水库大坝安全评价

1、1 大坝安全综合评价 . 1.1 水库概况 1.2 鉴定依据 1.3 水库存在的主要问题 1.4 水库安全综合评价 1.5 建议 2 工程质量评价 . 2.1 大坝工程质量评价 2.2 溢洪道工程质量评价 2.3 输水工程质量评价 2.4 综合评价 3 运行管理评价 . 3.1 工程设计施工过程 3.2 工程运行管理情况 3.3 安全监测和维护 3.4 水库调度和管理制度 3.5 综合评价 4 防洪标准复核 . 4.1 基本情况 4.2 洪水计算 4.3 调洪演算 4.4 坝高复核 4.5 复核结论 5 结构安全评价 . 5.1 大坝抗滑稳定安全复核 5.2 溢洪道安全复核 5.3 输水涵管结

2、构复核 5.4 综合结论 6 渗流安全评价 . 6.1 原设计和施工渗流控制措施及评价 6.2 大坝渗流安全性态的计算分析与评价 6.3 溢洪道渗流安全评价 6.4 输水涵管渗流安全评价 6.5 结论与建议 1 大坝安全综合评价1.1 水库概况某某水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于 1972年 8月动工兴建， 1974年2月完成。总库容 11万 m3。是一座以灌溉为主，兼 顾防洪、养殖等综合利用的小（ 2）型水库。水库坝址以上承雨面积 12 平方公里，河长 12公里，河道平均比降 100。根据防洪标准 （GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪 水标准 （SL252-20

3、00），工程为等工程，小（二）规模，主要建筑物 级别为 5 级。水库原防洪标准按 20年一遇设计， 50年一遇校核。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水工程等建筑物组成。大坝坝型为粘土心墙堆石坝，坝顶高程 399.4m，最大坝高 19.4m， 坝顶长45m，坝顶宽 2.7m。粘土心墙顶部高程 399m，顶宽1.0m。大坝上 游坝坡没有马道，但有一变坡，变坡处高程 395m，上游坡比自上而下 分别为1:2.1、1:1.5 （实测）。大坝下游坝坡没有马道，下游坡比自上而下 分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 （实测）。在坝脚设有反滤坝，反滤坝顶部高程 为384米，反滤坝外坡坡比 1:0.9，内坡

4、坡比 1:0.5，顶宽 0.6m。大坝上下 游坝坡均为块石堆砌。溢洪道设在大坝左侧，为开敞式宽顶堰，全长 40米，进口与控制段 长10米，控制段宽 6m，堰顶高程 395.4m。泄槽总长 30米，宽度由 6米收 缩至 5米，出口底部高程 393米，平均比降 10%。输水涵管为水泥浆砌方形管， 全长 83米，断面 0.5×0.8米，比降1%。进口高程 387米，放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面 0.6×0.6米，每 级台阶高 0.5米，放水孔直径 0.2米，用混凝土塞人工启闭。水库灌溉耕地面积 500亩，同时保护下游近千人的生命财产安全， 综合效益十分明显。1.2 鉴定依据

5、受郧西县水电局的委托，我院依据水利部水库大坝安全鉴定办 法、水库大坝安全评价导则以及国家和部颁的现行规范对某某水 库进行安全鉴定。通过对水库现场查勘和查阅水库设计文件、运行情况 记录、工程地形地质勘察报告等相关资料，对水库的工程质量、运行管 理、防洪能力、渗流和结构安全等项目进行复核和评价，确定水库整体 安全状况。1.3 水库存在的主要问题水库运行多年，虽进行过除险加固，但经水库现场安全检查和运行 状况分析，本水库仍存在以下主要问题：（1）大坝坝坡变形，上下游坝坡块石风化、缺失、变形严重；反 滤坝块石风化，变形堵塞。（2）溢洪道开挖断面形状不规则，局部参差不齐，底板和边墙未 进行护砌，出口无消

6、能设施。（3）输水系统老化失修，放水斜管碳化、破损，水箱淤塞。4）水库管理设施十分落后，无专门的管理机构和人员，无水位观测与安全监测设施，防汛道路不能上坝，不能满足防汛抢险需要1.4 水库安全综合评价根据水库各分项安全复核结果，综合评定大坝安全状况：(1) 大坝心墙基础为弱风化岩体，透水性较弱。基础处理较彻底。 大坝心墙土料物质成分极不均匀，填筑压实质量差，压实度未达到规范 要求。溢洪道槽底和边坡未护砌，表面参差不齐。出口无消能设施。输 水管施工质量差，强度低，风化严重，无法正常运行。综合上述，根据 水库大坝安全评价导则( SL258-2000)的规定，水库工程质量评价 为不合格。(2) 水库

7、管理没有设置专门的管理机构和管理人员，没有建立健 全各项规章制度。配有通讯设施，无水情自动测报系统，无防洪调度系 统，无大坝安全监测设施。防汛道路不能上坝，水库大坝运行管理评价 为差。(3) 根据水利水电工程等级划分及洪水标准( SL252-2000)， 水库大坝安全评价导则( SL258-2000)，某某水库属等工程，主 要建筑物为 5级建筑物，复核水库洪水标准为： 30年一遇洪水设计， 300 年一遇洪水校核。洪水复核采用图表中的暴雨参数，用瞬时单位线 法计算设计洪峰流量 107.6m3/s，校核洪峰流量 355.4m3/s。设计水位为 399.2m，相应最大下泄流量为 103m3/s，校

