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慶安水庫位于睢寧縣城北15km，廢黃河南堤下，庫區(qū)東、南、西三面筑壩，北面緊靠廢黃河南堤，是一座中型平原水庫，地處8°地震烈度區(qū)，設(shè)計(jì)最高調(diào)蓄洪水位29.6m，汛限水位27.5m，興利水位28.5m。總庫容6030萬m3，其中調(diào)洪庫容2190萬m3，興利庫容4770萬m3，死庫容30萬m3。該庫于1958年3月興建，1959年建成。設(shè)計(jì)灌溉面積10000公頃，實(shí)際灌溉面積7467公頃。水源為廢黃河灘面降雨徑流和古邳抽水站抽引民便河之水，水庫建成以來，改善了睢寧縣慶安、姚集、梁集、魏集、睢城、古邳等鎮(zhèn)的水利條件，實(shí)現(xiàn)灌溉水源的年調(diào)節(jié)，緩解了睢寧縣用水矛盾，且能在大旱之年為全縣大部提供抗旱水源，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用方面，都發(fā)揮了很大作用。

（一）地質(zhì)條件

根據(jù)1997年7月徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院提供的《慶安水庫工程地質(zhì)勘察報(bào)告》?？碧缴疃葍?nèi)各土層自上而下大致可分為4層，各土層分述如下：

（1）、粉砂：黃色粉砂、粉土，砂壤土，層底高程18.2~18.3m，中間夾2~3層黃褐色薄層粘土，上部松散，中下部稍密~中密，厚13.0m，水閘基底25.7m，該層為持力層，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值100kPa，但該層防滲抗沖能力較差。 （2）、粉砂：灰色粉砂，稍密~中密，厚2.5m，層底高程15.6~15.7m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值130kPa。 （3）、重壤土：黃色、褐黃色重壤土、粘土，可塑，厚2.3m，層底高程13.3m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)180kPa。 （4）、粉質(zhì)粘土：黃色、褐黃色粉質(zhì)粘土，重壤土，可塑~硬塑，含砂礓，揭露厚度2.7m，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值310kPa。

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回填土資料：γ自然=19.5kN/m3,γm=20kN/m3, C=0kPa，Φ=26。 （二）水文氣象

睢寧縣地處北溫帶，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，光照充足，春夏秋冬四季分明，降水量較為充沛。春季：3至5月，氣溫回升快，以冷干風(fēng)為主，蒸發(fā)強(qiáng)，常出現(xiàn)旱情；夏季：6至8月，天氣炎熱，降雨其中，多暴雨，易形成洪澇；秋季：9至11月，晴朗少雨，光照少，氣候宜人；冬季：12至2月，寒冷少雨。

日照：近40年，全境年均日照2366小時(shí)，為可照時(shí)數(shù)的54%。

氣溫：多年平均氣溫14.30C，其中1月份平均氣溫-0.50C，7月份平均氣溫27.10C，極端最高氣溫40.10C，發(fā)生在1955年6月19日，極端最低氣溫-23.30C，發(fā)生在1969年2月6日。

霜期：多年平均無霜期206天，最多無霜期246天，發(fā)生在1977年，最少無霜期180天，發(fā)生在1962年。初霜期一般在10月30日左右出現(xiàn)，最早出現(xiàn)的初霜期是1962年10月15日。終霜期一般發(fā)生在4月6日前后，最早終霜期發(fā)生在1967年3月10日，最遲終霜期為5月4日。

風(fēng)：夏季多東南風(fēng)，春秋冬三季多東北風(fēng)。多年平均風(fēng)速2.4米/秒左右。5月中旬至6月上旬常發(fā)生干熱風(fēng)，每年平均2.6次，4.1天，對小麥后期正常灌漿影響較大。

