黄钟水库大坝安全论证报告.docx

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黄钟水库大坝安全论证报告

黄钟水库大坝安全论证

报告

XXX水利勘测设计队

二OO七年三月

批准：

审定：

审查：

校核：

编写：

1工程概况

1．1工程概况

水洋溪水库位于绥阳县郑场镇清源村境内，距郑场镇6km，距县城11km，距遵义市为51km，交通便利。

水库大坝座落在乌江水系洛安江支流木油河上游，原设计坝址以上流域面积7.5km2，总库容300万m3，属小

（1）型水库工程，工程以灌溉为主，设计灌溉面积6000亩，有效灌溉面积3000亩。

水库影响下游1个城镇居民12000人，2所学校（学生1500人），耕地8000亩，公路10km，通讯线路15km，输电线路25km，房屋2.5万m2。

工程由绥阳县水利电力局设计，原清源乡组织民工施工，于1976年12月动工兴建，至1980年完成12m高的均质土坝1座、大坝上游右岸1＃放水隧洞的开挖衬砌、大坝左岸2＃放水隧洞的开挖（未衬砌）。

同年，水洋溪水库列入小

（1）型水利工程项目，进行大坝续建，至1983年8月，完成坝高25m，并在距大坝160m的右岸垭口（1＃放水隧洞左侧）修建了临时溢洪道，工程基本达到设计规模，投入运行。

运行至1994年6月，水库达到正常蓄水位时，发现左坝肩下游面大面积浸润，渗漏严重，右坝肩存在约8l/s的渗漏。

同月，在左坝肩采取浆砌石封堵和防渗帷幕处理，水库限蓄至正常蓄水位以下2.0m（868.30m）。

1996年6月中旬，洪水冲毁临时溢洪道后，及时进行了加固处理。

2002年6月6日，当地普降大雨（日暴雨量177mm），溢流水深0.87m，溢洪道第二级消力池被冲毁，当年已修复。

水洋溪水库原设计坝址以上流域面积7.5km2，300年一遇校核洪水位872.30m（123.00m），50年一遇设计洪水位871.80m（122.50m），正常蓄水位870.30m（121.00m），死水位853.30m（104.00m）。

水库总库容300万m3，兴利库容240万m3，死库容15万m3。

大坝为粘土心墙坝，最大坝高25m（设5.0m深齿槽），坝顶长120m，坝顶宽5.0m，坝顶高程873.30m（124.00m）；上游坝面为干砌块石护坡，上游坝坡自上而下为1：

2.0、1:

2.5、1:

3.0；下游坝坡自上而下为1：

1.5、1:

2.0、1:

2.5，坝脚设排水棱体。

溢洪道布置在距大坝约160m的右岸垭口，为岸边开敞式正槽溢洪道，溢流堰为宽顶堰，堰顶高程870.30m（121.00），堰宽17.0m。

放水隧洞有2座，1＃放水隧洞布置于溢洪道右侧，为城门洞型，断面尺寸（b×h）为1.2×1.5m，取水口中心高程852.30m（103.00m），设φ600双向转动闸门；2＃放水隧洞位于大坝左岸，为城门洞型，断面尺寸（b×h）为1.2×1.8m，取水口中心高程859.54m（110.24m），设φ600双向转动闸门。

上述括号内数据均为原设计假设高程系统，本次复核高程采用黄海高程系统，与原设计高程的关系：

复核高程-原设计高程＝749.30m，文中所有原设计高程及水位均已换算为复核高程。

本次复核结果，坝址以上流域面积7.7km2，复核后校核洪水位（P=0.2%）873.12m，设计洪水位（P=2%）872.22m，正常蓄水位870.30m，死水位853.30m。

