某水库安全综合评价0801.docx
《某水库安全综合评价0801.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某水库安全综合评价0801.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
某水库安全综合评价0801
目录
1大坝安全综合评价1
1.1工程概况1
1.2工程质量评价3
1.3大坝运行管理评价4
1.4防洪标准复核5
1.5结构安全评价7
1.6渗流安全评价8
1.7抗震安全复核8
1.8金属结构安全评价9
1.9大坝安全综合评价9
2工程质量评价9
2.1.工程地质评价9
2.2工程质量评价15
2.3抗震安全评价15
2.4综合评价及结论16
3大坝运行管理评价17
3.1工程建设过程17
3.2大坝建设及运行情况17
3.3溢洪道建设及运行情况17
3.4输水管道建设及运行情况18
3.5大坝观测设施18
3.6工程管理机构及效益18
3.7大坝历年除险加固情况19
3.8当前大坝存在的主要问题19
3.9综合评价19
4防洪标准复核20
4.1设计暴雨20
4.2设计及校核洪水位确定23
4.3垮坝风险分析28
4.4结论29
5大坝结构安全评价30
5.1工程概况30
5.2大坝存在的主要变形及稳定问题30
5.3稳定分析评价30
5.4结论33
5.5其它结构安全评价38
6大坝渗流安全评价43
6.1大坝渗流现状43
6.2渗流安全评价44
6.3大坝渗流安全综合评价51
7抗震安全复核52
7.1基本资料52
7.2地震烈度标准值确定52
7.3地震及抗震条件分析52
7.4抗震安全复核结论52
8金属结构安全评价53
水库工程特性表
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
水文
1
坝址控制流域面积
Km2
0.96
外引
Km2
无
2
干流长度
Km
0.86
干流平均坡降
‰
52.1
二
水库
1
水库水位
校核洪水位
m
58.1
200年一遇
设计洪水位
m
57.7
20年一遇
正常蓄水位
m
57.0
死水位
m
47.5
2
库容
总库容
万m3
38
正常库容
万m3
29.1
死库容
万m3
1.40
调节特性
年调节
三
洪水
1
设计洪峰流量
m3/s
9.2
20年一遇
设计下泄流量
m3/s
2.96
20年一遇
2
校核洪峰流量
m3/s
15.5
200年一遇
校核下泄流量
m3/s
5.82
200年一遇
四
主要建筑物
1
坝
型式
均质土坝
坝顶高程
m
60.0
水库工程特性表
序号
指标名称
单位
数量
备注
最大坝高
m
20
坝顶宽
m
5.3
坝顶轴长
m
85
坝底宽
m
76.4
2
泄水建筑物
型式
实用堰
溢流堰顶高程
m
57.0
溢流堰净宽
m
4
闸门型式
\
消能方式
底流
3
输水建筑物
涵洞型式
涵洞
涵洞长度
m
85
进口底板高程
m
43.07
设计流量
m3/s
0.3
控制启闭设施
套
1
五
工程效益
1
灌溉面积
亩
5600
2
可养鱼面积
亩
15
3
下游影响主要城镇及公路
距重要城镇距离
km
3
距公路干线距离
Km
1大坝安全综合评价
1.1工程概况
1.1.1引言
团结水库座落在湘潭市湘潭县排头乡鳌洲村团结组，位于东经112°50'，北纬27°51'，属于湘江支流涟水水系，水库控制集雨面积0.96km2，坝址以上干流长0.86km，干流平均坡降52.1‰。
库区内山高坡陡，植被较好，水土流失较轻。
水库无外引。
距离湘潭县政府约3km，乡村公路通往坝区，交通较为便利,是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合效益的水利工程。
枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵洞等建筑物组成。
