安全生产管理彭家湾水库安全论证报告.docx
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安全生产管理彭家湾水库安全论证报告
{安全生产管理}彭家湾水库安全论证报告
蓬安县彭家湾水库
大坝安全评价报告
营山县水利电力勘测设计室
二○一四年十月
工程项目：
蓬安县彭家湾水库
报告名称：
大坝安全评价报告
工程地址：
蓬安县相如镇彭家湾村
批准：
核定：
审查：
校核：
汇编：
单位名称：
营山县水利电力勘测设计室
单位地址：
营山县城文林路198号水务局二楼
电话：
0817—
传真：
0817—
1综合概述4
1.1枢纽工程概况4
1、场镇、人口及面积4
1.2水库枢纽工程安全鉴定依据8
2现场检查情况9
2.1工程管理9
2.2防洪调度9
2.3防汛道路9
2.4安全监测9
3工程质量评价11
3.1枢纽工程地质概况11
3.2大坝工程质量评价-15-
3.3溢洪道工程质量评价-16-
3.4取水设施质量评价-16-
3.5工程质量综合评价-16-
4运行情况评价-18-
4.1水库管理基本情况-18-
4.2枢纽工程运行管理-18-
4.3大坝运行情况-20-
4.4大坝维护与安全与监测-21-
4.5运行情况综合评价-22-
5防洪标准复核-23-
5.1流域概况-23-
5.2基本资料的收集、复核-24-
5.3设计洪水推求-25-
5.4调洪计算与特征水位-30-
5.5坝顶高程复核-32-
5.6泄洪建筑物复核-33-
5.7下游淹没范围与淹没损失评估-34-
5.8防洪标准复核结论-34-
6渗流安全分析评价-35-
6.1概述-35-
6.2渗流分析-35-
6.3渗流安全分析评价-37-
7结构安全评价-39-
7.2大坝坝坡稳定分析-39-
7.3其它建筑物结构安全分析-41-
7.4结构安全评价-42-
8抗震安全评价-43-
9金属结构安全评价-44-
10大坝安全鉴定综合评价-45-
10.1工程等级及设计标准-45-
10.2工程现状-46-
10.3洪水复核-47-
10.4渗流分析评价-47-
10.5结构安全分析评价-47-
10.6大坝抗震安全性评价-48-
10.7其它-49-
10.8综合评价-49-
10.9加固措施的建议-49-
1综合概述
1.1枢纽工程概况
彭家湾水库枢纽工程位于蓬安县相如镇彭家湾村境内，嘉陵江水系，距蓬安县城5.5公里，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪等综合利用的小
（二）型水利工程。
该工程坝址以上集雨面积0.45平方公里，总库容19.03万立方米，有效库容11.37万立方米，设计灌面0.08万亩农田，目前，已实现有效灌面0.06万亩。
该水利工程为当地灌区农业稳收高产及库区群众人畜饮水提供了可靠保障，具有十分显著的经济效益和社会效益。
影响人口达0.2万人，其主要设施有：
1、场镇、人口及面积
大坝下游有：
常住人口0.2万人，耕地近0.1万亩。
2、重要设施
①、交通：
蓬营公路1条长2公里。
②、通讯：
有通讯光缆1条长约3.5公里。
③、供水：
有供水规模100～2000人的联户供水站1座。
④、水利电力工程：
有山坪塘3座，渠道4.0公里。
⑤、学校、厂矿、企业：
有小学1所，在校师生0.08万人。
水库大坝一旦溃坝，将造成工厂停产、学校停课，直接经济损失上千万元，为确保下游人民生命、财产安全，确保工程效益充分发挥,必须尽快整治。
后果不堪设想。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施三部分组成。
溢洪道布置在坝左岸，放水设施位于左岸。
一、大坝工程概况
