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對(duì)某小型水庫(kù)的安全評(píng)價(jià)

文檔作者：史忠生程海文檔來(lái)源： 1．吉林省雙遼市農(nóng)村水利管理中心站2．梨樹(shù)縣水務(wù)稽查大隊(duì)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月23日
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第10期(總第353期) 吉 林水利 2011年1O月
【文章編號(hào)]1009—2846(2011)10-00534)4
對(duì)某小型水庫(kù)的安全評(píng)價(jià)
史忠生·．程海：
(1．吉林省雙遼市農(nóng)村水利管理中心站，吉林雙遼136400；
2．梨樹(shù)縣水務(wù)稽查大隊(duì)，吉林 梨樹(shù)136500)
【摘要】目前國(guó)內(nèi)早期修建的水庫(kù)因設(shè)計(jì)、施工等方面存在的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期外界作用下，壩體的安全受到嚴(yán)重影
響．應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行安全性鑒定。本文結(jié)合某水庫(kù)工程實(shí)例，探討小型水庫(kù)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)注意到的問(wèn)題和
方法。
【關(guān)鍵詞 、型水庫(kù)；安全評(píng)價(jià)；整治；管理評(píng)價(jià)；結(jié)構(gòu)安全
[中圖分類號(hào)]，I．v 698．2 1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]．C
小型水庫(kù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期復(fù)雜的外界條件影響和人
為因素影響之下．非常容易出現(xiàn)各種安全問(wèn)題[引．
例如壩體不均勻沉降、壩體滲流、壩體滑坡、溢洪
道淤積、溢流坡面破損、設(shè)備老化等，但是由于其
本身規(guī)模較?。匾暡粔颍畷?huì)留下很大的安全隱
患．壩體安全問(wèn)題令人擔(dān)憂．因此進(jìn)行水庫(kù)安全評(píng)
價(jià)是十分必要的[“，以便找到安全隱患．及時(shí)采取
加固措施，力爭(zhēng)確保水庫(kù)最大化的發(fā)揮積極效益。
安全評(píng)價(jià)的內(nèi)容一般包括工程質(zhì)量評(píng)價(jià)、大壩運(yùn)
行管理評(píng)價(jià)、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、滲流安全評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)
安全評(píng)價(jià)、抗震安全復(fù)核等方面內(nèi)容[5]。具體內(nèi)容
應(yīng)根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的規(guī)定。本文
結(jié)合某水庫(kù)工程．說(shuō)明對(duì)于小型水庫(kù)安全評(píng)價(jià)的
特點(diǎn)。
1 工程概況
某水庫(kù)正常蓄水位948．70m．正常庫(kù)容達(dá)到
31．00萬(wàn)m3，為v等小(二)型水庫(kù)。該工程的永久
性水工建筑物級(jí)別為5級(jí)．臨時(shí)性建筑物級(jí)別是5
級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇(P=5％)，校核洪水
標(biāo)準(zhǔn)200年一遇(P=0．5％)。該水庫(kù)以農(nóng)業(yè)灌溉為
主，并兼有防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益，設(shè)計(jì)灌面2
560畝。水庫(kù)大壩最大壩高12．19m，位于大壩左側(cè)
的溢洪道為正槽開(kāi)敞式溢洪道。堰型為寬頂堰，堰
頂凈寬為7．2m。堰頂高程達(dá)948．70m。溢洪道全長(zhǎng)
[收稿日期]201l—O8—26
【作者簡(jiǎn)介] 史忠~k(1961-)，男。工程師．從事水工建筑設(shè)計(jì)研究。
74m，由漿砌條石襯砌。水庫(kù)放水設(shè)施由左右涵臥
管組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)大壩、溢洪道、放水設(shè)
