水库安全评价报告.docx

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水库安全评价报告

水库工程特性表

水库工程特性表

序号

指标名称

单位

数量

备注

一

水文

1

坝址控制流域面积

km2

0.85

2

干流长度

km

1.375

干流平均坡降

‰

6.55

二

水库

1

水库水位

校核洪水位

m

296.07

设计洪水位

m

295.82

正常蓄水位

m

295.02

死水位

m

283.95

2

库容

总库容（校核洪水位以下）

万m3

44.68

正常库容

万m3

37.30

死库容

万m3

2.7

三

洪水

1

校核洪峰流量（P=0.33%）

m3/s

8.13

校核下泄流量

m3/s

10.65

校核洪水总量

万m3

19.78

2

设计洪峰流量（P=3.33％）

m3/s

5.68

设计下泄流量

m3/s

3.25

设计洪水总量

万m3

13.33

四

主要建筑物

1

大坝

型式

均质土坝

坝顶高程

m

297.5-297.8

最大坝高

m

17

水库工程特性表

序号

指标名称

单位

数量

备注

坝顶宽

m

2.4-2.5

坝顶轴长

m

75

地基特性

泥质灰岩

2

泄水建筑物

溢洪道

型式

宽顶堰

宽度

m

2.3

消能方式

底流

允许最大泄量

m3

14.6m3/s

3

输水建筑物

（1）

卧管

放水卧管尺寸

m

2.2×33

放水孔尺寸

m

φ0.2

（2）

输水涵洞

灌溉涵进口底板高程

283.95

型式

圆形

尺寸（直径）

m

φ0.4

长度

m

68

闸门型式

滚筒式

启闭设备及启闭力（绞车）

T

5

五

工程效益

1

有效灌溉面积

亩

1000

2

最大实灌面积

亩

1000

3

年均养鱼产量

万kg

0.7

4

防洪保护耕地面积

亩

5000

5

下游影响主要城镇及交通干线的情况

人口

8000

6

距城镇距离

Km

15

县城

1大坝安全综合评价

1.1工程概况

沙湖岭水库位于嘉禾县袁家镇大岭村，属于湘江水系舂陵河支流，距县城15km，坝址以上集雨面积0.85km2，坝址以上干流长度1.375km，干流平均坡降6.55‰，正常（兴利）库容37.30万m3，总库容为44.68万m3，是一座以防洪、灌溉、渔业等综合效益的小Ⅱ型水利工程。

水库正常运用洪水标准为30年一遇（实际20年一遇），非常运用洪水标准为300年一遇。

枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水涵洞等永久性构筑物组成。

大坝为均质土坝，坝顶高程297.50—297.80m，最大坝高为17m，坝顶轴线长75m，坝顶宽2.4~2.5m不等，内坡只有一级边坡，坡比为1:

2.45；外坡有两级边坡，坡比分别为1:

2.2和1:

2.9。

输水涵洞进口位于大坝左肩约20m处，从坝体下方通过，出口排水沟一端相连，输水涵洞全长约68m。

大坝左端设有宽顶堰式溢洪道，最大泄量为25.68m3/s。

溢洪道采用浆砌片石结构，两侧墙体宽约0.4m，墙体高度平均为2m，底板采用现浇混凝土底板铺设，溢洪道宽为2.3m。

沙湖岭水库始建于上世纪五、六十代年，由于受当时技术条件限制，未做地质勘探工作，且该工程属于典型的“三边”工程，整个工程的勘测设计等技术资料不全。

在施工过程中，只注重施工进度，忽视施工质量，施工程序较简单；坝体填筑土碾压欠实，施工质量差，导致大坝发生了多处险情隐患。

近年来水库各项枢纽工程多次出现险情，为确保工程安全，期间嘉禾县水利局多次对水库枢纽进行加固，由于资金短缺，对大坝存在的安全隐患未进行彻底的维修处理，使工程长期带病运行，且日趋严重。

