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1、前 言*水库地处*市西郊5km处，隶属于新疆*，是一座以灌溉为主，兼顾工业供水和水产养殖的引水注入式山区小型水库。水库设计库容126万m3，控制农业灌溉面积1.2万亩，城市绿化面积2000亩，工业供水对象为*纸箱厂。*水库于1968年开工建设，1982年竣工，属“三边”工程，目前主要存在大坝上游护坡滑坡脱落、坝基及坝肩渗漏等病险状况，因此多年来一直限制水位运行，不能充分发挥工程应有的效益。*水库的安全运行对保障*的工农业生产是极其重要的，同时水库的安全直接关系到下游的*市西山地区、*、兰新铁路以及*国际机场等重要防护对象的安全，因此必须尽快进行除险加固改造，使其能安全地发挥其应有的效益。200
2、3年5月兵*勘测设计院完成了*水库大坝安全鉴定工作，2003年8月，*组织兵*、*的专家进行了*水库大坝安全鉴定成果审查会；2004年8月21日，水利部大坝安全管理中心专家组到现场检查工作，分析了鉴定工作存在的问题，并提出了补充工作的建议。我院随即开展了补充工作，并提交补充鉴定材料，水利部大坝安全管理中心于2004年10月14日下发核查意见，最终鉴定*水库为三类坝，必须对其进行除险加固。我院在大坝安全鉴定工作的基础上，开展*水库除险加固初步设计和投资概算等工作。本次设计工作得到了兵*水利局、*和*的领导和技术人员的大力支持和积极协助，谨在此表示衷心感谢。1综合说明1.1工程概况*水库位于*市西
3、郊五公里妖魔山西北角，*部南2km处山沟内（见地理位置示意图）。行政区划属新疆*管辖。 库区地理座标为：东经873148873154，北纬434618434654。水库有简易公路与西山公路相通，交通较为便利。*水库是1968年9月未经正式勘测设计破土动工的，1970年经*勘测设计队（现兵*设计院）设计，坝型为碾压式均质土坝，现浇砼拱型放水涵洞。设计库容126万m3，设计坝顶高程982.70m，设计水位981.40m，坝顶宽3m，坝长400m。1980年自治区农垦厅农垦勘测设计大队（现兵*勘测设计院）做了补充设计，坝顶加宽到4m，加厚了斜向滤水坝址，增设了坝前坡脚截水墙，库盘内黄土铺盖等项工程。
4、1982工程竣工。*水库1968年9月动工建造，1982年竣工蓄水，是一座小（1）型引水注入式山区水库，设计库容126万m3。水库建于年代较早，属典型的“三边”工程，施工队伍主要为*场职工，水库兴建时没有进行地质勘察，没有做填筑土料的物理力学性质试验，工程施工时没有保留坝体填筑的有关施工记录，再加上技术设备落后，施工质量差，留下了较大的隐患。*水库隶属于新疆*，具体位于*市西郊五公里妖魔山西北角，地理位置坐标为东经873148873154，北纬434618434654。*水库是一座集农业灌溉、工业供水、旅游开发和水产养殖等多种功能于一体的引水注入式山区小型水库。作为*的重要水源，*水库控制农业
5、灌溉面积1.2万亩、城市绿化面积2000亩，工业供水对象为*纸箱厂。水库下游为*市西山地区、*、兰新铁路和*国际机场，地理位置十分重要，一旦溃坝将对下游造成非常严重的灾害和影响。水库设计库容126万m3，现状因存在病险问题，目前限制运行库容仅为40.76万m3。1.1.1 社会经济概况2002年*总人口17845人，在岗职工3045人。国内生产总值为1.8126亿元，职均收入9805元。全*灌溉面积为36617亩，其中农作物播种总面积19597亩，总产值3252.67万元，退耕还林还草17020亩。1.1.2 水库建设过程*水库是1968年9月未经正式勘测设计破土动工的，1970年经*勘测设计
6、队（现兵*设计院）设计，坝型为碾压式均质土坝，现浇砼拱型放水涵洞。设计库容126万m3，设计坝顶高程982.70m，设计水位981.40m，坝顶宽3m，坝长400m。1980年自治区农垦厅农垦勘测设计大队（现兵*勘测设计院）做了补充设计，坝顶加宽到4m，加厚了斜向滤水坝址，增设了坝前坡脚截水墙，库盘内黄土铺盖等项工程。1982工程竣工。水库建于年代较早，属典型的“三边”工程，施工队伍主要为*场职工，水库兴建时没有进行地质勘察，没有做填筑土料的物理力学性质试验，工程施工时没有保留坝体填筑的有关施工记录，再加上技术设备落后，施工质量差，留下了较大的隐患。1.1.3 水库现状主要建筑物现状*水库主要
