水库大坝安全评价报告.docx
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水库大坝安全评价报告
1XX水库大坝安全鉴定综合概况
1.1水库枢纽工程概况
XX水库位于XX区XX镇孟津村境内,大坝位于XX河流域右岸,地理坐标:
东经…,北纬…,水库枢纽距XX城区36km,距XX镇0.5km。
水库坝址以上主河道长3.55km,河床比降15.76‰,集雨面积8.35km2。
水库大坝为均质土坝,最大坝高17m,坝顶宽2.5m,坝长130m。
水库总库容153.5万m3,有正常蓄水库容137万m3,死库容15万m3。
设计灌面2991亩,实有灌面2991亩。
XX水库承担着XX、XX等重要集镇及绵梓公路的汛期安全,是一座以防洪为主,兼有灌溉、养殖等综合利用效益的小
(一)型水利工程。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设备三部分组成。
1.1.1大坝
XX水库始建于1970年9月,1973年春再次加高大坝5米,同年建成。
XX水库由当时XX市县水电局进行勘测规划,坝址选于陡林湾石河堰处,该段河身狭长,水源丰富。
坝基长80m,设核心齿槽3个,用黄泥夯实。
大坝施工主要采用人工挑土,鸡公车转运等,坝体采用东方红75马力履带拖拉机碾村,分层碾压土料厚度均控制在0.2m以内,碾压三次,局采用人工夯实,坝体填筑质量较好。
大坝最终规模达到17m。
XX水库大坝坝顶高程为506.8m,最大坝高17m,坝顶宽2.5m,坝顶轴线长130m。
大坝上游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:
2.08、1:
2.03,坡面为干砌石护坡;大坝下游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:
1.68、1:
3.1、1:
5.0、1:
2.83、1:
1.5,坡面为干砌石护坡。
1.1.2溢洪道
溢洪道位于大坝右端。
进口为开敞式正槽形式,堰顶高程502.8m,堰顶净宽24米,最大下泄流量288m3/s。
溢洪道于水库建成初期1971年宽14m,1973年进行扩建到18m,1974年夏又扩建一孔,增加到20m,1982年,经洪水复核,溢洪道仍未达到要求,1984年再次扩宽溢洪道到30米。
现溢洪道共四孔宽30米,净宽24m。
1.1.3放水设施
水库放水设备位于大坝左端,由涵卧管组成,参照溢洪道分为左低涵和右高涵,左低涵随大坝主体工程修建,右高涵于1984年结合溢洪道改建而建成。
左低涵:
卧管断面尺寸1.3×0.6m(宽×高),涵管断面尺寸0.5×1.2m(宽×高),最大放水流量0.5m3/s;右高涵:
卧管断面尺寸0.6×0.6m(宽×高),涵管断面尺寸0.6×0.6m(宽×高),最大放水流量0.3m3/s。
1.1.4库区工程地质条件概况
1)区域地质构造
测区位于四川中台拗的川北台陷内,属“四川红层”地区,为喜马拉雅山运动的构造形迹。
在四川中台拗区,中生代侏罗系、白垩系地层发生褶皱,测区内出现一系列走向NEE~EW向,轴线向N弯突的平缓开阔的弧形褶皱,XX帚状构造即属于测区主要构造形迹。
2)地层及岩性
测区位于四川中台拗的川北台陷内,属“四川红层”地区,为喜马拉雅山运动的构造形迹。
区内断裂少见,本区是和龙门山地槽相对而存在的稳定地块。
库区处于XX市帚状构造中的石马坝—土门垭背斜的南端,地层倾角2—3度。
库区处于XX帚状构造中的石马坝——土门垭背斜的南翼,地层倾角2~3度。
区内未见断层构造,库区以砂质泥岩和泥质粉砂岩,细~中粒砂岩为主,节理裂隙在砂质泥岩中和粉砂岩中一般不发育。
在细~中粒砂岩中较为发育,砂岩中在库区发现有两组裂隙:
