某水庫大壩安全綜合評價報告

1、工程設計證書編號：A143004514工程勘察證書編號：181147-ky湖南省赫山區(qū)牛角坡水庫?。?）型水庫大壩安全綜合評價報告（審定稿）益陽市水利水電勘測設計研究院二。一一年九月設計單位 ：益陽市水利水電勘測設計研究院設計證號：A143004514水利行業(yè)乙級）勘察證號:181147-ky巖土工程乙級）院長：賈鵬輝總工程師 ：向新顏審查： 莊 稼項目負責： 周益安參加人員： 張群武 周益安 劉巧南陳躍清 陳 恒 黎 敏牛角坡水庫大壩安全綜合評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院目 錄牛角坡水庫工程位置圖牛角坡水庫樞紐平面布置圖牛角坡水庫主要工程特性表1、概述1.1鑒定工作概況1.2工程概況2

2、、現(xiàn)場安全檢查及存在的主要問題2.1大壩2.2泄水建筑物2.3輸水建筑物2.4其他附屬建筑物2.5近壩庫岸2.6結(jié)論3、工程質(zhì)量評價3.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件評價3.2工程施工質(zhì)量復核與評價3.3工程現(xiàn)狀質(zhì)量檢測與評價3.4結(jié)論4、大壩運行管理評價4.1水庫大壩的管理機構(gòu)、體制及規(guī)章制度4.2大壩運行4.3大壩維修4.4大壩安全監(jiān)測4.5結(jié)論5、防洪標準復核5.1設計洪水復核5.2調(diào)洪演算5.3水庫抗洪能力復核5.4結(jié)論6、滲流安全評價6.1壩體滲流安全評價6.2其他建筑物滲流安全評價6.3結(jié)論7、結(jié)構(gòu)安全評價7.1大壩結(jié)構(gòu)安全評價7.2其他建筑物結(jié)構(gòu)安全評價7.3結(jié)論8抗震安全復核9、結(jié)論

3、與建議9.1結(jié)論9.2建議附圖1、牛角坡水庫樞紐工程平面布置圖2、牛角坡水庫大壩縱剖面圖3、牛角坡水庫大壩橫斷面圖4、牛角坡水庫溢洪道平面圖、縱剖面圖5、牛角坡水庫涵管縱、橫剖面圖牛角坡水庫大壩安全評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院牛角坡水庫主要工程特性表序號指標名稱單位原設計本次復核備注水文1集雨面積kmi0.560.562干流長度km0.820.823干流平均坡降%o33334多年平均降雨量mm1482.71482.75p=5.0%寸設計暴雨HL面mm220.6220.6p=0.5%寸設計暴雨旳面mm336.0336.06設計洪水標準及流量ns/6.78P=5.0%設計洪水總量萬m/10

4、.8校核洪水標準及流量ns/10.84P=0.5%校核洪水總量萬m/17.3水庫1水庫水位校核洪水位m149.17149.10P=0.5%設計洪水位m148.93148.88P=5%正常畜水位m148.35148.35相對高程死水位m137.20137.202正常蓄水位時水庫面積畝60603庫容總庫容（校核洪水位）萬m12.1211.98序號指標名稱單位原設計本次復核備注正常畜水位庫谷萬m11.6411.54死庫容萬m0.750.75洪水最大下泄流量1設計洪水位時最大泄量6.016.23P=5.0%2校核洪水位時最大泄量10.2410.53P=0.5%四主要建筑物1壩型式均質(zhì)土壩均質(zhì)土壩壩頂高

5、程m149.80149.80最大壩咼m15.5015.50壩頂寬m5.05.0壩頂軸線長m80.080.02泄水建筑物溢洪道型式岸邊正槽式岸邊正槽式堰頂型式矩形明渠矩形明渠進口地板高程m148.35148.35進口段凈寬m6.06.0溢洪道全長m80.080.0消能形式無消能設施無消能設施3輸水建筑物（1）輸水涵序號指標名稱單位原設計本次復核備注輸水涵管碑石箱涵全線封堵涵管全長m85.0/進口底咼程m137.20/底板縱坡1/210/內(nèi)孔尺寸m0.45 X 0.8/五工程效益1灌溉面積畝6006002可養(yǎng)魚水面畝553防洪保護耕地面積畝/42004影響人口數(shù)量人/45005下游主要城鎮(zhèn)及交通干

6、線情況距重要城鎮(zhèn)距離km3535益陽市km7.57.5泥江口鎮(zhèn)距公路干線距離km2020S208-3 -牛角坡水庫大壩安全評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院1概述1.1鑒定工作概況1.1.1工作安排和進度受項目法人委托，我院承接了牛角坡水庫大壩安全綜合評價工作，具 體工作安排與進度見表1.1。工作安排與進度表表1.1序號時間工作內(nèi)容備注12011.7.11成立牛角坡水庫大壩安全論證工作小組包括水文、地質(zhì)、水 工等技術(shù)人員22011.7.13地形圖測量實地踏勘查閱有關(guān)歷史檔案資料復核確認有關(guān)基本資料（如：F、L、J 等）32011.7.15防洪安全復核42011.8.10地質(zhì)勘察（外業(yè)）520

