的启闭机设备。涵洞总长53m，由进口（U型槽结构）、闸室段、洞身段、消力池段及出口护砌段组成。洞轴线为一条直线，与土坝轴线垂直。洞身过水断面尺寸为1.0m×1.0m，闸室底板厚500mm，洞底板厚为400mm，顶板及侧墙厚300mm。启闭平台上设启闭机室，配套检修、工作闸门及启闭机各一台。
3）交通道路
（略）
4）管理设施
（略）
1.5.5 设计计算
按SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》，坝顶高程由设计洪水位或校核洪水位加上相应坝顶超高决定。
1.6电气及金属结构
1.6.1电气设备
1）执行的规范、标准
（略）
2）供电系统
闸门启闭设施用电电源为原输电线路。备用电源购买一台30KW的柴油发电机。
3）电气主接线
结线方式为单母线分段，分列运行互为备用非自投，放射式供电方式。
4）主要电气设备
电气设备布置：在水库管理房内设开关柜。
1.6.2 金属结构及启闭设备
高古水库金属结构由泄洪输水洞检修闸门、进口工作闸门及相应的启闭设备组成。
1.6.
2.1 泄洪输水洞检修闸门及其启闭设备
泄洪洞检修闸门为铸铁闸门，其孔口尺寸1.0m×1.0m（宽×高）。
配备一台5T单吊点螺杆式启闭机进行启闭。
1.6.
2.2 泄洪输水洞工作闸门及其启闭设备
泄洪输水洞工作闸门为铸铁闸门，其孔口尺寸1.0m×1.0m（宽×高）。
闸门配备一台5T单吊点螺杆式启闭机。
1.7工程管理
（略）
1.8 施工组织设计
1.8.1 施工条件
本工程所需天然建筑材料有粘土料，碎石、砂子、块石等。土料由料场开采，其他由商品料场采购。
施工用水及施工用电由水库供电、供水系统解决。
施工场地对外交通便利，现场较有利于施工作业，工程施工选择在枯水期。
1.8.2 施工交通及施工总体布置
该工程对外交通较为便利，外购建材及设备均可通过公路运至工地仓库。对外交通运输主要采用载重汽车。
现有场内道路可满足场内交通要求。
施工工厂主要包括砼拌和站、钢筋加工厂、木材加工厂、综合机械修配厂等。
主要暂设房屋、仓库包括设备仓库、工具仓库等，仓库总面积80平米。
受施工场地限制，施工布置尽量做到各个工序不干扰，协调、均衡施工。
施工排水：工程施工排水选用2台IS125-100-200-D型单级离心泵，备用一台。
1.8.3围堰工程
根据工程需要，工程拆除与新建需设置围堰。围堰填筑均质壤土。工程竣工后全部拆除。
1.8.4施工进度
本工程按施工条件，施工能力合理安排工期，总工期定为8个月。
高峰期人数60人/天。
1.9 水土保持设计
（略）。
1.10 环境保护设计
（略）。
1.11 设计概算
1.11.1 主要指标
本工程总投资157.33万元。
1.11.2 编制依据
a 水利部《水利工程设计概（估）算编制规定》。
b 水利部2002年颁《水利建筑工程概算定额》、《水利水电设备安装工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》。
c 水利工程设计工程量计算规则。
d 初步设计文件及图纸。
1.11.3 基础单价
a 人工工资预算单价
人工预算单价按《水利工程设计概（估）算编制规定》计算。
b 材料预算价格
砂、碎石、块石等主要材料预算价格根据实际调查计算，一般材料按现行市场价格计算。
1.11.4 工程单价中的有关费用及计算标准
工程单价中的其它直接费、现场经费、间接费、计划利润和税金均按《水利工程设计概（估）算编制规定》标准计算。
1.11.5 临时工程
根据《水利工程设计概（估）算编制规定》标准计算。
1.11.6 独立费用
包括建设管理费、科研勘测设计费和其它费用。
1.11.7 基本预备费
基本预备费按一至五部分合计的5%计算。
2 水文
2.1 流域概况
高古水库位于辽源市区北部半截河上游，属东辽河流域——半截河小流域，为低山丘陵区。半截河为东辽河右侧一级支流，发源于西安区灯塔乡高古村北岭，自北向南纵贯辽源市西安、龙山两区，在市区向阳桥下游1公里处汇入东辽河，流域面积35.5km2，河道平均比降2.35‰，平均河宽约20m 左右。
水库坝址地理坐标: X=423252，Y=4759429（坝左端）；X=423470，Y=4759381（坝右端），距辽源市城区北部约12Km。坝址以上控制流域面积1.6Km2，流域呈树叶形，为低山丘陵区，山坡地多为天然次生林和人工幼林，间有少量坡耕地，总体上看植被较差。河谷两侧主要为耕地，土壤为粉质沙性壤土，水土流失比较严重。水库坝址以下地势比较开阔。
2.2 气象概况
高古水库地处中纬度欧亚大陆东缘，属温带大陆性季风气候区，其气候特点是：春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季少雨温差大，冬季严寒漫长。多年平均年降水量661.6mm。多年平均（φ20cm）蒸发量1268.8mm。多年平均年日照时数2507.1h。多年平均气温 5.2℃，七月份最热，月平均气温22.8℃极端最高气温达36.0℃，1月份最冷，月平均气温为-16.3℃，极端最低气温达-37.9℃。最大冻土深度 2.17m。多年平均风速 2.9m/s，最大风速24m/s。