分别为走向北东50~75度和走向北西290~310度,前者倾向南东,后者倾向北东,倾角在85~90度左右,裂隙间距0.5~1.5米,裂隙开口宽0.2~3厘米,充填物为黄色粘土和粉质粘土。
库区地层自上而下由第四系全新统坡残积Q4del,坡洪积Q4del和中生界侏罗系上统七曲寺组3—5层组成。
基岩以砂质泥岩、泥质粉砂岩为主,库区两岸植被较好。
坡残积层断续分布于丘顶及两岸岸坡,粘土厚0.5—1.0m。
3)地震基本烈度
按1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》,区内地震动峰值加速度为0.05g,对应的地震基本烈度为Ⅵ度。
XX水库枢纽工程运行特性见表1—1。
表1—1枢纽工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
河流特征
1
枢纽控制集雨面积
Km2
8.35
2
集雨区干流全长
Km
3.55
3
多年平均降雨量
mm
955
4
多年平均径流深
mm
350
二
特征水位及库容
1
设计洪水位(P=3.3%)
m
505.57
2
校核洪水位(P=0.33%)
m
506.44
3
正常高水位
m
505.3
4
死水位
m
494.995
5
总库容
万m3
153.5
6
正常库容
万m3
137
7
死库容
万m3
15
8
设计灌面
万亩
0.2991
实际灌面0.2991万亩
三
大坝
1
坝型
均质土坝
2
坝顶宽
m
2.5
3
最大坝高
m
17
4
坝顶长度
m
130
5
坝顶高程
m
506.8
四
溢洪道
1
溢洪道型式
正槽
2
堰顶高程
m
502.8
3
溢洪道长度
m
4
泄槽宽度
m
24
五
放水设备
1
放水型式
涵卧管
2
进口底板高程
m
494.995
3
闸孔直径Ф
mm
4
最大放水流量
m3/s
0.5
5
输水涵洞长度
m
6
涵洞断面
m×m
0.5×1.2,0.6×0.6
左低涵、右高涵(宽×高)
7
卧管长
m
8
卧管断面
m×m
1.3×0.6,0.6×0.6
左低涵、右高涵(宽×高)
六
观测设备
1
垂直及水平位移观测点
个
6
2
浸润线观测点
个
无
3
渗透流量观测
处
无
4
渗透水浑浊度观测
处
无
5
水位观测
根
1
卧式水标尺
1.2水库枢纽工程安全鉴定的依据
1.2.1文件与资料
本次安全鉴定是依据水利部颁《水库大坝安全鉴定办法》文件精神,按《水库大坝安全鉴定导则》的要求结合XX水库的实际情况而进行的,主要资料是“四川省涪城区XX水库工程“三查三定”报告”与大坝设计、施工、整治资料和相关图纸等资料。
1.2.2本次安全鉴定工作依据的规范、标准及主要参考书
1.《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000
2.《中华人民共和国国家标准》GB50201—94
3.《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001
4.《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—93
5.《水工建筑物荷载设计规范》DL5077—1997
6.《水库大坝安全评价导则》SL258—2000
7.《中国地震动峰值加速度区划图》(2001)
8.《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1979年版)
9.《水力计算手册》
10.《水工设计手册》
11.高等学校教材《水力学》、《土力学》、《岩石力学》、《水工建筑物》、《土坝设计》、
《工程水文及水利计算》等
2XX水库建筑物质量评价
2.1水库枢纽工程现场检查
2006年2月初,在听取了XX水库管理所有关人员全面汇报的基础上,对枢纽各建筑物进行了现场检查。
