某水库大坝安全评价概述

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1、国水利设证乙字A143001076湘水电设证乙字A243001073xx省 xxx县棚下水库大坝安全评价资料汇编 xxx水利水电勘测设计院二O一五年三月资料目录第一部分 xxx县棚下水库大坝安全评价报告第二部分 xxx县棚下水库大坝现场安全检查报告第一部分 xxx县棚下水库现状照片第一部分 xxx县棚下水库现状附图第一部分 xxx县棚下水库大坝安全评价报告xx省 xxx县棚下水库大坝安全评价报告 xxx水利水电勘测设计院二O一五年三月项目名称：批 准：审 定： 校 核：编 写：项目负责：参与人员：目 录工程特性表11. 综合说明31.1 工程概况31.2 工程质量评价31.3 大坝运行管理评价

2、。31.4 洪水标准复核41.5 大坝结构安全评价41.6 大坝渗流安全评价41.7 抗震安全评价41.8 结论及意见52. 工程质量评价72.1 评价依据72.2 地质条件72.3 坝基主要工程地质问题与评价92.4 它建筑物工程地质条件及评价112.5 工程质量的综合评价123. 大坝运行管理评价143.1 水库管理机构和工程效益143.2 大坝运行情况143.3 大坝安全监测153.4 大坝运行管理综合评价154. 防洪能力复核164.1 复核依据及洪水标准164.2 设计洪水164.3 调洪演算204.4 抗洪能力复核235. 大坝结构安全评价265.1 地勘成果265.2 大坝稳定复

3、核265.3 其他结构安全评价445.4 复核结果446. 渗流安全评价456.1 坝体渗流安全评价456.2 坝基渗流安全评价456.3 坝肩渗流安全评价466.4 其他建筑物渗流安全评价466.5 结论467. 抗震安全评价478.综合评价488.1 综合评价方法488.2 结论及建议48IIxxx县棚下水库安全评价报告工程特性表序号指标名称单位数据备 注一水文气象1坝址控制集雨面积km25.52干流长度km4.673干流平均坡降%7.34多年平均降雨量mm1761.55多年平均气温度17.36P=0.50%洪峰流量m3/s50.967P=5%洪峰流量m3/s39.218P=10%洪峰流量

4、m3/s32.05二水库特性1水库死水位m512.7相对高程（下同）正常蓄水位m536.8设计洪水位m537.86（P=5.0%）校核洪水位m537.93（P=0.50%）死库容万0.14正常蓄水位相应库容万m357.13有效库容万m360.47总库容万m362.612大坝大坝型式重力坝最大坝高m25.8坝顶高程m537.4包括防浪墙坝顶宽m4.6坝顶轴线长m80.83泄水建筑物型式宽顶堰堰顶高程m536.8溢流堰宽度m8.1消能方式无设计泄洪流量m3/s37.94P=5.0%校核泄洪流量m3/s47.41P=0.5%4放水涵洞型式压力管道进口底板高程m512.7出口底板高程m512.64输水

5、道尺寸m0.60三灌区工程设计灌溉面积万亩0.07实际灌溉面积万亩0.07四工程效益1灌溉面积万亩0.072多年平均发电万Kwh298.9471. 综合说明1.1 工程概况棚下水库位于xxx县县水口镇盐池村，坝址地理坐标东经113437.9，北纬26165，距xxx县县县城50km。本工程所在流域为湘江支流洣水，坝址控制集雨面积5.5km2，干流长度4.67km，干流平均坡降7.3%。水库正常蓄水位536.8m，正常库容57.13万m3，总库容总库容62.61万m3，是一座以发电为主兼顾防洪、养殖、生态等综合效益的小（二）型水库。枢纽工程由大坝（包括溢流段和非溢流段）、引水隧洞、放水涵洞等建筑

6、物组成。大坝为浆砌石重力坝，非溢流段坝顶高程536.8m，溢流段堰顶高程536.8m，坝顶有0.6m高防浪墙，宽度为1m；坝顶轴线长80.8m，坝顶宽4.6m，最大坝底宽37.4m，最大坝高为25.8m，大坝上游近于垂直，下游坡比为1:0.62、1:0.68。1.2 工程质量评价由于大坝施工前未做地质勘探，施工时未严格按规范操作，坝体清基不彻底，坝基未做防渗处理，坝体砌筑材料不合规范，砌筑质量较差。工程投入运行后长期存在坝基漏水等问题据现场查看及资料分析，工程质量存在如下问题：1） 坝高不能满足防洪要求，浆砌石坝体存在孔隙且漏水；2） 坝体单薄，不能满足稳定要求，下游没有踏步，无法到达坝脚；3

7、） 大坝坝基、坝肩渗漏；4） 溢洪道结构基本完整，但泄流能力不足，未建消能设施；5） 上坝公路路况较差，无管理用房；6） 大坝未设监测站，没有安全监测设施没有必要的水情报系统，无特大洪水保障系统。由于上述诸多问题的存在，给水库的安全运行带来了较严重的威胁。除险加固是十分迫切和必要的。工程建筑质量评价为不合格。1.3 大坝运行管理评价。水库目前由棚下水电站管理，基本上能按控制水位调度运用，但水库调度管理规章制度不完善，无特大洪水应急保障系统方案，水库无任何观测设施，无安全监测系统和水情测报系统，无上坝公路。目前，水库处于病险状态，一直控制蓄水。棚下水库大坝运行管理综合评定为差。1.4 洪水标准复

