第１０期（总第３５３期） 吉 林水利 ２０１１年１Ｏ月 【文章编号］１００９—２８４６（２０１１）１０－００５３４）４ 对某小型水库的安全评价 史忠生・．程海： （１．吉林省双辽市农村水利管理中心站，吉林双辽１３６４００； ２．梨树县水务稽查大队，吉林 梨树１３６５００） 【摘要】目前国内早期修建的水库因设计、施工等方面存在的问题。经过长期外界作用下，坝体的安全受到严重影 响．应及时对其进行安全性鉴定。本文结合某水库工程实例，探讨小型水库进行安全性评价时应注意到的问题和 方法。 【关键词 、型水库；安全评价；整治；管理评价；结构安全 ［中图分类号］，Ｉ．ｖ ６９８．２ １ 【文献标识码］．Ｃ 小型水库经过长期复杂的外界条件影响和人 ７４ｍ，由浆砌条石衬砌。水库放水设施由左右涵卧 为因素影响之下．非常容易出现各种安全问题［引． 管组成。根据现场检查发现大坝、溢洪道、放水设 例如坝体不均匀沉降、坝体渗流、坝体滑坡、溢洪 施、观测设备等均存在的问题。该水库地理位置较 道淤积、溢流坡面破损、设备老化等，但是由于其 高．一旦失事。将直接威胁下游人民的生命财产安 本身规模较小．重视不够．会留下很大的安全隐 全。同时渗漏直接影响灌溉效益，因此对水库进行 患．坝体安全问题令人担忧．因此进行水库安全评 评价．是非常必要和迫切的，也为后期整治提供依 价是十分必要的［“，以便找到安全隐患．及时采取 据［１】 加固措施，力争确保水库最大化的发挥积极效益。 安全评价的内容一般包括工程质量评价、大坝运 ２对大坝运行管理的初评 行管理评价、防洪标准复核、渗流安全评价、结构 安全评价、抗震安全复核等方面内容［５］。具体内容 大坝经过多年运行．出现如下问题：上游坝坡 应根据《水库大坝安全评价导则》中的规定。本文 护坡质量较差，坡面局部变形；坝顶施工质量较 结合某水库工程．说明对于小型水库安全评价的 差。局部坑洼不平；下游坝坡护坡质量较差，坡面 特点。 杂草丛生：排水棱体尺寸太小，且外坡太陡；大坝 下游坝坡在桩号０＋０５６、高程９４７．ＯＯｍ处有一个集 １工程概况 中漏水点；下游坝坡在桩号０＋０１８—０＋０５０、高程 ９４１．０８—９４５．１２ｍ范围内存在散浸现象：白蚁危害 某水库正常蓄水位９４８．７０ｍ．正常库容达到 严重。溢洪道砌体已被大面积冲毁，垮塌堵塞非常 ３１．００万ｍ３，为ｖ等小（二）型水库。该工程的永久 严重。影响泄流。放水左右卧管出现多条裂缝，渗 性水工建筑物级别为５级．临时性建筑物级别是５ 漏严重。从目前水库运行和管理情况看，水库的工 级。设计洪水标准为２０年一遇（Ｐ＝５％），校核洪水 程管理已经制度化．但水库管理所缺乏骨干工程 标准２００年一遇（Ｐ＝０．５％）。该水库以农业灌溉为 技术人员．水库无管理房，需在以后的整治时予以 主，并兼有防洪、水产养殖等综合效益，设计灌面２ 完善。同时该工程建成后，未设置沉陷、渗透、位移 ５６０亩。水库大坝最大坝高１２．１９ｍ，位于大坝左侧 等方面观测设施．无法对大坝进行安全监测。综上 的溢洪道为正槽开敞式溢洪道。堰型为宽顶堰，堰 所述。该水库大坝运行管理综合情况可评为差。 顶净宽为７．２ｍ。堰顶高程达９４８．７０ｍ。溢洪道全长 ［收稿日期］２０１ｌ—Ｏ８—２６ 【作者简介］史忠￣ｋ（１９６１－），男。工程师．从事水工建筑设计研究。 一５３— 吉林水利 对某小型水库的安全评价 史忠生等２０１１年１Ｏ月 ３ 防洪标准的复核 ３．１ 库容复核 根据库区１／２ ０００的实测地形图．