对提出的问题,特别是在大坝、溢洪道、取水设施中存在的问题进行了认真分析和广泛深入地讨论,现将XX水库枢纽工程现场检查情况报告如下:
2.1.1水库大坝
XX水库大坝为均质土坝,最终建成后最大坝高17m。
水库大坝建成初期填筑质量较好,但坝体单溥,2001年9月19日洪灾后,出现轻微内滑痕迹,但尚未对水库正常运行造成危害,当年未进行整治。
经过近几年的运行使用,大坝内坡中段出现了30×8m(长×宽)的滑动面。
水库大坝内坡及外坡均为干砌块石,由于建成年代久远,现大坝内、外护坡已出现松散、翘脱、滑移。
大坝坝顶宽为2.5m,土质路,路缘原为单清条石衬护,大部分已风化,已看不清钻清纹路,还有的已移位,不能对坝顶起到良好的保护和稳固作用。
大坝堆石排水体距坝轴线过远,浸润线出现脱坡现象。
由于堆石排水体施工时反滤层做得很不规范,2005年在大坝中部堆石排水体上游出现了塌坑。
2.1.2溢洪道
XX水库现有正槽式溢洪道一座,位于大坝右肩。
溢洪道主要由进口段、控制段和陡槽段组成。
溢洪道原为浆砌毛条石,现已有跨踏,石块错位。
下游明渠段淤积严重,行洪断面缩小近1/3。
溢洪道闸房从未进行整修,房屋门、窗锈损较重,墙体内、外均无粉水保护,风化重。
2.1.3放水设施
左低涵控制闸门启闭不畅,闸叶变形,严重影响灌溉。
2.2大坝基础地质质量评价
2.2.1大坝基础地质条件
坝区原始沟谷呈宽缓的“U”字形,地貌属丘间沟谷地貌。
坝区位于XX帚状构造中石马坝——土门垭背斜南翼,背斜轴部距坝区较近,岩层产状倾向南西230~250度,倾角2~3度。
区内未见断层、滑坡等不良地质现象。
区域相对稳定,坝区在J3q3-1层砂岩中发育有2条裂隙,裂隙性质特征与库区砂岩中基本一致,泥岩中构造裂隙不发育,坝区稳定性好。
两坝肩均未发现有卸荷裂隙,同时坝区无相应的临空面存在。
坝区水文地质条件相对较简单,受其岩性及构造条件控制明显,坝区地层产状近于水平,含水条件较好的砂岩和相对隔水的砂质泥岩呈互层状相间分布,山体高度不大,沟谷在工程区较短,大气降水形成的地表径流易于汇集于库内,两岸坡地表水排泄条件好,而渗入条件差。
因而,地下水赋存条件亦差。
2.2.2溢洪道地质条件
XX水库溢洪道位于大坝右肩,溢洪道下伏基岩以砂质泥岩为主,相临山体以细粒长石石英岩屑砂岩为主,河床中基岩强风化带厚度比较薄,未发现有泥化夹层和大的裂隙存在。
2.3建筑物质量综合评价
通过上面叙述,可见水库大坝建成初期填筑质量较好,但坝体单溥,经过数十年的运行,现已出现轻微内滑。
内、外坝坡为干砌块石护坡由于建成年代久远,现大坝内、外护坡已出现松散、翘脱、滑移。
溢洪道为浆砌毛条石,现已有跨踏,石块错位。
下游明渠段淤积严重,行洪断面缩小。
浇灌放水洞左低涵控制闸门启闭不畅,闸叶变形,严重影响灌溉。
建筑物质量差。
3大坝运行情况评价
3.1大坝运行情况及处理
XX水库大坝为均质土坝,始建于1970年9月,1973年春再次加高,最终建成后最大坝高17m。
溢洪道位于大坝右端,因其过水流量不满足要求,于1973年将溢洪道从14m宽扩建到18m,于1974年从18m宽扩建到20m,在1982年,经洪水复核,溢洪道仍未达到要求,1984年再次对溢洪道进行扩宽,从20m扩宽到30米。
现溢洪道共四孔宽30米,净宽24m。
水库大坝建成运行近四十年后,大坝内坡出大块滑动面,同时内、外干砌块石护坡松动、移位,大坝出现病险。
该水库承担着XX、XX等重要集镇及绵梓公路的汛期安全。
同时保护下游2.18万人和2.58万亩耕地的安全。
水库放水设备左低涵、右高涵控制闸门变形放水使用不便。
溢洪道有护坡砌体跨踏,石块错位。
下游明渠段淤积严重。
闸房破旧,急需修护。
3.2大坝维护与安全监测
XX水库为小
