某某水库除险加固工程初步设计报告Word下载.docx

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水库经28年运行，现主坝坝体渗漏严重，1#副坝坝体存在渗漏，2#副坝坝体存在局部少量渗漏现象，当库水位蓄至高程917.00m时,1#副坝右坝肩发生渗漏,且渗漏量随库水位升高而增大，2#副坝右坝肩存在绕坝渗漏现象。

主坝坝基﹑1#副坝坝基﹑2#副坝坝基及重力墩基础虽进行过帷幕灌浆处理,但经多年运行,坝基及重力墩基础已存在渗漏。

主坝坝体放水底孔及左、右坝端放水管的放水闸阀现在均已锈蚀老化、闸阀启闭不灵，放水管露天部份现均锈蚀严重,且放水底孔闸阀室已被水淹，不能正常运行。

由于该工程运行多年，大坝、放水设施等现已出现不同程度的异常情况，根据水利部水建管[2003]271号檔《关于发布（水库大坝安全鉴定办法）的通知》的要求，遵义市汇川区水利局委托贵州省大坝安全监测中心对北关水库大坝进行了安全复核工作，通过复核，完成了《遵义市汇川区北关水库大坝安全复核报告》。

遵义市汇川区水利局组织专家组于2007年4月3日对北关水库进行了大坝现场检查及大坝安全鉴定，通过对该水库大坝安全各方面综合评价,鉴定北关水库大坝安全类别为“三类坝”。

根据《遵义市汇川区北关水库大坝安全复核报告》及《遵义市汇川区北关水库大坝安全鉴定报告书》，结合工程现状,针对工程存在的主要问题，为了使北关水库充分发挥工程效益，本着保证水库大坝安全运行和下游人民生命财产安全的原则。

2007年9月，受汇川区水利局委托，我院进行了工程除险加固设计，完成了《贵州省遵义市汇川区北关水库除险加固工程初步设计报告》及图件。

1．2工程运行管理现状

北关水库所在的董公寺镇原属红花岗区境内，水库建成后,业务主管单位为原红花岗区水利局，1981年下设北关水库管理所，2004年6月成立汇川区，主管单位变更为遵义市汇川区水利局。

北关水库管理所现有工作人员6人，其中所长1人、财务2人、维护巡视人员3人。

主要是在汛期每天24小时轮流值班，负责对大坝及汛情的观测记录。

北关水库大坝工程于1977年12月动工，1980年5月大坝完工，运行至今工程存在的主要问题如下：

（1）主坝坝体渗漏严重，1#副坝坝体存在渗漏，2#副坝坝体存在局部少量渗漏现象。

当库水位蓄至高程917.00m时,1#副坝右坝肩发生渗漏,且渗漏量随库水位升高而增大。

2#副坝右坝肩存在绕坝渗漏现象。

现场检查及结合勘探数据成果分析,重力墩及基础存在渗漏。

（2）主坝、1#副坝、2#副坝坝基虽在1982年11月至1983年6月经原贵州省水利二处灌浆队进行过帷幕灌浆处理,根据大坝钻孔勘探成果数据分析及工程地质及水文地质勘察，主坝坝基﹑1#副坝坝基﹑2#副坝坝基现已存在渗漏。

（3）主坝坝体左、右坝端放水管及坝体放水底孔的放水闸阀均锈蚀老化、闸阀启闭不灵,露天放水管现均锈蚀严重，且放水底孔闸阀室已被水淹，不能正常运行；

（4）未设置基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

1．3水库大坝安全复核结果及安全鉴定结论

1.3.1水库大坝安全复核结果

1．水文复核结果

（1）原设计水库大坝采用100年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，不满足《防洪标准》（GB50201-94）的有关规定和要求。

复核采用洪水标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。

（2）原设计洪水和校核洪水洪峰及洪量均偏小，设计洪水位和校核洪水位偏低。

（3）复核后水库设计洪水位923.05m（P=2%），校核洪水位923.47m（P=0.2%），校核洪水位比坝顶高程923.00m高0.47m，水库抗洪能力不满足规范要求。

（4）溢洪道在现状情况下的最大下泄流量小于要求下泄流量，泄流能力达不到要求。

2．地质复查结果

（1）根据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》该区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度，场区稳定性好。