目前水库存在的主要防洪安全问题有：

一、大坝坝基渗漏；高水位时，坝右肩与山坡接处有散渗。

二、放水闸开关锈蚀情况严重，无法启闭。

三、卧管侧墙渗漏严重。

四、溢洪道砌体结构老化、剥落，块石风化较强烈，溢洪道底板、侧墙均已出现开裂，下游未设消能设施。

五、有贴坡排水，表层块石风化严重。

六、上坝公路严重破损，且路面狭窄，路况极差，车辆难以通行；无防汛公路。

七、水库缺乏必要的水情测报和安全监测设施，水库运行缺乏必要的运行管理维修资金，交通、通讯设施落后，无管理用房。

1.2工程质量评价

鉴于工程存在的问题和工程以前并未对工程质量进行勘探、取样、试验评价，这次为了对工程质量进行全面评价，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）要求，通过现场巡视和访问，历史资料分析和补充勘探、试验对工程质量进行定量评价。

1.2.1大坝坝基防渗不符合规范要求

根据地勘设计单位勘探13段压水试验证实，其中q>10Lu的试段为9段，占70%，其中最大的透水率q值为20.13Lu，不符合《碾压式土石设计规范》（SL274-2001）第6.3.9条的要求，基岩透水率q≤5～10Lu。

1.2.2大坝填筑土料不符合要求和防渗能力低

坝体渗透系数偏大不满足设计要求,根据钻探11段注水试验确定，其中K＞1×10-4cm/s有11段，占100%，不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第4.1.5条规定要求。

1.2.3安全监测设备未安装

沙湖岭水库未安装位移渗流观测设备，水库管理单位无法掌握大坝渗流稳定及大坝变形状况。

1.2.4工程质量的综合评价

大坝工程质量大部分未达到规范规定要求，而且工程运行中暴露出严重质量问题，影响工程安全，工程质量不合格，为C级。

1.3大坝运行管理评价

1.3.1大坝运行

湖岭水库运行管理制度和调度计划是沙较完善和周全的，管理分工的责任也较为明确，但该工程存在质量问题，施工时大坝填筑土料不符合规范要求，坝基未进行防渗处理，未设置排水棱体，这给大坝运行留下了许多隐患，如坝下渗漏严重，问题明显且险情不断，水库一直带病运行。

1.3.2大坝维修

水库工程主管部门和管理机构对大坝维修工作一直是重视的，而且也对大坝局部进行过加固处理（2001年做了混凝土面板），曾取得一定效果，但由于工程经费困难，无力进行维修，处理不彻底，工程维修后又运行多年，问题依然存在，而且日趋严重，工程只能受限运行。

1.3.3大坝安全监测

大坝未安装位移渗流观测设施，管理单位无法掌握大坝变形及稳定状况，无法进行水文观测和预报。

1.3.4大坝运行管理综合评价

综合1.3.1～1.3.3条分析，可以认为：

大坝运行管理单位在艰难条件下，工作是尽职尽责，但由于水库工程建设时质量较差，问题逐渐暴露，又缺乏安全监测硬件，大坝运行现状令人担扰，综合评价为差。

1.4防洪标准

1.4.1洪水标准

沙湖岭水库正常（兴利）库容37.30万m3，总库容为44.68万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，该水库属小

（2）型水库的规模。

沙湖岭水库大坝为均质坝，位于山丘区，距县城嘉禾县15km,地理位置重要，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的3.2.1条规定，相应防洪标准[重现期（年）]为：

设计30年一遇，校核300年一遇,溢洪道消能防冲标准为10年一遇。

1.4.2设计洪水

沙湖岭水库没有实测的水文气象资料，本次大坝安全论证洪水复核的参数均根据湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》进行查算，洪水计算结果如下表1-1所示：

