某水库大坝安全复核报告

某水库大坝安全复核报告
XX市 XX区
SS水库大坝安全复核
报告
XX市XX区水利勘测设计队
二OXX年X月
批准：审查：校核：编写：
目录
1 工程概况 (1)
1．1 工程概况 (1)
1．2 枢纽布置及建筑物现状 (2)
1．2．1 大坝 (2)
1．2．2 溢洪道 (2)
1．2．3 放水隧洞 (2)
2 工程等级及洪水标准复核 (5)
2．1工程等别及建筑物级别 (5)
2．2洪水标准及设计洪水 (5)
2．2．1洪水标准 (5)
2．2．2 设计洪水 (5)
2．2．3调洪计算 (10)
3 工程地质复查 (17)
3.1 坝基坝址地质 (17)
3.1.1 地形地貌 (17)
2.5.1.2 地层岩性 (17)
2.5.1.3 地质构造 (17)
4 大坝渗流稳定复核 (19)
5 坝体材料及填筑质量评价 (21)
5．1坝址勘探 (21)
5．3岩土物理力学参数试验 (21)
5．4填筑质量评价 (21)
6 坝体结构安全复核 (22)
6．1坝顶高程复核 (22)
6．1．1 基本参数 (22)
6．1．2 坝顶超高及坝顶高程复核 (22)
6．2上游坝面抗风浪能力复核 (23)
6．3坝体边坡稳定复核 (24)
6．3．1物理力学参数 (24)
6．3．2计算工况 (25)
6．3．3计算方法 (25)
6．3．4最小安全系数 (25)
6．3．5 坝坡稳定分析 (26)
7 水库抗洪能力 (27)
7．3水库抗洪能力复核 (27)
2．3．1抗洪能力复核 (27)
2．3．2泄流安全性复核 (27)
2．3．3应急措施 (27)
8 结论与建议 (28)
8．1结论及建议 (28)
8．1．1结论 (28)
2．4．2建议 (28)
1 工程概况
1．1 工程概况
SS水库位于XX区金鼎山镇SS村，距XX市30公里，松林至毛石公路经过此地，交通较为方便。

工程于一九五八年动工修建，由于当时的历史条件差，工程仅完成坝高3米，底宽114米，水库不能蓄水受益，经一九七七年和一九八五年两次续建后，坝高达13.6米，新修溢洪道，改建放水闸门，改造渠道66.4公里，修建渠道2公里，倒虹管4座。

工程灌溉农田3700亩。

SS水库坝址以上集雨面积为3.07 km2，为粘土心墙坝；总库容为80.04万m3，兴利库容68.8万m3,死库容为1.14万m3；加高后，最大坝高为13.6m，坝顶宽15m，坝顶长150m，坝顶高程1025.40m，在1015.00高程有一马道宽8 m，背水坡1：2.5，在1015.00有一马道宽34 m，反滤层高2 m，迎水坡在1017.50以上为块石护坡，原有坝顶右高左低，不规整。

上游坝坡1:3，下游坝坡1:2。

溢洪道位于左坝端，为岸边溢洪道，长80m，其中进口引渠段长6m ,底部高程为1024.75 m，首部宽6m ,末端宽5m，底板采用浆砌石护面。

放水涵洞位于右坝段，长105 m ,进口用φ200mm双向转动闸控制放水,采用卧管放水涵洞放水,出口高程1015.62m。

本次复核结果，坝址以上流域面积 3.05km2，复核后校核洪水位(P=0.33%) 1027.72m，设计洪水位(P=3.33%) 1026.84m，正常蓄水位1024.70m，死水位1016.80m。