施、觀測(cè)設(shè)備等均存在的問(wèn)題。該水庫(kù)地理位置較
高．一旦失事。將直接威脅下游人民的生命財(cái)產(chǎn)安
全。同時(shí)滲漏直接影響灌溉效益，因此對(duì)水庫(kù)進(jìn)行
評(píng)價(jià)．是非常必要和迫切的，也為后期整治提供依
據(jù)[1】
2 對(duì)大壩運(yùn)行管理的初評(píng)
大壩經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行．出現(xiàn)如下問(wèn)題：上游壩坡
護(hù)坡質(zhì)量較差，坡面局部變形；壩頂施工質(zhì)量較
差。局部坑洼不平；下游壩坡護(hù)坡質(zhì)量較差，坡面
雜草叢生：排水棱體尺寸太小，且外坡太陡；大壩
下游壩坡在樁號(hào)0+056、高程947．OOm處有一個(gè)集
中漏水點(diǎn)；下游壩坡在樁號(hào)0+018—0+050、高程
941．08—945．12m范圍內(nèi)存在散浸現(xiàn)象：白蟻危害
嚴(yán)重。溢洪道砌體已被大面積沖毀，垮塌堵塞非常
嚴(yán)重。影響泄流。放水左右臥管出現(xiàn)多條裂縫，滲
漏嚴(yán)重。從目前水庫(kù)運(yùn)行和管理情況看，水庫(kù)的工
程管理已經(jīng)制度化．但水庫(kù)管理所缺乏骨干工程
技術(shù)人員．水庫(kù)無(wú)管理房，需在以后的整治時(shí)予以
完善。同時(shí)該工程建成后，未設(shè)置沉陷、滲透、位移
等方面觀測(cè)設(shè)施．無(wú)法對(duì)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。綜上
所述。該水庫(kù)大壩運(yùn)行管理綜合情況可評(píng)為差。
一53—
吉林水利 對(duì)某小型水庫(kù)的安全評(píng)價(jià) 史忠生等2011年1O月
3 防洪標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)核
3．1 庫(kù)容復(fù)核
根據(jù)庫(kù)區(qū)1／2 000的實(shí)測(cè)地形圖．對(duì)水庫(kù)的水
位一庫(kù)容曲線進(jìn)行了復(fù)核．水庫(kù)的水位一庫(kù)容關(guān)系
曲線見(jiàn)圖1。
圖1 水厙水位一庫(kù)罌曲線圖
3．2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算
用推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水。由于水庫(kù)集雨
面積較小．因此直接用設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨作為設(shè)計(jì)面暴
雨使用。根據(jù)短歷時(shí)暴雨公式，計(jì)算出不同頻率的
洪峰流量成果見(jiàn)表1。
表1 水庫(kù)各頻率洪峰流量計(jì)算成果表
設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線采用《手冊(cè)》方法推求設(shè)計(jì)洪
水總量，設(shè)計(jì)洪水量 p按以下公式推求：
=O．1M-ITpF(TY m )
式中： p為設(shè)計(jì)洪水總量(TY m3)； 為暴雨徑
流系數(shù)； 為歷時(shí)為 的設(shè)計(jì)暴雨。
按單峰洪水 12．8F1／4計(jì)算：上式中0f查
《手冊(cè)》確定，設(shè)計(jì)洪水總量計(jì)算成果見(jiàn)表2。
表2 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水總量計(jì)算成果表
P(％) ，(萬(wàn)m，)
10
5
O．5
l9496
23．503
36．949
按《手冊(cè)》中單峰洪水過(guò)程線的概化模型，利
用求得的設(shè)計(jì)洪峰流量及洪水總量按峰量控制放
大推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線見(jiàn)圖2。
— ． 54—．
圖2 水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線圖
3-3 調(diào)洪計(jì)算
水庫(kù)溢洪道為正槽開(kāi)敞式溢洪道．堰型為寬
頂堰。堰頂高程為948．70m．溢洪道堰頂凈寬7．2m，
參照《水力計(jì)算手冊(cè)》(第二版，李煒主編)，用公式
m=0-32+0．o 計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，m=0．35。
由于水庫(kù)溢洪道為開(kāi)敞式溢洪道．故調(diào)洪時(shí)起調(diào)
水位為水庫(kù)正常高水位948．70m(即堰頂高程)，調(diào)