7、11.8.15現(xiàn)場安全檢查62011.8.20提交地勘報告72011.8.25復核滲流安全在水文、地質(zhì)成果基 礎上復核82011.8.30復核結(jié)構(gòu)安全92011.9.5復核抗震安全、金屬結(jié)構(gòu)安全102011.9.10編制完成赫山區(qū)牛角坡水庫大壩安全 綜合評價報告1.1.2提供的成果報告赫山區(qū)牛角坡水庫大壩安全綜合評價報告包括：現(xiàn)場安全檢查評價、工程質(zhì)量評價、大壩運行管理評價、防洪標準復核、滲流安全評價、 結(jié)構(gòu)安全評價、抗震安全復核等。主要結(jié)論如下：工程質(zhì)量評價為不合格， 大壩運行管理評價為差，防洪安全性評價為B級，滲流安全性評價為C級,結(jié)構(gòu)安全性評價為 B級，根據(jù)水庫大壩安全評價導則SL258

8、-2000之大壩綜合評價方法，牛角坡水庫大壩評定為三類壩。益陽市水利 局組織專家對安全鑒定成果進行了核查，確定牛角坡水庫大壩為三類 壩。1.2工程概況1.2.1水庫工程位置牛角坡水庫位于益陽市赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)高洞村，東徑 112° 16'、北 緯28° 25'，位于資水一級支流志溪河流域，大壩下游距泥江口 20km,距 省道S308線4km。該水庫壩址以上控制集雨面積 0.56km2，干流長度0.82km，干流平均 坡降33%。，庫區(qū)風區(qū)長度為140m水域平均水深為13m多年汛期最大平 均風速為12.0m/s。l. 2.2主要效益牛角坡水庫是一座以灌溉為主，兼

9、有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的?。?）型水利工程。水庫設計總庫容12.12萬m,正常庫容11.64萬m,死庫容0.75萬m, 本次復核總庫容11.98萬m；水庫設計灌溉面積600畝，受益人口 1200 人；水庫有可養(yǎng)魚水面5畝；水庫下游防洪保護面積 4200畝，保護人口 4500 人。1.2.3樞紐的主要建筑物及其特性參數(shù)水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程149.80m（相對高程，以溢洪道控制段進口 處底板控制點高程為148.35m，下同），最大壩高15.50m,壩頂寬5.0m， 壩頂軸線長80m大壩上游從上往下坡比為 1 : 2.6、1:2.0，上游高程 1

10、42.30m設有一級平臺；大壩下游從上往下坡比為1： 2.0、1:3.1、1:2.2， 下游高程143.45m、138.20m處設平臺，平臺寬分別為 3.0m、4.5m。溢洪道位于大壩右岸山體，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，控制 段長12m底板寬6m進口底板高程148.35m;泄槽段長68m底板寬6 4m現(xiàn)狀溢洪道未襯砌，經(jīng)多年運行，毀壞嚴重，陡坡段兩側(cè)無導墻，另 外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪。輸水涵管距左壩端約27m處，凈尺寸為0.45 x 0.8m碑石箱涵，設計 最大放水流量0.2m3/s，全長85m,進口底板高程為137.20m,底板縱坡 1/210，現(xiàn)狀涵管四周滲漏嚴

11、重。1.2.4工程的簡要建設過程牛角坡水庫始建于1954年6月，1958年12月竣工，壩頂高程149.80m, 可蓄水量11.64萬m,原設計灌溉面積600畝，現(xiàn)實際灌溉面積500畝。牛角坡水庫由原益陽縣水電局設計并提供技術(shù)指導，由原巖子潭(公 社)組織有關(guān)技術(shù)人員及當?shù)厝罕娺M行施工。水庫樞紐工程施工時就地取 土、人工夯實，填筑土料多為兩岸山坡殘坡積物，大壩清基不徹底。1.2.5工程存在的主要問題(1) 大壩壩基滲漏嚴重壩體滲漏：大壩為均質(zhì)土壩，整體填筑質(zhì)量一般，其土體土主要為殘 坡積土、粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土組成，土體在長期的滲透水流作用下，結(jié) 構(gòu)遭到一定程度的破壞，透水性也較強；為中等透水層

12、，滲透系數(shù)不滿足 Kv 1 x 10-4cm/s規(guī)范要求。大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖為中等風化程度， 由于壩體填筑時對基礎清除不徹底，從而導致其巖體與填筑土體接觸不緊密，壩體與基巖接觸面形成接觸沖刷或接觸流失出現(xiàn)滲漏?，F(xiàn)場壓水試驗 表明，大壩下伏強風化巖石的透水率較大，表層巖石透水率為11.3 -16.2Lu ,滲漏現(xiàn)象明顯。大壩兩岸山體出露基巖為石英砂巖， 風化程度高， 節(jié)理、裂隙發(fā)育好，巖石較破碎，通過現(xiàn)場壓水試驗查明，兩岸山體上部 巖體透水率為13.3 18.2Lu，透水率較大，為中等透水帶，滲漏現(xiàn)象較為 嚴重。(2) 泄洪設施配套不完善溢洪道位于右壩端，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，

13、現(xiàn)狀溢洪道 控制段未襯砌，經(jīng)多年運行，毀壞嚴重，影響泄洪；陡坡段兩側(cè)無導墻； 出口無消能設施，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪， 危及大壩安全。(3) 輸水設施不滿足要求輸水涵管為碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年運行已部分損壞脫落，部分條石 錯位，造成涵管滲漏及堵塞嚴重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，四周滲漏嚴重, 給大壩安全造成隱患。(4) 大壩壩腳無排水設施，滲透水流沖刷壩體帶走泥沙。(5) 防汛通道不滿足防汛管理要求水庫現(xiàn)有建筑物連接通道長 0.3km，其路面均為土質(zhì)路面，未做加固 處理，經(jīng)多年運行，路面破壞嚴重，坑坑洼洼，無法滿足防汛物質(zhì)的及時 調(diào)運，急需進行路面整修硬化，以利于水庫防汛及