（2）水库两侧虽有低邻谷存在，但由于碎屑岩厚度大，分水岭宽厚，水库经建成运行到现在，未发现邻谷渗漏现象，水库成库条件较好。

水库两岸砂叶岩广泛分布，强风化深度较大，水库蓄水后，会产生小规模塌方现象。

不存在大规模滑坡、塌岸等威胁大坝安全的现象。

（3）存在坝体及绕坝渗漏，渗漏量随库水位升高而增大，渗漏严重，不利于大坝安全。

3．大坝渗流、应力及稳定复核结果

（1）主坝坝体拉应力局部不满足规范要求,坝肩抗滑稳定满足规范要求。

重力墩基底应力不满足规范要求。

（2）主坝、1#副坝、2#副坝坝顶高程不符合规范要求，大坝抗洪能力不满足要求。

（3）主坝、1#副坝坝体渗漏严重,1#副坝右坝肩、2#副坝右坝肩存在渗漏，对大坝安全不利。

（4）主坝、1#副坝、2#副坝坝基于1982年11月至1983年6月经灌浆处理后,至今未发现明显异常情况。

（5）主坝坝体左、右坝端放水管及坝体放水底孔的放水闸阀均锈蚀老化、闸阀启闭不灵,露天放水管现均锈蚀严重，放水底孔闸阀室已被水淹，不能正常运行。

1.3.2水库大坝存在的主要问题及安全鉴定结论

1．工程存在的主要问题：

大坝可安全运行的洪水频率仅为30年一遇，工程现有抗洪能力不满足规范要求；

溢洪道在现状情况下，不能安全下泄要求的最大下泄流量。

2#副坝右坝肩存在渗水现象。

主坝、1#副坝坝体透水率分别为14Lu、15Lu，坝体多个部位透水率大。

库水位为910.00m时主坝下游面有5处明显渗水点，其中一处呈射水状。

坝体渗流性态存在安全隐患。

主坝坝体在正常运行工况下出现超规范值较大的拉应力及拉应力区，坝体结构存在安全隐患。

重力墩基底应力不满足规范要求。

主坝放水底孔闸室被水淹，不能正常运行，影响水库效益发挥。

各工作闸阀及放水管锈蚀严重，影响水库正常运行。

工程未设置基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

2．安全鉴定结论：

经专家现场检查、安全鉴定，鉴定北关水库大坝属三类坝，主要鉴定结论如下：

（1）经复核，水库正常蓄水位922.00m，设计洪水位923.05m，校核洪水位923.47m，总库容163万m3。

根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，水库为小

（1）型，属Ⅳ等工程，大坝、泄洪设施等主要建筑物为4级，防洪标准为50年一遇（P=2%）洪水设计，500年一遇（P=0.2％）洪水校核。

（2）大坝可安全运行的洪水频率仅为30年一遇。

工程现有抗洪能力不满足规范要求，溢洪道泄洪能力不满足要求。

（3）地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定。

（4）坝基经帷幕灌浆处理后未见明显异常情况发生。

但1#副坝右坝肩、2#副坝右坝肩存在渗漏现象。

（5）主坝、1#副坝坝体多个部位透水率大。

（6）主坝坝体在正常运行工况下出现超规范值较大的拉应力及拉应力区，坝体结构存在安全隐患。

（7）主坝、1#副坝坝体的整体抗滑稳定安全系数均满足《砌石坝设计规范》（SL25-2006）要求。

（8）溢洪道及下游消能设施基本满足工程运行要求。

（9）放水底孔闸室被水淹，不能正常运行，影响水库效益发挥。

（10）各工作闸阀及放水管锈蚀严重，影响水库正常运行。

（11）工程未设置基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。

1．4水文

1.4.1流域特性及气象

北关水库位于汇川区董公寺镇乌江水系高坪河支流上，坝址以上流域面积2.10km2主河道长L＝2.29km，主河道平均比降J＝0.067，流域形状系数f＝0.40，坝址以上多年平均径流量116万m3。