7、由大坝和放水廊道组成。大坝全长400m，由主坝和副坝组成，主坝长200m（0+2000+400），副坝长200m（0+0000+200），坝体为碾压式均质土坝，坝顶高程982.70m，最大坝高13m，坝顶宽4m，上设0.4m高的浆砌片石防浪墙，墙顶高程983.10m；上游坝坡为1:2.75，采用塑膜防渗，干砌块石护坡，下游坝坡为1:2.5，坝后坡脚局部设贴坡排水、块石盖重。放水廊道位于大坝桩号0+286处，为砼拱式涵洞，长92.9m，孔净宽0.8m，边墙高0.7m，拱高0.6m，纵坡1/320，内置放水管，管径600mm，出口设消力池、放水闸阀。水库大坝和放水廊道的工程级别为4级。1.1.4
8、水库存在的主要问题*水库从1982年蓄水至今运行了23年，目前水库主要存在以下病险状况：（1） 水库坝基及坝肩渗漏严重，存在渗流安全隐患；（2） 水库上游护坡滑坡、脱落，塑膜保护层被破坏，老化破坏严重；（3） 水库大坝坝顶安全超高不足。（4） 放水闸房年久失修，放水闸阀开启困难，破损严重，已基本失去控制功能。（5） 水库引水系统老化，上游引水渠和挡洪坝破损严重。水库大坝安全鉴定结论为三类坝，必须对其进行除险加固改造。1.1.5 初步设计报告编制依据1.2 气候特征*水库位于欧亚大陆腹地，属温带大陆性干旱半干旱区，其气候特点为：降雨少，蒸发强烈，日照长，昼夜温差大，冬夏长，春秋短，冷热分明，季节
9、转换快。多年平均气温7.2，极端最高气温40.5，极端最低气温-41.5。多年平均降水量277.6mm，多年平均蒸发量1914.1mm，多年平均风速3.0m/s，多年平均年最大风速为20 m/s，实测最大风速30.7m/s（风向SSE），最大冻土深度1.33m。1.4 水文*水库主要通过水库上游拦洪坝拦截上游泉水和一部分洪水进行蓄水，在用水高峰时期，还通过*支渠从幸福总干渠引水，*支渠全长3.55km，设计引水流量0.13m3/s。幸福总干渠通过青年渠从*河引水。*河发源于天山北麓的喀拉乌城山峰天格尔峰附近的一号冰川，距*市区100km，源头海拔40004800m，河流总长214.3km。*河
10、是一条冰雪融水、降雨及地下水混合补给的河流，其中英雄桥水文站多年平均径流量为2.45108m3，其径流组成大致为：冰川融水占12%、融雪水占36.1%、降雨占37%。由于冰川融水补给量较大，径流的年季变化小。变差系数Cv值仅为0.14。与年际变化比较，径流年内分布极不均匀，其特点是：春汛不明显，夏水很集中，其中6、7、8三个月用水量占年水量的70%以上，最大月水量占年水量的四分之一，最小月水量为2月，占年径流的1%。*河的洪水类型有冰雪融水型、降雨和冰雪融水混合型及暴雨型洪水。*河汛期为6至8月，冰雪融水型洪水的洪水过程线多呈多峰型，一日一峰，月内变化及峰谷出现时间较有规律，暴雨型洪水历时短、
11、陡涨陡落，且无规律。以暴雨为主的混合型洪水，峰高量大，历时长。青年渠首处的平均洪峰流量为107m3/s。*河属侵蚀性下切河流，多年平均输砂量31.3万t，其中推移质占悬砂的10.7%，泥沙主要集中在汛期，68月来泥砂占全年来砂量的97.4%。*河年平均含砂量2.2kg/m3，最大月平均含砂量7.09kg/m3，最大日平均含砂量19.5kg/m3。1.5 工程地质1.5.1 地形地貌测区位于天山山系的依连哈比尔尕山及博格达山和准噶尔盆地不同地貌单元的交汇处，本区曾经历加里东、华力西、燕山等造山运动和第四纪以来断块升降为主的运动，形成现在的高山峡谷和盆地、洼地。南部为依连哈比尔尕山（东北部为南山）