洪時(shí)只計(jì)入溢流堰泄洪。調(diào)洪結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算成果表
表4表明，設(shè)計(jì)洪水位(P=5％)為950．10m，最
大下泄流17．80m3／s； 校核洪水位(P=0．5％)為
950．61m，最大下泄流量28．52m3／s，設(shè)計(jì)洪水位與
校核洪水位均高于壩頂高程(950．00m)，不能滿足
國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn))GB50201—94防洪要求。
4 滲流安全評(píng)價(jià)
滲流是壩體面臨的最大問(wèn)題之一．計(jì)算的內(nèi)
容通常包括：確定浸潤(rùn)線的位置和逸出點(diǎn)的高度；
計(jì)算壩體滲流量；計(jì)算壩體防滲粘土滲透坡降[2]。
該工程大壩為均質(zhì)土壩。壩體土、壩基滲透系數(shù)采
用《土工試驗(yàn)報(bào)告》中的建議值，具體數(shù)值見(jiàn)表4。
表4 大壩滲透系數(shù)表 單位：em／s
吉林水利 對(duì)某小型水庫(kù)的安全評(píng)價(jià) 史忠生等2011年1O月
對(duì)各種水位情況下進(jìn)行穩(wěn)定滲流計(jì)算和非穩(wěn)
定滲流計(jì)算．其計(jì)算工況如下：
工況一：上游正常高水位948．70m時(shí)形成的
穩(wěn)定滲流情況：
工況二：上游壩頂高程水位950．00m形成的
穩(wěn)定滲流情況：
工況三：上游庫(kù)水位由正常高水位948．70m
降至死水位940．00m時(shí)形成的非穩(wěn)定滲流情況；
工況四：上游庫(kù)水位由壩頂高程水位950．00m
降至死水位940．00m時(shí)形成的非穩(wěn)定滲流情況。
本文采用二維滲流有限元法進(jìn)行滲流計(jì)算分
析．計(jì)算成果見(jiàn)下5表。
表5 滲流量計(jì)算成果表
圖3 大壩滲流浸潤(rùn)線圖
根據(jù)壩體內(nèi)浸潤(rùn)線的位置，工況一、二、三、四
滲流時(shí)的滲透坡降分別為J=0．37一O．46。根據(jù)《土
工試驗(yàn)報(bào)告》提供的大壩土料物理性能試驗(yàn)成果，
由《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范)GB50287—99推
薦的公式 ( 一1)(1一 ，計(jì)算得出壩體土的臨界
滲透坡降為 =O．96，允許滲透坡降[J]=O．48[3]，
滲透坡降計(jì)算值小于允許值。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)踏勘表
明．水庫(kù)大壩下游壩坡在樁號(hào)0+056、高程
947．00m處有一個(gè)集中漏水點(diǎn)．滲漏量達(dá)到0．5L／s；
下游壩坡在樁號(hào)0+018一O+O5O、高程941．O8—
945．12m范圍內(nèi)存在散浸現(xiàn)象。滲漏量達(dá)O．4L，S。
結(jié)合理論分析和實(shí)際運(yùn)行的情況，根據(jù)《水庫(kù)
大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，將該壩滲流安全性級(jí)別定為
C級(jí)。
5 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
計(jì)算剖面選取大壩實(shí)測(cè)最大剖面。材料力學(xué)
指標(biāo)采用地勘報(bào)告提供的建議值[3]。本工程大壩
為5級(jí)建筑物．故采用計(jì)及條間作用力的簡(jiǎn)化畢
肖普法計(jì)算安全系數(shù)。壩體、壩基容重采用試驗(yàn)成
果平均值，壩體、壩基的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用土工試
驗(yàn)報(bào)告中計(jì)算參數(shù)建議值。
5．1 計(jì)算工況
11上游壩坡
工況一： 由正常高水位948．70m形成的穩(wěn)定
表6 筑壩材料主要物理力學(xué)計(jì)算指標(biāo)
＼ 名稱Q 粉砂質(zhì)泥石碴 堆石 砂巖石碴
指標(biāo) ＼ 壩體土 (弱風(fēng)化) (排水棱體)(弱風(fēng)化)
比重 2．62
含水量(％) 21．3
天然密度(g，cnl ) 1．82 2．15
飽和密度(g，cm ) 1．93
飽和固C(kPa) 15．3 15
結(jié)快剪 ‘p(。) 16．2 20*
非飽和固C(kPa) 17．6 20
結(jié)快剪 ‘p(。) 16．8 22*
滲透系數(shù)(cm／s) 3．4x10。4 5．5x10。4
滲流期：
工況二：由正常高水位948．70m降至死水位
940．00m；
