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            某水庫大壩安全評價報告

            文檔來源: 安全管理網
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            更新時間: 2021年05月25日
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            項目編號:2015-AH-007-某某 安徽省含山縣某某水庫 大壩安全評價報告 二〇一五年五月 安徽省含山縣某某水庫 大壩安全評價報告 批 準:   審 核:   項目負責人:  專業負責人: 水工: 主要編寫人員: 二〇一五年五月 目 錄 1 概 述 1 1.1 報告編制依據 1 1.2 工程概況 1 1.3 工程主要特性指標 2 2 工程質量評價 4 2.1 大壩 4 2.2 溢洪道 4 2.3 放水涵 4 2.4 工程質量綜合評價 5 3 工程地質評價 6 3.1工程概況 6 3.2壩區地形地貌及不良地質現象 7 3.3場地地下水 8 3.4壩體、壩基土的分布狀況及特征 8 3.5壩體、壩基物理力學性質指標及設計參數 9 3.6場地類別及抗震穩定性評價 9 3.7壩體、壩基土評價及處理方案建議 10 4 大壩運行管理評價 12 4.1工程管理 12 4.2水庫防洪調度運用 12 4.3工程養護與維護 13 4.4工程監測 13 4.5 大壩運行管理綜合評價 14 5 防洪標準復核 15 5.1洪水標準 15 5.2 水庫工程特性參數 15 5.3調洪演算 16 5.4壩頂高程復核 21 5.5防洪安全評價 24 6 結構安全評價 25 6.1大壩變形安全 25 6.2 大壩抗滑穩定 25 6.3 抗震安全評價 28 6.4上游護坡穩定 28 6.5 近壩庫岸穩定 28 6.6 壩頂超高 29 6.7 輸、泄水建筑物安全評價 29 6.8 結構安全評定 29 7 滲流安全評價 30 7.1滲流資料分析 30 7.2 滲流勘察調查 30 7.3 滲流有限元分析 30 7.4 滲流安全評價 32 8 大壩安全綜合評價 33 8.1 結論 33 8.2 建議 34 附 圖 35 Ⅰ 工程現場圖片 36 Ⅱ 水庫現狀圖 37 Ⅲ 大壩抗滲、抗滑穩定計算結果圖 38 附件1:安徽省含山縣某某水庫工程地質勘察報告(另冊) 1 概 述 1.1 報告編制依據 2015年3月,南京市水利規劃設計院有限責任公司受安徽省含山縣水務局的委托,負責編制某某水庫大壩安全評價報告。報告編制依據主要有: (1)《安徽省暴雨參數等值線圖、山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積計算辦法》(1984.05); (2)《水庫大壩安全評價導則》(SL258-2000); (3)《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001); (4)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000); (5)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013); (6)《安徽省含山縣某某水庫除險加固工程工程地質勘察報告》(南京市水利規劃設計院有限責任公司,2015年4月)。 1.2 工程概況 某某水庫位于含山縣環峰鎮境內東山水庫上游,長江流域得勝河水系,來水面積8.2km2。水庫按20年一遇設計,300年一遇校核,校核洪水位49.12m,總庫容95.37萬立米。水庫灌溉面積0.09萬畝,保護下游農田0.12萬畝,保護人口0.09萬人,是一座以灌溉為主,兼有防洪和養殖等的?。?)型水庫。 本次安全評價,根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)及《防洪標準》(GB50201-94),確定水庫防洪標準為20年一遇洪水設計,設計洪水位47.48m, 300年一遇的洪水校核,校核洪水位48.52m,總庫容82.37萬m3。 水庫現狀主要建筑物有: (1)大壩一座,于1986年、1997年和2003年進行過加固處理,為均質土壩?,F狀大壩壩頂高程48.35~49.08m,最大壩高約8.5m,壩頂寬度5m左右,壩頂長度519m。大壩迎水坡高程約47m處有一1.7~3.7m寬平臺,平臺以上坡比為1:2.6~1:3.0,平臺以下坡比為1:2.2~1:4.2,迎水坡無護坡;背水坡現狀完好,坡比為1:2.7~1:3.0。 (2)溢洪道一座,于1986年和1997年底進行過維修,并與2003年進行拓寬,增設溢洪道工作橋,對溢洪道底板進行灌漿處理。溢洪道位于大壩左端,為開敞式溢洪道,堰頂型式為寬頂堰,堰頂高程為46.20m,單孔,凈寬32.0m。溢洪道底板為鋼筋砼結構,擋墻為漿砌石結構。目前,溢洪道基本保存完好。 (3)水庫有放水涵兩座,分別位于大壩南北兩端,北涵于1997年翻建達現狀規模,南涵、北涵洞身均為0.3m的混凝土圓形有壓洞,進口為豎井閘門控制。南涵進口底高程為43.1m,目前涵身斷裂漏水;北涵進口底高程為42.0m,目前,該涵洞運行良好。 某某水庫主要效益以灌溉為主,兼有防洪和養殖,目前灌溉面積900畝,保護下游農田1200畝,保護人口900人。因此,某某水庫的安全運行具有重要的社會意義和經濟效益。 1.3 工程主要特性指標 某某水庫現狀工程特性指標表。 表1-1 某某水庫工程特性表 綜合 特性 所屬水系/規模 長江流域/?。?) 集水面積(km2) 8.2 干流長度(km)/干流比降 3.5/0.053 主 壩 壩別 均質土壩 壩頂 壩頂高程(m) 48.35~49.08 壩頂寬度(m) 5 壩頂長度(m) 526 最大壩高(m) 8.5 迎水坡 護坡結構 草皮 坡比 1:2.0~1:3.8 背水坡 護坡結構 草皮 坡比 1:2.7~1:3.0 水 位 及 庫 容 原始資料 本次評價結果 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 設計水位(m) 48.06 47.48 校核水位(m) 48.65 48.52 死庫容 (104m3) 3.1 0.8 興利庫容(104m3) 32 32.2 調洪庫容(104m3) 60.3 49.37 總庫容(104m3) 95.4 82.37 正 常 溢 洪 道 類別 無閘控制 堰頂高程(m) 46.2 堰頂寬度(m) 32 設計最大下泄流量(m3/s) 170.22 啟閉設備 無 涵 洞 南涵底板高程(m) 43.1 北涵底板高程(m) 42.0 結構型式 砼圓形有壓涵 斷面尺寸(m) φ0.3 設計流量(m3/s) 0.2 2 工程質量評價 某某水庫由大壩、溢洪道、放水涵等組成。