安全生产_安装水库大坝安全评价报告

天柱县白市镇安装水库大坝安全评价报告贵州省大坝安全监测中心二零一零年一月工程名称:天柱县安装水库工程工程阶段:大坝安全复核阶段批 准：罗 恒审 查：严斌 张健民校 核： 宫相伟 汇 编 ：张兴林参加工作人员：王开品 宫相伟 杨 刚 张兴林 陈英会 罗康理单位名称: 贵州省大坝安全监测中心单位地址: 贵州贵阳宝山南路27号凯尼大厦19楼邮 编: 550002联系电话: (0851)5584424 5584427传 真: (0851)5584526电子邮箱: 目 录目 录1前 言11 工程概况31.1概述31.2水文气象31.3工程特性31.3.1工程等级与防洪标准31.3.2主要建筑物41.4工程现状及存在的主要问题41.5大坝安全鉴定情况52 工程质量评价82.1概述82.2 区域地质概况82.2.1 地形地貌82.2.2 地层岩性82.2.3 地质构造及地震动参数102.2.4岩溶水文地质条件102.3水库工程地质条件112.3.1 地质概述112.3.2 水库渗漏112.3.3 库岸稳定122.3.4 水库淤积122.3.5 水库地震122.4 坝址及主要建筑物工程地质条件122.4.1 基本地质条件122.4.2 大坝坝基（肩）岩体及坝体物理力学参数132.4.3 大坝建基面工程地质条件132.4.4 坝基（肩）水文地质条件142.5 坝基（肩）稳定分析142.6坝体质量评价142.7 溢洪道工程质量评价152.8 放水涵洞工程质量评价152.9 结论及建议163大坝运行管理评价183.1 概述183.2 运行管理机构183.3 水库运行情况183.4 运行管理评价184 防洪标准复核194.1 概述194.2 采用规范194.3 流域及泄洪工程概述194.4 基本资料和参证站204.5 工程等级及设计洪水标准复核204.6 设计暴雨复核204.7 设计洪水复核214.8 调洪计算234.8.1 泄流设施234.8.2 库容曲线234.8.3 洪水调节计算234.9 水库防洪能力复核304.9.1 坝顶高程复核304.10 溢洪道泄洪能力复核334.11 工程防洪标准复核结论345 结构安全复核375.1 坝体（基）力学指标的确定375.2大坝渗流计算分析375.2.1渗流计算375.2.2渗流分析405.3大坝结构稳定计算405.3.1计算目的及要求405.3.2稳定分析计算415.3.3大坝结构安全复核评价445.4 泄洪、输水建筑物结构安全评价445.4.1 泄洪建筑物结构安全评价445.4.2输水建筑物结构安全评价455.5 结构安全复核结论456 渗流安全评价466.1概 述466.2库区水文工程地质466.2.1库区工程地质466.2.2水库渗漏466.3坝址水文工程地质条件476.4 渗流情况分析476.4.1坝基（肩）渗漏分析476.4.2坝体渗流分析486.5 渗流安全综合评价487 抗震安全复核498 金属结构安全评价508.1 概述508.2基本情况508.3闸门运行情况508.4 安全评价结论及建议509大坝安全综合评价519.1工程质量评价519.2 运行管理评价529.3 防洪标准复核结论529.4结构安全评价539.5渗流安全评价539.7金属结构安全评价549.8大坝安全综合评价549.9今后工作的建议5410 附件及附图5610.1 附件5610.2 附图56我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。前 言安装水库工程属沅江水系，在清水江流域一级支流鉴江河的支流姚家溪中游的小支流上游。位于天柱县白市镇长冲村，地理位置东经10923，北纬2656。水库坝址以上集水面积1.5km2，主河长2.4km，河道比降10，流域形状系数0.31。工程主要以灌溉为主，兼有人蓄饮水。可灌溉面积600亩，实际灌溉面积150亩。工程由当地政府组织当地群众施工完成。工程于1972年1月开始建设，至1974年12月完工，建成均质土坝高19.4m，开挖有左岸溢洪道（浆砌石衬砌）。完成右岸浆砌石放水涵洞、右岸引水渠施工并安装有放水涵洞进口双向转动控制闸门一个。安装水库大坝投入运行30多年以来，由于管理机构、设施、人员缺乏，管理及维护工作不到位，主要建筑物已出现不同程度的问题。现大坝下游面已是杂草树木丛生，坝体上游干砌石护坡全部脱落、损坏；溢洪道底板破损严重,放水涵洞及闸门年久失修，长期漏水等；直接危及大坝安全。水库一旦失事，将对下游三个村民组500多人口，800亩耕地和农田产生严重的后果。