北关水库大坝安全复核报告(大坝安全监测中心)

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1、遵义市汇川区北关水库大坝安全复核报告贵州省大坝安全监测中心二00七年三月工程名称：遵义汇川区北关水库工程工程阶段：大坝安全复核阶段批 准：罗 恒审 查：杨卫中 许贵仲 潘秋林校 核：严 斌编 写：张健民 杨汉海参加工作人员：郭应杰 康 蓉 杨 涛 许 宏 陈 浩 晏卫国 王鸿飞单位名称：贵州省大坝安全监测中心单位地址：贵州贵阳宝山南路27号凯尼大厦19楼邮 编：联系电话：(0851) 传 真：(0851)电子邮箱：dbaqjc目 录前 言11 工程概况21.1 概述21.2 工程设计21.3 工程施工21.4 工程枢纽现状22 工程质量评价72.1 概述72.2 区域及库区地质概况72.3 水

2、库工程地质条件82.4 坝址区工程地质条件82.5 工程质量评价82.6结论及建议93 大坝运行管理评价113.1 概述113.2 运行管理机构113.3 水库运行情况113.4 大坝维修113.5 大坝安全监测情况113.6 运行管理评价124 防洪标准复核134.1 概述134.2 采用规范134.3 流域及泄洪工程概况134.4 基本资料和参证站134.5 工程等级及设计洪水标准复核134.6 设计暴雨复核134.7 设计洪水复核164.8 调洪计算174.9 水库抗洪能力复核254.10 溢洪设施泄洪能力复核264.11 工程防洪标准评价结论265 结构安全评价275.1 概 述275

3、.2 计算参数及控制标准275.3 应力计算295.4拱座稳定分析335.5 重力墩稳定和应力分析365.6 2#副坝安全评价395.7 溢洪及消能设施安全评价395.8放水设施安全评价405.9结构复核结论406 渗流安全评价416.1 概述416.2 水文地质条件416.3渗漏分析416.4 评价结论417 抗震安全复核438 金属结构安全评价448.1 概述448.2 基本情况448.3 现场检查情况448.4 评价结论449 大坝安全综合评价459.1 工程质量评价459.2 运行管理评价459.3 防洪安全评价459.4 结构安全评价459.5 渗漏安全评价459.6 抗震安全复核4

4、69.7 金属结构安全评价469.8 大坝安全综合评价469.9 今后工作的建议4610 附件及附图4710.1 附件4710.2 附图47前 言北关水库工程位于遵义市汇川区董公寺镇和平村，距遵义市城区约8km，距新遵绥路200m，有3.5m宽乡村公路直通大坝，交通便利。水库地处长江流域乌江水系高坪河支流，坝址以上集水面积2.1km2。工程任务以灌溉、供水为主，设计灌溉面积3000亩，实际灌溉面积500亩，设计日供水量为1900吨。北关水库是在原曲家沟水库扩建的基础上兴建的水库。由原遵义市水电局（现红花岗区）设计，董公寺镇政府组织受益群众投工修建。工程于1977年12月动工，1980年5月建成

5、蓄水。蓄水后水库出现渗漏问题，1982年元月原遵义市水电局提出防渗处理设计方案，1982年11月至1983年6月，由贵州省水利二处灌浆队对水库进行了灌浆处理，1986年2月进行灌浆工程验收，之后水库蓄水至今。1986年水库功能开始转型，由农业灌溉向企业及村民供水。北关水库所在的董公寺镇原属红花岗区境内，水库原来业务主管单位为红花岗区水利局，下设北关水库管理所，2004年6月撤地并市，业务单位变更为遵义市汇川区水利局。目前水库主坝坝体渗漏严重，2#副坝右岸山体也存在渗漏，影响水库安全运行及效益发挥，加之水库地处遵义市中心城区上游，距汇川区不足10公里，又有多家单位位于高坪河两岸，如地势较低处的国

6、家粮食储备库等，水库一旦失事，将会对15个村民组、4个行政村、3500余人口、4家工矿企业、2.8km乡村公路、4.8km沟渠、1.5km河堤、3.7km电力设施及下游3000亩耕地造成严重危害。根据贵州省水库大坝安全管理办法、水库大坝安全鉴定办法有关规定。2007年3月，受遵义市汇川区水利局委托，贵州省大坝安全监测中心承担了北关水库大坝安全复核工作。根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的要求，2007年3月13日至2007年3月14日，我中心组织工程技术人员进行了现场查勘，并在原设计单位收集了与此次复核工作有关的工程前期部分设计、施工等资料，收集的资料情况如下：（1）遵义市北关水

7、利工程初步设计说明书，遵义市水利电力局，1977年10月；（2）遵义市北关水库砌石拱坝下游展开及剖面图（扩初阶段），贵州省遵义地区水电勘测设计队1978年7月；（3）遵义市北关水库拱坝设计图（扩初阶段），贵州省遵义地区水电勘测设计队，1978年7月；（4）遵义市北关水库坝区地形图，遵义市水利电力局，1981年11月；（5）遵义市北关水库防渗帷幕立面图，遵义市水电局，1983年1月；（6）遵义市北关水利工程续建配套报告，遵义市水利电力局，1978年9月；（7）遵义市北关水库防渗处理资料，遵义市水利电力局北关水库勘测设计组，1981年10月；（8）遵义市北关水库灌浆工程竣工总结，贵州省水利第二工程

8、处，1983年6月； （9）遵义市北关水库拱坝枢纽防渗帷幕工程竣工验收报告，遵义市北关水库灌浆处理验收小组，1986年2月28日；（10）遵义市北关供水第二期工程扩初设计说明书，遵义市水利电力局，1988年5月20日；（11）防汛规划化建设资料,遵义市汇川区水利局，2005年10月；（12）北关水库大坝运行管理报告,遵义市北关水库管理所，2007年3月15日。（13）遵义市气象局713气象站1951年2005年共55年实测暴雨资料。3月3日至3月17日，复核单位在水库大坝现场先后开展并完成了坝体（含基岩）钻探取样试验、压水试验、库区地质调查等工作，进一步掌握了水库枢纽各建筑物的质量现状。在此基