14、管理。(6) 大壩目前無任何觀測設施和設備，不滿足土石壩安全監(jiān)測技 術(shù)規(guī)范SL60-94的要求。(7) 水庫管理所無值班室。-7 -牛角坡水庫大壩安全評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院2、現(xiàn)場安全檢查及存在的主要問題根據(jù)國務院頒發(fā)的水庫大壩安全管理條例和水利部頒發(fā)的水庫 大壩安全鑒定辦法，益陽市水利局大壩安全鑒定領導小組組織益陽市水 利局、益陽市水利水電勘測設計研究院、赫山區(qū)水利局、泥江口鎮(zhèn)水利管 理站等有關(guān)單位的專家和工程技術(shù)人員于2011年8月15日對牛角坡水庫大壩進行了現(xiàn)場安全檢查，主要采用目測、現(xiàn)場測量、檢查運行管理單位 記錄資料等方法進行現(xiàn)場安全檢查。2.1大壩大壩為均質(zhì)土壩，壩頂

15、高程149.80m,最大壩高15.50m,壩頂寬5.0m, 壩頂軸線長80m大壩上游從上往下坡比為 1 : 2.6、1:2.0，上游高程 142.30m設有一級平臺；大壩下游從上往下坡比為1： 2.0、1:3.1、1:2.2， 下游高程143.45m、138.20m處設平臺，平臺寬分別為 3.0m、4.5m。該水庫大壩滲漏嚴重，下游壩坡腳多出逸出點逸出，滲漏量約每S18L， 且滲漏水沖刷壩體，影響壩體穩(wěn)定。大壩上游坡面原為草皮護坡，經(jīng)多 年來的風吹浪打，導致壩坡土體被沖刷掏空，上游坡坑洼不平。大壩下游 坡原有草皮護坡，部分已毀壞，導致壩體水土流失嚴重，部分甚至塌陷。2.2泄水建筑物溢洪道位于大

16、壩右岸山體，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，控制 段長12m底板寬6m,底板縱坡1/100,進口底板高程148.35m;泄槽段長 68m底板寬64m,底板縱坡1/4.4?，F(xiàn)狀溢洪道未襯砌，經(jīng)多年運行， 毀壞嚴重，陡坡段兩側(cè)無導墻，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道， 影響泄洪。2.3輸水建筑物現(xiàn)有輸水涵管結(jié)構(gòu)為三合土墓碑襯砌，距左壩端約 27m處，凈尺寸為 0.45 X 0.8 m碑石箱涵，設計最大放水流量 0.2m3/s，全長85m進口底板 高程為137.20m,底板縱坡1/210。當庫水位較高時，沿涵滲漏較嚴重。2.4其他附屬建筑物大壩壩腳無排水設施，滲透水流沖刷壩體帶走泥沙。水庫現(xiàn)有防

17、汛通道路面為土質(zhì)路面，未做加固處理，經(jīng)多年運行，路 面破壞嚴重，坑坑洼洼，防汛物質(zhì)難以調(diào)運。大壩目前無任何安全監(jiān)測設施和設備，不滿足土石安全監(jiān)測技術(shù)規(guī) 范SL60-94的要求。水庫無防汛值班室。2.5近壩庫岸水庫周圍植被覆蓋較好，庫盆兩岸無大的溪流，主要受上游匯水區(qū)降 雨地表徑流的季節(jié)性補給，固體徑流來源較小，無大的淤積問題及滑坡、 崩塌等庫岸穩(wěn)定問題。庫區(qū)地表分水嶺寬厚，無低矮鄰谷和埡口存在，封 閉條件良好，因此，不存在庫區(qū)滲漏問題。2.6結(jié)論現(xiàn)場安全檢查表明，大壩存在壩體、壩基滲漏。其次，現(xiàn)狀溢洪道未 襯砌，經(jīng)多年運行，毀壞嚴重，陡坡段兩側(cè)無導墻，不能安全泄洪。另外 輸水涵管為三合泥砌條石

18、箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過年運行，老化逐年加劇，導致管 周滲漏嚴重。根據(jù)檢查所發(fā)現(xiàn)的問題，嚴重影響牛角坡水庫大壩的安全運行，根據(jù) 大壩安全鑒定辦法的有關(guān)規(guī)定，專家組確定牛角坡水庫大壩為三類壩。3、工程質(zhì)量評價3.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件評價3.1.1前言為配合牛角坡水庫安全鑒定工作，受益陽市赫山區(qū)水利局委托，我院于2011年8月10日至2011年8月20日對水庫大壩及建筑物進行了安全 鑒定階段地質(zhì)勘察，并編寫了本階段工程地質(zhì)勘察報告。主要目的是查明 壩址、壩體及兩岸山體的工程地質(zhì)情況，找出滲漏原因及影響壩體安全的 不利因素，獲取壩基及兩岸巖層的各項物理指標，提出設計所需的有關(guān)地 質(zhì)參數(shù)，為大壩的安全鑒定提

