XX水库大坝安全评价报告.docx
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XX水库大坝安全评价报告
1工程基本情况
1.1工程概况
1.1.1基本情况
原xxxx市城区地处井冈山风景名胜区的茨坪,城市建设发展与风景名胜区的保护开发之间的矛盾日趋严重。
经市、县领导及有关部门认真研究,组织专家评议论证,并报请上级批准,确定将xxxx市城区搬迁至夏坪xx一带,建立新城区。
现xxxx市政府机关已搬至新城区。
新城区为xxxx市政治、经济、文化中心。
根据xxxx市总体规划,到2005年城区规划人口约3万人,规划面积349.9万m2。
2020年城区规划人口8万人,规划面积949.8万m2。
在新城区修建水厂,以满足新城区建设和经济发展,解决生产和生活用要求,改善城区人民的生活条件。
xx水支流库为水厂的供水水库。
xxxx市新城水厂工程位于xx乡西北面,距xxxx市约28km,距新城区约5km。
地理位置为东经114°20′59″,北纬29°61′40″。
xx水支流库位于赣江牛吼河支流长路小溪中下游,xxxx市xx乡长路村境内,距xxxx市新城区约5km,坝址以上控制流域面积为5.73km2,xx水支流库做为xxxx市新城水厂的水源,是一座以供水为主的小
(1)型水库。
xx大坝为C15混凝土变截面双曲拱坝,设计最大坝高42.9m,正常蓄水位为377.9m,总库容226.5×104m3;大坝于2002年9月开始动工兴建,2004年12月基本完建。
1.1.2工程情况
新城区供水工程是市政府搬迁的重点工程建设项目,由水库大坝、供水厂房、供水管道三部分组成,xx水支流库大坝位于井冈山新城区以北的长路村,坝址距市中心5km。
xx水支流库坝址以上控制集雨面积5.73km2,水库总库容226.5万m3,兴利库容223.5万m3,属小
(一)型水库,大坝为混凝土双曲拱坝,坝顶高程379.9m,最大坝高42.9m。
防浪墙高1.2m,墙项高程381.1m。
坝顶弧长152.28m,坝顶中心角107.649°,坝顶厚度2.5m,坝底厚度7.6m。
坝体厚度比0.1772。
大坝分左右挡水坝段,中间为溢流坝段,溢流坝段长40m,溢流堰顶高程377.9m,三孔无闸控制自由溢流,每孔净宽12m,鼻坎挑流消能;坝体材料为C15三级配混凝土。
坝体中部342.0m高程设排污放空管,φ400钢管,出口设2个Z45T-10/DN400闸阀控制。
xx水支流库是xxxx市新城区供水工程的水源工程,为满足供水工程取水的需要,采用分层取水方式,分别在坝体347.2m、358.8m和370.0m高程处设置取水口,φ400钢管;为便于水源总管检修,分别在347.2m、358.8m高程钢管出口设置直径DN=400mm手动阀门。
各层取水钢管分别与安装在大坝下游的立管相连接,再与市新城区供水工程的水源总管连接,形成完整的水源管网系统。
xx水支流库为混凝土双曲拱坝,最大坝高42.9m,水库总库容226.5万m3,日最大供水量2万m3,日供水系数为1.4,日平均供水1.4万m3。
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—2000),水库工程等别属Ⅳ等工程,工程规模为小
(1)型。
双曲拱坝级别为4级,其他次要建筑物级别为5级,临时性水工建筑物级别为5级。
考虑到下游5km处为xxxx市新城区,大坝洪水标准按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,泄水建筑物消能防冲标准采用20年一遇。
1.1.3工程建设情况
业主委托南昌有色冶金设计研究院承担新城区供水工程项目设计任务,2002年初,南昌有色冶金设计研究院委托xx市水利水电规划设计院承担xx水支流库的设计工作。