9、础上，按照水库大坝安全鉴定办法、水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的有关规定，开展了工程质量评价、运行管理评价、防洪标准复核、结构安全评价、渗流安全评价、抗震安全复核、金属结构安全评价等工作，作出安全评价意见，于2007年3月提出了本报告。本次安全复核工作开展过程中，现场工作和资料收集得到汇川区水利局、北关水库管理所的大力支持，在此表示感谢！1 工程概况1.1 概述北关水库工程位于汇川区董公寺镇和平村，距遵义市城区约8km，距新遵绥路200m，有3.5m宽乡村公路直通大坝，交通十分方便，水库位于长江流域乌江水系高坪河支流伍家沟上，坝址以上集水面积2.1km2。工程任务以灌溉、供水为主

10、，设计灌溉面积3000亩，实际灌溉面积500亩，向董公寺镇日供水1900吨。流域内多年平均降雨量1102.9mm，多年平均径流深529.4mm，降雨多集中于58月。本地区平均风速11.8m/s（遵义气象站资料）。工程区位于金顶山背斜正东，遵义向斜北东尾部，地形由北东向南西渐低，海拔高程一般在9001020m左右，库区两岸沟谷纵横，基本上以近北方向发育，且系平行排列，间距150m左右，地层走向近东西，倾向近南，地形地貌随岩性不同而有明显差异，在抗风化能力较强的灰岩地层，沿走向发育成孤峰及峰丛山地等岩溶地貌，在抗风化能力较弱的地层地带，则沿地层走向发育成低缓山丘，龙潭组地层表面几乎全部被第四系风化

11、产物覆盖，山坡两侧不对称，北坡较陡，而南坡较缓。库区主要出露地层为奥陶系湄潭组及十字铺组砂、页岩夹灰岩层。灰岩被压扭性断层错断与页岩接触，连接性变差，库区地质条件较好，虽有断层破坏，不存在渗漏问题。库区地形弯曲延伸，平均宽150m ，长度1200m，最大面积18万m2，河床比降67。坝址分布十字铺组页岩及灰岩，主要分布坝基及右岸坡脚，两岸为页岩，下部为砂质、钙质页岩。岩层走向与流向一致，倾左岸，产状为N73E，倾SE23，坝区未见大断裂构造，坝址工程地质条件较好。水库枢纽包括大坝（主坝、1#副坝、2#副坝）、溢洪道、放水底孔、南北干渠放水管等建筑物组成。1.2 工程设计北关水库是在原曲家沟水库

12、扩建的基础上兴建的水库。原曲家沟水库大坝为1958年动工修建的均质土坝，原规划坝高14m，库容50万m3，修建过程中由于种种原因，仅修建7m时停工，此时库容达11万m3，因放水涵管失灵，沿坝基渗漏严重，而且由于未修建溢洪道，被列为危险水库。1977年，为适应农业发展的需要，解决下游北关公社和平、建国两个生产大队（11个生产队）的农业灌溉，拟对原曲家沟水库进行扩建，使水库蓄水量达100万m3的规模。经方案比较后确定在原曲家沟水库坝址下游300m处修建北关水库。北关水库的设计由原遵义市水利电力局1977年10月负责完成，时由原遵义地区水电勘测设计队、原遵义市水利电力局、遵义市北关公社的技术人员组成

13、勘测设计组进行工程设计。编制完成遵义市北关水利工程初步设计说明书。当时设计工程规模为：坝型为砌石双曲拱坝，水库总库容113万m3，有效库容112万m3，死库容1万m3；预计基础高程888.5m，混凝土垫层顶高程：889.0m，地面高程：894.0m。水库正常蓄水位914.0m，设计洪水位914.6m，校核洪水位914.8m，坝顶高程915.0m，最大坝高26.0m，坝顶长度：111.7m。溢洪道采用鼻坎挑流，溢流堰宽10.0m。南干渠：放水高程902.0m，尾水高程899.0m，设计灌溉面积2000亩，保证灌溉面积1500亩。北干渠：放水高程899.0m，尾水高程895.0m，灌溉面积2000

14、亩，保证灌溉面积1500亩。1978年9月，在主坝完成3m坝高时，由原遵义市水利电力局进行了北关水利工程续建配套设计，按现规模进行建设。1980年水库建成蓄水后，当库水位超过912.6m时，出现明显的K1、K2两个集中渗漏点，以后又发现伍家沟K3等渗漏点，实测得K1渗漏点0.67L/s、K2渗漏点0.42L/s、K3渗漏点2.37L/s，总渗量达3.46L/s。水库不能正常发挥效益，渗漏危及大坝安全。1982年1月由原遵义市水电局进行防渗帷幕设计，帷幕线长91m，布孔70个，总进尺1016m，从主坝左岸至2#副坝右岸都进行防渗帷幕灌浆，形成连续的阻水帷幕。1.3 工程施工北关水库由北关公社组织

15、受益农民投工修建。水库枢纽于1977年12月动工，1980年5月水库建成，完成砌石双曲拱坝3座、溢洪道及放水设施， 主坝位于左岸，左坝肩嵌入山体，右岸由浆砌石重力墩支撑，重力墩以右为一浆砌料石拱坝（1#副坝），1#副坝右坝肩与一小山包相接，再往右岸又为一双曲拱坝（2#副坝）坝。溢洪道位于1#副坝中部，下游设一消力池，之后修建泄水槽至坡脚，在坡脚又设一消力池，防止对下游河道的冲刷。如前述，水库建成蓄水后渗漏严重，危及大坝安全。1982年1月，由原遵义市水利电力局提出防渗处理方案，1982年11月12日至1983年6月30日，原贵州省水利二处对水库进行了灌浆处理，共完成钻孔66个，总进尺1135.