8、核棚下水库位于丘陵区，浆砌石重力坝，总库容62.61万m，按20年一遇的洪水设计，200年一遇的洪水校核，符合现行国家规范要求。按照砌石坝设计规范（SL25-2006）和水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的有关规定，对棚下水库挡洪建筑物的顶部高程进行复核，经计算，要求的坝顶高程为538.96，而目前的坝顶高程有537.4m(包括防浪墙0.6m高)，故现有大坝的坝顶高程不能满足规范要求，需要加高大坝坝顶高程或加宽溢流堰宽度。综合以上结论，防洪标准复核为C级。1.5 大坝结构安全评价1）坝内砌体孔隙较多，石料之间胶结不好，变形后裂缝未做灌浆加固处理。按现大坝断面尺寸与基础条件计算，坝体抗

9、滑安全系数偏小，不满足规范要求；抗倾稳定、应力符合规范要求。2）溢流段结构完整，无消能设施，泄流能力不足。3）输水建筑物结构完整，出口闸阀有漏水现象。根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000），大坝的结构安全评价为C级。1.6 大坝渗流安全评价根据本次实际走访，并结合地质勘探与土工实验、大坝建设等资料，我们认为，目前棚下水库大坝存在以下几个渗流问题：（1）根据现有地勘资料，大坝存在坝体渗漏、坝基及坝肩渗漏；坝体浆砌石填充密度不够。（2）据调查，库水对砼无腐蚀性，地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。1.7 抗震安全评价根据GB18306版中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征

10、周期区划图，该地区地震动峰值加速度0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s，对应的地震基本烈度为小于6度。根据水库大坝安全评价导则(SL258-2000)第7.1.3款第1条的规定，可不进行抗震复核。考虑到该工程主要建筑物等级为等5级，大坝为浆砌石坝，与其他坝型比较，抗震性能相对较好。而进行抗震安全分析所需必要的勘测、试验资料缺乏，因此，未进行复核计算。根据类似工程计算成果，判定该工程大坝抗震稳定性等级为A级。1.8 结论及意见1.8.1 大坝安全评价结论通过本次安全评价论证分析，可以得出如下几点结论：（1）工程质量评价为不合格；（2）大坝运行管理评价为差；（3）大坝防洪标准复核为C级；（4

11、）结构稳定评价为C级；（5）渗流安全评价为C级。（6）抗震稳定复核评价为A级。综合评价棚下水库大坝为三类坝，需进行除险加固。1.8.2 对大坝维修加固意见和建议针对棚下水库大坝工程存在的问题，特提出以下处理措施和建议：（1）建议对坝基、坝肩进行帷幕灌浆，以减小坝基渗漏和坝底扬压力，增加大坝抗滑能力，使大坝抗滑系数达到规范要求；（2）水库运行后在坝体产生了一条沿坝轴线方向的裂缝，且坝体在水位较高时存在渗漏问题，建议对坝体进行防渗处理。坝高达不到防洪要求，建议适当加高。（3）加宽溢流段，设消能设施； （4）新建上坝公路；（5）新建管理用房；（6）大坝设必要的观测设施。大坝综合评价结果见表11表11

12、 棚下水库大坝综合评价表评价项目分析评价结论评定级别工程质量大坝坝基地质存在强分化带，处理不彻底；施工没有达到规范要求。 不合格运行管理无上坝公路，无管理用房，水库运行缺乏必要的运行管理维修资金；大坝缺乏必要的水情测报系统，缺乏必需的安全监测设施。差防洪标准水库采用20年一遇的洪水设计复核，200年一遇的洪水校核复核，满足国家规范要求；大坝坝顶复核高程538.96m，现坝顶高程537.4（包括防浪墙0.6m），不满足抗洪要求。C结构安全坝内砌体孔隙较多，石料之间胶结不好，变形后裂缝未做灌浆加固处理。按现大坝断面尺寸与基础条件计算，坝体抗滑安全系数不满足规范要求；抗倾稳定、应力符合规范要求。C渗

13、流安全存在坝体、坝基、坝肩、渗漏。C抗震安全所处区域的地震基本烈度小于六度。A根据以上结论，综合评定大坝为三类坝。2. 工程质量评价2.1 评价依据2.1.1 文件依据（1）砌石坝设计规范（SL25-2006）；（2）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-1996）；（3）水库大坝安全评价导则（SL258-2000）；（4）水库大坝安全鉴定办法（水建管2003271号）；（5）小型水库注册资料。2.1.2 运行现状及问题由于原大坝施工前未做地质勘探，施工时未严格按规范操作，坝体清基不彻底，坝基未做防渗处理，坝体砌筑材料不合规范，砌筑质量较差。从建成以来运行期间到目前为止，有不少问题

14、未彻底根除，仍存多处渗漏及险情，影响工程经济与社会效益的正常发挥。目前存在的主要问题有：表21。表21 工程运行问题汇总表序号主要问题险情1坝体、坝基渗漏坝体存在渗漏，且渗漏较为严重，有明显渗漏痕迹。2溢流坝段溢流堰不满足泄流要求，坝体抗倾、应力满足规范要求，但抗滑系数偏小。2.2 地质条件2.2.1 工程地质条件2.2.1.1 地形地貌水库位于xx东部的罗霄山脉南段，地貌形态以低中山、丘岗地貌为主，间夹河流冲积地貌，工程区山顶高程一般为700900m，阶地高程一般520540m。2.2.1.2 地层岩性工程区出露的地层主要有：奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）、第四系残坡积堆积(Qedl)

