某某水库大坝安全评价报告.docx
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某某水库大坝安全评价报告
项目编号：
2015-AH-007-某某
安徽省含山县某某水库
大坝安全评价报告
二〇一五年五月
安徽省含山县某某水库
大坝安全评价报告
批准：
审核：
项目负责人：
专业负责人：
水工：
主要编写人员：
二〇一五年五月
附件1：
安徽省含山县某某水库工程地质勘察报告（另册）
1概 述
1.1报告编制依据
2015年3月，南京市水利规划设计院有限责任公司受安徽省含山县水务局的委托，负责编制某某水库大坝安全评价报告。
报告编制依据主要有：
（1）《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积计算办法》（1984.05）；
（2）《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）；
（3）《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）；
（4）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
（5）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）；
（6）《安徽省含山县某某水库除险加固工程工程地质勘察报告》（南京市水利规划设计院有限责任公司，2015年4月）。
1.2工程概况
某某水库位于含山县环峰镇境内东山水库上游，长江流域得胜河水系，来水面积8.2km2。
水库按20年一遇设计，300年一遇校核，校核洪水位49.12m，总库容95.37万立米。
水库灌溉面积0.09万亩，保护下游农田0.12万亩，保护人口0.09万人，是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等的小
（2）型水库。
本次安全评价，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及《防洪标准》（GB50201-94），确定水库防洪标准为20年一遇洪水设计，设计洪水位47.48m，300年一遇的洪水校核，校核洪水位48.52m，总库容82.37万m3。
水库现状主要建筑物有：
（1）大坝一座，于1986年、1997年和2003年进行过加固处理，为均质土坝。
现状大坝坝顶高程48.35～49.08m，最大坝高约8.5m，坝顶宽度5m左右，坝顶长度519m。
大坝迎水坡高程约47m处有一1.7~3.7m宽平台，平台以上坡比为1:
2.6～1:
3.0，平台以下坡比为1:
2.2～1:
4.2，迎水坡无护坡；背水坡现状完好，坡比为1:
2.7~1:
3.0。
（2）溢洪道一座，于1986年和1997年底进行过维修，并与2003年进行拓宽，增设溢洪道工作桥，对溢洪道底板进行灌浆处理。
溢洪道位于大坝左端，为开敞式溢洪道，堰顶型式为宽顶堰，堰顶高程为46.20m，单孔，净宽32.0m。
溢洪道底板为钢筋砼结构，挡墙为浆砌石结构。
目前，溢洪道基本保存完好。
（3）水库有放水涵两座，分别位于大坝南北两端，北涵于1997年翻建达现状规模，南涵、北涵洞身均为0.3m的混凝土圆形有压洞，进口为竖井闸门控制。
南涵进口底高程为43.1m，目前涵身断裂漏水；北涵进口底高程为42.0m，目前，该涵洞运行良好。
某某水库主要效益以灌溉为主，兼有防洪和养殖，目前灌溉面积900亩，保护下游农田1200亩，保护人口900人。
因此，某某水库的安全运行具有重要的社会意义和经济效益。
1.3工程主要特性指标
某某水库现状工程特性指标表。
表1-1 某某水库工程特性表
综合
特性
所属水系/规模
长江流域/小
（2）
集水面积（km2）
8.2
干流长度（km）/干流比降
3.5/0.053
主
坝
坝别
均质土坝
坝顶
坝顶高程（m）
48.35～49.08