总库容74.5万m3。

大坝
为均质土坝，坝顶高程1025.0 m，最大坝高12.7m，坝顶长200m，坝顶宽5.0m。

水库溢洪道为侧槽式溢洪道，位于左坝端，长80m，其中溢流净宽 5.50m，陡槽段宽度 4.5～5.0m。

放水涵洞位于右坝段，长105 m ,进口用φ200mm双向转动闸控制放水,采用卧管放水涵洞放水,出口高程1015.62m。

1．2 枢纽布置及建筑物现状
水库枢纽包括大坝、溢洪道及放水隧洞。

1．2．1 大坝
大坝为均质土坝，坝顶高程1025.0 m，最大坝高12.7m，坝顶长200m，坝顶宽5.0m。

上游坝坡为1:4.8，下游坝坡（按测量轮廓线反算）在1:2.0至1：2.5之间。

1．2．2 溢洪道
溢洪道为侧槽式溢洪道，位于左坝端，长80m，其中溢流净宽5.50m，陡槽段宽度4.5～5.0m。

1．2．3 放水隧洞
放水涵洞位于右坝段，长105 m ,进口用φ200mm双向转动闸控制放水,采用卧管放水涵洞放水,出口高程1015.62m。

工程特性见表1-01。

工程特性表
工程特性表
2工程等级及洪水标准复核
2．1工程等别及建筑物级别
SS水库大坝为均质土坝，最大坝高12.7m，原设计总库容80.04万m3，复核后总库容74.5m3。

根据SL252－2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》和GB50201－94《防洪标准》规定，本工程等级为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，大坝及溢洪道为5级水工建筑物。

2．2洪水标准及设计洪水
2．2．1洪水标准
SS水库原设计采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。

根据GB50201－94《防洪标准》规定，原设计的洪水标准符合要求，故本次复核仍采用原设计洪水标准，即：校核洪水标准300年一遇（P=0.33%），设计洪水标准30年一遇（P=3.33%）。

2．2．2 设计洪水
1．流域地理参数复核
本次复核，根据1:10000地形图量算，SS水库流域面积F＝3.05km2（原设计资料流域面积3.07 km2，相差小于3％，采用原设计资料成果），主河道长L＝2.49km，主河道平均比降J＝45.3‰，部分汇流系数δ＝0.99，坡流影响系数K坡＝1.80，暴雨
点面系数∮＝0.961，流域形状系数f＝0.495。

2．设计洪水复核
（1）流域概况、气象及暴雨洪水特性
SS水库位于XX区金鼎山镇SS村，距XX市30公里，松林至毛石公路经过此地，交通较为方便。

坝址地理位置东经106º44′49″，北纬27º45′42″。

SS水库位于洛江左岸一级支流螃蟹河河左岸一级支流——高枧沟。

流域内地形属于山间丘陵谷地或缓丘地形。

流域内海拨在1020m～1330m之间，最高点高程1327m。

水库所在区域属北亚热带季风型气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，降水较丰沛。

根据邻近的XX市气象台资料统计：年平均气温15.2℃，极端最高气温38.7℃，极端最低气温 -7.1℃，多年平均无霜期280.8天，多年平均降水量1086.2mm。