16、62m，共灌注水泥250t，单位耗灰量为220.1kg/m，从此次灌浆的四个检查孔资料来看，11段压水试验段单位吸水率小于0.05Lu的有8段，0.051.0Lu的有3段，根据遵义市北关水库拱坝枢纽防渗帷幕工程竣工验收报告验收结论，K1、K2漏水点基本不漏水。1.4 工程枢纽现状经本次复核，水库总库容163万m3，水库正常蓄水位922.0m，死水位908.3m。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），水库为小（1）型水库，工程等别为等，大坝、溢洪道等主要建筑物为4级。按照防洪标准（GB50201-94）第6.1.1规定，主要建筑物按50年一遇（P=2%）洪水标准设计，相应设

17、计洪水位923.05m，500年一遇（P=0.2%）洪水标准校核，相应校核洪水位923.47m。水库枢纽主要由大坝（主坝、1#副坝、2#副坝）、溢洪道、放水底孔、南北干渠放水管组成。主坝位于左岸主河道上，坝型为浆砌块石双曲拱坝，最大坝高23.4m，坝顶高程923.0m，坝顶弧长102.47m，顶宽1.2m，底宽3.5m；1#副坝靠主坝布置，中间用重力墩连接，坝型为浆砌石双曲拱坝，最大坝高11.66m，坝顶高程923.0m，坝顶弧长35.92m，顶宽1.2m，底宽1.8m；重力墩底部长17.4m，宽11.6m，顶部长12.9m，宽4.1m，作为主坝、1#副坝坝肩支撑体，上游面直立，左右岸及下游砌

18、成台阶状；2#副坝靠1#副坝右岸布置，中间有一小山头连接，坝型为浆砌块石双曲拱坝，最大坝高5.87m，坝顶高程923.0m，坝顶弧长47.5m，顶宽1.2m，底宽1.3m。三座坝的坝体材料采用80#水泥砂浆砌石填腹，上、下游面坝壳均为100#水泥砂浆砌毛料石，上游面勾缝处理并涂防渗液两次进行防渗处理。基础设计了垫层，坝顶上、下游均设置料石拦杆。溢洪道位于在1#副坝中部，为坝顶自由溢流式，经本次现场核实，堰顶齐平，堰型为宽顶堰，堰顶厚度3.8m，进口高程922.00m，溢流净宽6m，跌流消能，靠1#副坝坝脚设一消力池，长10m，宽7.85m，消力池出口宽4.85m，侧壁顶高程为914.58m，下

19、游沿地形修建溢洪道泄水槽，坡脚又设一消力池，长宽均为6m。放水设施含主坝左、右两侧的放水管和底部的放水底孔。放水管进口底板高程909.45m，内径250mm，出口设置250mm闸阀；放水底孔进口底板高程899.67m，内径300mm，出口设置300mm闸阀。库区有4座提水站，总装机容量110.5kW，渠系建筑物为：南北两大干渠全长7.5km，断面0.8m0.8m，支渠4.5km，有渡槽两座长360m，倒虹管5处共长780m，250mm铸铁供水管9.8km。 工程特性表序号及名称单 位数 量备 注复核前本次复核一水 文1.坝址以上流域面积km22.12.12.利用的水文年限年551951-200

20、53.代表性流量设计洪水洪峰流量m3/s/40.7(P=2%)校核洪水洪峰流量m3/s52.1(P=0.2%)57.5(P=0.2%)4.洪量设计洪量万m3/27.3 (P=2%)校核洪量万m3/41.0 二水 库1.水库水位校核洪水位m922.67(P=0.2%)923.47(P=0.2%)设计洪水位m922.00(P=1%)923.05(P=2%)正常蓄水位m922.0922.0死水位m908.3908.32.水库库容总库容万m3150163设计水位库容万m3157正常水位库容万m3133138兴利库容万m3124130死库容万m38.08.03.下泄流量设计洪水下泄流量m3/s14.09

21、.19 (P=2%)校核洪水下泄流量m3/s/15.1(P=0.2%)三主要建筑物及设备1.主坝 坝型砌石双曲拱坝砌石双曲拱坝 地基岩性 灰岩、页岩灰岩、页岩 地震基本烈度度小于小于 坝顶高程m922.67923.0 坝顶长度m108108 最大坝高m23.023.4坝顶宽m1.21.2工程特性表（续表）序号及名称单 位数 量备 注复核前本次复核坝底宽m3.53.5坝顶中心角度122.564122.5642. 1#副坝 坝型砌石双曲拱坝砌石双曲拱坝 地基岩性 灰岩、页岩灰岩、页岩 地震基本烈度度小于小于 坝顶高程m922.67923.0 坝顶长度m38.638.6 最大坝高m11.3311.6

22、6坝顶宽m1.21.2坝底宽m22坝顶中心角度119.848119.8483. 2#副坝 坝型砌石双曲拱坝砌石双曲拱坝 地基岩性 灰岩、页岩灰岩、页岩 地震基本烈度度小于小于 坝顶高程m922.67923.0 坝顶长度m4141 最大坝高m5.545.87坝顶宽m1.21.2坝底宽m1.31.3坝顶中心角度62624.溢洪道堰顶高程m921.67922.0 堰型宽顶堰宽顶堰 溢流净宽m66 堰顶厚度m3.83.8 消能方式跌流跌流5.放水设施型式放水管放水管左右岸各一道 闸门型式闸阀闸阀 进口高程m909.45909.45工程特性表（续表）序号及名称单 位数 量备 注复核前本次复核 断面尺寸m