8、核水位为 403.9m，相应最大 下泄流量为 335.9m3/s。大坝顶高程应不低于 404.584m，现状坝顶高程 400m，欠高 4.584m，不满足规范要求。心墙顶应不低于 403.9m，现状 心墙顶高程 399.5m，欠高 4.4m，现状心墙高程不满足规范要求。大坝防 洪安全性评价为 C级。（4）经复核，大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求， 坝坡变形，不满足大坝安全运行的要求。溢洪道底板、左右岸山体均未 作衬砌处理，出口未设消能防冲设施。 输水涵管输水能力满足设计要求； 施工质量差，强度低，砼碳化严重，无法正常运行。水库结构安全综合 评价为 C级。（5）计算所得的单宽渗流量为

9、0.14m3/d ·m，对水库渗漏损失影响 较大。坝体下游逸出点高度 0.237m，低于反滤坝高度，不会造成渗透变 形，但反滤体运行年代久远，会降低透水效果。溢洪道地质条件较好， 不存在渗流破坏的可能性。输水管为浆砌方形管，施工质量较差。水库 大坝渗流安全综合评价为 B级。（6）本工程设计地震烈度为度， 按有关规范可不考虑地震作用。（7）本工程无金属结构，不作评价。综合水库大坝工程性状各分项安全性分级结果， 按照水库大坝安 全评价导则（ SL258-2000）及水利部大坝安全鉴定办法中的有关 规定，最终确定本水库大坝安全分类为三类坝，属病险水库。1.5 建议1、应抓紧做好前期工作，尽

10、早实施除险加固工作，早日脱险。2、除险加固措施完成之前，水库要严格按限定水位控制运用，并 加强大坝的安全监测工作，加强管理，确保大坝安全运行。3、培厚大坝坝坡，对上下游坝坡进行修整加固处理。4、护砌溢洪道断面，修建溢洪道出口消能设施。5、修建防汛道路。6、完善相应的管理设施，设置管理机构和人员，加强水库运行管 理。2 工程质量评价2.1 大坝工程质量评价1、大坝概况大坝坝型为粘土心墙堆石坝，坝顶高程 399.4m，最大坝高 19.4m， 坝顶长45m，坝顶宽 2.7m。粘土心墙顶部高程 399m，顶宽1.0m。大坝上 游坝坡没有马道，但有一变坡，变坡处高程 395m，上游坡比自上而下 分别为1

11、:2.1、1:1.5 （实测）。大坝下游坝坡没有马道，下游坡比自上而下 分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 （实测）。在坝脚设有反滤坝，反滤坝顶部高程 为384米，反滤坝外坡坡比 1:0.9，内坡坡比 1:0.5，顶宽 0.6m。大坝上下 游坝坡均为块石堆砌。2、坝基及坝肩 大坝填筑前，未作前期地质勘探工作，工程开工后，在主河槽设计 断面上进行了清基，并在清基的同时对坝轴线全断面进行抽槽处理，抽 槽至弱风化层，边坡 1:1；大坝两岸边坡开挖根据实际情况确定，下挖 至弱风化层为止。坝址岩体主要存在全风化、强风化、弱风化、微风化 新鲜岩石分 带。其中坝基为厚 1.53.0m左右的强风化带，全

12、风化层主要分布在山坡 地表，一般厚度 03m，属第四系（ Q）冲积土、坡积土。根据工程记录资料表明， 大坝心墙基础为弱风化岩体， 透水性较弱。基础处理较彻底。2、粘土心墙大坝施工时，心墙土料就近选择料场，均取自附近第四系残、坡积土，库坝区均为震旦系的变质岩区，风化后粉砂质含量较高。大坝心墙 料物质成分极不均匀，根据颗粒组成可分为含细粒土砂及含砾重壤土， 局部含全强风化的砾石及碎石和植物根茎的耕植土夹层。砾石、碎石以 及砂含量具不均匀特征，局部相对密集构成强透水带，对坝体的防渗极 为不利，极易造成坝体渗漏。粘土心墙料的干密度均值约为 1.33g/cm3；平均压实度为 0.8，心墙 料的压实度未达

13、到碾压式土石坝设计规范( SL274-2001)的要求。坝体心墙料为含砂粘土，间夹碎石及砾石。心墙料的物质组成及其 密实度在心墙轴线上以及剖面上具明显的不均匀性，且随机性较大，对 心墙的透水性影响较大；在砂、碎石及砾石等粗颗粒含量较高且密实度 相对较松散的部位，心墙透水性相对较高。从探槽原状样渗透试验成果分析，心墙料岩样渗透系数基本都在 10-4cm/s量级，具中等透水性。从心墙料现场注水试验成果分析，心墙 探槽注水试验中，全部在 10-4cm/s量级以上，心墙具中等透水性，心墙 料渗透系数不满足规范要求。3、堆石坝壳坝壳堆石不干砌块石，为强透水性，孔隙率及透水性指标不能满足 规范要求。4、上

