水库大坝安全评价详细.docx

1、水库大坝安全评价详细1 大 坝安全综合评价 11.1 水库概况 11.2 鉴定依据 21.3 水库存在的 主要问题 21.4 水库安全综合评价 31.5 建议 42 工程质量评价 62.1 大 坝工程质量评价 62.2 溢洪道工程质量评价 82.3 输水工程质量评价 82.4 综合评价 83 运行管理评价 103.1 工程设计施工过程 103.2 工程运行管理情况 113.3 安全监测和维护 123.4 水库调度 和管理制度 133.5 综合评价 154 防洪标准复核 164.1 基本情况 164.2 洪水计算 174.3 调洪演算 234.4 坝高复核 254.5 复核结论 285 结构安全

2、评价 305.1 大 坝抗滑稳定安全复核 305.2 溢洪道安全复核 395.3 输水涵管结构复核 415.4 综合结论 426 渗流安全评价 436.1 原设计和施工渗流控制措施及评价 436.2 大 坝渗流安全性态的 计算分析与评价 446.3 溢洪道渗流安全评价 456.4 输水涵管渗流安全评价 466.5 结论与建议 471大 坝安全综合评价1.1水库概况某某水库位于郧西县城关镇小 河村,五里河支流马家沟.于1972年8月动工兴建,1974年2月完成.总库容11万米3.是一座以灌溉为主,兼顾防洪、养殖等综合利用的 小 (2)型水库.水库坝址以上承雨面积12平方公里,河长12公里,河道平

3、均比降100.根据防洪标准(GB50201-94)及水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000),工程为等工程,小 (二)规模,主要建筑物级别为5 级.水库原防洪标准按20年一遇设计,50年一遇校核.水库枢纽工程由大 坝、溢洪道、输水工程等建筑物组成.大 坝坝型为粘土心墙堆石坝,坝顶高程399.4米,最大 坝高19.4米,坝顶长45米,坝顶宽2.7米.粘土心墙顶部高程399米,顶宽1.0米.大 坝上游坝坡没有马道,但有一变坡,变坡处高程395米,上游坡比自上而下分别为1:2.1、1:1.5 (实测).大 坝下游坝坡没有马道,下游坡比自上而下分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 (

4、实测).在坝脚设有反滤坝,反滤坝顶部高程为384米,反滤坝外坡坡比1:0.9,内坡坡比1:0.5,顶宽0.6米.大 坝上下游坝坡均为块石堆砌.溢洪道设在大 坝左侧,为开敞式宽顶堰,全长40米,进口与控制段长10米,控制段宽6米,堰顶高程395.4米.泄槽总长30米,宽度 由6米收缩至5米,出口底部高程393米,平均比降10%.输水涵管为水泥浆砌方形管,全长83米,断面0.50.8米,比降1%.进口高程387米,放水采用混凝土台阶式斜管,内空断面0.60.6米,每级台阶高0.5米,放水孔直径0.2米,用混凝土塞人工启闭.水库灌溉耕地面积500亩,同时保护下游近千人的 生命财产安全,综合效益十分明

5、显.1.2鉴定依据受郧西县水电局的 委托,我院依据水利部水库大 坝安全鉴定办法、水库大 坝安全评价导则以及国家和部颁的 现行规范对某某水库进行安全鉴定.通过对水库现场查勘和查阅水库设计文件、运行情况记录、工程地形地质勘察报告等相关资料,对水库的 工程质量、运行管理、防洪能力、渗流和结构安全等项目进行复核和评价,确定水库整体安全状况.1.3水库存在的 主要问题水库运行多年,虽进行过除险加固,但经水库现场安全检查和运行状况分析,本水库仍存在以下主要问题:(1)大 坝坝坡变形,上下游坝坡块石风化、缺失、变形严重;反滤坝块石风化,变形堵塞.(2)溢洪道开挖断面形状不规则,局部参差不齐,底板和边墙未进行