12、，东侧为博格达山（东山），中部为博格达山延伸的丘陵横亘，丘陵南部为柴窝堡盆地，北为*河和东山水系冲洪积平原。测区内地势由南向北倾斜。根据地形地貌测区可分为南山区、柴窝堡盆地、*河谷区、*山前倾斜平原区和细土平原区。1.5.2地质构造测区位于一级构造单元天山兴安褶皱区，跨北天山地向斜褶皱带和准噶尔坳陷区两个二级构造单元。同时，也是三级构造单元*山前坳陷与柴窝堡中新生代凹陷、博格多复背斜（西端）的交界处。测区发育的次级褶皱主要有*向斜和妖魔山背斜。发育的主要断裂有：雅玛里克山断裂、西山断裂、七道湾断裂。本区构造活动较频繁，属于稳定性较差的地区，据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），地
13、震动峰值加速度为0.20g，对应地震基本烈度为度。1.5.3坝址区地层岩性坝址区出露侏罗系、第三系和第四系地层，岩性为砂岩、砾岩、泥岩及碎石土层。1.5.4 库区工程地质条件库区出露三叠系及第四系地层。下三叠统仓房沟群（T1+2cn）：上部为淡红色、紫灰色块状砾岩与红色钙质页岩或泥岩不均匀互层夹砂岩；下部为紫红色、灰绿色砂岩、页岩（或泥岩）夹灰绿色细砾岩及少量硬砂岩。第四系全新统冲洪积物（Q4pl）:主要分布于冲沟内，岩性为砂卵砾石及砾质土层。第四系全新统坡积物(Q4col+dl):主要分布在冲沟内、冲沟口及坡脚下，岩性为含土碎石，厚度不大。库区无大的断层通过，水库右岸发育一条顺层小断层，产状
14、41SE80，破碎带宽10cm，出露在水库正常蓄水线附近，形成水库渗漏的通道。水库目前存在的主要工程地质问题为水库渗漏。水库渗漏主要为坝基及坝肩渗漏，渗漏通道主要有两条，一为基岩强、弱风化岩体，二为基岩层面。水库由泉水汇集而成，水流清澈，基本无淤积，仅在发洪水时，有少量淤积。水库左右岸均为基岩，岩体完整，岸坡稳定性好，右岸局部为坡积碎石土，当库水位抬高时，随水位升降，正常蓄水位附近土质边坡将发生滑塌，但该层很薄，将很快趋于稳定，对水库影响不大，仅增加少量水库淤积。1.6 除险加固主要措施针对水库存在的病险状况，设计采取了以下措施解决水库的问题：（1）对渗漏严重的坝基和坝肩进行防渗处理，防渗处理
15、措施采用帷幕灌浆，处理深度至基岩层面以下10m。（2）坝体防渗采用二布一膜复合土工膜防渗，坝面防渗体与坝基及坝肩防渗体在新建帷幕灌浆盖板处进行连接封闭，使坝体和坝基、坝肩形成有效的防渗体系。（3）重修大坝上游面护坡，并加设苯板防冻层，使坝面砼护坡结构满足严寒地区的抗冰冻要求，增强护坡砼的耐久性。（4）重修防浪墙，采用钢筋砼结构，墙顶高程为983.50m。1.7 工程投资与资金筹措工程总投资 万元，其中：建安工程费 万元，设备购置费 万元，其它费用 万元，预备费 万元，总工期 个月。该项目资金1/3由*自筹，其余2/3由国家拨款。即国家投资为 万元，自筹资金 万元。2气象与水文2.1流域概况*河
16、流域位于天山中部依连哈比尕山北坡，南临巴音郭楞自治州和静县，东至*县柴窝堡湖，西临昌吉市（以头屯河为界），北至准噶尔盆地南缘，流域南北长200多公里，东西宽2050km，总面积4684km2，地理坐标为东经86478804，北纬43014442。*河发源于天山北麓的喀拉乌城山峰天格尔峰附近的一号冰川，距*市区100km，源头海拔40004800m，河流总长214.3km，年径流量约2.36亿m3。*河两岸分布有*主要的农业区，同时*河也是城市生活及工业生产用水的主要供水水源。*河自建国以来展开了大规模的开发治理，先后在中上游修建了青年渠引水工程、乌拉泊水库、红雁池水库续建工程以及和平渠扩建工程
17、，加之下游灌区已较早建成的猛进水库、八一水库及灌区配套工程，使配套骨干水利工程已初具规模，并为进一步进行流域治理，提供了较好的水利设施。*水库是通过*支渠幸福总干渠从青年干渠引水，青年干渠的取水口为青年渠首。2.2 气象*水库位于欧亚大陆腹地，属温带大陆性干旱半干旱区，其气候特点为：降雨少，蒸发强烈，日照长，昼夜温差大，冬夏长，春秋短，冷热分明，季节转换快。库区多年平均气温7.2，极端最高气温40.5，极端最低气温-41.5，历年大于10积温在1000-2000。多年平均降水量277.6mm，多年平均蒸发量1914.1mm，多年平均风速3.0m/s，多年平均最大年风速为20m/s，最大风速30
