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胜利水库大坝安全鉴定报告

2022-09-27 6页 doc 99KB 2阅读

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胜利水库大坝安全鉴定报告四川省武胜县胜利水库大坝安全鉴定论证报告四川省武胜县水利水电工程勘测设计队二OO八年一月2008-5-16修改稿批准:核定:刘源审核:审查:校核:邓夏妹编写:孙国峻TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark2"1胜利水库大坝安全鉴定综合概况1水库枢纽工程概况1.HYPERLINK\l"bookmark18"枢纽工程安全鉴定的依据4HYPERLINK\l"bookmark26"工程质量评价6..HYPERLINK\l"bookmark28"枢纽工程现场检查6.HYPERLI...
胜利水库大坝安全鉴定报告
四川省武胜县胜利水库大坝安全鉴定论证四川省武胜县水利水电工程勘测队二OO八年一月2008-5-16修改稿批准:核定:刘源审核:审查:校核:邓夏妹编写:孙国峻TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark2"1胜利水库大坝安全鉴定综合概况1水库枢纽工程概况1.HYPERLINK\l"bookmark18"枢纽工程安全鉴定的依据4HYPERLINK\l"bookmark26"工程质量评价6..HYPERLINK\l"bookmark28"枢纽工程现场检查6.HYPERLINK\l"bookmark38"2.2工程地质条件7.HYPERLINK\l"bookmark66"2.3工程建设过程及运行中问题的处理7HYPERLINK\l"bookmark76"2.4综合评价19HYPERLINK\l"bookmark78"大坝运行管理评价20HYPERLINK\l"bookmark80"3.1大坝运行及维修制度20HYPERLINK\l"bookmark82"大坝运行及维修记录评价20HYPERLINK\l"bookmark88"大坝安全监测21HYPERLINK\l"bookmark90"3.4水库运行管理综合评价21防洪复核错误!未定义书签。4.1流域概况错误!未定义书签。洪水错误!未定义书签。4.3水库洪水调节计算错误!未定义书签。4.4坝顶高程复核错误!未定义书签。4.5防洪标准复核结论错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark128"渗流安全评价33HYPERLINK\l"bookmark130"渗流安全评价的目的33HYPERLINK\l"bookmark132"大坝渗流33HYPERLINK\l"bookmark142"5.3其它建筑物35HYPERLINK\l"bookmark144"渗流安全综合评价35HYPERLINK\l"bookmark146"结构安全评价36HYPERLINK\l"bookmark148"6.1大坝坝坡稳定计算分析36HYPERLINK\l"bookmark162"6.2其他建筑物38HYPERLINK\l"bookmark168"6.3结构安全评价39HYPERLINK\l"bookmark170"7抗震安全复核40HYPERLINK\l"bookmark172"地震基本烈度40HYPERLINK\l"bookmark174"7.2抗震复核40HYPERLINK\l"bookmark176"金属结构安全评价41HYPERLINK\l"bookmark178"大坝安全综合评价42HYPERLINK\l"bookmark180"综合评价42HYPERLINK\l"bookmark182"9.2建议42—PAGE\*MERGEFORMAT#—1胜利水库大坝安全鉴定综合概况水库枢纽工程概况胜利水库位于武胜县胜利镇境内,嘉陵江流域复兴河尾端,大坝为均质土坝,始建于1955年8月,竣工于1958年3月,最大坝高14米,坝长77米,坝顶宽2.0米,坝顶高程341.71米(防浪墙高程342.61米)。控制集雨面积4.43平方公里,总库容106.8万方,有效库容83.20万方,死库容5.8万方,该水库设计灌溉面积0.29万亩,有效灌溉面积0.19万亩,年产鱼1.96万kg,从建成以来,对灌区的经济、社会、生态、农业产业结构调整、水产养殖起到了重要作用。主要永久性水工建筑物级别为4级,次要永久性水工建筑物级别为5级。水库洪水标准采用30年一遇(P=3.3%)设计,300年一遇(P=0.33%)校核,消能防冲采用20年一遇(P=5%)。水库枢纽建筑物由均质土坝、开敞式岸边溢洪道和放水设施组成。1.1.1大坝胜利水库水库大坝为均质土坝,1955年8月动工,1958年3月竣工。坝高14m,坝顶长77m,坝顶宽2m,坝顶高程341.71m,现上游边坡系数从坝顶至坝脚1:2,下游边坡系数为1:2.5。无排水棱体。水库校核洪水位341.69m(本次复核),相应库容万116.8m3;设计洪水位341.21m(本次复核),相应库容万m3;正常蓄水位339.90m,相应库容89万m3;死水位331.70m,死库容5.80万m3。武胜县胜利水库枢纽布置图见附图。大坝最大剖面结构图见附图。1.1.2溢洪道溢洪道位于大坝右肩,为开敞式正堰,堰顶高程339.90米,堰顶宽8.0米,现最大下泄流量7.84m3/s。1.1.3放水建筑物放水涵洞为浆砌石无压竖井,断面尺寸0.25x0.25m,取水高程3239.35米,最大放水量为0.24m/s。胜利水库枢纽工程特性胜利水库枢纽工程特性见表1-1-1。