安全生产-水库大坝安全技术认定综合评价报告(doc 39页)

瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 1 - 1 工程基本情况 1.1 工程概况 瑞安市集云山水库位于瑞安市锦湖街道横山偏北山腰，水系属愚溪， 集雨面积 2.2km。工程于 1958 年 9 月动工兴建，竣工于 1960 年 2 月。水 库总库容 163.59 万 m，正常库容 136.70 万 m。水库枢纽由拦水坝、溢 洪道、老放空涵管、放空遂洞和泄流明渠组成。水库下游有锦湖街道和 12 个村庄，最近距离 1km，还有 104 国道，最近距离 10km。水库影响人口 3 万人，耕地 1000 亩。该水库是一座以防洪、供水、灌溉为功能的综合利 用的小（1）型水库，现有灌溉农田面积 650 亩，年供水量 180 万 m。 本工程水库由于运行时间较长，为了保证水库大坝的安全运行，根 据水利厅关于印发浙江省小型水库大坝安全技术认定办法（试行）的通 知要求，应对该水库大坝进行安全技术认定。 2008 年 6 月，我所受瑞安市锦湖街道办事处的委托，承担瑞安市 集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告的编制工作。 1.2 主要特性指标 集云山水库总库容 163.59 万 m3，根据水利部水利水电工程等级划 分及洪水标准 （SL252-2000）规定，水库规模为小（1）型，工程等级为 等。 （一）拦水坝 拦水坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高 25.70m，坝顶高程为 119.45119.58m（假设高程，下同） ，坝顶宽 2.32.7m，坝顶长度 215m， 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 2 - 防浪墙顶高程为 120.35120.38m，宽 0.5m。上游坝坡坡比从上到下分别 为 1：1.93、1:1.43、1:6.0，均为干砌石护坡，在高程 112.92m 处为宽 5.5m 的平台。下游坝坡坡比从上到下分别为 1:2.52、1:9.17 、1:2.72 ，其中高程 101.45m 以下为排水棱体，底宽 19.0m，高程 101.45m 以上为土坡。坝体 粘土防渗心墙底宽 19.50m，顶宽 4.30m，顶高程为 118.52m。 （二）溢洪道 溢洪道位于大坝左侧，为开敞正槽式溢洪道，进口底高程 116.40m， 进口底宽 13.9m，泄槽长 56.5m，为山体开挖而成。 （三）老放空涵管 老放空涵管位于坝体右侧，为钢筋砼结构，洞长 70m，洞径 0.6m， 进口底高程 99.75m，出口底高程 99.15m，进口处配置插板闸门和 1 台螺杆 式启闭机，启闭力为 3T。目前，该放空涵管已封堵，停止使用。 （四）放空隧洞 放空隧洞位于大坝右岸山体内，隧洞洞径 1.71.7m，全长 171.647m，进口中心高程 99.75m，出口中心高程 95.416m，为城门型无压 隧洞。 （五）泄流明渠 放空隧洞下游即为泄流明渠，全长 94.357m，渠道宽度 1.5m，深度 1.0m，纵坡 9.0%。 工程有关特性指标见表 1-1。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 3 - 工程主要特性表 表 1-1 序号 名 称 单 位 数 量 备 注 一 水文 1 坝址以上集雨面积 Km2 2.2 2 设计暴雨（P=2%） mm 362.43 实 测 资 料 3 校核暴雨（P=0.1%） mm 584.15 实 测 资 料 4 设计洪峰流量（P=2%） m3/s 45.51 5 校核洪峰流量（P=0.1%） m3/s 77.78 二 水库大坝等级标准 1 工程等级 2 工程规模 小（1）型 3 永久性建筑物级别 4 三 洪水标准 1 设计洪水 50 年一遇 2 校核洪水 1000 年一遇 四 水库特性 1 正常蓄水位 m 116.40 2 设计洪水位 m 117.54 3 校核洪水位 m 118.06 4 死水位 m 101.05 5 总库容 万 m3 163.59 6 正常蓄水库容 万 m3 136.70 7 死库容 万 m3 4.53 五 建筑物 （一） 拦水坝 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 4 - 1 坝型 粘土心墙坝 2 最大坝高 m 25.70 3 坝顶高程 m 119.45119.58 4 坝顶长度 m 215 5 坝顶宽度 m 2.32.7 6 防浪墙顶高程 m 120.35120.38 7 防浪墙宽度 m 0.5 （二） 溢洪道 1 型式 开敞正槽式溢洪道 2 进口底高程 m 116.40 3 进口宽度 m 13.90 （三） 老放空涵管 已封堵 1 结构 钢筋砼 2 洞径 m 0.6 3 洞长 m 70 4 进洞口底高程 m 99.75 5 出洞口底高程 m 99.15 6 闸门型式 插板式 7 闸门数量 扇 1 8 启闭机 台 1 斜拉式螺杆启闭机 （四） 放空隧洞 1 隧洞型式 城门型 2 洞径 mm 1.71.7 3 洞长 m 171.647 4 进洞口中心底高程 m 99.75 5 出洞口中心底高程 m 95.416 （五） 泄流明渠 1 长度 m 94.357 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 5 - 2 尺寸 mm 1.51.0 宽深 3 纵坡 % 9.0 1.3 工程建设及运行情况 集云山水库于 1958 年 9 月动工兴建，1960 年 2 月竣工，原坝顶高程 为 119.45m。