大坝为均质土坝，1973年3月动工兴建，1974年11月完工投运，大坝坝高11米，坝顶轴线长68米，坝顶宽3.0米，坝顶高程为431.50米，上游平均边坡为1︰1.85，下游平均边坡为1:
2.5。
二、溢洪道工程概况
溢洪道位于大坝左岸，为正堰开敝式，堰顶高程429.40米，溢洪道总长35米，其中进口段25米，进口宽3.5米，出口宽2.5米，进口底高程429.00米，出口底高程428.80米，坡降i=0.024。
陡槽段10米，进口宽2.5米，出口宽2.5米，进口高程428.80米，出口底高程426.90米，坡降i=0.19。
陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠。
三、放水设施概况
取水口位于大坝左端，为浆砌条石卧涵管结构，卧管断面尺寸120cm×120cm（宽×高），卧管取水口高程429.40米，取水口径Φ20cm（共5孔），该取水设施输水涵管长25米，进口底板高程424.50米（死水位），出口底高程424.38米，坡降1/200，设计取水流量0.05m3/s。
序号
名称
单位
特性
备注
一
河流特性
1
坝址以上流域面积
km2
0.45
2
多年平均径流深
mm
410.8
二
灌区特征
1
设计灌面
万亩
0.08
2
复查灌溉面积
万亩
0.08
3
实际灌面
万亩
0.06
4
设计保证率
%
75
5
设计干渠长
Km
3.5
三
特征水位及库容
1
设计洪水位
m
429.75
P=5%
2
校核洪水位
m
429.95
P=0.5%
3
正常蓄水位
m
429.40
4
死水位
m
424.50
5
工作水头
m
6
总库容
万m3
19.03
7
有效库容
万m3
11.37
8
死库容
万m3
1.78
四
大坝工程
1
型式
均质土坝
工程特性表表1—1
工程特性表续表1—1
序号
名称
单位
特性
备注
2
坝顶长度
m
68
3
最大坝高
m
11
4
最大坝底宽
m
5
坝顶宽
m
3.0
6
坝顶高程
m
431.50
五
溢洪道
1
进口型式
正堰开敞式
2
堰顶高程
m
429.40
3
堰顶宽度
m
3.5
净宽尺寸
4
最大下泄流量
m3/s
2.25
（P=0.5%）
5
防洪标准
20年一遇洪水设计、200年一遇洪水校核
六
放水设备
1
型式
涵卧管结构
2
放水流量
m3/s
0.05
3
放水洞长
m
25
4
比降
m
1/200
5
卧管取水口径
cm
φ20
6
放水洞底板高程
m
424.50
1.2水库枢纽工程安全鉴定依据
一、文件与资料
本次安全鉴定是依据水利部颁《水库大坝安全鉴定办法》，按照《水库大坝安全评价导则》的要求，结合彭家湾水库实际情况而进行的。
主要资料包括有《彭家湾水库三查三定》资料，部分地勘、观测、土样试验报告，以及参建人员、施工人员访问材料等资料。
二、本次安全鉴定工作依据的规范、标准及主要参考书
1、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000；
2、《中华人民共和国国家标准》GB50201—94；
3、《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001；
4、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—93；
5、《水工建筑物荷载设计规范》DL5077—1997；
6、《水利水电工程钢闸门设计规范》DL/T5039—95；
7、《土工试验方法标准》GB/T50123—1999；
8、《土工试验规程》SL237—1999；
9、《溢洪道设计规范》SL253—2000；
10、《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》DL/T5019—94；
11、《土石坝安全监测技术规范》SL60—94；