6、护砌,出口无消能设施.(3)输水系统老化失修,放水斜管碳化、破损,水箱淤塞.(4)水库管理设施十分落后,无专门的 管理机构和人员,无水位观测与安全监测设施,防汛道路不能上坝,不能满足防汛抢险需要.1.4水库安全综合评价根据水库各分项安全复核结果,综合评定大 坝安全状况:(1)大 坝心墙基础为弱风化岩体,透水性较弱.基础处理较彻底.大 坝心墙土料物质成分极不均匀,填筑压实质量差,压实度 未达到规范要求.溢洪道槽底和边坡未护砌,表面参差不齐.出口无消能设施.输水管施工质量差,强度 低,风化严重,无法正常运行.综合上述,根据水库大 坝安全评价导则(SL258-2000)的 规定,水库工程质量评价为不

7、合格.(2)水库管理没有设置专门的 管理机构和管理人员,没有建立健全各项规章制度 .配有通讯设施,无水情自动测报系统,无防洪调度 系统,无大 坝安全监测设施.防汛道路不能上坝,水库大 坝运行管理评价为差.(3)根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000),水库大 坝安全评价导则(SL258-2000),某某水库属等工程,主要建筑物为5级建筑物,复核水库洪水标准为:30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核.洪水复核采用图表中的 暴雨参数,用瞬时单位线法计算设计洪峰流量107.6米3/s,校核洪峰流量355.4米3/s.设计水位为399.2米,相应最大 下泄流量为103米3/s,校核

8、水位为403.9米,相应最大 下泄流量为335.9米3/s.大 坝顶高程应不低于404.584米,现状坝顶高程400米,欠高4.584米,不满足规范要求.心墙顶应不低于403.9米,现状心墙顶高程399.5米,欠高4.4米,现状心墙高程不满足规范要求.大 坝防洪安全性评价为C级.(4)经复核,大 坝下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求,坝坡变形,不满足大 坝安全运行的 要求.溢洪道底板、左右岸山体均未作衬砌处理,出口未设消能防冲设施.输水涵管输水能力满足设计要求;施工质量差,强度 低,砼碳化严重,无法正常运行.水库结构安全综合评价为C级.(5)计算所得的 单宽渗流量为0.14米3/d米,对水

9、库渗漏损失影响较大 .坝体下游逸出点高度 0.237米,低于反滤坝高度 ,不会造成渗透变形,但反滤体运行年代久远,会降低透水效果.溢洪道地质条件较好,不存在渗流破坏的 可能性.输水管为浆砌方形管,施工质量较差.水库大 坝渗流安全综合评价为B级.(6)本工程设计地震烈度 为度 ,按有关规范可不考虑地震作用.(7)本工程无金属结构,不作评价.综合水库大 坝工程性状各分项安全性分级结果,按照水库大 坝安全评价导则(SL258-2000)及水利部大 坝安全鉴定办法中的 有关规定,最终确定本水库大 坝安全分类为三类坝,属病险水库.1.5建议1、应抓紧做好前期工作,尽早实施除险加固工作,早日脱险.2、除险

10、加固措施完成之前,水库要严格按限定水位控制运用,并加强大 坝的 安全监测工作,加强管理,确保大 坝安全运行.3、培厚大 坝坝坡,对上下游坝坡进行修整加固处理.4、护砌溢洪道断面,修建溢洪道出口消能设施.5、修建防汛道路.6、完善相应的 管理设施,设置管理机构和人员,加强水库运行管理.2工程质量评价2.1大 坝工程质量评价1、大 坝概况大 坝坝型为粘土心墙堆石坝,坝顶高程399.4米,最大 坝高19.4米,坝顶长45米,坝顶宽2.7米.粘土心墙顶部高程399米,顶宽1.0米.大 坝上游坝坡没有马道,但有一变坡,变坡处高程395米,上游坡比自上而下分别为1:2.1、1:1.5 (实测).大 坝下游