工程特性表表1-1-1序号指标名称单位数量备注-一-水文1坝址以上集雨面积km24.432多年平均降雨量mm9403代表性流量设计洪峰流量m3/s31.43P=3.3%校核洪峰流量m3/s45.40P=0.33%消能防冲设计洪峰流量m3/sP=5.0%4多年平均最大风速m/s18-——二水库1水库水位校核洪水位m341.69P=0.33%设计洪水位m341.21P=3.3%正常畜水位m339.90死水位m331.702水库容积总库容万m3116.80正常库容万m389.00序号指标名称单位数量备注死库容万m35.80有效库容万m383.20防洪库容万m327.803调节特性无4灌区特性设计灌面万亩0.293三查三定复核实灌面积万亩灌溉时期3-7月灌溉保证率P=80%三下泄流量1设计洪水位时最大泄量m3/s16.9932校核洪水位时最大泄量m3/s27.1423消能防冲设计最大泄量m3/s四枢纽建筑物1大坝坝型均质土坝坝顶咼程m341.71现状最大坝冋m14.00现状坝顶轴线长m77.00坝顶宽m2.00坝底宽m65.002溢洪道型式无闸侧槽开敞式堰型无闸正堰堰宽m8.00堰顶咼程m339.90溢洪道全长m最大下泄流量m3/s7.84(现况)3放水设施型式深井式—PAGE\*MERGEFORMAT#序号指标名称单位数量备注取水高程m329.35进水口孔口尺寸mD=.25取大取水流里m3/s0.024放水洞长m331.2枢纽工程安全鉴定的依据1.2.1文件与资料本次大坝安全鉴定按照水利部《水库大坝安全鉴定办法》(水建管]2003]271号)和《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)的要求,结合水库的实际情况进行。主要资料来自于第一次鉴定结果《武胜县胜利水库大坝安全鉴定论证报告辑》(1999年11月编制)等成果资料。1.2.2本次安全鉴定工作依据的主要规范、标准等《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000;《防洪标准》GB50201-94;《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-93;《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997;《碾压土石坝设计规范》SL274-2001;《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97;《溢洪道设计规范》SL253-2000;《水库工程管理设计规范》SL106-96;《水库大坝安全评价导则》SL258-2000;《四川省中小流域暴雨洪水计算》(1984年版)。1.3水库枢纽工程安全鉴定胜利水库大坝于1955年8月动工修建,1958年3月完成大坝主体工程。工程自投入运行以来,产生了较大的经济效益、社会效益和生态效益,在灌区经济发展中起到重要使用。由于大坝建成时间久远,工程设计资料、施工记录残缺不全,无竣工报告和图纸。工程未经竣工验收,工程建设标准低。运行中虽经维修整治,但由于财力有限,未彻底整治。通过此次安全鉴定认为:(1)水库防洪未达到《防洪标准》GB50201-94;(2)坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求;(3)溢洪道防洪标准不够下游河床冲刷严重;(4)坝基及左右坝肩有渗漏通道,坝基、坝肩均存在渗漏问题。(5)大坝有白蚁蔓延危害。(6)放水涵洞渗水严重,经观测最大渗水量Q=0.06m3/s,闸门开启不灵锈蚀严重。(7)大坝无观测设施。(8)工程运行管理设施不完善,无防洪抢险的交通、通讯设备。根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》水建管(2003)271号的规定,经安全鉴定东风水库属三类病险水库。建议尽快对水库进行除险加固,以保证大坝安全运行。在整治的基础上,充分利用其水资源条件,发挥水库最大的经济效益和社会效益。2工程质量评价枢纽工程现场检查胜利水库建成于1955年,原始地勘、设计资料缺乏,无施工记录和竣工报告。工程未经审查和验收。根据《水库大坝安全评价导则》的要求,2007年12月组织地质、水文、水工等专业技术人员,到水库现场听取了管理人员的情况汇报,对水库枢纽建筑物进行了现场检查,同时收集了《武胜县胜利水库大坝安全鉴定论证报告辑》(1999年11月编制)。我们认真分析了工程现状及存在的问题,结合地质工作,形成了对枢纽各建筑物的质量评价。2.1.1大坝胜利水库水库大坝为均质土坝,1955年8月动工,1958年3月竣工。坝高14m,坝顶长77m,坝顶宽2m,坝顶高程341.71m,现上游边坡系数从坝顶至坝脚1:2,下游边坡系数为1:2.5。无排水棱体。水库校核洪水位341.69m(本次复核),相应库容万116.8m3;设计洪水位341.21m(本次复核),相应库容万m3;正常蓄水位339.90m,相应库容89万m3;死水位331.70m,死库容5.80万m3。目前大坝存在的主要问题有:(1)内外坝坡较陡局部有明显的坍塌现象。(2)大坝无排水棱体。(3)坝基及左右坝肩有渗漏通道,坝基、坝肩均存在渗漏问题,经观测最大渗水量Q=64.6L/s。(4)大坝有白蚁蔓延危害。2.1.2溢洪道溢洪道位于大坝右肩,为开敞式正堰,堰顶高程339.90米,堰顶宽8.0米,现最大下泄流量7.84m3/s由于限于当时资金问题只建了简单消力池,其长宽深均不满足设计要求。现场检查,溢洪道陡槽及下游冲刷利害安全性较差2.1.3放水建筑物放水涵洞位于大坝右端,为浆砌石无压竖井,断面尺寸0.25X0.25m,取水高程239.35米,最大放水量为0.24m'/s。由于锈蚀严重闸门不能正常启闭。2.2工程地质条件2.2.1绪言胜利水库位于武胜县胜利镇境内,嘉陵江流域复兴河尾端,大坝为均质土坝,始建于1955年8月,竣工于1958年3月,最大坝高14米,坝长77米,坝顶宽2.0米,坝顶高程341.71米(防浪墙高程342.61米)。