坝顶宽度（m）
5
坝顶长度（m）
526
最大坝高（m）
8.5
迎水坡
护坡结构
草皮
坡比
1:
2.0～1:
3.8
背水坡
护坡结构
草皮
坡比
1:
2.7~1:
3.0
水
位
及
库
容
原始资料
本次评价结果
死水位（m）
41.44
41.44
正常蓄水位（m）
46.2
46.2
汛限水位（m）
46.2
46.2
设计水位（m）
48.06
47.48
校核水位（m）
48.65
48.52
死库容（104m3）
3.1
0.8
兴利库容（104m3）
32
32.2
调洪库容（104m3）
60.3
49.37
总库容（104m3）
95.4
82.37
正
常
溢
洪
道
类别
无闸控制
堰顶高程（m）
46.2
堰顶宽度（m）
32
设计最大下泄流量（m3/s）
170.22
启闭设备
无
涵
洞
南涵底板高程（m）
43.1
北涵底板高程（m）
42.0
结构型式
砼圆形有压涵
断面尺寸（m）
φ0.3
设计流量（m3/s）
0.2
2工程质量评价
某某水库由大坝、溢洪道、放水涵等组成。
根据《水库大坝安全评价导则》，含山县水务局成立了某某水库大坝安全鉴定现场检查组，检查组于2015年3月12日对某某水库工程和质量进行了现场检查，根据现场检查情况，结合镇村干部、水利员以及管理人员等反映的情况，综述如下。
2.1大坝
某某水库兴建于1959年，大坝施工前未对坝基进行任何勘察，坝基开挖和清理主要以人工为主，大坝筑坝时清理不够彻底，坝基未做任何防渗加固措施。
坝体填土未进行土工试验，坝体碾压施工过程也未采用合适的施工工艺，致使大坝填土质量差，断面土方标准不足。
因此整个坝体填筑质量较差。
1986年、1997年含山县水利（务）局对大坝中部及大坝与山体结合部进行粘土灌浆，并对大坝做了粘土铺盖。
大坝经过多次除险加固，目前大坝坝身断面包括大坝坡比，坝顶宽度，坝顶高程基本满足规范要求，但是大坝依然存在下列问题：
1、大坝迎水坡由于94年做粘土铺盖时拆除护坡块石未恢复，目前大坝迎水坡坡面杂草重生，受风浪冲刷严重，坡面浪坎现象明显，多处出现倒坡；2、由于大坝兴建时坝身回填土质量差，大坝清基不彻底；3、目前大坝只有背水坡坝脚有纵向排水沟，无横向及周边排水沟。
2.2溢洪道
1986年、1997年含山县水利（务）局对大坝溢洪道进行了维修加固，2003年拓宽溢洪道至32m，对溢洪道底板进行了灌浆，并新建了溢洪道工作桥。
根据现场检查情况，溢洪道为开敞式溢洪道，位于大坝左端，目前溢洪道基本保存完好，但是仍然存在以下问题：
1、溢洪道采用浆砌石结构，后于2003年新建了溢洪道工作桥，新建工作桥时对两侧浆砌石挡墙未做加固处理，导致目前桥台下沉严重。
2、溢洪道下游水流不畅，下游溢洪河由于未进行处理，两岸边坡局部有坍塌。
2.3放水涵
某某水库有放水涵两座，位于大坝的南北两侧，涵身均为Φ300mm压力涵管（坝下闸门控制），15cm素砼管垫，40cm浆砌块石基础，1986年、1997年含山县水利（务）局曾对北涵进行翻建。
根据现场检查情况，目前北涵运行良好，南涵可能因地基下沉导致涵身断裂，涵身漏水，并有水流声。
2.4工程质量综合评价
某某水库大坝是在特定的历史条件下修建的，限于历史原因及各方面的因素，水库修建时由于前期准备不足，施工条件差，设计标准低。
水库建成运行40多年以来，自然侵蚀、工程老化等问题非常突出，地质勘探表明大坝坝身填土填筑质量总体一般，局部较差。
大坝填筑不均，局部较差，迎水坡护坡损坏，溢洪道控制段绕渗严重，溢洪道交通桥损坏，南涵多处漏水。
综合大坝、放水涵、溢洪道工程现状，根据《水库大坝安全评价导则》2.6.3条，评定某某水库总体工程质量为“不合格”。
3工程地质评价
3.1工程概况
某某水库位于含山县环峰镇，属长江流域得胜河水系，汇水区域为山丘区，汇水面积8.2km2。
设计水库总库容为95.4万m3，兴利库容32万m3，死库容3.1万m3。
2014年8月，我院受含山县水务局的委托，承担了某某水库除险加固工程地质勘察任务。