11、坝坡没有马道,下游坡比自上而下分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 (实测).在坝脚设有反滤坝,反滤坝顶部高程为384米,反滤坝外坡坡比1:0.9,内坡坡比1:0.5,顶宽0.6米.大 坝上下游坝坡均为块石堆砌.2、坝基及坝肩大 坝填筑前,未作前期地质勘探工作,工程开工后,在主河槽设计断面上进行了 清基,并在清基的 同时对坝轴线全断面进行抽槽处理,抽槽至弱风化层,边坡1:1;大 坝两岸边坡开挖根据实际情况确定,下挖至弱风化层为止.坝址岩体主要存在全风化、强风化、弱风化、微风化新鲜岩石分带.其中坝基为厚1.53.0米左右的 强风化带,全风化层主要分布在山坡地表,一般厚度 03米,属第四系(Q

12、)冲积土、坡积土.根据工程记录资料表明,大 坝心墙基础为弱风化岩体,透水性较弱.基础处理较彻底.2、粘土心墙大 坝施工时,心墙土料就近选择料场,均取自附近第四系残、坡积土,库坝区均为震旦系的 变质岩区,风化后粉砂质含量较高.大 坝心墙料物质成分极不均匀,根据颗粒组成可分为含细粒土砂及含砾重壤土,局部含全强风化的 砾石及碎石和植物根茎的 耕植土夹层.砾石、碎石以及砂含量具不均匀特征,局部相对密集构成强透水带,对坝体的 防渗极为不利,极易造成坝体渗漏.粘土心墙料的 干密度 均值约为1.33g/厘米3;平均压实度 为0.8,心墙料的 压实度 未达到碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)的 要求

13、.坝体心墙料为含砂粘土,间夹碎石及砾石.心墙料的 物质组成及其密实度 在心墙轴线上以及剖面上具明显的 不均匀性,且随机性较大 ,对心墙的 透水性影响较大 ;在砂、碎石及砾石等粗颗粒含量较高且密实度 相对较松散的 部位,心墙透水性相对较高.从探槽原状样渗透试验成果分析,心墙料岩样渗透系数基本都在10-4厘米/s量级,具中等透水性.从心墙料现场注水试验成果分析,心墙探槽注水试验中,全部在10-4厘米/s量级以上,心墙具中等透水性,心墙料渗透系数不满足规范要求.3、堆石坝壳坝壳堆石不干砌块石,为强透水性,孔隙率及透水性指标不能满足规范要求.4、上、下游护坡大 坝上游坝坡为堆石护坡,经过多年的 风浪淘

14、刷,局部块石护坡残缺不全.下游坝坡为砌石护坡.反滤坝变形堵塞.2.2溢洪道工程质量评价1、溢洪道概况溢洪道设在大 坝左岸,为开敞式宽顶堰,堰顶高程395.4米.进口与控制段长10米,进口底宽8.5米.泄槽总长30米,宽度 由6米收缩至5米,出口底部高程393米,平均比降10%.溢洪道岩石弱风化,裂隙较发育,开挖面未衬砌.2、存在主要问题溢洪道为人工开挖而成的 明槽,槽底和边坡未护砌,表面参差不齐,出口无消能设施,不能满足洪水安全下泄.2.3输水工程质量评价1、工程概况输水涵管为水泥浆砌方形管,全长83米,断面0.50.8米,比降1%.进口高程387米,放水采用混凝土台阶式斜管,内空断面0.60

15、.6米,每级台阶高0.5米,放水孔直径0.2米,用混凝土塞人工启闭.2、存在主要问题输水涵管进水口斜卧管老化,施工质量差,强度 低,砼碳化严重,管塞缺失密封不严.无法正常运行.2.4综合评价1、大 坝心墙基础为弱风化岩体,透水性较弱.基础处理较彻底.大 坝心墙土料物质成分极不均匀,渗透系数不满足规范要求.上下游坝坡轻微变形,反滤坝堵塞.2、溢洪道槽底和边坡未护砌,表面参差不齐.进口段无导墙,出口无消能,不能安全泄洪.3、输水管施工质量差,强度 低,斜管砼碳化严重,管塞缺失密封不严,无法正常运行.综合上述,根据水库大 坝安全评价导则(SL258-2000)的 规定,本水库工程质量评价为不合格.3