23、0.250.36.放水底孔 型式坝内埋管坝内埋管闸门型式闸阀闸阀进口高程m899.67899.67 断面尺寸m0.30.3四. 工程效益及影响1.灌溉设计灌溉面积亩45003000实际灌溉面积亩20005002.供水设计日供水量吨190019003.下游影响村组/行政村个15/415/4人口人10000约3500耕地亩10003000工矿企业家44乡村公路km2.82.8沟渠km4.84.8河堤km1.51.5电力设施km3.73.72 工程质量评价2.1 概述本次大坝安全复核收集到部分北关水库的初步设计资料、扩初设计资料和灌浆处理施工资料。工程质量评价是根据已有资料及布置在主坝、重力墩及2#

24、副坝的3个钻孔的坝基、坝体钻探取样试验、压水试验等成果进行。复核外业工作于2007年3月3日开始，3月17日完成。经过现场勘察、资料收集、钻探、压水试验、取样试验等工作手段，掌握水库工程的现状质量。本次复核完成地质勘察及试验工作量见表2.1-1。表2.1-1 大坝安全复核的地质勘察、试验工作量序号项 目单位工作量备 注1勘察1.1坝体(基)钻孔m/个60.5/3坝体部分39.9m，基岩20.6m2取样及试验2.1坝基岩石力学常规试验组13容重、抗压强度、弹模等2.2坝基岩石直剪试验组1抗剪强度2.3坝体砌石常规试验组18容重、抗压强度、密度等2.4坝体及坝基压水试验段123溢流堰体丈量处12.

25、2 区域及库区地质概况2.2.1 地形地貌测区位于金顶山背斜正东，遵义向斜北东尾部，地势由北东向南西渐低，海拔一般在9001020m，库区两岸沟谷纵横。地貌类型主要表现为可溶岩区的孤峰及峰丛地貌，非可溶岩区侵蚀山丘地貌。2.2.2 地层岩性奥陶系桐梓组（O1t）：分布于库区尾部，主要为灰、灰黑色中厚层白云岩、白云质灰岩。奥陶系红花园组（O1h）：灰黑色中厚至厚层致密结晶灰岩，厚约25m。奥陶系湄潭组（O1m）：分为3段：第一段（O1m1）：深灰、褐色砂质页岩，偶见薄层砂岩互层及少量泥质灰岩等。第二段（O1m2）：深灰、灰色薄层瘤状灰岩及炭岩等。第三段（O1m3）：灰绿、灰黄及灰黑色页岩。奥陶系

26、中统十字铺组（O2s）分两段：第一段（O2s1）：该段标志层为厚约2.2m的灰色鲕状灰岩。第二段（O2s2）：黄、黄白等杂色页岩，分布于1#坝左坝肩。奥陶系中统宝塔组（O2b）：灰、灰白、淡紫红色龟裂纹灰岩，为较好的建筑材料。二叠系地层段整合于奥陶系中上统地层之上。梁山组（P1L）：灰白、灰黄、灰绿等杂色页岩、炭质页岩，劣质煤层等。栖霞组（P1q）：深灰色中至厚层灰岩，含燧石结核，条带，具沥青味。茅口组（P1m）：浅至深灰色厚层状灰岩，含燧石结核。龙潭组（P2L）：灰黄、灰褐、土黄色页岩、砂岩及少量煤层。2.2.3 地质构造测区所属大地构造单元为扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤冈北北东向构造变形区

27、，区内主要发育7条断层，F1、F2呈NWWSEE方向平行分布，压扭性，两断层水平间距数十米至100m；F3、F4区内长约500600m，为压扭性断层；F5区内长约1km，走向近东西，倾向N，倾角45，为张性断层；F6断层走向近SN，南端被F3所截；F7断层途经1#副坝基础，区内长700m左右，东部被库水淹没，断层面平整，局部可见擦痕，张开80120cm，为张扭性断层。2.2.4 区域构造稳定性及地震测区断层无现代活动迹象，查中国地震动参数区划图（GB18306-2001），测区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35s，相应地震烈度小于度，区域构造稳定性好。2.3 水库工程地

28、质条件2.3.1 水库渗漏库区出露地层为奥陶系湄潭组及十字铺组砂页岩夹灰岩，岩层产状为N73E/SE23，岩层走向与河流流向一致。水库两侧虽有低邻谷存在，但由于碎屑岩厚度大，分水岭宽厚，水库未发现邻谷渗漏现象，水库成库条件较好。2.3.2 库岸稳定性水库两岸砂页岩广泛分布，强风化深度较大，水库蓄水后，会产生小规模塌方现象。不存在大规模滑坡、塌岸等威胁大坝安全的现象。2.3.4 固体迳流来源库区无集中的固体迳流来源，但有偶于碎屑岩分布广，风化强烈，水库蓄水、雨水冲刷、水土流失，会产生一定的泥沙淤积。2.4 坝址区工程地质条件2.4.1 基本地质情况坝址出露地层为奥陶系湄潭组（O1m3）页岩，十字

29、铺组第一段（O2s1）鲕状灰岩，十字铺组第二段（O2s2）页岩及宝塔组（O2b）龟裂纹灰岩，岩层走向（N73E），与河流流向一致，倾左岸，倾角23，受断层影响，岩层产状变化较大。主要发育二组裂隙：（1）N3035E/NW7075；（2）N75E/SE7580。F11、F12两条断层斜穿双曲拱坝基础，F7穿过1#副坝坝基。推测张性断层又与2#副坝基中心线斜交，第一组裂隙为确定左坝肩滑移模式的优势裂隙。因整个坝基岩体破碎，裂隙、岩溶发育。1982年11月1983年6月，贵州省水利二处曾对大坝进行过防渗帷幕灌浆，钻孔66个，总进尺1135.62m，耗灰量250t，K1、K2两个集中漏水点均已堵住，水