14、、下游护坡大坝上游坝坡为堆石护坡，经过多年的风浪淘刷，局部块石护坡残缺不全。下游坝坡为砌石护坡。反滤坝变形堵塞。2.2 溢洪道工程质量评价1、溢洪道概况溢洪道设在大坝左岸， 为开敞式宽顶堰， 堰顶高程 395.4米。进口与 控制段长 10米，进口底宽 8.5米。泄槽总长 30米，宽度由 6米收缩至 5米， 出口底部高程 393米，平均比降 10%。溢洪道岩石弱风化，裂隙较发育， 开挖面未衬砌。2、存在主要问题溢洪道为人工开挖而成的明槽， 槽底和边坡未护砌， 表面参差不齐， 出口无消能设施，不能满足洪水安全下泄。2.3 输水工程质量评价1、工程概况输水涵管为水泥浆砌方形管， 全长 83米，断面

15、0.5×0.8米，比降1%。 进口高程 387米，放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面 0.6×0.6米，每 级台阶高 0.5米，放水孔直径 0.2米，用混凝土塞人工启闭。2、存在主要问题 输水涵管进水口斜卧管老化，施工质量差，强度低，砼碳化严重， 管塞缺失密封不严。无法正常运行。2.4 综合评价1、大坝心墙基础为弱风化岩体，透水性较弱。基础处理较彻底。 大坝心墙土料物质成分极不均匀，渗透系数不满足规范要求。上下游坝 坡轻微变形，反滤坝堵塞。2、溢洪道槽底和边坡未护砌，表面参差不齐。进口段无导墙，出 口无消能，不能安全泄洪。3、输水管施工质量差，强度低，斜管砼碳化严重，管塞缺

16、失密封 不严，无法正常运行。综合上述， 根据水库大坝安全评价导则 (SL258-2000)的规定， 本水库工程质量评价为不合格。3 运行管理评价3.1 工程设计施工过程本水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于 1972年8 月动工兴建， 1974年 2月完成。总库容 11万m3。是一座以灌溉为主，兼 顾防洪、养殖等综合利用的小（ 2）型水库。水库坝址以上承雨面积 12 平方公里，河长 12公里，河道平均比降 100。该工程设计由原郧西县水电科承担，报原郧阳地区水利电力局审 批，经批复后开工兴建，并成立工程建设指挥部，指挥部下设工程组、 器材组、后勤组，主要技术人员由县水电科抽调本单位

17、的专业工程师担 任，施工人员由当地和邻乡的主要劳动力组成，以“大会战”形式展开 施工。1、大坝 施工过程中，指挥部从大坝放线、清基、导流、回填、碾压、护坡 等技术要点，原则上都作了一些具体规定，要求大坝施工严格按规定进 行。但由于当时基础条件差， 没有专用的设备仪器检测土料的物理特性。 筑坝材料难以保证大坝土料设计要求。大坝碾压主要依靠人工夯实，采 用石磙碾压，在大坝和山体结合处以及涵管顶（侧） 0.51.0m范围内采 用的是农村打土墙的铁杵夯实。由于没有机械设备、施工工艺的简陋， 使得坝体碾压质量得不到保证。2、溢洪道溢洪道位于大坝左坝肩，为开敞式溢洪道，主要由水平段和陡槽段 组成。施工过程

18、中由于资金等多方面原因，溢洪道开挖断面未达到设计 标准，底板和边墙均未进行护砌，局部参差不齐，形状很不规则；出口 未设消能防冲设施，下游冲刷严重，危及坝脚安全。2、输水涵管 输水涵管位于大坝右岸，进口型式为浆砌石斜卧管，采用混凝土圆 塞人工控制。工程施工时，由于建筑材料紧张，进水口浆砌石施工质量 差，输水涵管接缝处理得也不严实，存在漏水现象。3.2 工程运行管理情况1、管理机构设置 工程建成以后，成立了水库管养所，属于县水利电力局的二级单位 管理，管理人员 1-3人。农村实行联产承包责任制以后，水库又划归乡 镇管理， 1994年乡镇设立水利管理站，转交由水管站代管， 1999年农村 实行机构改

19、革，撤销了乡镇水管站至今。当地政府将水库交由乡镇农业 服务中心代管。日常管理由水库水产养殖承包人员负责管理，没有承包 人的时间段由当地村干部或指定村民代管。2、水库运行情况 本水库是以灌溉为主，兼有防洪，养殖等综合利用效益。水库的防 汛工作按县防办每年 4月下达的渡汛计划和控制运用指标执行。水库自投入运行以来，历史最高库水位 396（2007年 7月28日），溢 洪道实际最大下泄流量 2m3/s（2007年 7月 28日）。本水库由于没有专设 管理机构，也没有固定专人管理，所以没有编写运行大事记。水库自建库以来一直没有设置水文测报系统， 天气信息由管理人员 通过电视广播等渠道获悉，有特殊天气情

