小型水庫加固工程可行性研究報告

宜昌市西陵區

******水庫除險加固工程

可行性研究報告

宜昌市水利水電規劃設計院

二o o 一年四月

院長：張宗明

專案負責：張湘勇

編制人員：汪文鑫、韓方清、張湘勇

第一章基本情況 1

第一節自然概況 1

一、地理位置 1

二、水文、氣候 1

三、地質、土壤 1

第二節社會經濟 2

第三節工程概況 2

一、工程規模 2

二、主要建築物情況 3

第二章可行性研究的主要任務 4

第一節工程存在的主要問題 4

第二節工程主要任務 4

第三章水庫防洪覆核計算 5

第一節基本資料和依據 5

第二節防洪覆核計算 5

第三節防洪覆核計算成果及結論 8

第四章整險加固設計 8

第一節樞紐布置 8

第二節大壩橫斷面尺寸擬定 9

第三節大壩防滲 10

第四節壩體排水 11

第五節大壩穩定計算 11

第六節溢洪道設計 14

第七節輸水剅、啟閉機臺、工作橋及灌溉渠設計 19

第五章施工組織設及計投資估算 21

第一節施工組織設計 21

第二節主要工程量 23

第三節投資估算 24

第六章效益分析 26

第一節社會效益 26

第二節經濟效益 27

第三節環境效益 27

第一章基本情況

第一節自然概況

一、地理位置

黑虎山水庫原名小貓兒衝水庫，地處三岔河流域上游，位於宜昌市城郊******村。該村東與宜昌縣龍泉鎮接壤，西與窯灣鄉石板村毗鄰，南靠大樹灣村和東山開發區。

水庫壩址距宜昌城區10公里，水庫壩頂公路與朝陽公路相連，與城區和東山經濟開發區相通，交通十分便利。

二、水文、氣候

流域屬**帶季風氣候，四季分明，雨量充沛，主溪三岔河長3.5公里。流域多年平均降雨量1086公釐，年徑流總量295.

4萬立方公尺，其降雨的特徵是暴雨集中，約佔全年降雨的70%，多集中在6~9月；年均氣溫16.9℃，極端最高溫度40.4℃，極端最低溫度-7.

9℃，年有效活動積溫5115℃，無霜期278天，平均日照百分率38%。

三、地質、土壤

流域地勢東北高，西南低，由東北向西南傾斜，海拔最高點241.4公尺，最低點68公尺，相對高差173.7公尺，地貌型別為丘陵區。

土壤以紫色土為主，成土母質為紅砂岩，其岩體鬆脆，易於風化，礦質養分較豐富，加之水熱條件好，生物活動旺盛，土壤質地較好。適宜的農作物有水稻、油菜、蔬菜等，經濟林樹種以柑桔為主。

第二節社會經濟

流域轄大樹灣、黑虎山2個村，面積6.8平方公里，總人口2029人，農業勞動力1054個。現有耕地2670畝，其中水田1590畝，梯平田375畝，坡耕地705畝。

據2023年國民經濟統計資料，全流域工農業總產值541萬元，其中農業產值306萬元，農業人均純收入2725元。

第三節、工程概況

受宜昌市西陵區窯灣鄉水利站委託，宜昌市水利水電規劃設計院承擔了黑虎山水庫除險整治加固任務。2023年三月十八日至二十日用全站儀對水庫大壩測繪了1:200的地形圖，對庫區測繪了1:

1000的地形圖。假定村委會路口的朝陽公路路面高程為100.00m，1點座標x = 100.

000，y = 239.600；2點座標x = 100.000，y = 148.

400。

一、工程規模

黑虎山水庫壩址承雨面積0.56km2，2023年冬由大樹灣、黑虎山兩村共同修建，2023年春建成。由於黑虎山水庫沒有儲存工程資料，根據實測情況和對在當地調查推算得知：

水庫壩址河床高程約84m，壩頂高程在 91m左右，壩高約7m。執行期間，對當地農作物的灌溉用水起到了十分重要作用。為了進一步提高灌溉效益，於2023年對水庫大壩進行續建加高。

即在原壩頂高程91m基礎上採用迎水面砌築直立條石（最大塊約1.5噸）擋土牆方式，將大壩加高4.5m至現在的95.

5m高程，壩頂寬度增加到12m~14m，最大壩高達到11.5m。溢洪道橋涵寬4.

0m，同時對大壩背水坡進行了填土培厚處理。

根據宜昌市水資源調查評價及水利化區劃，84年實測水庫總庫容為10.0萬立方公尺，死庫容為0.3萬立方公尺，有效庫容9.

7萬立方公尺，防洪安全標準：130mm/h。按水利水電樞紐工程等級劃分及sdj12—78設計標準，屬五等工程小（二）型水庫，主要建築物為五級。

小（二）型水庫洪水標準：正常運用洪水重現期為20年，非常運用（土石壩型）洪水重現期為200年。

二、主要建築物情況

水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道和輸水管等組成，其平面位置見「水庫大壩現狀地形圖

1、大壩

水庫大壩系均質土壩，土料為壩址右岸山上的紅砂土，壩頂軸線長度從1：200地形圖量得總長為116m，壩頂寬12m~14m，泥結石主路面寬約3.2m，溢洪道兩橋涵處路面寬4.