16、运行管理评价3.1工程设计施工过程本水库位于郧西县城关镇小 河村,五里河支流马家沟.于1972年8月动工兴建,1974年2月完成.总库容11万米3.是一座以灌溉为主,兼顾防洪、养殖等综合利用的 小 (2)型水库.水库坝址以上承雨面积12平方公里,河长12公里,河道平均比降100.该工程设计由原郧西县水电科承担,报原郧阳地区水利电力局审批,经批复后开工兴建,并成立工程建设指挥部,指挥部下设工程组、器材组、后勤组,主要技术人员由县水电科抽调本单位的 专业工程师担任,施工人员由当地和邻乡的 主要劳动力组成,以“大 会战”形式展开施工.1、大 坝施工过程中,指挥部从大 坝放线、清基、导流、回填、碾压、

17、护坡等技术要点,原则上都作了 一些具体规定,要求大 坝施工严格按规定进行.但由于当时基础条件差,没有专用的 设备仪器检测土料的 物理特性.筑坝材料难以保证大 坝土料设计要求.大 坝碾压主要依靠人工夯实,采用石磙碾压,在大 坝和山体结合处以及涵管顶(侧)0.51.0米范围内采用的 是农村打土墙的 铁杵夯实.由于没有机械设备、施工工艺的 简陋,使得坝体碾压质量得不到保证.2、溢洪道溢洪道位于大 坝左坝肩,为开敞式溢洪道,主要由水平段和陡槽段组成.施工过程中由于资金等多方面原因,溢洪道开挖断面未达到设计标准,底板和边墙均未进行护砌,局部参差不齐,形状很不规则;出口未设消能防冲设施,下游冲刷严重,危及

18、坝脚安全.2、输水涵管输水涵管位于大 坝右岸,进口型式为浆砌石斜卧管,采用混凝土圆塞人工控制.工程施工时,由于建筑材料紧张,进水口浆砌石施工质量差,输水涵管接缝处理得也不严实,存在漏水现象.3.2工程运行管理情况1、管理机构设置工程建成以后,成立了 水库管养所,属于县水利电力局的 二级单位管理,管理人员1-3人.农村实行联产承包责任制以后,水库又划归乡镇管理,1994年乡镇设立水利管理站,转交由水管站代管,1999年农村实行机构改革,撤销了 乡镇水管站至今.当地政府将水库交由乡镇农业服务中心代管.日常管理由水库水产养殖承包人员负责管理,没有承包人的 时间段由当地村干部或指定村民代管.2、水库运

19、行情况本水库是以灌溉为主,兼有防洪,养殖等综合利用效益.水库的 防汛工作按县防办每年4月下达的 渡汛计划和控制运用指标执行.水库自投入运行以来,历史最高库水位396(2007年7月28日),溢洪道实际最大 下泄流量2米3/s(2007年7月28日).本水库由于没有专设管理机构,也没有固定专人管理,所以没有编写运行大 事记.水库自建库以来一直没有设置水文测报系统,天气信息由管理人员通过电视广播等渠道获悉,有特殊天气情况时由县局防办通知.移动通讯可覆盖到坝区,但县水电局为该水库安装了 专用防汛电话.3.3安全监测和维护1、水库检查水库没有安设专门安全监测设施,全部检查监测工作均由管理人员凭个人经验

20、感观观察,由于近年来机构改革频繁,资料残缺或遗失,无法进行科学分析.工程的 检查工作分日常检查、汛期检查和汛后检查,各种检查都分别规定了 特定内容.检查人员由县防办、乡镇分管领导、农业服务中心的 技术人员组成,坚持对枢纽建筑物进行检查,日常检查汛期一旬一次,非汛期一季一次.汛期检查一般在每年的 4至10月汛期进行,一般每年5次左右.巡查的 项目主要包括:(1)大 坝:坝体、坝肩及岸坡.(2)输水涵管:进口、涵管、出口.(3)溢洪道:堰槽及两侧的 坡岸等.汛后检查内容明确,检查认真,发现问题及时汇报并提出处理措施,力争在下次检查前处理好.检查结果均记入专门的 表格,并附必要草图和初步分析,内容齐

