1、龙眼水库技术认定1 工程基本情况1.1 前言 王家岙水库位于舟山市岱山县高亭镇，大坝为粘土均质坝，正常库容为31万m3，是一座以灌溉、养殖为主的小（二）型水库。大坝坝顶高程15.68米（85国家高程系统），坝顶长121.8米，坝顶宽4.15.9米（左宽右窄），揭示最大坝高16.9m，大坝迎水面和背水面均为干砌石护坡。水库主要枢纽工程建筑由大坝、溢洪道、启闭设备、放水隧洞组成。该水库始建于1961年，蓄水量为22万m3，1963年水库在桩号0+600+75m处坍塌，深约3m，后经回填修复，70年代在原坍塌部位产生纵向裂缝，后经开挖用粘土回填方法处理。1979年对水库进行加固加高，主要内容有：1、
2、对大坝内、外坡拼宽加高，设置粘土斜墙；2、背水坡、迎水坡用干砌石砌筑护坡，并在背水坡坝脚设置石渣镇压层；3、拓宽、挖深溢洪道；4、堵塞坝内放水涵管，在右岸山体新开放水隧洞。受岱山县高亭镇人民政府委托，我设计院对水库大坝进行安全技术认定。1.2 主要依据（1）浙江省小型水库安全技术认定办法（浙水管200310号）；（2）浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲（浙水管20039号）；（3）水库大坝安全评价导则（SL258-2000）；（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导则（SL189-96）；（6）水利水电工程天然
3、建筑材料勘察规程（SL251-2000）；（7）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）。1.3 工程概况王家岙水库库区集雨面积0.75km2，原总库容38.66万m3，正常库容31.0万m3，是一座以灌溉、养殖为主的小(二)型水库。（1）大坝大坝原设计为粘土均质坝，现坝高16.9m，坝长121.8m，坝顶宽4.15.9米（左宽右窄），防浪墙高0.8m，宽0.6m，上、下游坝坡均采用块石护坡，上游坝坡为三级，自上而下坡比分别为1：1.88、1：2.55、1：2.75；下游坝坡为两级，自上而下坡比分别为1：1.55、和1：2.14，下游坡脚外侧分别在高程4.8m处设宽8.3m、高程3.28m
4、处设宽11.6m的两个镇压层。（2）溢洪道溢洪道位于主坝右岸，为宽浅式，进口底宽10m，进口深3.0m，堰顶高程14.0m，溢洪道底部及两侧均无衬砌，岩石裸露部分存在裂隙和风化，溢洪道末端未设消力设施。（3）放水隧洞放水隧洞进口位于库区右侧的山体内，出口位于主坝下游坝脚，矩形断面，尺寸为2.0m2.0m，全长88.0m，隧洞中部有长约0.5m的钢筋砼封堵段，输水涵管直径40cm、长88m，涵管进口底高程为2.62m，出口底高程为1.62m，最大输水能力为0.27m3/s，涵管在隧洞出口处分为2根放水管，由阀门控制，一根为灌溉管，直径30cm，一根为生活及工业供水管，直径15cm。输水涵管进口闸
5、门采用斜拉式铸铁插板门，手动启闭。1.4 主要特性指标枢纽工程主要特性指标见表1-1。表1-1 枢纽工程主要特性指标（本次复核）序号及名称单位性能指标备注一、水文1、所在流域2、坝址以上流域面积km20.753、主流长度km0.2534、多年平均降水量mm1322.55、代表性入库流量校核洪水洪峰流量m3/s40.0P=0.33%设计洪水洪峰流量m3/s27.1P=3.3%6、最大下泄流量300年一遇最大下泄流量m3/s23.3P=0.33%30年一遇最大下泄流量m3/s14.9P=3.3%二、水库特征水位1、水库水位校核洪水位m15.43P=0.33%设计洪水位m15.06P=3.3%续表1