大坝坝型为均质土坝，最大坝高20m，坝顶高程60.0m，坝顶宽5.3m，坝顶轴长85.0m。
正常蓄水位57.0m，校核洪水位58.1m，相应库容分别为29.1×104m3，38.0×104m3。
溢洪道位于左岸，堰顶高程57.0m，堰型为宽顶堰，堰顶宽4m，泄槽长16m，无消力池。
输水涵洞位于大坝右岸（水流向），为浆砌条石涵，总设计过水流量0.3m3/s。
1.1.2水文气象
水库所处工程地处副热带温暖地区，年平均气温17.2℃，温度年变幅较大，气温极值最高为40.4℃，最低为-12.7℃。
年平均降雨量1404mm，但分布极不均匀，4-8月雨量集中，降雨量占全年的46-53％。
秋初高温少雨，常有伏旱，多年平均蒸发量1178mm。
全年无霜期280天，年平均日照数为1586小时，多年平均风速16m/s。
工程运行近五十年，由于设计标准低，工程质量差，大坝、溢洪道、输水涵洞等各项建筑物均已存在不同程度的隐患，一旦枢纽失事，下游安全将受到严重威胁。
1.1.2工程等级及设计标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），本工程属五等工程，主要建筑物按5级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计。
大坝及溢洪道按20年一遇设计，200年一遇校核，消能防冲建筑物按10年一遇洪水设计。
1.1.3枢纽工程概况
枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。
大坝为均质土坝，坝顶高程60.0（黄海高程系，以下同），最大坝高20m，坝顶宽5.3m，坝底宽82m，坝顶轴线长85m；上游坝坡已有砼护砌，下游坝坡不规整，长有杂草。
溢洪道位于大坝左岸，为岸坡式宽浅式溢洪道，浆砌石结构，堰项高程57m，堰顶宽度4m。
输水涵管为浆砌石结构，断面尺寸为0.5×0.7m（宽×高），涵管进口采用卧管放水，卧管直径为0.7m，全长100m。
1.1.4枢纽工程存在的主要问题
（1）坝体设计为均质土坝。
坝体填筑土料与施工质量较差，坝体防渗性能差，坝体存在渗漏问题。
（2）坝体与坝基接触界面存在散浸问题与坝基渗漏问题。
（3）左岸山体滑坡严重，溢洪道浆砌块石底与侧墙均破损，已基本没有泄洪能力。
（4）输水涵进口段结构简单、材料质量差、施工质量差，结构老化，启闭机及拉杆老化、锈蚀，存在渗漏问题。
（5）大坝外坡无排水棱体，坝脚长期浸饱在水中，造成坝体饱和下沉；坝内坡护坡损坏严重。
（6）防汛公路未硬化；
（7）无大坝监测设施，无法观测危及大坝的安全隐患。
1.2工程质量评价
1.2.1工程地质条件
团结水库枢纽工程兴建时受当时客观条件的影响，工程无地质勘探资料，施工时也没按有关规程规范的要求执行。
因此，本次工程质量评价按照《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）的有关要求，对大坝补充了地质勘探，进行土工试验和调查分析。
建坝清基时只清除了原溪谷内的淤泥及残、坡积土，强风化层未清除，基岩更未做防渗处理，坝体、坝肩均直接筑在强风化基岩上。
该强风化基岩承载力较高，层位稳定，是水库坝体较好的持力层，能满足设计及规范要求。
但各节理面相互切割,加之风化作用的破坏,易形成基岩浅部渗漏及坝基与坝体接触带渗漏和坝肩绕坝漏，坝基局部地段存在明显的渗漏现象，尤其是水库蓄水后渗漏水流通道更多，当时修筑大坝时基础未作处理，造成大坝基础长期漏水，另外坝体填土与基岩接触不密实，更未进行防渗处理，致使该接触面透水率达20Lu，导致下游坝脚多处渗水，下游田间出现沼泽化现象，主要漏水部位位于坝体与基岩的接触部位，漏水量为3-4L/s,对坝基抗渗不利。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），坝址位于地震基本裂度为Ⅵ度区。
1.2.2大坝清基不符合规范要求