按照设计人员提供的“勘察技术要求”，勘察目的是查明坝体及坝基土层分布状况，有无不良地质现象，地下水埋藏条件，场地地震效应等，为某某水库坝体除险加固提供地基土的物理力学性质指标及参数。
根据勘察工作目的和任务，勘察主要采用钻探、原位测试、室内土工试验等方法。
按设计要求，沿大坝布置1条工程地质纵剖面1-1’，孔距114m～170m，垂直大坝轴线布置2条工程地质横剖面2-2’（最大坝高附近）、3-3’，孔距8.70m～23.00m。
详见“勘探点平面位置图”。
勘察外业工作于2015年4月10日~4月16日完成，共完成勘探孔8个。
室内试验4月26日完成。
勘探点情况及完成工作量详见“勘探点情况一览表（表3.1-1）”，“完成工作量统计表（表3.1-2）”。
表3.1-1 勘探点情况一览表
勘探点
编号
勘探点
类型
钻探
深度
（m）
地面
标高
（m）
原状
土样（组）
岩样
（组）
地下稳定水位
埋
深
（m）
标
高
（m）
J1
取土试验钻孔
18.00
48.60
3
1
2.80
45.80
J2
取土试验钻孔
18.00
46.70
4
1
1.00
45.70
J3
取土试验钻孔
20.00
48.40
4
1
2.70
45.70
J4
取土试验钻孔
12.00
41.90
1.20
40.70
J5
取土试验钻孔
18.00
47.20
4
1
1.70
45.50
J6
取土试验钻孔
20.00
48.70
4
1
3.20
45.50
J7
取土试验钻孔
12.00
41.70
1.00
40.70
J8
取土试验钻孔
20.00
48.90
5
1
3.30
45.60
表3.1-2完成工作量统计表
勘探点（个）
8
总进尺（m）
138.0
取样（组）
原状土样（组）
24
岩样（组）
5
钻孔注水试验（段/孔）
2/2
重型动力触探（m）
0.4
室内试验
常规土工试验（组）
24
渗透试验
垂直（组）
6
水平（组）
12
天然单轴抗压强度（组）
5
土工试验严格按照《土工试验方法标准（GB/T50123-1999）》进行，具体试验方法如下：
含水率：
烘干法。
密度：
环刀法。
比重：
塑性指数经验取值法。
液塑限：
联合测定法。
渗透试验：
变水头法。
固结试验：
单轴固结仪法，并提供e-P曲线。
勘察工作主要依据：
《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）；
《水利水电工程注水试验规程》（SL345-2007）；
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）；
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；
《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）；
《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000等。
3.2坝区地形地貌及不良地质现象
某某水库坝体为均质土坝，坝长519.00m，坝顶高程Ñ48.35～Ñ49.08m，顶宽5.0m左右，最大坝高7.30m。
高程引测点BM设在溢洪道堰顶，标高▽46.20m（吴淞高程基准，下同）（具体位置详见“勘探点平面位置图”）。
库区地貌属低山丘陵。
勘察范围内未发现明显不良地质现象。
3.3场地地下水
某某水库勘察期间钻孔初见水位埋深0.90m~3.20m，稳定水位埋深1.00m~3.30m，标高Ñ40.70m~Ñ45.80m。
地下水位变化主要受水库地表水位的影响，地下水与水库水有较密切的水力联系。
坝身及浅部坝基土透水性经现场注水试验、室内土工试验，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录F判别：
坝身填土（粉质粘土）弱透水；②粉质粘土弱~微透水；据野外判别③1强风化泥质粉砂岩弱~中等透水。