12、《土石坝安全监测资料整编规程》SL169—96；
13、《水库工程管理设计规范》SL106—96；
14、《土石坝养护修理规程》SL210—98；
15、《水库大坝安全评价导则》SL258—2000；
16、《建筑地基基础设计规范》GBJ7—89；
17、《中国地震动峰值加速度区划图》（2001）；
18、《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（1984年版）；
19、《水利水电工程地质勘察规范》GB50287—99；
20、《水力计算手册》；
21、《水工设计手册》。
2现场检查情况
2.1工程管理
彭家湾水库大坝有管理机构，日常巡视检查工作基本到位。
大坝无观测设施、设备，无沉降、位移观测资料，无大坝浸润线观测资料，无渗漏观测资料。
2.2防洪调度
该水库每年都按蓬安县水务局防汛抗旱指挥部审定批准后的防洪预案和应急方案控制运用计划，进行防洪调度。
水库没有水文观测系统，防洪调度困难。
防洪调度的通讯设施只有管理人员的手机，但因水库所处的地理位置限制，通讯信号不好。
2.3防汛道路
无防洪抢险交通工具，进库1.5公里道路，有0.5公里属于乡村道路，路面极差，雨天路面积水，无法通车，只能靠步行到达大坝。
2.4安全监测
大坝无安全观测设施和设备，无沉降、位移观测资料，仅进行了每年汛前和部分巡视检查。
2.5枢纽建筑物安全现状
2.5.1大坝工程
彭家湾水库大坝为均质土坝，最大坝高为11米，坝顶高程为431.50米，坝顶长68米，坝顶宽度为3.0米，大坝出现开裂、沉降，在左坝外坡高程428.98m处有散浸现象面积达50m2，坝体外坡杂草纵生，大坝无排水棱体；四周有白蚁活动迹象，大坝无观测设施等。
1、上游坝坡
上游平均坝坡1:
1.85，坡面未衬护，浪蚀严重,杂草丛生，极为凌乱。
2、下游坝坡
下游坝坡平均坡比1:
2.5，局部地方隆起、不均匀沉降；坝坡无排水系统，坝体杂草纵生、极为凌乱，坝脚无排水棱体；
在左坝外坡高程428.98m处有散浸现象面积达50m2。
2.5.2溢洪道工程
溢洪道位于大坝左岸，为正堰开敝式，堰顶高程429.40米，溢洪道总长35米，其中进口段25米，进口宽3.5米，出口宽2.5米，进口底高程429.00米，出口底高程428.80米，坡降i=0.024。
陡槽段10米，进口宽2.5米，出口宽2.5米，进口高程428.80米，出口底高程426.90米，坡降i=0.19。
陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠。
下泄水流直冲下游坝脚，危及大坝安全。
2.5.3放水设施
放水设施位于大坝左端，为浆砌条石卧涵管结构，卧管断面尺寸120cm×120cm（宽×高），卧管取水口高程429.40米，取水口径Φ20cm（共5孔），该取水设施输水涵管长25米，进口底板高程424.50米（死水位），出口底高程424.38米，坡降1/200，设计取水流量0.05m3/s。
取水设施为浆砌条石结构，输水涵管与坝体结合部位严重漏水，已不能正常使用，必须进行改建。
2.5.4防洪抢险公路
防洪抢险设施、设备缺乏，进库1.5公里，还有0.5公里村道公路，路面极差，晴通雨阻，不利防洪抢险。
2.5.5其他
该水库四周有白蚁活动迹象，无观测设施和管理房等。
从现场检查情况看，枢纽工程存在很大的安全隐患，建议尽快进行除险加固。
3工程质量评价
工程质量评价的目的是弄清工程地质及水文地质条件、复查工程的实际质量是否符合现行规范要求，检查投入运行以来质量方面的实际情况和变化，为大坝除险加固提供指导性意见。
评价方法采用现场检查法；历史资料分析法通过对参与建库、管库的老同志的走访，了解建库、管库有关历史情况；勘察试验检查法—对大坝进行钻探取样试验。
3.1枢纽工程地质概况
3.1.1水文气象