18、.7m/s，主风向为SW和NE。最大冻土深度1.33m。2.3 水文站网建国以来，新疆水文水资源局、乌市水文局先后在*河自上而下设有跃进桥实验站、英雄桥、青年渠和乌拉泊水文站。其中跃进桥实验站位于*河上游，中游有英雄桥水文站和青年渠首水文站，下游有乌拉泊水文站。*河各水文站状况详表2-1。表21 *河水文站一览表站 名高程东 经北 纬集水面积km2资料年限备 注跃进桥2334870643093101983年至今实测英雄桥1920871243129241958年至今实测青年渠16158719433010941961-1971年实测乌拉泊10008718432925961948年至今实测及库水位反
19、推2.4 径流*河是一条冰雪融水、降雨及地下水混合补给的河流，各水文站的水文特征见表2-2。其中英雄桥水文站多年平均径流为2.36108m3，其径流组成大致为：冰川融水占12%、融雪水占36.1%、降雨占37%，地下水实际是地表水入渗转化而来，占14.9%。表22 *河主要水文站水文特征表站 名高 程（m）河 长(km)集 水面 积(km2)年径流(108m3)径流深(mm)资料年限径流模数(dm3/sKm2)跃进桥233425.93101.05338.71983年至今10.74英雄桥192052.89242.362801958年至今8.23青年渠161572.810941.99181.519
20、61-1971乌拉泊1000100.825963.451331948年至今4.24由于冰川融水补给量较大，径流的年季变化小。变差系数Cv值仅为0.14，根据英雄桥水文站40年实测径流系列统计，最大水年为1996年，年径流量为3.45108m3,最小水年为1968年，径流量仅为1.8108m3,与年际变化比较，径流年内分布极不均匀，其特点是：春汛不明显，夏水很集中，多年统计表明：6、7、8三个月用水量占年水量的70%以上，最大用水量占年水量的四分之一，最小月水量为2月，占年径流的1%。*河英雄桥站多年平均径流年内分配详表2-3。表23 *河英雄桥站多年平均径流年内分配表单位：108m3月 份一二
21、三四五六七八九十十一十二多年平均水量径流量0.0290.0240.0320.0550.140.460.680.530.200.0980.0620.0442.362.5 洪水由于*水库为引水注入式水库，在此仅对*河的洪水特点及青年渠首处的洪水作一简单分析。*河的洪水类型有冰雪融水型、降雨和冰雪融水混合型及暴雨型洪水。跃进桥实验站以上高山带冰川与永久积雪发育，全年80%的降水为降雪，故基本上属于冰雪融水型洪水，实验站以下低山带主要为季节冰雪融水和降雨形成的混合型洪水，中低山带夏季如遇大暴雨，则又可形成陡涨陡落的暴雨型洪水。*河汛期为6至8月，冰雪融水型洪水的洪水过程线多呈多峰型，一日一峰，月内变化
22、及峰谷出现时间较有规律，暴雨型洪水历时短、陡涨陡落，且无规律。以暴雨为主的混合型洪水，峰高量大，历时长。将青年渠首站和乌拉泊水文站的洪水建立相关关系，相关方程为y=1.7853x-8.2063，相关系数r=0.97。利用插补延长后的青年渠首水文站的洪峰流量系列，按连续系列频率计算公式，按P型曲线适线，成果见表24。表2-4 *河青年渠首站洪水频率分析成果表青年渠首站均值CvCs/ Cv0.1%0.2%0.333%0.5%1%2%3.33%洪峰流量(m3/s)1071.054.51114959847760616478383一日洪量(104m3)457.50.5519351768163015221
23、33711551022三日洪量(104m3)1161.10.3553427317029802831257223122119七日洪量(104m3)2293.40.355894550452154983458541813879在*水库的南侧为妖魔山山前冲洪沟，其山口以上集水面积4.8km2，一年中大多时候无水，但在以下两种情况下会发生小规模的山前洪水：春季融雪洪水，春季气温回升快，积雪迅速融化，再有春雨相助，易形成春汛。局地性暴雨洪水，由于不同尺度天气系统过境，受不同地形因素影响，可能发生高强度，短历时暴雨，在其笼罩区域形成一定规模的洪水。根据*市城市防洪规划对*市城区周边的一些山洪沟洪水调查及分析