19、供必需的地質(zhì)依據(jù)。本次勘察共鉆孔4個，最大孔深30.0m最小孔深6.0m，總進尺83m。 所完成的勘探試驗工作量見表 3-1 °完成工作量一覽表表3-1序號項目名稱單位數(shù)量11: 1000地質(zhì)平面測繪12庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查工日23鉆孔m/孔83/44取原狀土（巖）樣組125壓水試驗段/孔8/46注水試驗段/孔12/43.1.2壩區(qū)地形地貌水庫壩區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，壩端兩岸山頂高程一般為120 160m 庫底寬緩，兩岸地形較為對稱，左岸山坡角 4565°,右岸山坡角40 60°。壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀1525°/ 2050°。壩址區(qū)未見有滑坡、崩塌等 不

20、良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然山坡較穩(wěn)定。3.1. 3地層巖性庫區(qū)出露地層主要為第四系覆蓋層和元古界板溪群（Pt）巖層。由新 到老分述如下：（1）第四系覆蓋層 人工填土（Q）：紅褐色，以殘坡積土為主，主要由粉質(zhì)粘土、粘土、 粘土夾沙、砂卵石組成，沙為粗砂，卵石直徑約 3mm-8mjm極為疏松。為 壩體人工填筑土，分部不均勻，物理力學性質(zhì)差異較大。 沖積堆積（Qal）:主要為粉質(zhì)粘土層夾少量砂卵礫石，黃褐色，含 黑色鐵錳質(zhì)結(jié)核。結(jié)構(gòu)較密實，含水量較低，可 -硬塑狀。分布較均勻， 物理力學性質(zhì)差別不大。 殘坡積土（ Qdl ）：黃褐色、紅褐色，為砂質(zhì)板巖的風化產(chǎn)物，主要 以礫質(zhì)粘土為主，局部呈粘土狀，結(jié)構(gòu)較

21、緊密，分布較廣。（2）元古界板溪群（R）巖層元古界板溪群巖層在該區(qū)域分布較廣泛， 壩區(qū)出露地層為主要為泥質(zhì) 頁巖夾變質(zhì)板巖，黃色、黃褐色，呈厚層塊狀，兩岸山體風化程度較高， 巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育。3.1. 4地質(zhì)構(gòu)造壩區(qū)位于雪峰山弧形構(gòu)造東北轉(zhuǎn)折端，受其影響，區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā) 育，但運動年代久遠，早已穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)無新的構(gòu)造活動，相對穩(wěn)定。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（1:400萬）（GB18306-2001，工 程區(qū)地震動峰值加速度為 0.05g，地震動反應譜特征周期為 0.35s，場地 地震基本烈度為切度，屬相對穩(wěn)定地區(qū)。區(qū)內(nèi)未見大的斷裂或活動斷裂通過，區(qū)域穩(wěn)定性較好。3.1. 5水文地質(zhì)條件壩區(qū)

22、地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水，為簡單型水文地質(zhì)條件?；鶐r裂隙水儲存運移于基巖裂隙中，接受大氣降水、地表水、上部松 散堆積層孔隙水補給，向相對低洼處排匯，水量較貧乏。松散堆積層孔隙 水儲存運移于第四系松散堆積層孔隙中，接受大氣降水及地表水補給，并 與地表水呈季節(jié)性互補關(guān)系，富水性、水位變化、排泄條件受堆積物孔隙 度、周邊地表水體等多種因素制約。地下水對構(gòu)筑物鋼筋砼無腐蝕作用。 本次勘探對壩基及兩岸山體基巖進行了壓水試驗共計10段/5孑L、壩體注水試驗12段/4孑L,試驗成果見表3-2、表3-3。根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287-99附錄J巖土滲漏分級 標準，按滲透試驗

23、K值和透水率q值進行分級，將該壩區(qū)分為兩個透水帶： 中等透水帶：主要為部分壩體填筑土、兩岸山體殘坡積層，該區(qū)風 化剝蝕現(xiàn)象較嚴重，巖土體密實度低，呈中等透水性。 相對不透水帶：主要為弱微風化巖體中。注水試驗成果表3-2鉆孔編號試驗深度(m)試驗段長(m)試段高程(m)P Q曲線透水率(Lu)巖芯采取率ZK115.5 20.55.0134.3 -129.3B18.280%20.5 24.54.0129.3 -125.3B8.685%ZK211.5 16.55.0138.3 -135.3B13.679%16.5 20.54.0135.3 -131.3B8.286%ZK310.5 15.55.013

24、9.3 -134.3B13.480%15.5 19.54.0134.3 -130.3B5.786%9.5 14.55.0140.3 -135.3B13.384%ZK414.5 18.54.0135.3 -131.3B6.985%壓水試驗成果表3-3鉆孔編號試驗深度(m試驗段長(m試段高程(m試驗方法滲透系數(shù)(cm/s)ZK11.5 3.92.4148.3 145.9鉆孔常水頭注水試驗3.4 X 10-44.8 7.02.2145 142.86.5 X 10-47.5 10.63.1142.3 139.23.8 X 10-411 14.03.0138.8 135.86.8 X 10-4ZK21.