表1-1复核设计洪水成果

复核结果

频率（％）

0.33

3.33

10.0

设计暴雨H24面（mm）

262.68

186.81

147.93

洪峰流量（m3/s）

8.13

5.68

4.37

洪水总量（万m3）

19.78

13.33

10.02

本次复核结果经合理性检查，它与近年相关的同频率暴雨洪峰模数统计资料相吻合，故本次按《湖南省暴雨洪水查算手册》查算的成果是合理的。

1.4.3调洪演算

根据沙湖岭水库溢洪道的实际情况进行调洪演算，起调水位为正常蓄水位295.02m，计算结果如下表1-2：

表1-2调洪计算成果

频率P（%）

最高水位

Z（m）

相应库容

V（万m3）

相应泄量

q（m3/s）

起调水位

（m）

0.33

296.07

44.68

3.80

295.02

3.33

295.82

43.46

2.46

10.0

295.66

42.68

1.73

1.4.4主要建筑物抗洪能力复核

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL189-96）的规定，对大坝坝顶高程进行了复核，其结果如下表1-3：

表1-3主要建筑物抗洪能力复核

运行情况

坝顶超高（m）

要求坝顶高程（m）

正常运行

1.55

297.37

非常运行

0.97

297.04

复核结果表明：

大坝坝顶现有高程最低处有297.5m比复核所需高程297.37m高0.13m，满足规范的挡洪要求。

根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）第2.3.7条规定：

控制段的顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高（溢洪道为5级建筑物取0.3m）。

因此，沙湖岭水库溢洪道控制段的顶部高程不得低于296.37（296.07+0.3）m。

沙湖岭水库溢洪道控制段顶部现有高程297.02m，满足规范要求。

根据现场复核，泄槽尾端泄洪，不会对安全造成影响，溢洪道能安全下泄洪水。

通过对洪水标准与设计洪水及抗洪与泄洪能力的复核，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），综合评定防洪标准为A级。

1.4.5洪水风险

大坝一旦溃坝，溃坝洪峰流量高达1093m3/s，将对下游人民生命和社会经济造成巨大损失，估算直接经济损失0.26亿元。

1.5渗流安全评价

按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，本次大坝坝身渗流分析是在地质勘探和室内土工试验的基础上，结合大坝建设和运行管理的情况，选择地质勘探的标准断面作为二维有限元渗流计算断面，通过计算坝体浸润线并调整渗透指标，拟合地质勘探中的钻孔水位资料，确定计算断面的渗透分区及计算指标，最后由洪水复核的成果和水库库水位快速降落曲线，对规范要求的各计算工况，采用北京理正岩土系列软件渗流计算程序，进行了大坝稳定渗流和非稳定渗流计算。

通过地质勘探和渗流计算分析，证明大坝渗流性态不安全，综合评价如下：

1.5.1大坝抗渗指标不满足规范要求，出现渗流异常现象，且有恶化趋势。

（1）大坝坝基基岩透水率吕荣值大于5～10Lu，相对隔水层埋深达12.0m；

（2）大坝填筑土料质量欠佳，渗透系数K＞1×10-4；

（3）经渗流计算分析证实和现场踏勘查实，在大坝坝身坝脚均发现一湿润区，面积达45m2，坝下游有积水。

故必须采取工程措施加以处理。

1.5.2大坝坝体防渗性能差

（1）从“沙湖岭水库大坝渗透剖面图”上可以看出大坝坝体渗透系数大于1.0×10-4cm/s，防渗性能不满足规范要求。

（2）通过渗流计算结果可以看出，坝体的最大渗透坡降值中最大的有Jmax=0.35，发生在接近下游坝坡处，超过允许渗透坡降[J]，而且无排水棱体，很容易把坝体填筑颗粒带走，从而发生渗透破坏，因此，渗流性态不安全，应注意观测，以防坝体被破坏。

1.5.3大坝贴坡排水失效

贴坡排水表层块石风化严重，失去排水功能。

1.5.4大坝变形稳定分析

沙湖岭水库大坝投入运行以来一直没有按照有关规程规范要求建立监测系统，仅在高洪水位时期进行一些现场巡视检查，根据现场巡视检查的情况和记录，坝体未发现有明显的沉降和裂缝。