24、计算，本次洪水采用推理公式法计算山前洪水规模。水科院推理公式基本形式为： 产流计算 汇流计算 式中：汇流历时（h）； L河道长度（km）； I河道比降； m汇流参数； n暴雨衰减指数； Qp洪峰流量（m3/s）； 洪峰产流系数； Sp设计暴雨雨强； F汇流面积。 其中L、F、I均可在1/50000地形图上量算，Sp由下式确定： Sp =H24P24n-1式中： H24P流域最大24小时降水量（mm）。采用新疆可能最大暴雨图集中所列*地区暴雨时面深关系及雨型选取时段雨量。洪水产流系数=RSPr1 式中：tc设计暴雨产流历时（h）； 暴雨损失强度（mm/h）； R、r1土壤损失参数。根据小流域暴雨
25、洪峰流量计算汇流参数m值表，确定洪沟的m值，R=1.0，r1=0.68。通过迭代求解方法，解产汇流联立方程，得到设计洪峰流量，成果见表25。表2-5 *水库山前洪水计算成果表名称面积（km2）河长（km）比降（）频率（%）洪峰流量（m3/s）妖魔山4.84.05650.512.118.823.53.32.32.6泥沙水库主要由泉水汇集而成，水流清澈，基本无淤积，仅在发洪水时，有少量淤积。水库左岸为基岩,岸坡稳定性好；右岸部分为坡积碎石土，当库水位抬高时，随水位升降，正常蓄水位附近土质边坡将发生滑塌，但该层很薄，将很快趋于稳定，对水库影响不大，仅增加少量水库淤积。*河属侵蚀性下切河流，多年平均输
26、砂量31.3万t，其中推移质占悬砂的10.7%，泥沙主要集中在汛期，据乌拉泊水文站的实测资料，*河68月来泥砂占全年来砂量的97.4%，其中最大月7月份占全年的来砂量的53%，年平均含砂量2.2kg/m3，最大月平均含砂量7.09kg/m3，最大日平均含砂量19.5kg/m3。2.7水质坝址区出露侏罗系、第三系和第四系地层，岩性为砂岩、砾岩、泥岩及碎石土层。地下水主要赋存在第四系松散堆积层及基岩强弱风化裂隙中，地下水类型为潜水。对库水进行的水质分析试验成果见表4，据试验结果：库水为HCO3SO42K+Na+型水，不具分解类溶出型腐蚀、具结晶类硫酸盐型弱腐蚀。PH值为8.3，具弱碱性，矿化度1.
27、912gL，为淡水，总硬度为34.12mg/L。2.7冰情*水库所在地属大陆性干旱、半干旱气候，四季分明，一般水库封冻期在每年11月底至12月初，次年3月解冻，经水库管理人员实测库面最大封冰厚度60cm，多年平均封冰厚度在40cm左右。3工程地质3.1区域地质概况本区位于天山山系的依连哈比尔尕山及博格达山和准噶尔盆地不同地貌单元的交汇处，本区曾经历加里东、华力西、燕山等造山运动和第四纪以来断块升降为主的运动，形成现在的高山峡谷和盆地、洼地。本区在构造单元上位于一级构造单元天山兴安褶皱区，跨北天山地向斜褶皱带和准噶尔坳陷区两个二级构造单元。同时，也是三级构造单元*山前坳陷与柴窝堡中新生代凹陷、博
28、格多复背斜（西端）的交界处。本区发育的次级褶皱主要有*向斜和妖魔山背斜。发育的主要断裂有：雅玛里克山断裂、西山断裂、七道弯断裂。本区构造活动较频繁，据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），地震动峰值加速度为0.20g，对应地震基本烈度为度，属于稳定性较差的地区。3.2 水库工程地质问题水库目前存在的主要工程地质问题为水库渗漏。水库渗漏主要为坝基及坝肩渗漏，渗漏通道主要有两条，一为强、弱风化岩体，二为基岩层面。水库两岸为基岩山体，岩体完整，基本不产生向两侧库岸的渗漏。水库由泉水汇集而成，水流清澈，基本无淤积，仅在发洪水时，有少量淤积。水库左右岸均为基岩，岩体完整，岸坡稳定性好，右岸局