根據《水庫大壩安全評價導則》,含山縣水務局成立了某某水庫大壩安全鑒定現場檢查組,檢查組于2015年3月12日對某某水庫工程和質量進行了現場檢查,根據現場檢查情況,結合鎮村干部、水利員以及管理人員等反映的情況,綜述如下。 2.1 大壩 某某水庫興建于1959年,大壩施工前未對壩基進行任何勘察,壩基開挖和清理主要以人工為主,大壩筑壩時清理不夠徹底,壩基未做任何防滲加固措施。壩體填土未進行土工試驗,壩體碾壓施工過程也未采用合適的施工工藝,致使大壩填土質量差,斷面土方標準不足。因此整個壩體填筑質量較差。1986年、1997年含山縣水利(務)局對大壩中部及大壩與山體結合部進行粘土灌漿,并對大壩做了粘土鋪蓋。 大壩經過多次除險加固,目前大壩壩身斷面包括大壩坡比,壩頂寬度,壩頂高程基本滿足規范要求,但是大壩依然存在下列問題:1、大壩迎水坡由于94年做粘土鋪蓋時拆除護坡塊石未恢復,目前大壩迎水坡坡面雜草重生,受風浪沖刷嚴重,坡面浪坎現象明顯,多處出現倒坡;2、由于大壩興建時壩身回填土質量差,大壩清基不徹底;3、目前大壩只有背水坡壩腳有縱向排水溝,無橫向及周邊排水溝。 2.2 溢洪道 1986年、1997年含山縣水利(務)局對大壩溢洪道進行了維修加固,2003年拓寬溢洪道至32m,對溢洪道底板進行了灌漿,并新建了溢洪道工作橋。根據現場檢查情況,溢洪道為開敞式溢洪道,位于大壩左端,目前溢洪道基本保存完好,但是仍然存在以下問題: 1、溢洪道采用漿砌石結構,后于2003年新建了溢洪道工作橋,新建工作橋時對兩側漿砌石擋墻未做加固處理,導致目前橋臺下沉嚴重。 2、溢洪道下游水流不暢,下游溢洪河由于未進行處理,兩岸邊坡局部有坍塌。 2.3 放水涵 某某水庫有放水涵兩座,位于大壩的南北兩側,涵身均為Φ300mm壓力涵管(壩下閘門控制),15cm素砼管墊,40cm漿砌塊石基礎,1986年、1997年含山縣水利(務)局曾對北涵進行翻建。根據現場檢查情況,目前北涵運行良好,南涵可能因地基下沉導致涵身斷裂,涵身漏水,并有水流聲。 2.4 工程質量綜合評價 某某水庫大壩是在特定的歷史條件下修建的,限于歷史原因及各方面的因素,水庫修建時由于前期準備不足,施工條件差,設計標準低。水庫建成運行40多年以來,自然侵蝕、工程老化等問題非常突出,地質勘探表明大壩壩身填土填筑質量總體一般,局部較差。 大壩填筑不均,局部較差,迎水坡護坡損壞,溢洪道控制段繞滲嚴重,溢洪道交通橋損壞,南涵多處漏水。 綜合大壩、放水涵、溢洪道工程現狀,根據《水庫大壩安全評價導則》 2.6.3條,評定某某水庫總體工程質量為“不合格”。 3 工程地質評價 3.1工程概況 某某水庫位于含山縣環峰鎮,屬長江流域得勝河水系,匯水區域為山丘區,匯水面積8.2km2。設計水庫總庫容為95.4萬m3,興利庫容32萬m3,死庫容3.1萬m3。 2014年8月,我院受含山縣水務局的委托,承擔了某某水庫除險加固工程地質勘察任務。按照設計人員提供的“勘察技術要求”,勘察目的是查明壩體及壩基土層分布狀況,有無不良地質現象,地下水埋藏條件,場地地震效應等,為某某水庫壩體除險加固提供地基土的物理力學性質指標及參數。 根據勘察工作目的和任務,勘察主要采用鉆探、原位測試、室內土工試驗等方法。按設計要求,沿大壩布置1條工程地質縱剖面1-1’,孔距114m~170m,垂直大壩軸線布置2條工程地質橫剖面2-2’(最大壩高附近)、 3-3’,孔距8.70m~23.00m。詳見“勘探點平面位置圖”。 勘察外業工作于2015年4月10日~4月16日完成,共完成勘探孔8個。室內試驗4月26日完成??碧近c情況及完成工作量詳見“勘探點情況一覽表(表3.1-1)”,“完成工作量統計表(表3.1-2)”。 表3.1-1   勘探點情況一覽表 勘探點 編號 勘探點 類型 鉆探 深度 (m) 地面 標高 (m) 原狀 土樣(組) 巖樣 (組) 地下穩定水位 埋 深 (m) 標 高 (m) J1 取土試驗鉆孔 18.00 48.60 3 1 2.80 45.80 J2 取土試驗鉆孔 18.00 46.70 4 1 1.00 45.70 J3 取土試驗鉆孔 20.00 48.40 4 1 2.70 45.70 J4 取土試驗鉆孔 12.00 41.90 1.20 40.70 J5 取土試驗鉆孔 18.00 47.20 4 1 1.70 45.50 J6 取土試驗鉆孔 20.00 48.70 4 1 3.20 45.50 J7 取土試驗鉆孔 12.00 41.70 1.00 40.70 J8 取土試驗鉆孔 20.00 48.90 5 1 3.30 45.60 表3.1-2 完成工作量統計表 勘探點(個) 8 總進尺(m) 138.0 取樣(組) 原狀土樣(組) 24 巖樣(組) 5 鉆孔注水試驗(段/孔) 2/2 重型動力觸探(m) 0.4 室內試驗 常規土工試驗(組) 24 滲透試驗 垂直(組) 6 水平(組) 12 天然單軸抗壓強度(組) 5 土工試驗嚴格按照《土工試驗方法標準(GB/T50123-1999)》進行,具體試驗方法如下: 含水率:烘干法。 密度:環刀法。 比重:塑性指數經驗取值法。 液塑限:聯合測定法。 滲透試驗:變水頭法。 固結試驗:單軸固結儀法,并提供e-P曲線。 勘察工作主要依據: 《中小型水利水電工程地質勘察規范》(SL55-2005); 《水利水電工程注水試驗規程》(SL345-2007); 《土工試驗方法標準》(GB/T50123-1999); 《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010); 《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97); 《水利水電工程天然建筑材料勘察規范》(SL251-2000等。 3.2壩區地形地貌及不良地質現象 某某水庫壩體為均質土壩,壩長519.00m,壩頂高程?48.35~?49.08m,頂寬5.0m左右,最大壩高7.30m。高程引測點BM設在溢洪道堰頂,標高▽46.20m(吳淞高程基準,下同)(具體位置詳見“勘探點平面位置圖”)。庫區地貌屬低山丘陵。 勘察范圍內未發現明顯不良地質現象。 3.3場地地下水 某某水庫勘察期間鉆孔初見水位埋深0.90m~3.20m,穩定水位埋深1.00m~3.30m,標高?40.70m~?45.80m。地下水位變化主要受水庫地表水位的影響,地下水與水庫水有較密切的水力聯系。 壩身及淺部壩基土透水性經現場注水試驗、室內土工試驗,根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)附錄F判別:①壩身填土(粉質粘土)弱透水;②粉質粘土弱~微透水;據野外判別③1強風化泥質粉砂巖弱~中等透水。 