对水库的水 位一库容曲线进行了复核．水库的水位一库容关系 曲线见图１。 图１ 水厍水位一库罂曲线图 ３．２设计洪水计算 用推理公式法推求设计洪水。由于水库集雨 面积较小．因此直接用设计点暴雨作为设计面暴 雨使用。根据短历时暴雨公式，计算出不同频率的 洪峰流量成果见表１。 表１ 水库各频率洪峰流量计算成果表 设计洪水过程线采用《手册》方法推求设计洪 水总量，设计洪水量 ｐ按以下公式推求： ＝Ｏ．１Ｍ－ＩＴｐＦ（ＴＹ ｍ ） 式中： ｐ为设计洪水总量（ＴＹ ｍ３）； 为暴雨径 流系数； 为历时为 的设计暴雨。 按单峰洪水 １２．８Ｆ１／４计算：上式中０ｆ查 《手册》确定，设计洪水总量计算成果见表２。 表２ 水库设计洪水总量计算成果表 Ｐ（％） ，（万ｍ，） １０ ｌ９４９６ ５ ２３．５０３ Ｏ．５ ３６．９４９ 按《手册》中单峰洪水过程线的概化模型，利 用求得的设计洪峰流量及洪水总量按峰量控制放 大推求设计洪水过程线。设计洪水过程线见图２。 —．５４—． 图２水库设计洪水过程线图 ３－３调洪计算 水库溢洪道为正槽开敞式溢洪道．堰型为宽 顶堰。堰顶高程为９４８．７０ｍ．溢洪道堰顶净宽７．２ｍ， 参照《水力计算手册》（第二版，李炜主编），用公式 ｍ＝０－３２＋０．ｏ 计算。经计算，ｍ＝０．３５。 由于水库溢洪道为开敞式溢洪道．故调洪时起调 水位为水库正常高水位９４８．７０ｍ（即堰顶高程），调 洪时只计入溢流堰泄洪。调洪结果见表３。 表３ 水库调洪计算成果表 表４表明，设计洪水位（Ｐ＝５％）为９５０．１０ｍ，最 大下泄流１７．８０ｍ３／ｓ；校核洪水位（Ｐ＝０．５％）为 ９５０．６１ｍ，最大下泄流量２８．５２ｍ３／ｓ，设计洪水位与 校核洪水位均高于坝顶高程（９５０．００ｍ），不能满足 国家《防洪标准））ＧＢ５０２０１—９４防洪要求。 ４渗流安全评价 渗流是坝体面临的最大问题之一．计算的内 容通常包括：确定浸润线的位置和逸出点的高度； 计算坝体渗流量；计算坝体防渗粘土渗透坡降［２］。 该工程大坝为均质土坝。坝体土、坝基渗透系数采 用《土工试验报告》中的建议值，具体数值见表４。 表４ 大坝渗透系数表 单位：ｅｍ／ｓ 吉林水利 对某小型水库的安全评价 史忠生等２０１１年１Ｏ月 对各种水位情况下进行稳定渗流计算和非稳 降至死水位９４０．００ｍ时形成的非稳定渗流情况。 定渗流计算．其计算工况如下： 本文采用二维渗流有限元法进行渗流计算分 工况一：上游正常高水位９４８．７０ｍ时形成的 析．计算成果见下５表。 稳定渗流情况： 表５ 渗流量计算成果表 工况二：上游坝顶高程水位９５０．００ｍ形成的 稳定渗流情况： 工况三：上游库水位由正常高水位９４８．７０ｍ 降至死水位９４０．００ｍ时形成的非稳定渗流情况； 工况四：上游库水位由坝顶高程水位９５０．００ｍ 图３大坝渗流浸润线图 根据坝体内浸润线的位置，工况一、二、三、四 表６ 筑坝材料主要物理力学计算指标 渗流时的渗透坡降分别为Ｊ＝０．３７一Ｏ．４６。根据《土 ＼ 名称Ｑ 粉砂质泥石碴 堆石 砂岩石碴 工试验报告》提供的大坝土料物理性能试验成果， 指标 ＼ 坝体土 （弱风化） （排水棱体）（弱风化） 由《水利水电工程地质勘察规范）ＧＢ５０２８７—９９推 比重 ２．６２ 荐的公式 （ 一１）（１一 ，计算得出坝体土的临界 含水量（％） ２１．３ 渗透坡降为 ＝Ｏ．９６，允许渗透坡降［Ｊ］＝Ｏ．４８［３］， 天然密度（ｇ，ｃｎｌ ） １．８２ ２．１５ 渗透坡降计算值小于允许值。