6、-1 枢纽工程主要特性指标（本次复核）正常蓄水位m14.00溢洪道堰顶高程汛限水位m14.00堰顶高程死水位m2.62历史最高水位m2、水库库容总库容万m337.10P=0.33%设计洪水位库容万m335.5P=3.3%正常蓄水位库容万m331.013、水库库容曲线见图4-14、水库水位流量关系曲线见图4-2三、主要建筑物及设备1、主坝坝型均质土坝坝顶高程m15.68坝底高程m-1.22最大坝高m16.9坝顶宽度m4.15.9坝顶长度m121.8上游坝坡1:1.88、1:1.88下游坝坡1:1.55、1:2.14坝基特性淤泥质土2、溢洪道进口型式宽浅式堰顶高程m14.00进口宽度m10.0衬砌
7、型式无衬砌最大泄流量m3/s23.33、输水涵管型式钢筋砼管位于库区右侧山体内进口底高程m2.62直径cm40长度m88闸门型式平板铸铁斜插板式启闭机型式拉杆式四、水库管理1、主管部门岑港镇人民政府2、水库管理机构北斗凹村村民委员会3、水库所有制集体4、管理人员12 现场检查2.1 工程资料情况水库设计、施工及竣工资料缺失，目前王家岙水库主要的工程资料有王家岙水库工程地质勘察报告（浙江省地矿勘察院，2007年6月）、王家岙水库大坝安全技术认定报告书（定海区水利围垦局，2003年5月）。2.2 工程现场检查情况2007年7月6日对王家岙水库大坝进行现场安全检查，具体检查情况见下表2-1。2.3
8、大坝运行管理状况水库无专门的管理机构，由岑港镇水管员管理。水库管理区交通、通讯较为方便，王家岙水库档案资料已缺失，水库无监测设施，没有管理用房，水库管理条件差。表2-1 王家岙水库大坝安全检查项目内容表安全检查部位内容与情况大坝坝 顶坝顶无明显裂缝，中部有轻微凹陷现象。防浪墙干砌块石防浪墙,部分块石松动、风化。迎水面未发现明显异常变形，局部护面块石松动、 剥落、水位经常变动部位局部凹陷，冲刷、浪蚀现象严重，坡面上有杂草。背水面坝体中间部位坡面凹陷，护砌块石松动、剥落现象较多，多处出现架空倒棱现象，坡面上杂草滋生。坝趾坝趾中部偏左常年有渗水，渗流量不大。坝基和坝区坝址近区近坝址区域比较湿润，已近
9、沼泽化，水稻田为冷水田，产量低。坝端岸坡坝端处无隆起、塌陷或其他损坏现象。涵管启闭设备启闭设备为人力启闭，设备简陋。启闭机房破旧，且使用面积偏小。输水隧洞洞身洞身围岩部分已风化剥落，存在局部渗漏，封堵段厚度单薄。溢洪道为宽浅式溢洪道，两侧及底部均无衬砌，表面岩石裂隙发育，部分风化剥落且极不平整，浆砌块石导墙破损及风化严重，无消力设施，泄洪时库水直接冲蚀坝脚和农田。2.4大坝安全状况初步评估水库运行40多年来，经历了多次洪水的考验，发挥了较大的经济和社会效益，但同时存在着不少问题，影响着水库安全运行。（1）结构安全方面坡面凸凹不平，护砌块石松动、剥落现象较多，多处出现架空倒棱现象，坝顶中间部位轻
10、微凹陷；溢洪道无衬砌，表面岩石已风化，无消力设施。涵管结构无异常情况。总体来看，大坝坝坡不符合一般的经验安全坝坡，上、下游坝坡均较陡，在运行过程中坝体结构安全存在较多变形情况，坝体结构安全存在一定的问题。（2）渗流安全方面大坝坝趾中部偏左常年存在渗漏状况，坝体浸润线出逸点位置较高，无贴坡反滤保护和可靠的排水棱体，大坝坝体渗流安全存在隐患。（3） 金属结构方面涵管启闭设备老化，目前仍为手动启闭设备。3 大坝工程质量评价3.1 大坝坝基及岸坡处理质量评价3.1.1坝基及岸坡工程地质条件大坝坝基为2-1层淤泥质粉质粘土混砾和含砾粉质粘土，局部为3-1、3-2层强中等风化凝灰岩，分述如下：2-1层淤泥
11、质粉质粘土混砾（坝基土）主要成份为淤泥质粉质粘土，含砾石，局部含量较高，浅灰色，软塑状态，局部为流塑，饱和。含碎砾石量为11.616.3%，平均13.95%，径0.22cm，粘粒含量为16.722.3%，平均19.3%。其主要物理力学指标为：W=24.430.9%，=1.841.90g/cm3，d=1.451.53 g/cm3，e0=0.7740.925，Es0.1-0.2=3.288.18MPa，0.1-0.2=0.2170.586MPa-1，c=12.0015.00，Cc=3740kPa， 粘粒含量16.722.3%。2-2层含砾粉质粘土（坝基土）主要成份为含砾粉质粘土，浅灰色、灰黄色，可