总库容313万m3，兴利库容230万m3，死库容18万m3。

大坝为均质土坝，坝顶高程873.10～873.30m，最大坝高25.0m，坝顶长96.1m，坝顶宽4.8～5.0m。

岸边开敞式正槽溢洪道布置在距大坝160m的右岸垭口，总长98.9m，溢流堰为宽顶堰，控制断面宽17m。

放水隧洞有2座，1＃放水隧洞位于右岸垭口溢洪道右侧，长135m；2＃放水隧洞位于大坝左坝肩，长424m；均为城门洞型，取水口设φ600双向转动闸门。

1．2枢纽布置及建筑物现状

水库枢纽包括大坝、溢洪道及放水隧洞。

1．2．1大坝

大坝为均质土坝（设粘土齿槽），最大坝高25m，坝顶高程873.10～873.30m，坝顶宽度4.8～5.0m，坝顶长96.1m。

坝顶上游侧设有3个花台。

大坝上游坝面从坝顶至868.02m高程坝坡为1:

2.06，868.02m高程设0.45m宽平台；868.02m高程至860.00m高程坝坡为1:

2.76，860.00m高程以下坝坡为1:

3.41。

上游坝面860.00m高程以上采用干砌块石护坡（厚约0.1m），并在右坝段上游坝面设有浆砌石梯步。

左坝段上游坝面较平整，右坝段上游坝面868.02m高程以下干砌块石护坡，因坝面沉降而产生下塌。

下游坝面从坝顶至867.15m高程坝坡为1:

1.54，867.15m高程设1.0m宽马道；867.15m高程至858.22m高程坝坡为1:

2.02，858.22m高程设2.5m宽马道；858.22m高程至851.68m高程坝坡为1:

2.40；851.68m高程至850.09m高程坝坡为1:

4.91，该段坝面设有浆砌块石条带；850.09m高程以下为排水棱体，外坡约为1:

1.1。

867.15m高程以上两坝端及以下坝中部设有浆砌石梯步。

下游坝面较为平整，但杂草丛生。

经多年运行，水库大坝坝体、坝基及坝肩渗漏严重，当库水位866.70m时，下游坝面有5个集中渗漏点和1个浸润区，W2～W5渗漏总量约0.75L/s（库水位866.70m）。

当库水位867.10m时，W1开始渗漏，W1～W5个渗漏点渗漏总量约1.95L/s。

下游右坝段浸润区位于867.15m～850.00m高程，面积约650㎡。

右坝肩存在3个集中渗漏点和1个浸润区，3个渗漏点（W6～W8）渗漏总量约1.05L/s（库水位866.70m），右坝肩850.00m至857.00m高程的浸润区，面积约为130m2。

经长期观测，库水位在857.0m以上时，浸润区水流明显，库水位866.70m时，浸润区汇总渗漏量约为4.2L/s。

左坝肩接触带集中渗漏点W9，据调查，当库水位高于868.30m时，W9开始渗漏，其渗漏量随库水位升高而增大，当库水位达到溢流堰顶（高程870.30m）时，渗漏量可达12.0L/s。

坝基及接触带存在渗漏，库水位为866.70m时，渗漏量约为2.50L/s。

且渗漏量随库水位升高而呈增大，据调查，库水位为870.30m时，渗漏量约为3.5L/s。

坝体、坝基、坝肩接触带及绕坝肩渗漏在库水位为870.30m高程时，总渗漏量约为34.2L/s，

1．2．2溢洪道

溢洪道位于右岸距大坝约160m的垭口处，为岸边开敞式正槽溢洪道，总长98.9m。

溢洪道进口处有乡村公路通过，0+06.72处设宽1.5m的人行桥。

溢流堰为宽顶堰，堰顶高程870.30m，溢流堰控制宽度17.0m。

溢洪道0+004.5～0+019.8段宽19.3～16.6m，两侧导墙和底板均采用浆砌石砌筑，墙高约1.8m。

溢洪道0+019.8～0+050.5段为陡槽段，宽16.6～9.1m，底坡i=0.472，浆砌石导墙高1.8～3.3m，底板采用0.3m厚钢筋砼衬护，并在0+019.8处设深约1.0m的钢筋砼齿槽。