表3.3-1坝体现场注水试验成果表
试验段
渗透性
钻孔
编号
试验项目
孔径
（mm）
深度（m）
试段长度（m）
地层
渗透系数
K
（cm/s）
渗透性分级
起
止
J3
注水
110
1.00
5.50
4.50
6.65×10-5
弱透水
J6
注水
110
1.00
5.50
4.50
5.74×10-5
弱透水
试验段位于地下水位以下时：
试验段位于地下水位以上时：
式中K：
试验岩土层的渗透系数，cm/s；Q：
注入流量，L/min；
H：
试验水头，cm；等于试验水位与地下水位之差；
A：
形状系数，cm；依据《SL345-2007》附录B选用；
r：
钻孔内半径，cm；l：
试段长度，cm。
结合场地水环境条件及现场调查，依据《岩土工程勘探规范》（GB50021-2001）（2009年版）第12.2条判断：
场地水对钢结构具有弱腐蚀性，对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
3.4坝体、坝基土的分布状况及特征
根据现场勘察、室内土工试验结果，勘察范围内坝体、坝基土分为3层4个亚层。
各地基土层主要物理力学性质指标详见“地基土物理力学性质指标及承载力特征值表（表一）”。
坝身填土（粉质粘土）：
普遍分布。
灰黄、黄褐色，可塑为主，局部软塑。
中等压缩性。
主要由粉质粘土组成，局部包含粘土，表层含植物根茎。
干重度14.5~16.7kN/m3，平均值15.7kN/m3。
水平渗透系数3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s，平均值4.80×10-5cm/s。
垂直渗透系数8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s，平均值2.60×10-5cm/s。
现场注水试验：
渗透系数平均值6.20×10-5cm/s。
层厚0.50m~6.30m。
②粉质粘土：
普遍分布。
灰黄色，可塑，局部硬塑。
中等压缩性。
土质不甚均匀，主要为粉质粘土，局部粘土。
水平渗透系数5.6×10-7~8.67×10-6cm/s，平均值3.12×10-6cm/s。
层厚0.80~2.80m，顶板埋深0.50~6.30m。
③1强风化泥质粉砂岩：
普遍揭露。
灰绿色，岩芯呈碎块状。
结构基本破坏，风化裂隙发育。
岩芯采取率约50%。
层厚1.70m~3.60m，顶板埋深1.30~8.40m。
③2中等风化泥质粉砂岩：
普遍揭露。
灰绿色，岩芯呈短柱状，岩芯采取率85%~90%。
该层未揭穿，最大可见厚度10.40m。
3.5坝体、坝基物理力学性质指标及设计参数
地基土的物理力学性质指标参数见“地基土物理力学性质指标及承载力值表（表一）”（承载力特征值依据地区经验确定）。
场地内各土层的物理力学性质指标采用室内土工试验结合野外现场勘探综合确定，对各类试验指标和计算指标进行了分层统计。
结果表明，各土层试验指标的变异系数基本符合有关规程的要求，参数基本上反映了各土层的物理力学特征。
3.6场地类别及抗震稳定性评价
查《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），区域地震动峰值加速度0.05g，相应场地地震基本烈度
度。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），结合场地地形、地貌及地基土层分布情况，判定本工程建筑场地属抗震不利地段。
依据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）计算土层平均剪切波速，并确定场地土类别，土层平均剪切波速取建基面下15m内的各土层剪切波速，按土层厚度加权的平均值。
本次选取J1、J3孔进行计算判别，详见:
“地基土层平均剪切波速计算表”。
表3.6-1地基土层平均剪切波速计算表
土层
项目
②
备注
Vsi值（m/s）
345
土层剪切波速Vs值根据地区经验取值。
J1孔