经调查,当时施工采用人工石磙碾压,边角采用人工夯实,无现场检测资料,也未进行室内土料物理力学性试验,坝体填筑存在不均匀性,填筑质量较差。2.2.2水库区地质概况2.2.2.1地形地貌胜利水库位于武胜县胜利镇境内,嘉陵江流域复兴河尾端,工程区属丘陵地带,海拔高程在500m下,一般为250〜370m,相对高差50〜90m,属中高丘陵地貌。工程区位于川中红层剥蚀丘陵区,构造剥蚀地貌主要受岩性控制,工区粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等软质岩类在风化剥蚀的作用下,形成圆丘、山垭及台地,砂岩多形成陡坎山丘底部多为浸蚀洼地,冲沟较发育,冲洪积堆积物主要沿侵蚀洼地分布。222.2地层岩性工区地层简单,与工程有关的地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J2S)砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层。第四系地层主要有:第四系全新统残坡积堆积层(Q4el+dl)、冲洪积堆积层(Qal+pl),崩坡积堆积层(Qc°l+dl),现由老至新分述如下:(1)基岩地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J2S)石简河中段,为河湖相紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩。岩性不稳定,相变较大。砂岩:中细粒结构,厚层块状构造,成份以岩屑为主,次为石英、云母,泥钙质胶结,岩体致密坚硬。泥质粉砂岩:暗紫色,粉细砂状结构,成份以石英为主,次为岩屑、云母,单层厚度0.5〜2m,常夹于粉砂质泥岩中。粉砂质泥岩:泥质结构和粉细砂状结构,成份以粘土矿物为主,泥质、泥钙质胶结,易风化,失水常崩解。(2)第四系全新统冲洪积堆积层(Qal+pl):为粘土、粉质粘土组成(局部含砂、泥岩块块石),一般厚1.5〜3.0m,局部可达5.0m,主要分布于侵蚀洼地。(3)第四系全新统崩坡积堆积层(Q4col+dl):主要由块碎石夹土组成。块碎石岩性与垮塌部位基岩一致,粒径大小不一,估计块碎石含量占70%局部含有大的孤石,堆积层厚度变化大,厚者可达5m分布于工程区外围斜坡下部及坡脚。第四系全新统残坡积堆积层(Q4el+dl):分布于平缓山坡、山顶及山脚。泥质岩类出露处的缓坡地带,以紫色、浅红色粘土或粉质粘土为主,呈可塑〜硬塑状;局部砂岩出露处表面常为砂土覆盖。大部分为耕作层,分布范围较广,一般厚0.5〜1.5m。222.3地质构造及地震工程区位于川中台拗龙女寺台穹的中部,近场区属于龙女寺背斜北西翼翼,岩层平缓,产状为:N40°〜50°ENW3°〜5°;发育两组构造裂隙,产状为:N70°〜75°E/NWZ75。〜85°,间距0.6〜0.8m,延伸长度3〜5mN5°〜10°WNE/75°〜80°,间距0.5〜1.0m,延伸长度0.6〜1.0m。工区构造简单,无区域性断裂通过库、坝区,根据《中国地震动参数区划图》(1:400万GB18306-2001)工程区地震动峰值加速度v0.05g,对应的地震基本烈度VW度,属区域构造稳定区。2.2.2.4物理地质现象工区物理地质现象以风化、卸荷为主,局部可见崩塌堆积体,滑坡和泥石流不发育。岩石风化受地形地貌及岩性控制,沟床段强、弱风化带厚度分别为3~6m、—PAGE\*MERGEFORMAT#—6~8m,岸坡段强、弱风化带垂直厚度分别为3~4m、7~10m。工区在陡坎、陡崖段多见有卸荷裂隙,卸荷带水平宽度约20~25m。在库内较陡的砂岩岸坡地段,由于构造裂隙的切割,岸坡岩体在重力作用下零星塌落于坡脚,形成崩塌堆积体,一般规模不大,厚度0~5m。2.225水文地质条件工程区地下水主要受岩性和构造控制,地下水按埋藏条件和成因类型,可分为第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型。孔隙潜水主要埋藏于坡残积、冲洪积层等覆盖层中。接受大气降水及地表水的补给,向坡下、溪沟排泄,并部分补给下伏基岩。由于坡残积层以粘性土为主,厚度不大,故其透水性较差,富水性弱,具埋藏浅,分布不广,水量小,无统一的潜水面,年动态受季节控制明显的特点。孔隙水主要分布于侵蚀洼地冲洪积层中,沿沟谷向下游渗流。基岩裂隙潜水受岩性、风化、卸荷等因素制约,主要分布于强、弱风化带及砂岩、泥质粉砂岩裂隙中,受大气降水补给,排泄于河流及沟谷,水量受季节性变化较大。试验成果表明,库水为重碳酸钙型水,对水泥及其拌制品均无腐蚀性。223坝址区工程地质条件及评价223.1大坝工程地质条件及评价(1)坝基及坝肩坝址区出露地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J2S)紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩互层,以粉砂质泥岩为主,分布于两坝肩及河床底部。第四系地层主要为坡残积堆积和冲洪积堆积的粘土及粉质粘土,分布于斜坡及现代冲沟,厚度2〜6m不等。左坝肩组成大坝右左坝肩基岩地层为侏罗系中统上沙溪庙组(J2S)紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩,以泥质类岩层为主,强、弱风化带厚度分别为3〜4m8〜10m。据ZK1,ZK2钻孔压水试验资料,强风化及卸荷岩体透水率为8.7Lu,属中等透水层,弱风化及新鲜粉砂质泥岩透水率为2.9Lu,属弱透水层。据地表地质测绘基岩与坝体接触部位有渗漏现象,因此左坝肩存在渗漏和渗漏稳定问题。河床坝基据调查资料表明,该水库始建于1955年水库,限于当时技术水平,大坝建基面并未清到基岩。