30、库可正常蓄水，效果显著。2.4.2 坝基（肩）岩石力学参数根据本次复核的3个钻孔资料分析，坝基岩体主要为奥陶系十字铺组第一段（O2s1）鲕状灰岩。岩石饱和抗压强度3652MPa，岩石强度较高，裂隙胶结良好。坝基（肩）岩体力学参数建议值为：（1）灰岩抗剪断：f=0.85，c=0.8MPa；抗剪强度：f=0.65；裂隙面：f=0.5，c=0.35MPa； f=0.4。砌体/岩石：f=0.6，c=0.5 MPa； f=0.5。（2）砂页岩抗剪断：f=0.45，c=0.3 MPa；抗剪强度：f=0.35；砌体/岩石：f=0.4，c=0.25 MPa； f=0.3。2.4.3 大坝建基面工程地质条件从以

31、往资料看，大坝建基面为砂页岩和灰岩，据现有3个钻孔资料分析，大坝建基面主要为灰岩，根据室内试验，结合以往灌浆等资料，建议岩体承载力为2.5MPa，可满足设计要求。钻孔压水试验表明建基面及其以下岩体透水率较大，坝体中部及右坝肩均大于15Lu。2.4.4 坝肩抗滑稳定性该水库拦河坝体型独特，由三个双曲砌石拱坝组成，主坝、1#副坝相接处设重力墩，1#副坝、2#副坝相接处为山体支撑连接而成，总体形类似于连拱坝。除2#副坝坝右坝肩岩体为砂页岩，抗滑性能较差外，其余拱肩皆为强度高的硬质岩。所有拱肩岩体完整性较好，无大的不利断裂发育，对坝体抗滑稳定有利。2.5 工程质量评价2.5.1大坝外观质量北关水库19

32、80年5月建成蓄水。经2007年3月14日现场详细检查，其时库水位为910.0m左右，坝体未见错动及裂缝等异常迹象，坝面较平顺，但主坝下游面有大面积白色坝体析出物，在910.0m高程左右有5处明显漏水点，其中靠放水底孔右侧的点呈射水状。检查时1#副坝、2#副坝处的水位较低，未发现有漏水现象。放水底孔、闸阀等金属结构锈蚀严重。大坝外观质量较好。2.5.2 大坝坝体质量评价为更直接进行水库大坝坝体质量评价工作，于2007年3月3日进场，分别在2#副坝右侧坝顶、重力墩、主坝右侧各布置1个钻孔。开展钻孔压水试验、取样试验等检测工作，3月17日完成外业测试工作。（1）钻探过程本次在坝体、重力墩上共布置3

33、个检查钻孔，即ZK1、ZK2、ZK3（详见北关水库枢纽平面布置图）。需要说明的是，因大坝上、下游面的倒悬度均较大，坝体又很薄，从现场来看，若在坝体中部布置钻孔，均将钻穿坝面而掉钻，因而，将钻孔布置在竖向曲度相对较小的右侧坝段，以保证钻孔能顺利穿过坝体进入坝基。由钻孔揭露：ZK1孔深25.2m，钻孔揭露主坝钻孔处坝高为18.8m，坝体为浆砌石，芯样完整呈柱状，岩石与砂浆胶结较好，块石芯样约占50%，岩石为青灰色灰岩，呈柱状夹少量碎块，砂浆芯样约占50%，砂浆表面粗糙，有少量气孔，（见钻孔芯样照片）；ZK2钻孔揭露重力墩高为14.8m，砌体为砂浆砌块石，芯样完整呈短柱状，岩石与砂浆胶结较好，块石芯

34、样约占45%，呈柱状夹少量碎块，砂浆芯样约占55%，砂浆表面粗糙，有少量气孔，（见钻孔芯样照片）；ZK3钻孔孔深20.01m，揭露2#副坝右侧砌体高为6.3m，芯样为砂浆砌筑体，岩石与砂浆胶结较好，块石芯样与砂浆芯样各占50%，呈柱状夹少量碎块，砂浆表面有少量小气孔，（见钻孔芯样照片）。（2）钻孔压水试验坝体为浆砌石坝，从3个钻孔取样观察及室内试验情况分析，坝体石料为弱风化新鲜灰岩，岩石强度高，与砂浆的粘结较好。砌体强度大于20MPa。钻孔压水试验表明：坝体中部ZK1号孔5.510.5m，单位耗水量达78L/min，15.5m以下透水率达15Lu，ZK2号孔1015m，透水率16.0Lu，ZK

35、3号孔坝体透水率大于14Lu。坝体多个部位透水率大。坝基：ZK1深入坝基6.4m，芯样可见裂隙发育，通过压水试验，坝基透水率15.015.1Lu；ZK2深入坝基5.21m，芯样可见裂隙发育，局部可见少量溶蚀孔隙，坝基透水率5.9Lu；ZK3深入坝基8.9m，6.315.2m为强风化岩体，芯样破碎，裂隙发育，透水率14.48Lu，12.515.2m返水小，有时落水，漏水严重。坝基钻孔压水试验表明，坝基岩体透水率大。（3）钻孔取样试验砌体（小试件）饱和抗压强度最小值达15.8MPa，除以3.5的安全系数，允许压应力值为4.51MPa。由于试件为钻孔取样，尺寸偏小，与规范砌体的试件差距较大，因此，上