层厚（m）
1.80
土层平均剪切波速（m/s）
345
J3孔
层厚（m）
2.10
土层平均剪切波速（m/s）
345
土层平均剪切波速（m/s）
345
经计算，场地覆盖层平均剪切波速为345m/s，依据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）表3.1.2，该段场地土类别划分为中硬场地土。
依据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）表3.1.3，场地覆盖层厚度不大于9m，建筑场地类别Ⅰ类。
根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录N，本场地在勘察范围内无液化土层。
3.7坝体、坝基土评价及处理方案建议
1.某某水库坝身由
坝身填土（粉质粘土）填筑而成。
塑性指数Ip=10.2~17.6，平均值为12.8，符合土坝天然建筑材料土料质量标准（仅局部Ip值大于17）；干重度γd=14.5~16.7kN/m3，平均值为15.7kN/m3，说明大坝填筑质量总体一般，局部较差；水平渗透系数3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s，平均值4.80×10-5cm/s，垂直渗透系数8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s，平均值2.60×10-5cm/s，现场注水试验：
渗透系数平均值6.20×10-5cm/s。
坝身填土（粉质粘土）弱透水。
综上所述，某某坝身填土填筑质量总体一般，局部较差，
坝身填土（粉质粘土）弱透水，防渗性能尚可；现场踏勘未发现散浸、渗漏现象。
建议视坝身加固设计需要确定是否对其进行防渗处理。
2.坝基浅部分布②粉质粘土，土质较均匀，力学强度较高，层厚一般2m，渗透性分级属弱~微透水，防渗性能较好；下部③1强风化泥质粉砂岩，力学强度较高，完整性较差，渗透性达弱~中等透水；③2中等风化泥质粉砂岩力学强度高。
由于上覆
粉质粘土层具有一定厚度，微~弱透水，坝基工程地质条件较好。
3.本次坝体、坝基稳定分析所需抗剪强度指标，由直剪试验（直剪仪法）取得，各层地基土提供快剪、固快剪指标。
坝体、坝基稳定分析用抗剪指标见下表，“抗剪强度指标推荐值表（表3.7-1）”。
表3.7-1抗剪强度指标推荐值表
岩土编号
及名称
统计
项目
重力
密度
γ
（kN/m3）
饱和
重度
γsat
（kN/m3）
直剪
粘聚力
Cq（kPa）
（快剪）
内摩
擦角
φq（度）
（快剪）
粘聚力
Cc（kPa）
（固快）
内摩
擦角
φc（度）
（固快）
1坝身填土
（粉质粘土）
统计个数
16
16
11
11
4
4
平均值
19.5
19.9
34.4
11.7
36.5
15.0
标准值
19.7
20.1
32.4
11.1
32.7
13.3
推荐值
19.7
20.1
32.4
11.1
32.7
13.3
②粉质粘土
统计个数
8
6
6
1
1
平均值
20.3
53.2
15.0
59.0
18.1
标准值
20.5
43.2
13.2
推荐值
20.5
43.2
13.2
4.根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）规定，土的允许比降采用土的临界水力坡降除以1.5~2.5的安全系数。
考虑到本工程等别，安全系数取2.0，计算取值见下表：
“地基土层允许水力坡降推荐值一览表（表3.7-2）”。
表3.7-2地基土层允许水力坡降推荐值一览表
层号
孔隙率（%）
土颗粒密度Gs
渗透变形形式
临界水力坡降Jcr
允许水力坡降
J允许
0.42
2.72
流土
0.99
0.50
0.39
2.73
流土
1.05
0.53
4大坝运行管理评价
4.1工程管理
4.1.1管理机构与管理设施