工況三：由設(shè)計(jì)洪水位950．10m降至死水位
940．00m；
工況四：由校核洪水位950．61m驟降至堰頂
高程再降至死水位940．00m。
2、下游壩坡
工況一：正常高水位948．70m形成的穩(wěn)定滲
流期：
工況二：設(shè)計(jì)洪水位950．10m形成的滲流期；
工況三：校核洪水位950．61m形成的滲流期。
5．2 計(jì)算結(jié)果
結(jié)果見(jiàn)表7，圖4。
一55一
o。 o。*n騶 瞅
2
O 。十弘 。 }
8
吉林水利 對(duì)某小型水庫(kù)的安全評(píng)價(jià) 史忠生等2011年10月
表7 水庫(kù)壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表
圖4 大壩各工況最危險(xiǎn)滑弧圖
從上表的穩(wěn)定計(jì)算成果可知．大壩上下游壩
坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。
5．3 結(jié)構(gòu)安全的評(píng)價(jià)
大壩上游、下游壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)
均滿足規(guī)范要求。溢洪道砌體已被大面積沖毀，垮
塌堵塞非常嚴(yán)重。左右臥管出現(xiàn)多條裂縫，結(jié)構(gòu)不
安全。
根據(jù)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，參照《水庫(kù)大
壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定，綜合評(píng)價(jià)大壩的結(jié)構(gòu)安全
性定為B級(jí)。
6 抗震安全復(fù)核
根據(jù)GB18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃
圖》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單，工程區(qū)5O年超越概
率10％地震動(dòng)峰值加速度值為0．05g．相應(yīng)地震基
本烈度為Ⅵ度，因此不需要進(jìn)行抗震安全復(fù)核。
7 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)小型水庫(kù)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。一般都包括上
述方面的評(píng)定，根據(jù)其特點(diǎn)。在分析時(shí)，運(yùn)用常規(guī)
方法即可得到比較實(shí)際的結(jié)果．通過(guò)對(duì)該水庫(kù)樞
紐工程的現(xiàn)場(chǎng)檢查、相關(guān)資料的查閱、試驗(yàn)分析、
滲流分析、穩(wěn)定計(jì)算分析以后，其具體評(píng)價(jià)如表8
所示。
表8 水庫(kù)大壩安全綜合評(píng)價(jià)表
序號(hào) 內(nèi)容 安全分級(jí) 備注
根據(jù)上述綜合評(píng)價(jià)，按《水庫(kù)大壩安全鑒定辦
法》第六條安全分類標(biāo)準(zhǔn)，該壩應(yīng)為三類壩?？?
參考文獻(xiàn)：
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水利部．2000．
The safety evaluation fot a small-sized reservoir
Shi Zhong-sheng，Cheng Hal
Abstract：At present，the reservoirs built in dozen years ago in China had issues in design and construction，
and expereneed long-term running，the dam safety had severely affected，SO the safety assesment for the dams
should be promptly carried out．In this paper，the issues and approaches should be attention for a small-sized
reservoir safety evaluation was discussed taking a small—sized reservoir as all example．
Keywords：small—sized reservoirs；safety evaluation；regulation；management evaluation；structural safety
一56—

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