根据贵州省水库大坝安全管理办法、水库大坝安全鉴定办法的有关规定，2009年12月，受天柱县水利局的委托，贵州省大坝安全监测中心承担了安装水库大坝的安全复核工作。按照水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的要求，2009年12月17日至12月24日，我中心先后组织工程技术人员进行了现场查勘，对坝区进行地形测绘（1/500）、库区地质调查、大坝工程质量检查等工作，收集了现存的工程资料，初步掌握了工程建设、设计、施工的基本情况，较为全面地了解了大坝枢纽建筑物的质量现状。在此基础上，按照水库大坝安全鉴定办法、水库大坝安全评价导则（SL258-2000）的有关规定，对水库大坝工程现状质量、抗洪能力、结构安全、渗流安全、金属结构安全及运行管理等进行了复核计算和综合分析研究，提出了安全评价意见。根据水库大坝安全鉴定办法，结合本工程的具体实际情况，本次复核的水工建筑物主要是大坝、溢洪道 、放水涵洞等。本次安全复核工作开展过程中，现场查勘工作和资料收集得到天柱县水利局、白市镇政府、水利站等单位的大力支持，在此表示感谢！1 工程概况1.1概述安装水库位于天柱县白市镇，距天柱县城25km, 距白市镇政府所在地5.0km。所在河流属清水江支流，坝址以上集雨面积为1.5km2。工程主要以灌溉为主，兼有人蓄饮水。可灌溉面积600亩，实际灌溉面积150亩。1.2水文气象水库所在流域多年平均气温约16.8。七月份的平均气温为28.5，一月的平均气温在4.9。最高气温35.1。最低气温-6.9,平均风速1.5m/s，最大风速为19.7m/s。该流域气候温和，雨量充沛，多年平均降雨量为1315.0mm。年最最大降雨量1577.2mm,最小降雨量772.1mm,平均年降水185天，占全年总天数的51.4%,雨季从4月上旬开始至10月中旬,降雨量年内分配不均匀，年际变化大。1.3工程特性1.3.1工程等级与防洪标准安装水库校核洪水位352.69m，总库容42.1万m3；正常水位428.9m，正常库容35.2万立米；死水位418.29米，死库容7.4万m3。水库承担对下游三个村民组500多人口，800亩耕地和农田的防洪保护。根据水利水电工程等级及洪水标准（SL252-2000）的规定，该工程为等小（二）型工程。大坝设计洪水标准为20年一遇（P=5.0%），校核洪水标准为200年一遇（P=0.5%）。主要建筑物大坝、溢洪道、输水系统为5级建筑物，其他次要建筑物为5级建筑物1.3.2主要建筑物拦河坝：大坝坝型为土石坝。坝顶高程431.70m，坝高16.5m，现有坝顶宽5.0m,坝顶长66.0m；迎水面为干砌块石护坡,下游无护坡。溢洪道：溢洪道布置在大坝左岸,为宽浅式自溢流溢洪道，底板及侧墙采用浆砌石衬砌，进口高程428.90m，溢洪道后接陡坡段,无消能设施。 放水涵洞：放水涵洞布置在大坝右岸底部418.29m高程，用于下游农田灌溉放水和放空水库, 放水涵洞断面形式为城门洞型，最大输水能力为0.15m3/s。在放水涵洞进口安装有双向转动闸门一台。1.4工程现状及存在的主要问题1.大坝由当地政府组织当地群众于1972年1月动工兴建，1974年12月完工并投入运行。工程现存设计资料不全，施工情况无文字记载。2.经现场检查，现大坝下游面杂草、树木丛生，下部树径约碗口粗大小且坝面湿润，坝体下游有一片沼泽地，水深约10-20cm。坝体上游干砌石护坡已全部变形、隆起、脱落，损坏严重。下游坝坡未作护坡，表面凹凸不平,局部沉陷。据水利局技术人员介绍，因为大坝渗漏严重，水库一直未能正常蓄水运行。3.溢洪道底板及边墙为浆砌石衬砌，现溢洪道左边浆砌石侧墙局开裂破损，进口底板开裂、损坏，溢洪道出口无消能设施，已被冲蚀呈沟槽状。溢洪道出口直冲农田。4. 放水闸门已锈死，无启闭用钢丝绳，放水涵洞长期漏水，已不能发挥其正常功能，影响水库效益发挥。5.水库大坝无对外公路，无管理房，无专人管理。6.无水情、工情监测设施，无运行记录。1.5大坝安全鉴定情况安装水库大坝至今未作过安全鉴定。工 程 特 性 表序 号 及 名 称单 位数 量备 注一、水 文1. 流域面积 坝址以上km21.52. 代表性流量 水库设计洪水洪峰流量m3/s15.2(P=3.33%) 水库校核洪水洪峰流量m3/s22.5(P=0.33%)3.洪 量 设计洪水24小时洪量万m319.2 校核洪水24小时洪量万m326.14. 利用的水文年限年4819612008二、水 库1. 水库水位 校核洪水位m430.58 设计洪水位m430.18 正常蓄水位m428.90 死水位m418.29 2. 