表3.3-1 壩體現場注水試驗成果表 試 驗 段 滲透性 鉆孔 編號 試驗項目 孔徑 (mm) 深 度 (m) 試段長度(m) 地層 滲透系數 K (cm/s) 滲透性分級 起 止 J3 注水 110 1.00 5.50 4.50 ① 6.65×10-5 弱透水 J6 注水 110 1.00 5.50 4.50 ① 5.74×10-5 弱透水 試驗段位于地下水位以下時: 試驗段位于地下水位以上時: 式中 K:試驗巖土層的滲透系數,cm/s; Q:注入流量,L/min; H:試驗水頭,cm;等于試驗水位與地下水位之差; A:形狀系數,cm;依據《SL345-2007》附錄B選用; r:鉆孔內半徑,cm; l:試段長度,cm。 結合場地水環境條件及現場調查,依據《巖土工程勘探規范》(GB50021-2001)(2009年版)第12.2條判斷:場地水對鋼結構具有弱腐蝕性,對混凝土結構及混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。 3.4壩體、壩基土的分布狀況及特征 根據現場勘察、室內土工試驗結果,勘察范圍內壩體、壩基土分為3層4個亞層。各地基土層主要物理力學性質指標詳見“地基土物理力學性質指標及承載力特征值表(表一)”。 ①壩身填土(粉質粘土):普遍分布?;尹S、黃褐色,可塑為主,局部軟塑。中等壓縮性。主要由粉質粘土組成,局部包含粘土,表層含植物根莖。干重度14.5~16.7kN/ m3,平均值15.7kN/ m3。水平滲透系數3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s,平均值4.80×10-5cm/s。垂直滲透系數8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s,平均值2.60×10-5cm/s?,F場注水試驗:滲透系數平均值6.20×10-5cm/s。層厚0.50m~6.30m。 ②粉質粘土:普遍分布?;尹S色,可塑,局部硬塑。中等壓縮性。土質不甚均勻,主要為粉質粘土,局部粘土。水平滲透系數5.6×10-7~8.67×10-6cm/s,平均值3.12×10-6cm/s。層厚0.80~2.80m,頂板埋深0.50~6.30m。 ③1強風化泥質粉砂巖:普遍揭露?;揖G色,巖芯呈碎塊狀。結構基本破壞,風化裂隙發育。巖芯采取率約50%。層厚1.70m~3.60m,頂板埋深1.30~8.40m。 ③2中等風化泥質粉砂巖:普遍揭露?;揖G色,巖芯呈短柱狀,巖芯采取率85%~90%。該層未揭穿,最大可見厚度10.40m。 3.5壩體、壩基物理力學性質指標及設計參數 地基土的物理力學性質指標參數見“地基土物理力學性質指標及承載力值表(表一)”(承載力特征值依據地區經驗確定)。 場地內各土層的物理力學性質指標采用室內土工試驗結合野外現場勘探綜合確定,對各類試驗指標和計算指標進行了分層統計。結果表明,各土層試驗指標的變異系數基本符合有關規程的要求,參數基本上反映了各土層的物理力學特征。 3.6場地類別及抗震穩定性評價 查《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306-2001),區域地震動峰值加速度0.05g,相應場地地震基本烈度VI度。根據《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010),結合場地地形、地貌及地基土層分布情況,判定本工程建筑場地屬抗震不利地段。依據《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97)計算土層平均剪切波速,并確定場地土類別,土層平均剪切波速取建基面下15m內的各土層剪切波速,按土層厚度加權的平均值。 本次選取J1、J3孔進行計算判別,詳見:“地基土層平均剪切波速計算表”。 表3.6-1 地基土層平均剪切波速計算表 土 層 項 目 ② 備注 Vsi值(m/s) 345 土層剪切波速Vs值根據地區經驗取值。 J1孔 層厚(m) 1.80 土層平均剪切波速(m/s) 345 J3孔 層厚(m) 2.10 土層平均剪切波速(m/s) 345 土層平均剪切波速(m/s) 345 經計算,場地覆蓋層平均剪切波速為345m/s,依據《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97)表3.1.2,該段場地土類別劃分為中硬場地土。依據《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97)表3.1.3,場地覆蓋層厚度不大于9m,建筑場地類別Ⅰ類。 根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)附錄N,本場地在勘察范圍內無液化土層。 3.7壩體、壩基土評價及處理方案建議 1.某某水庫壩身由①壩身填土(粉質粘土)填筑而成。塑性指數Ip=10.2~17.6,平均值為12.8,符合土壩天然建筑材料土料質量標準(僅局部Ip值大于17);干重度γd= 14.5 ~16.7kN/m3,平均值為15.7kN/m3,說明大壩填筑質量總體一般,局部較差;水平滲透系數3.81×10-5cm/s~6.74×10-5cm/s,平均值4.80×10-5cm/s,垂直滲透系數8.15×10-6cm/s~4.06×10-5cm/s,平均值2.60×10-5cm/s,現場注水試驗:滲透系數平均值6.20×10-5cm/s。①壩身填土(粉質粘土)弱透水。 綜上所述,某某壩身填土填筑質量總體一般,局部較差,①壩身填土(粉質粘土)弱透水,防滲性能尚可;現場踏勘未發現散浸、滲漏現象。建議視壩身加固設計需要確定是否對其進行防滲處理。 2. 壩基淺部分布②粉質粘土,土質較均勻,力學強度較高,層厚一般2m,滲透性分級屬弱~微透水,防滲性能較好;下部③1強風化泥質粉砂巖,力學強度較高,完整性較差,滲透性達弱~中等透水;③2中等風化泥質粉砂巖力學強度高。由于上覆②粉質粘土層具有一定厚度,微~弱透水,壩基工程地質條件較好。 3.本次壩體、壩基穩定分析所需抗剪強度指標,由直剪試驗(直剪儀法)取得,各層地基土提供快剪、固快剪指標。壩體、壩基穩定分析用抗剪指標見下表,“抗剪強度指標推薦值表(表3.7-1)”。 表3.7-1 抗剪強度指標推薦值表 巖土編號 及名稱 統計 項目 重力 密度 γ (kN/m3) 飽和 重度 γsat (kN/m3) 直剪 粘聚力 Cq(kPa) (快剪) 內摩 擦角 φq(度) (快剪) 粘聚力 Cc(kPa) (固快) 內摩 擦角 φc(度) (固快) ① 壩身填土 (粉質粘土) 統計個數 16 16 11 11 4 4 平均值 19.5 19.9 34.4 11.7 36.5 15.0 標準值 19.7 20.1 32.4 11.1 32.7 13.3 推薦值 19.7 20.1 32.4 11.1 32.7 13.3 ②粉質粘土 統計個數 8 6 6 1 1 平均值 20.3 53.2 15.0 59.0 18.1 標準值 20.5 43.2 13.2 推薦值 20.5 43.2 13.2 4.