15、、第四系全新统冲积堆积(Q4al)、第四系人工堆积(Qs)等。由老至新分述如下：(1)奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）：主要为深灰色、灰黑色、褐黄色泥质板岩、绢云母板岩、条带状板岩，夹条带状砂质板岩，下部夹少量灰绿色中-厚层状浅变质凝灰质细粒长石石英杂砂岩，中上部夹较多的炭质板岩，中部夹少量硅质板岩，厚度500-1500m。工程区山头及山坡开挖处多见出露。(2) 第四系残坡积堆积(Qedl)：为褐红色粉质粘土夹碎石，多呈硬塑状，主要分布于工程区两侧的山坡上，厚度一般1.02.0m。(3) 第四系全新统冲积堆积(Q4al)：为砂壤土，分布于坝区下游级阶地、库内及冲沟内，厚度一般1.01.5m

16、。(4) 第四系人工堆积(Qs)：主要分布于大坝的坝体及附属建筑物区，坝体砌筑材料为浆砌石，厚度1.025.8m。2.2.1.3 地质构造及地震工程区位于xx东部，罗霄山脉南段，属华南褶皱系中的“湘东新华夏构造体系”中的第二沉降带中的湘东褶皱带，构造运动频繁，褶皱断裂普遍。早古生代为地槽区，接受海相沉积，后受加里东及燕山早期构造运动影响，地层全面褶皱、断裂，岩浆沿断裂带溢出，形成复合岩体，并随古陆抬升。至中生代，山体轮廓基本塑定成型。再经新生代以来的地貌回春期，遂成今日地势高亢磅礴，峰壑交错起伏的形态。据xx省地震目录记载，本区自1477年以来共发生过16次有感地震，震级小。根据 GB1830

17、6-2001中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为小于度。属相对稳定地块。2.2.1.4 水文地质条件区内地下水类型有孔隙水、基岩裂隙水。依据当地经验，库水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。2.2.1.5 主要物理地质现象根据调查，由于工程区地形较陡，岩体风化较强烈，局部地段（Qedl）易在雨季产生表层的坍滑，其它物理地质现象一般发育。2.3 坝基主要工程地质问题与评价2.3.1 地质概况（1）坝体底部未作清基，为奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）强风化泥质板岩0-5.0m，岩石软弱，节理裂隙发育和岩

18、体破碎，构成坝基渗透网络，据现场压水试验（表2）表明，基岩0-5m为中等透水岩层，因此，存在坝基渗漏问题。（2）坝肩为奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）泥质板岩，岩体强风化深度相对较深，节理裂隙局部密集成带出现，岩体切割破碎，基岩0-5m为中等透水岩层，因此，存在绕坝渗漏隐患。2.3.2 坝体工程地质特征 大坝几经除险加固后，其基本数据变化较大，本次勘测实测和钻探，其基本数据如下：大坝为浆砌石重力坝，坝体砌筑材料为浆砌石，坝顶轴长80.8m，坝顶宽4.6m，最大坝高25.8m，坝顶高程536.8m。大坝上游近于垂直，下游坡比为1： 0.62、1:0.68。2.3.2.1 坝体组成及分区大坝为

19、浆砌石重力坝，坝体砌筑材料为浆砌石，并采用砂质板岩块石护面，水泥砂浆勾缝，左右两端导墙系用块石水泥砂浆堆砌，顶部用毛条石铺面砌筑，设计坝体容重为21KN/m3。本次现场回弹试验，浆砌石抗压强度为40.6-48.1Mpa.强度较高，坝体外表完整，但坝外表有漏水痕迹。实地调查发现：砌石体大部分石头是由库区附近采来的砂质板岩，坝体胶结材料为水泥砂浆，加上是由大批民工施工，缺乏必要的施工经验和技术，浆砌石砂浆未填满，水泥砂浆标号很低，大坝运行多年后，库水对坝体胶结材料的溶蚀作用日益严重。根据坝体岩性及渗透性可分别将大坝坝体分为2个区，这2区分别是：区坝体区,浆砌石，中等透水层；区坝基区，板岩，0-5m

20、中等透水层，5m以下弱透水层。2.3.2.2 分区土体工程特性跟据本次野外钻探，浆砌石有孔隙，结构不很密实，填筑质量仍较差，在高水位作用下也能形成渗流通道，达不到防渗质量要求。根据本次钻探揭示及相关资料，坝体砌石物理力学性质的推荐值如下。浆砌石重 度 =21KN/m3弹性模量 E=4.0GPa变形模量 E=2.5GPa泊松比 =0.24砌体容许压应力 1.5MPa混凝土重 度 =24KN/m3弹性模量 E=22GPa泊松比 =0.1672.3.3 坝体存在主要问题及评价坝址中心山谷原为小溪，大坝是在上述基础上清除第四系坡、残积土砌筑而成，依顺水流方向，从上游坝面至下游坝面，坝体材料组成为混凝土