12、塑状态，湿。不均一，含碎砾石，径0.22cm，含碎砾石量约为10%，局部夹块石，粘粒含量约为20%。3-1层 强风化凝灰岩（坝基岩体）（J）灰黄色，晶屑熔结结构，含少量岩屑，块状构造，节理裂隙发育,节理面铁锰质渲染强烈，岩芯呈碎块状，岩芯机械破碎严重，矿物成分显著变化，最大揭示厚度为0.9m。3-2层 中等风化凝灰岩(坝基岩体)（J）浅灰色，晶屑熔结结构，含少量岩屑，块状构造，岩质致密坚硬，熔结程度较高，石英含量高，岩性脆，天然单轴极限抗压强度为52MPa，属坚硬岩，节理裂隙稍有发育，多呈闭合状，少量微张开，连通性差节理面见少量铁锰质浸染，岩芯多呈短柱状，局部为碎块状或柱状，岩芯采取率8090
13、%，最大揭示厚度为3.5m。3.1.2 坝基处理情况根据水库工程地质勘探成果：坝基土为淤泥质粉质粘土混砾和含砾粉质粘土，坝基岩体局部为强中等风化凝灰岩。坝基土施工时未经处理，性质较差，坝基强风化凝灰岩岩芯呈碎块状，矿物成分显著变化，工程地质条件差；中等风化凝灰岩含少量岩屑，块状构造，岩质致密坚硬，局部为碎块状或柱状，岩芯采取率8090%，工程地质较好。大坝河床段及左坝段清基不彻底，仍残留强度较低的淤泥质粉质粘土，含砾粉质粘土渗透系数为2.510-4cm/s，坝基开挖未达到相对不透水层，大坝存在坝基渗漏问题；左坝段清基不彻底，强风化凝灰岩未挖除，渗透系数较大，为1.810-4cm/s；左、右坝肩
14、均为风化基岩，上部风化较强烈相对破碎，下部较完整，工程地质性质较好，绕坝渗漏可能性较小。边坡稳定，坝肩稳定性较好，强度能满足要求。 3.1.3 坝基及岸坡工程质量评价坝基开挖未达到相对不透水层、不透水层和弱风化岩的规范要求，存在坝基渗漏问题，坝基处理不满足小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）的要求。3.2 大坝填筑质量评价大坝坝体填土主要为含砾粉质粘土组成，据勘探揭露该大坝为分期填筑的均质土坝。大坝填土由含砾粉质粘土组成，平均含砾11.7，含砂20.7，粘粉含量67.6，均质性一般，干密度为1.391.61g/cm3，平均为1.50g/cm3，平均压实度为93.7，满足规范
15、要求的仅占29.17，压实度低，不能满足规范要求；5组试样室内渗透试验表明土体渗透系数较小，但12段现场注水试验揭示坝体土属于强中等透水性，综合室内试验成果、现场注水试验成果及压实度后认为加高前、后的填土渗透系数均大于规范规定的不大于10-4cm/s的要求。一期填土（7.0m高程以下）水平渗透系数为1.7410-4cm/s，大坝加高后的二期填土（7.0m高程以上）水平渗透系数为1.3910-3cm/s，两层填土间渗透系数相差约8倍，坝体一、二期填土接触部位存在一定的层面渗流问题。下游坝脚未设可靠的排水棱体和贴坡反滤保护，大坝坝体浸润线出逸点位置较高，大坝坝体存在渗透稳定问题。3.3其它建筑物3
16、.3.1溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为宽浅式，堰顶高程14.00m，无护砌材料，溢洪道末端未设消力设施。经现场检查：溢洪道进口周边岩石风化，整个泄洪段底部及两侧均无衬砌，岩石裸露，且高低不平，岩石风化及裂隙发育现象严重，浆砌块石导墙破损，溢洪道末端无消力设施，坡脚泄洪渠泄洪能力明显不足。综上所述，溢洪道工程质量不合格。3.3.2放水隧洞放水隧洞进口位于库区右侧的山体内，出口位于主坝下游坝脚，矩形断面，尺寸为2.0m2.0m，全长88.0m，隧洞中部有长约0.5m的钢筋砼封堵段，输水涵管直径40cm、长88m，涵管进口底高程为2.62m，出口底高程为1.62，最大输水能力为0.270 m3/s，涵
17、管在隧洞出口处分为2根放水管，由阀门控制，一根为灌溉管，直径为30cm，一根为生活及工业供水管，直径为15cm。涵管进口闸门采用斜拉式铸铁插板门，手动启闭。隧洞洞身围岩部分已风化剥落，存在局部渗漏，封堵段厚度单薄，目前，从运行情况来看未发现异常状况，但尚存在安全隐患问题，工程质量不合格。3.4 工程质量评价结论大坝坝基开挖未达到相对不透水层、不透水层和弱风化岩的规范要求，存在坝基渗漏问题；大坝填土压实度不能满足规范要求；大坝填土渗透系数不满足规范要求；一、二期施工接触部位存在一定的层面渗流问题。坝体工程质量不合格，溢洪道工程质量不合格，放水隧洞工程质量不合格，参照水库大坝安全评价导则（SL25