降水：根據(jù)睢寧縣氣象站1951年至1990年降水資料統(tǒng)計(jì)，40年年平均降水量852.6毫米（多年平均869毫米），最大降水年份發(fā)生在1963年，降水量為1360毫米，最少降水年份發(fā)生在1988年，降水量為568.4毫米。40年中年降水量超過1000毫米的年份有8年，占20%，平均5年一遇；低于600毫米的有2年，占5%，平均20年一遇；低于700毫米的有11年，占27.5%，平均4年一遇。40年中降水量最多的月份為7月，平均月降水量209.8毫米，占40年年平均降水量的24.6%，其中月降水量最多的為1982年的7月，月降水量522毫米，占全年降水量1048.7毫米的49.8%。

蒸發(fā)量：根據(jù)睢寧縣14年E601型水面蒸發(fā)資料，多年平均水面蒸發(fā)量為1043.3毫米，年蒸發(fā)量最大值為1371.6毫米，出現(xiàn)在1976年，年蒸發(fā)量最小值為898.1毫米，出現(xiàn)在1991

年。

水文地質(zhì)：慶安水庫所在區(qū)域內(nèi)地下水共有5個(gè)含水層，地下水埋深一般在3.5米左右，地下水位平均高程27.4米。 2．2．2水位資料

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB-50201-94），《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，水庫工程等別為Ⅲ級。相應(yīng)建筑物按Ⅲ建筑物考慮。

（一）閘底地下輪廓線的布置

1、防滲設(shè)計(jì)的目的

防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用地下輪廓尺寸。 2、布置原則

防滲設(shè)計(jì)一般采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，用以延長滲徑減小滲透坡降和閘底板下的滲透壓力；在低水位側(cè)設(shè)置排水設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，使地下滲水盡快排出，以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。

3、地下輪廓線布置

（1）閘基防滲長度的確定。根據(jù)公式L≥CH式中：L--水閘的防滲長度，H--上、下游水位差，C--允許滲徑系數(shù)值，依地基的性質(zhì)而定，因?yàn)榈鼗临|(zhì)為粉砂，查表取9，計(jì)算閘基理論防滲長度為8.73m。。

L=9×(30.28－29.31)=8.73m

（2）防滲設(shè)備 由于閘基土質(zhì)以粉砂為主，防滲設(shè)備采用混凝土鋪蓋，閘底板上、下游側(cè)設(shè)置齒墻，并且設(shè)置板樁。

（二）排水設(shè)備的.細(xì)部構(gòu)造

1、排水設(shè)備的作用

采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定性。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到即減少滲壓又避免滲透變形。

2、排水設(shè)備的設(shè)計(jì)

（1）水平排水 水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。反濾層一般是由2~3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。

反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層的顆粒不得發(fā)生移動；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水通暢；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。

本次設(shè)計(jì)中的反濾層由碎石，中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。

圖2 反濾層構(gòu)造圖(單位：cm)

（2）鉛直排水設(shè)計(jì) 本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm，呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。

（3）側(cè)向排水設(shè)計(jì) 側(cè)向防滲排水布置（包括刺墻、板樁、排水井等）應(yīng)根據(jù)上、下游水位，墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基的防滲排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。

在消力池兩岸翼墻設(shè)2~3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。

3、止水設(shè)計(jì)

凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直和水平止水兩種。前者設(shè)在閘墩中間，邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在粘土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻、消力池本身的溫度沉降縫內(nèi)。在粘土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。

圖3止水詳圖(單位：cm)

（三）防滲計(jì)算

1、滲流計(jì)算的目的：計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；驗(yàn)算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。

2、計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)阻力系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。

3、計(jì)算滲透壓力

（1）地基有效深度的計(jì)算。

L0

23.25

T根據(jù)公式(3)判斷 S0，地基有效深度 e為

Te0.5l00.55829m，大于實(shí)際的地基透水層深度8m，所以取小值

Te8m。

（2）分段阻力系數(shù)的計(jì)算。通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個(gè)典型段，如圖4所示。其中1、9段為進(jìn)出口段，用式(4)計(jì)算阻力系數(shù)；3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用式(5)計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)；2、4、6、8段為水平段，用式6計(jì)算相應(yīng)的阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用式(7)計(jì)算。結(jié)果列入（表1）中。 對于進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正，按公式計(jì)算，結(jié)果如表2所示。

圖4滲流區(qū)域分段圖（單位：m）