21、防渗面板、浆砌石、水泥砂浆砌石护面。该水库经过多年的运行，存在许多问题：如大坝浆砌石中块石与水泥砂浆局部胶结不牢、砂浆未填满，空隙较多，水库蓄水时，水库水位升高，部分水泥砂浆产生离析，使浆砌石中的孔隙增多增大，同时受水库水体水压力的影响，孔隙中所含孔隙水具流动性，从而形成渗流通道；坝体底部浆砌石与基岩局部存在空隙，使水库水可沿此空隙向下游排泄；加之库水对坝体胶结材料的溶蚀作用日益严重，坝体内部填砌料不断随水带出；大坝建基面与砌石体之间未按设计要求设置混凝土垫层，砌石体与基岩接触面为一个明显的渗漏面。基于坝体防渗砼局部产生裂缝，当水库水位较高时，大坝下游渗流量加大；而坝基、坝肩渗水渗入坝体，也会

22、导致坝体渗漏量增大。基于基岩在深部结构紧密，抗剪强度较高，故大坝不会产生深层滑动问题。由于大坝没有设置坝基渗压观测设施。因此无法复核坝基渗压力分布，但根据观察，由于钙质的堆积使部分坝身及坝下游排水管隙堵塞，造成坝体内渗压增高及基础扬压力升高。因此，有必要设渗压观测点，以便于掌握坝基渗压力及扬压力变化情况。综上所述，该水库坝体已存在严重的安全隐患，该水库也成为了典型的病险水库。2.4 它建筑物工程地质条件及评价2.4.1 溢流坝段工程地质条件及评价2.4.1.1 基本地质条件溢流坝段位于主坝中间，为溢流堰，堰顶高程536.8m，宽8.1m，长38m。出露地层岩性为：奥陶系上-中统桥亭子组（O1-

23、2q）：为泥质板岩，分布在溢洪道的下部及左右两侧山坡，岩石较破碎。据调查，库水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。2.4.1.2 主要险情隐患及处理评价溢洪道结构为砼浆砌石结构,整体完好，但泄槽末端未设消能防冲设施。2.4.2 输水涵工程地质条件及评价输水涵为圆涵，洞长38.0m。设计底板进口高程512.7m，出口高程512.64m。主要地层岩性有：奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）：为泥质板岩，隧洞沿线都有分布。岩石强风化层软弱，抗风化能力弱。 根据调查，河水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。大坝输水涵坝后闸阀门有漏水现象，需更换。2.4.3 拟建防汛

24、公路工程地质条件及评价2.4.3.1 防汛公路区基本地质条件本村有简易公路通到水库坝顶，拟在原路的基础上扩建，扩建公路全长2.0Km主要地层岩性为：(1) 奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）：为泥质板岩，工程区山头及山坡多见出露。(2) 第四系残坡积堆积(Qedl)：为褐灰、褐黄色碎石土，多呈硬塑状，主要分布于工程区两侧的山坡上，厚度一般5.06.0m。(3) 第四系全新统冲积堆积(Q4al)：为砂壤土，分布于坝区下游级阶地、库内及冲沟内，厚度一般0.51.5m。(4)第四系人工堆积(Qs)：主要分布于路基，为粘土、粉质粘土混碎块石，其厚度0.51.0m。主要物理地质现象主要为小型边坡崩塌和

25、掉块。公路区地下水类型主要为第四系覆盖层中的孔隙潜水及基岩裂隙水，据调查，河水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。2.4.3.2 防汛公路工程地质评价(1)路基：仅0+0001+950桩号路基出露强风化泥质板岩，（ 1+9502+000为大坝段，已达设计要求），其它路段上覆杂填土或残坡积堆积，一般厚约14m。路段地下水位一般埋深较深，对路基无不良影响。(2)边坡：土质边坡，主要为残坡积层及少量人工堆积，一般厚14m。岩质边坡，岩性为强风化变质砂岩，坡高约35m，坡角一般1025。本公路边坡建议开挖坡比：残坡积及人工堆积临时开挖坡比1：1.25，永久开挖坡比1：1.5，强风化泥

26、质板岩岩体临时开挖坡比1：1.0，永久开挖坡比1：1.25。2.5 工程质量的综合评价1） 工程区地处于属华南褶皱系中的“湘东新华夏构造体系”中的第二沉降带中的湘东褶皱带，xxx县-桂北西向隆起和汝城-xxx县-宁岗南北向构造交汇部位，依据中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，所对应的地震基本烈度为小于度，为相对稳定区。2） 工程区属低中山区与丘陵交汇地带，地势较起伏，出露第四系冲积层、残坡积层及奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）等。砂质板岩强风化层软弱，抗风化能力弱，裂隙发育存在渗透变形等工程地质问题，工程地质条件较差。3） 大坝存在坝体

27、、坝基和绕坝渗漏问题，应进行防渗处理。4） 溢流堰本身完整。建议新建消能设施。5） 输水涵围岩主要为为强风化板岩。输水涵地下水对砼不具腐蚀。6） 防汛公路线路段经过场区工程地质条件较简单，场地及区域地质稳定，其不良工程地质现象主要为局部地段存在潜在的崩塌变形的可能，建议在施工过程中予以重视，加以处理和防护。7） 建筑材料需求量较少，土料和块石料现场采取，砂砾料可就近购买及取材，其质量和储量均满足要求。8） 下步工作建议：加强初步设计地质工作，对开挖时可能揭露的不良工程地质问题及时做出预测预报，以供设计人员优化设计方案；必要时补充适当的勘探工作；修正、复核前期地质参数；并提出处理措施和方案；加强