1991 年 10 月经保坝复核计算，发现该水库未达到保坝标准， 同年采取了加深加宽溢洪道，拆建抬高堰上的人行桥，并在坝顶修筑防浪 墙。 水库运行至今已四十多年,坝内现浇钢筋砼涵管在 1964 年观测发现有 裂缝 3 条,1971 年观测无其它异常情况。2002 年对涵管进行了封堵,并新 开了一条放空隧洞。 该水库原建有电站一座,装机 200KW，灌溉农田 5000 余亩。1983 年, 经瑞安县(现为瑞安市)政府研究决定,电站停止发电,水库作为城关镇(现 为锦湖街道)供水的补充水源。 目前,水库运行基本正常。 1.4 编写依据与基础资料 1.4.1 基础资料 集云山水库安全检查普查登记表(1998 年 7 月)； (2)集云山水库放空工程施工图纸； (3)集云山水库坝下涵管封堵施工图纸； (4)集云山水库大坝、溢洪道实测平面及断面图。 1.4.2 编写依据 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 6 - 水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000） ； 防洪标准 （GB50201-94） ； 碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001） ； 溢洪道设计规范 （SL253-2000） ； 水库工程管理设计规范 （SL106-96） ； 土石坝养护修理规程 （SL210-98） ； 土石坝安全监测技术规范 （SL60-94） ； 瑞安市集云山水库测压管工程竣工报告 （浙江浙峰岩土工程有 限公司丽水分公司，2008 年 4 月） ； 省水利厅关于进一步加强水库除险加固工作的通知 （浙水管 199970 号）文件； 省水利厅关于印发浙江省小型水库大坝安全技术认定办法（试行 通知） （浙水管200310 号）文件； 浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲 （试行） （省水利厅，2003 年 3 月） 。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 7 - 2 设计洪水与洪水标准复核 2.1 概况 集云山水库位于瑞安市锦湖街道横山偏北山腰，水系属愚溪，水库坝 址以上控制集雨面积 2.2km2，主流长度 3.18km，主流平均坡降 3.68%。流 域内山高坡陡，植被良好，水土保持良好。 2.2 水文气象 本区域属亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明，雨量丰沛，日照长， 霜期短，冬无严寒，夏无酷署。多年平均气温 17.9，历年极端最高气温 39.3（出现在 7 月份） ，历年极端最低气温-4.5（出现在 1 月份） 。多年 平均降雨量约在 1695mm，年降雨量月份分配不均，差异很大，月份分配 情况是：13 月降雨量占全年的 15.516.5%，49 月降雨量占全年的 71.975.4%，1012 月降雨量占全年的 9.111.6%。一般年份主要有两个明 显降水季节，4 月、5 月、6 月的梅雨，7 月、8 月、9 月的台风雨。梅雨 占年降雨量的 34.5%，台风雨占年降雨量 41.2%。 2.3 工程等级及洪水标准 本 工 程 拦 水 坝 坝 型 属 粘 土 心 墙 坝 ， 水 库 总 库 容 为 163.59 万 m3， 按 水 利 部 水 利 水 电 工 程 等 级 划 分 及 洪 水 标 准 （ SL252-2000） 的 规 定 ， 本 工 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 8 - 程 规 模 为 小 （ 1） 型 ， 工 程 等 别 为 等 ， 主 要 建 筑 物 级 别 为 4 级 ， 设 计 洪 水 标 准 为 3050 年 一 遇 ， 校 核 洪 水 标 准 为 3001000 年 一 遇 。 由 于 该 水 库 下 游 有 锦 湖 街 道 和 12 个 村 庄 分 布 ， 人 口 密 集 ， 故 本工程洪水标准取 用上限值，即设计洪水标准采用 50 年一遇，校核洪水标准采用 1000 年一 遇。洪水标准见表 2-1。 