实测最大日暴雨1995年为183.9mm，多年平均日照1160.5h，多年平均相对湿度80%，多年平均最大风速11.8m/s。

SS水库属一般暴雨区，一般5月份进入汛期，10月份结束，暴雨多发生在5～8月；受山区地形地貌影响，易发生强度及量级大而历时短的灾害性暴雨。

受暴雨特性及流域特性的影响，设计流域洪水具有陡涨陡落、峰高量集中及洪水历时短的山区特小河流洪水特性，其洪水过程尖瘦，洪量主要集中在12小时内。

（2）设计暴雨
SS水库流域内无水文站、气象站和雨量站。

根据邻近XX市气象站年最大一日暴雨统计，然后换算成年最大二十四小时暴雨，进行频率计算，其计算成果如表2－1。

参照《贵州省短历时暴雨统计参数等值线图》和《贵州省暴雨洪水计算用手册》之有关等值线图，设计流域24小时设计暴雨均取98.0mm，Cv值取0.48。

其成果如下：
H24=98.0mm，Cv＝0.48，Cs＝3.5Cv；Sp＝42.0mm，Cv＝0.46，Cs＝3.5Cv。

不同设计频率的暴雨量如表2－2。

参证站年最大二十四小时暴雨量频率分析成果表
SS水库设计暴雨成果表
（3）设计洪水的推求
由于流域面积较小，而邻近又无特小流域水文资料，故在本流域的洪水计算中采用专门用于特小流域洪水计算的产、汇流简析公式（贵州省水利学会，1990年，史学政）和《贵州省暴雨洪水计算实用手册》修订公式（《贵州省水力发电》，1995年）分别计算后综合取值。

SS水库流域面积小于10km2，植被一般，属于开垦度较高的低山深丘区，河槽较为顺直，故修订公式采用特小（3）式，简析公式采用特小（2）式，公式如下：
简析公式（特小2式）：
Qmp=0.099K坡-0.57·（δ·∮）1.14·J0.054·f0.232·F0.75·Sp1.37
修订公式（特小3式）：
Qmp=0.481r10.571·f0.223·J0.149·F0.890·（C1Sp）1.143
洪量公式：
Wmp=0.1F·α·（∮H24p）1.15
Qmp－某设计频率之洪峰流量（m3/s）；
Wmp－某设计频率之洪水总量（万m3）；
δ－部分汇流系数；
∮－暴雨点面系数；
K坡－坡流影响系数；
L－主河道长度；
J－主河道平均坡降；
f－流域形状系数；
F－流域面积；
Sp－某设计频率暴雨雨力；
H24p－某设计频率最大24小时暴雨量；
r1－汇流系数；
C1－洪峰径流系数；
α－洪量径流系数；
在计算中，汇流系数r1根据流域情况取0.36，C1取值范围为0.76～0.88，a取0.36；SS水库坝址处各频率设计洪峰流量、最大24小时洪量成果见表2－3。

SS水库设计洪峰、洪量成果表
设计洪水过程线根据《贵州省暴雨洪水计算实用手册》之“概化过程线”推求，成果见表2－4。

SS水库设计洪水过程线
2．2．3调洪计算
1．调洪计算的条件
（1）调洪复核计算洪水资料采用本次复核成果。

（2）水库调洪计算的起调水位采用（本次复核的）水库堰顶高程1024.70m，相应库容45.0万m3。

（3）水库溢流道为侧槽式溢洪道，溢流堰型式属明槽式，溢流方式按开敞式自由出流考虑。

（4）调洪演算库容曲线采用复核后的库容曲线。

（5）水库溢洪道为岸边开敞式无堰溢洪道，溢流净宽5.50m，陡槽段宽度4.5～5.0m。

泄流流量采用公式：q＝M·B·H1.5（m3/s），综合流量系数经分析计算后采用M=1.30。

2．水库库容曲线复核
SS水库（原设计资料）面积～库容曲线与本次复核成果相差甚微，采用原成果。

SS水库容曲线成果见表2－5及附图。

SS水库库容曲线
3．调洪计算
依据前面论述之调洪条件，SS水库调洪计算采用单辅助曲线法计算。

经计算，SS水库调洪成果如表2－7，调洪过程线见表2－6及附图。

SS水库调洪过程线表
SS水库调洪计算成果表
表2—7
经计算，SS水库现有溢洪道泄流关系曲线如表2－8。

SS水库现有溢洪道泄流曲线成果表
3 工程地质复查
3.1 坝基坝址地质
3.1.1 地形地貌
坝址河流流向S15°E，坝址区两岸地形较平缓，河谷形态为基本对称形“U”形，左岸山体最高点高程1230.00m，右岸山体最高点高程1369.00m，坡角左岸15～20º，右岸15～25º,河床宽80～100m，岩层倾左岸，偏下游，为斜交向河谷结构。