36、述数据不完全代表砌体的设计抗压强度。但其饱和抗压应力值比砌石坝规范给出的允许值高，表明大坝砌体强度值基本满足设计要求。由试验数据分析，坝体砌体胶结材料砂浆的物理力学性质差异较大，饱和抗压为15.8MPa，满足原设计80#砂浆强度；坝体砌石料物理力学性质好，强度较高，满足浆砌石材料要求。2.5.3 泄洪建筑物工程质量评价溢洪道设置在1#副坝中部，为坝顶自由溢流。经本次现场检查发现：（1）溢洪道溢流净宽6.0m，堰顶净空1.0m，堰顶齐平，厚度3.8m，溢流堰未见裂缝和损伤。（2）堰顶未见开裂、冲刷、渗水等现象，未发现冲刷、磨损、气蚀现象。（3）下游消力池池长1.0m，池宽7.85m，边墙完好，无

37、磨损、冲蚀情况。（4）交通桥表面凹凸不平，未见裂缝、错动等，工作基本正常。（5）泄水槽平整，未见冲蚀磨损现象。 结合现场检查及运行情况分析，溢洪道及下游消能设施工程质量基本满足运行要求。2.5.4放水设施工程质量评价放水设施含主坝左、右两侧的放水管和底部的放水底孔。放水管进口底高程为909.45m，内径为250mm，出口设置250闸阀；放水底孔进口底高程为899.67m，内径为300mm，出口设置300mm闸阀。现场检查发现：（1）放水管、放空底孔均未见明显渗漏现象。（2）放水管、闸阀锈蚀严重，坝脚放水底孔闸室被水淹，影响闸阀操作。南干渠放水管处有当地人焊接的引水管。结合现场检查及运行情况分析

38、，放水设施闸阀锈蚀严重，放水底孔闸室被水淹，不满足工程的正常运行的需要，影响水库效益发挥。2.6工程质量评价结论（1）测区无大规模断层通过，区域构造稳定。（2）水库具备成库条件，库岸边坡稳定。（3）坝肩岩体无大的不利断裂发育，坝基和两坝肩（含副坝）岩石强度满足建坝要求。（4）坝基经帷幕灌浆处理后未见异常情况发生。但2#副坝右岸山体存在绕坝渗漏现象。（5）坝体压水试验成果表明，主坝、1#副坝坝体透水率分别为14Lu、15Lu，坝体多个部位透水率大。库水位为910.0m时主坝下游坝面有5处明显渗水点，其中1处呈射水状。主坝坝体渗流性态存在安全隐患。（6）取样试验成果表明，砌体饱和抗压强度最小值为1

39、5.8MPa，高于规范规定的允许值，表明坝体砌体强度基本满足设计要求。（7）溢洪道及下游消能设施工程质量基本满足运行要求。（8）放水设施不能正常运行，影响水库效益发挥。 3 大坝运行管理评价3.1 概述大坝运行管理评价的目的是为安全鉴定提供大坝的运行、管理及性状的基础资料，并作为大坝安全综合评价及分类的依据之一。运行管理评价的内容包括大坝运行、维修和监测。3.2 运行管理机构北关水库所在的董公寺镇原属红花岗区境内，水库原业务主管单位为红花岗区水利局，下设北关水库管理所，后于2004年6月撤地并市后，业务主管单位变更为汇川区水利局。北关水库管理所现有工作人员6人，其中所长1人、财务2人、维护巡视

40、人员3人。主要是在汛期每天24小时轮流值班，负责对大坝及汛情的观测记录。3.3 水库运行情况3.3.1 水库运行调度（1）起调水位水库溢洪道为无闸控制自由溢流，堰顶高程922.0m。经本次复核，水库泄洪起调水位即为堰顶高程922.0m。（2）水文测报站网水库规模较小，库区未专设水测报站网，考虑水库离遵义市城区仅8km，水文、降雨等资料采用遵义市气象局气象站的观测资料。（3）调度方式水库溢洪道为无闸控制自由溢流，当洪水来临，水库水位超过正常蓄水位922.0m时，溢洪道开始溢流，当洪水逐渐减小，水库水位逐渐回落至正常蓄水位，溢洪道停止溢流，标志一次洪水过程结束。3.3.2 水库水位及泄洪情况由于存

41、在坝体及坝基漏水现象，水库长期处于低水位运行。由于没有库水位测读设施，未进行水库水位的运行记录。3.4 大坝维修水库于1980年建成蓄水后，当水位达912.0m高程时，库内最大水深约12m时，主坝渗漏严重，坝后相继出现两个集中渗漏点，总渗漏量达1.09L/s，严重影响水库蓄水。1982年11月12日至1983年6月30日，对坝基进行了灌浆处理，共完成钻孔66个，总进尺1135.62m，共灌注水泥250t，单位耗灰量为220.1kg/m，从此次灌浆的四个检查孔资料来看，11段压水试验段单位吸水率小于0.05Lu的有8段，0.051.0Lu的有3段，根据遵义市北关水库拱坝枢纽防渗帷幕工程竣工验收报

42、告验收结论看，K1、K2漏水点基本不漏水。1986年10月，由原遵义市水电局设计对1#副坝以右的坝段及岸坡进行了帷幕灌浆，帷幕线从1983年的ZK1孔位置起向右岸布置灌浆孔22个，1、2#副坝之间的岸坡段为双排钻孔，孔距3m，排距1m，其余为单排孔，孔距2m。本次帷幕灌浆施工也由贵州省水利二处负责实施，但未见相应施工及检查孔资料。3.5 大坝安全监测情况1980年，因水库坝体及坝基漏水严重，由原遵义市水利电力局进行了为期半年的渗漏观测，观测工作开展情况为：观测点标号：距坝基最近设置K1渗漏观测点，高程为901.35m。以下4m设置K2号观测点标高903.0m，K1、K2点均采用三角堰进行观测，