根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)規定,土的允許比降采用土的臨界水力坡降除以1.5~2.5的安全系數??紤]到本工程等別,安全系數取2.0,計算取值見下表:“地基土層允許水力坡降推薦值一覽表(表3.7-2)”。 表3.7-2 地基土層允許水力坡降推薦值一覽表 層號 孔隙率(%) 土顆粒密度Gs 滲透變形形式 臨界水力坡降Jcr 允許水力坡降 J允許 ① 0.42 2.72 流土 0.99 0.50 ② 0.39 2.73 流土 1.05 0.53 4 大壩運行管理評價 4.1工程管理 4.1.1管理機構與管理設施 某某水庫由環峰鎮人民政府兼管,日常工作由鎮政府負責,現有兼職人員2人,為行政村行管人員,主要負責汛期向上級防汛機構上報水位、雨量等,并保證水庫24小時有人值班。目前水庫管理機構不健全,責任主體和責任人不明確,無專職人員和專門管理機構(僅在防汛和水庫放水灌溉期間有人臨時管理)。 目前水庫不僅管理人員少,而且專業水平低。水庫2名兼職人員都是沒有經過專業知識的學習和技能培訓。 水庫目前無任何管理設施,給管理和搶險帶來很大困難;水庫觀測設備不全,無法開展正常安全檢測工作。 4.1.2工程管理范圍和保護范圍 工程管理范圍:大壩、溢洪道及下游消能設施、放水涵、灌溉渠道、供水設施、通訊、交通設施等各類設施周圍及水庫土地征用線以內的庫區。 工程保護范圍:目前水庫沒有劃分明確的保護范圍。 4.2水庫防洪調度運用 某某水庫是一座以灌溉為主,兼有防洪和養殖等的?。?)型水庫。興利調度的原則是:在確保防洪安全的前提下,充分發揮水庫的綜合效益;興利調度以灌溉為主,除必須服從防洪要求外,其余各用水部門必須服從灌溉用水的需要,某某水庫調度嚴格遵循以下原則: (1)根據國務院現行防洪工作實行行政首長負責制的精神,某某水庫接受縣防洪指揮部的統一調度。 (2)編制年度控制運用計劃,制定超標準洪水預案,及時上報審批。 (3)汛期堅持24小時值班,及時向主管部門、防汛機構及上級領導匯報,并做好值班記錄。 (4)嚴格執行上級部門確定的防汛預案和調度命令,及時記錄調度命令和執行事項。 4.3工程養護與維護 某某水庫工程日常養護維修工作由環峰鎮鎮政府負責。但由于資金缺乏,工程于1986、1997和2003年進行過維修加固,但養護與維修也僅限于一些臨時性的應急工程,一些大的工程安全問題:如壩體迎水坡坡面損壞、溢洪道控制段繞滲等一些重大問題,長期得不到徹底治理。 4.3.1大壩 某某水庫自建成以來,滲漏仍未徹底根治,近幾年觀察發現有進一步發展之趨勢。 4.3.2溢洪道 溢洪道工作橋橋臺下沉嚴重,下游溢洪河由于未進行處理,兩岸邊坡有坍塌,溢洪道出口河道淤積嚴重,導致行洪期洪水四溢,淹沒兩邊農田。 4.3.3放水涵 目前北涵運行良好,南涵可能因地基下沉導致涵身斷裂,涵身漏水,汛期高水位時出口漏水嚴重。 4.4工程監測 4.4.1 監測工作執行情況 某某水庫大壩為5級建筑物,根據《土石壩安全監測技術規范》(SL 551-2012),大壩安全監測的必設項目有:巡視檢查、表面變形、上下游水位、降水量和氣溫。某某水庫大壩由于種種原因,未能實現正常觀測。 某某水庫大壩安全監測包括巡視檢查和儀器監測,儀器監測分水工觀測和水文觀測。運行過程中,由于無任何監測設施,未按部頒《土石壩安全監測規程》和《水文觀測規范》要求,進行觀測、記錄及必要的計算分析。 4.4.2 巡視檢查 巡視檢查范圍包括水庫所有水工建筑物。 巡視檢查分為日常巡視檢查、年度巡視檢查和特殊情況下的巡視檢查等三種。日常巡視檢查每月不少于一次,汛期增加次數,水庫水位暴漲暴落相應增加巡視檢查次數。年度巡視檢查每年進行2~3次,在每年汛前、汛后及高水位時,按規定的檢查項目,對大壩進行全面的巡視檢查。每次查出的問題及時匯報處理。 而一些常規的巡視檢查只能從外觀上進行,沒有實質內容,更不能真正掌握大壩內部的運行情況。 4.4.3水文觀測 ①水位、雨量、蒸發觀測 某某水庫無水位標記,無雨量、蒸發觀測設備,水位觀測僅在主汛期靠目測,無記錄。 ②資料整理及應用 由于水庫無任何監測設施,無水文及水工資料。 4.5 大壩運行管理綜合評價 某某水庫屬于環峰鎮人民政府管理,日常工作由行政村負責,責任主體和責任人不明確,無專職人員和專門管理機構(僅在防汛和水庫放水灌溉期間有人臨時管理)。無管理房和專用通訊供電設施,給管理和搶險帶來很大困難;水庫缺乏一些最基本的觀測設備,因此無法開展正常安全檢測工作。 某某水庫經過40多年的運行,暴露出多方面的問題,例如大壩滲漏、涵洞損壞等。雖然在運行過程中經過處理與維修,但由于受投資及對病情的認識不足等多因素的影響,工程仍然存在很多安全隱患,并缺少必要的大壩安全監測設施。 根據《水庫大壩安全評價導則》 3.5.4條,某某水庫大壩運行管理綜合評價為“差”。 5 防洪標準復核 5.1洪水標準 某某水庫規模屬小(2)型。 根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)的規定,小(2)型水庫工程等別為Ⅴ等,永久建筑物級別為5級,防洪標準為設計為20~30年一遇,校核為200~300年。 水庫下游保護對象相應的農田和人口。水庫原洪水標準采用20年一遇設計、300年一遇校核;與《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的有關要求比照,設計洪水取下限值,校核洪水取上限值,根據所保護的對象,兩項取值都量合適的。本次安全評價維持原標準不變,對大壩進行復核。 5.2 水庫工程特性參數 某某水庫原資料匯水面積8.2km2,本次重新復核:匯水面積8.2km2,干流長度3.5km,干流比降0.053,水庫屬于長江流域。 本次安全評價通過調查認為本流域植被良好,淤積甚微,對庫容容積影響很小,故仍采用原來的水位~庫容曲線即采用原設計成果,水庫水位~庫容關系見下表。 表5-2-1  水位-庫容關系表 水位(m) 庫容(104m3) 41 0 42 1 43 2.3 44 7.1 45 15.6 46 30 46.2 33 47 48.5 48 70 49 95 49.5 110 圖5-1 某某水庫水位-庫容曲線圖 5.3調洪演算 5.3.1設計點暴雨的推求 根據《安徽省暴雨參數等值線圖、山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積計算辦法》(1984.05),水庫地處江淮淺山區域,查得流域最大1小時、6小時、24小時短歷時設計點雨量,設計頻率分別為P=5%與P=0.333%,由表2查得P-Ⅲ型曲線的模比系數KP值,求得20年一遇及300年一遇設計點雨量見表5-3-1。 