25、5 3.82.3148.3 1469.2 X 10-44.6 6.92.3145.2 142.95.5 X 10-47.5 10.63.1142.3 139.26.2 X 10-4ZK32.0 4.52.5147.9 145.42.9 X 10-45.0 7.02.0144.9 142.96.5 X 10-47.5 10.53.0142.4 139.46.8 X 10-4ZK41.5 3.52.0142 1403.6 X 10-44.5 7.82.3139 135.76.8 X 10-43.1.6工程地質(zhì)條件評價根據(jù)鉆孔資料，大壩為均質(zhì)土壩，整體填筑質(zhì)量一般，透水性較強； 為中等透水層；大壩壩

26、基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖風化程度較強，巖石節(jié)理裂 隙較發(fā)育，由于壩體填筑時對基礎清除不徹底。大壩存在壩體和壩基滲漏 問題。3.2工程施工質(zhì)量復核與評價(1) 大壩大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程149.80m,最大壩高15.50m,壩頂寬5.0m, 壩頂軸線長80.0m。大壩整體填筑質(zhì)量一般，其施工方法是采用木夯和石夯實，壩體填筑 土料主要來源于附近山坡，為碎屑巖風化后的殘坡積物，成分以含少量礫 的粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土為主，土體中雜質(zhì)含量高，土料均一性差，填土 性質(zhì)不均一，孔隙率較大，透水性較強，導致大壩滲漏；大壩清基時未徹 底，未進行深層開挖，且未對接觸帶部位進行防滲處理，導致上部壩體與 壩基接觸不甚緊

27、密，容易形成滲漏通道，整體工程質(zhì)量較差。(2) 其他建筑物溢洪道位于大壩左壩端山體，型式為岸邊正槽式，溢洪道底板及兩側(cè) 基底均為基巖。進口段為為上壩公路，控制段坡角較陡，邊坡穩(wěn)定性及抗 沖刷能力差，且長年失修，嚴重沖毀變形，且淤積嚴重，雜草叢生。影響 大壩安全泄洪。涵管為三合泥砌條石箱涵結(jié)構(gòu)，涵管基礎為基巖，受當時物質(zhì)條件限 制，塊石易風化，砂漿的拌制質(zhì)量較差，經(jīng)過幾十年的運行，構(gòu)成涵管的 條石中之間砂漿經(jīng)過多年運行已部分損壞脫落，部分條石錯位，造成涵管滲漏及堵塞嚴重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，存在滲漏通道，當庫水位較高 時，沿涵滲漏較嚴重。3.3工程現(xiàn)狀質(zhì)量檢測與評價(1) 大壩滲漏嚴重水庫大壩

28、為均質(zhì)土壩，壩體填筑土料主要來源于附近山坡，為碎屑巖 風化后的殘坡積物，成分以含少量礫的粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土為主，土體 中雜質(zhì)含量高，土料均一性差，填土性質(zhì)不均一，孔隙率較大，透水性較 強，導致大壩滲漏。通過現(xiàn)場注水試驗，填土滲透系數(shù)值為7.2 X 10-47.4 x 10-4cm/s，滲透系數(shù)不滿足 Kv 1 X 10-5cm/s規(guī)范要求。大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖為中等風化程度，巖石節(jié)理裂隙較發(fā) 育，由于壩體填筑時對基礎清除不徹底，從而導致其巖體與填筑土體接觸 不緊密，當庫水位較高時，壩體與基巖接觸面形成接觸沖刷或接觸流失出 現(xiàn)滲漏?，F(xiàn)場壓水試驗表明，大壩下伏強風化巖石的透水率較大，表層巖

29、 石透水率為11.316.2Lu，滲漏現(xiàn)象明顯。大壩兩岸山體出露基巖為石英砂巖，山體外觀為山舌狀，向河床延伸 較遠，長期在水的作用下，風化程度高，節(jié)理、裂隙發(fā)育好，巖石較破碎， 通過現(xiàn)場壓水試驗查明，兩岸山體上部巖體透水率為13.318.2Lu ,透水 率較大，為中等透水帶，滲漏現(xiàn)象較為嚴重。大壩各區(qū)物理力學性質(zhì)指標推薦值見表 3-4。(2) 其他建筑物溢洪道位于大壩左壩端山體，型式為岸邊正槽式，溢洪道底板及兩側(cè) 基底均為基巖。進口段為為上壩公路，控制段坡角較陡，邊坡穩(wěn)定性及抗 沖刷能力差，且長年失修，嚴重沖毀變形，且淤積嚴重，雜草叢生。影響大壩安全泄洪。涵管為三合泥砌條石箱涵結(jié)構(gòu)，涵管基礎為

30、基巖，受當時物質(zhì)條件限制，塊石易風化，砂漿的拌制質(zhì)量較差，經(jīng)過幾十年的運行，構(gòu)成涵管的 條石中之間砂漿經(jīng)過多年運行已部分損壞脫落，部分條石錯位，造成涵管 滲漏及堵塞嚴重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，存在滲漏通道，當庫水位較高 時，沿涵滲漏較嚴重。3.4結(jié)論(1) 牛角坡水庫位于雪峰山脈東北轉(zhuǎn)折端，屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌。從區(qū)域地質(zhì)上看，庫區(qū)大體位于新華夏系雪峰弧形構(gòu)造北段向東偏轉(zhuǎn)部位 末端附近，兩岸植被覆蓋良好。壩址區(qū)未見有滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì) 現(xiàn)象，自然山坡較穩(wěn)定。(2) 工程區(qū)范圍內(nèi)地震動峰值加速度為 0.05g，地震動反應譜特征周 期為0.35s，場地地震基本烈度為W度。(3) 水庫存在壩體和