43、在K2点以下原清基时开挖的泄水沟内设一梯形堰，标高900.0m。原遵义市水电局整理了K1号、K2号及谷底梯形堰渗漏观测资料，绘制了水位流量曲线，资料表明，渗漏量随库水位变化而变化，库水位降低，渗漏量基本呈规律性减少，当水降至913.2m以下（1#副坝上游三角形台地开始局部露出水面），渗水量减少的速率加快，当降低至912.0m时，K1、K2渗漏点数天断流，由此认定，K1、K2的渗漏水是通过1#副坝上游台地进水后下渗而漏出库外的。渗漏途径见图3.5-1示意。图3.5-1 K1、K2点渗漏途径示意图在台地出露后，还观测到1#副坝坝基迎水面填区可见明显的沉陷，最深达26cm，台地上的粘土被淘成小孔洞，

44、直径约23cm，护坡处台地上低洼处也无余水存在，说明该处渗漏较强。渗漏观测表明，1#副坝下台地部位有渗漏是可以肯定的。渗漏途径在台地部位沿覆盖层等垂向浸漏，O2s1灰岩后沿溶蚀孔隙、裂隙等再转为侧向渗出。主坝右坝肩以及1#副坝坝基迎水面回填没有夯实。且回填物中有大量碎石小块，不利堵水。使其中黏土颗粒部分极易随水流失，故水流在迎水面贴坝身垂向渗透，进入坝基接触面后，沿其接触面薄弱环节侧向外流。又因灰岩顶部页岩阻水而使沿两种不同岩性接触面运动，在低洼处溢出。K2出水点处就位于灰岩顶部与页岩接触面上。沿断层F7向伍家沟渗漏。原遵义市水利电力局据此进行了水库的帷幕灌浆设计。此后，运行管理单位开展了大坝

45、巡视检查工作。据运行管理资料反映，水库蓄水至917.0m时，2#副坝开始渗水，1987年底到1988年初进行了一次灌浆处理。在库水位蓄至910.0m时，主坝下游坝面开始渗水，其中有三处呈射流状。库水位蓄至913.0m时，2#副坝右岸山体出现漏水，随着水位增高，漏水量逐渐增大。3.6 运行管理评价（1）水库管理的规章、制度不齐全，水库管理不符合水库管理通则（SLJ702-81）的规定。（2）水库自投入运行以来，对工程进行了巡视检查工作，能及时发现异常情况，并采取有效措施进行处理。（3）对坝基进行了两次帷幕灌浆处理，使坝基渗漏问题得到了较大改善。（4）未设置基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通

46、、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。4 防洪标准复核4.1 概述为进行北关水库防洪标准复核，2007年3月，我中心有关人员对工程进行了现场查勘，并根据复核需要，收集了有关资料，以开展防洪标准复核工作。按照有关规程、规范，对北关水库进行了设计洪水复核、调洪计算和水库抗洪能力复核。4.2 采用规范本次防洪标准复核是遵照防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，按照水库大坝安全评价导则（SL258-2000）有关技术要求进行。4.3 流域及泄洪工程概况北关水库工程属乌江水系高坪河支流。水库坝址以上集水面积2.1km2，主河长2.29

47、km，河道平均比降67。坝址位于原曲家沟水库坝址下游约300m处。该工程现有枢纽工程为三拱相连的浆砌石双曲薄拱坝，主坝最大坝高23.33m。溢洪道型式为坝顶自由溢流，堰顶高程为922m，堰顶宽6m，堰顶厚3.8m，堰顶齐平。4.4 基本资料和参证站本水库流域为特小流域，流域内无实测水文资料，故采用无实测资料地区的水文计算方法，即暴雨洪水计算法推求工程设计洪水。由于北关水库距遵义市仅8km，属同一气候区，故复核时采用遵义市气象局713气象站为参证站，根据遵义市气象局713气象站实测的1951年2005年共55年最大1日降雨量资料，进行洪水复核。并结合贵州省暴雨洪水计算实用手册，以及贵州省水文水资

48、源局最新等值线图（2002年），合理确定北关水库流域设计暴雨参数，按雨洪法进行洪水复核。4.5 工程等级及设计洪水标准复核原设计的设计洪水标准为100年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。本次复核根据防洪标准（GB50201-94）以及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，水库总库容为163万m3，为小（1）型水库，工程等别为等，大坝等主要建筑物为4级。鉴于水库地处遵义市中心城区上游，距汇川区不足10公里，又有多家企业位于高坪河两岸，一旦水库出现险情，后果严重，故防洪标准按规范中规定的4级建筑物上限取值，即洪水标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。原设计洪水标

49、准不符合现行规范要求。4.6 设计暴雨复核4.6.1 原设计暴雨洪水成果在1978年9月的遵义县北关水利工程续建配套报告中，原设计只考虑了可能出现的最大洪峰进行控制，用遵义气象局713气象站的金顶山雨量站实测最大降雨推求洪峰值，未进行调洪演算，所计算的可能最大洪峰值为52.1m3/s。4.6.2 本次设计暴雨成果本次复核，采用遵义市气象局实测的55年（1951年2005年）最大一日暴雨量资料系列进行频率分析计算，确定最大一日暴雨统计参数为：日=83.4mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv。设计暴雨成果及频率曲线见表4.6-1。表4.6-1 北关水库最大一日设计暴雨复核成果表频率（%）均值3.