(一)型水库,水库管理站在XX区水务局领导下,具体负责水库的工程管理、供水、防洪渡汛调度、多种经营等工作,从目前水库运行和管理来看,水库的工程管理已经制度化,但水库管理所缺乏工程技术人员,管理设施简陋,需在以后的整治工程中完善。
该工程的大坝观测系统不完整,只进行了水位、雨量、位移的观测,无法对大坝进行全面安全监测。
3.3大坝运行情况综合评价
综合本章所述,并根据水库大坝运行、维护和监测水平等方面的现状和《水库大坝安全评价导则》的要求,大坝运行情况可评为差。
4水库洪水复核
4.1流域概况
XX水库位于XX区XX镇孟津村境内,大坝位于XX河流域右岸,地理坐标:
东经104°57′23″,北纬31°39′27″,水库枢纽距XX城区36km,距XX镇0.5km。
水库坝址以上主河道长3.55km,河床比降15.76‰,集雨面积8.35km2。
该水库流域面积内地形属丘陵区,植被较好。
XX水库位于四川盆地丘陵区,流域内地形海拔在470.00m~560.00m左右,气温温和,雨量充沛但年内分布不均,常在7~9月形成强度大的大暴雨。
4.2设计洪水计算
4.2.1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规定,该水库总库容为153.5万m3,为小
(一)型工程,永久性主要水工建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5级,建筑物洪水标准为:
设计重现期为30~50年,校核重现期为300~500年。
本次复核采用设计重现期30年,校核重现期300年。
4.2.2设计洪水计算
1)河流特征
XX水库坝址以上主河道长3.55km,河床比降15.76‰,流域呈树状,坝址以上流域集雨面积8.35km2。
2)设计洪峰流量计算
本库流域无实测洪水资料,但有长系列暴雨资料,故采用推理公式法由暴雨推求设计洪峰流量。
推理公式为:
Qp=0.278ψSF/τn=f(F、L、J、S、n、μ、m)
式中:
Qp——最大流量(m3/s);
ψ——洪峰径流系数;
τ——流域汇流时间(h);
F——流域集雨面积(km2);
L——自出口断面沿主河道到分水岭的河流长度(km);
J——河道平均坡度;
S——暴雨雨力,即最大一小时暴雨量(mm/h);
n——暴雨公式指数;
μ——产流参数(mm/h);
m——汇流参数。
推求设计洪峰流量,必须确定上式右端的如下三组参数:
(1)流域特征参数F、L、J;
(2)暴雨参数S、n;
(3)产流参数μ和汇流参数m。
流域特征参数用原量算数据。
暴雨参数由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1979年版)(以下简称《手册》)上的等值线图查算。
产流参数μ和汇流参数m基本上按《手册》上推荐的方法计算。
各参数计算成果见表4—1和表4—2。
表4—1XX水库暴雨计算成果表
历时(h)
(mm)
CV
CS/CV
HP(mm)
P=3.33%
P=0.33
1.0
43.2
0.43
3.5
86.11
121.96
6.0
78
0.52
3.5
174.24
261.33
24.0
125
0.53
3.5
283.75
430
表4—2XX水库推理公式参数及设计洪峰流量表
P
(%)
F
(km2)
K
(km)
J
(‰)
n2
S2
(mm/h)
t0
(h)
μ
(mm/h)
m
Qp
(m3/s)
3.33
8.35
3.55
15.76
0.587
76.368
1.927
4.586
0.613
108.9
0.33
8.35
3.55
15.76
0.583
114.276
1.711
5.324
0.614
180.3
根据以上参数,按《手册》方法推求设计洪峰流量,成果见表4—2。
3)设计洪水过程线推求
设计洪水过程线推求也采用《手册》方法。
(1)设计洪水总量
设计洪水总量Wp,按下式计算:
Wp=0.1αHTPF(万m3)