水库所在区域多年平均降水量1086.2mm，多年平均气温15.2℃，多年平均日照1160.5h，多年平均相对湿度80％，多年平均无霜期280.8天；

多年平均瞬时最大风速11.8m/s，1991年和1995年实测最大一日暴雨量分别174.3mm和183.9mm。

1.4.2设计洪水

1、设计暴雨

北关水库流域内无水文站、气象站和雨量站。

设计暴雨根据《贵州省短历时暴雨统计参数等值线图》和《贵州省暴雨洪水计算用手册》之有关等值线图查算及遵义市气象台暴雨资料分析确定，成果如下：

H24=100.0mm，Cv＝0.50，Cs＝3.5Cv；

Sp＝41.0mm，Cv＝0.50，Cs＝3.5Cv。

不同设计频率的暴雨量如表1－1。

北关水库设计暴雨成果表

表1－1

项目

均值（mm）

Cv

Cs/Cv

各频率设计暴雨（mm）

5%

2%

1.0%

0.5%

0.33%

0.2%

24小时

暴雨

93.0

0.48

3.5

181.4

218.6

246.5

273.4

290.2

311.6

1小时

41.0

0.50

81.6

99.2

112.3

125.5

132.8

142.7

2、设计洪水

设计洪水根据特小流域产、汇流简析公式和《贵州省暴雨洪水计算实用手册》修订公式分别计算后采用修订公式成果，成果见表1－2。

北关水库设计洪峰、洪量成果表

表1－2

频率P（%）

5

2

1.0

0.5

0.33

0.2

洪峰流量

（m3/s）

简析公式

36.9

42.8

51.1

59.9

65.0

72.0

修订公式

36.0

45.7

53.1

60.3

64.4

70.0

采用成果

最大24小时洪量（万m3）

31.5

39.5

45.5

51.7

55.2

洪峰流量两种公式计算成果差别不大，采用“修订公式”成果。

3、分期洪水

北关水库1～4月5年一遇设计洪水洪峰流量0.68m3/s，一日洪量1.42万m3。

1.4.3洪水调节

北关水库除险加固未改造溢洪道，溢洪道堰型为宽顶堰，溢流净宽6m，调洪计算采用单辅助曲线法用计算，成果见表1-3。

北关水库除险加固后调洪计算成果表

表1—3

频率

（%）

Qmp

qmp

起调水位

（m）

最高洪水位（m）

相应库容（万m3）

备注

1.40

919.00

922.30

142

校核洪水

2.00

921.23

126

设计洪水

920.83

120

1.4.4泥沙及水库淤积

经计算，北关水库泥沙年淤积总量为155m3，水库已经运行28年，考虑出险加固后再运行30年，则淤积总年限按58年计，泥沙淤积总量为0.899万m3，坝前淤积高程905.60m。

北关水库放水管进口底板高程909.45m，低于死水位。

除险加固死水位调整为910.00m，死库容16.2万m3。

1.4.5水库规模及效益分析

北关水库多年平均径流116万m3。

水库建成后的蓄水水位基本在918.00m以下，结合水库多年运行情况和水库现状存在的问题，为使计算出的水库特性值更符合工程本身，本次除险加固设计汛前限蓄水位为919.00m（汛期来之前，利用主坝坝身三根ф300放水管将库水位放至919.00m高程），以汛前限蓄水位作为调洪计算起调水位。

除险加固后水库正常蓄水位922.00m，死水位910.00m，正常蓄水位库容136万m3，汛前限蓄库容95万m3，死库容16.2万m3，兴利库容119.8万m3（汛期78.8万m3），库容系数0.68～1.03，计算多年平均供水量106万m3，其中灌溉供水量37万m3，城镇供水量69万m3（现状为25万m3）。

多年平均灌溉定额采用265m3/亩，灌溉水利用系数采用0.73，则灌溉面积为1050亩，比现状增加550亩。

由此可见，原设计灌溉面积3000亩偏大太多，应根据本次设计进行调整。

1．5地质

1.5.1水库工程地质条件

1.5.1.1地形地貌

测区位于黔北高原中部，地势由北东向南西渐低，海拔880～1050m，一般高差50～250m左右，河谷切割较浅，测区山势与谷地走向受构造和岩性控制，呈北东至南西向展布，属侵蚀、溶蚀型低山峰丛谷地、丘陵地貌。