28、工程运行期的监测工作。3. 大坝运行管理评价3.1 水库管理机构和工程效益3.1.1 管理机构棚下水库由棚下水电站管理，主管单位为xxx县县水利局。设管理所长一个，工作人员两名，由水电站工作人员兼任（棚下水电站现有在职人员三名，其中包括两名技术人员和一名财务人员），负责水库日常管理。棚下水库现有防汛调度及抢险条件差，无管理用房，无水文测报及安全监测设施，无通信设施。3.1.2 工程效益棚下水库是一座以发电为主，兼有防洪、等综合效益的小（二）型水库。棚下水库大坝于2005年开始投入运行以来，充分利用了水能源，发挥了当地的地理优势， 带来了不菲的经济收入，同时对周围环境也产生了积极的影响，同时使数

29、百亩农田旱涝保收。总之，水库建成投入运行后，对库区人民生产、生活发挥了重大作用，取得了良好的社会效益和经济效益。3.2 大坝运行情况3.2.1 调度运行方案及水情测报水库缺乏有效的调度运行方案，没有制定合理的管理规章制度。灌区灌溉用水由当地农民涵洞放水，没有合理的用水调度方案。水库没有进行雨量和水位观测。灌溉流量观测从未进行。灌溉涵洞取水时间和库水位均无观测记录资料，缺乏水情测报和水文预报系统。3.2.2 工程存在问题3.2.2.1 大坝大坝：为浆砌石重力坝，坝体砌筑材料为浆砌石，并采用砂质板岩块石护面，水泥砂浆勾缝，顶部用毛条石铺面砌筑，设计坝体容重为21KN/m3。本次现场回弹试验，浆砌石

30、抗压强度为40.6-48.1Mpa.强度较高，坝体外表完整，但坝外表有漏水痕迹。实地调查发现：砌石体大部分石头是由库区附近采来的砂质板岩，坝体胶结材料为水泥砂浆，加上是由大批民工施工，缺乏必要的施工经验和技术，施工质量很差，浆砌石砂浆未填满，水泥砂浆标号低，大坝运行多年后，库水对坝体胶结材料的溶蚀作用日益严重。3.2.2.2 溢流坝段溢流段位于主坝中间，堰顶高程536.8m，宽8.1m，泄槽长38m，浆砌石结构，溢洪道结构为砼浆砌石结构，整体完好，但泄槽末端未设消能防冲设施。3.2.2.3 输水涵输水涵为压力钢管，长38.0m，设计底板进口高程512.7m，出口高程512.64m。主要地层岩性

31、有：奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）：为泥质板岩，岩石强风化层软弱，抗风化能力弱。 根据调查，河水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。大坝输水涵坝后闸阀门有漏水现象，需更换。3.3 大坝安全监测棚下水库自建成，运行以来，受资金短缺、建设条件、施工设备等因素的影响，枢纽工程至今未建立大坝观测站，无任何监测设施。3.4 大坝运行管理综合评价棚下水库没有单独的管理所，由棚下水电站管理，管理不到位，无防汛公路。水库大坝缺乏合理的调度规程、无特大洪水应急保障系统方案，管理规章制度不完善，已经不符合现在社会生产需要。大坝无安全巡测和维护人员，无水库观测设施。由于资金等方面的原因，大坝

32、不能得到及时完好的维修。综上所述，棚下水库大坝运行管理综合评定为差。4. 防洪能力复核4.1 复核依据及洪水标准4.1.1 复核依据1）防洪标准（GB50201-2014）；2）水利水电工程设计洪水计算规范（SL44-93）；3）浆砌石坝设计规范（SL25-2006）；4）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；5）水力计算手册（武汉大学水利水电学院编，2006年第二版）；6）xx省暴雨洪水查算手册（xx省水利水电厅编，1984年）；7）xxx县县棚下水库大坝安全鉴定报告书；8）xxx县县棚下水库相关资料。4.1.2 工程等级及防洪标准棚下水库位于山丘区，坝型为浆砌石重力坝，根

33、据防洪标准（GB50201-2014）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）等规程规范，确定棚下水库工程规模为小（2）型，属等工程，其主要建筑物为5级，相应洪水标准采用山区水库洪水标准确定为：设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。棚下水库处于山丘区，考虑洪水的不确定性因素，确实本次洪水复核的标准为：设计洪水为20年一遇（P=5%）；校核洪水为200年一遇（P=0.5%）；消能防冲设计标准采用10年一遇洪水标准（P=10%）。4.2 设计洪水4.2.1 流域概况棚下水库位于xxx县县水口镇盐池村，距xxx县县城50km。本工程所在流域为湘江支流洣水，坝址控制集雨