本次勘察沿坝轴线布置了4个钻孔,其中:坝中部2个,两岸各1个。坡脚进行了坑探。据钻探揭示:大坝建基面高程370.37m冲洪积粘土,坝体中部最大残留厚度达2.5m。从试验成果资料中表明,该土层粘粒含量较高,承载力和抗剪强度指标低,压缩性较大。坝基存在压缩变形及不稳定安全隐患,建议设计对坝基的安全稳定性进行复核验算下伏基岩为J2S粉砂质泥岩,岩性软弱,强度低,完整性较差。强、弱风化带厚度分别为3〜4m6〜8m据钻孔压、注水试验资料,强风化及卸荷岩体透水率q=10-11.5Lu中等透水岩体,弱风化及新鲜岩体透水率q=2.4-3.6Lu属弱透水岩体。上述地质条件表明,坝基强风化岩体属于中等透水岩体,存在渗漏问题,特别是基岩与覆盖层接触部位渗漏较严重。左右坝肩由于工区岩层倾角较小,一般为3〜5°,坝顶长度仅为77m右坝肩与左坝肩的工程地质条件基本类同,地层岩性和岩体透水性特征与左坝肩也基本相近。坝肩基岩地层为侏罗系中统上沙溪庙组(Is)紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩,据钻孔压水试验资料,强风化卸荷岩体渗透系数为1.1xi0-4cm/s,新鲜粉砂质泥岩岩体透水率为12.4Lu,属中等透水层。坝肩强风化带岩体属中等透水层,存在渗漏及渗透稳定问题,基岩与坝体接触部位渗漏较严重。综上所述:坝基清基不彻底,残留有最大2.5m厚的冲洪积粘土,呈可塑〜软塑状,抗剪指标较低,坝基存在压缩变形及不稳定安全隐患,建议设计对坝基的安全稳定性进行复核验算。坝肩、坝基岩体,强风化及卸荷岩体透水率卞于10Lu左右,属强透水岩体,坝基及坝肩,特别是基岩与坝体接触部位渗漏较严重,因此,坝基存在渗漏及渗透稳定问题,建议对坝基、坝肩进行防渗处理。(2)坝体土的工程地质特性①坝体的物质组成本次平面地质测绘及钻探揭示表明,坝体填筑土以黄褐色、淡黄色、暗紫红色等杂色粉质粘土、粘土为主,含有风化砂岩碎屑和岩块,填筑土均一性差,粘性土中含较多浅黄色风化砂岩块石,大部分坝体填筑土呈可塑状,局部呈软塑状。②坝体土特性及评价据《广安市武胜县胜利水库大坝安全鉴定综合评价报告》,2007年10月武胜县水利局在坝体上、下游不同位置对坝体填筑土取样7组,委托南充水电勘测设计院进行土工试验,其中有5组土样物理力学数据配套较好,本次勘探对坝体填筑土取样6组。试验成果表明,坝体填筑土的质量特征如下:1、粘粒含量为28.81〜34.55%,平均值为31.22%,粉粒含量31.32〜46.95%,液限含水量317为27.4〜32.9%,塑性指数117为13.6〜15.9,塑性指数I10为9.2〜11.0,按颗粒组成及塑性指数分类均以粉质粘土为主,局部粉粒含量较高为粉土。自由膨胀率为19〜31%,平均值为26.2%,线收缩率为1.4〜2.7%,平均值为2.0%,坝体土体缩率为8.5%,大于膨胀土标准。坝体填筑土的土料存在不均匀性,物理性质指标存在一定的差异,按《碾压式土石坝设计规范》,填筑土主要指标基本满足均质坝土料的要求。以《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》SL251-2000,均质土坝用料质量指标衡量,坝体填土粘粒含量多数超过均质土坝粘粒含量10〜30%为宜的标准,因此原坝体土料粘粒含量偏高,其它指标满足均质坝土料的要求。2、填筑土的天然干密度1.57〜1.75g/cm3,平均值1.72g/cm3,天然含水量17.1〜21.2%,平均值为19.6%。据击实试验,填土最大干密度1.77〜1.78g/cm3,平均值1.775g/cm3,最优含水量15.6〜16.2%。天然孔隙比为0.552〜0.617,平均值为0.575,据试验成果分析,土的压实度为0.88〜0.98,天然含水量均大于最优含水率,说明填筑土含水量偏大,均匀性差,局部层间结合不好,碾压不够密实。3、根据试验成果可知,坝体水平渗透系数为(1.06X10-5〜8.9X10-8)cm/s,垂直渗透系数为(1.79X10-6〜6.4X10-8)cm/s,总体属微透水〜极微透水性,坝体满足《碾压式土石坝设计规范》对防渗土料的要求;坝体填土的饱和度为83.6〜91.3%,平均值为91.9%,饱和度较高,说明坝体排水条件较差。4、土的压缩系数为0.143〜0.127MPa-1,具中等压缩性;天然快剪c=25.5〜37.2KPa,©=13.22〜14.93°,平均值c=30.9KPa,©=13.99°;饱和快剪c=19.6〜37.2KPa,©=11.03〜14.12°,平均值c=25.3KPa,©=12.59°;饱和固结快剪c=24.6〜46.06KPa,©=15.77〜1819°,平均值c=36.93KPa,©=16.80°。饱和快剪与饱和固结快剪强度指标差异较大,天然快剪指标略高于饱和快剪,据抗剪强度指标分析坝体土未完全固结。据标准固结试验,土的固结系数Cv为(1.38〜1.81)X10-3cm2/s,建议设计根据坝体应力条件计算坝体土的固结度,以便按大坝不同运行工况合理选用坝体土的抗剪强度指标进行坝坡稳定复核计算。坝体主要工程地质问题坝体填筑土以粉质粘土为主,存在不均匀性,多呈可塑状,局部为软塑状,且土中含有砂、泥岩碎屑及岩块,局部层间结合不好,碾压不够密实,填筑质量较差。坝体土抗剪强度指标较低,外坡多处曾产生过坍滑情况,建议设计对坝体进行稳定性复核验算,抗剪强度指标的选择应考虑坝体土的固结度。223.2溢洪道的工程地质条件溢洪道位于大坝右侧,1980年11月开挖成形,采用条石衬砌,进口及陡槽,由于限于当时资金问题未修建消力池。现场检查,溢洪道经过多年运行,由于原设计断面过窄不满足防洪标准,年年讯期只有采取限蓄水位并且消力池长深不够洪水对下游冲刷利害安全性差。现场检查,溢洪道经过多年运行,年久失修。底板损毁严重安全性差;溢洪道消力池对下游冲刷淘蚀利害。