31、壩基滲漏等工程地質(zhì)問題，建議對大壩進行防滲處理；對溢洪道進行整修加固；封堵輸水涵，新開輸水隧洞。(4) 在下階段除險加固初步設計時，應補充適當?shù)牡乜迸c試驗工作， 詳細查明大壩及附屬建筑物的地質(zhì)情況，復核本階段相關(guān)地質(zhì)參數(shù)，對天 然建筑材料等進行詳細調(diào)查。綜上，牛角坡水庫大壩工程質(zhì)量評價為：不合格。-16 -牛角坡水庫大壩安全評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院工程區(qū)巖土物理力學指標建議值表表3-4土類含水率W(%)濕密度P(g/cm3)干密度p s(g/cm3)孔隙 比e比重G液 限WL(%)塑 限W(%)液性指 數(shù)Il塑性指 數(shù)Ip壓縮系數(shù)1-2 a v-1(Mpa )壓縮模量(MPa)內(nèi)摩

32、擦角0 ( ° )凝聚力CKPa垂直滲透系數(shù)kv(cm/s)水平滲透系數(shù)kH(cm/s)允許滲透 坡降 (流土)允許承載力CqsCqs壩體填土32.51.781.341.02 2.73 42!.1 23.00.4819.10.6253.8616.617.2 18.5 17.5 7.2-4X 10-47.4 X 100.5/泥質(zhì)頁巖強風化中厚層狀泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖3密度r=2.60g/cm飽和抗壓強度 R=1822MPa 抗剪：f=0.50抗剪斷：f' =0.60 c ' =0.01MPa fk=800kpa夾變板巖弱風化中厚層狀泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖3密度r=2.70g/

33、cm飽和抗壓強度 R=2634MPa 抗剪：f=0.58抗剪斷：f ' =0.75 c ' =0.2 0.3MPa fk=1500kpa說明：此表中各力學指標平均值均為土的室內(nèi)試驗成果的算術(shù)平均值17牛角坡水庫大壩安全綜合評價報告益陽市水利水電勘測設計研究院4、大壩運行管理評價4.1水庫大壩的管理機構(gòu)、體制及規(guī)章制度牛角坡水庫自建成后即由赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)水利管理站管理，無專職管理人員，而是聘請附近居民代為管理。水庫無防汛值班室和防汛物質(zhì)倉庫等，無法滿足水庫正常管理及防汛 工作的需要，影響水庫防汛工作。另外，牛角坡水庫現(xiàn)有防汛調(diào)度及搶險條件差，無水文測報及安全監(jiān)測設施。4.2大壩運

34、行牛角坡水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物組成。該水庫始建于1954年6月，1958年12月竣工蓄水，水庫由原益陽縣水電局設 計并提供技術(shù)指導，由原巖子潭（公社）組織有關(guān)技術(shù)人員及當?shù)厝罕娺M 行施工。水庫樞紐工程施工時就地取土、人工夯實，填筑土料多為兩岸山 坡殘坡積物，大壩清基不徹底。2003汛期水庫高水位時壩腳發(fā)現(xiàn)細泥沙隨水流出，并逐年加劇。2008年汛期低位輸水涵出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。溢洪道未配套加固，1989年垮塌，至今一直未進行加固維修，水庫一當水庫水位達148.00m時，發(fā)現(xiàn)下游壩坡腳多出逸出點逸出，且滲漏 量較大。4.3大壩維修水庫運行以來，沒有對水庫過行過大的維修，只是做了一些

35、小范圍的 應急處除處理。因資金困難，水庫出現(xiàn)的其他險情均未得到有效根治，近年來一直控蓄運行。4.4大壩安全監(jiān)測由于該水庫屬?。?）型水庫，沒有設立資料庫，加上管理人員經(jīng)常 變動，經(jīng)費緊張，到目前為止，大壩安全監(jiān)測方面無任何觀測設施和設備, 不滿足土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 SL60-94的要求。4.5結(jié)論（1）牛角坡水庫制定了水庫管理規(guī)章制度及年度工作計劃，基本按 審定的年度防洪及調(diào)度計劃合理運用，但缺乏水文測報。（2）大壩曾針對嚴重險情進行過針對性加固處理，但受資金限制， 部分問題未得到根治，目前水庫仍存在著壩基滲漏、輸水設施滲漏、溢洪 道破壞等問題。（3）大壩安全監(jiān)測方面無任何觀測設備設施，都

36、是憑外表觀察，不 利于問題的及時發(fā)現(xiàn)。綜上，牛角坡水庫大壩運行管理評價為：差。-31 -5、防洪標準復核5.1設計洪水復核5.1.1工程等級及洪水標準牛角坡水庫設計總庫容12.12萬m （本次復核值），正常庫容10.50 萬ml,水庫原設計灌溉面積600畝，現(xiàn)實際灌溉面積500畝。根據(jù)水利 水電工程等級劃分及洪水標準 SL252-2000和防洪標準GB50201-94 的有關(guān)規(guī)定，確定牛角坡水庫為小（2）型水庫，屬V等工程，主要建筑 物級別為5級。牛角坡水庫位于低山丘陵區(qū)，水庫大壩為均質(zhì)土壩，遵照水利水電 工程等級劃分及洪水標準 SL252-2000和防洪標準GB50201-94的有 關(guān)規(guī)定，

37、此次復核確定其防洪標準為：20年一遇設計，200年一遇校核。5.1.2基本資料牛角坡水庫位于湖南省益陽市赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)高洞村，居東徑112°16'、北緯28° 25',屬資江一級支流志溪河流域。水庫壩址控制集雨面 積0.56km2，壩址以上干流長度0.82km,干流平均坡降為33%。庫區(qū)內(nèi)多 為低山丘陵地帶，地表植被覆蓋一般。流域內(nèi)無大的水利工程，該水庫無 外引面積。牛角坡水庫缺乏完整的、長系列的水文實測資料，故本次洪水復核參 照湖南省暴雨洪水查算手冊（1984年9月出版，以下簡稱查算手冊） 的方法推算。5.1.3設計暴雨牛角坡水庫壩址控制集雨面積為 0.5