34、面积5.5km2，干流长度4.67km，干流平均坡降7.3%。水库正常蓄水位536.8m，正常库容57.13万m3，总库容62.61万m3，是一座以发电为主兼顾防洪、养殖、生态等综合效益的小（二）型水库。洣水为湘江第三大支流，发源于xxx县县与桂东县交界处，流经xxx县、茶陵、攸县、衡山、至衡东县洣河口注入湘江，干流全长296公里，平均坡降1.01，流域面积10305 km2。洣水在xxx县境内干流长度87公里，流域面积2030 km2，流域面积在700km2以上较大支流除源流斜濑水外共5条，左有永乐江，右有河漠水、沔水、茶水、攸水4条。河漠水为洣水的一级支流，流域面积911.8 km2，干流

35、全长86.6公里，平均坡降16.6，自然落差1441m。主要支流有下村乡的大横溪，策源乡的策源河，水口镇的松山河等28条。4.2.2 气象xxx县县属亚热带湿润气候区，雨量充沛，日照充足，四季分明。根据xxx县县气象站统计资料，xxx县县多年平均气温17.3，最高气温30.17，最低气温-7.8。冰冻期在1月底左右，结冰厚10-15mm，积雪厚约300mm。境内年平均日照1700 h，为可照时4424.1h的38.4%，处于全省多日照地区，属光照较充足的县。据xxx县五里牌水文站实测资料：多年平均年降水量为1761.5mm，较为丰富；但具有地域差异和时间分布上的年际变化，及年内分布不平匀的特点

36、。xxx县县1958-2000年的43年中，年降水量大于1600mm有15年，小于1200mm有5年，最大是1994年2247.9mm，最小是1963年970.2mm。年内降水分配不均，35月占全年的35.5%，69月占41.7%，1011月占0.17%，12月次年2月占14.3%。全年降水主要集中在3-7月，降水量基本为峰谷形，最大日降雨量157.4mm。棚下水库位于山丘区，坝型为浆砌石重力坝，总库容62.61万m3。根据防洪标准（GB50201-2014）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）等规程规范，确定棚下水库为小（二）型水库，由于该水库下游有电站以及一个村庄，一旦

37、失事，将对一个村庄造成一范围的定影响（对其中一个大队造成严重影响，约有一百多人），其损失较为严重，该工程等别为等，其主要建筑物为5级，次要建筑物及临时建筑物为5级，相应的洪水标准为：设计洪水标准 P=5.0%，即20年一遇；校核洪水标准 P=0.5%，即200年一遇。4.2.3 洪水复核查暴雨洪水查算手册计算设计洪水:棚下水库集雨面积5.5km2，干流长度4.67km，干流平均坡降0.073，流域内无实测水文资料，设计洪水采用暴雨资料推求。查1984年xx省水利厅编暴雨洪水查算手册（以下简称手册）计算设计洪水。根据棚下水库所处地理位置和集水面积，利用手册查得多年平均最大24h点暴雨量均值为10

38、0mm，统计参数Cv为0.45，Cs=3.5Cv，点面关系系数a=0.995，由此求得50年一遇的24h面暴雨量为223.7mm，300年一遇的24h面暴雨量为292.5mm，20年一遇的24h面暴雨量为187.1mm。棚下水库设计洪水计算参数过程与结果详见下表。表41 棚下水库不同频率最大24h暴雨量P%0.55.010Kp2.531.781.53H点（mm）100100100H面（mm）253.0178.0153.0表42 棚下水库不同频率下的n2、n3值P%0.55.010n20.6090.6420.650n30.7560.7740.780表43 棚下水库设计洪峰流量频率（%）0.55.

39、010流量（m3/s）50.9639.2132.05表44 棚下水库设计洪水过程单位：m3/st=1hP=10P=5.0%P=0.5%t=1h P=10P=5.0%P=0.5%00.10 0.11 0.12 163.64 4.04 6.05 13.20 3.55 5.57 173.45 3.49 5.65 215.31 22.31 24.51 183.26 3.27 5.26 332.05 39.21 50.96 193.08 3.04 4.87 418.87 20.73 33.77 202.89 2.82 4.48 514.17 15.65 25.12 212.70 2.60 4.08 61

40、1.12 12.26 19.89 222.51 2.54 3.69 79.21 10.38 16.45 232.32 2.43 3.55 87.88 8.99 13.76 242.22 2.32 3.42 96.83 7.93 11.85 252.12 2.21 3.28 106.07 7.04 10.44 262.03 2.10 3.14 115.45 6.49 9.28 271.93 1.99 3.02 124.97 5.93 8.38 281.83 1.88 2.91 134.64 5.38 7.48 291.74 1.772.79144.31 4.99 6.83 301.64 1.66

41、2.68153.98 4.27 6.44 311.54 1.554.56图4-1棚下水库洪水过程线4.3 调洪演算4.3.1 调洪演算原则棚下水库正常蓄水位536.8应库容57.13万m3。本次设计按照水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，确定枢纽属等工程，主要建筑物级别为5级，设计洪水重现期为20遇，洪峰流量39.21 m3/s，校核洪水重现期200年一遇，洪峰流量50.96m3/s。棚下水库溢流堰为实用堰，堰顶高程为536.8m，堰顶宽8.1m。调洪演算的基本原则为：在正常蓄水位（536.8m）开始起调，由于坝高不满足规范要求，当水位超过防浪墙时，将会全坝面溢流，此