2002年5月设计单位编制完成《xx省xxxx市新城区水厂可行性研究报告》,2002年7月12日,xx省xx市发展改革委员会组织审查,以吉市计投资字[2002]46号文批复可行性研究报告,同意兴建xxxx市新城水厂。
2002年9月,设计单位编制完成《xx省xxxx市新城区水厂初步设计报告》,2002年10月底,xx市发展改革委员会组织审查,2002年11月以xxxxxx号文批复初步设计报告。
本工程于2002年9月10日开始进场公路施工,2002年12月工程正式开工,开始基础开挖和导流施工,2004年9月10曰,坝基开挖全部完成;2003年12底开始大坝浇筑,2004年7月完成坝体浇筑;2004年11月,完成坝顶交通桥、防浪墙施工,2004年12月,大坝固结灌浆、帷幕灌浆和接缝灌浆全部完成,工程主体基本完工。
工程施工历时三年,坝基开挖发现坝肩岩体破碎,进行了2次坝体优化设计,致使工期拖延。
大坝因基础开挖后发现岩体破碎,工程主要设计变更了三次。
l、坝基开挖后,右岸基础建基面较为破碎,又遇软弱夹层,大坝右岸基础在原坝址向中上游平移10米,避开基础软弱夹层。
2、为减少大坝混凝土工程量,由xx设计院委托湖南省力学协会对坝体体型进行优化设计。
3、左、右岸基础开挖到建基面后,发现基础岩体仍呈强风化,未达设计要求,需继续深挖至弱风化上限,并由xx设计院委托湖南省力学协会再次对坝体体型进行优化设计。
1.2工程存在的主要问题
1)大坝
(1)水库蓄水至370m高程以上时,坝基左侧及左岸山体观察到明显渗漏现象,渗漏对左坝肩岩体稳定影响较大。
(2)右岸拱座岩体坡陡且破碎,易产生变形与滑塌,应采取相应措施进行处理。
(3)坝肩左、右两岸钢筋砼护坡已被冲刷破坏。
(4)坝体下游河床及两岸岩体完整性较差,坝脚基岩已被冲刷,最深冲刷深度已达1.2m。
2)输、泄水建筑物
大坝排污钢管兼放空管和取水钢管及阀门均为露天安装,现已锈蚀严重。
3)进库公路
xx大坝进场交通道路位于下游河道两侧,且高程较低,而下游现有河道较小,当遇设计洪水或校核洪水大坝泄流时,交通道路势必被淹,将影响防汛抗洪,需采取切实可行的措施加以解决。
4)其他
水雨情观测和大坝安全监测设施未实施,水库管理房设施不完善。
表1.1xx水支流库工程特性表
序号
项目
单位
原设计
本次复核
备注
一
水文
1
坝址以上控制流域面积
km²
5.73
5.73
2
多年平均径流量
104m³
734.8
734.8
3
多年平均流量
m³/s
0.233
0.233
4
设计洪水标准相应洪峰流量
m³/s
90
103.22
P=2%
5
校核洪水标准相应洪峰流量
m³/s
132
145.25
P=0.2%
6
设计洪水一日洪量
104m³
87.2
91.90
7
校核洪水一日洪量
104m³
136
134.92
二
水库基本特征
1
校核洪水位
m
379.36
379.42
2
设计洪水位
m
379.03
379.10
3
正常蓄水位
m
377.90
377.90
4
总库容
104m³
224.8
225.6
5
正常蓄水位库容
104m³
206.8
206.8
6
死水位
m
347.00
347.00
7
死库容
104m³
3.0
3.0
三
供水效益
1
年供水总量
104m³
500
500
2
日最大供水量
104m³
2.0
2.0
四
主要建筑物及设备
1
挡水建筑物型式
混凝土双曲拱坝
地基特征
石英细砂岩
坝顶高程
m
379.90
379.90
设1.2m高防浪墙
最大坝高
m
42.9
42.9
顶部中心弧长
m
152.28
152.28
包括重力墩长10m
坝顶宽度
m
2.5
2.5