18、8-2000），王家岙水库工程质量评价为“不合格”。4 防洪标准复核4.1 流域情况舟山本岛属沿海丘陵平原区，面积502km2，其中山丘面积占62，平原面积占38。西北东南向的山脊将舟山岛分为南、北两大片，地势中间高、两边低。该山脊两侧沟谷发育，河流众多，其中山脊北侧河流汇入大猫洋、黄大洋，南侧河流汇入横水洋、莲花洋。岛内诸河属浙东北沿海诸河水系，被众多低矮小山隔成独立小流域，洪水独自入海。王家岙水库位于定海区岑港镇马目北斗岙村，水库原总库容38.66万m3，正常库容31万m3，是一座以灌溉为主的小（二）型水库。4.2 气象流域附近设有普陀、舟山气象站据资料分析，各类气象特征值在不同站址存在较
19、大差异，说明海岛上的气象情势复杂，不能一概而论，本工程与舟山气象站较近，气象特征值以舟山气象站为准。普陀、舟山两站的气象特征值见表4-1。表4-1 流域气象特征值表气象站项目普 陀舟 山测站海拔高度(m)85.235.7多年平均气温()16.116.3极端最高气温()(日期)38.2(1971.8.20)39.1(1966.8.5)极端最低气温() (日期)-6.5(1967.1.16)-6.1(1967.1.16)多年平均水汽压(hpa)16.916.8多年平均相对湿度(%)8079多年平均降水量(mm)1223.41322.5多年平均风速(m/s)5.03.3最大风速(m/s)(相应风向、
20、日期)35.0(NNW、1983.9.27)24.0(WNW、1979.3.30)多年平均蒸发量(mm)(蒸发皿型号：20)1289.81208.3注：表中高度为1985国家高程基准。4.3 设计洪水复核4.3.1 设计暴雨设计暴雨采用浙江省短历时暴雨图集进行查算，根据该图集的使用规定，查图求得本区10min、60min、6h、24h、3d的点雨量均值、Cv值，然后由各历时暴雨的适线参数（Cs/Cv3.5）查图得Kp值，从而求得各历时各频率的设计暴雨。运用公式如下： 其中：Hp某频率下设计暴雨；Kp某频率下模比系数；暴雨平均值。计算结果见表4-2。表4-2 王家岙水库各历时设计暴雨成果表时段均
21、值（mm）CvCs/Cv各频率（%）Kp及设计雨量（mm）0.330.5123.351010min180.383.54644403634312760min400.463.5120114102918376646h730.503.523722320017615914512124h1200.543.54193933503062752492053d1500.533.55144834313783403082544.3.2 设计暴雨成果合理性分析由于该水库设计资料缺失，故通过与附近地区的一些小型水利工程已有设计暴雨成果进行比较，以验证本次计算的合理性。比较成果见表4-3。表4-3 与附近水库设计暴雨成果比
22、较表工程项目历时各频率()设计暴雨(mm)0.20.512510王家岙水库24h3933503062492053d483431378308254南洞水库24h4654073623162572123d624544482420342280蚂蝗山水库24h4744133673212602133d612533474414335275经比较，本次设计暴雨与周围已有的设计成果是基本接近的，可认为王家岙水库设计暴雨与周围工程基本协调，成果合理可靠。4.3.3 设计雨型对小型水库工程规模起决定作用的主要为24小时降雨，故雨型分配仅考虑最大24小时降雨的时程分配。根据浙江省短历时暴雨，各分段内设计雨量分配按暴雨