42、时泄流部分包括溢流坝和非溢流坝。4.3.2 调洪演算基本方程根据时段内水量平衡原理，调洪演算的基本方程为：式中：Q入库流量（/s）；q出库流量（/s）；V库容（万）；t计算时间（s）；t计算时段（t=1h）。4.3.3 调洪演算基本资料1）入库洪水过程线入库洪水过程线详见图4-1和表44。2）库容曲线和泄流曲线（1）本次设计根据棚下水库地形图以及万分之一地形图等资料重新复核库容见图4-2。 图4-2棚下水库库容曲线（2）泄水曲线计算计算依据：本水库设计起调水位为正常水位536.8m；根据溢流堰尺寸判别为宽顶堰，溢流堰过水能力按如下公式计算：式中s淹没系数，取1。c侧向收缩系数，根据墩头形状取1

43、。m流量系数，根据溢流堰尺寸判别，查水力计算手册取m=0.32b单孔堰宽（当水低于防浪墙时取8.1m，高于防浪墙时分两部分，分别为8.1m和72.7m）。H0计行进流速水头的上游水头，因水面较大，行进流速可忽略不计，即H0=H。n泄流孔数，n=1孔。计算结果见表45、图4-3表45 棚下水库大坝溢流堰泄流曲线表流量(m3/s)0.0 0.4 1.0 1.9 2.9 4.0 5.3 溢洪道泄流曲线536.8 536.9 537.0 537.1 537.2 537.3 537.4 流量(m3/s)9.6 16.5 25.1 35.1 46.2 58.5 133.3 溢洪道泄流曲线537.5 537

44、.6 537.7 537.8 537.9 538.0 538.5 图4-3棚下水库泄水曲线4.3.4 调洪演算成果根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算的基本方程，求得棚下水库调洪计算结果见表46。表46 棚下水库大坝调洪演算成果表洪水频率（P）洪峰流量（m3/s）起调水位（m）坝前最高水库水位（m）相应库容（万m3）最大下泄流量（m3/s）0.550.96536.8537.9362.6148.125.039.21536.8537.8662.2731.321032.05536.8537.3659.854.76由此求得水库特征水位如下：水库正常蓄水位：536.8m；水库设计洪水位：537

45、.86m；水库校核洪水位：537.93m。4.4 抗洪能力复核根据浆砌石坝设计规范(SL-2006)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)中有关规定，水库坝顶在静水位以上的超高，等于最大波浪在坝坡上的爬高、最大风壅水面高度和安全加高三者之和： h=hb+ hz+ hc式中：h坝顶超高，m；hb波浪高，m；hz波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；hc安全超高，设计时为0.4m，校核时为0.3m。4.4.1 波浪高度hb波浪高度采用官厅水库公式计算，计算公式如下 ：hb =0.0166V5/4D1/3,L1=10.4*h10.8式中：hb为波高，L1为波长，V为库面上

46、的风速，D为库面上的波浪吹程。计算得：正常蓄水位波高为0.344m，校核洪水位波高0.571m。4.4.2 波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差hz风壅水面高度可按下式计算：式中：hz波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）H1为坝前水深经计算：正常蓄水位：hz0.084m；校核洪水位：hz0.154m。4.4.3 安全加高hc根据浆砌石坝设计规范，安全超高取值如下：正常运用情况：hc0.4m；非常运用情况：hc0.3m。根据以上公式，计算棚下水库大坝所需坝顶高程如表47。表47 棚下水库大坝坝顶高程复核表（单位：m）运用条件洪水水位（m）波浪爬高R（m）风浪壅高e（m）安全加高A（

47、m）坝顶超高y（m）要求坝顶高程（m）现有坝顶高程（m）正常蓄水位536.800.3440.0840.40.828537.63537.40（包括0.6m防浪墙）校核洪水位537.930.5710.1540.31.026538.96537.40（包括0.6m防浪墙）经过上述计算校核洪水位537.93m高于现有坝顶高程，不符合规范要求坝顶高程不小于最高静水位的要求；要求坝顶高程Z正=537.63m、Z校=538.96m，大于现有大坝坝顶高程537.4m（包含0.6m防浪墙），需加高坝体，使得坝顶高程满足规范要求。结论：1原设计的大坝防洪标准为设计20年一遇，校核200年一遇，满足规范要求。2溢洪坝

48、过流能力满足要求。3现有坝顶高程537.4m（包括防浪墙0.6m），不能满足规范防洪要求。综合以上结论，防洪标准复核为C级。5. 大坝结构安全评价5.1 地勘成果5.1.1 大坝内在质量1） 坝体底部未作清基，为奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）强风化泥质板岩0-5.0m，岩石软弱，节理裂隙发育和岩体破碎，构成坝基渗透网络，基岩0-5m为中等透水岩层，因此，存在坝基渗漏问题。2） 坝肩为奥陶系上-中统桥亭子组（O1-2q）泥质板岩，岩体强风化深度相对较深，节理裂隙局部密集成带出现，岩体切割破碎，基岩0-5m为中等透水岩层，因此，存在绕坝渗漏隐患。3） 区内地下水类型有孔隙水、基岩裂隙水。依据