坝底宽度
m
7.6
7.6
最大中心角
度
107.649
107.649
厚高比
0.1772
0.1772
2
泄水建筑物型式
堰顶高程
m
377.90
377.90
表孔溢流,无闸控制
溢流净宽
m
36
36
3孔,每孔净宽12m
消能方式
挑流
设计泄洪流量
m³/s
80
87.08
校核泄洪流量
m³/s
116
124.78
3
引水建筑物
坝内取水管
取水口高程
m
347.2/358.8/370.0
347.2/358.8/370.0
3根
型式
钢管
断面尺寸(直径)
mm
400
400
控制型式
Z45T-10
Z45T-10
闸阀
4
放空管
兼排污
型式
钢管
断面尺寸(直径)
mm
400
400
控制型式
Z45T-10
Z45T-10
2大坝安全现场检查
2.1基本情况
xx水支流库作为xxxx市新城区供水水源,大坝于2002年9月开始动工兴建,2004年12月基本完建。
工程建设时受资金限制,工程未完建,左坝肩渗漏未处理。
自下闸蓄水投入运行以来,xxxx市水利局、xx市水利水电规划设计院、罗浮水库管理委员会等曾多次组员到大坝进行安全检查,根据前期地质勘查,结合《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)的规定和要求,对大坝坝体、坝肩边坡、大坝下游河床、坝基及坝肩渗漏,消能防冲、金属结构等进行了较为详细的检查,并对检查成果进行整理、分析和总结。
2.2检查中发现的问题
1、大坝为C15混凝土结构,布设有2条横向伸缩缝,采用紫铜片止水。
下游坝面存有钙质析出现象,左侧伸缩缝部位与部分水平施工缝见有渗漏水溢出。
2、水库大坝下游河床及两岸岩体完整性差,抗冲性能差,冲刷破坏严重;
3、水库蓄水至370m高程以上时,坝基左侧及左岸山体观察到明显渗漏现象;
4、大坝右坝肩山体坡陡且破碎,边坡稳定性差;
5、大坝下游排污钢管(兼做放空管)阀门和取水钢管均为露天安装,长期日晒雨淋,容易锈蚀而影响安全运行;
6、水库进库公路位于下游河道两侧,且高程较低,当遇较大洪水时,道路经常被冲毁;
7、大坝水、雨情观测和大坝安全监测均未实施;
8、水库无管理设施;
9、水库库区未按国家强制性标准清理,经水质检测,水库水质只达到地表水Ⅲ类标准。
水库一旦溃坝,将直接冲毁xxxx市新城区,造成巨大的经济损失和严重的社会影响,为确保大坝安全,对xx水支流库进行除险加固迫在眉睫。
表2.1大坝安全检查表
安全检查部位
内容与情况
大坝
坝体
下游坝面有钙质析出;下游坝面左侧分缝部位与部分水平施工缝存有洇湿渗漏现象
坝肩
右坝端坝顶以上岸坡山体人工开挖形成高陡边坡,节理裂隙发育,风化破碎,稳定性差。
泄洪建筑物
下游河床及岸坡
无消能防冲设施,坝址下游已形成冲坑
金属结构
排污兼放空管
取水管
排污兼放空钢管与控制阀门、各取水层钢管与控制闸阀及供水立管均为露天安设,锈蚀严重,存有漏水现象;阀门运用不灵便。
渗流
坝基
河床段坝基有明显渗漏水出流
左、右坝肩
两侧岸坡山体存有明显渗漏水出流
观测设施
水库无水雨情观测设施,大坝无安全监测设施,
库区
水面
近坝漂浮物较多
运行管理设施
无管理设施;进库道路位于下游河道,路面坑洼不平,泄洪时交通中断;无上坝道路。
3大坝运行管理评价
3.1工程管理概况
3.1.1水库大坝兴建过程
业主委托南昌有色冶金设计研究院承担新城区供水工程项目设计任务,2002年初,南昌有色冶金设计研究院委托xx市水利水电规划设计院承担xx水支流库的设计工作。
2002年5月设计单位编制完成《xx省xxxx市新城区水厂可行性研究报告》,2002年7月12日,xx省xx市发展改革委员会组织审查,以吉市计投资字[2002]46号文批复可行性研究报告,同意兴建xxxx市新城水厂。
