7 水库大坝安全评价(南京-杨正华)

南京水利科学研究院水利部大坝平安管理中心二○一○年十月·南京水库大坝平安评价杨正华1/12/20231目录一、水库管理情况二、平安鉴定制度三、大坝平安评价1/12/20232一、水库管理情况1.1水库概念水库：为防洪和兴利建设的蓄水利用工程，由枢纽、库区和下游等构成的工程体系，大坝一般指枢纽规模：按总库容大小将工程分为5级：即大〔1〕型，大〔2〕型；中型；小〔1〕型，小〔2〕型山塘：库容低于10万方的水库称为山塘、塘坝，暂不论坝高和下游影响，未纳入水库管理〔有些地区参照〕非水库大坝：拦沙坝〔水保工程〕、灰坝〔火电附属工程〕、尾矿坝〔冶金附属工程〕1/12/20233一、水库管理情况1.2水库情况水库数量：全国现有水库86353座，其中，大型529座，中型3181座，小型82643座〔近96%〕建设年代：1950年ICOLD统计15m以上大坝中国仅22座，上世纪50-70年代建坝占93%地区分布：湘、赣、粤、川、鄂、滇6省水库占全国的55%，湖南13300多座为最多水库大省：湖南水库总数全国第一，占1/7强；湖北大型水库最多，占全国大型水库1/10坝型坝高：土石坝占大坝总数的93%，坝高15m以上2.63万，30m以上的水库9191座1/12/20234一、水库管理情况1.3管理体制水库归属：多部门拥有水库，包括水利、能源、建设、交通、农业等主管部门监督管理：国务院水行政主管部门会同有关主管部门实施水库大坝的监督管理平安责任：各级政府及其大坝主管部门对所辖大坝的平安实行行政领导负责制水库管理：水库的行政管理分化建设与运行两大阶段，水库管理特指后者管理1/12/20235一、水库管理情况体制架构水行政主管部门责任主体代理人大型水库责任人：地方政府行政首长水库主管部门水库管理单位职责水库管理单位主管部门乡镇政府法人业主分级负责属地管理政府业主社会水库安全效益监督管理运行管理水利能源建设交通农业等农村集体经济组织（小型）新型体制下的各种经济组织水行政系统防汛抗旱系统制衡，多点支撑防汛抗旱部门管护人员防办流域机构（部分小型）博弈1/12/20236一、水库管理情况1.4法规体系水库管理法规与标准体系结构图法律：国家法律，含司法解释，由全国人大发布法规：行政法规，含法规性文件，由国务院发布规章：部门规章，含标准性文件，主管部门发布立法形式：1/12/20237一、水库管理情况?水法?〔2002〕?防洪法?〔1998〕……法律：?水库大坝平安管理条例?〔1991〕?防汛条例?〔2005〕……?水库大坝注册登记方法?〔1995〕?水库大坝平安鉴定方法?〔2003〕……法规：规章：水法规内容举例第22条：检查与鉴定1/12/20238一、水库管理情况1.5工作重点日常管理：责任制落实，标准化建设等运行管理机制法规标准：水库管理有关法规与标准体系的不断完善平安管理：调度运用、检查监测、平安鉴定、维修养护体制改革：以单位分类定性、落实两费为重点的改革除险加固：1998年来实施中央补助除险加固工程建设应急管理：重视大坝平安，加强应急管理，风险意识队伍建设：队伍能力建设，加强技术交流与岗位培训1/12/20239一、水库管理情况过程管理组织管理水库建设责任主体：责任、机构、制度注册登记调度运用检查监测维修养护平安鉴定除险加固应急预案降等报废水库大坝生命过程管理法治地位：程序、审批、发证标准运用：规程、方案、防汛掌握情况：巡视、监测、整理工程保养：大坝、设施、自然查明状况：资料、评估、鉴定消除隐患：前期、建设、验收以防万一：预案、演练、启动妥善处置：论证、审批、处置1/12/202310一、水库管理情况1.6溃坝问题数量：1954～2021年全国共发生水库溃坝3504座，年均62.6座，其中小型水库3375座〔占96%多〕过程：顶峰发生在大跃进、文革期间，最多1973年一年溃坝556座，改革开放来快速减少，近年来稳定下降1/12/202311板桥水库在河南境内，24.5m高的粘土心墙砂壳坝，是“75.8〞暴雨中溃决的一座大型水库。遭遇历史罕见暴雨洪水，1975年8月8日1时30分溃决，造成巨大灾难。