经补充勘探试验证明，大坝坝基坝肩清理不彻底，对坝基坝肩透水岩层未作处理。
1.2.3大坝土料及填筑质量达不到规范要求
坝体材料在勘察阶段呈硬塑状态，主要为含少量砾粉质粘土、砾质粉质粘土，砾质粘土。
黄褐色，主要由强-中风化石英砂岩、砂质板岩及其残积土组成，已进行了人工压实处理。
刀切面欠平整，稍有光泽，无摇振反应，干强度较高，韧性中等，揭露层厚5.9～11.5m。
1.2.4工程质量评价
通过大坝填筑料的地质分析和现场的注水试验，大坝土体干密度推荐值为1.62g/cm3，大坝渗透系数推荐值为8.1×10－4cm/s，不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）关于土坝防渗质量的要求；坝外坡无排水系统，坝脚无排水棱体，漏水严重，各水工建筑物经多年运行，渗漏现象严重，危及大坝安全。
工程质量综合评价为不合格。
1.3大坝运行管理评价
1.3.1大坝的管理机构
团结水库隶属排头乡镇政府管辖，其主管单位为湘潭县水利局，由排头乡镇水管站代管管理。
无固定管理人员，缺乏人员对水库运行的日常管理。
1.3.2大坝运行管理评价
由于各地均建立了明确的防汛责任制，水库的运行情况、汛期巡查等规章制度基本齐全，运行情况较好。
大坝无安全监测设施，不能对大坝存在的渗漏隐患进行监测，运行管理现状差。
1.3.3大坝维修
团结水库曾进行运行设施的小额维修，一些投资较大的险情无法得到正常处理。
1.3.4大坝安全监测
团结水库自建库以来，未建大坝安全监测系统。
每年仅靠市、乡两级水利专业技术组对安全渡汛的例行检查积累资料，无专人负责对大坝定期观测。
1.3.5大坝运行管理综合评价
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）的有关规定，团结水库大坝运行管理综合评价为C。
1.4防洪标准复核
1.4.1洪水标准
团结水库正常库容为35万m3，大坝为均质土坝。
根据《防洪标准》（GB50201－94）有关规定，其工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级，相应防洪标准为：
设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为200年。
1.4.2设计洪水
团结水库无水文测站，无实测水文资料，无观测气象资料，根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006），本次大坝安全评
价洪水复核按无资料地区洪水计算方法，采用《湖南省暴雨洪水查算手册》进行查算。
1.4.3调洪演算
调洪演算根据团结水库水位～库容曲线、溢洪道水位～流量关系曲线和洪水过程线计算表，调洪起始水位取溢洪道底板高程57.0m，采用电脑试算，调洪演算成果见表4.2.3-1。
1.4.4水库抗洪能力复核
1.4.4.1大坝坝顶高程复核
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）的有关规定，对大坝坝顶高程进行复核，复核结果见下表。
建筑物抗洪复核成果表
设计频率
Zp:
设计水位
（m）
y:
坝顶超高（m）
Zp+y
（m）
原坝顶高程（m）
结论
5%
57.7
1.407
59.11
60.0
满足
0.5%
58.1
0.853
58.95
60.0
满足
复核结果表明，团结水库现有坝顶高程能满足正常和非正常运行情况下的要求，不需进行大坝加高。
但可以加设防浪墙，提高防洪标准。
1.4.4.2溢洪道控制段顶部高程：
根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），团结水库溢洪道控制段导墙顶部高程不得低于60m，而溢洪道控制段导墙顶部现有高程60.07m，满足《规范》要求。
1.4.5结论及安全分级