2.2.3.3输水涵管的工程地质条件该水库只有右坝端坝下设有无压取水涵洞一处,由于条石安砌质量较差,灰浆未搭满,运行几年后,涵洞水泥砂浆被淘刷剥落,靠岸坡形成20多股水流从涵洞四壁射出,长期渗漏,最大渗漏量为20-50L/S。223.4岩土物理力学指标建议值根据室内岩土试验成果,结合坝体、坝基工程地质条件,类比其它工程,提出岩土主要物理力学指标建议数据见表2-2o岩土主要物理力学指标建议数据表表2-2指标名称坝体填筑土坝基粘土含水率3(%)21〜23.021.0干密度pd(g/cm3)1.65〜1.721.67湿密度P(g/cm3)1.98〜2.062.01饱和密度(g/cm3)2.00〜2.062.03浮密度p(g/cm3)1.00〜1.061.03非饱和固结快剪内聚力c(kPa)7~11内摩擦角①(°)16.0~17.0饱和固结快剪内聚力c(kPa)7~116~10内摩擦角①(°)15.015.0饱和快剪内聚力c(kPa)1919内摩擦角①(°)11.010.0天然快剪内聚力c(kPa)25内摩擦角①(°)13.0压缩系数a(MPa-1)0.350.30压缩模量E(MPa)5.26~10固结系数Cv(10-3cm2/s)1.38〜1.81渗透系大值平均值5.77X10-56.5X10-6数K(cm/s)小值平均值3.19X10-75.0X10-7允许水力坡降J0.5~0.60.5~0.6224结论及建议1、工程区位于川中台拗龙女寺台穹的中部,近场区属于龙女寺背斜倾伏端近北翼,岩层平缓,工区构造简单,无区域性断裂通过库、坝区,根据《中国地震动参数区划图》(1:400万GB18306-2001)工程区地震动峰值加速度V0.05g,对应的地震基本烈度VW度,区域构造稳定。2、坝体填筑土以粉质粘土为主,局部因粘粒含量的变化,为粘土或粉土,总体呈可塑状,局部为软塑状,土体成分较杂,存在不均匀性,坝体填筑料的物理性质存在一定的差异,按《碾压式土石坝设计规范》,主要指标满足均质坝土料的要求。以《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》SL251-2000,均质土坝用料质量指标衡量,坝体填土粘粒含量多数超过均质土坝粘粒含量10~30%为宜的标准,因此原坝体土料粘粒含量偏高,PH值不满足〉7的技术标准,其它指标满足均质坝土料的要求;填筑土均匀性差,含水量偏大,局部层间结合不好,碾压不够密实,且坝体土的平均体缩率达8.5%,说明土坝虽经数十年的运行,大坝固结不完全,局部填土压实度不满足3级中低坝压实度应为0.96〜0.98的要求。坝体填土渗透系数小,坝体填土排水效果差,建议增设排水棱体。3、坝体土抗剪强度指标较低,外坡局部曾有坍滑情况,建议设计对坝体进行稳定性复核验算,根据坝体应力条件计算坝体土的固结度,结合大坝运行工况和土的固结度,合理选用坝体土的抗剪强度指标进行坝坡稳定复核计算,依据验算结果采取相应的工程处理措施。4、坝基清基不彻底,主要为冲洪积粘土,最大厚度达3m呈可塑〜软塑状,抗剪指标较低,压缩变形大,因此,坝基存在压缩变形及不稳定安全隐患,建议设计对坝基的安全稳定性进行复核验算,根据验算结果采取相应的工程处理措施。5、坝肩、坝基岩体风化卸荷严重,透水率大于10Lu,属强透水岩体,因此,坝基、坝肩存在渗漏问题,特别是基岩与坝体接触部位渗漏较严重,存在渗漏及渗透稳定问题,建议进行帷幕灌浆处理。6溢洪道边墙及底板为强度极低的粉砂质泥岩,岩石强度低,完整性差,风化强烈,抗冲能力弱,边墙及底板衬砌厚度较薄,因此,存在冲刷问题;放水涵卧管年久失修,加之施工质量差,已出现开裂、变形,漏水严重,建议采取相应的工程处理措施。2.3工程建设过程及运行中问题的处理231大坝建设、运行过程中问题的处理水库修建于50年代,是用人工肩挑,人工碾压修建而成,当时施工技术水平有限,无设计资料,无施工记录,无竣工资料。根据《武胜县胜利水库大坝安全鉴定论证报告辑》,1999年11月武胜县水利局组织人力现场查勘、访问知情人员、了解大坝运行及加固情况调查发现:大坝内坡风浪冲刷利害,有0.8-1.0m厚坝坡土被侵蚀,大坝白蚁危害严重,于2002年进行了治理。累计完成整治投资40万元。2003年.对大坝上游坝坡垮塌部份进行开挖回填,并现浇砼板护坡;坝顶采用条石铺面;下游坝坡新修排水沟,平整下游坡面。•2.3.2溢洪道建设过程及问题处理2003年对溢洪道进口扩宽,降低陡槽1.7米,条石衬砌溢流堰、陡槽及消力池。仍然不能满足GB50201-94防洪标准。安全性差。233放水设施建设过程及问题处理该水库在运行期间,曾出现的问题及处理情况如下:1•大坝右端无压取水涵洞于1980年11月发生气蚀爆炸,庫水放干后,用水泥沙浆条石进行了封堵。2.1994年坝中底空洞出现管涌塌坑,将庫水放干,后将坝挖开,用粘土回填夯实,并将底空洞堵死20余米。左放水涵洞金属构件锈蚀严重,渗漏严重,一直未更换。2.4综合评价水库建于五十年代,修建无设计资料,无施工记录,建成后无竣工资料。限于当时的技术经济条件,坝基清基不彻底,残留的冲洪积粘土抗剪指标较低;填筑土抗剪强度指标较低,均匀性差,含水量偏大,局部层间结合不好,碾压不够密实;坝体填土粘粒含量偏高,渗透系数小,坝体填土排水效果差;坝基、坝肩未作防渗处理。以上因素给坝坡的稳定带来较多的安全隐患。大坝运行近50年,由于经费问题,病害一直未得到切底的妥善处理,现存在坝坡不稳,坝基、坝肩渗漏,白蚁危害等严重的安全隐患。2003年对溢洪道进口扩宽,降低陡槽1.7米,条石衬砌溢流堰、陡槽及消力池。仍然不能满足GB50201-94防洪标准。安全性差。该水库在运行期间,曾出现的问题及处理情况如下:1.大坝右端无压取水涵洞于1980年11月发生气蚀爆炸,庫水放干后,用水泥沙浆条石进行了封堵。2.1994年坝中底空洞出现管涌塌坑,将庫水放干,后将坝挖开,用粘土回填夯实,并将底空洞堵死20余米。左放水涵洞金属构件锈蚀严重,渗漏严重,一直未更换。