38、6km2，小于500km,符合查算 手冊的適應范圍根據(jù)牛角坡水庫所處地理位置和控制集雨面積，查查算手冊圖三 得流域中心H24點均=112mm由圖四查得變差系數(shù)Cv=0.49，由設計頻率p及 Cv=0.49 查表（二）得 Kp=5.o%=1.97、KP=o.5%=3.OO。貝卩 20 年一遇點雨量為 112 x 1.97=220.6mm 200 年一遇點雨量為 112X 3.00=336.0mm。由查算手冊圖一知該流域?qū)俦┯暌恢聟^(qū)第7區(qū)。根據(jù)本水庫集雨面積為0.56km2，在10詬以內(nèi)，可視為設計點雨量已籠罩水庫集雨面積， 不必進行點、面的轉(zhuǎn)換，點、面雨量折算系數(shù)a取1,則20年一遇面雨量 為2

39、20.6mm 200年一遇面雨量為336.0mm其它有關(guān)參數(shù)的查算結(jié)果見表 5.1.3。牛角坡水庫設計暴雨參數(shù)表 5.1.3項目單位P=5%P=0.5%備注1.973.001、集雨面積F=0.56km2、統(tǒng)計參數(shù)Hm 點均=112mmCv=0.49Cs=1.7153、點面關(guān)系系數(shù)a =14、降雨初損10=27mmH24點mm220.6336.0H24面mm220.6336.0n20.6650.610n30.7230.696Hmm82.5109.6mm119.1168.2Ftmm150.3220.5Hl2mm182.1272.2H- H 1mm36.758.6H3-H3mm31.152.2H12

40、-H6mm31.851.7H24-H12mm38.563.8R總mm193.6309.0書0.750.80R上mm145.2247.25.1.4設計洪峰流量牛角坡水庫壩址控制集雨面積 0.56km2，壩址以上干流長度0.82km, 干流平均坡降33%。根據(jù)牛角坡水庫庫區(qū)的地理位置查查算手冊，屬 產(chǎn)流分區(qū)第H區(qū)，降雨初損為27mm利用推理公式求得牛角坡水庫二十年 一遇的地面洪峰流量為6.7m3/s ,二百年一遇的地面洪峰流量為10.7m3/s , 其它有關(guān)參數(shù)見表5.1.4。牛角坡水庫設計洪水參數(shù)表 5.1.4項 目單 位P=5%P=0.5%92.962.96m0.2460.246Th1.801

41、.60Q上mm/s6.710.7刀Q上im/s22.638.5Q上m /刀Q上i0.2950.278Q下mm/s0.540.69 Q下m/s0.040.05W1o4m10.817.35.1.5入庫洪水過程線參照查算手冊，牛角坡水庫的地面徑流過程采用徑流分配系數(shù)法進行分配，地下徑流過程采用三角形分配法進行分配，由此求得的入庫洪水過程見表5.1.5及圖5.1.5。牛角坡水庫入庫流量過程表 5.1.5 t (h)q( m/s) t (h)3Q (m/s )P=5%P=0.5%P=5%P=0.5%00.040.05130.540.6914.507.48140.500.6426.7810.84150.4

42、60.5933.566.04160.420.5442.273.94170.380.4951.833.18180.350.4461.532.61190.310.3971.352.24200.270.3481.141.86210.230.2990.951.53220.190.25100.831.27230.150.20110.731.09240.120.15120.570.795.2調(diào)洪演算5.2.1調(diào)洪計算的基本原則根據(jù)牛角坡水庫的具體實際情況，溢洪道進口控制段為矩形明渠，進 口控制寬度為6.0m,進口底板高程148.35m,底板縱坡1.0%,根據(jù)該實際 情況對水庫進行調(diào)洪演算，此時仍以正常蓄水

43、位148.35m起調(diào)。此次調(diào)洪計算的基本原則：在不改變該水庫原設計規(guī)模的基礎上進行調(diào)洪，故本次 調(diào)洪計算以正常蓄水位148.35m起調(diào)，當溢洪道的泄流量小于入庫洪水流 量時，庫水位上漲滯洪，溢洪道的泄流量等于入庫流量時，庫水位達到該 次洪水過程之最高位，隨后庫水位逐漸回落至起調(diào)水位。同時，為水庫的 安全起見，其它輸水設施不參與泄洪。522調(diào)洪計算的基本方程根據(jù)水量平衡原理，調(diào)洪計算的基本方程為：(Qi + Q) t /2 ( q i + q2) t 12= V 2 Vi= V式中：Q、Q時段 t始末入庫流量，單位：mVsqi、q2時段 t始末出庫流量，單位：ni/sVi、V2時段 t始末水庫蓄