表5-3-1  設計點暴雨雨量表 重現期(y) 歷時(h) 24 6 1 雨量均值H(mm) 100 70 45.2 Cv 0.60 0.55 0.50 Kp 20 2.20 2.10 1.99 300 3.87 3.55 3.24 設計點雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 5.3.2面雨量的推求 根據《安徽省暴雨參數等值線圖、山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積計算辦法》(以下稱《辦法》)表3,查得各歷時暴雨點面折算系數,并據此計算各歷時、各重現期設計面暴雨見表5-3-2。 表5-3-2  設計面暴雨雨量表 重現期(y) 歷時(h) 24 6 1 設計點雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 點面折系數(K) 1.00 1.00 1.00 設計面雨量(mm) 20 220.00 147.00 89.95 300 387.00 248.50 146.45 5.3.3產匯流計算 凈雨過程推求計算,按《安徽省山丘區中、小面積設計洪水計算辦法》(84年修訂稿)推薦的方法進行。 面凈雨量:為面暴雨量扣除損失量和地下水。根據某某水庫匯流區域的地形狀況,選擇江淮淺山的有關參數,具體取值為: 設計工況,暴雨頻率為20年一遇,損失量取40mm, 地下水取40mm; 校核工況,暴雨頻率為300年一遇,損失量取20mm, 地下水取40mm。水庫匯流按推理公式方法計算(具體過程略)。 5.3.4調洪方式及下泄流量 調洪演算采用前述計算各重現期洪水。調洪演算公式如下: 式中: — 至 的時間間隔: 、 、 — 時的庫容、出庫流量、入庫流量; 、 、 — 時的庫容、出庫流量、入庫流量。 水庫泄洪設施:開敞式溢洪道,堰頂高程46.20m,總凈寬32m。 汛限水位:汛限水位取46.20m。 起調水位:與汛限水位相同。 調控方式:自由下泄。 下泄流量:為溢洪道在相應水位下的最大下泄流量,計算時按堰流考慮,下泄流量計算公式如下:       式中: —下泄流量; —淹沒系數; —綜合流量系數(包含側收縮因素);B—總凈寬; —堰上水頭。 參數取值:淹沒系數σ=1.0,綜合流量系數m=0.34。 表5-3-4  水庫水位下流量表 水位(m) 流量(m3/s) 46.2 0.00 47 0.4 47.5 3.93 48 9.35 48.5 16.14 49 24.06 49.5 32.97 圖5-2 某某水庫水位-下泄流量曲線圖 5.3.5調洪演算 調洪計算采用“安徽省小型水庫設計洪水計算程序”。 調洪演算過程如表5-3-5、5-3-6所示: 表5-3-5  20年一遇洪水過程計算表 時段序號 來水流量(m3/S) 泄洪流量(m3/S) 水庫庫容 (萬m3) 水庫水位(m) 0 0.00 0.00 33.28 46.20 1 1.29 0.04 33.51 46.21 2 3.41 0.53 34.25 46.25 3 4.47 1.65 35.28 46.31 4 5.41 2.99 36.22 46.36 5 6.23 4.29 37.00 46.40 6 6.72 5.34 37.60 46.43 7 8.18 6.43 38.17 46.46 8 10.39 7.95 38.92 46.50 9 11.50 9.64 39.69 46.54 10 26.10 15.19 41.99 46.66 11 96.80 48.38 52.67 47.20 12 53.87 70.00 58.48 47.48 13 17.32 42.72 51.01 47.12 14 7.86 20.96 44.07 46.77 15 7.69 12.48 40.86 46.60 16 7.35 9.53 39.60 46.54 17 6.51 8.09 38.93 46.50 18 5.92 7.06 38.44 46.48 19 5.34 6.30 38.06 46.46 20 4.67 5.63 37.71 46.44 21 4.42 5.08 37.42 46.42 22 4.28 4.74 37.22 46.41 23 4.17 4.48 37.08 46.40 24 4.17 4.35 36.99 46.40 25 3.08 4.00 36.79 46.39 26 1.40 3.20 36.30 46.36 27 0.46 2.22 35.66 46.33 28 0.18 1.49 35.11 46.30 29 0.05 1.03 34.69 46.28 30 0.00 0.71 34.39 46.26 31 0.00 0.50 34.17 46.25 32 0.00 0.38 34.01 46.24 33 0.00 0.29 33.89 46.23 34 0.00 0.22 33.80 46.23 35 0.00 0.18 33.73 46.22 表5-3-6 300年一遇洪水過程計算表 時段序號 來水流量(m3/S) 泄洪流量(m3/S) 水庫庫容 (萬m3) 水庫水位(m) 0 0.00 0.00 33.28 46.20 1 6.54 0.63 34.35 46.26 2 11.37 3.87 36.76 46.39 3 12.38 7.94 38.91 46.50 4 14.86 11.21 40.37 46.58 5 16.71 13.96 41.52 46.64 6 17.23 15.88 42.26 46.68 7 23.77 18.86 43.38 46.74 8 28.82 23.87 45.16 46.83 9 29.87 27.73 46.43 46.89 10 71.66 44.84 51.64 47.15 11 256.66 144.97 76.57 48.29 12 90.74 170.22 82.37 48.52 13 18.21 70.63 58.63 47.49 14 18.90 30.16 47.17 46.93 15 20.46 22.76 44.73 46.81 16 17.16 20.11 43.78 46.76 17 14.27 17.23 42.72 46.70 18 13.74 15.16 41.93 46.66 19 12.07 13.74 41.38 46.63 20 10.50 12.24 40.76 46.60 21 10.23 11.11 40.29 46.58 22 10.23 10.61 40.07 46.56 23 10.23 10.41 39.97 46.56 24 10.23 10.27 39.93 46.56 25 4.80 8.72 39.22 46.52 26 0.78 5.54 37.66 46.44 27 0.00 3.10 36.24 46.36 28 0.00 1.82 35.36 46.31 29 0.00 1.15 34.82 46.28 30 0.00 0.79 34.47 46.26 31 0.00 0.56 34.23 46.25 32 0.00 0.42 34.05 46.24 33 0.00 0.31 33.92 46.23 34 0.00 0.24 33.82 46.23 35 0.00 0.20 33.75 46.22 5.3.5調洪演算成果 調洪演算成果見表5-3-7。 