坝址区全部为第四系残坡积砂质粘土、风化黄粘土伏盖，厚约3～15m，大坝下游河床全部为人工耕作区覆盖，河床高程1015.00m，左坝肩山堡高程1100.00m；右坝肩山堡高程1125.00m，为侵蚀构造类中切谷地台状低至低中山地形地貌。

2.5.1.2 地层岩性
坝址地层单一，出露震旦系上统灯影组（Z b d n），中厚至厚层浅灰色块状白云岩。

厚约220m，岩层走向杂乱，大致北东，倾向北西∠2°至10°。

上伏第四系：（Q）洪积、残坡积物（Q e l-d l）：黄色杂色亚粘土以及砂砾，夹孤石，厚3-15m。

人工堆积物（Q r）：厚0.5-3m。

2.5.1.3 地质构造
坝址区大的断裂发育，为单斜岩层，岩层产状平缓，构造以断层为主。

①N20～30°E/ES∠70～80°，为陡倾角张性断层，充
填物主要为断层角砾及残坡积物，为近顺河向断层。

②N30～50°W/WN∠70～80°，为陡倾角张性断层，充填物主要为断层角砾及残坡积物。

为斜切河向断层。

以上两组断裂相互切割，严重破坏了岩体的结构，使本区岩体完整性极差。

工程下游河床主要种植水稻，检查中未发现明显渗漏点，据耕作下坝坡外耕地的农民介绍，未发现有出水点，，其它地方方已未发现与库水有关的渗漏。

4 大坝渗流稳定复核
从现场检查情况看，本大坝为一均质粘土坝，但粘土施工质量较差，从土样试验结果看，其渗透系数与坝体基本一致。

1．计算模型及工况
根据大坝现状确定的计算模型为：有限深透水地基下游没有排水设施的均质土坝的渗流计算；确定计算工况为：①上游正常蓄水位1024.70m 及下游有一定水深的情况；②测图时水位1021.00m 及下游有一定水深的情况。

2．渗流稳定分析
（1）通过坝身的单宽流量计算公式：
式中：k －坝体渗透系数，取k ＝9.22×10－5cm/s ；
H －上游水深； a 0－出逸点高度； t －下游水深；
m 2－下游平均坝坡坡率，m 2＝2.32；
（2）计算结果及分析
①水库正常蓄水位1024.70m 时渗流稳定计算结果：坝身单宽渗流量q 1=1.39×10-4m 3/s ·m 。

浸润线方程：
2
22
)5.0(2+=
m m a
m
/
2
0212)(L t a H k
q +-=)1(5.00201t
a a t
m a k q m +++=
计算下游出逸点高程1014.30m 。

②测图时水位1021.00m 时渗流稳定计算结果：坝身单宽渗流量q 1=4.35×10-5m 3/s ·m 。

浸润线方程：
计算下游出逸点高程1012.93m 。

由渗流计算结果可知，各断面的渗透系数均采用最大值，正常蓄水位工况下的最大渗透坡降均小于允许坡降，不会发生渗透变形。

()
2
24
51441039.121022.9Y
X -⨯⨯⨯=--()
2
25589.681035.421022.9Y
X -⨯⨯⨯=--
5坝体材料及填筑质量评价
SS水库大坝投入运行以来，由于大坝施工期的质量控制、质量检测等档案资料较缺乏，难以准确复查评价工程的实际施工质量。

根据《水库大坝安全评价导则》的有关规定要求，本次大坝质量评价，主要是以结合现场检查及大坝坝体材料取样的试验资料为依据。

5．1坝址取样
为了解大坝填筑质量、坝体的渗透系数等，我队委托遵义水利水电勘测设计研究院检测试验中心分别对大坝上下游左、右坝肩及上下游中部坝面取样进行了土工试验，取土样6组。