23、公式计算，其设计雨量和暴雨衰减指数公式如下：当ti 在 16小时之间，当ti624小时之间式中：Hi雨量；H1010分钟雨量；H6060分钟雨量；H11小时雨量；H66小时雨量；H2424小时雨量；时段；n1，6, n6，24暴雨衰减指数。相邻历时（ti）雨量之差值，即为从大到小排列的时段雨量。最大一天降水量24小时雨型按下列规则排列：时段雨量老大项末时刻排在18：0021：00之间，时段雨量老二项排在老大项的左边；其余项从大到小奇数项排列在左边，偶数项排列在右边，当右边排满24：00后，余下各项时段雨量从大到小都排列在左边。4.3.2 设计洪水产流计算采用蓄满产流原理的初损后损法。土壤最大含
24、水量取为100mm，假定土壤前期含水量为75mm，即初损为25mm，后损为1mm/h。汇流计算按浙江省推理公式推求设计洪水过程线。 (1)式中：Qk时段洪峰流量，单位m3s；hk时段净雨量，单位mm；汇流时间，单位h；F集雨面积，单位km2。由浙江省中小流域设计暴雨洪水图集，流域汇流时间及洪峰采用试算确定，另据公式： （2）m值根据流域植被情况选定，本次设计植被情况取一般。将（1）、（2）两式联立试算得各计算频率、Qm。设计洪水成果见表4-4。表4-4 王家岙水库设计洪水成果表项 目单 位各频率（）设计值0.330.5123.3510洪峰流量m3/s40.037.733.930.027.124
25、.720.7汇流时间h0.360.370.380.390.400.410.424.3.3设计洪水成果合理性分析王家岙水库设计洪水成果与蚂蝗山水库、岑港水库设计洪水成果进行比较。蚂蝗山水库位于定海区双桥镇桥头施村，坝址集水面积4.87km2；岑港水库位于舟山本岛岑港河支流的上游，坝址集水面积6.6km2。比较成果见表4-5。由表可知，王家岙水库、蚂蝗山水库、岑港水库的洪峰模数随面积的增大而减小，符合汇流规律。表4-5 与邻近流域其他工程设计洪水成果比较表工程名称项目设计频率P()0.525王家岙水库F0.75km2洪峰流量37.730.024.7洪峰模数50.340.032.9蚂蝗山水库F4.8
26、7km2洪峰流量161.3125.8101.2洪峰模数33.125.820.8岑港水库F6.6km2洪峰流量210169137洪峰模数31.825.620.84.4 水库调洪计算水库调洪的目的，是根据确定的各种设计洪水过程线和有关泄洪建筑物的泄洪能力以及水位库容曲线等基本资料，按照有关部门批准的防洪调度原则，采用合理的调洪计算方法，求出水库水位过程和泄流过程，同时求出最高洪水位和最大下泄流量。4.4.1 计算原理和方法水库调洪采用静库容调洪计算方法，即认为某个水位水库水面是水平的，采用静库容曲线，利用水量平衡原理，假定在计算时段dt内水库库容和库水位成线性变化，将圣维南偏微分方程组中的连续方程
27、用有限差分来代替，得：（I初I末）/2 （Q初Q末）/2=（V末V初）/dt式中：I初、I末分别为时段dt初、末得入库流量，单位m3/s； Q初、Q末分别为时段dt初、末得出库流量，单位m3/s； V初、V末分别为时段dt初、末得水库蓄水量，单位m3。水库泄水量Q与坝前库水位Z有如下关系：Qf(Z)式中Q与Z的关系随防洪调度中所采用的不同泄水建筑物而定。水库蓄水量V与库水位Z的关系由库容曲线给出，即：Vf(Z)联解以上方程式，即可求得各时段的坝前水位、水库泄量及蓄水量。根据以上原理，采用试算法迭代求解，逐时段连续演算，完成整个调洪过程。4.4.2 调洪有关资料（1）水位库容曲线水库水位库容曲线
28、见表4-6，库容曲线见图4-1。表4-6 王家岙水库库容曲线表水 位(m)库 容(万m3)水 位(m)库 容(万m3)2.680.911.6822.23.682.312.6825.84.683.913.6829.75.685.814.6833.86.68815.6838.27.6810.416.6842.88.681317.6847.79.6815.818.6852.910.6818.919.6858.5表4-7 王家岙水库溢洪道泄流能力计算表水位(m)1414.214.414.614.815泄流量(m3/s)0.01.23.46.39.813.6水位(m)15.215.415.615.816泄流量(m3/s)17.