20、况时由县局防办通知。移动通 讯可覆盖到坝区，但县水电局为该水库安装了专用防汛电话。3.3 安全监测和维护1、水库检查水库没有安设专门安全监测设施， 全部检查监测工作均由管理人员 凭个人经验感观观察，由于近年来机构改革频繁，资料残缺或遗失，无 法进行科学分析。工程的检查工作分日常检查、汛期检查和汛后检查， 各种检查都分别规定了特定内容。检查人员由县防办、乡镇分管领导、 农业服务中心的技术人员组成，坚持对枢纽建筑物进行检查，日常检查 汛期一旬一次，非汛期一季一次。汛期检查一般在每年的 4至10月汛期 进行，一般每年 5次左右。巡查的项目主要包括：（ 1）大坝：坝体、坝 肩及岸坡。（ 2）输水涵管：

21、进口、涵管、出口。（ 3）溢洪道：堰槽及 两侧的坡岸等。汛后检查内容明确，检查认真，发现问题及时汇报并提 出处理措施，力争在下次检查前处理好。检查结果均记入专门的表格， 并附必要草图和初步分析，内容齐全，并报县防办备案。出现险情及时 排除。2、水库维护水库维护工作是水库工程管理的重要组成部分。 水库没有专门管理 人员和管理设施，缺少日常维护，无运行日志。由于资金紧张，水库工 程自建成以来一直未进行大修， 每年检查时发现问题后仅进行表面缺陷 修补，没有解决根本问题。3.4 水库调度和管理制度1、防洪调度防洪调度原则及方式：水库防洪调度以确保安全为原则， 在确保安全的前提下进行兴利调 度。水库泄水

22、建筑物单一，只有一个开敞式无闸门控制溢洪道，同时还 可利用输水涵管放水调洪。（1）水库溢洪道无闸门控制，超过正常蓄水位时即自流溢洪。汛 前腾空库容，汛中尽量由输水涵管泄洪。在库水位接近设计洪水位时报 县防办，并严密监测库水位，做好防洪抢险准备。（2）防汛期间，由镇长担任指挥长，村书记任副指挥长，其它村 干部为成员组成防汛指挥部。 所有人员听从县防汛抗旱指挥部的统一调 度，服从命令，听从指挥，确保万无一失。防洪调度的注意事项：（1）水库在发生险情时第一时间先上报乡镇人民政府，再由乡镇 人民政府上报县防汛抗旱指挥部办公室。（2）县防汛抗旱指挥部办公室召集防汛抢险专家组，分析险情原 因、处理办法及下

23、达有关抢险指令。（3）水库所在的村及流域各政府部门、相关单位及防汛抢险突击 队按照县防汛抗旱指挥部办公室抢险指令执行落实4）各相关单位及时反馈情况报县防汛抗旱指挥部办公室及抢险专家组，确定下一步抢险方案。（5）坚持防汛值班、做好防洪记录，为今后的工作积累资料。 遇超标准洪水的处理措施： 遇到超过水库校核标准洪水，要做好预报，及时向上下游报警，必 要时疏散下游群众至安全地带，并尽可能采取紧急抢险措施，开启所有 泄洪设施，确保大坝安全。2、兴利调度本水库是以灌溉为主，兼有防洪、养殖等任务的水库，兴利调度任 务为合理调配用水量，充分发挥水库的综合利用效益。兴利调度原则及方式：（1）根据气象等资料做好

24、年来水预测；根据有关部门对水库供水 的要求，制订具体供水计划。（2）要在计划用水、节约用水的基础上核定各用水部门供水量， 贯彻“一水多用”的原则，提高水的重复利用率。（3）充分利用灌区内的蓄水工程，在非灌溉期或非用水高峰期， 根据气象预测，提前放水充蓄；在用水高峰时，灌区蓄水工程要与水库 供水有机结合。（4）结合灌溉供水，兼顾养殖需求。3、管理制度 严格执行县防办下发的水库高度方案，确保大坝枢纽工程安全。 禁止在大坝周围 200M以内取土采石放炮打井挖砂，坝体上禁止堆放杂物 要经常保持坝坡坝面、马道截流沟的干净，无杂草、杂物淤积， 坝面禁止放牧，行人不得任意搬动坝内外坡护石和践踏护坡草皮。 坚

25、持大坝巡视巡查工作。 非汛期：一周巡视一次， 汛期一天一次， 暴雨或大雨一天数次，坚持 24小时值班制度，发现问题及时上报。3.5 综合评价1、水库管理没有设置专门的管理机构和管理人员，由养殖承包人 负责看护。没有建立健全各项规章制度。2、水库通讯设施有专人管理并保持连通，防汛道路仅至大坝下游 1 公里处，无水情自动测报系统，无防洪调度系统；大坝安全监测设施没 有配备。3、大坝、溢洪道和输水涵管在运行过程中未出现大的安全问题， 近库坡岸稳定没有滑坡体。坝体存在白蚁危害，对坝体构成潜在威胁。综合上述， 根据水库大坝安全评价导则 (SL258-2000)的规定， 水库大坝运行管理评价为差4 防洪标

26、准复核4.1 基本情况4.1.1 工程概况某某水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于 1972年 8月动工兴建， 1974年2月完成。总库容 11万 m3。是一座以灌溉为主，兼 顾防洪、养殖等综合利用的小（ 2）型水库。水库坝址以上承雨面积 12 平方公里，河长 12公里，河道平均比降 100。水库属亚热带季风气候区，气侯温和，年平均气温 16，年最高气 温41，最低气温 -11，多年平均降雨量为 807mm，最大年降雨量为 1555mm，降雨多集中于 410月，占全年降雨量的 85%左右，降雨量年 内分配不均匀， 6 9月份雨量集中，冬季雨量偏少。水库主要由大坝、溢洪道和输水涵管组