根据以上计算分析结果及《水库大坝安全评价导则》（SL258－2000）的有关规定，设计水位为57.7m、校核水位58.1m，设计下泄流量2.96m3/s，校核下泄流量为5.82m3/s，水库大坝的实际抗洪能力满足《防洪标准》（GB50201－94）的规定，水库工程的等级及大坝级别也符合水利水电枢纽工程等级及水工建筑物的级别的规定。
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的有关规定，团结水库抗洪能力为A级。
1.5结构安全评价
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定的坝体抗滑稳定最小安全系数进行稳定分析。
选取瑞典圆弧法计算的安全系数：
工况一：
K=1.138，小于规范要求的K=1.15；
工况二：
K=1.255，大于规范要求的K=1.25；
工况三：
K=1.382，大于规范要求的K=1.25；
选取简化毕肖普法计算的安全系数：
工况一：
K=1.238，小于规范要求的K=1.25；
工况二：
K=1.182，小于规范要求的K=1.25；
工况三：
K=1.165，大于规范要求的K=1.15；
三种工况下，采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算的前二种工况的安全系数均小于规范要求的安全系数，所以大坝下游坝坡是不稳定的，不满足抗滑稳定的要求；其余一种工况计算的安全系数均大于规范要求的安全系数，坝坡满足抗滑稳定的要求。
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的有关规定，团结水库大坝结构安全性：
定为C级。
1.6渗流安全评价
根据地质勘探工作和室内土工实验的结果，结合坝体施工情况和运行情况，依据大坝进行的二维有限元渗流计算，坝体内最大渗透比降小于允许渗透比降，坝体不可能地发生渗透破坏，同时在正常、设计、校核洪水位下，浸润线从下游坝坡中间逸出，逸出点以下的坡面渗流不安全，存在多处集中渗漏；左、右岸山体与坝基之间存在着渗流。
由于大坝坝体、坝基内存在渗透安全隐患，结合大坝的实际情况，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），大坝渗流安全性定为C级。
1.7抗震安全复核
团结水库位于地震基本烈度小于Ⅵ度区，因此按《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）的规定，团结水库大坝等建筑物可不作抗震复核计算，对大坝也不必采取抗震结构措施。
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）规定，团结水库大坝抗震安全级别评定为A级。
1.8金属结构安全评价
涵洞底设一放水闸，启闭机通过斜拉杆控制闸门，闸门及斜拉杆为金属结构,均已严重锈蚀，将其更换即可。
启闭机经过长期使用，加上管理、维修没跟上，老化严重，启闭不灵活，须进行更换。
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的有关规定，团结水库金属结构安全性定为C级。
1.9大坝安全综合评价
根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）规定的大坝安全分类具体标准，本次论证对团结水库大坝等工程的安全进行了全面的分析及论证，依据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）关于大坝安全分类标准，建议将团结水库大坝定为C类坝。
2工程质量评价
2.1.工程地质评价
2.1.1地形地貌
团结水库坝址位于湘潭县排头乡,水库集雨面积0.96km2。
正常库容29.1万m3，是一座具有防洪、养殖、灌溉等综合效益的小
（二）型水库。
水库距湘潭县政府3km，有村级公路直通坝址，交通方便。
2.1.2区域地质环境