溢洪道0+050.5～0+068.8为第一级消力池，宽9.1～8.6m，池长9.64m，墩高1.8m，浆砌石导墙高3.3～2.2m，该段底板均采用砼衬护。

溢洪道0+068.8～0+083.5为泄槽段，宽8.6～10.8m，底坡分别为i=0.071、i=0.387，浆砌石导墙高2.2～2.95m，底板采用砼衬护。

溢洪道0+083.5～0+098.9为第二消力池，宽10.2～10.8m，池长13.59m，坎高1.0m，浆砌石导墙高2.95m，底板采用砼衬护。

1．2．3放水隧洞

放水隧洞有两座，1＃放水隧洞布置于溢洪道右侧，长135m，为城门洞型，采用浆砌石衬砌，砼护底。

断面尺寸（b×h）1.2×1.5m，取水口中心高程852.30m，设φ600双向转动闸门。

1＃放水隧洞洞内淤积严重，启闭设施不完善，放水闸门关闭不严，产生漏水，漏水量约20L/s；2＃放水隧洞位于大坝左岸，长424m，为城门洞型，采用浆砌石衬砌，砼护底。

断面尺寸（b×h）1.2×1.8m，取水口中心高程859.54m，设φ600双向转动闸门，启闭设施老化失修。

距进口59.5m处顶板有一集中渗漏点，呈射流状渗漏，渗漏量约0.2L/s。

距进口79.5m和104.5m处底板有顶脱破裂，破坏长度各约2m左右，破裂处有水流呈冒涌状，两处流量均约0.0lL/s。

工程特性见表1-01。

工　程　特　性　表

表1-01

指标名称

单位

数　量

备　注

原设计

复核后

一、水文

1、坝址以上流域面积

km2

7.5

7.7

2、设计洪峰流量

m3/s

55.2

107（P=2%）

3、校核洪峰流量

m3/s

75.9

164（P＝0.2％）

二、水库

括号中的数据为原设高程及水位，本次复核高与原设计高程的关系：

复核高程-原设计高程＝749.30m

1、正常蓄水位

870.30（121.00）

870.30

2、死水位

853.30（104.00）

853.30

3、设计洪水位

871.80（122.50）

872.22

4、校核洪水位

872.30（123.00）

873.12

5、总库容

万m3

300

313

6、兴利库容

万m3

240

230

7、死库容

万m3

三、大坝

1、坝型

粘土心墙坝

均质土坝

2、最大坝高

3、坝顶高程

873.30（124.00）

873.10～873.30

4、坝顶宽

5.0

4.8～5.0

5、坝顶长度

120

96.1

6、上游坝坡

2.0、1:

2.5、1:

3.0

1：

2.06、1：

2.76、1:

3.41

7、下游坝坡

1.5、1:

2.0、1:

2.5

1：

1.54、1：

2.02、1:

2.40、1:

4.91

工　程　特　性　表

续表1-01

指标名称

单位

数　量

备　注

原设计

复核后

四、溢洪道

1、堰型

宽顶堰

2、堰顶高程

870.30

3、溢流堰净宽

17.0

4、安全泄量

m3/s

55（P＝3.33％）

五、放水建筑物

1＃放水隧洞

型式

城门洞型

断面（宽×高）

1.2×1.5

取水口中心高程

852.30

放水设备

φ600双向转动闸门

2＃放水隧洞

型式

城门洞型

断面（宽×高）

1.2×1.8

取水口中心高程

859.54

放水设备

φ600双向转动闸门

2洪水标准复核

2．1工程等别及洪水标准复核

水洋溪水库大坝为均质土坝，最大坝高25m，原设计总库容300万m3，根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》及GB50201－94《防洪标准》规定，水库属小

（1）型水库，Ⅳ等工程，主要建筑物为4级。

原设计校核洪水标准P＝0.33%，设计洪水标准P＝2%。

因水库下游影响大，本次复核洪水标准：

校核洪水P＝0.2%，设计洪水P＝2%。

2．2设计洪水复核

2．2．1流域概况及暴雨洪水特性

水洋溪位于洛安江支流木油河上，属长江流域乌江水系。

水库坝址以上流域面积7.7km2，主河道河长6.595km，主河道平均比降34.0‰。

所在河流属山区小河流，洪水由暴雨形成，洪水陡涨陡落。

洪量主要集中于12小时之内，洪水量级主要受暴雨量、暴雨强度控制，前期降雨和前期土壤含水量等亦起一定作用。

洪水主要发生5～10月，尤以5～7月份发生洪水量级大而频繁。

流域地形地貌特征，造成该流域洪水不仅具有山区河流洪水峰高量大的特点，而且汇流集中，洪水涨势凶猛。

2．2．2设计暴雨

根据绥阳气象站1954年～2002年年最大日暴雨量完整系列，将其换算成年最大24小时暴雨量系列，并且对其进行频率计算，采用P－Ⅲ型曲线进行适线，成果如表2-01。