表5-3-7  調洪演算成果表 洪水標準 20年一遇 300年一遇 起調水位(m) 46.2 相應庫容(104m3) 33 最高水位(m) 47.48 48.52 相應庫容(104m3) 58.48 82.37 最大下泄流量(m3/s) 70 170.22 5.4壩頂高程復核 根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)6.2.1條要求,壩頂超高可按下式確定: Y=R+A 式中:Y—壩頂超高,m; R—波浪沿著壩坡的最大爬高,m; A—安全加高,m,正常運用條件取A=0.50m,非常運用條件取A=0.30m。 壩頂高程根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》6.2.2條規定,壩頂高程應分別按以下情況進行計算,取其最大值。 1 正常蓄水位或設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高。 2 校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高。 3 正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高,再加6.2.3條規定的地震安全加高。 某某水庫位于馬鞍山市含山縣,地震烈度為6度,可不考慮地震安全加高。 5.4.1風浪爬高計算 按規范要求,?。?)型水庫的工程等級為5級,風速標準為:正常運用條件下采用多年平均年最大風速的1.5倍;非常運用條件下,采用多年平均年最大風速。 根據當地氣象局資料,含山縣多年平均最大風速為V=12.0 m/s。 因此:校核工況下,風速 =1.0V=12.0 m/s;設計工況下,風速 =1.5V=18.0m/s。 (1)根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》,波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式計算: 式中:hm—平均波高,m; Tm—平均波周期,s —風區長度,m,設計工況取363.4m,校核工況取422.8m; —計算風速,m/s; —重力加速度,取9.81m/s; Hm—水域平均水深,m。 以上數據代入公式得: 設計工況:hm =0.171m Tm =1.84m 校核工況:hm =0.118m Tm =1.53m (2)平均波長可按下式計算: 設計工況:Lm =5.26m 校核工況:Lm =3.63m (3)當迎水坡坡比m介于1.5~5.0時,正向來波在單坡上的平均坡浪爬高 按下式計算: 式中: —迎水坡護坡糙率,查表 =0.9; —迎水坡坡比,根據地形測量圖,設計水位以上坡比為1:2.6~1:3.3,取 =3.0; —平均波浪爬高,m; —經驗系數; 波浪爬高R可由平均波高與壩迎水面前水深的比值hm/H按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》表A.1.7規定的系數計算求得。 設計工況 2.37,查《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》表A.1.6-2得 =1.139,計算得 =0.308m; 由 0.029查《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》表A.1.7,R/Rm=1.84,設計工況波浪爬高R=0.308×1.84=0.566m。 校核工況 1.46,查《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》表A.1.6-2得 =1.018,計算得 =0. 190m; 由 0.017查《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》表A.1.7,R/Rm=1.84,校核工況波浪爬高 =0.176×1.84=0.349m。 5.4.2壩頂高程計算 壩頂高程復核計算結果見表4.4-1。 表4.4-1 壩頂高程復核結果表 洪水 標準 水位(m) 波浪 爬高(m) 安全 加高(m) 復核壩頂 高程(m) 現狀壩頂 高程(m) 20年一遇 47.48 0.566 0.5 48.546 48.35~49.08 300年一遇 48.52 0.349 0.3 49.169 由計算結果可知,設計壩頂高程應達到49.17m?,F狀壩頂高程48.35~49.08m,壩頂高程不滿足上述標準。因此,現狀水庫大壩的實際抗洪能力不滿足規范要求。 5.5防洪安全評價 根據《水庫大壩安全評價導則》表B1,壩頂高程不滿足洪標準,涵洞涵身漏水,溢洪道損壞,不能安全下泄洪水,綜合評定某某水庫大壩現狀防洪安全性級別為“C”級。 6 結構安全評價 6.1大壩變形安全 根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)、《土石壩安全監測技術規范》,土石壩應根據壩的等級、高度、結構形式設置必要的監測項目及相應的設施。某某水庫自建成以來,由于沒有埋設相應的觀測設施,一直沒有做變形觀測。因此無法對壩體變形進行相應的安全評價。大壩及主要建筑物的結構安全評價主要采用計算分析,結合現場檢查的方法進行。 6.2 大壩抗滑穩定 6.2.1 計算斷面與計算方法 大壩壩坡穩定計算選取《勘察報告》中2-2’斷面作為計算斷面,該斷面也是本水庫最大壩高斷面所在。按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013),穩定計算采用瑞典條分法。計算軟件采用北京理正軟件設計研究院編制的邊坡穩定計算程序。 