2002年9月,设计单位编制完成《xx省xxxx市新城区水厂初步设计报告》,2002年10月底,xx市发展改革委员会组织审查,2002年11月以xxxxxx号文批复初步设计报告。
本工程于2002年9月10日开始进场公路施工,2002年12月工程正式开工,开始基础开挖和导流施工,2004年9月10曰,坝基开挖全部完成;2003年12底开始大坝浇筑,2004年7月完成坝体浇筑;2004年11月,完成坝顶交通桥、防浪墙施工,2004年12月,大坝固结灌浆、帷幕灌浆和接缝灌浆全部完成,工程主体基本完工。
大坝体型经优化后最后定为混凝土变截面双曲拱坝,坝顶高程为379.9m,坝高为42.9m,坝顶宽2.5m,坝底宽为7.6m;大坝分左右挡水坝段,中间为溢流坝段;坝顶轴线长为152.279m,其中溢流坝段长40m,溢流堰顶高程377.9m。
溢流段为三孔无闸控制自由溢流,每孔净宽12m。
两边墩和两中墩各为1m厚。
鼻坎挑流消能;坝中部342m高程设一放空管,为φ400钢管,进口高程抬高至347.0m。
在坝体左侧高程370.3m、358.8m、347.2m处埋设了三个φ400取水管。
大坝主体为C15三级配混凝土,溢流堰面、溢流堰交通桥与桥墩为C25钢筋混凝土,溢流孔闸墩、交通桥面、导流洞封堵(放空洞钢管外包混凝土)为C20钢筋混凝土。
为防止坝体混凝土裂缝,大坝每15m设置一道横缝,缝内设置键槽,上游侧采用紫铜片止水,下游侧设白铁皮止浆,缝内采用拔管法预埋灌浆管,封拱灌浆安排在冬季气温较低时进行。
3.1.2水库大坝管理机构及体制
xx水支流库大坝建成后由“xxxx市罗浮水库管理委员会”运行管理,隶属xxxx市水利局,目前实行事业单位企业管理的管理体制。
3.1.3大坝运行管理规章制度
工程自投入运行以来,罗浮水库管理委员会根据《水库工程管理通则》及《大坝安全管理条例》制定了符合本工程实际的各种管理规章制度,主要有“水库观测制度”、“水库大坝巡视检查制度”、“水库大坝养护维修制度”、“机电设备安全技术操作制度”。
为确保工程安全渡汛,管委会每年汛前都要进行安全检查,汛期加强水情雨情观测和监测,每年都做到了组织、人员、物资三落实。
汛期实行24小时轮班制,严格执行交接班制度。
3.1.4大坝运行管理存在的主要问题
1、水库无水、雨情观测设施,无大坝安全监测设施,无管理设施;进库道路位于下游河道,路面坑洼不平,泄洪时交通中断;无上坝道路。
2、排污兼放空钢管与控制阀门、各取水层钢管与控制闸阀及供水立管均为露天安设,锈蚀严重,存有漏水现象;供水立管不便检修。
3、水库原始资料保存不完善,无水位、渗漏等运行管理资料。
3.2大坝运行情况
xx水支流库大坝于2002年12月18日动工兴建,2004年12大坝主体工程完工,2005年12月1日完成施工导流封堵,水库未进行库区清理即下闸蓄水投入试运行。
2006年5月13日10时水库库第一次泄洪,最高洪水位378.15m,高出溢流堰25cm;6月13日水库区遭遇近十年来最大日降雨,水库9时开始泄洪,最高洪水位378.3m;溢流堰过水深40cm;6月14日、15日因连续降雨,两度泄洪;6月17日库区又遭遇大雨,水库于9时开始泄洪,一直持续至7时.水位回落时发现左岸347.2m高层取水管闸阀阀体左边有一条裂缝,采用加筋处理后,从23时开始将放空洞闸阀、取水管下游50m处闸阀打开,准备将库水二次性放空进行闸阀更换,7月18日水库放空到349m时发现放空底孔第一个闸阀拉裂,7月20日将347.2m高程引水闸阀更换成一个传力闸阀,7月23日又将放空管闸阀换成钢制闸阀;2006年7月23日再次下闸蓄水,到目前为止又泄洪9次,运行正常,2007年8月15日水库蓄水阶段验收。