蓬安县属于中亚热带湿润气候区，具有气候温和，雨量充沛，湿度大，阴天多，日照时数少，无霜期长和春早夏长，秋季气温下降快，冬季短而少雨干燥等特点。
多年平均气温17oC，全年日照时数1342小时，全县多年平均降雨量为1042.7mm，主要集中在每年的6-9月，约占全年降雨量的70%，年最大降雨量为1307.7mm，年最小降雨量为718.5mm，日最大降雨量为168.5mm。
多年平均径流深410.8mm，水面蒸发量807.9mm，陆面蒸发量660mm，加之降雨在时空上分布不均，气温有南高北低之差，雨量有东南多西北少之殊，导致灾害频繁，素有“十年九灾”之称。
3.1.2地形地貌及物理地质现象
坝址位于溪河上游，河流流向由N至S，河谷断面呈开洞的U型，谷底较平，河床平直，侵蚀不深，两岸呈阶梯状，坡角200～350，残、坡积层薄，仅局部处较单薄，坝址上游河谷开敞，坝址处变窄。
从地形条件看，建坝条件较好。
区域内冲沟发育，特别是蓬莱镇组地层，由于植被差，坡面陡竣，地表岩层风化剧烈，冲沟尤其发育，并沿坡面平等排列，同时因砂质泥岩的抗风化能力很弱，地表部分风化成碎块，在重力作用下向坡脚堕落或撒落堆积。
蓬莱镇地层地质崩塌现象较为普遍，坡面上随时可见巨、细结合的岩堆和孤石。
3.1.3地层结构
区内出露地层主要为侏罗系蓬莱镇组（J3P），岩层由砂岩与砂质泥岩不等厚互层夹泥质粉砂岩薄层或透镜体组成。
山坡及沟内广布第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）及坡洪积层（Q4dl+pl）粉质粘土。
坡洪积层分布于大坝上、下游河沟及侧向冲沟地带，主要为粉质粘土，红褐色，可塑～软塑状，土质较均匀，其表层0.50m左右为耕作土，含大量植物根系和有机质。
该层厚度5.00～9.00m。
坡残积层分布于河沟两岸台地及山顶平缓地带，主要为粉质粘土，紫褐色，可塑～硬塑，土质不均，夹岩石碎屑颗粒，厚度1.50～2.50m，上部多为耕作土。
基岩岩性在枢纽区主要为砂岩与砂质泥岩不等厚互层、砂岩层中夹砂质泥岩和泥质粉砂岩薄层组成。
1、砂质泥岩：
为紫红色，粉砂泥质结构，层状构造，矿物成分以粘土矿物为主，次为长石、云母等，层理发育，岩性不均，夹砂岩和泥质粉砂岩薄层或透镜体，岩性软弱，抗风化、抗冲刷能力低，具遇水软化、脱水开裂特征。
厚度一般8～9m，与砂岩呈互层状产出，分布于大坝坝肩及坝基地带，为大坝坝基的主要持力岩层。
2、砂岩：
多为紫灰色，粉-细粒结构，中厚层状，泥钙质胶结，泥质较重，层理发育，主要成分为长石、石英，次为云母及岩屑及暗色矿物组成。
岩性相对坚硬，较完整，岸坡地带裂隙较发育，单层厚度大于9～16m，呈砂质泥岩呈互层状产出，分布于大坝坝基地带，为大坝坝基的主要持力岩层。
3.1.4地质构造及地震
该坝址位于蓬安背斜北翼，为产状平缓的单斜岩层，走向N3000W，倾向SW2100，倾角25-30，倾向下游偏左岸，无大的断裂构造，但有裂隙存在，裂隙主要发育有二组，组与组之间裂隙间距大，延伸远，切割深。
SN向裂隙与岸边近于平行，近岸部位，在御荷作用不会进一步扩展。
根据GB18306－2001《中国地震动参数区划图》（1/400万）查得工程区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35s，对应地震基本烈度小于VI度，区域构造稳定性好。
按水工建筑抗震设计规范可不进行抗震计算。
3.1.5水文地质
区内水文地质条件简单。
地下水主要为松散堆积层中的孔隙潜水和基岩风化裂隙水，主要接受大气降水和库水的补给。
孔隙水主要赋存于沟底松散土层中，水量一般丰富，地下水位高。
裂隙水主要赋存于基岩内各种裂隙中，一般以泉水的形式排泄。
该区地表水，地下水水质类型属重碳酸钙型低矿化度水，水质较好，适于饮用灌溉，对混凝土不具侵蚀性。