在国内外的大坝平安管理领域有重大影响，并深远影响了我国的水库管理、防洪标准、除险加固等一系列大坝平安工作板桥水库：史上最严重溃坝溃坝案例☆1975.8.81/12/202312沟后水库是一座小〔1〕型水库，位于青海省海南州共和县境内，71m高的混凝土面板砂砾石坝。由于坝顶防渗体系的隐患，库水自坝顶防浪墙与面板接缝进入坝体，造成顶部坝体湿陷及渗透破坏，于1993年8月27日溃决，使下游的海南州州府所在地恰卜恰镇等遭受重创。小水库也会出大问题，此次事故使人们重新审视小型水库的平安与管理问题沟后水库：小水库中大灾害溃坝案例☆1993.8.271/12/202313大路沟水库是一座由县水利局管理的小〔1〕型水库，位于四川省会理县黎溪区河口乡境内，43.95m高的均质土坝。因白蚁危害，2001年10月3日9时许发生垮坝事件，造成重大人员伤亡。溃坝前的大坝坝后长满了60～100cm高的杂草，其巡视检查之虚设、工程管理之懈怠可见一斑?韩非子.喻老?〔—公元前233年〕：“千里之堤，溃于蚁穴〞3溃坝问题大路沟水库：白蚁危害的溃坝溃坝案例☆2001.10.31/12/202314小海子水库：加固项目完工后溃坝溃坝案例☆2007.4.191/12/202315一、水库管理情况1.7管理理念传统的概念：水库工程管理，主要对象为枢纽工程现代的方式：工程系统管理，关注上游、枢纽、下游上：库区管理〔开发利用、水质平安〕中：工程管理〔运行维护、大坝平安〕下：影响范围〔应急预案、兴利保障〕开展的理念：正在推进大坝风险管理的国际先进经验管理的追求是调和平安与效益1/12/202316一、水库管理情况风险管理风险资讯法规要求方法标准运行控制管理整改工程整改大坝平安评价是风险管理的根底风险管理1/12/202317二、平安鉴定制度2.1制度历程目的：掌握工程平安状况，查找工程平安隐患意义：法规要求、制度规定，是平安管理手段程序：业主组织、委托评价与部门鉴定，三类早期：检查和观测资料分析，针对性专题分析试验：国际交流，1986年陕西羊毛湾水库试验规章：1995年制定，1996年湖南黄石试点推广现状：1998年后，配合除险加固建设得以强化开展：重视常态化执行，推进水库管理现代化1/12/202318二、平安鉴定制度2.2根本要求对象：总库容100万m3或坝高15m以上已建坝，其它参照适用：水利为主，除电力系统外均应执行，各部门负责监管：水行政部门监管，分级负责，大坝中心技术指导定期：定期鉴定首次在竣工后5年内，间隔6-10年一次专门：遇特大洪水地震、事故异常、变更等做专门鉴定类别：大坝平安分为三类：一类坝——防洪能力达标，工程平安，能按设计正常运行。二类坝——防洪未达标但高于近期标准，工程根本正常，适当控制。三类坝——防洪低于近期标准，或工程隐患严重，不能按设计正常运行。研究设想：按风险变化决定周期；

按资料变化做针对评价1/12/202319二、平安鉴定制度2.3鉴定程序主要程序：平安评价、技术审查、部门审定三步骤相关主体：评价单位、专家会议、相应水行政部门评价资质：大型、重点或50m以上中型，甲级部定其它中型、重点或30m上小型，乙级省定专家要求：大型等9人以上，中7小5，高级职称2/3属地回避要求，专业配置要求审定原那么：一般应大型省级、中型市级、小型县级成果处理：印发、上报、存档，注册变更，工程核查1/12/202320二、平安鉴定制度2.4法规标准?水库大坝平安管理条例?〔1991〕?水库大坝平安鉴定方法?〔水建管[2003]271号〕?水库大坝平安评价导那么?〔SL258-2000〕?水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准?