21、全,并报县防办备案.出现险情及时排除.2、水库维护水库维护工作是水库工程管理的 重要组成部分.水库没有专门管理人员和管理设施,缺少日常维护,无运行日志.由于资金紧张,水库工程自建成以来一直未进行大 修,每年检查时发现问题后仅进行表面缺陷修补,没有解决根本问题.3.4水库调度 和管理制度 1、防洪调度 防洪调度 原则及方式:水库防洪调度 以确保安全为原则,在确保安全的 前提下进行兴利调度 .水库泄水建筑物单一,只有一个开敞式无闸门控制溢洪道,同时还可利用输水涵管放水调洪.(1)水库溢洪道无闸门控制,超过正常蓄水位时即自流溢洪.汛前腾空库容,汛中尽量由输水涵管泄洪.在库水位接近设计洪水位时报县防办

22、,并严密监测库水位,做好防洪抢险准备.(2)防汛期间,由镇长担任指挥长,村书记任副指挥长,其它村干部为成员组成防汛指挥部.所有人员听从县防汛抗旱指挥部的 统一调度 ,服从命令,听从指挥,确保万无一失.防洪调度 的 注意事项:(1)水库在发生险情时第一时间先上报乡镇人民政府,再由乡镇人民政府上报县防汛抗旱指挥部办公室.(2)县防汛抗旱指挥部办公室召集防汛抢险专家组,分析险情原因、处理办法及下达有关抢险指令.(3)水库所在的 村及流域各政府部门、相关单位及防汛抢险突击队按照县防汛抗旱指挥部办公室抢险指令执行落实.(4)各相关单位及时反馈情况报县防汛抗旱指挥部办公室及抢险专家组,确定下一步抢险方案

23、.(5)坚持防汛值班、做好防洪记录,为今后的 工作积累资料.遇超标准洪水的 处理措施:遇到超过水库校核标准洪水,要做好预报,及时向上下游报警,必要时疏散下游群众至安全地带,并尽可能采取紧急抢险措施,开启所有泄洪设施,确保大 坝安全.2、兴利调度 本水库是以灌溉为主,兼有防洪、养殖等任务的 水库,兴利调度 任务为合理调配用水量,充分发挥水库的 综合利用效益.兴利调度 原则及方式:(1)根据气象等资料做好年来水预测;根据有关部门对水库供水的 要求,制订具体供水计划.(2)要在计划用水、节约用水的 基础上核定各用水部门供水量,贯彻“一水多用”的 原则,提高水的 重复利用率.(3)充分利用灌区内的 蓄

24、水工程,在非灌溉期或非用水高峰期,根据气象预测,提前放水充蓄;在用水高峰时,灌区蓄水工程要与水库供水有机结合.(4)结合灌溉供水,兼顾养殖需求.3、管理制度 严格执行县防办下发的 水库高度 方案 ,确保大 坝枢纽工程安全.禁止在大 坝周围200米以内取土采石放炮打井挖砂,坝体上禁止堆放杂物.要经常保持坝坡坝面、马道截流沟的 干净,无杂草、杂物淤积,坝面禁止放牧,行人不得任意搬动坝内外坡护石和践踏护坡草皮.坚持大 坝巡视巡查工作.非汛期:一周巡视一次,汛期一天一次,暴雨或大 雨一天数次,坚持24小 时值班制度 ,发现问题及时上报.3.5综合评价1、水库管理没有设置专门的 管理机构和管理人员,由养

25、殖承包人负责看护.没有建立健全各项规章制度 .2、水库通讯设施有专人管理并保持连通,防汛道路仅至大 坝下游1公里处,无水情自动测报系统,无防洪调度 系统;大 坝安全监测设施没有配备.3、大 坝、溢洪道和输水涵管在运行过程中未出现大 的 安全问题,近库坡岸稳定没有滑坡体.坝体存在白蚁危害,对坝体构成潜在威胁.综合上述,根据水库大 坝安全评价导则(SL258-2000)的 规定,水库大 坝运行管理评价为差.4防洪标准复核4.1基本情况4.1.1工程概况某某水库位于郧西县城关镇小 河村,五里河支流马家沟.于1972年8月动工兴建,1974年2月完成.总库容11万米3.是一座以灌溉为主,兼顾防洪、养殖