3.1.6岩土物理力学性质
坝体参照类似工程物理力学试验,结合枢纽区的工程地质条件，类比同类工程经验，按《中小型水利水电工程地质勘察规范》SL55-2005，对坝体土及枢纽区各岩土层有关物理力学指标提出如下建议值，供安全鉴定及初步设计阶段使用。
见表3-1。
3.1.7主要的病险情况
该工程修建时，抢进度，施工组织不合理，对筑坝填料的密实度控制不严，加之，没作工程地质勘探。
出现以下病险：
一是上游坝坡过陡，大坝建成后多次出现开裂、沉降；二是左外坡在428.98m处有散浸现象面积达50m2，坝脚无排水棱体；三是溢洪道:
陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠；四是放水设施：
输水涵管与坝体结合部严重漏水。
五是无观测设施，无法对大坝安全运行进行全面监测、预防等。
防洪公路不畅。
大坝四周有白蚁活动迹象。
总体评价彭家湾水库工程质量差。
彭家湾水库枢纽区岩、土物力理学性质指建标议值表表3-1
项目
含
水
量
浮
密度
干
密度
天然密度
饱和密度
压缩
系数
压缩
模量
渗透
系数
饱和单轴抗压强度
允许
承载力
摩擦
系数
永久
边坡
非饱固快
饱固快
ρ’
ρd
ρ
ρs
a0.1～0.2
Es0.1～0.2
K
frc
[R]
f
凝聚力
内摩
擦角
凝聚力
内摩擦角
%
g/cm3
MPa-1
MPa
cm/s
MPa
kPa
kPa
度
kPa
度
坝体土
（Q4S）
23.7
1.01
1.59
1.98
2.01
0.33
6.0
2.54×10-5
15.8
17.6
13.6
15.1
粉质粘土（Q4dl+pl）
25.4
1.00
1.57
1.97
2.00
0.40
5.0
3.17×10-5
105
/
1:
2.0
16.3
15.6
14.3
13.2
强风化
砂岩（J2S）
2.20
强-中透水
300
0.38
1:
0.50
弱风化
砂岩（J2S）
2.28
中透水
13.0
800
0.45
1:
0.25
新鲜砂岩（J2S）
2.35
中-弱透水
20.0
1200
0.50
1:
0.25
强风化砂质
泥岩（J2S）
2.35
中透水
200
0.35
1:
0.75
弱风化砂质
泥岩（J2S）
2.40
中-弱透水
3.5
500
0.40
1:
0.75
新鲜砂质
泥岩（J2S）
2.45
弱-微透水
5.0
800
0.45
1:
0.75
3.2大坝工程质量评价
3.2.1大坝建设情况
彭家湾水库大坝于1973年3月动工兴建，1974年11月竣工。
3.2.1.1坝基和岸坡处理情况及存在的问题
基础处理情况，当时未作基础探测，对地质状况不明，对河床表面杂物及淤泥进行了清除，简单地对基础进行了开挖处理，未对基岩作防渗处理，大坝基础置于强风化带内，虽然设有基础齿槽，齿槽深度仅1米左右，对基础已出现的裂隙，用粘土筑缝即回填。
在运行中发现:
在左坝外坡高程428.98m处有散浸现象面积达50m2。
3.2.1.2坝体填筑情况
根据参与建库老同志的介绍，筑坝料场选在库内、外350米以远的农田，清除表层耕土后的田间土作为筑坝土料，但土料含水量较高，且填筑方法采用人力打夯、石磙子碾压，夯填密实度没达到施工规范要求。
在运行中，局部出现隆起、不均匀沉降。
3.2.1.3白蚁危害
2010年3月经湖北省罗田县白蚁防治研究所来库调查，发现有黄胸散白蚁，属严重建巢危害水库之一。
3.2.1.4大坝存在的主要问题
从现场检查和管理人员介绍情况看，大坝主要存在的问题是：
1、大坝无排水棱体。
2、上游坝坡较陡，不满足稳定要求，上游坡浪蚀严重，下游坡出现局部隆起、沉降现象，坝体安全受到严重的威胁。
3、上、下游坝坡没有护坡，坝面凌乱，杂草丛生，为白蚁生长提供了有利条件，存在白蚁危害现象。
4、水库无变形观测设施、设备、无管理房。