穩定滲流期計算公式: W=W1+W2 μ=μi-γWZ μi=γW 式中: W—條塊重(KN); W1—在壩坡外水位以上的條塊濕重(KN); W2—在壩坡外水位以下的條塊浮重(KN); Q、V—分別為水平和垂直地震慣性力(KN) (向上為負,向下為正); u—作用于土條底面的孔隙壓力(KPa); b—土條寬度(m); a—條塊重力線與通過此條塊底面重點的半徑之間的夾角(度); —土條底面的強度指標(KPa)、(度); Mc—水平地震慣性力對圓心的力矩(KN.m); R—圓弧半徑(m); μi—穩定滲流期的孔隙水壓(kPa); 水位降落期計算工式: W=W1+W2 μ=μi-γWZ μi=γW 式中: W—水位降落前條塊重(kN); W1—水位降落前壩坡處水位以上的條塊濕重(kN); W2—水位降落前壩坡處水位以下的條塊浮重(kN); —水位降落后條塊重(kN); —水位降落后壩坡處水位以上的條塊濕重(kN); —水位降落后壩坡處水位以下的條塊浮重(kN); γW—水容重(kN/m3); —浸潤線到條塊底面中點的距離(m); Z—壩坡處水位高出條塊底面中點的距離(m); b—土條寬度(m); β—條塊重力線與通過此條塊底面重點的半徑之間的夾角(度); 、 —土條底面的強度指標(kPa)、(度); μ—作用于土條底面的孔隙壓力(kPa); μi—水庫水位降落前壩體中的孔隙壓力(kPa)。 6.2.2 計算工況及孔隙水壓力確定 根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001)及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)等相關規范,需分析大壩在穩定滲流期、庫水位降落期的壩坡穩定性。計算工況如下: 工況一(正常運用):背水坡,上游汛限水位+下游無水; 工況二(正常運用):背水坡,設計洪水位+下游無水; 工況三(非常運用):迎水坡,水位降落期:上游由設計洪水位降至汛限水位+下游無水。 工況說明:汛限水位由于是水庫經常發生的,因此可以形成穩定滲流;設計洪水位雖然不會經常發生,不易形成穩定滲流,但由于設計洪水位是水庫大壩的重要設計參數,屬于水庫正常運用的水位,為復核大壩穩定性,也按穩定滲流期進行分析。而校核洪水位通常不能形成穩定滲流,因此不作為計算工況。水位降落期主要考慮發生設計洪水時泄洪過程的水位降落。上述三種工況的水位組合如下表表6-1: 表6-1 抗滑穩定計算水位組合表 計 算 工 況 上游水位(m) 下游水位(m) 備注 工況一 穩定滲流期 背水坡 46.2 40.64 下游水位為相應的地面高程  工況二 穩定滲流期 背水坡 47.48 40.64 工況三 水位降落期 迎水坡 47.48~46.20 40.64 6.2.3計算參數確定 壩體材料的物理力學強度指標根據本次大壩安全鑒定勘探試驗成果確定。根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013),穩定滲流期采用有效應力法,土的抗剪強度采用慢剪指標;水位降落期當利用總應力法時采用固結不排水指標。物理性質指標(γ,容重)采用平均值,力學強度指標(c,φ)采用標準值:最終確定的計算參數如下表表6-2所示: 表6-2 穩定分析選用物理力學指標表 土層 名稱 土層 編號 重度(KN/m3) 飽和重度(KN/m3) 直 剪 固快 快剪 CR(Kpa) φR Cq(Kpa) Φq 壩體填土 ① 層 19.7 20.1 32.7 13.3 32.4 11.1 粉質粘土 ② 層 \ 20.5 59 18.1 53.2 15 強風化泥質粉砂巖 ③-1層 \ \ 8.0 35.0 \ \ 中等風化泥質粉砂巖 ③-2層 \ \ 8.0 35.0 \ \ 6.2.4 壩體浸潤線推求 根據《水庫大壩安全評價導則》壩體浸潤線采用兩種方法推求,一是直接利用地質報告所提供的土層滲透性參數計算確定;二是采用反演法,即利用歷年測壓管的實測資料對土層滲透性進行推求;由于某某水庫缺少歷年系統的實測資料,因此壩體浸潤線推求是直接利用地質報告所提供的土層滲透性參數計算確定。 6.2.5 計算結果分析 計算結果見表6-3及附圖,表中安全系數容許值參見《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)。 表6-3 抗滑穩定計算成果表 計 算 工 況 安 全 系 數 規范容許值 有效應力法 總應力法 工況一 2.849 1.15 工況二 2.686 1.15 工況三 2.878 1.05 由表6-3可以看出,大壩壩坡在計算的三種工況中抗滑穩定安全系數均大于規范規定的容許值,壩體抗滑穩定滿足規范要求。 6.3 抗震安全評價 某某水庫所在地抗震設防烈度為6度。按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)和《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97)有關規定,對大壩壩坡可不進行抗震穩定計算。 6.4上游護坡穩定 某某水庫大壩迎水坡采用草皮護坡,目前損壞嚴重,坡面雜草重生,坡面浪坎現象明顯,多處出現倒坡現象。 6.5 近壩庫岸穩定 庫區屬低山丘陵區地貌,近壩庫岸山坡較平緩,山體低矮,植被茂密,未見有明顯滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地質現象,水庫運行四十年來,庫岸基本穩定,不存在庫岸再造問題。 6.6 壩頂超高 根據防洪標準復核結果,大壩壩頂高程不滿足防洪安全要求。 6.7 輸、泄水建筑物安全評價 6.7.1 溢洪道 目前,溢洪道結構保存完好,但控制段兩側繞滲嚴重;溢洪道交通橋兩側漿砌石橋臺下沉嚴重,影響壩頂防汛通道的通暢;下游溢洪道出口河道淤積嚴重,導致行洪期洪水四溢,淹沒兩邊農田。 6.7.2 放水涵 北涵曾除險加固過,目前,該涵洞運行良好。南涵由于地基下沉,目前涵身斷裂漏水。 6.8 結構安全評定 根據前述分析結果,結合大壩運行的歷史狀況,對大壩的結構安全性綜合評定如下: (1)大壩壩體未見異常變形,無明顯沉降及滑動現象。 (2)壩頂高程不滿足按規定標準計算的結果,大壩實際抗卸洪水能力不滿足規范要求。 (3)大壩在計算的三種工況下抗滑穩定安全系數均大于規范規定的容許值,抗滑穩定性滿足規范要求。 (4)大壩迎水坡無護坡,坡面雜草重生,坡面浪坎現象明顯,多處出現倒坡現象。 (5)近壩庫岸穩定,未發現滑坡現象。 (6)目前,溢洪道結構保存完好,但控制段兩側繞滲嚴重;溢洪道交通橋兩側漿砌石橋臺下沉嚴重,影響壩頂防汛通道的通暢;下游溢洪道出口河道淤積嚴重,導致行洪期洪水四溢,淹沒兩邊農田。 (7)南涵涵身斷裂漏水。 根據《水庫大壩安全評價導則》表B2-1及 5.4.2條,應將大壩結構安全性評定為“C”級。 7 滲流安全評價 7.1滲流資料分析 根據《水庫大壩安全評價導則》(SL258-2000)的要求,對已建壩安全鑒定的滲流評價,應首選原體資料分析法;某某水庫的滲流原體觀測資料基本沒有,無法對壩體原體資料進行分析;因此盡快完善大壩的安全觀測設施,全面準確地反映大壩的實際滲流狀態,準確地了解大壩滲流場的變化對于大壩的安全運行有十分重要的現實意義。 7.2 滲流勘察調查 根據《工程地質勘察報告》分析:某某壩身填土填筑質量總體一般,局部較差,①壩身填土(粉質粘土)弱透水,防滲性能尚可;現場踏勘未發現散浸、滲漏現象。