团结水库座落在湘潭市湘潭县排头乡鳌洲村团结组，属于湘江支流涟水水系,坝址位于湘潭县排头乡上南村宽约100m的峡谷中。
两岸山体高差不大，地形较为对称，左岸山顶高程122m，右岸山顶高程75m，两岸坡度在30°～50°之间，大部份地段基岩出露。
坝区无断层通过，岩层呈单斜状产出，岩层产状N65～75°W.NE∠25～36°，倾向上游。
坝区主要发育二组节理：
①节理产状N18～25°E•SE∠75～80°，压扭性，面平直，强风化内张开宽0.2cm～2cm，延伸长10m～20m，发育频率1条/m。
②节理产状N4～15°W•NE∠45～50°，延伸长6m～15m，发育频率0.5～1条/m。
坝区地下水类型有基岩裂隙水与松散土体的孔隙水。
基岩裂隙水分布于泥质粉砂岩的风化、构造节理裂隙中，接受大气降水补给，以湿地泉的形式向河谷排泄，排泄高程49m左右，动态随季节变化，枯水期干涸。
2.1.3勘探工作布置及完成的主要工程量
勘探工作于2010年1月15日进场，1月22日完成外业，完成的主要勘探工作量见表2-1。
表2-1主要勘探工作量表
序号
工作项目
单位
数量
备注
1
区域地质调查及测量
Km2
1.0
2
钻探进尺
m/孔
94.5/6
3
土样
件
21
4
标准贯入试验
次
21
5
压水试验
段
6
6
注水试验
段
3
2.1.4坝基工程地质
2.1.4.1地形地貌
坝址为溪谷型（坝址中部山谷原为小溪，大坝是在溪谷上清除第四系坡、残积土填筑而成），两岸山坡基本对称，左右岸天然坡度为20°～35°。
沟谷走向近东西向，峡窄弯曲陡峻，小溪沿谷口向东流出。
2.1.4.2地层岩性
坝区出露地层由老至新分述如下：
①白垩系上统下组（K21）泥质粉砂岩：
紫红色，红色，薄～中厚层状，单层厚度0.3～1.5m，厚度大于500m。
为坝区建筑物地基主要持力层。
第四系地层：
②全新统冲积堆积（Q4al）：
灰褐色砂质粉土与含泥砂砾石，厚1～3m，可塑状态，结构较松散。
分布于坝基上下游。
③人工堆积（Qs）:
褐黄色、褐灰色，主要由粉质粘土及少量砂砾组成，结构松散至稍密，最大厚度18.0m，属于库区附近残坡积土经人工夯压而成，分布于坝体。
2.1.4.3地质构造
坝区无断层通过，岩层呈单斜状产出，岩层产状N65～75°W.NE∠25～36°，倾向上游。
坝区主要发育二组节理：
①节理产状N18～25°E•SE∠75～80°，压扭性，面平直，强风化内张开宽0.2cm～2cm，延伸长10m～20m，发育频率1条/m。
②节理产状N4～15°W•NE∠45～50°，延伸长6m～15m，发育频率0.5～1条/m。
本次勘察在ZK1、ZK2、ZK3钻孔中进行了压水试验，成果见下表。
该基岩的强风化层为中等透水层，中风化层为弱透水层。
钻孔压水试验成果表
钻孔
编号
孔口高
程（m）
建基面
高程（m）
试验
高程（m）
透水率
（Lu）
试验
高程（m）
透水率
（Lu）
ZK1
52.25
43.10
43.10-38.30
21.7
38.30-33.30
5.6
ZK2
52.35
40.85
40.85-36.45
25.4
36.45-30.85
5.4
ZK3
52.42
46.52
46.52-41.62
23.2
41.62-36.52
4.7
2.1.4.5主要物理地质现象
石英砂岩（D3x）抗风化能力相对较好。
强风化层为浅黄色、黄褐色，裂隙较中等，常呈“X”型，裂隙延伸较远，多呈张开状，隙面粗糙，分布于坝基区域，层厚4.2～4.9m，为中等透水地层。
弱风化层为褐红色，裂隙不发育，仅有的少量裂隙且呈闭合状，分布于坝基区域，本次揭露厚度约5m，为弱透水地层。
2.1.4.6坝基工程地质评价
①带：
强风化岩带。
两岸强风化带厚5～6m，河床2～3m，强风化岩体内节理裂隙较发育，节理张开宽0.1～2cm，岩石较破碎,完整性差,钻孔岩心采取率27%～32%，RQD＜32%。
q=32.7～39.1Lu，属中等透水岩带。
自1987年运行以来，坝基存在渗漏问题。
该带岩体节理裂较发育、施工时未进行防渗处理，坝基岩体质量较差。