27、成。大坝为粘土心墙土坝， 坝高 20米，坝轴长 45米，坝顶高程 400米，溢洪道设在大坝左侧，为开 敞式宽顶堰， 全长 40米，进口与控制段长 10米，控制段宽 8.5米，堰顶高 程395.4米。泄槽总长 30米，宽度 58.5米，出口底部高程 393米。输水涵管为混凝土方形管，全长 83米，断面 0.5×0.8米，比降 1%。 放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面 0.6× 0.6米，放水孔直径 0.2米， 用混凝土塞启闭。水库枢纽工程为 等工程，大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物 为5级建筑物。水库原防洪标准按 20年一遇设计， 50年一遇校核4.1.2 流域承雨面积、

28、主河道长度和比降复核采用省测绘局 1/50000的实测地形图对水库流域地理参数作进步 复核，经复核水库以上承雨面积为 12km2，主沟长 8km，河道加权平均 比降 60。4.1.3 洪水标准的确定根据防洪标准( GB5020194)、水利水电工程等级划分及 洪水标准(SL252 2000)、水库大坝安全评价导则 (SL2582000) 等文件，水库为小( 2)型土石坝水库，工程等别为等，大坝、溢洪 道等为5级建筑物。按水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准的规 定，小( 2)型水库的设计洪水标准应为 20 30年一遇，校核洪水标准 应为 200300年一遇。本水库坝高 20米，郧西县城在其下游

29、10公里以内， 本次防洪复核洪水标准为： 30年一遇洪水设计， 300年一遇洪水校核。4.2 洪水计算某某水库流域内没有水文站，也无实测的洪水观测资料，因此本次 设计洪水计算方法采用湖北省暴雨径流查算图表中瞬时单位线法与 推理公式法两种方法推求坝址洪水， 经分析比较后确定洪水设计采用成 果。设计暴雨郧西县位于湖北省水文分区第九区， 根据工程所在流域中心位置查 08版暴雨参数等值线图，得出设计点雨量的均值 H均和变差系数 Cv、Cs， 查皮型曲线得 Kp 值，计算各历时相应频率的设计点暴雨量。此流域面 积较小，不考虑点面折算系数，设计面雨量等于设计点暴雨量。按下式 计算:H面=F·H均

30、·Kp式中：H面 设计面雨量；F 形状改正系数，取 1.0 。 设计面雨量计算成果见表3.1。表 3.1水库设计雨量计算成果表时段点雨量均 值（ mm）CvCs/CvP=3.3%P=0.33%Kp面雨量 H点（mm）Kp面雨量 H点（ mm）1小时420.512.2192.833.31138.826小时570.663.52.62149.424.29244.424小时810.582.4194.513.75303.7本水库流域面积较小，选定计算暴雨时段为 0.5小时，历时 6小时 设计暴雨时程雨量按以下公式计算：暴雨递减指数n11 0.558ln 1（ 1 6h）n21 0.721ln

31、2（624h）其中：1h1面2h6面h6面h24面各历时雨量H t 面H1t1 n1( 1 t6h)Ht面H 24面 24n2 1t1n2( 6 t24h)各时段雨量HtH t面H t 面 1按以上公式计算的流域各频率的暴雨递减指数列于表 3-2表 3-2各频率的暴雨递减指数设计频率n1n2P=3.3%0.6210.7680.730.81P=0.33%0.5680.8050.680.84各时段设计毛雨量扣除稳损计算出设计净雨过程（本水库流域小，不考虑初损）。采用图表中的概化雨型作为设计雨型。稳损： fc 0.0615 H24面 I0 0.61各时段净雨为： RSi Ri fc t经产流计算，得

32、流域各频率的设计净雨过程。各频率设计暴雨和净 雨过程如表 3-3。表3-3设计暴雨及设计净雨过程线单位： mm序号设计暴雨地面设计净雨P=3.3%P=0.33%P=3.3%P=0.33%14.027.683.376.824.278.163.627.2834.528.643.877.7645.029.614.378.7256.8212.486.1711.6611.1520.4210.519.53735.2752.8334.6251.95857.5586.1956.985.3198.3615.307.7114.42105.099.324.448.44113.777.203.126.32123.52

33、6.722.875.844.2.2 瞬时单位线推求设计洪水瞬时单位线法汇流参数按下式计算 :造峰雨历时 tRtR 0.35F 0.52（山区扇形流域）tR 0.50F 0.52 （丘区长形流域）不属于上述两种情况的流域可内插按比例取值， 本流域采用山丘区 般流域公式计算。对于高于 50年一遇洪水需作汇流参数的非线性修正 :当iP 50mm/ h时1；当 iP 50mm/h时 2 ，在图表查取。1/ 3 1/ 4j / F根据以上公式计算的水库瞬时单位线参数如表 3-4表3-4瞬时单位线参数成果表频率ip (mm)nkP=3.3%2.231.23P=0.33%1000.32.230.36洪水由地