5．3岩土物理力学参数试验
根据试验成果报告分析，6组土样含水量为20.4～38.0%，孔隙比为0.601～1.170，塑性指数为12.0～14.0。

坝体填筑材料干容重为1.31～1.69t/m3，定名为含碎石粉质粘土。

5．4填筑质量评价
根据现场检查及试验资料，大坝坝体材料为含碎石粉质粘土，填筑质量差。

6 坝体结构安全复核
6．1坝顶高程复核
6．1．1 基本参数
（1）风速：多年平均最大风速为11.8m/s ，正常运用条件下风速W ＝1.5×12＝17.7m/s ；非常运用条件下风速W ＝11.8m/s ；
（2）风区长度：根据库区地形图量测，D ＝0.71km 。

（3）地震：根据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》该区地震动反应谱特征周期为0.35，地震动峰值加速度≤0.05g ，地震基本烈度小于Ⅵ度；
（3）本次复核后的洪水成果：校核洪水位1027.72m （P=0.33%）,设计洪水位1026.84m （P=3.33%）。

6．1．2 坝顶超高及坝顶高程复核
根据SS 水库的工程等级及洪水标准，按照SL274－2001《碾压式土石坝设计规范》附录中有关公式复核坝顶高程，采用公式如下：
坝顶在静水位以上超高Y ＝R 5%+e+A 安全超高：正常运用情况，A ＝0.5m ，
非常运用情况，A ＝0.3m 。

波浪在大坝坝坡上平均爬高公式：
风雍高度：e=Kw 2D/（2gH ）COS β≈0
R 5%/R=1.84
坝顶超高复核成果见表6－1， 坝顶高程复核成果见表6－2。

m
m W m L h m
K K R ⨯+⋅=
∆2
1
坝顶超高计算成果表
坝顶高程复核成果表
从表6－2中数据可知，现有坝顶超高不满足规范要求。

故大坝抗洪能力不能满足要求。

6．2上游坝面抗风浪能力复核
根据SL274－2001《碾压式土石坝设计规范》附录中的公式计算砌石护坡质量和厚度:
当Lm/hp ≤15时
式中：
p w k w
t
h m m m K D D )
2(1)(018.185.02
50++⋅-==ρρρ3
50525.085.0D Q Q K
ρ==D
K t t
67.1=
D－石块的换算球形直径（m）；
Q－石块的质量（t）；
D50－石块的平均粒径（m）；
Q50－石块的平均质量（t）；
t－护坡厚度（m）；
m－坡度系数，m＝2.20；
K t－随坡率变化的系数，查表得Kt＝1.24；
ρk－块石密度（t/m3），ρK取2.6t/m3；
ρw－水的密度（t/m3），ρw取1.0t/m3；
h p－累积频率为5％的波高（m），h5%/h=1.95。

经计算，正常运用条件下t=0.20m、D=0.15m、Q=0.005t，非常运用条件下t=0.10m、D=0.07m、Q=0.001t。

根据计算成果和现场检查分析，大坝上游坝面无护坡，长期受库水的浪蚀、淘蚀作用，有一定沉陷。

故上游坝面抗风浪能力不能满足要求。

6．3坝体边坡稳定复核
6．3．1物理力学参数
坝体材料物理力学参数，在试验成果的基础上，类比其他工程综合取值，采用参数如表6-3。

坝体材料物理力学指标表
6．3．2计算工况
由于SS水库大坝坝顶没有交通要求，本考虑坝体的工作情况拟定四种工况：
①1/3坝高水位（1610.80m）时上游坝坡；
②正常蓄水位（1024.70m）时的上、下游坝坡；
③坝顶齐平库水位（1025.00m）时的下游坝坡（由于本水库复核后坝顶高程低于校核洪水位）。

6．3．3计算方法
SS水库大坝为均质土坝，根据SL274－2001《碾压式土石坝设计规范》规定，坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法。

对于均质土坝坝坡稳定计算方法采用计及土条块间作用力的简化毕肖普法进行成果控制，采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法校核。