水库容积 总库容万m342.1 设计洪水位以下库容万m340.3 正常蓄水位以下库容万m335.2兴利库容万m327.8 死库容万m37.4三、下泄流量1. 设计洪水位时最大泄量m3/s11.52. 校核洪水位时最大泄量m3/s17.4三、主要建筑物及设备1. 挡水建筑物 型 式均质土坝 地层岩性 地震基本烈度小于()度 坝顶高程m431.70 最大坝高m19.4 坝顶长度m66.02. 泄洪建筑物 型 式开敞式溢洪道 进口高程m428.9 溢流段长度m 最大单宽流量m3/(s.m) 消能方式无3. 引水建筑物 引用流量m3/s0.15 进口高程m418.29闸门型式双向转动闸门长 度m进口尺寸m200四、防洪保护人口 人500耕地及农田亩8002 工程质量评价2.1概述本次大坝安全复核在天柱县水利局收集到该水库的部分资料，未收集到原设计及施工资料。工程质量评价是根据收集到的有关资料、现场勘查及现场地质测绘等资料进行。复核外业工作于2009年12月18日开始，12月24日完成。本次勘察依据下列规范规程为技术标准，即：、中国地震动参数区划图（1:400万）(GB183062001)、水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程(DL/T5335-2006)、中小型水利水电工程地质勘察规范（SL55-2005）2.2 区域地质概况2.2.1 地形地貌测区位于云贵高原东缘，为苗岭、梵净山系余脉向湘西丘陵过渡的斜坡地带，地势西高东低，由西南、西北向东北倾斜。海拔3501100m,为侵蚀中低山丘陵峡谷地貌，属于华南加里东褶皱带。2.2.2 地层岩性坝区范围内主要出露地层为前震旦系变质岩及第四系松散堆积层，现分述如下：（1）第四系松散堆积层（Q） 人工堆积层（Q r）主要分布在水库两岸，多为开挖溢洪道和修筑上左岸乡村公路的弃碴，大小混杂，主要为碎石土，碎块石成份为强风化粉砂岩，结构松散，厚度为12m。 第四系洪冲积层（Q4al-pl）主要为粉质粘土和含泥中粗砂，灰黄、灰黑色，主要分布在河床及库岸两边，分布厚度一般为23m。第四系残坡积层（Q4el-dl）岩性主要为棕红、紫红、灰黄色等砂质、粉砂质壤土夹碎屑，大部分为岩石风化产物残坡积形成，一般呈稍密状，厚度一般为12m，主要分布在两岸山坡上。（2）前震旦系变质岩前震旦系下江群隆里组第一、二亚段（Pt3l1-2）。灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩，变质长石石英砂岩，变质细砂岩与砂质板岩，粉砂质板岩或变质砂岩夹板岩，板岩夹少许变质砂岩，厚654m。前震旦系下江群隆里组第一段第一亚段岩性（Pt3l1-1） 灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩、变质岩夹长石石英砂岩，变质细砂岩及少许变质含砾砂岩，局部具包卷层理，厚614m。前震旦系下江群平略组第三段（Pt3p3）灰色薄至厚层砂质板岩局部下部夹紫红色粘土板岩，厚230m。前震旦系下江群平略组第二段（Pt3p2）灰色厚层变质砂岩，厚30m。前震旦系下江群平略组第一段（Pt3p1）灰绿色，黄灰色中至厚层砂质板岩，含粉砂质板岩夹2至3层粘土质条带变质砂岩，局部具包卷层理，底部常夹紫红色绢云母板岩。前震旦系下江群清水江组二段二亚段（Pt3q2-2）上部为浅灰-灰色厚层变质凝灰岩，变质凝灰质砂岩，顶部局部具包卷层理，中部灰色厚层变质砂岩夹少许变质凝灰岩，下部为粘土质板岩，砂质板岩，凝灰质板岩。层厚374m-385m。前震旦系下江群清水江组二段一亚段（Pt3q2-1）灰色厚层文层状变质砂岩，变质长石砂岩，变质凝灰质砂岩，少许薄层绢云母板岩。层厚368-495m。前震旦系下江群清水江组一段二亚段（Pt3q1-2）上部为黄灰色，灰色厚层变质砂岩，变质长石石英砂岩，夹少许变质凝灰质砂岩，变质凝灰岩。下部为砂质板岩。层厚651-746m。2.2.3 地质构造及地震动参数工程区所属大地构造单元为华南褶皱带。根据区域资料及中国地震动参数区划图（1:400万）(GB183062001)，测区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s（相应地震基本烈度小于度）；根据水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程(DL/T5335-2006)区域构造稳定性分级为标准，区域构造稳定性好。