49、当地经验，库水对砼无腐蚀性。地下水对砼具弱酸性和重碳酸型中等腐蚀性。4） 坝体浆砌石砌筑质量差，密实度不够。5）勘察期间钻孔内地下水位与当时水库水位基本一致。5.1.2 区域地质稳定性坝址位于株洲相对抬升构造亚区，但自晚更新世以来，地壳处于相对稳定阶段，场地地质构造简单，且未发现有断裂构造通过，因此，区域地质稳定性好。5.1.3 地基稳定性坝基为泥质板岩，基于基岩在深部结构紧密，抗剪强度较高，故大坝不会产生深层滑动问题。5.2 大坝稳定复核5.2.1 计算依据1）砌石坝设计规范SL252006；2）砌体结构设计规范GB500032001；3）我院编写的棚下水库大坝地质勘察报告2015年3月。5

50、.2.2 有关计算参数取值：大坝砌体容重石 =21kN/m3 水容重水=10KN/m3砌体与大坝基面间摩擦系数 f=0.50坝体未做帷幕灌浆未设排水孔，扬压力折减不予考虑。原大坝为浆砌石重力坝，非溢流坝段坝顶高程536.8m，坝顶防浪墙高程537.2m，溢流段坝顶高程536.8m，坝顶轴线长80.8m，坝顶宽4.6m，最大坝底宽37.4m，最大坝高为25.8m，大坝上游面近于垂直，下游坡比为1:0.62、1:0.68。大坝稳定复核主要进行大坝抗滑、抗倾、稳定验算和强度验算。5.2.3 计算工况:5.2.3.1 基本组合工况一:正常水位静水压力+坝体自重+扬压力+泥沙压力+浪压力工况二:设计洪水

51、位静水压力+坝体自重+设计洪水位扬压力+泥沙压力+浪压力5.2.3.2 特殊组合工况三:校核洪水位静水压力+坝体自重+校核洪水位扬压力+泥沙压力+浪压力1.1.1.1 计算公式(1) 抗滑稳定及水平截面正应力计算公式:K=fW-UPK=fW-U+CAPy=WB+6WB2y=WB-6WB2式中:K按摩擦公式计算的抗滑稳定安全系数；K按抗剪断公式计算的抗滑稳定安全系数,根据地质专业提供参数；W作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；P作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和；U作用于滑动面上的扬压力；f滑动面上的抗剪摩擦系数,取0.50；f滑动面的抗剪断摩擦系数,取0.5；C滑动面的抗剪断凝

52、聚力,取0.25MPa；y和y”水平截面上、下游边缘垂直正应力；B计算截面沿上下游方向的宽度。(2) 荷载计算公式自重W=Vc式中:W自重；V坝的体积；c材料容重。静水压力P=120式中:P净水压力；0水的容重。扬压力坝基无帷幕灌浆，无排水孔。泥沙压力Ps1=12shs2tan245-s2Ps2=12shs式中:Ps1泥沙铅直压力；Ps2泥沙水平压力；s泥沙浮容重；hs泥沙高度；s泥沙的内摩擦角度。浪压力坝前水深H1L1时:Pl=0（Ll+2hl+h0）Ll2-0Ll22坝前水深H1满足HkH1Ll时:Pl=0Hl+2hl+h0(Hl+a）2-0Hl22a=2hlsechH1Ll式中:P1浪压

53、力；0水的容重；H1坝前水深；Ll半波长；hl半波高；h0波浪澭高。动水压力Px=0qgcos2-cos1Py=0qgsin1+sin2式中:Px水平动水压力；Py铅直动水压力；0水的容重；q单宽流量；反弧上的平均流速；1、2反弧段通过圆心竖线两侧中心角。加固前稳定计算参数选取值见下表。表51 稳定计算主要参数符号名称数值单位水水的重度9.81KN/m3浆砌石坝体浆砌石重度21KN/m3sd泥沙浮容重6.5KN/m3f抗剪断摩擦系数0.53c抗剪断凝聚力250kpaD风区长度0.8kmV0最大风速16m/s对原大坝进行稳定复核，依次为正常水位（非溢流段）、设计水位（非溢流段）、校核水位（非溢流

54、段）、正常水位（溢流段）、设计水位（溢流段）、校核水位（溢流段）的稳定计算，计算结果见Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.和对应受力图。：表52 加固前非溢流坝正常蓄水位荷载计算表荷载垂直力水平力对坝底中点力臂计算值力矩+-自重W110982.16 5.43 59622.15 水压力P13264.96 8.60 28078.69 浪压力PL11.83 294.90 泥沙压力Pn134.27 1.67 57.11 扬压力U14730.38 6.23 29470.28 小计10982.16 4730

55、.38 3311.06 0.00 59622.15 57900.99 合计6251.78 3311.06 1721.16 抗滑抗剪 K1.00 1.05 抗剪断K3.86 3.00 偏心距e=0.28 B/6=6.23 上游面垂直正应力uy174.64 0.00 下游面垂直正应力dy159.86 0.00 表53 加固前非溢流坝设计水位荷载计算表荷载垂直力水平力对坝底中点力臂计算值力矩+-自重W110982.16 5.43 59622.15 水压力P13537.72 9.10 32207.72 P228.25 0.80 22.60 浪压力PL11.83 302.00 泥沙压力Pn134.27 1.67 57.11 扬压力U15359.30 5.21 27905.88 小计10982.16 5359.30 3583.81 28.25 59644.75 60472.71 合计5622.86 3555.56 (827.96)抗滑抗剪 K0.84 1.05 抗剪断K3.50 3.00 偏心距e=-0.15 B/6=6.23 上游面垂直正应力uy146.87 0.00 下游面垂直正应力dy153.98 0.00