26、等综合利用的 小 (2)型水库.水库坝址以上承雨面积12平方公里,河长12公里,河道平均比降100.水库属亚热带季风气候区,气侯温和,年平均气温16,年最高气温41,最低气温-11,多年平均降雨量为807米米,最大 年降雨量为1555米米,降雨多集中于410月,占全年降雨量的 85%左右,降雨量年内分配不均匀,69月份雨量集中,冬季雨量偏少.水库主要由大 坝、溢洪道和输水涵管组成.大 坝为粘土心墙土坝,坝高20米,坝轴长45米,坝顶高程400米,溢洪道设在大 坝左侧,为开敞式宽顶堰,全长40米,进口与控制段长10米,控制段宽8.5米,堰顶高程395.4米.泄槽总长30米,宽度 58.5米,出口

27、底部高程393米.输水涵管为混凝土方形管,全长83米,断面0.50.8米,比降1%.放水采用混凝土台阶式斜管,内空断面0.60.6米,放水孔直径0.2米,用混凝土塞启闭.水库枢纽工程为等工程,大 坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物为5级建筑物.水库原防洪标准按20年一遇设计,50年一遇校核.4.1.2流域承雨面积、主河道长度 和比降复核采用省测绘局1/50000的 实测地形图对水库流域地理参数作进步复核,经复核水库以上承雨面积为12千米2,主沟长8千米,河道加权平均比降60.4.1.3洪水标准的 确定根据防洪标准(GB5020194)、水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)、水库大

28、 坝安全评价导则(SL2582000)等文件,水库为小 (2)型土石坝水库,工程等别为等,大 坝、溢洪道等为5级建筑物.按水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准的 规定,小 (2)型水库的 设计洪水标准应为2030年一遇,校核洪水标准应为200300年一遇.本水库坝高20米,郧西县城在其下游10公里以内,本次防洪复核洪水标准为:30年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核.4.2洪水计算某某水库流域内没有水文站,也无实测的 洪水观测资料,因此本次设计洪水计算方法采用湖北省暴雨径流查算图表中瞬时单位线法与推理公式法两种方法推求坝址洪水,经分析比较后确定洪水设计采用成果.4.2.1设计暴雨郧西县位于湖北省

29、水文分区第九区,根据工程所在流域中心位置查08版暴雨参数等值线图,得出设计点雨量的 均值H均和变差系数Cv、Cs,查皮型曲线得Kp值,计算各历时相应频率的 设计点暴雨量.此流域面积较小 ,不考虑点面折算系数,设计面雨量等于设计点暴雨量.按下式计算:H面=FH均Kp式中:H面 设计面雨量;F 形状改正系数,取1.0.设计面雨量计算成果见表3.1.表3.1 水库设计雨量计算成果表时段点雨量均值(米米)CvCs/CvP=3.3%P=0.33%Kp面雨量H点(米米)Kp面雨量H点(米米)1小 时420.513.52.2192.833.31138.826小 时570.662.62149.424.2924

30、4.424小 时810.582.4194.513.75303.7本水库流域面积较小 ,选定计算暴雨时段为0.5小 时,历时6小 时.设计暴雨时程雨量按以下公式计算:暴雨递减指数 (16h) (624h)其中: 各历时雨量 () ()各时段雨量 按以上公式计算的 流域各频率的 暴雨递减指数列于表3-2.表3-2 各频率的 暴雨递减指数设计频率n1n2P=3.3%0.6210.7680.730.81P=0.33%0.5680.8050.680.84各时段设计毛雨量扣除稳损计算出设计净雨过程(本水库流域小 ,不考虑初损).采用图表中的 概化雨型作为设计雨型.稳损: 各时段净雨为:经产流计算,得流域各频率的 设计净雨过程.各频率设计暴雨和净雨过程如表3-3.表3-3 设计暴雨及设计净雨过程线 单位:米米序号设计暴雨地面设计净雨P=3.3%P=0.33%P=3.3%P=0.33%14.027.683.376.824.278.163.627.2834.528.643.877.7645.029.614.378.7256.8212.486.1711.6611.1520.4210.519.53735.2752.8334.6251.95857.5586.1956.985.3198.3615.307.7114.42105.099.324.44