水洋溪水库设计暴雨成果表

表2-01

P（%）

0.2

0.5

1.0

2.0

5.0

H24P（mm）

344.5

301.9

269.5

237.0

193.8

160.7

Sp（mm）

132.0

117.0

106.0

94.4

79.0

67.1

2．2．3设计洪水

本次洪水复核根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》修订公式和考虑坡流及部份汇流的产、汇流简析公式计算，成果如表2－02。

通过计算比较,两种成果差别不大,本次复核采用手册计算公式计算成果。

利用手册修订公式设计洪水成果表

表2-02

P（%）

0.2

0.33

0.5

3.33

Qmp（m3/s）

164

150

141

124

107

98.9

87.7

72.8

Wmp

（万m3）

212

195

184

162

141

130

115

95.6

2．3洪水调节计算

洪水调节计算的依据为：

①前述复核的洪水成果；

②现有溢洪道泄流关系q＝23.8H1.5（m3/s），起调水位870.30m；

③本次复核后的库容曲线；

④不考虑放水建筑物参与泄洪；

成果如表2-03。

水洋溪水库调洪复核计算成果表

表2－03

频率

P（%）

Qmp

（m3/s）

起调水位（m）

最高洪水位（m）

相应库容（万m3）

备

注

0.2

164

113

870.30

873.12

313

校核洪水

2.0

107

63.10

870.30

872.22

291

设计洪水

3.3

98.9

55.0

870.30

872.05

287

3工程地质复查

3．1区域地质概况

测区位于黔北高原东北部，地势东面、北面和西面高，南部低，为低山～低中山沟谷地貌及丘陵谷地地貌。

区内地层出露寒武系中统高台组至三迭系下统茅草铺组，其中缺失泥盆、石炭系地层，第四系零星分布，主要岩性为灰岩、白云岩、泥页岩、砂岩等。

测区地处扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区，由南北向或近南北向的褶曲轴面和冲断面等压性结构面组成，并伴生有规模不大的东西向张性断裂和北东、北西两组扭性断裂。

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，场区是稳定的。

3．2库区地质概况

水库区位于虾子场复向斜中的车田向斜西冀，清源断裂和郭家沟断裂之间，离断层1Km以上，水库周边海拔高程为900～1000m左右，为低中山谷地地貌，岩层产状N10～12°E/SE∠5～6°,两岸坡度一般为15～35°,局部较陡，反向坡和顺向坡均有分布。