区内碳酸盐岩分布面积约85％，故测区地貌类型以岩溶溶蚀地貌为主，主要地貌形态为溶蚀谷地、丘陵、洼地等。

1.5.1.2地层岩性

测区出露地层有奥陶系下统桐梓组（O1t）、红花园组（O1h）、湄潭组（O1m），中统十字铺组（O2s）、宝塔组（O2b）；

二迭系下统梁山组（P1L）、栖霞组（P1q）、茅口组（P1m），中统龙潭组（P2L）及第四系（Q）地层，岩性分述如下：

（1）奥陶系

桐梓组（O1t）：

分布于库区尾部，主要为灰、灰黑色中厚层白云岩、白云质灰岩。

奥陶系红花园组（O1h）：

灰黑色中厚至厚层致密结晶灰岩，厚约25m。

奥陶系湄潭组（O1m）：

下部深灰、褐色砂质叶岩偶见薄层砂岩互层及少量泥质灰岩；

中部深灰、灰色薄层瘤状灰岩及炭岩；

上部灰绿、灰黄及灰黑色叶岩。

奥陶系中统十字铺组（O2s）：

下部中厚层灰色鲕状灰岩；

上部灰黄、杂色叶岩、钙质叶岩。

奥陶系中统宝塔组（O2b）：

灰、淡紫红色中厚层龟裂纹灰岩。

（2）二迭系

梁山组（P1L）：

灰白、灰黄、灰绿等杂色叶岩、炭质叶岩，劣质煤层等。

栖霞组（P1q）：

深灰色中至厚层灰岩，含燧石结核，条带，具沥青味。

茅口组（P1m）：

浅至深灰色厚层状灰岩，含燧石结核。

龙潭组（P2L）：

灰黄、灰褐、土黄色叶岩、砂岩及少量煤层。

第四系（Q）多沿河谷、溪沟及山蔍坡脚零星分布，为残坡积物粘土和冲积物砂卵砾石层，厚0～5.0m。

1.5.1.3地质构造

测区所属大地构造单元为扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，区内主要发育7条断层，F1、F2呈NWW～SEE方向平行分布，压扭性，两断层水平间距数十米至100m；

F3、F4区内长约500～600m，为压扭性断层；

F5区内长约1km，走向近东西，倾向N，倾角45°

，为张性断层；

F6断层走向近SN，南端被F3所截；

F7断层途经1#副坝基础，区内长700m左右，东部被库水淹没，断层面平整，局部可见擦痕，张开80～120cm，为张扭性断层。

1.5.1.4区域构造稳定性及地震

测区断层无现代活动迹象，查《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），测区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35s，相应地震烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性好。

1.5.2水库工程地质条件

库区出露地层为奥陶系湄潭组及十字铺组砂叶岩夹灰岩，水库两侧分水岭宽厚，水库未发现邻谷渗漏现象，水库成库条件较好。

库区不存在大规模滑坡、塌岸等威胁大坝安全的现象。

库区无集中的固体径流来源，但有偶于碎屑岩分布广，风化强烈，水库蓄水、雨水冲刷、水土流失，会产生一定的泥沙淤积。

1.5.3坝址区工程地质条件

坝址河床高程899.50～901.00m，河床宽25～30m，地形左陡右缓。

左岸山体雄厚;

右岸山体低矮。

岩层产状N73～75°

E/SE∠25～30°

，岩层倾左岸，偏下游，河谷形态为不对称形“V”形，为走向河谷。

坝址出露地层为奥陶系下统湄潭组（O1m）砂质叶岩、薄至中厚层瘤状灰岩和中统十字铺组（O2s）薄至中厚层鲕状灰岩、叶岩以及宝塔组（O2b）灰岩。

坝址位于遵义向斜北东翼。

受区域性构造影响，区内小断层构造及裂隙较发育。

根据工程地质测绘，坝址区有4条断层，即F7、F8、F11、F12。

本工程主坝、1号副坝、2号副坝坝基肩岩体由O2s2砂质、钙质叶岩、O2s1薄至中厚层灰岩和O1m1、O1m3叶岩、O1m2中厚层灰岩组成，为软硬相间构成的层状多元结构地质体，叶岩及钙质叶岩较软，强度教低，单轴饱和抗压强度一般为10～25Mpa，坝基岩体质量属CⅢ～CⅣ类岩体；

薄至中厚层灰岩属中等坚硬岩，单轴饱和抗压强度一般为35～50Mpa，坝基岩体质量属BⅢ2～BⅣ1类岩体。

叶岩，岩石强度较低，抗冲刷能力低岩体抗冲刷系数K=1.7～1.8。

坝基、坝肩抗滑稳定决定于岩体本身的强度及断层、裂隙结构面和岩层层面的影响。

主坝区第Ⅰ组裂隙构成左坝肩稳定的侧滑面，岩层面为底滑面；

右坝肩该组裂隙构成底滑面，岩层面和第Ⅱ组裂隙构成侧滑面。

1#副坝、2#副坝较低，1#副坝坝肩为砂叶岩抗滑性能较差，但大坝运行至今无变形现象。

2#副左拱肩为强度高的硬质岩无大的不利断裂发育，对坝体抗滑稳定有利；

右拱肩为为砂叶岩抗滑性能较差，对坝体抗滑稳定有利。

1.5.4主要工程地质评价及结论

1.5.4.1主要工程地质评价

1.坝体渗漏

本工程坝体渗漏主要是主坝及副坝渗漏。

根据现场勘测，当库水位为915.40m时主坝下游坝面普遍渗水、浸水、挂水，明显呈射流状的集中渗漏点有4个（W1、W2、W3、W4），呈射流状。

W1：

位于右坝端放水闸的右侧，渗漏点高程910.00m，渗漏量0.1L/s；

W2：

位于右坝段W1的右侧，距W18m，渗漏点高程909.00m，渗漏量0.5/s；

W3：

位于坝中部，距W29m，渗漏点高程910.00m，渗漏量0.6L/s；

W4:

位于坝中部，距W39m，渗漏点高程910.00m，渗漏量0.5L/s。

以上4个渗漏点均从砌石接缝中渗出，呈射流状，渗漏量随库水的升高而增大。

坝面浸水、挂水面积已是随库水的升高而增大。

根据坝体渗漏状态及渗出性状分析，主坝及副坝坝体的渗漏原因主要是坝体填筑不密实性，砌石间的砂浆走浆不满，根据钻孔勘探资料砌石与砌石之间有空隙，库水沿该簿弱环节（带）产生渗漏

2.坝基坝肩渗漏

坝址区分布有O1m3叶岩、O2s1鲕状灰岩、O2s2叶岩、O2b龟状纹灰岩等横穿坝轴线分布。

坝基O1m3与O1s2两层叶岩有阻水作用，但坝址区小断裂及裂隙较发育，风化强烈，岩层走向为顺河向。

该两有沿岩层走向、断裂裂隙及坝基接触面渗漏的可能。

O2s1灰岩为透水岩层，分部于主坝右坝肩及重力墩和坝下游临谷，该组灰岩溶蚀裂隙极为发育，由库内向库外构成最短的渗漏通道，通过蓄水运行证明，该处存在明显的渗漏现象。

F7断裂穿过1#副坝基础，F8断裂穿过2#副坝基础，为张性断裂，在水库蓄水后，伍家沟出水点与该断层有关；

F11穿过主坝右坝肩基础，F12穿过主坝河床基础，为张性断裂，在水库蓄水后库水有沿两断层产生渗漏问题。

主坝左坝肩坝体与基岩接触带有渗漏，主要是建坝时未作防渗处理，根据坝肩嵌深了解，其坝肩嵌深位于基岩强风化带内，该范围内裂隙较发育，渗漏主要是坝体与基岩接触带产生渗漏。

为进一步查明坝基坝肩岩层的水文地质结构及透水性，通过钻孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5勘探压水试验查明：

1#、2#副坝坝基及坝肩O1m3和O2s1层在坝基20～25m深范围内岩体透水率q＞5～10Lu。

25m深以下透水率q<

5～10Lu。

主坝O2s1、O2s2层在坝基25m深范围内岩体透水率q＞5Lu，25m深以下透水率q<

5Lu。

根据有关规范对大坝的防渗要求，本工程坝基坝肩岩层在坝基20～25m深范围内不满足大坝的防渗要求，建议对其作防渗处理。

3.重力墩渗漏

由于在安全复核阶段水库蓄水位较低,库水位约910.00m左右,重力墩无明显渗漏现象,2007年9月19日现场检查时,库水位为915.40m，水位低于2#副坝坝底高程,根据现场工程水文地质测绘，重力墩基础及墩体有渗漏问题，墩体靠近坝肩一带有明显的浸水现象，渗漏点均从砌石接缝中渗出，渗漏原因主要是坝体填筑不密实性，主要是砌石间的砂浆走浆不满，根据钻孔勘探资料砌石与砌石之间有空隙，库水沿该簿弱环节（带）产生渗漏。

根据钻孔勘探资料墩基础在25m深范围内岩体透水率q＞5Lu，25m深以下透水率q<

1.5.4.2结论及建议

（2）库区出露地层为奥陶系湄潭组及十字铺组砂叶岩夹灰岩，岩层产状为N73°

E/SE∠23°

，岩层走向与河流流向一致。

水库两侧虽有低邻谷存在，但由于碎屑岩厚度大，分水岭宽厚，水库未发现邻谷渗漏现象，水库成库条件较好。

（3）根据以上坝址工程地质条件和工程渗漏现状以及大坝勘探成果，坝体、坝体坝基接触带、坝基、左坝肩及左岸和右岸近坝库岸段均存在不同程度的渗漏，严重影响大坝的正常蓄水及运行安全，建议对该工程的坝体、坝基、重力墩及新建的基础防渗及加固处理如下：

a对主坝、1#副坝的坝体作防渗补强灌浆处理；

b对