某某水库由环峰镇人民政府兼管，日常工作由镇政府负责，现有兼职人员2人，为行政村行管人员，主要负责汛期向上级防汛机构上报水位、雨量等，并保证水库24小时有人值班。
目前水库管理机构不健全，责任主体和责任人不明确,无专职人员和专门管理机构（仅在防汛和水库放水灌溉期间有人临时管理）。
目前水库不仅管理人员少，而且专业水平低。
水库2名兼职人员都是没有经过专业知识的学习和技能培训。
水库目前无任何管理设施，给管理和抢险带来很大困难；水库观测设备不全，无法开展正常安全检测工作。
4.1.2工程管理范围和保护范围
工程管理范围：
大坝、溢洪道及下游消能设施、放水涵、灌溉渠道、供水设施、通讯、交通设施等各类设施周围及水库土地征用线以内的库区。
工程保护范围：
目前水库没有划分明确的保护范围。
4.2水库防洪调度运用
某某水库是一座以灌溉为主，兼有防洪和养殖等的小
（2）型水库。
兴利调度的原则是：
在确保防洪安全的前提下，充分发挥水库的综合效益；兴利调度以灌溉为主，除必须服从防洪要求外，其余各用水部门必须服从灌溉用水的需要，某某水库调度严格遵循以下原则：
（1）根据国务院现行防洪工作实行行政首长负责制的精神，某某水库接受县防洪指挥部的统一调度。
（2）编制年度控制运用计划，制定超标准洪水预案，及时上报审批。
（3）汛期坚持24小时值班，及时向主管部门、防汛机构及上级领导汇报，并做好值班记录。
（4）严格执行上级部门确定的防汛预案和调度命令，及时记录调度命令和执行事项。
4.3工程养护与维护
某某水库工程日常养护维修工作由环峰镇镇政府负责。
但由于资金缺乏，工程于1986、1997和2003年进行过维修加固，但养护与维修也仅限于一些临时性的应急工程，一些大的工程安全问题：
如坝体迎水坡坡面损坏、溢洪道控制段绕渗等一些重大问题，长期得不到彻底治理。
4.3.1大坝
某某水库自建成以来，渗漏仍未彻底根治，近几年观察发现有进一步发展之趋势。
4.3.2溢洪道
溢洪道工作桥桥台下沉严重，下游溢洪河由于未进行处理，两岸边坡有坍塌，溢洪道出口河道淤积严重，导致行洪期洪水四溢，淹没两边农田。
4.3.3放水涵
目前北涵运行良好，南涵可能因地基下沉导致涵身断裂，涵身漏水，汛期高水位时出口漏水严重。
4.4工程监测
4.4.1监测工作执行情况
某某水库大坝为5级建筑物，根据《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012），大坝安全监测的必设项目有：
巡视检查、表面变形、上下游水位、降水量和气温。
某某水库大坝由于种种原因，未能实现正常观测。
某某水库大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测，仪器监测分水工观测和水文观测。
运行过程中，由于无任何监测设施，未按部颁《土石坝安全监测规程》和《水文观测规范》要求，进行观测、记录及必要的计算分析。
4.4.2巡视检查
巡视检查范围包括水库所有水工建筑物。
巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特殊情况下的巡视检查等三种。
日常巡视检查每月不少于一次，汛期增加次数，水库水位暴涨暴落相应增加巡视检查次数。
年度巡视检查每年进行2~3次，在每年汛前、汛后及高水位时，按规定的检查项目，对大坝进行全面的巡视检查。
每次查出的问题及时汇报处理。
而一些常规的巡视检查只能从外观上进行，没有实质内容，更不能真正掌握大坝内部的运行情况。
4.4.3水文观测
①水位、雨量、蒸发观测
某某水库无水位标记，无雨量、蒸发观测设备，水位观测仅在主汛期靠目测，无记录。
②资料整理及应用
由于水库无任何监测设施，无水文及水工资料。
4.5大坝运行管理综合评价
某某水库属于环峰镇人民政府管理，日常工作由行政村负责，责任主体和责任人不明确，无专职人员和专门管理机构（仅在防汛和水库放水灌溉期间有人临时管理）。
无管理房和专用通讯供电设施，给管理和抢险带来很
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