库区由库尾至库首出露地层岩性为：

志留系下统石牛栏组（S1sh）、志留系中统韩家店组（S2h）。

水库位于F1（清源断裂）和F2（郭家沟断裂）之间，离断层较远，库区构造简单，无断裂分布，受区域构造影响，发育三组裂隙：

ⅠN78～81°E/NW∠76°；ⅡN45～47°E/NW∠83～85°；ⅢN30°W/NE∠83°。

水库通过多年蓄水运行，未发现库水渗漏。

水库岸坡稳定，水库淤积不严重，无浸没问题。

水库为一良好蓄水库盆。

3．3坝址工程地质

坝址河床由N向S展布，河床宽15～20m，两岸坡度35～45°，为相对对称的“V”型河谷，岩层产状N10°E/SE∠5～6°，岩层倾下游微偏左岸，为一横向河谷。

坝址区基岩出露，分布地层为志留系中统韩家店组（S2h）灰绿色、紫红色泥页岩夹粉砂质页岩；第四系（Q）分布于岸坡及河床，覆盖于基岩之上。

坝址无区域断裂切割，受区域构造影响，小柔皱和裂隙较为发育，主要有三组裂隙：

ⅠN78～81°E/NW∠76°、ⅡN45～47°E/NW∠83～85°、ⅢN30°W/NE∠83°。

坝址区主要分布泥页岩地层，在不受构造破坏下为相对隔水层，坝址区地下水活动不强烈。

坝址边坡稳定问题。

3．4水库工程现状

水库及大坝目前主要存在以下问题：

：

1、渗漏问题，水洋溪水库主要存在大坝坝体多处集中渗漏、两坝肩接触带渗漏、右坝肩绕渗和右坝段下游坝坡大面积浸润渗漏等。

（1）下游坝坡存在5个集中渗漏点（见坝址工程地质图），其出露高程及流量分别为：

W1：

位于左坝段中上部，出露高程866.80m，据调查，当库水位为867.10m时，渗漏量为1.2L/s；

W2：

位于下游坝坡中部，出露高程864.40m，库水位为866.70m时，渗漏量为0.1L/s；

W3：

位于右坝段中部，出露高程963.80m，库水位866.70m时，渗漏量为0.2L/s；

W4：

位于右坝段下部，出露高程863.30m，库水位866.70m时，渗漏量为0.15L/s。

W5：

位于右坝段下部，出露高程860.88m，库水位866.70m时，渗漏量为0.3L/s。

以上五个渗漏点渗漏量均随库水位变化而变化，根据水管所长期观测资料统计：

当库水位达到溢流堰顶（高程870.30m）时，各渗漏点渗漏量增大至现有的1～2倍，且W3、W4、W5渗漏点有土粒带出。

据调查，当库水位低于862.0m高程时，坝面上各渗漏点基本断流。

（2）右坝肩接触带渗漏，坝肩绕渗，其渗漏主要出露于850.0m至857.0m高程内的浸润区（浸润二区）和W6、W7、W8集中渗漏点。

经长期观测，库水位在857.0m以上时，浸润区存在渗漏，面积约为130m2，坡面有明显水流，库水位866.70m时，汇总渗漏量约为4.2L/s；W6、W7集中渗漏点出露于右坝肩下游侧岸坡中部基岩裂缝中，出露高程依次为862.20m、862.40m，当库水位为866.70m时，渗漏量依次为0.5L/s、0.2L/s；W8集中渗漏点出露于右坝肩下游侧岸坡脚基岩裂缝中，出露高程为854.10m，当库水位为866.70m时，渗漏量为0.35L/s，且以上各渗漏量均随库水位变化而变化，当库水位达到溢流水位时（高程870.30m），各渗漏量可增大至1～2倍。

（3）左坝肩接触带渗漏。

W9为接触带集中渗漏点，位于大坝下游侧左坡脚，出露高程848.50m，其库内渗漏区主要是沿左坝肩上游侧大坝与山体衔接处，工程管理部门曾经对该渗漏区用浆砌石封堵。

库水位在868.30m（低于正常高水位2米）时，W9无水流出，当库水位高于868.30m时，W9开始渗漏，其渗漏量随库水位升高而增大，当库水位达到溢流堰顶（高程870.30m）时，渗漏量可达12.0L/s。

（4）右坝段下游坝面存在大面积浸润（浸润一区），浸润区最高处高程为867.20m，经实测，浸润面积达650m2。

库水位在866.70m时，浸润区坝面呈明显浸水状，集中渗漏量约3.50L/s；当库水位上升时，浸润区成加剧趋势；当库水位达到溢流水位时，浸润区中下部呈明显流水状，集中渗漏量约5.50L/s。

当坝面集中渗漏断流时，浸润现象有所减弱。

（5）坝基及接触带存在渗漏，坝趾一线长年呈沼泽浸水状（因下游有鱼池而掩盖了坝基渗漏），且根据勘探孔ZK2成果及试验资料可知，坝基及接触带强风化岩体节理裂隙较发育,岩石破碎，透水率较大，为15.0Lu，透水性强。