29、部为坡积碎石土，当库水位抬高时，随水位升降，正常蓄水位附近土质边坡将发生滑塌，但该层很薄，将很快趋于稳定，对水库影响不大，仅增加少量水库淤积。恢复设计库容后，水库不产生浸没问题。3.3 坝址区工程地质评价3.3.1 坝体质量评价坝体工程地质条件以横剖面为代表分主坝、副坝叙述如下： 副坝（0+0000+200）据钻孔ZK1揭露，坝体主要由粉质粘土填筑而成，局部为粉土（埋深8.811.7m为粉土）。粉质粘土呈棕红色，粉土呈土黄色，含少量碎石。坝高为13.0m。坝体土层标准贯入锤击数一般为1016击，密实。初见水位埋深14.26m ,稳定水位10.3m。坝体粉质粘土物理力学性质：天然含水量14.91
30、7.8%，天然密度1.92.07g/cm3，干密度1.651.76g/cm3，比重 2.72，孔隙比0.510.687，属密实状态，塑性指数12.5，液性指数0.080.16，为坚硬硬塑状态，渗透系数1.710-4cm/s，属弱透水，压缩系数0.110.42 MPa-1，压缩模量4.213.7 MPa，属中压缩性土。坝体粉土物理力学性质：天然含水量19.6%，天然密度1.96g/cm3，干密度1.64g/cm3，比重 2.70，孔隙比0.648，属密实状态，塑性指数8.6，液性指数0.65，渗透系数1.710-4cm/s，属弱透水，压缩系数0.21 MPa-1，压缩模量7.8 MPa，属中压缩
31、性土。对坝体土抗剪强度指标，先后两次共取样10组进行室内剪切试验，但因含有砾石，只有2组成功，且离散性较大。故其值结合经验值，凝聚力33kPa,内摩擦角25。坝体土钻孔岩心多呈柱状，坝体填筑质量较好。 主坝（0+2000+400）坝体由粉质粘土填筑而成，呈土褐色，含少量碎石。据原先坝线剖面图，主坝最大坝高11.5m。据钻孔揭露，ZK2号钻孔处坝高为6.7m，坝体土标准贯入锤击数1013击，密实。坝体粉质粘土物理力学性质：天然含水量14.8%，天然密度1.98g/cm3，干密度1.72g/cm3，孔隙比0.57，属密实状态，塑性指数1112.1，液性指数0，呈坚硬状态，渗透系数1.110-5 c
32、m/s,属微透水，压缩系数0.11 MPa-1，压缩模量14.3MPa，属中压缩性土，抗剪强度结合经验值，凝聚力33 kPa,内摩擦角25.。坝体土钻孔岩心多呈柱状，坝体填筑质量较好。 3.3.2 坝基工程地质条件评价*水库坝体座于强风化基岩上，基础稳定性较好，但坝基渗漏严重。主、副坝基工程地质条件分述如下。副坝（0+0000+200）副坝坝基岩性为下三叠统仓房沟群（T1+2cn）泥岩、泥质砂岩、砂岩，泥岩呈红棕色，产状近水平；泥质砂岩、砂岩呈浅黄色、灰绿色，岩石坚硬致密，产状4050SE8085。据ZK1钻孔揭露，泥岩埋深13.014.6m，泥质砂岩埋深14.616.7m，16.7m以下为砂
33、岩，强风化层厚度58m，强风化岩体是坝基渗漏的主要通道。据压水试验，坝顶以下15.319m透水率为10.91Lu，1924.11m透水率为1.22Lu，所以砂岩强风化层属于中等透水，弱风化层属弱透水，库水主要通过强、弱风化岩体向坝后渗漏。另外，岩层走向与坝线方向近垂直，库水通过层面向坝后渗漏。建议该段坝基防渗处理深度为自坝顶向下1618m。 主坝（0+2000+400）主坝坝基岩性为下三叠统仓房沟群（T1+2cn）砾岩。砾岩呈紫红色，岩石坚硬致密，产状4050SE8085，强风化层厚度510m，强风化岩体是坝基渗漏的主要通道。据ZK2钻孔压水试验，坝顶以下8.012.7m透水率为8.96Lu，
34、12.717.5m透水率为5.76Lu，17.522.55m透水率为5.89Lu，所以砾岩强风化层属于中等透水，弱风化层属弱透水。由于砾岩节理裂隙多面凹凸不平，其透水性比砂岩强，库水主要通过强、弱风化层向坝后渗漏。钻进过程中，从8.7m开始，孔口不返水，说明在8.7m左右存在集中渗漏通道。另外，岩层产状与坝线方向近垂直，库水通过层面向坝后渗漏。建议该段坝基防渗处理深度为自坝顶向下1623m。3.4 坝坝址区水文地质条件坝址区出露侏罗系、第三系和第四系地层，岩性为砂岩、砾岩、泥岩及碎石土层。地下水主要赋存在第四系松散堆积层及基岩强弱风化裂隙中，地下水类型为潜水。对库水进行的水质分析试验成果见表3