〔水规[1989]21号〕其它现行有关水库大坝工程勘察、设计及施工标准等1/12/202321三、大坝平安评价3.1评价要求目标原那么：平安认定，隐患查找；科学分类，符合实际根本要求：针对工程，遵守标准；内容全面，手段先进注重实际：充分利用大坝监测资料，分析异常现象原因工作重点：增补资料，详细检查检测，分析要深入细致技术细节：目标明确，资料可靠，方法正确，结论合理软件程序：方法标准一致〔土坝稳定〕，软件分析验证1/12/202322三、大坝平安评价3.2评价内容勘探检测报告〔除建设管理外的新增根底资料〕现场平安检查〔进行专门检查，指导评价工作〕运行管理报告〔运行资料，监测检查，能力、设施情况〕工程质量评价〔建设与管理数据，建议参数，质量分析〕防洪平安复核〔水文系列延长，新图集标准，工程实际〕渗流平安评价〔防渗体系状况，监测资料，技术分析〕结构平安评价〔大坝稳定强度，输泄水结构和水力学；抗震〕抗震平安评价〔地震参数与设防标准，静、动力分析〕金属结构评价〔检测，闸门与启闭设施，备用电源等〕综合平安评价〔汇总分析，关联评判，明确结论，建议分类)1/12/202323三、大坝平安评价3.3根底资料资料问题：历史原因根底资料缺乏，适当补充检测资料建设资料：勘探试验，规划设计，施工验收，改建扩建运行资料：水情测报，平安监测，事故处理，上次鉴定补充勘察：地质勘察，土工试验，地形测绘，合理安排检验测试：金属结构，工程老化，白蚁防治，隐患探测为反映实际提供数据为专题分析提供根底为科学鉴定提供保障1/12/202324三、大坝平安评价3.4评价方法标准的方法：根本方法，标准标准先进的方法：技术先进，行业公认可靠的方法：实践证明，科学有效实用的方法：表象特征，工程类比试用的方法：新创试用，应有验证综合的方法：重要论点，多重求证1/12/202325三、大坝平安评价现场检查组织：评价单位组织，专业经验丰富，方法手段配合重点：大坝、溢洪道、输水洞等变形、渗流和破坏等设施：闸门及启闭设施，电力动力保障，拦鱼、子堰岸坡：库岸稳定、地质灾害，滑坡对大坝平安的影响管理：大坝、水情设施；机构、管理房；道路、通信方法：现场实际，人工观察，辅助手段，加座谈讨论要求：全面系统，细致入微，定性研判，应指导评价报告：准确完整，反映工程现状和存在问题，指导性1/12/202326三、大坝平安评价工程质量依据：建设与管理等各阶段工程根底资料，含增补重点：根底地质，坝体结构，材料特性，防渗体系方法：检查考证，分析归纳，比照判断，检验测试对照：与工程运行表现对照，与工程质量规律对照判断：经验与工程类比，设计比照，现行标准比照结论：质量合格情况，建议质量指标，质量问题等1/12/202327三、大坝平安评价运行管理依据：工程运行管理资料，管理单位和人员的记载内容：蓄水过程，检查监测，维修养护，工程处理细节：工程问题发现处理，异常的变化，坝面整洁部位：坝顶坝面，上游护坡，坝面排水，白蚁防治管理：机构人员，规章制度，管理设施，管理水平报告：主诉工程运行过程、表现、问题与根本判断1/12/202328三、大坝平安评价防洪平安水文：水文资料，系列延长，特大洪水，新的图集标准：依据规划设计审定标准，出入大按现行标准洪水：参数选用合理，方法标准标准，区域工程比资料：工程设施，调度规定，库容-水位-泄量复核过程：考证资料，设计洪水，调洪演算，超高复核延伸：下游影响情况，防洪设施问题，加应急预案报告：防洪条件变化，实际防洪能力，是否满足要求1/12/202329三、大坝平安评价渗流平安资料：工程防渗体系质量，运行监测资料，专题研究重点：防渗体、反滤体、排水体质量效能，总体平安方法：运行检查分析，监测资料分析，模型计算分析参数：渗透系数分布，渗流场压力分布，渗流量大小土坝：防渗与反滤，压力流量水质变化，浸润线上下涵管：坝下埋涵，结构简陋，老化破损，防接触问题报告：防渗体系，运行表现，分析结论，看是否满足1/12/202330三、大坝平安评价大坝渗流分析成果例如1/12/202331三、大坝平安评价结构平安目的：静力条件下结构变形、强度和稳定平安性复核结构：土石坝、混凝土坝、浆砌石坝；输泄水建筑物变形：变形监测资料分析，裂缝分析；变形计算分析强度：混凝土坝或输泄水建筑物结构应力与强度分析稳定：土坝坝坡抗滑，混凝土坝等整体抗滑、抗倾等方法：经验方法，标准方法，有限元等数值计算方法注意：工况条件，计算方法，参数指标，评价标准等1/12/202332三、大坝平安评价土坝坝坡稳定标准与案例1/12/202333三、大坝平安评价抗震平安目的：地震普遍与频发，法规要求，大坝抗震平安教训：唐山、汶川等地震对水工程危害，技术领域震害：裂缝破损，渗漏加重，变形滑坡，设施损坏液化：土坝液化；少粘性，欠密实，饱和加动力等过程：区域地震，设防标准，动力分析，抗震设防经验：设防明确，根底处理，结构处理，抗震加固1/12/202334地震对大坝工程产生直接损害损坏后在水作用下的大坝破坏轻那么影响使用，重那么威胁平安2007年全球4级以上地震震中分布图