库水位为866.70m时，渗漏量约为2.50L/s。

且渗漏量随库水位升高而呈增大趋势，据调查，库水位为870.30m时，渗漏量约为3.5L/s。

以上漏水点现水位866.70m高程时，共计漏量12.0L/s，库水位为870.30m高程时，总渗漏量约为34.2L/s。

2、放水隧洞主要存在如下问题，一是1＃放水隧洞洞内淤积严重，放水闸门关闭不严导致渗漏，渗漏量约20/s；二是2＃放水隧洞距进口59.5m处顶板有一集中渗漏点，流量约0.2/s，呈射流状。

距进口79.5m和104.5m处底板有顶脱破裂，破坏长度各约2m左右，破裂处有水流呈冒涌状，两处流量均约0.0l/s。

3．5结论及建议

（1）该水库区域稳定，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，场区是稳定的。

（2）水库蓄水以来未发现库水渗漏，水库周边植被较好，固体径流源不丰富，水库淤积不严重。

水库库岸稳定，水库无浸没问题。

（3）坝址岸坡岩体稳定。

坝体、坝基、坝基肩接触带及绕坝肩渗漏较严重，库水位为870.30m高程时，总渗漏量约为34.2L/s，且渗漏有逐年增大的趋势，严重影响大坝安全，建议作防渗处理。

（4）1＃放水隧洞进口闸门关闭不严；2＃放水隧洞渗漏，总渗漏量约为0.22/s，建议1＃放水隧洞进口闸门更换，2＃放水隧洞进行防渗加固处理。

4大坝渗流稳定复核

4．1坝基渗漏安全评价

水洋溪水库大坝基础座落在志留系中统韩家店组（S2h）泥页岩地层上，在不受构造破坏下为相对隔水层，坝址区地下水活动不强烈。

但根据钻孔资料，坝基及接触带强风化岩体节理裂隙较发育,岩石破碎，透水率最大（ZK1孔）为58.0Lu，透水性强。

因此，坝基存在基岩浅层和接触带渗漏。

4．2大坝坝身渗流安全评价

根据SL258-2000《水库大坝安全评价导则》的要求,坝体浸润线在下游坝坡的逸出点高程的实际值应低于设计值，经计算：

①正常蓄水位情况下，坝身允许单宽渗漏量为9.07×10-6m3/s，浸润线理论逸出点高程856.61m。

大坝下游坝面渗漏点高程为867.15m，高于计算逸出点高程；②库水位866.70m情况下，坝身允许单宽渗漏量为5.63×10-6m3/s，浸润线理论逸出点高程852.73m。

经现场观测，大坝下游坝面发现明显渗漏点高程为8664.40m，高于计算逸出点高程。

且渗漏量随着库水位升高而增大，个别渗漏点有土粒带出。

另外根椐勘探资料，坝体填筑材料不均匀，为含碎石的粉质粘土，局部填筑质量较差，透水率较大，渗透系数2.1～4.9×10-3cm/s。

综上所述，水洋溪水库大坝渗流不稳定。

4．3放水隧洞渗漏安全评价

放水隧洞有两座，1＃放水隧洞布置于溢洪道右侧，长135m，为城门洞型。

洞内淤积严重，启闭设施不完善，经多年运行，放水闸门锈蚀严重，止水老化，关闭不严，产生漏水，漏水量约20L/s。

1＃放水隧洞闸门漏水、洞内淤积、启闭设施不完善，影响水库的正常运行和效益的发挥。

2＃放水隧洞位于大坝左岸，长424m，为城门洞型。

启闭设施老化失修，距进口59.5m处顶板有一集中渗漏点，呈射流状渗漏，渗漏量约0.2L/s。

距进口79.5m和104.5m处底板有顶脱破裂，破坏长度各约2m左右，破裂处有水流呈冒涌状，两处流量均约0.0lL/s。

2＃放水隧洞的渗漏是库水沿右岸基岩裂隙渗入洞中的，该渗漏随着时间的增加而加大，影响近坝库岸的稳定和放水隧洞的正常运行。

5　坝体材料及填筑质量评价

水洋溪水库大坝投入运行已20

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