35、-1，据试验结果：库水为HCO3SO42K+Na+型水，不具分解类溶出型腐蚀、具结晶类硫酸盐型弱腐蚀。PH值为8.3，具弱碱性，矿化度1.912gL，为淡水，总硬度为34.12mg/L。3.6 结论与建议本区属于稳定性较差的地区，地震动峰值加速度为0.20g，对应地震基本烈度为度。水库存在渗漏问题，主要渗漏通道为坝基及坝肩强、弱风化岩体和岩层层面。坝体主要由粉质粘土填筑而成，标准贯入锤击数一般为1016击，干密度1.651.76g/cm3，孔隙比0.510.687，填筑质量较好。 坝基及坝肩渗漏较严重，建议进行防渗处理，副坝透水率小于5Lu 界线最大埋深18m，主坝透水率小于5Lu界线最大埋深
36、23m，所以副坝防渗处理深度1618m，主坝防渗处理深度1623m。水库水类型均为HCO3SO42K+Na+型水，对混凝土具结晶类硫酸盐弱腐蚀。4工程任务与规模4.1自然及社会经济状况新疆*地处*市西郊5km。由于良好的地理环境，近几年农场不断发展壮大，已成为具有一定规模的农业生产水平和机械化程度较高的国营农场。全*以农业为主，由于耕地较少，主要以经济作物为主，有蔬菜、瓜果、经济林等。工程实施后可改善*农业及工业缺水的现状，不但保证该*场工农业的顺利发展，也美化了当地的环境，为*的旅游开发提供充分的环境支持。 4.2水库现状及存在问题4.2.1水库现状*水库是一座引水注入式山区水库，位于*市妖
37、魔山西北面山脚处，北距西山公路2km。该水库始建于1968年，属于“三边”工程，由于资金、技术等因素的限制，到1982年才正式竣工。水库设计库容126万m3，由于在施工时对坝基及坝肩未做有效的处理，致使渗漏严重，水库被迫长期限制水位运行，目前允许最高水位控制在973m，允许最大库容控制在40.76万m3。*水库水源主要来自上游泉水，此外还通过*支渠在每年78月从幸福支渠引水。水库主要由大坝、放水廊道等部分组成，现状主要技术指标如下：总库容：40.76万m3；兴利库容：38.43万m3；死库容：4.59万m3；死水位：965.9m；水库正常蓄水位：973m；水库正常蓄水位相应水面面积：8.22万
38、m2；坝顶高程982.7m，防浪墙顶高程983.1m；放水涵洞设计流量：0.40m3/s；主坝：坝线全长200m（桩号0+2000+400），为碾压式均质土坝，坝顶设计高程982.7m，防浪墙顶高983.1m，最大坝高11m，坝顶宽4m。上游坝坡1:2.75，下游坝坡1:2.5。上游坡为干砌块石护坡，破坏较严重。副坝：坝线全长200m（桩号0+2000+400），为碾压式均质土坝，坝顶设计高程982.7m，防浪墙顶高983.1m，最大坝高13m，坝顶宽4m。上游坝坡1:2.75，下游坝坡1:2.5。上游坡为干砌块石护坡，破坏较严重。控制灌溉面积：1.2万亩。放水廊道：放水廊道为砼拱式涵洞，长9
39、2.9m，孔净宽0.8m，边墙高0.7m，拱高0.6m，纵坡1/320，内置放水管，管径600mm，出口设消力池、放水闸阀。4.2.2存在问题（1）坝基及坝肩基岩裂隙发育，强风化层厚度达到510m，具有强透水性，同时部分基岩层面和坝轴线近乎垂直，形成渗水通道，而施工时对坝基的防渗处理仅深入到基岩层面以下0.5m，对坝肩则未做处理，以至坝基及坝肩漏水严重，水库只能长时间限制水位运行，无法发挥其应有的效益。（2）水库大坝上游坝坡采用干砌块石护坡，其下为素土保护层和塑料薄膜防渗体。上游护坡存在滑坡现象，现状破损情况也较严重，坡面凹凸不平，杂草丛生，石块散落在坡面上。原设计采用塑膜防渗，但未铺设到设计
40、蓄水位高程，同时塑膜防渗体存在老化破坏的现象。防浪墙为浆砌块石结构，坝顶安全超高不足。（3）放水廊道目前可以正常运行，但内置铸铁管和工作闸阀锈蚀严重，缺少检修闸阀。（4）水库大坝运行管理设施较为欠缺，大坝安全监测设施几乎空白，目前基本依靠巡视检查的方式，同时水库的交通、照明、通讯、供水、供电、管理站房等条件也欠缺。闸房老化失修严重。4.3水库除险加固的必要性和紧迫性4.3.1水库的地位*水库位于*部以南2km，妖魔山西北面山脚处。控制该*场1.2万亩农田的灌溉用水、纸箱厂的工业用水和*部的绿化用水。水源为*水库上游泉水和*支渠通过幸福支渠引青年干渠的来水。*水库在*农业、工业和旅游业发展中起着