50、33210.50.330.2重现期（年）3050100200300500模比系数Kp12.102.252.522.792.943.14H日（mm）83.4175188210233245262将最大一日暴雨量转换为最大1h暴雨量，确定最大1h暴雨统计参数为：1h=42.2mm，Cv=0.40，Cs=3.5Cv。表4.6-2 北关水库最大1h设计暴雨复核成果表频率（%）均值3.33210.50.330.2重现期（年）3050100200300500模比系数Kp11.952.082.312.532.662.82H1h（mm）42.282.387.897.5107112119结合贵州省暴雨洪水计算实用

51、手册中的有关等值线图，以及贵州省水文水资源局最新等值线图（2002年），本流域年最大1h均值在40mm左右，故参数成果是合理的。4.7 设计洪水复核北关水库的集水面积为2.1km2，在无实测洪水资料条件下的小流域设计洪水，一般应采用较成熟的雨洪法公式计算。本次设计洪水计算采用贵州省暴雨洪水计算实用手册（修订本）方法和贵州省水利水电勘测设计研究院雨洪综合法进行洪水计算。以上两种方法均利用了贵州省代表性水文站实测资料拟定有关参数，并用实际工程成果资料进行验证，符合贵州省特定的地理环境、水文地质和暴雨洪水产流、汇流条件。（1）贵州省暴雨洪水计算实用手册方法：由于北关水库流域几何特征值=6.7930且

52、F10km2，故采用下列计算公式： （修订3式）式中： Qp设计洪峰流量，以m3/s计； r汇流系数，r=0.36； f流域形状系数，f=F/L2； J、L主河道坡降、河长，河长以km计； F流域面积，以km2计； C洪峰径流系数，取均值，C=0.8680.876（P=1%0.2%） Sp设计暴雨的雨力，即最大一小时暴雨量，以mm计； 流域的几何特征值，=L/J1/3/F1/4。有关地理参数从1/5万地形图上量取，主河长2.29km，河道平均比降67，洪水过程线按手册上的概化过程线推求。（2）雨洪综合法:根据贵州省水利水电勘测设计研究院雨洪综合法，结合流域特性，采用下式计算:式中： Qp设计洪

53、峰流量，以m3/s计； 部分汇流面积，以%计；暴雨点面系数； f流域形状系数，f=F/L2； J主河道坡降； F流域面积，以km2计； Sp设计暴雨的雨力，即最大一小时暴雨量，以mm计。原设计洪水成果与本次两种方法计算的设计洪水成果比较见表4.7-1。表4.7-1 北关水库设计洪水成果比较表频率P（%）0.212重现期N（年）50010050原设计成果洪峰流量Qmp（m3/s）52.1洪量Wmp（万m3）本次手册法计算成果洪峰流量Qmp（m3/s）57.545.940.7洪量Wmp（万m3）4131.527.3洪峰径流系数C0.8760.8680.862本次综合法计算成果洪峰流量Qmp（m3/

54、s）60.144.638.1洪量Wmp（万m3）从上表来看，本次用手册法和综合法计算的设计洪水成果相差在5以内，本次复核采用本次雨洪法计算的设计洪水成果，即P=2%设计洪峰流量为40.7m3/s，洪量为27.3万m3；P=0.2%校核洪峰流量为57.5 m3/s，洪量为41万m3。本次计算的设计洪水成果与原设计成果比较， P=0.2%校核洪水时偏大10.4%。分析造成差异的原因，一是本次复核与原设计所采用的方法和参数不同，本次采用的是雨洪法计算，用的是最大1h暴雨参数，并加以用雨洪综合法成果进行辅证；二是采用资料系列发生变化，原设计是用金顶山雨量站实测最大降雨推求洪峰值，本次复核采用的是距流域

55、最近的遵义市气象局实测的55年（1951年2005年）最大一日暴雨量资料系列。4.8 调洪计算4.8.1泄洪设施（1）北关水库原设计溢洪设施布置在1#副坝坝中央，溢流形式为鼻坎挑流，堰顶高程为920.67m，溢流堰顶宽12m。（2）本次复核经现场实测，北关水库溢洪设施布置在1#副坝中央，溢流堰顶部齐平，堰顶高程为922m，溢流净宽6m，溢流堰顶厚=3.8m，堰顶至消力池高度P=11.33m。设计和校核洪水时堰上水头H分别为1.05m、1.47m，相应/H=3.62、2.59，P/H=10.8、7.7。查水力学手册2.5/H10为宽顶堰；P/H3。综合考现场因素取定流量系数为M=1.42，泄流量

56、按公式Q=1.426Ho1.5进行计算。4.8.2 库容曲线北关水库库容曲线采用遵义市水电局所绘制的库容曲线，见表4.8-1。4.8.3 洪水调节计算根据本次复核的设计洪水成果，重新对北关水库大坝设计、校核洪水位进行复核计算。从水库现行的正常蓄水位922m起调，水库溢洪道堰顶高程为正常蓄水位高程，当洪水来临，水库水位超过正常蓄水位，溢洪道开始自由溢流，当洪水逐渐减小，水库水位逐渐回落至正常蓄水位，溢洪道停止溢流，标志一次洪水过程结束。北关水库洪水调节计算成果汇总见表4.8-2，调节过程见表4.8-3表4.8-5及水库调洪图如下：表4.8-1 水库库容曲线成果表水位（m）库容（万m3）水位（m）

57、库容（万m3）905091550.69061.3291660.29073.6091771.29086.8391882.290910.991995.091016.292010791121.692112391227.592213891334.592315691442.0924170表4.8-2 水库洪水调节成果汇总表设计频率P=0.2%P=1%P=2%P=3.33%原设计成果起调水位（m）921.67921.67来水峰值Qm（m3/s）52.1最高库水位（m）922.67922最大泄量（m3/s）本次复核成果起调水位（m）922922922922起调库容（万m3）138138138138来水峰值Qm（m3/s）57.545.940.736.9最大库容（万m3）163158157154最高库水位（m）923.47923.14923.05922.92最大泄量（m3/s）15.110.39.197.47由上表可见，本次复核，P=2%设计洪水时水库最高水位为923.05m，比原设计(922m)高1.05m， P=0.2%校核洪水时水库最高水位为923.47m，比原设计(922.67m)高0.8m。造成两