2.2.4岩溶水文地质条件工程区为溶蚀侵蚀中低山地貌，碳酸盐可溶岩与碎屑岩相间分布，受构造及岩性控制，地表岩溶地貌形态主要多沿构造线走向发育于山盆期第期、山盆期第期剥夷面上，地下水以溶洞管道水形式赋存其间，碎屑岩地区以基岩裂隙水等赋存其间。现代河谷溯源侵蚀强烈下切，已进入深切峡谷期（乌江期），切割深度大于200m，峡谷区为地下水排泄的区域基准面。库区是区内地表、地下水的补给、径流、排泄的重要场所。2.3水库工程地质条件2.3.1 地质概述水库位于天柱县白市镇境内，座落于山沟之中，两岸地形坡度较缓，两岸自然坡度3040，两岸坡顶高程420622m；库区以中低山地形为主，属侵蚀、溶蚀中低山地貌。库区出露岩层主要前震旦系下江群隆里组第一、二亚段（Pt3l1-2）。灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩，变质长石石英砂岩，变质细砂岩与砂质板岩，粉砂质板岩或变质砂岩夹板岩，板岩夹少许变质砂岩。库区无断层通过，两岸无低邻谷存在，库区两岸松林等植被较好，库区淤积较少，水库淤积主要来源上游冲沟带来的泥沙淤积。2.3.2 水库渗漏水库正常蓄水位428.90m。水库两岸山体宽厚，分水岭高于正常高水位；库盆地层主要为前震旦系下江群隆里组第一段第一亚段岩性（Pt3l1-1） 灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩、变质岩夹长石石英砂岩，变质细砂岩及少许变质含砾砂岩，隔水性能较好，水库两岸无低邻谷存在。但由于砂岩节理裂隙较发育，水库除具有坝基（肩）渗漏外，不具备向库外渗漏的条件。2.3.3 库岸稳定水库两岸自然坡度4050，植被较好，岩层产状N45W/SW72，边坡总体稳定性较好，水库蓄水多年自然边坡稳定，但由于水库右岸有乡村公路通过，常有路边块石杂物等滚落至水库。除此外库区两岸边坡无不利结构面存在，边坡稳定，无影响大坝安全运行的不良物理地质现象发育。2.3.4 水库淤积水库流域范围内，以砂岩地层为主，强风化深度不大，植被较好，水库淤积较少，主要为上游冲沟带来的泥沙淤积。2.3.5 水库地震水库区内地震基本烈度小于度，库内无活动性断层通过，无大型岩溶及采空现象，水库无诱发地震的可能。2.4 坝址及主要建筑物工程地质条件2.4.1 基本地质条件安装水库位于天柱县白市镇境内，大坝座落于山沟中，坝顶高程431.70m，坝址河谷横断面形态呈“V”型，左右岸山体较宽厚，地形坡度4050，属低山，丘陵峡谷地貌。大坝主要建于前震旦系下江群隆里组第一段第一亚段岩性（Pt3l1-1） 灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩、变质岩夹长石石英砂岩，变质细砂岩及少许变质含砾砂岩地层上，岩层产状N45W/SW72，倾向右岸，倾角7073。坝址无断层通过，坝址岩体主要发育NE向裂隙一组，倾向SE，倾角75左右，最大延伸1m。坝址岩石为砂岩，岩体较破碎，坝基（肩）已产生了浅层节理裂隙型绕坝渗漏。2.4.2 大坝坝基（肩）岩体及坝体物理力学参数岩石地基：大坝座落于强、弱风化砂岩上。本次未进行取样试验，其物理力学参数采用类比法，建议弱风化岩体物理力学参数如下表2-1：坝基岩（石）体物理力学参数建议值（弱风化岩体） 表2-1序号类别建议物理力学指标参数值1容重（g/m3）2.202.602湿抗压强度（MPa）10203容许承载力（MPa）1.02.04抗剪断强度岩石岩石f=0.50.6 c=0.350.5MPa砼岩石f=0.450.5 c=0.10.2MPa层面f=0.250.35 c=0.010.05MPa2.4.3 大坝建基面工程地质条件坝基岩层产状缓倾右岸，倾角7072。岩性为砂岩，岩石节理裂隙发育，大坝建于强、弱风化砂岩之上。单轴饱和抗压强度（弱风化岩块）为1020MPa；强风化岩块（类比）单轴抗压强度约35MPa，满足土坝建坝要求。2.4.4 坝基（肩）水文地质条件坝址地层为前震旦系下江群隆里组第一段第一亚段岩性（Pt3l1-1） 灰绿、黄灰色色厚层变质石英砂岩、变质岩夹长石石英砂岩，变质细砂岩及少许变质含砾砂岩地层上，岩层产状N45W/SW72，倾向右岸，倾角7073地下水主要有第四系松散层中的孔隙水和基岩裂隙水两种类型，第四系松散层中的孔隙水主要埋藏于第四系松散堆积层中，由大气降水补给，水量变化较大，水量随季节变化较大，一般雨季含水量丰富，旱季水量较小，基岩裂隙水主要赋存在基岩裂隙和构造带中，靠大气降水补给。