3.2.1.5大坝工程质量评价
综合大坝的建设情况，结合现场检查分析，可以得出以下结论：
1、坝肩和坝体结合部位施工时未按要求进行处理，存在渗漏通道。
2、坝体土料及填筑质量较差，外坡面无排水系统。
综合评价大坝工程质量为不合格。
3.3溢洪道工程质量评价
3.3.1溢洪道建设情况
溢洪道位于大坝左岸，为正堰开敝式，堰顶高程429.40米，溢洪道总长35米，其中进口段25米，进口宽3.5米，出口宽2.5米，进口底高程429.00米，出口底高程428.80米，坡降i=0.024。
陡槽段10米，进口宽2.5米，出口宽2.5米，进口高程428.80米，出口底高程426.90米，坡降i=0.19。
陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠。
下泄水流直冲下游坝脚，危及大坝安全。
3.3.2溢洪道工程质量评价
溢洪道现状，陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠。
下泄洪水直冲下游农田。
根据大坝安全评价规定，确定溢洪道质量不合格。
3.4取水设施质量评价
放水设施位于大坝左端，为浆砌条石卧涵管结构，卧管断面尺寸120cm×120cm（宽×高），卧管取水口高程429.40米，取水口径Φ20cm（共5孔），该取水设施输水涵管长25米，进口底板高程424.50米（死水位），出口底高程424.38米，坡降1/200，设计取水流量0.05m3/s。
取水设施为浆砌条石结构，输水涵管与坝体结合部位严重漏水，已不能正常使用，影响了整个工程正常运行。
根据大坝安全评价规定，确定放水设施质量为不合格。
3.5工程质量综合评价
通过上面叙述，可见水库枢纽工程在建设过程中，主要存在以下问题：
一是上游坝坡过陡，大坝建成后多次出现开裂、沉降；二是左外坡在428.98m处有散浸现象面积达50m2，坝脚无排水棱体；三是溢洪道:
陡槽段的侧墙垮塌，底板冲毁，无消力池、排洪渠；四是放水设施：
输水涵管与坝体结合部严重漏水。
五是大坝无观测设施，无法对大坝安全运行进行全面监测、预防等。
因此，可以认为彭家湾水库枢纽工程质量不合格。
4运行情况评价
4.1水库管理基本情况
彭家湾水库枢纽工程位于蓬安县相如镇彭家湾村境内，嘉陵江水系，溪河上游，距蓬安县城5.5公里，是一座以灌溉为主，兼有养殖、防洪等综合利用的小
（二）型水利工程。
该工程坝址以上集雨面积0.45平方公里，总库容19.03万立方米，有效库容11.37万立方米，设计灌面0.085万亩农田，目前，已实现有效灌面0.06万亩。
4.2枢纽工程运行管理
为确保水库枢纽工程安全，适时掌握工程运行状态，为水库的运行管理提供科学依据，根据水利工程有关规定和工程规范，制定了系列水库枢纽工程运行管理制度，并报上级主管部门审查备案后付诸实施。
4.2.1水库控制运行工作制度
1、汛前及时编报年度运行计划，制定防洪预案，订立防洪工作计划，建立防洪安全责任制。
2、建立健全防汛组织，落实防汛任务和岗位职责。
3、汛前对水库枢纽工程进行全面检查、维修，保证工程安全度汛。
4、汛期及时落实值班制度，掌握好水情、雨情、工情，做好调度和值班记录，及时向有关单位和上级领导汇报工程运行情况（特别是水库泄洪流量较大时及时通知下游有关单位）。
5、水库正常运行阶段，为保证大坝的稳定，避免上游坡滑坡，水位不宜骤降，水位降落速度每昼夜一般不宜超过0.5～1米。
6、汛后对水库控制运行工作进行总结并上报主管部门。
4.2.2大坝工程管理制度
（一）日常检查制度
1、检查坝体及坝体与岸坡或其它建筑物连接处有无裂缝、渗漏，如一旦发现，要分析其原因，观察其发展情况。
2、检查坝身有无滑坡、塌坑、表面冲蚀，蚁
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