34、表径流和地下径流共同汇流而成，地表径流过程由设计净雨过程和单位线参数，用下式进行汇流计算：地下径流流量过程线采用图表提供的概化三角形过程线法。其计算采用下列公式： 起涨流量Q0地下洪峰流量 Qgm地下径流过程线：0.021fc1.14F1T1FRgiQ03.6gi 2 0T12Q(t) Q0 (Qgm Q0)Ttt T 时 Q(t) QgmtT地面、地下汇流迭加计算得设计洪水过程，成果见下表 3-5；表 3.5洪水过程计算成果表时序流量时序流量( t=0.5h)P=3.3%P=0.33%( t=0.5h)P=3.3%P=0.33%1001397.5864.1521.2915.941485.05

35、35.6833.7434.241570.9215.7546.9944.881657.37.07510.5652.091745.253.95614.6262.991835.112.98720.2890.031926.932.79834.17187.342020.472.82964.72355.372115.52.921095.5322.9324.311.722.7211107.64187.94238.892.5512106.34103.32246.792.38瞬时单位线法计算 30年一遇设计洪水 107.6m3/s ，300年一遇校核洪 水355.4m3/s 。4.2.3 推理公式法推求设计洪水

36、洪峰流量计算公式如下：Qm=K1(m/)k2(sF)k3-k4F式中： Qm洪峰流量， m3/sK1、K2、K3、 K4暴雨递减指数 n的函数m、分别为汇流参数和损失参数；s雨力，与暴雨递减指数 n和汇流历时有关； 本流域为湖北省水文分区第九区，汇流参数按下式计算 : 当洪水频率为低于 50年一遇时， m=0.500.21； 当洪水频率为高于 50年一遇时， m=0.450.21；=L/j 1/3=0.0384×R240.756(mm/h)；R24=H 24面I016小时 n1 =1+0.558Ln1624小时 n2 =1+0.721Ln2 汇流参数及洪峰流量的计算成果见下表 3.4

37、： 洪水过程线采用图表中的方法进行计算，其中设计净雨历时取6小时。计算结果见表 3.4表 3.4汇流参数及洪峰流量计算成果表参数msnuK1K2K3K4QP=3.3%0.94292.6420.7351.8780.6600.9001.2250.345215.1P=0.33%0.848138.6450.6852.7240.6140.8261.2060.340330.2水库洪峰流量采用推理公式法计算 30年一遇设计洪水 215.1m3/s ， 300年一遇校核洪水 330.2m3/s 。洪水成果分析瞬时单位线法与推理公式法计算成果比较，校核标准洪峰相对稍 大，设计标准洪峰较小，根据小( 2)型水库安

38、全鉴定指导意见采用两 种方法中洪峰流量小的一种方法所计算的成果进行综合比较分析， 此次 设计采用瞬时单位线法所计算的成果， 30 年一遇设计洪水 107.6m3/s ， 300年一遇校核洪水 355.4m3/s 。4.3 调洪演算防洪调度原则某某水库溢洪道为开敞式溢洪道，堰顶高程 395.4m即为正常蓄水 位。本次复核采用以下调度原则：起调水位为正常蓄水位，当库水位上 升至堰顶高程时溢洪道开始自由泄流。本次调洪演算按静库容进行演 算，对灌溉涵管较小泄流不考虑，单独由溢洪道来泄洪。4.3.2 溢洪道下泄流量溢洪道按无底坎宽顶堰考虑，其泄洪能力按下式进行计算：式中： m无底坎宽顶堰的流量系数，按照

39、溢洪道设计规范 （SL253-2000）和武汉大学编水力学求得， m=0.36；H0考虑行进流速的堰顶水头，本工程堰前较为宽阔，行进流速 较小，故不计行进流速水头，取 H0=H；B溢洪道控制段宽度 B=8.5m。4.3.3 库水位库容关系曲线近年来水库以上流域无重大人类活动，库容曲线无明显变化，水 位库容曲线仍采用原设计成果，复核后的曲线关系见表 3.5 。 表3.5水库水位库容关系水位（ m）380383385387389391393库容（万 m3）00.10.30.71.472.664.21水位（ m）395396397398399400库容（万 m3）6.0278.049.1310.31

40、1.44.3.4 调洪演算根据进库洪水过程与溢洪道断面，水库水位库容关系，采用水库调 洪演算数值解程序进行调洪演算，其基本方程式为水量平衡方程式即： （ Q1+Q2）×t/2（ q1+q2） ×t/2=V2 V1式中： Q1、 Q2时段初、末的入库流量， m3/s；q1、q2 时段初、末的出库流量， m3/s； V1、V2 时段初、末的水库蓄水量， m3； t 计算时段， s。按拟定的调度方式和起调水位， 对不同频率的设计洪水进行调洪演算，成果见表 3-6。表 3-6水库调洪成果表设计频率（ %）洪峰流量（ m3/s）最高水位（m）最大下泄流量（m3/s）3.3107.63