水量随构造发育程度与性质而异，并与岩体风化有密切关系，并以泉的形成排泄于河床与沟谷。坝基（肩）渗漏分析坝基岩体节理裂隙发育，较破碎，坝基浅层易渗漏。坝肩及两岸山体较厚，岩体裂隙发育较破碎，左坝肩坝体与山体接触段存在渗漏可能，渗漏形式为裂隙型渗漏。2.5 坝基（肩）稳定分析坝址岩层倾向右岸，持力层为强、弱风化砂岩，坝址无断层通过。坝址岩体发育NE向裂隙一组，倾向SE，倾角75，最大延伸1m，不存在控制两坝肩岩体滑移的裂隙面存在。因此坝基（肩）岩体稳定性较好，其承载力能满足建坝要求。2.6坝体质量评价大坝于1972年1月始建，1974年12月竣工。大坝为均质土坝，上游面为干砌块石护坡，下游无护坡。经本次现场检查，坝体未发现明显沉降变形及裂缝，但坝体局部存在渗漏,坝体中部下游面高程418.8m处坝体较湿润，随着库水位的太高，渗水量加大。坝体质量较差，大坝修建竣工至今，已运行三十多年，大坝处于稳定状态。大坝填筑料为砂岩风化料及粘土夹石。经现场检查，大坝上游干砌块石护坡，但是块石护坡凌乱脱落，部分已经破坏，左坝段中部存在漏水现象。填筑土中大部分为粉砂岩的风化产物，采用人工挑抬上坝，石碾压实，从现场挖坑检测情况看，填筑材料不均一，碾压不密实，一般结构稍密，局部中密状或较松散，通过类比，建议大坝坝体土物理力学指标采用值如下：湿容重：1.94g/cm3，干容重：1.42g/cm3，凝聚力：20.53Kpa，内摩擦角：12.5度，渗透系数5.1104cm/s。2.7 溢洪道工程质量评价溢洪道位于大坝右岸，为岸坡敞开式溢洪道，自由溢流。经本次现场检查发现：（1）进口引水渠段底部局部有破损现象。（2）溢洪道未修完，无消能设施。（3）尾部未接河道，直冲农田。（4）进口距坝体较近，泄洪时易将坝体材料带走，存在安全隐患。结合现场检查及运行情况分析，溢洪道工程质量不能满足运行要求。2.8 放水涵洞工程质量评价大坝底部右侧设放水涵洞一座，进口位于大坝右侧，出口位于大坝下游右岸，经现场检查发现：（1）坝身放水涵洞长期漏水。（2）放水涵洞出口较完整，未见淤塞、裂缝等现象。（3）放水闸门为双向转动闸门，现场检查发现启闭机已经锈蚀，门体损坏，无钢丝绳，已不能开启和关闭。（4）村民用PVC管穿过涵洞直接从水库取水。结合现场检查及运行情况分析，放水管漏水，放水闸门及启闭设施已损坏，不能发挥其正常功能，影响水库效益发挥。2.9 结论及建议（1）该工程区内无大规模断层通过，无采空区及大型岩溶洞穴，地震基本烈度小于度。区域构造稳定，不存在水库诱发地震可能性。（2）水库成库条件较好，库岸坡较稳定，库区无明显渗漏问题。但坝基（肩）存在浅层渗漏。（3）坝基和两坝肩较稳定，坝基（肩）岩石强度满足建坝要求。（4）大坝为土坝，坝体质量较差，坝体局部存在渗漏，大坝坝体质量不满足规范要求。（5）大坝溢洪道边墙局部已裂缝破损，溢洪道泄槽段未进行任何衬砌，岩体风化暴露在外，无消能设施，尾部未接河道，直冲农田。（6）放水涵洞漏水，放水闸门已报废。（7）建议对大坝，坝基（肩）岩体作防渗处理。（8）建议更换放水闸门，改造溢洪道，使其发挥正常功能，确保水库安全蓄水运行。（9）建议修建上坝公路，修建管理房，派专人管理，建立工情、水情观测设施，使水库运行管理规范化、制度化。3大坝运行管理评价3.1 概述大坝运行管理评价的目的是为安全鉴定提供大坝的运行、管理及性状的基础资料，并作为大坝安全综合评价及分类的依据之一。运行管理评价的内容包括大坝运行、维修和监测。3.2 运行管理机构安装水库业务主管单位为天柱县水利局，现由白市镇水利站负责对工程的日常管理。3.3 水库运行情况由于水库不能正常蓄水，管理设施和经费缺乏。水库运行管理不正常。3.4 运行管理评价（1）水库管理不符合水库大坝安全管理条例（1991）的规定，水库管理的规章、制度不齐全，管理不到位。（2）没有上坝公路，没有基本的水情及工程监测设施，缺乏必要的交通、通讯等管理设施，不利于水库的运行管理和防洪调度。4 防洪标准复核4.1 概述为进行安装水库防洪标准复核，2009年12月中旬，我中心有关人员对工程进行了现场查勘，并根据复核需要，收集了有关资料，以开展防洪标准复核工作。按照有关规程、规范，对安装水库进行了设计洪水复核，调洪计算和水库抗洪能力复核。4.2 采用规范本次防洪标准复核是遵照防洪标准（GB 50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）的规定，按照水库大坝安全评价导则（SL 258-2000）有关技术要求进行。4.3 流域及泄洪工程概述安装水库工程属沅江水系，在清水江流域一级支流鉴江河的支流姚家溪中游的小支流上游。