0m。實測水面距壩頂5.78m~6.

28m，平均6.0m，即水面高程為89.50m，壩頂高程95.

28m~95.78m，壩頂高程平均為95.5m。

上游面高程94.5m至93.5m為斜坡面，93.

5m至91.4m為直立漿砌條石擋土牆，高程91.4m~90.

5m為兩階漿砌條石大方腳，90.5m以下約為1: 3乾砌石護坡鎮腳。

下游壩坡平均坡率為1: 2，坡腳高程85.3m，整個坡面長滿雜草，坡腳緊鄰兩處魚池，兩壩肩部分種植柑桔。

2、溢洪道

溢洪道位於大壩左岸，型式為開敞式，底板沒有護砌，堰頂高程約為94.1m。建設初期為寬3.

2m的單孔漿砌拱涵（拱矢高1.6m，拱圈厚1.0m），後來擴建成兩孔拱涵，使溢洪道過水淨寬達到6.

2m。溢洪道出口兩側擋水牆幹砌處理長度10m，陡坡段洩槽基本利用岸坡地形未作工程處理，沒有設定消能設施，行洪溝為土渠，斷面小且不規則，土渠兩側均種植了柑桔。

3、輸水管

輸水、放空管位於大壩右岸、左岸各一處，右岸輸水管為低剅，取水型式為斜坡笛管式，為砼方形斷面（50×50cm），最低取水高程約為86.5m，出水口高程為85.5m，渠首高程為86.

1m，為淹沒出流。灌溉引水渠渠床大多為土渠，部分為石渠，均未採取襯砌措施；左岸設有一處高剅，剅口高程為93.0m左右，為φ200mm的砼圓管，用於控制水庫蓄水位，兩處均未設啟閉裝置。

第二章可行性研究的主要任務

第一節工程存在的主要問題

黑虎山水庫 1974 年續建加高至今，最高庫水位距溢洪道堰頂50cm左右，從未到達溢洪道堰頂高程，即溢洪道從未使用過。最近7~8年以來，蓄水位一直維持在91m左右，距離溢洪道堰頂高程94.1m差3m。

據黑虎山村委會介紹，該水庫半庫執行的主要原因是蓄水位抬高後大壩背水坡出現嚴重的散浸現象，不敢蓄水；再加上迎水面條石砌築的直立堡坎受風浪掏刷嚴重，最大掏深達1.2m，後將淘刷部位進行了臨時處理，隨著蓄水位抬高會隨時出現內堤坍塌，危及大壩安全。

另外，溢洪道堰頂後段陡坡洩槽和消力池均未採取工程措施，行洪溝斷面不足且不暢通，不能滿足洩洪要求，因此要限制蓄水；輸水剅管破損造成水庫漏水，且啟閉不靈，不僅給管理帶來不便，而且危及工程安全，嚴重影響工程效益。

第二節整治主要任務

針對工程存在的主要問題，根據業主的要求，此次黑虎山水庫除險整治加固設計的主要任務是：1、大壩迎水面防滲處理；2、壩面外形整治；3、壩體排水裝置設定；4、輸水剅管更換、修建啟閉機房和交通橋；5、溢洪道和陡坡段洩槽及消能設計；6、右岸灌溉渠和左岸行洪渠改造設計。

第三章水庫防洪覆核計算

黑虎山水庫屬小（二）型水庫，五級建築物，水庫洪水標準：正常運用洪水重現期為20年（即設計洪水頻率p=5%），非常運用（土石壩型）洪水重現期為200年（即校核洪水頻率p=0.5%）。

第一節、基本資料和依據

一、壩址承雨面積f = 0.56km2

設計風力為6級，風速v = 12.3m/s

校核風力為5級，風速v = 9.35m/s

二、流域型別判別

1、流域分類：j = h/l

式中：h——壩址河床與分水嶺的高差

l——壩址河床到分水嶺的距離

從1：5000地形圖上量得：

h = 236.0－121.1 = 114.9m，l = 1400m

j = h/l = 114.9/1400 = 0.082 = 8.2% =5~15%，屬山丘區。

2、流域形狀分類：f =

f = = = 0.28，屬一般。

流域型別屬五級標準的第三種——山丘區一般。

第二節防洪覆核計算

由暴雨資料推求洪峰流量

採用原「湖北省宜昌地區行政公署水利電力局檔案，宜署水電（85）63號《關於水庫防洪覆核計算中若干具體問題的通知》，對我區小流域大多無實測水文資料建議：小型水庫採用經驗公式計算。

一、按小流域洪峰流量經驗公式計算

qm = khtβ

式中：qm——洪峰流量m3/s

ht ——造峰暴雨，為造峰歷時t內的相應於洪水標準

的暴雨量mm

k ——隨流域面積大小與地形變化的綜合係數

造峰暴雨指數

1、計算造峰雨量ht

ht = hf24

式中：hf24 —— 面雨量

n ——暴雨遞減指數。除遠安用0.7外其他各縣均用0.65

d ——暴雨引數。一律採用0.2

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