没有出现因变形引起的异常现象。

目前，其垂直位移和纵向水平位移过程都已经完成，没有有害变形发生。

1.5.5渗流安全综合评价

根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）渗流安全评价方法，综合以上四条分析认为渗流状态不安全，为C级。

1.6结构安全评价

大坝下游坝坡抗滑稳定满足规范要求

坝坡抗滑稳定计算采用简化毕肖普法，计算程序是北京理正岩土系列软件，各种情况均采用有效应力法，上游坝坡水位骤降时采用总应力法。

其结果如下表1-4、1-5所示。

表1-4大坝计算断面下游坝坡稳定计算结果（有效应力法）

工况

库水位

（m）

下游水位

（m）

简化毕肖普法

备注

圆心

座标

x（m）

圆心

座标

y（m）

滑动

半径

R（m）

最小安全系数K

稳定渗流期

正常蓄水位

295.02m

无水

65.817

33.240

33.240

1.454

下游坡

设计洪水位

295.82m

无水

66.182

33.840

33.840

1.501

下游坡

校核洪水位

296.07m

无水

66.342

33.960

33.959

1.515

下游坡

表1-5大坝计算断面上游坝坡稳定计算结果

工况

库水位

（m）

下游水位

（m）

简化毕肖普法

备注

圆心

座标

x（m）

圆心

座标

y（m）

滑动

半径

R（m）

最小安全系数K

非稳定渗流期

295.02→283.95

无水

17.813

33.876

33.866

1.409

总应力法

（上游坡）

通过本次计算分析可知：

大坝断面在不考虑地震荷载作用时，正常运用条件下坝坡的最小抗滑安全系数均大于规范要求的最小值[K=1.25]，满足规范要求；非常运用条件下校校洪水位时下游坝坡的抗滑稳定最小安全系数为1.515，满足规范要求的最小值[K=1.15]，水位骤降时上游坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.409，能满足规范要求的最小值[K=1.15]。

1.7抗震安全复核

大坝位于《中国地震烈度区划图》（GB18306-2001）划定的地震基本烈度Ⅵ度地区，按《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97和《水库大坝安全评价导则》等有关规定，水工建筑的设计烈度为6度，可不进行抗震计算。

大坝坝体和坝基不含软粘土层，也不含可液化土层，因此，也无须对大坝等工程采取抗震措施。

1.8金属结构安全评价

水库输水涵洞出口设有闸门和启闭机。

输水涵洞为滚筒式闸门，其启闭为一台5t手摇绞车。

闸门剥落、锈蚀，且启闭机严重磨损，无法启闭。

1.9大坝安全综合评价

1.9.1结论及建议

1.9.1.1结论

沙湖岭水库1959年底开始兴建，1965年枢纽基本建成受益。

由于该工程施工时间紧，技术力量薄弱，设备简陋，施工工作面铺开较大，质量难以控制，导致大坝运行后逐渐出现险情，虽然期间也陆续进行过除险加固，但因资金困难，只是在局部作了处理，加上除险后大坝又运行了多年，各种病险隐患又逐渐暴露，且有逐年加剧之势。

本次安全论证评价是根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），以大坝的建设运行管理及除险加固情况入手，对大坝进行了补充地质勘探，并取样进行室内土工试验，复核了水库的洪水并进行调洪演算，采用二维有限元渗流计算方法对大坝的渗流状况进行了计算分析，对坝坡的稳定性进行了计算分析，以及对溢洪道、输水涵洞结构安全性进行了评价，综合结论如下：