位于天柱县白市镇长冲村，地理位置东经10923，北纬2656。水库坝址以上集水面积1.5km2，主河长2.4km，河道比降10，流域形状系数0.31。该工程1972年1月开工建设，于1974年12月竣工。建成后，大坝为均质土坝，最大坝高16.5m，坝顶高程431.70m，坝顶长度66m，坝顶宽度5m，总库容51.5万m3。溢洪道为侧堰，属宽顶堰，进口底板高程428.90m，宽度5.6m，坡比0.025。放水洞进口底板高程418.29。4.4 基本资料和参证站本水库流域为特小流域，流域内无实测水文资料，故采用无实测资料地区的水文计算方法，即暴雨洪水计算法推求工程设计洪水。由于安装水库与天柱县凤城镇属同一气候区，故复核时采用天柱县气象站为参证站，根据天柱气象站19612008年共48年的最大一日降雨资料系列，并结合贵州省暴雨洪水计算实用手册及贵州省水文水资源局最新等值线图（2002年），合理确定安装水库流域设计暴雨参数，按雨洪法进行洪水复核计算。4.5 工程等级及设计洪水标准复核由于本水库无原始设计资料和竣工资料，故本次复核，重新根据防洪标准（GB 50207-94）以及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）的规定来确定。原水库总库容51.5万m3，为小（2）型水库，工程等级为等，大坝等主要建筑物为级，大坝为土石坝，防洪标准按规范中规定的5级建筑物取值，即洪水标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。4.6 设计暴雨复核本次设计暴雨复核，依据天柱气象站19612008年共48年的最大一日降雨量资料，经统计分析，换算成， Cv=0.31，Cs=3.5Cv。结合等值线图，因此按，Cv=0.35，Cs=3.5Cv。求得设计暴雨成果如表4.6-1。表4.6-1 安装水库最大24h设计暴雨成果表频率P（%）均值53.33210.50.330.2重现期（年）203050100200300500模比系数Kp11.671.811.922.112.292.392.52（mm）90150.3162.9172.8189.9206.1215.1226.8参照贵州省短历时暴雨统计参数等值线图集（2002），选取，Cv=0.38，Cs=3.5Cv；求得最大1h设计暴雨成果如表4.6-2。表4.6-2 安装水库最大1h设计暴雨成果表频率P（%）均值53.33210.50.330.2重现期（年）203050100200300500模比系数Kp11.731.892.022.232.432.552.70Sp（mm）4073.275.686.889.297.21021084.7 设计洪水复核安装水库的集水面积为1.5km2，在无实测洪水资料条件下的小流域设计洪水，一般应采用较成熟的雨洪法公式计算。本次设计洪水计算采用贵州省暴雨洪水计算实用手册（修订本）方法进行洪水计算。以上方法均利用了贵州省代表性水文站实测资料拟定有关参数，并用实际工程成果资料进行验证，符合贵州省特定的地理环境、水文地质和暴雨洪水产流、汇流条件。由于安装水库集水面积F=1.5Km210km2，故采用下列计算公式：式中：Qp设计洪峰流量，以m3/s计；r1汇流系数，r1=0.310；f流域形状系数，f=F/L2；L主河道河长，以km计；J主河道坡降；F流域面积，以km2计；C洪峰径流系数（0.810.85），取均值；Sp设计暴雨雨力，即最大1小时暴雨，以mm计。洪量计算公式采用下式计算：式中：F流域面积，以km2计；洪量径流系数，取0.48；暴雨点面系数，；设计频率最大24小时暴雨量，以mm计。经计算，设计洪水成果如表4.7-1。表4.7-1 安装水库设计洪水一览表频率（P）53.33210.50.330.2重现期（年）203050100200300500洪峰流量（m3/s）13.515.216.819.021.222.524.0洪量（万m3）17.619.220.522.624.9 调洪计算4.8.1 泄流设施经现场实测，安装水库溢洪道为侧堰，进口底板高程为428.90m，宽度为5.6m，高度为2.8m。4.8.2 库容曲线根据1：1万地形图量绘，其成果见表4.8-1和图4-1。表4.8-1 水库库容曲线表水位（m）415.2416418420422424426428库容（万m3）01.35.09.314.219.525.131.6水位（m）430432434436库容（万m3）39.648.653.257.04.8.3 洪水调节计算根据本次计算的设计洪水成果，重新对安装水库的设计洪水、校核洪水进行调节计算。