壩基淺部分布②粉質粘土,土質較均勻,力學強度較高,層厚一般2m,滲透性分級屬弱~微透水,防滲性能較好;下部③1強風化泥質粉砂巖,力學強度較高,完整性較差,滲透性達弱~中等透水;③2中等風化泥質粉砂巖力學強度高。由于上覆②粉質粘土層具有一定厚度,微~弱透水,壩基工程地質條件較好。 7.3 滲流有限元分析 7.3.1 評價方法 本次評價通過滲流計算來復核設計工況大壩的滲流安全狀況,計算采用北京理正軟件設計研究院編制的二維滲流分析計算程序。 7.3.2 計算斷面及參數的選取 根據《安徽省含山縣某某水庫除險加固工程工程地質勘察報告》(初步設計階段,南京市水利規劃設計院有限責任公司,2015.4)(以下簡稱《勘察報告》),選取2-2’勘察剖面作為滲流計算斷面。 根據《勘察報告》取滲透系數的平均值進行計算,大壩土層滲透系數見表7.3-1: 表7.3-1 大壩土層滲透系數 土體名稱 土層號 Kx(×10-6cm/s) Ky(×10-6cm/s) 壩體填土 ①層 25.95 48 粉質粘土 ②層 \ 3.12 強風化泥質粉砂巖 ③-1層 \ \ 中等風化泥質粉砂巖 ③-2層 \ \ 7.3.3計算方法與計算工況 滲流計算采用理正設計研究院編制的二維滲流計算程序,由于沒有完整、系統的實測測壓管資料作標準進行反演計算。 根據《辦法》、《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001)、《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)等有關規范的要求,選取以下兩種工況進行計算: 工況一:上游正常蓄水位+下游無水; 工況二:水位降落期:設計洪水位降至汛限水位+下游無水。 根據有關資料,下游無水時2-2’斷面的地面高程為40.64m。 各工況水位組合詳細見表7.3-2。 表7.3-2 大壩滲流計算水位組合表 計算工況 上游水位(m) 下游水位(m) 工況一 46.20 40.64 工況二 47.48~46.20 40.64 7.3.4 計算結果 根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)規定,土的允許比降采用土的臨界水力坡降除以1.5~2.5的安全系數??紤]到本工程等別,安全系數取2.0,計算取值見下表:“地基土層允許水力坡降推薦值一覽表(表7.3-3)”。計算結果見表7.3-4。 表7.3-3 地基土層允許水力坡降推薦值一覽表 層號 孔隙率(%) 土顆粒密度Gs 滲透變形形式 臨界水力坡降Jcr 允許水力坡降 J允許 ① 0.42 2.72 流土 0.99 0.50 ② 0.39 2.73 流土 1.05 0.53 表7.3-4 大壩滲流計算結果表 計算工況 最大滲透坡降 坡降容許值 出逸點高程(m) 滲流量(m3/d) 工況一 背水坡 0.39 0.53 42.56 0.014 壩基 0.48 0.53 工況二 背水坡 0.56 0.53 44.70 0.017 壩基 0.56 0.53 根據計算結果和附圖分析,工況一下背水坡和壩基的滲透坡降小于壩基土的允許坡降,而工況二下背水坡和壩基的滲透坡降大于壩基土的允許坡降,大壩抗滲穩定不符合規范要求,根據地勘,壩體填土為弱透水,但局部較差,防滲性能尚可,建議對大壩迎水坡斷面不足部分進行培土加厚。 7.4 滲流安全評價 根據計算結果可知:大壩抗滲穩定不滿足規范要求;從大壩運行情況來看,大壩背水坡局部存在滲漏。 根據《水庫大壩安全評價導則》,綜合南涵防滲不滿足要求,溢洪道控制段存在繞滲,評定某某水庫滲流安全性為“C”級。 8 大壩安全綜合評價 8.1 結論 某某水庫是集防洪、灌溉為主,結合水產養殖等綜合利用為一體的?。?)型水庫。水庫工程于1959年開工興建,1960年建成蓄水,如今運行近50多年,本次安全評價,按20年一遇設計,設計洪水位47.48m,300年一遇的洪水校核,校核洪水位48.52m,相應庫容為82.37萬m3。 1)某某水庫大壩是在特定歷史條件下修建的,無施工記錄和竣工資料,地質勘探表明大壩壩身填土填筑質量總體一般,局部較差,現場檢查均表明大壩背水坡局部滲水,后期通過迎水坡粘土斜墻進行加固,這些現象均表明大壩施工存在諸多明顯質量問題。工程在水庫運行過程中也暴露出的質量問題,影響工程安全,可以認定工程質量是“不合格”的。 2)某某水庫日常工作由行政村負責,無完善的水庫管理機構,缺乏必要的管理和觀測設施,不滿足規范要求。綜上所述,根據《水庫大壩安全評價導則》,某某水庫在運行管理方面應評為“差”。 3)根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)及《防洪標準》(GB50201-94),確定水庫防洪標準為20年一遇洪水設計,300年一遇的洪水校核。經調洪演算復核,壩頂高程不滿足防洪標準,水庫實際抗卸洪水能力不滿足規范要求。根據《水庫大壩安全評價導則》,結合溢洪道、放水涵現狀,評定某某水庫大壩安全評價為“C”級。 4)大壩壩體未見異常變形,無明顯沉降及滑動現象。大壩抗滑穩定安全系數大于規范規定的容許值,抗滑穩定性滿足規范要求。近壩庫岸穩定,未發現滑坡等現象。南涵涵身多處漏水;溢洪道控制段兩側繞滲嚴重;溢洪道交通橋兩側漿砌石橋臺下沉嚴重,影響壩頂防汛通道的通暢;下游溢洪道出口河道淤積嚴重,導致行洪期洪水四溢,淹沒兩邊農田。根據《水庫大壩安全評價導則》,結合溢洪道現狀,某某水庫結構安全性評定為“C”級。 5)根據計算結果可知:大壩抗滲穩定不滿足規范要求;從大壩運行情況來看,背水坡局部滲水,局部位置出逸點較高。根據《水庫大壩安全評價導則》,評定該大壩滲流安全性為“C”級。 根據《水庫大壩安全評價導則》,安全性級別中有一項以上(含一項)是“C”級的,為三類壩;而某某水庫的運行管理、結構安全性、滲流安全評價為“C”級。因此某某水庫為三類壩。 8.2 建議 針對水庫大壩安全評價中出現的問題和評價結論,為保證水庫及下游安全,本報告提出如下建議: 1、大壩壩頂加高或增設防浪墻,大壩迎水坡平臺以上土方加固。 2、拆建南放水涵; 3、新建溢洪道交通橋; 4、增設必要的觀測、管理設施。 5、水庫在未除險加固前應加強管理,控制運行。 附 圖 Ⅰ 工程現場圖片 Ⅱ 水庫現狀圖 1、大壩平面布置圖 Ⅲ 大壩抗滲、抗滑穩定計算結果圖 1、水庫正常蓄水位各點滲透坡降及等勢線圖 2、水庫設計洪水位降落至汛限水位各點滲透坡降及等勢線圖 3、水庫正常蓄水、設計洪水大壩背水坡抗滑穩定計算圖 4、水庫水位降落大壩迎水坡抗滑穩定計算圖 Ⅰ 工程現場圖片 Ⅱ 水庫現狀圖 1、大壩平面布置圖 Ⅲ 大壩抗滲、抗滑穩定計算結果圖 1、水庫正常蓄水位各點滲透坡降及等勢線圖 2、水庫設計洪水位降落至汛限水位各點滲透坡降及等勢線圖 3、水庫正常蓄水位大壩背水坡抗滑穩定計算圖 4、設計洪水位大壩背水坡抗滑穩定計算圖 5、水庫水位降落大壩迎水坡抗滑穩定計算圖
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