水库自2006年投入运行以来,历史最高运行水位378.30m(2006年6月13日),历史最低运行水位347.20m(2006年7月20日)。
3.3大坝运行管理综合评价
水库自投入运行以来,水库防汛调度按照防汛预案进行,并能较好的实施各项规章制度,但水库管理设施简陋,通讯设施不完善,进库公路标准低,路况差,无上坝道路,难于保障防汛安全。
简易完善交通、通讯和管理设施,改善防汛公路,新建上坝道路。
水库无水、雨情观测设施,无大坝安全监测设施,无法对大坝的运行状况进行及时的监控和预测。
建议按规范要求完善水、雨情观测设施,增设大坝安全监测设施。
综上所述,依据《水库大坝安全评价导则》(SL258—2000)及《xx省小型水库大坝安全评价导则》,xx水支流库大坝运行综合管理评价为差。
建议:
提高水库管理人员素质,健全规章制度,建立健全档案管理体制,完善水文测报、水位观测设施,完善管理设施,大坝安全监测设施。
4设计洪水与洪水标准复核
4.1工程概况
4.1.1流域概况
xx水支流库位于xx水支流xx河的xx乡西北面的支流上,距离xxxx市新城区约5km,坝址以上集雨面积5.73km2,水库库区高山陡峻,分水岭海拨高程340-1126.3m左右的高山,森林茂密,库区内植被优良,森林及草木覆盖率达80%以上,水土流失轻微。
水库属小
(1)型水库,地理位置十分重要,为xxxx市新城区水厂供水水源工程。
4.1.2水文气象概要
流域内气候温和,雨量充沛,植被良好,水土流失较轻,无霜期长达280天。
年平均气温18℃左右,最高气温40℃,多出现在7~8月,平均为38.3℃,最低气温零下7℃,多出现在一月,平均4.7℃。
流域冬、春较冷,夏季炎热,秋季凉爽,春季多南北风,夏季多南风,秋季多南北风,冬季多北风。
最大风力7~8级,一般发生在夏季。
流域受寒潮影响显著,冬季常受西北利亚冷高压控制,春夏期间,每逢寒潮侵入,气温急降,阴雨连绵。
1-3月份占全年降雨19.2%,主要降雨集中在4-6月,占全年降雨量45%,7-9月分占全年降雨量21.3%,流域洪水由暴雨形成。
4.1.3水文资料情况
本流域内无水文测站,没有实测的流量资料,坝址北面邻近流域宁冈水有葛田水文站,但观测年限很短,仅有1966-1698年3年资料,且1966年、1968年未进行全年观测。
南面邻近流域蜀水的左江有行洲水文站,于1972年设站,1994年1月撤站,控制流域面积112km2,仅有1972-1993年共22年观测资料,其控制流域面积较xx水支流库大许多,河道坡降又较缓,其径流资料仅作为坝址处多年平均流量分析的参证站,采用水文比拟法移至坝址处,不能作为设计洪水分析计算依据。
流域上游有井冈山气象站,有1959-2004年的实测降雨、气温、蒸发等观测资料,该站是国家基本的气象站网,资料精度能达到要求,其实测降雨资料可作为推求xx水支流库流域设计暴雨的依据。
4.1.4洪水标准
xx水支流库为小
(1)型水库,水库大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高42.9m,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),及《防洪标准》(GB50201-94)规定,xx水支流库双曲拱坝级别为4级,其他性次要建筑物为5级,临时性水工建筑物级别为5级。
考虑到下游5km处为xxxx市新城区,双曲拱坝按50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,泄水建筑物消能防冲标准采用20年一遇。
4.1.5复核依据
①《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)