41、99.21030.33355.4403.9335.94.4 坝高复核坝顶超高根据水利水电工程等级划分及洪水标准（ SL252-2000）和碾 压式土石坝设计规范（ SL274-2001），坝顶在水库静水位以上的超高 由下式确定：式中： y 坝顶超高， m；R 最大波浪在坝坡上的爬高， m；e 最大风壅水面高度， m；A 安全加高， m。水库大坝安全加高 A值根据大坝的等级和运用条件确定，某某水库 大坝为等 5级工程，安全加高 A值在设计条件下为 0.5m，校核条件下为 0.3m。风浪爬高采用碾压式土石坝设计规范 (SL274-2001)推荐的莆田 试验站公式计算。计算采用的相关参数如下：坝址处

42、多年平均最大风速 13m s设计工况计算风速为多年平均最大风速的 1.5 倍(按 5 级坝取用 )即 19.5ms；校核工况计算风速为多年平均最大风速；风区长度采用 250m，水域平均水深采用 18m。Tm=4.438hm0.5Lm gTmRm K Kw2 hmLm2 1 m2式中： hm 平均波高， m；Tm 平均波周期， s；W 计算风速， m/s；根据不同计算工况取用不同的值D 风区长度， m；Hm 水域平均水深， m；g 重力加速度，取 9.81m/s2；Lm 平均波长， m；Rm 风浪爬高， m，K 斜坡糙率渗透性系数，取 K=0.8； Kw经验系数，与风速和坝前水深有关； m 斜坡

43、坡度系数， m=2.； 设计波浪爬高值根据工程等级确定，本工程为 5级粘土心墙坝，采 用累计频率为 5%的爬高值 R5%。风壅水面高度按下式计算式中： e 风壅水面高度， m； K综合摩阻系数， K=3.6 ×10-6； 风向与水域中线夹角， °；H 水域的平均水深， m；经计算，不同标准情况下的风浪参数及风壅水面高如下表：表3.7风浪爬高和风壅水面高计算成果表标准平均波高 hm（ m/s）平均波长 Lm（m）平均波周 期Tm（s）设计爬高 R（m）风壅水面高 e（m）设计0.164.9551.780.60.001校核0.103.171.420.3840根据以上计算及安全超

44、高值， 计算得设计工况下坝顶超高为 1.101 m，校核工况下坝顶超高为 0.684m。4.4.2 坝顶高程复核坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下组合进行计算 并取最大值：设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高在设计及校核情况下的计算结果见表 3-8；表 3-8 大坝坝顶高程计算成果表工况计算水位 (m)坝顶超高 (m)计算坝顶高程 (m)设计(P=3.3%)399.21.101400.201校核(P=0.33%)403.90.684404.584通过以上计算最大坝顶高程应达到 404.584m，现状坝高 400m，欠 高 4.584m，不满足规范规定

45、的防洪标准。本水库现心墙顶部高程为 399.5m，根据规范要求，粘土心墙代料 坝心墙顶高程应高于设计洪水位 0.3m，并不低于校核洪水位。根据本 次洪水复核水位，设计工况下心墙顶部高程应不低于399.5m，校核工况下心墙顶应不低于 403.9m，现状心墙高程不满足规范要求，欠高 4.4m。4.5 复核结论根据以上设计洪水计算和调洪演算成果，本水库防洪安全评价为：(1) 根据水利水电工程等级划分及洪水标准( SL252-2000)， 水库大坝安全评价导则( SL258-2000)，某某水库属等工程，主 要建筑物为 5级建筑物，复核水库洪水标准为： 30年一遇洪水设计， 300 年一遇洪水校核。(

46、2) 洪水复核采用图表中的暴雨参数，暴雨统计特征值与地 区综合规律一致，符合本地区暴雨特点，瞬时单位线法计算方法成熟可 靠，计算洪水成果是合理的。设计洪峰流量 107.6m3/s，校核洪峰流量355.4m3/s。（3）根据水库水位库容关系和现溢洪道下泄能力，采用上述洪水 标准进行调洪演算， 得到水库设计水位为 399.2m，相应最大下泄流量为 103m3/s，校核水位为 403.9m，相应最大下泄流量为 335.9m3/s。（4）根据坝顶及心墙顶高程复核结果，按现行规范，大坝顶高程 应不低于 404.584m，现状坝顶高程 400m，欠高 4.584m，不满足规范要 求。心墙顶应不低于 403

47、.9m，现状心墙顶高程 399.5m，欠高 4.4m，现状 心墙高程不满足规范要求。综合上述，根据水库大坝安全评价导则（ SL258-2000）大坝防 洪安全性分级的规定，某某水库大坝防洪安全性评价为 C级。5 结构安全评价某某水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成。5.1 大坝抗滑稳定安全复核5.1.1 基本数据及计算工况1、基本数据根据防洪标准（ GB50201-94）和水利水电工程等级划分 及洪水标准（ SL252-2000），某某水库枢纽为小（ 2）型工程，工 程等别为等，主要建筑物为 5级。本次复核采用的防洪标准为 30年 一遇洪水设计， 300年一遇洪水校核，其设计洪水位