41、举足轻重的作用。4.3.2水库除险加固的必要性和紧迫性(1)是水库安全运行的需要目前水库主要存在坝基及坝肩渗漏、坝顶安全超高不足、上游护坡滑坡且破坏严重等诸多安全隐患，对水库的安全运行形成严重的影响。水库下游是*市西山地区、*、兰新铁路以及*国际机场，包括人口稠密的地区和重要的交通枢纽，*水库设计蓄水高程和上述保护对象的垂直距离在22m以上，平面距离仅有510km，大坝下游地形为峡谷，水流不易消散，一旦溃坝将形成灾难性的后果。因此，*水库的安全运行有着毋庸质疑的重要意义。(2)是工、农业生产发展的需要*水库位于*市西郊，辐射面涵盖*市西山地区和*，上述地区现状严重缺水，近年连居民生活用水也必须
42、限量限时供应，供需矛盾突出，水价昂贵，如此缺水的现状与*市首府城市的地位很不相称。*水库作为*的一个重要水源，在很大程度上缓解了该地区的缺水形势，但由于水库库容的不足，严重制约了*的工、农业经济的发展。因此，必须尽快对*水库进行除险加固以保证灌区的农业经济发展和工业的发展，从而促进*场社会、经济的可持续发展。4.4工程规模复核*水库主要承担*1.2万亩耕地的春灌用水和*纸箱厂的工业用水，其次是*部的绿化用水。4.4.1兴利调节计算(1)规划水平年的划分应与国家中长期计划的分期相适应，本工程现状年为2002年，设计水平年为2010年。(2)设计保证率的确定按照灌溉与排水工程设计规范(GB5028
43、899)中的相关规定，干旱地区以旱作为主的灌区，其设计保证率P=50%75%。因此，本次水库兴利调节灌溉设计保证率取75%。(3)水库控制灌溉面积的确定根据*水利规划报告，*水库除险加固后可解决下游1.2万亩耕地春季缺水的状况。4.4.1.1死库容的复核*水库主要拦蓄上游泉水，在水库死库容复核时，应满足以下要求：保证灌溉控制高程要求水库死水位高程首先应保证放水闸设计进口高程能满足下游灌区的引水高程要求。现状放水闸底板高程为965.9m，经过多年运行，此高程能够保证下游灌区的的引水高程要求，且能满足水库放空的要求，因此，死水位宜超过965.9m。满足一定淤积库容死库容应有容纳一定年限内泥沙淤积，
44、它决定水库的使用寿命。按中小型水库淤积年限一般为1520年，计算中取20年。由于水库主要拦蓄上游泉水，其含沙量较少，其次是从幸福支渠分水，根据悬移质输沙量为2.03kg/m3。幸福支渠年分水量100-120万m3 ，所需库容为1.94万m3。查水位库容曲线，水位为965.6m。保证渔业发展的要求根据*水产区划所述，*水库水产养殖所对应的水域面积为30亩，根据水库库容曲线图可查得，对应的水库库容2.3万m3。综合考虑水库的灌溉、淤积、渔业等综合效益，确定除险加固后*水库死库容为2.33万m3，相应的死水位为965.9m。4.4.1.2灌区水量供需平衡分析(1)可供水量灌区可供水源为上游泉水及*支
45、渠分水。地表水分析*水库主要拦蓄上游泉水，常年流量约为0.05 m3/s。其次是*支渠7、8月的分水，流量为0.2 m3/s。设计水平年2010年，在P=75%保证率下，*水库年径流月分配见表41。地下水分析*开发地下水几乎都用于工业和民用用水，灌区内无灌溉机井，故地下水不参与水土平衡计算。 (2)需水量设计水平年灌溉面积指标灌区内作物较单一，主要是经济作物，有瓜菜、果园、林带，共1.2万亩。此外还有2000亩的绿化用水，*纸箱厂的工业用水。具体见表42。灌溉制度灌区各水平年灌溉制度和灌溉定额的制定，主要是依据是*水利年报提供资料，并充分考虑了当地农业耕作水平提高等因素后拟定了本灌区的灌溉制度，具体见表43。灌溉水利用系数经现场踏勘调查，并参考当地水管部门的灌溉引水资料，干渠主要通过4.2km管道供水， 支、斗