式中:
F——流域面积(km2);
α——洪量径流系数;
HTP——历时T的设计暴雨量;
T=12.8F1/4(单峰型时)
HTP=H24P(T/24)1-n3,n3为6h~24h暴雨公式指数,H24P为年最大24小时设计暴雨量(mm),P为频率(%)。
上式中α查《手册》确定,H24P由表4—1给出。
设计洪水总量计算成果见表4—3。
表4—3XX水库设计洪水总量计算成果表
P(%)
T(h)
n3
H24P(mm)
HTP(mm)
α
Wp(万m3)
3.33
21.76
195.68
0.33
21.76
303.32
三八水库地处XX水库上游,洪汛期间该水库洪水直接泄入XX水库,XX水库实际上承担着三八水库与XX水库的调洪任务。
所以,XX水库的洪水总量等于与三八水库的线性迭加,其成果见下表:
表4—4计入三八水库后XX水库设计洪水总量成果表
频率P(%)
Qp(m3/s)
Wp(万m3)
3.33
161
480.81
0.33
267
727.31
(2)设计洪水过程线
按《手册》单峰洪水概化过程线模型,利用表4—2、表4—3的设计洪峰流量及设计洪水总量推求设计洪水过程线,由于基流量很小,可不计入。
4.2.3调洪计算
XX水库溢洪道为正槽溢洪道,堰顶净宽24m,堰顶高程502.8米,相应库容为77万立方米,采用简化三角形进行调洪计算。
成果见下表
表4—4XX水库调洪计算成果表
P(%)
堰顶高程Z正(m3)
V正(m3)
汛限水位Z限(m3)
V限(m3)
滞洪库容V滞(m3)
防洪库容V防(m3)
溢洪道下泄流量Qp(m3/s)
3.33
502.8
77
502.8
77
74
62.5
140.56
0.33
502.8
77
502.8
77
76.5
65
243.51
4.3溢洪道过水能力复核
XX水库溢洪道为开敞式正堰,XX水库溢洪道为正槽溢洪道,堰顶净宽24m,堰顶高程502.8米。
按堰流公式对现有溢洪道过水能力进行计算,成果见下表
表4—5XX水库溢洪道过水能力计算成果表
库水位Z库(m)
堰顶高程Z堰(m3)
堰顶水头H堰(m)
堰宽B(m)
下泄流量Qp(m3/s)
502.8
502.8
0
24
0
505.57
502.8
2.77
24
168.67
506.44
502.8
3.64
24
245.9
506.8
502.8
4
24
288
由上节调洪计算成果可以看出水库在设计洪水位时,要求溢洪道下泄流量应达到140.56m3/s,此时溢洪道过水水深为2.77m,过水流量为168.67m3/s,满足要求;水库在校核洪水位时,要求溢洪道下泄流量应达到243.51m3/s,此时溢洪道过水水深为3.64m,过水流量为245.9m3/s,满足要求。
4.4坝顶高程复核
根据本库多年平均最大风速V=13m/s、吹程D=300m、坝迎水面草皮护坡、洪水位段坝坡坡率m=2.08以及坝前平均水深H等资料,参考部颁《辗压式土石坝设计规范》SL274—2001计算坝顶超高。
考虑风速时非常运用情况下按多年平均最大风速计,正常运用情况下4级建筑物按多年平均最大风速的1.5倍计。
4.4.1有关参数
1.坝顶高程:
506.8m
2.堰顶高程:
502.8m
3.吹程D=0.3Km
4.多年平均最大风速Vf=13m/s
5.设计风速V=1.54Vf=1.54×13=20.02m/s
6.校核风速V2=Vf
7.设计超高a=0.50m
8.校核超高a=0.30m
4.4.2计算公式
1.水库安全超高:
d=hB+ahB=3.2k(2hL)tg2
2.浪高2HL=0.0166Vf5/4.D1/3
3.浪长2L=10.4(zn)0.80
计算成果见下表
表4-4计算成果见下表
项目
2hL(m)
hB(m)
a(m)
d(m)
设计情况
0.471
0.558
0.5
1.058
校核情况