从水库现行的正常蓄水位428.90m起调，即水库溢洪道底板高程为正常蓄水位高程。当洪水来临，水库水位超过正常蓄水位，溢洪道开始自由溢流，当洪水逐渐减少，水库水位逐渐回落至正常蓄水位，溢洪道停止溢流，标志一次洪水过程结束。表4.8-2 安装水库洪水调节成果一览表设计频率P（%）0.333.33重现期N（年）30030起调水位（m）428.90428.90起调库容（万m3）35.235.2来水峰值（m3/s）22.515.2最大库容（万m3）42.140.3最高库水位（m）430.58430.18最大泄量（m3/s）17.411.5坝上水头（m）1.681.28表4.8-3 安装水库洪水P=0.33%调节成果表序号时间t(h)来水流量Q(m3/s)库容V (万m3) 水库水位Z(m)堰流q1(m3/s) 总泄量(m3/s) 10035.2428.90020.521.1335.3428.930.0330.03330.842.2535.5428.970.1560.15641.044.535.7429.030.3930.39351.4811.336.8429.32.012.0162.0420.339429.867.527.5272.221.439.7430.039.549.5482.422.540.5430.2212.0 12.0 92.6821.441.4430.4214.914.9102.8420.341.7430.516.116.1113.615.842.1430.5817.417.4124.211.341.5430.4515.415.4134.8940.7430.2612.612.6145.766.2539.64309.169.16156.445.6339429.867.517.51167.284.538.5429.736.046.04178.43.3837.9429.64.634.63189.972.2537.3429.443.133.1319121.1336.7429.291.90 1.90 2016035.8429.060.4860.486表4.8-4 安装水库洪水P=3.33%调节成果表序号时间t(h)来水流量Q(m3/s)库容V (万m3) 水库水位Z(m)堰流q1(m3/s) 总泄量(m3/s) 10035.2428.90020.570.7635.3428.920.020.0230.931.5235.4428.960.120.1241.153.0435.6428.990.230.2351.637.636.4429.21.331.3362.2513.738.1429.634.964.9672.4314.438.6429.776.446.4482.6515.239.2429.918.028.0292.9614.439.8430.069.979.97103.1313.740430.1110.510.5113.9710.640.3430.1811.511.5124.637.639.9430.0810.110.1135.36.0839.3429.948.398.39146.364.5638.5429.756.216.21157.113.838.1429.645.065.06168.033.0437.7429.544.094.09179.272.2837.3429.433.10 3.10 18111.5236.8429.322.182.181913.20.7636.3429.191.271.272017.7035.6429.010.3080.308从以上调洪结果可见：起调水位为正常蓄水位428.90m时，设计频率P=3.33%的最高库水位为430.18m；设计频率P=0.33%时的最高库水位为430.58m，分别低于坝顶高程（431.70m）1.52m、1.12m。4.9 水库防洪能力复核4.9.1 坝顶高程复核根据本次洪水复核成果，计算坝顶高程是否满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的要求。坝顶在水库静水位以上的超高按以下公式计算：式中：y坝顶超高，m；R最大波浪在坝坡上的爬高，m；e最大风壅水面高度，m；A安全加高，m。大坝为5级建筑物：设计工况下，A0.5m；校核工况下，A=0.3m。（1）基本计算参数确定 风区长度经查安装水库库区地形图，坝区水库风区长度（吹程）D=0.22km。 