2003年.对大坝上游坝坡垮塌部份进行开挖回填,并现浇砼板护坡;坝顶采用条石铺面;下游坝坡新修排水沟,平整下游坡面。.综上所述,胜利水库枢纽建筑物施工质量不能满足现行国家规程、规范要求,存在安全隐患,故水库枢纽工程质量安全级别按《水库大坝安全评价导则》评定为C级。建议采取相应措施消除隐患,确保水库正常安全运行,充分发挥应有的作用。3大坝运行管理评价3.1大坝运行及维修制度胜利水库为小(1)型水库,水库管理站在武胜县水利局领导下,具体负责老鹰岩水库的工程管理、供水调度、防洪度汛、多种经营等各项工作。管理站目前在岗的管理人员共有2人,其中管理站领导1人,管理站下设2个部门,即工程管理、养鱼。有房屋面积200m2,其中办公用房30m2,生产、生活用房180m2。目前水库运行和管理来看,水库的工程管理已经制度化、正规化。其中大坝、运行制度包括:(1)禁止在坝面上植树和种植农作物,严禁在坝坡上放牧、铲草皮以及搬动坡石料;(2)在坝上或坝的上、下游影响安全的范围内,不得任意挖坑、建鱼池、打井或进行其他对工程有害的活动;(3)在坝身或大坝附近,不允许进行对土坝安全有影响的爆破活动;(4)不准在库内行驶快艇;(5)发现上述现象应立即制止,并即时向当地公安机关及上级主管部门汇报。大坝运行维护制度包括:(1)大坝工程及附属设施维护制度;(2)放水设施闸门检查维护制度;(3)机电设备、配电线维护制度;(4)大坝日常观测制度;(5)水文、气象观测制度;(6)观测资料整编制度;(7)新胜水库管理站防汛值班工作制度。3.2大坝运行及维修记录评价该水库枢纽工程从1958年至今50年的运行中,在近期运行的10年期间,通过每年的汛前检查记录及水库管理人员的观察资料及今年的汛前检查结果,主要情况如下:2003年对溢洪道进口扩宽,降低陡槽1.7米,条石衬砌溢流堰、陡槽及消力池。仍然不能满足GB50201-94防洪标准。安全性差。2003年.对大坝上游坝坡垮塌部份进行开挖回填,并现浇砼板护坡;坝顶采用条石铺面;下游坝坡新修排水沟,平整下游坡面。.同时,大坝的运行和维护质量还制约于:水库管理用房极其简陋,管理设施不完善,无防洪抢险公路及通讯不通,以上因素急需改善。3.3大坝安全监测目前大坝的安全监测主要是巡视检查,检查内容包括:(1)坝身是否有裂缝、塌坑、隆起等现象。(2)坝坡块石护坡是否有松动、崩塌、风化、垫层流失、架空等现象。(3)土坝坝肩、下游坝坡、坝脚一带及坝下放水管附近等处是否有异常渗漏现象。(4)坝身及其附近是否有白蚁活动痕迹。(5)溢洪道是否有行洪障碍,如果有应即时清除。对以上检查内容认真作好记录,若发现问题及时处理,并及时向上级主管部门汇报。巡视检查有一定的滞后性,不能及时发现大坝的安全险情。经过我们现场核实,大坝无仪器观测设施,不能对潜在的安全隐患提前预警,急需布设完善沉降、位移、渗漏量、雨量、浸润线等观测设施,并定期进行资料观测和整理。3.4水库运行管理综合评价综上所述,根据水库大坝运行维护和监测水平的现状与《水库大坝安全评价导则》的要求,可认为水库运行管理较差,故老鹰岩水库枢纽运行管理安全级别按《水库大坝安全评价导则》评定为B级。防洪标准复核4.1.1自然地理概况4.1流域概况东风水库位于武胜县鼓匠乡和岳池县排楼乡交界处的蜂子沟,距武胜县城20公里,所在河流是长滩寺河三溪支流尾部。东经106°5T60〃,北纬30°23'40〃。坝址以上集雨面积为3.28km2,主河道长2.5km,主河道平均坡降25.76%。。流域内出露地层属侏罗系中统上沙溪庙组,为河湖相碎屑沉积的砂质粘土岩,泥质粉砂岩夹砂岩等。流域内人类活动较为频繁,域内主要为农业开垦。垦植率较高,森林覆盖率较低,水土流失严重。气象特征流域地处亚热带湿润季风气候区,具有气候温和,雨量充沛,日照适宜,四季分明,无霜期长,春季回暖早,夏季炎热,秋季阴雨连绵、冬季短而温和等特点。流域无气象观测记录,东风水库气象特征值参照武胜气象站观测资料:多年平均气温17.4C,极端最高气温41.3C,极端最低气温-2.7C(1991年12月28日),多年平均蒸发量1107mm多年平均日照时数1247小时,多年平均无霜期328天,多年平均相对湿度81%多年平均最大风速18m/s,多年平均降水量940mm降水量主要集中在汛期,5〜10月降雨量占年降雨量的79.1%4.2洪水洪水由暴雨形成,洪水与暴雨基本同步。洪水绝大部分发生在5至9月,尤以7至8月最多。由于流域内无实测洪水资料,根据规程规范规定:对于缺乏流量资料的中、小型水库,可应用雨量资料推求设计洪水。本次采用推理公式计算东风水库设计洪峰流量。421设计标准水库为小(1)型水库,坝型为土坝,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),其设计洪水标准采用30年一遇,校核洪水标准采用300年一遇,消能防冲建筑物洪水标准采用20年一遇。422设计暴雨水库所在流域无实测暴雨资料,邻近有武胜、石盘沱和二郎等雨量站。其中,武胜站为气象部门所属国家基本气象站、石盘沱和二郎站为委托雨量观测站。武胜站实测降雨资料按国家气象观测规范进行,其雨量资料经复核可作为本次设计暴雨计算的主要依据,石盘沱和二郎雨量站观测资料精度稍差,特别在出现大暴雨时有漏测现象,其降雨资料仅可作为分析计算时的参考。各站雨量资料情况见表4-2-1。长滩河邻近站雨量资料情况表表4-2-1站名时段起迄时间资料引用年限武胜1/6小时1981〜今1小时1964〜1965、1967、1969〜今1969〜20056小时1954〜今1954〜200524小时1954〜今1954〜2005石盘沱6小时1960〜今1960〜200524小时1960〜今1960〜2005二郎6小时1964〜今1964〜200524小时1964〜今1964〜2005设计暴雨计算采用两套方案,即通过邻近实测暴雨资料和《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中“暴雨等值线图”分别计算设计暴雨。