1976年唐山地震2021年汶川地震地震影响1/12/202335陡河水库：总库容3.4亿m3，22m高均质土坝，距震中20km。坝顶沉1.67m，向下游水平位移0.89m，横缝95条，宽4cm长80m，纵缝2条，宽2.2m长50～60m密云水库：总库容41.9亿m3，66m高斜墙砂壳坝，距震中150km。白河坝上游坡自水面以下沿坝轴线滑坡，共15万m3唐山地震里氏震级—7.8级唐山地震1/12/202336汶川地震里氏震级—8.0级紫坪埔水库：总库容11.12亿m3，156m高钢筋混凝土面板堆石坝，距震中17km。坝体产生收缩变形，面板破损，地震造成防渗措施损害，渗流量有所增大其他水库：造成8省市2073座水库大坝不同程度受损，以四川省1424座为最多，占68.7%，也以四川水库总体震损险情最重汶川地震1/12/202337汶川地震中紫平铺大坝的震损情形都江堰市上游9km，总库容11.12亿m3，混凝土面板堆石坝，高156m1/12/202338汶川地震：震级高，涉及广，损失大，水库受损严重抗震救灾：高度重视，响应及时，处置得当震损水库：参加检查的5市水库1762座，小型98.6%，相关市县496座。震损74座，占14.9%。险情分类：严重险情——3座，占险情数4.1%，占总数0.6%较严重险情——20座，占险情27.0%，占总数4.0%一般险情——51座，占险情68.9%，占总数10.3%震损水库1/12/202339小型水库为主：74座震损水库除2座中型外均为小型水库管理状况较差：管理差导致工程抗震与应急自救能力下降震前病害严重：震前老化失修，震后雪上加霜，震害加剧震损特点1/12/202340大坝裂缝：纵缝为主，横缝不少，平缝难得，有震陷渗漏加重：流量增大，部位扩大，出混水但很快变清滑坡破坏：总量不多，危害很大，主要发生在上游坡结构破损：护坡损坏，溢洪道、放水涵、防浪墙损坏设施损害：管理房、监测、通讯损坏，交通道路破坏震害特征1/12/202341裂缝防护：覆盖防雨，开挖回填，横缝堵塞渗漏抢险：反滤压重，反滤导渗，进口抛填滑坡抢护：木桩阻滑，抛石固脚，上部卸载临时修补：溢洪道和放水洞修补，应急器材设施修复：恢复通讯，开展监测，保障交通工程措施1/12/202342降低水位：减轻荷载，控制速度加强监测：加强巡查，重点监测制订预案：应急预案，针对有效加强监督：落实责任，检查指导结合防汛：面临汛期，做好防范非工程措施1/12/202343管理影响老化：管理不善，老化加剧，病害呈现老化加重震害：老化严重，平安下降，震害加重抗震能力降低：大坝老化病害实际降低抗震能力平安在于管理：建设是根底，平安在维护与管理影响因素1/12/202344加强日常管理：平安在于管理坚持科学调度：不使人为失误加强检查监测：密切关注变化正常维修养护：滞缓老化开展适时平安鉴定：掌握平安状况积极除险加固：消除平安隐患合理降等报废：综合治理并举5对策措施病害防治1/12/202345溃坝分布揭示了自然因素，同时反映了管理问题平安在于整体性或系统性控制，触发于关键环节工程质量重要，工作质量同样重要，关键在于人溃坝警示5对策措施事故原理：继承〔叠加〕能量〔动因〕木桶〔短板〕链条骨牌平安原那么：系统人本预防可控1/12/202346坝型选择：堆石＞粘土＞砂料或水填坝基处理：去除覆盖层，心墙座垫、灌浆防渗结构：体系完整，斜墙＞心墙＞均质结构抗裂：减小坝体变形，防渗结构抗裂抗震稳定：堆石坝壳，忌中细沙或含砂料加强观测：振动台、离心机，更重视原观抗震加固：对缺乏的已建工程，针对加固土坝抗震1/12/202347三、大坝平安评价金属结构内容：泄、输水建筑物闸门、启闭、动力等——闸门：强度、刚度和稳定性；——启闭机：启闭能力；——动力：与供电平安。目的：现状下能否按设计要求平安可靠运行重点：泄洪平安