同时，现场踏勘表 饱和密度（ｇ，ｃｍ ） １．９３ 饱和固Ｃ（ｋＰａ） １５．３ １５ ８ 明．水库大坝下游坝坡在桩号０＋０５６、高程 结快剪 ‘ｐ（。） １６．２ ２０＊ Ｏ 。弘十 。 ｝ ９４７．００ｍ处有一个集中漏水点．渗漏量达到０．５Ｌ／ｓ； 非饱和固Ｃ（ｋＰａ） １７．６ ２０ 下游坝坡在桩号０＋０１８一Ｏ＋Ｏ５Ｏ、高程９４１．Ｏ８— 结快剪 ‘ｐ（。） １６．８ ２２＊ ２ ９４５．１２ｍ范围内存在散浸现象。渗漏量达Ｏ．４Ｌ，Ｓ。 渗透系数（ｃｍ／ｓ）３．４ｘ１０。４ ５．５ｘ１０。４ ｏ 。 ｏ。驺瞅 ｎ＊ 结合理论分析和实际运行的情况，根据《水库 大坝安全评价导则》，将该坝渗流安全性级别定为 渗流期： Ｃ级。 工况二：由正常高水位９４８．７０ｍ降至死水位 ９４０．００ｍ； ５结构安全评价 工况三：由设计洪水位９５０．１０ｍ降至死水位 ９４０．００ｍ； 计算剖面选取大坝实测最大剖面。材料力学 工况四：由校核洪水位９５０．６１ｍ骤降至堰顶 指标采用地勘报告提供的建议值［３］。本工程大坝 高程再降至死水位９４０．００ｍ。 为５级建筑物．故采用计及条间作用力的简化毕 ２、下游坝坡 肖普法计算安全系数。坝体、坝基容重采用试验成 工况一：正常高水位９４８．７０ｍ形成的稳定渗 果平均值，坝体、坝基的抗剪强度指标采用土工试 流期： 验报告中计算参数建议值。 工况二：设计洪水位９５０．１０ｍ形成的渗流期； ５．１计算工况 工况三：校核洪水位９５０．６１ｍ形成的渗流期。 １１上游坝坡 ５．２计算结果 工况一：由正常高水位９４８．７０ｍ形成的稳定 结果见表７，图４。 一５５一 吉林水利 对某小型水库的安全评价 史忠生等２０１１年１０月 图４大坝各工况最危险滑弧图 表７ 水库坝坡抗滑稳定计算成果表 ７ 结语 针对小型水库进行安全评价。一般都包括上 述方面的评定，根据其特点。在分析时，运用常规 方法即可得到比较实际的结果．通过对该水库枢 纽工程的现场检查、相关资料的查阅、试验分析、 渗流分析、稳定计算分析以后，其具体评价如表８ 所示。 表８ 水库大坝安全综合评价表 备注 从上表的稳定计算成果可知．大坝上下游坝 序号 内容 安全分级 坡抗滑稳定最小安全系数均满足规范要求。 ５．３结构安全的评价 大坝上游、下游坝坡抗滑稳定最小安全系数 均满足规范要求。溢洪道砌体已被大面积冲毁，垮 塌堵塞非常严重。左右卧管出现多条裂缝，结构不 安全。 根据理论分析和现场调查情况，参照《水库大 坝安全评价导则》规定，综合评价大坝的结构安全 性定为Ｂ级。 根据上述综合评价，按《水库大坝安全鉴定办 法》第六条安全分类标准，该坝应为三类坝。口 ６抗震安全复核 根据ＧＢ１８３０６—２００１《中国地震动参数区划 参考文献： ［１］牛运光．试论土石坝隐患探测［Ｊ］．大坝与安全，１９９６，３６（２）：２４－３３． ［２］柯莫夫ＢＡ．水力学［Ｍ］．北京：水利出版社，１９５７． ［３］盖尔德，古德胡斯．土力学［Ｍ］．上海：同济大学出版社，１９８６． 图》国家标准第１号修改单，工程区５Ｏ年超越概 率１０％地震动峰值加速度值为０．０５ｇ．相应地震基 本烈度为Ⅵ度，因此不需要进行抗震安全复核。 ［４］徐福卫，陈海玉．金鸡水库安全评价［Ｊ】．三峡大学学报，２００５，２７ （６】：４９４—４９７． ［５］水库大坝安全评价导则ＳＬ２５８－２０００［Ｓ］．北京：中华人民共和国 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—