（1）大坝

大坝填筑土料渗透系数偏大，K＞1×10-4cm／s，防渗性能较差，导致大坝下游坡出现散浸湿润区，而且有明显漏水点。

基础岩石表层已破碎，节理裂隙发育，抗渗能力差，其相对隔水层（q≤5～10Lu）下限埋深12.0m。

经稳定计算在正常运行各种工况下按毕肖普法求得的大坝下游坝坡抗滑稳定最小安全系数均大于规范要求的最小值[K=1.25]满足规范要求；上游坝坡水位以最快可能速度降落时各工况算得的抗滑稳定安全系数及校核洪水位工况的大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数均大于规范要求的最小值[K=1.15]，满足稳定安全要求。

沙湖岭水库30年一遇设计控制大坝坝顶高程，大坝坝顶现有高程最低处有297.5m比复核所需高程297.37m高0.13m，满足规范的挡洪要求。

（2）溢洪道

溢洪道砌体结构老化、剥落，块石风化较强烈，溢洪道底板、侧墙均已出现开裂，下游未设消能设施。

（3）卧管与输水涵洞

卧管侧墙渗漏严重。

（4）大坝安全监测

大坝变形和渗流设施未安装，无法掌握大坝的变形、渗流及稳定状况，水文测报及通讯设施不完善，无法进行水文观测及预报。

（5）其它

①上坝公路严重破损，且路面狭窄，路况极差，车辆难以通行；无防汛公路，一旦出现险情，难以保证防汛抢险的顺利进行。

②无管理用房，不能及时发现大坝险情问题。

通过本次安全论证分析，可以得出如下几点结论：

1）工程质量评价为不合格；

2）大坝运行管理综合评价B级；

3）大坝防洪标准复核为A级；

4）渗流性态不安全，综合评定为C级；

5）结构稳定性安全，综合评定为A级；

6）抗震安全性综合评价定为A级；

7）金属结构综合评定为C级。

根据上述综合评价，沙湖岭水库大坝鉴定为三类坝。

1.9.1.2建议

针对沙湖岭水库枢纽存在的工程病险情况，建议如下：

1）针对大坝坝坡、坝基渗流性态不安全的问题，建议坝基坝肩采用灌浆防渗处理，坝体采用冲抓回填加土工膜或高喷灌浆，并结合大坝下游加固处理时完善排水设施。

2）针对泄洪溢洪道开裂、脱落，下游无防冲措施,溢洪道底板侧墙开裂，建议拆除部分溢洪道现状底板及侧墙重新施工，完善消能工。

3）针对大坝上游混凝土面板破损的部分拆除后重浇，建议对大坝上游边坡增设马道。

下游坡不平整，防护措施不完善的情况，下游坡进行适当削坡与整理，增设马道，下游坡重植草皮护坡。

4）针对贴坡排水块石风化，建议清除风化块石，修建排水棱体。

5）完善上坝公路路面及修建防汛公路。

5）新置必要防汛及日常管理设备、配置适当的大坝观测与监测设施，加强大坝的监测，科学调度，保证水库的安全运行，以提高工程效益，确保人民生命财产的安全。

1.9.2大坝安全综合评价

论证单位，按照《水库大坝安全评价导则》有关规定对大坝等工程安全时行了自评，列表如下表1-6：

表1-6沙湖岭水库大坝安全综合评价表

安

全

评

价

分

项

安

全

性

级

别

工

程

质

量

评

价

大

坝

运

行

管

理

评

价

防洪

安全

结构安全

渗流安全

抗震安全

金

结

安

全

综

合

评

价

大

坝

溢洪

道

大坝

其它工程

大坝

其它工程

大

坝

大

坝

变

形

正常条件

非常条件

溢洪道

卧

管

与

输水涵洞

渗

透

坡

降

渗

流

现

象

溢

洪

道

卧

管

与

输水涵洞

坝

下

游

坡

坝

上

游

坡

坝

下

游

坡

坝

上

游

坡

A

√

√

√