(1)邻近实测暴雨频率计算本次设计根据水库邻近的武胜站和二郎、石盘沱站实测暴雨系列,进行频率计算,用数学期望公式计算系列各项的经验频率,以矩法计算统计参数的初值,采用P-III型理论频率曲线适线,确定统计参数及设计值。由于流域面积较小,且武胜等站距新胜水库较近,不进行点面折减。二郎站考虑移用武胜站特大值和不移用武胜站特大值两种情况分别计算,移用武胜站特大值以后的系列,按不连续系列处理,特大值的经验频率根据武胜站系列确定。统计参数和设计值见表422,频率曲线见附图2〜附图6。根据《手册》等值线图查算根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》暴雨等值线图,查得新胜水库流域重心1/6h、1h、6h、24h年最大降水量均值、Cv值,计算出设计暴雨,成果见表4-2-2。各方法设计暴雨计算成果表表4-2-2项目时段(h)均值(mmCvCs/Cv各频率设计值(mm0.33%3.3%5%暴雨洪水计算手册查算1/616.50.363.540.429.927.91410.423.511480.774.56760.483.5237162148241000.53.5324218199石盘沱频率计算656.30.333.512997.791.72478.80.363188141132武胜站频率计算141.60.48312587.580.4676.20.64307189168241020.573.5376242218二郎站频率计算660.90.54.52111351222488.30.343.5207155146水库设计暴雨石盘沱站实测雨量系列有漏测大暴雨现象,其统计参数和设计值明显低于武胜站和等值线查图值。二郎站实测系列不仅缺乏特大暴雨,且出现了长时段设计暴雨小于短时段设计暴雨的不合理情况,移用武胜站特大值以后,不同时段的统计参数出现倒置现象(6h设计暴雨大于24h;6h暴雨均值低于武胜站和等值线,Cv值又大于武胜站和等值线;24h暴雨均值低于武胜站和等值线,Cv值和设计值小于武胜站大于等值线)。而武胜站实测雨量系列较长,系列中包含不同量级的暴雨,系列有较好的代表性,其与老鹰岩水库距离较近。因此,采用武胜站实测暴雨资料用于新胜水库设计是合理的。鉴于武胜站缺乏年最大10分钟雨量资料,1/6h暴雨采用等值线查图值,1h、6h和24h暴雨采用武胜站实测资料计算值。新胜水库的设计暴雨见表4-2-3。水库设计暴雨成果表表4-2-3时段(h)均值(mr)CvCs/Cv各频率设计值(m)0.33%3.30%5%1/616.50.363.540.429.927.9141.60.48312587.580.4676.20.64307189168241020.573.5376242218设计洪水设计洪峰流量根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的推理公式法计算设计断面的洪峰流量。推理公式法的基本关系式:Qm,p=0.278WSpF/tn推理公式中参数的确定:流域特征值F、L、J在1/10000航测图上量取,见表4-2-4。河道特征值表表4-2-4位置流域面积(km?)河长(km)比降(%o)老鹰岩坝址3.252.525.75暴雨衰减指数n及雨力S:根据各时段暴雨量,采用《手册》中暴雨公式计算。产、汇流参数u、m:据本流域自然地理条件及下垫面情况,汇流参数m属盆地丘陵区,产流参数卩属盆缘山区,根据《手册》中所列的公式计算。其中,汇流参数:当B=1〜30,m=0.4B0.204;当B=30〜300,m=0.092B0.636;卩值:卩=4.8F-0.19、Cv=0.18,Cs=3Cv由推理公式计算的设计洪峰成果见表4-2-5。东风水库洪峰流量计算成果表表4-2-5P(%)0.333.3设计洪峰流量(m/s)82.2754.41设计洪水过程线洪水历时Tp=W/Qp,其值乘以2.78换算为小时,计算结果见下表。洪水历时TP计算表表4-2-6频率P(%)洪水总量w(万m)洪峰流量q(m/s)洪水历时Tp(h)3.3345.60354.422.330.3366.07682.262.233基流Q由《四川省水文手册》5-24式计算Q=0.014F0.984=0.0446(mi/s)洪水过程线计算由《四川省水文手册》表5-8,查取东部地区概化洪水过程线模型y—x中(2)的值,并引用其计算式计算洪水过程线,即:Q=yQPt=xTp最大加入基流Q,计算见表4-2-7表4-2-7P=3.33P=0.33xtyQt,QtxtyQt'Qt00000.04500000.0450.1100.2560.052.7212.7660.1100.2460.054.1134.1580.1500.3490.105.4425.4870.1500.3350.108.2268.2710.2000.4660.20110.88410.9290.2000.4470.2016.45216.4970.2450.5570.4021.76821.8130.2450.5470.4032.90532.9490.3150.7330.6032.65232.6970.3150.7030.6049.35649.4010.4000.9310.8043.53643.5810.4000.8930.8065.80865.8530.4951.1520.9551.69951.7440.4951.1050.9578.14778.1920.6001.3971.0054.4254.4650.6001.3401.0082.26082.3050.7001.6290.9551.69951.7440.7001.5630.9578.14778.1920.8051.8970.8043.53643.5810.8151.8200.8065.80865.8530.9852.2930.6032.65232.6970.9852.200.6049.35649.4011.2352.8750.4021.76821.8131.2352.7580.4032.90432.9491.6403.8170.2010.88410.9291.6403.6620.2016.45216.4972.1004.8880.105.4425.4872.1004.6900.108.2268.2712.5806.0050.052.7212.7662.5805.7610.054.1134.1583.8508.962000.0453.8508.597000.0454.3水库洪水调节计算431基本资料(1)东风水库设计洪水过程线见表4-2-6。