②《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)
③《水利工程水利计算规范》(SL104-95)
④《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)
4.1.6水库特征参数复核
本次设计采用了1/10000航测图复核了设计流域参数,流域参数复核成果与原设计成果相差较小,为了资料的延续性,本次流域面积,主河长及河床坡降采用原设计值。
具体复核情况见表4.1。
表4.1流域参数复核成果对照表
参数
流域面积(km2)
主河长(km)
平均坡降(‰)
原设计
5.73
3
65.33
本次复核
5.68
2.96
64
依据1/2000的库区地形图复核了水库水位、库容关系,结果与原设计成果基本一致,本次设计采用复核设计成果,原设计成果及复核后的成果摘录如表4-2,水位库容关系曲线见图4.2。
表4.2xx水支流库水位库容关系表
三查三定库容曲线
H(m)
343
345
346
348
350
V(万m3)
0
0.65
1.20
4.71
9.20
H(m)
352
354
356
358
360
V(万m3)
14.81
21.61
29.67
39.48
50.94
H(m)
362
364
366
368
370
V(万m3)
63.42
77.06
91.93
108.07
125.57
H(m)
372
374
376
378
380
V(万m3)
144.35
164.33
185.52
207.92
232.50
复核后的库容曲线表
H(m)
343
345
346
348
350
F(万m2)
0
0.51
0.99
1.76
2.56
V(万m3)
0
0.51
1.26
4.01
8.33
H(m)
352
354
356
358
360
F(万m2)
3.18
3.86
4.51
5.12
5.73
V(万m3)
14.07
21.11
29.48
39.11
49.96
H(m)
362
364
366
368
370
F(万m2)
6.42
7.15
7.89
8.56
9.18
V(万m3)
62.11
75.68
90.72
107.17
124.91
H(m)
372
374
376
378
380
F(万m2)
9.82
10.41
11.01
11.71
12.51
V(万m3)
143.91
164.14
185.56
208.28
232.5
图4-2xx水支流库水位-库容曲线
4.2设计洪水
4.2.1设计暴雨参数
由井冈山气象站提供的降雨量计算的暴雨均值和变差系数与查新《手册》的暴雨均值和变差系数见表4.3。
表4.3暴雨均值和变差系数比较表
雨量单位:
mm
站名
时段
xx水支流文站实测资料计算结果
查《手册》法
1h
雨量均值
45
45
Cv
0.3
0.35
6h
雨量均值
70
72
Cv
0.35
0.47
24h
雨量均值
92
107
Cv
0.3
0.43
从表4-3中可以看出,实测暴雨均值(除1小时暴雨均值)和变差系数Cv值较《手册》查算结果都偏小,偏安全考虑本次洪水复核采用《手册》查算得出的暴雨均值和变差系数。
4.2.2设计洪水推求方法
由于xx水支流库无实测流量资料,流域面积较小,设计洪水利用暴雨资料采用推理公式法推求。
4.2.3设计暴雨
根据xx水支流库的流域位置,查《手册》附图得xx水支流库流域年最大24小时暴雨均值H24=107mm,Cv=0.43,Cs=3.5Cv;年最大6小时暴雨均值H6=72mm,Cv=0.47,Cs=3.5Cv;年最大1小时暴雨均值H1=45mm,Cv=0.35
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