√

√

√

√

√

B

（合格）

√

√

C

（不合格）

√

√

√

√

√

√

√

√

2工程质量评价

2.1前言

沙湖岭水库位于嘉禾县袁家镇大岭村境内，属湘江一级支流——舂陵水水系，地理坐标为：

东经112°25′26.1″，北纬25°31′19.6″。

坝址位于嘉禾县城东南部约15km。

水库集雨面积0.85km2，设计总库容约44.68万m3。

沙湖岭水库主要枢纽工程由大坝、输水涵洞和溢洪道等永久性构筑物组成，是一座以灌溉为主的小（Ⅱ）型水利工程。

大坝为均质土坝，坝顶轴线长约75米，坝顶宽2.4~2.5米，最大坝高约17米，坝顶高程297.50—297.80米（黄海高程，采用手执GPS测量），目前蓄水位约283.95米。

工程始建于1959年冬，由于受当时技术条件限制，未做地质勘探工作，且该工程属于典型的“三边”工程，整个工程的勘测设计等技术资料不全。

在施工过程中，只注重施工进度，忽视施工质量，施工程序较简单；施工时填筑界面未进行慎重的清基处理，清基不彻底，加之坝体填筑土碾压欠实，施工质量差，导致大坝发生了多处险情隐患。

近年来水库各项枢纽工程多次出现险情，为确保工程安全，期间嘉禾县水利局多次对水库枢纽进行加固，由于资金短缺，对大坝存在的安全隐患未进行彻底的维修处理，使工程长期带病运行，且日趋严重。

为了查明坝体和坝址区的工程地质和水文地质条件，分析工程隐患产生原因和发展变化趋势，为工程除险加固提供有效的治理措施和岩土物理力学参数，于2011年5月9日对它们进行了工程地质勘察，所完成的工作量如表2-1。

表2-1主要地勘工作量简表

序号

工作内容

单位

完成工作量

备注

1

1：

1000工程地质平面测绘

Km2

0.017

2

剖面地质测绘

Km

0.41

3

勘察施工钻孔

孔数/米

4/124.70

4

钻孔注水试验

段

11

5

钻孔压水试验

段

13

6

室内土工试验

件

12

7

室内颗粒筛分试验

件

12

8

现场原位标准贯入试验

次

13

9

测量地下水位标高

孔次

4

2.2区域地质概况及水库地质条件评价

2.2.1地质概况

1、地形地貌

坝址区为低山丘陵区，地形切割较为严重，地形高差较大，总体地势为西北、南东中部低，两侧山体与库区呈“U”型，水库目前蓄水标高约为283.95m，坝顶标高为297.50—297.80米，两岸山体地形坡角30°～35°。

地表大面积被残坡积层所覆盖，覆盖层厚薄不大。

植被覆盖较好覆盖率约达60%，以灌木林地和杂草为主，自然边坡较稳定。

2、地层岩性

根据库区野外地质测绘并结合1：

5万《区域地质调查报告》（嘉禾县幅）可知坝址范围内主要地层（下伏）为二叠系下统当冲组泥质灰岩等，上部第四系人工堆积层，现对各地质由新至老依次描述如下：

1）第四系人工堆积层（Q4ml）

棕黄色含砾粉质粘土，含有砾石约30%，砾石成份主要灰岩、砂岩风化残块，粒径1--8cm，稍湿，可塑--硬塑，结构中密。

根据钻探施工可知在本层中ZK1钻孔6.00m处，ZK2钻孔6.50m处漏水较为严重，ZK4钻孔10.60—15.00m处，呈软塑状，湿润，且含有少量有机质。

本层是构成坝体的主要地层，根据钻探施工的钻孔可知揭露本层最大深度为21.30m，最小深度为8.70m，其平均厚度约为14.18m。

2）二叠系下统当冲组（P1d）

坝基基岩层，灰黑色，强--弱风化泥质灰岩，隐晶质结构，中--厚层状构造，岩体自上而下，透水性逐渐降低。

其中ZK1钻孔7.80—15.00m，ZK2钻孔21.