设计风速库区无实测气象资料，故引用天柱气象局统计资料，采用天柱县多年平均最大风速12.0m/s。按5级建筑物设计风速取值如下：正常运用条件下：W=1.511.8=18.0 m/s非常运用条件下：W=1.011.8=12.0 m/s（2）水库涌浪高度 风浪要素计算W20m/s，D10000m，采用官厅水库公式计算：式中：h当gD/W2=20250时，为累积频率5%的波高h5%，m；当gD/W2=2501000时，为累积频率10%的波高h10%，m；Lm平均波长，m。计算结果见表4.8-1。表4.8-1 风浪计算成果表运用条件风速W (m/s)波高h5% (m)(m)波长Lm(m)正常运用情况180.3710.194.708非常运用情况120.2240.113.139 风壅高度e计算公式如下：式中：e计算点处的风壅水面高度，m；D风区长度，m；K综合摩阻系数，取3.610-6；计算风向与坝轴线法线的夹角，（）；Hm水域平均水深。因无实测库区水域地形图，近似取Hm15m。计算结果：e= 0.002 m。 波浪爬高由于m=2.75，采用如下公式：式中：Rm平均爬高，m；K渗透系数，K取为0.75；KW经验系数，查碾压式土石坝设计规范附录A，正常运用情况，KW =1.02；非常运用情况，KW=1.00。对于5级土坝，采用累计频率P=5%的风浪爬高值。表4.8-2 波浪爬高计算成果表运用条件平均爬高(m)P=5%爬高R5% (m)正常运用情况0.240.43非常运用情况0.150.27（3）坝顶安全超高成果表4.8-3 坝顶安全超高成果表运用条件P=5%风浪爬高（m）风涌高度e(m)安全加高A (m)安全超高y(m)正常运用情况0.430.0020.500.92非常运用情况0.270.0020.300.57（4）坝顶高程复核现有坝顶高程：431.70m. 坝顶高程复核情况见下表：表4.8-4 坝顶高程复核成果表（起调水位428.9m）起调水位（m）工 况正常运用非常运用备注洪水频率正常蓄水位设计洪水P=5%校核洪水P=0.5%428.9水库静水位（m）428.9430.18430.58要求安全超高（m）0.930.930.57要求高程（m）429.83431.11431.15从表4.8-4中可以看出，在正常运用条件下，设计洪水位时所需坝顶高程为431.11m，低于现有坝顶高程（431.7m）0.59m；在非常运用条件下，校核洪水位时所需坝顶高程为431.15m，低于现有坝顶高程（431.08m）0.55m。工程现有坝顶高程满足规范要求。4.10 溢洪道泄洪能力复核经本次现场实测，安装水库溢洪到为侧堰，属于宽顶堰，进口底板高程为428.90m，宽5.6m，高2.8m。根据P/H值，取流量系数m=0.32，综合考虑流量系数1.42。按照溢洪道设计规范（SL253-2000），基本计算公式：式中：Q泄流量，m3/s；M综合流量系数；b溢流堰净宽，m；H堰上水头，m。经计算，溢洪道泄流能力曲线如表4.10-1。4.10-1 安装水库溢洪道泄流能力曲线表水位（m）428.9429.5429.9431.5432433434堰上水头（m）00.61.05.1泄流量（m3/s）03.707.9533.343.466.091.6经计算，现溢洪道最大泄流量为37.3m3/s，能满足大坝最大泄流量17.4m3/s的要求。4.11 工程防洪标准复核结论（1）本次设计暴雨计算，根据天柱气象站19612008年共48年最大一日降雨量资料，并参照贵州省短历时暴雨统计参数等值线图集（2002年版），确定流域设计暴雨参数，采用雨洪法推求水库设计洪水，满足导则要求。（2）原水库工程无设计资料，经本次查勘分析计算，本水库正常蓄水位428.90m，设计洪水位430.18m，校核洪水位430.58m，总库容42.1万m3。根据防洪标准（GB 50201-94）和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）的规定，水库为小（2）型，属等水利工程，大坝、溢洪设施等主要建筑物为5级，防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。（3）设计洪水位时所需坝顶高程为431.11m，低于现有坝顶高程（431.7m）0.69m；在非常运用条件下，校核洪水位时所需坝顶高程为431.15m，低于现有坝顶高程（431.7m）0.55m。工程现有坝顶高程满足规范要求。（4）溢洪道在现状条件下，最大下泄流量为37.3m3/s，能满足大坝最大安全泄量17.4m3/s的要求。根据现场检查情况，溢