根据有关规范要求,本水库校核洪水标准为300年一遇,设计洪水标准为30年一遇。(2)东风水库水位〜库容曲线采用“三查三定”复核成果。详见表4-3-1老鹰岩水库水位〜库容表表4-3-1水位(m376378380382384386库容(万R1)01.334.51910.17918.33529.249水位(m388390392394398401库容(万m5)42.13057.52074.95894.177136.277171.980(3)泄洪设施东风水库泄洪设施为无闸侧堰开敞式溢洪道,溢流堰属宽顶堰,堰顶高程398.27m,堰顶净宽4m泄流公式为:Q=&mB(2g)0'5H1'(ni/s)溢流堰泄流能力曲线见表4-3-2。东风水库溢流堰泄流曲线表表4-3-2库水位(m398.27398.47398.67398.87399.07399.27399.47399.67399.87流量(m/s)0.000.0891.70231274.8156.7298.84611.14713.619库水位(m400.07400.27400.47400.67400.87流量(m/s)16.25019.03221.95825.01929.339洪水调节方式东风水库调节计算中不考虑洪水预报,洪水来临时,水库水位为正常蓄水位,即溢流堰顶高程306.07m,自由泄流。调洪计算东风水库现有溢洪道堰顶高程为398.27m,堰顶宽B=4.0m,采用蓄率中线法进行半图解调洪。东风水库溢洪道未设闸门,考虑来洪前库水位蓄至堰顶。取单位水深△h=0.2m,计算时段为△t=0.3h=0.108万s。由库容曲线与泄量计算式:q=£mB(2g)°.5屮计算工作曲线见下表,流量系数参照三查三定报告取m=0.38。蓄率中线法工作曲线计算表表4-3-3库水位Z(m)库容量V总(万m)堰顶以上库容V(万m)V/△t(m/s)下泄流量q(m/s)q/2(m/s)V/△t-q始/2(m/s)△t+q未/2(m/s)398.27139.60000000398.47141.602.011.1110.0890.04510.80611.416398.67143.604.022.2221.7020.85121.37123.073398.87145.806.234.4443.1271.56432.88036.008399.07148.008.446.6674.8152.40844.25949.075399.27150.4010.860.0006.7293.36556.63563.365399.47152.6013.072.2228.8464.42367.79976.643399.67155.0015.485.55611.1475.57479.98291.130399.87157.8018.2101.11113.6196.81094.301107.921400.07160.2020.6114.44416.2508.125106.319122.569400.27163.0023.4130.0019.0329.516120.484139.516400.47165.4025.8143.33321.95814.979128.354158.312400.67168.0028.4157.77825.01912.510142.268170.288400.87170.2030.6170.0029.33914.670155.330184.670调洪计量表表4-3-4P(%时段序号t(h)时初流量Q初(m/s)时未流量Q未(m/s)时段平均入库流量Q(m/s)V/△t-q始/2(m/s)△t+q未/2(m/s)时段未水位Z未(m)时段未出库流量Q未(m/s)3.330.50136.55.56.5398.370.211.0134629.532.035.0398.773.121.5465651.072.633.0399.559.742.0564148.5104.8121.10399.9514.652.54128.534.75119.8139.55400.2518.753.028.520.524.50122.2144.30400.3219.753.520.514.517.50117.7139.70400.2418.610.330.502412.0010.212398.641.511.024.072.048.0052.658.2399.216.131.572.076.074.00110.0126.6400.1216.932.076.057.066.50147.4176.5400.7426.122.557.040.548.75168.0196.15401.0330.853.040.528.034.25174.0202.25401.1032.043.52819.523.75169.2197.75401.0531.19东风水库调洪计算复核成果表表4-3-5频率堰顶净宽堰顶咼程起调水位洪峰流量最大下泄流量最高库水位相应库容(%(m)(m)(m(m/s)(m/s)(
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