48、 399.2m，校核洪 水位 403.9m，正常蓄水位为 395.4m，死水位为 387.0m。根据 2001年中国地震动参数区划图（ GB18306-2001），某 某水库所在地地震基本烈度为度。 根据水工建筑物抗震设计规范 （SL203-97），可不进行抗震复核。某某水库大坝为粘土心墙坝， 根据坝区的地质条件， 其有关物理 力学指标参考郧西县小型（ 1）水库地质参数，计算参数见表 4-1。 表4-1大坝稳定分析计算参数表项目土的类别湿容重 （ KN/m 3）饱和容重（ KN/m 3）浮容重 （ KN/m 3）C（KPa） （°）大坝粘土（心墙）18.419.810.041.317

49、.8上游坝壳17.518.69.6021.511.2下游坝壳18.317.98.8723.214.5坝基岩层24.595522、计算工况根据碾压式土石坝设计规范 （ SL274-2001）规定，并结合水 库的运用情况，计算工况取：（1）正常情况1）设计洪水位 399.2m下形成稳定渗流时上、下游坝坡稳定；2）正常高水位 395.40m下形成稳定渗流时上、下游坝坡稳定；3）正常高水位 395.40m降到死水位 387.0m时形成不稳定渗流时上 游坝坡稳定。（2）非常情况1）校核洪水位 403.9m下形成稳定渗流时上、下游坝坡稳定；2）校核洪水位 403.9m降到正常高水位 395.40m时形成不

50、稳定渗流 时上游坝坡稳定。5.1.2 计算方法及计算参数的确定根据碾压式土石坝设计规范 （ SL274-2001），土石坝稳定分 析采用刚体极限平衡法，计及土体条间作用力（简化毕肖普法）。计 算软件采用北京理正设计研究院的边坡稳定分析软件。 该软件适用于 圆弧法、折线法等方法的稳定分析，可进行土石坝的施工期、正常蓄 水期、水位降落、 地震等工况的抗滑稳定安全系数计算，并能自动搜 索坝坡的最不利滑面。按规范（ SL274-2001），水库稳定渗流期按有效应力法。其抗滑 稳定安全系数采用简化毕肖普法计算，公式如下：式中：W土条重量；Q、V 分别为水平和垂直地震惯性力 (向上为负，向下为正)； 作用

51、于土条底面的孔隙压力； 条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角； b土条宽度；c、土条底面的有效应力抗剪强度指标；Mc水平地震惯性力对圆心的力矩；R圆弧半径。5.1.3 稳定分析标准按碾压式土石坝设计规范( SL274-2001)规定，对 5级坝， 采用不计条块作用力的简化毕肖普法进行稳定分析时， 其安全系数规 定在正常运用条件下，坝坡抗滑稳定最小安全系数 K不小于 1.25，非 常运用条件下，坝坡抗滑稳定最小安全系数 K不小于 1.15。5.1.4 计算结果将大坝在各种运用条件下的参数输入计算机软件进行计算， 得到 大坝稳定分析计算成果见表 4-2。表 4-2某某水库主坝稳定分析计算

52、成果表坝坡计算工况最小安全系数简化毕肖普法有效应力标准下游 坝坡正常蓄水位 395.40m情况下形成稳定渗流1.1971.25设计洪水位 399.2m情况下形成稳定渗流1.081.25校核洪水位 403.9m情况下形成稳定渗流0.9471.15上游校核洪水位 403.9m降至正常蓄水位 395.40m1.621.25坝坡正常蓄水位 395.40m降至死水位 387.0m1.2391.15根据表 4-2计算成果可知：某某水库大坝下游坝坡在各种计算工 况下，采用简化毕肖普法、 其安全系数最小值均小于现行规范的容许 值；上游坝坡在各种计算工况下，采用简化毕肖普法、其安全系数最 小值均大于现行规范的容

53、许值，但上游坝坡凸凹不平。因此，大坝坝 坡的抗滑稳定不满足要求。大坝在各种计算工况下的最小滑弧见附图。某某水库大坝校核洪水位稳定最小安全系数滑弧位置图某某水库大坝设计洪水位稳定最小安全系数滑弧位置图某某水库大坝正常蓄水位稳定最小安全系数滑弧位置图某某水库大坝校核洪水位降至正常蓄水位稳定最小安全系数滑弧位置图某某水库大坝正常洪水位降至死水位稳定最小安全系数滑弧位置图5.2 溢洪道安全复核5.2.1 概述溢洪道位于大坝右侧，为开敞式宽顶堰，主要由进口明渠段和陡槽 段组成，堰顶高程 395.4米，溢洪道长 40米，其中进口与控制段长 10米， 进口宽8.5 m，控制段宽 6.0m，泄槽总长 30米，

54、宽度由 6.0米收缩至5米； 溢洪道出水泄至非坝区沟道，出口底部高程 393米，平均比降 8%。设计 最大泄量为 155.4m3/s。溢洪道未衬砌。某某水库枢纽工程等别等， 故本次复核溢洪道为 5级建筑物， 其标 准30年一遇洪水设计、 300年一遇洪水复核， 溢洪道水位与泄流量关系见 表4-3。库水位及溢洪道下泄流量表4-3洪水频率（ %）库水位（ m）泄量（ m3/s）单宽流量（m3/s）3399.2103130.3403.9335.942本次溢洪道复核主要内容泄流能力和结构复核。复核计算采用水力设计手册（第二版）中相关计算方法。5.2.2 复核计算1、溢洪道泄流能力复核根据明渠流公式推算库水位与泄流量关系，根据水力计算手册