0.274
0.325
0.3
0.625
4.4.3所需坝高计算
因XX水库大坝坝顶高程具体计算结果见表4—5。
表4—5坝顶高程计算表
P
(%)
Z洪
(m)
d
(m)
所需
(m)
现Z坝顶
(m)
3.33
505.57
1.058
506.628
506.8
0.33
506.44
0.625
507.065
由表4—5知,现坝顶高程为506.8m,小于校核洪水情况下所需的坝顶高程,故现水库大坝坝顶高程不满足规范规定的防洪标准要求。
4.5水库洪水复核结论
4.5.1水库洪水复核结论
水库枢纽工程主要建筑物大坝的抗洪能力,不满足国颁《中华人民共和国国家标准》GB50201—94和水利部颁《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000规定的30年一遇洪水设计和300年一遇洪水校核的标准的因此按《水库大坝安全评价导则》规定,该坝抗洪性能定为C级。
4.5.2水库防洪安全措施
由于洪水的随机性,超标准洪水可能发生,水库的安全渡汛问题应予以足够重视。
为此,应采取以下系列安全措施:
1.进一步健全和完善水库防洪指挥部领导班子,作到分工负责,任务落实到人。
2.做好汛前安全检查工作,对大坝、溢洪道、放水洞等,进行全面检查。
3.汛期坚持执行24小时值班与交接班制度,加强水库观测,及时掌握水情变化,并采取相应处置措施。
4.加强通讯联系,建立信息网络,确保防洪工作顺利进行。
5.组织防洪抢险队伍,备好抢险物资器材,做到常备无患。
5大坝渗流分析评价
5.1概述
XX水库位于XX区XX镇孟津村境内,大坝位于XX河流域右岸,水库枢纽距XX城区36km,距XX镇0.5km。
水库坝址以上主河道长3.55km,河床比降15.76‰,集雨面积8.35km2。
水库大坝为均质土坝,最大坝高17m,坝顶宽2.5m,坝长130m。
水库总库容153.5万m3,设计灌溉面积0.2991万亩。
该水库是一座以防洪、灌溉为主,兼有养殖等综合利用效益的小
(一)型水利工程。
枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设备组成。
水库的正常、设计和校核水位分别为505.3m、505.57m、506.44m,溢洪道堰顶高程为502.8m。
放水洞进口底板高程为494.995m,与死水位同高。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000规定,该水利枢纽属Ⅳ等工程,主要建筑物为4级建筑物。
基岩以砂质泥岩、泥质粉砂岩为主。
XX水库于1970年9月,1973年春再次加高大坝5米,同年建成。
坝基长80m,设核心齿槽3个,用黄泥夯实。
大坝施工主要采用人工挑土,鸡公车转运等,坝体采用东方红75马力履带拖拉机碾村,分层碾压土料厚度均控制在0.2m以内,碾压三次,局采用人工夯实,坝体填筑质量较好。
大坝最终规模达到17m。
XX水库大坝坝顶高程为506.8m,最大坝高17m,坝顶宽2.5m,坝顶轴线长130m。
大坝上游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:
2.08、1:
2.03,坡面为干砌石护坡;大坝下游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:
1.68、1:
3.1、1:
5.0、1:
2.83、1:
1.5,坡面为干砌石护坡。
5.2渗流分析
5.2.1目的
(1)确定坝体浸润线在各种工况下的位置和逸出点的高度,为校核坝坡稳定计算提供必需的资料;
(2)计算坝体的渗流量;
(3)计算坝体渗透坡降J,确定渗流稳定性态
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