44、水量，單位：n/s t計算時段，單位：s5.2.3調(diào)洪計算的基本資料(1) 入庫流量的基本資料牛角坡水庫沒有進行入庫流量觀測，因此其入庫流量過程只能參照查算手冊推算，詳見“ 5.1.5入庫洪水過程線”。(2) 庫容曲線此次調(diào)洪計算采用水庫管理所提供的庫容曲線，水庫水位庫容關(guān)系見圖 5.2.3-1。(3) 泄流曲線牛角坡水庫溢洪道進口控制段為矩形明渠， 進口控制寬度為6.0m,進 口底板高程148.35m,底板縱坡1.0%。參照溢洪道設計規(guī)范SL253-2000 的有關(guān)規(guī)定，泄流量按近似明渠均勻流進行計算： 1 1 /6q 二 AC RiC RR = A/xn式中：a過水斷面積，mC謝才系數(shù)R水

45、力半徑，mx濕周，mi 渠底縱坡，取i=0.010n 按SL253-2000表A.7確定，本次取 n=0.025。利用上式求得庫水位與溢洪道泄流量的關(guān)系如表5.2.3及圖5.2.3-2。庫水位下泄流量曲線表 5.2.3庫水位(m)148.35148.45148.55148.65148.75148.85148.95149.05下泄流量(m/s)00.391.152.183.444.796.297.92庫水位(m)149.15149.25149.35149.45149.55149.65149.75149.80下泄流量(m/s)9.7911.6413.6015.7818.0520.4122.6923

46、.935.2.4調(diào)洪計算的方法和結(jié)果根據(jù)調(diào)洪計算的基本原則和基本資料，利用調(diào)洪計算的基本方程，采 用試算法進行調(diào)洪計算，詳見表 5.2.4。防洪水位復核表表 5.2.4頻率P (%50.5最咼水位Z(m)148.93149.17相應庫容v(。斶11.6412.12相應泄量q(m/s)6.0110.245.3水庫抗洪能力復核5.3.1壩頂高程復核根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范SL274-2001，水庫大壩的頂部高程,等于水庫在不同運行情況下的靜水位與相應的超高之和，取相應組合的最大值為水庫大壩的頂部高程。壩頂超高y參照SL274-2001計算：Y 二R+e+A式中：R最大波浪在壩坡上的爬高，m可按SL

47、274-2001附錄A計 算（詳情附后）e最大風壅水面高度，m可按SL274-2001附錄A計算。A安全加高，m根據(jù)SL274-2001中表531確定為：設計情況取A=0.5m,校核情況取A=0.3m。 波浪要素的計算:0.45嘰訶叫W2丿gHmw2i gH mnL°7亦1)J0.13th00018 WDTm =4.438hm.5IgTm thmth2兀式中：hm平均波高，mV設計風速，多年汛期最大風速平均值為12.0m/s，設計情況取 V=1.5 x 12.0=18.0m/s，校核情況取 V=12.0m/s ;D風區(qū)長度，根據(jù)庫區(qū)地形圖可知 D=140mH水域平均水深，取 H=13

48、mT平均波周期，sLm平均波長，mg重力加速度，取g=9.81m/s2 設計波浪爬高R的計算:因為m=2.6（1.55.0），所以設計波浪爬高按下式計算：R= KpK K仁 hmLm1m式中：K）累積頻率換算系數(shù)，按 SL274-2001表A.1.13確定，本次 取 Kp=1.84。匕一斜坡的糙率滲透性系數(shù)，按SL274-2001表A.1.12-1確定,取 K =0.85。K經(jīng)驗系數(shù)，按SL274-2001表A.1.12-2確定。 風壅水面高度e的計算：kw2d-ecos:2gHm式中：K綜合摩阻系數(shù)，取3.6 X10"6。B 計算風向與壩軸線法線的夾角，本次取 B =0°

49、。壩頂超高計算成果見表531 。依據(jù)規(guī)范計算得其大壩頂部要求最低高程為149.80，與該水庫現(xiàn)有壩頂高程149.80m基本持平，故該水庫大壩現(xiàn)狀的抗洪能力滿足規(guī)范要求。牛角坡水庫大壩頂部要求最低高程表 5.3.1項目名稱單位P=5%P=0.5%最大波浪爬高Rm0.3650.227最大風壅水面咼度em0.0010.0003安全加高Am0.50.3壩頂超高丫m0.8660.527相應頻率下最高水位Zm148.93149.17大壩頂部要求最低高程m149.80149.70532泄洪安全性復核溢洪道為岸邊正槽式，位于大壩右岸山體上，控制段底板高程148.35m,寬6.0m,縱坡1.0 %，溢洪道兩側(cè)導

50、墻及底板均未襯砌；溢洪 道控制段導墻兩側(cè)均為自然山體，頂部高程滿足溢洪道設計規(guī)范要求 的最低高程149.47m (校核洪水位149.17m+安全超高0.3m)。因此，牛角 坡水庫溢洪道控制段現(xiàn)狀導墻頂部高程滿足防洪要求；另外，該溢洪道無 泄槽段，無消能設施。牛角坡水庫防洪保護耕地面積0.42萬畝，下游影響人口數(shù)量0.45萬 人，距泥江口鎮(zhèn)6km距益陽市區(qū)35km距S308公路20km,距縣道(X127) 5公里。水庫一旦潰壩，勢必沖毀下游保護區(qū)內(nèi)耕地，威脅下游居民的生 命財產(chǎn)安全，給當?shù)厣鐣敖?jīng)濟造成不可估量的損失。5.4結(jié)論(1) 根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本次復核確定牛角坡水庫大壩 防洪標準為：20年一遇設計，200年一遇校核。(2) 根據(jù)壩頂高程計算成果，水庫大壩的實際抗洪能力滿足國家現(xiàn) 行規(guī)范要求。