采用水利水电科学研究总院编制的土石坝坝坡稳定分析程序《STAB》（简化版）计算。

6．3．4最小安全系数
SS水库工程为Ⅴ等工程，大坝为5级水工建筑物，根据SL274－2001《碾压式土石坝设计规范》之规定，大坝坝坡抗滑稳定最
小安全系数：采用毕肖普法时，正常运用条件K≥1.25，非常运用条件K≥1.15；采用瑞典圆弧法时，K值减小8％。

6．3．5 坝坡稳定分析
通过计算, 四种计算工况的计算成果如表6-4。

坝坡稳定计算成果表
根据计算成果分析，SS水库SS水库大坝在正常运用情况下上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求；在非常运用情况下上、下游坝坡均满足规范要求。

综上所述，SS水库大坝坝坡满足规范要求。

7 水库抗洪能力
7．3水库抗洪能力复核
2．3．1抗洪能力复核
SS水库本次复核采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。

经调洪计算，从堰顶1024.70起调，当水库发生频率为P=0.33%（300年一遇）洪水时，水库最高洪水位1027.72m，比现状坝顶最低点高程1024.90m高2.42m。

根据现状坝顶高程1025.00m，同时满足非常运用安全超高0.54m的要求，水库水位不应高于1024.46m，比水库（现状）堰顶高程还低，故水库（现状）溢洪道抗洪能力低于5年一遇洪水标准（发生5年一遇洪水时，水库洪水位为1026.24m）。

2．3．2泄流安全性复核
SS水库溢洪道为侧槽式溢洪道，溢流堰型式为实用堰。

溢流净宽为5.50。

溢洪道侧墙高度不满足规定的要求，而溢洪道的水力条件较差，溢洪道出口水流会冲刷下游农田。

水库若发生溃坝，会对下游下游5000人以及的4000亩耕地的生命和财产安全造成威胁。

2．3．3应急措施
松毛公路从SS水库大坝旁通过，交通较为方便。

但水库大坝无人值守且距离管理部门较远，因此发生险情时，不能及时通报汛情。

由于该水库属险库，在除险加固之前，必须限制蓄水。

该水库在防汛和抢险救灾的设施和措施等方面都不符合规定要求。

8 结论与建议
8．1结论及建议
8．1．1结论
SS水库是一座以灌溉为主的小（2）型水利工程，建成以来为XX区金鼎山镇农业生产和经济发展发挥了作用。

经本次大坝安全复核，其结论如下：
（1）SS水库属小（2）型水库，为Ⅴ等工程，其主要建筑物为5级建筑物, 原设计洪水标准满足规范要求，原设计洪水成果偏小。

复核洪水标准为:水库校核洪水P=0.33%，设计洪水P=3.33%。

（2）水库抗洪能力达不到规范规定的要求，水库的现状抗洪能力低于5年一遇。

（3）溢洪道不规则，出口无消能设施，水库发生较大洪水时，溢洪道水力条件较差，下泄洪水会危及大坝安全和冲刷下游农田。

（4）无完善的运行管理设施及管理制度，无观测、监测及通讯设施。

水库抢险救灾设施和措施等方面不符合规定的要求。

综合上述，SS水库大坝工程质量评价为不合格；抗洪能力评价为C级；工程运行管理评价为较差；工程渗流性态评价为B级；结构稳定安全性评价为B级。

因此根据《水库大坝安全评价导则》SL258—2000，SS水库大坝定为三类坝。

2．4．2建议
根据SS水库存在的问题，水库已成为一座病险水库。

为此，
提出如下建议：
（1）在除险加固之前，水库严格按限制水位蓄水；
（2）对溢洪道进行改造，在溢洪道出口增设消能设施。

（3）坝顶填平补齐并增设防浪墙，使水库抗洪能力达到规范要求；
（4）对大坝坝基进行防渗处理，对大坝上游坝面护坡进行改造处理，整治下坝坡
（5）新建管理房屋，完善防汛抢险设施；
（6）抓紧对水库的除险加固工作，并尽快实施。