②带：
弱风化岩带：
钻孔揭露弱风化带厚度5～6m。
岩体内节理不太发育且多闭合，岩体完整性较好，岩心采取率86%～88%，岩体透水率q=3.5～4.9Lu，属弱透水岩带。
据现场调查和钻孔资料：
工程施工主要由当地村组完成，填筑坝体时对坝基与两岸清基仅将表层杂草稍加清理就直接在其上进行填筑坝体。
对坝基和两岸坡表层透水性较强的强风化破碎岩块与节理密集带未进行挖除与防渗处理。
蓄水运行以来两岸坝肩与坝基存在坝体与坝基接触界面散浸与渗漏问题。
2.1.5坝体工程地质
①大坝填筑材料及分区
本次勘探对坝体纵、横断面共布置6个钻孔，并严格按有关规程规范在孔内取原状土样21组进行室内土工试验。
土工试验主要作了渗透、力学及物理性质试验，为分析大坝坝体工程地质特征提供了可靠依据。
据土体野外特征、室内试验、原位测试等表明，坝体材料在勘察阶段呈硬塑状态，主要为含少量砾粉质粘土、砾质粉质粘土，砾质粘土，其物理力学性质相近,大坝可定为均质坝。
根据钻孔揭露，大坝填筑材料为粉质粘土，黄褐色，主要由强-中风化石英砂岩、砂质板岩及其残积土组成，已进行了人工压实处理。
刀切面欠平整，稍有光泽，无摇振反应，干强度较高，韧性中等，揭露层厚5.9～11.5m。
②土体物理力学性质
团结水库填筑土料主要为粉质粘土、砾质粉质粘土，砾质粘土。
，但分区不是很明显，干密度在1.36～1.70g/cm3之间，平均干密度为1.53g/cm3，塑性指数在14～18.1之间，平均为15.8，渗透系数在6.32～8.81×10-5cm/s之间,平均为7.57×10-5cm/s，其土体物理力学指标见土粒分析结果报告。
③坝身工程地质评价
坝型为均质土坝，坝顶高程60m，最大坝高20m，坝顶轴线长85m，坝顶宽5.3m,大坝无导滤体，坝下游坡脚没有反滤体。
上游坡采用砼护坡，下游坡没作护坡。
由于大坝为山坡及坡脚坡、残积土、田底溪沟废土填筑而成，填筑后渗透系数较大，导致坝体渗漏量大。
另外，大坝施工期长，其接合面局部处理不到位，形成了一个相对的薄弱面，造成局部渗漏较严重，渗流量为3-4L/m。
目前坝外坡面局部有散浸迹象。
坝外无排水沟排水，雨水冲刷严重而危及大坝的安全。
下游坡脚因长期渗漏和风化严重，局部已发生鼓胀变形，严重影响下游坡的稳定性。
大坝内坡砼护坡砌石局部已破损，同时，大坝无导滤体。
综上所述，该水库坝体已存在严重的安全隐患。
2.1.6大坝存在的主要地质问题
①坝体防渗抗渗性差，易产生散浸或管涌等，影响大坝稳定。
②建坝时岩基未做任何施工处理，其接触面对大坝抗渗漏与稳定非常不利，这说明大坝与岩基接触面当时未做任何施工处理，或处理较差。
③坝基漏水,建议进行坝基帷幕灌浆。
④下游未设排水体。
2.2工程质量评价
2.2.1清基质量
由本次安全评价勘探中查明：
岩基吸水率大于1Lu，截水槽的深度也没有达到基岩，且未对岩基作任何处理，左右坝肩局部强风化未予清除，少量的砂卵石也未清除干净，故清基和基岩处理质量为不合格。
2.2.2大坝工程质量评价
团结水库大坝在当时的人力、物力、财力和地理位置的限制下，坝体填筑材料取自坝上下游山体残积坡松散含砂砾石粉质粘土、粉土、耕土，甚至夹杂淤泥质土，容重未达标。
此次安全评价勘探中也查明，其坝体土局部呈饱和状态，难以辨别分区，土体结构松散，证明各层填土间夯压不密实，其施工质量和填筑材料均不符合《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）中的规定，坝体上游坡面混凝土护坡也出现不同程度的破坏，对坝体的防浪防冲没有实际意义，故大坝的工程质量为差。
2.3抗震安全评价
团结水库位于地震基本烈度为Ⅵ度区，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），在地震烈度为6度区（含6度区）以下，可不进行抗震复核，对大坝也不采取抗震结构措施。
2.4综合评价及结论
团结水库地基持力层岩石坚硬，就承载
升级会员 