洪 水 标 准 表 2-1 工程等别 工程规模 水库总库容 永久建筑物 级别 设计洪水 标准 校核洪水 标准 小（1）型 163.59 万 m3 4 50 年一遇 1000 年一遇 2.4 洪水计算 2.4.1 设计暴雨 本流域无实测雨量站，洪水计算降雨资料引用邻近区域的瑞安站。该 站设立于 1956 年，实测降雨资料有自 1956 年至 2007 年共 51 年（其中 1959 年缺失） ，经统计组成样本为年最大一日降雨，详见表 2-2。经 P- 型曲线适线排频得坝址处各频率的设计暴雨，成果详见表 2-3，设计暴雨 计算时年最大 24 小时雨量采用年最大一日的 1.12 倍来计算求得。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 9 - 瑞安站年最大一日降雨统计情况表 表 2-2 单位: mm 年份 最大一日 降雨量 年份 最大一日 降雨量 年份 最大一日 降雨量 1956 128 1974 73.3 1991 115.1 1957 170 1975 99.0 1992 208.9 1958 130.8 1976 92.1 1993 72.7 1960 237.7 1977 62.1 1994 321.4 1961 72.7 1978 101.5 1995 66.1 1962 178.6 1979 66.5 1996 137.1 1963 157.9 1980 67.3 1997 83.9 1964 126.8 1981 180.5 1998 69.1 1965 334.5 1982 105.7 1999 88.5 1966 107.7 1983 176.8 2000 103.5 1967 66.6 1984 100.7 2001 85.9 1968 75.8 1985 99.8 2002 184 1969 122.6 1986 63.2 2003 102.5 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 10 - 1970 58.8 1987 184.9 2004 100 1971 113.2 1988 77.2 2005 297 1972 114.1 1989 178 2006 126 1973 114.5 1990 104.3 2007 190.5 设计暴雨成果表（适线法，由实测资料分析） 表 2-3 不同重现期降雨量（mm）时 段 均值 (mm) Cv Cs/Cv 0.1% 0.2% 0.5% 1% 2% 5% H1 日 126.9 0.54 3.5 521.56 475.88 416.23 370.55 323.60 262.68 H24 142.1 584.15 532.99 466.18 415.02 362.43 294.20 根据本工程所处地理位置，查浙江省短历时暴雨 （2003 年 2 月） 得，本工程区域年 24 小时平均最大降雨量 H24=145mm，其相应的 Cv=0.52，Cs/Cv=3.5；年 6 小时平均最大降雨量 H6=88mm，其相应的 Cv=0.50，Cs/Cv=3.5。各频率暴雨衰减指数按该图集推荐公式 n6,24=1+1.661lg(H6/H24)进行推算，各频率设计暴雨按公式 Hp=（1+Cv） =HKp 进行计算，得各频率设计暴雨值见表 2-4。 设计暴雨成果表（查暴雨图集） 表 2-4 不同重现期降雨量（mm） 时段 均值 (mm) Cv Cs/Cv 0.1% 0.2% 0.5% 1% 2% 5% H24 145 0.52 3.5 571.30 523.45 459.65 410.35 359.60 294.35 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 11 - H6 88 0.50 3.5 333.52 305.36 268.40 241.12 212.96 174.94 n6,24（暴雨衰减指数） 0.612 0.611 0.612 0.616 0.622 0.625 由表 2-3、2-4 比较可知，由实测资料分析得出的暴雨成果比查暴雨图 集计算所得的暴雨成果稍大，为安全计，决定取实测资料分析所得的暴雨 成果作为本次大坝安全评价的设计暴雨。 2.4.2 汇流时间 根据万分之一地形图，量得集云山水库设计流域特征参数见表 2-5。 集云山水库控制流域特征参数表 表 2-5 流 域 集雨面积 F(km2) 主流长度 L(km) 主流坡降 J(%) 集云山水库 2.2 3.18 3.68 由于本工程坝址以上集雨面积小于 50 km2，坝址处各频率汇流时间按 浙江省推理公式进行推求： Qm=0.278 Fh =0.278 4/13mJL 式中：洪峰径流系数，取 =0.9； h 设计净雨，mm ； F集雨面积， km2； L主流长度，km； 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 12 - m汇流参数，按 m=0.46Q0.154 计算； J主流平均坡度，以小数计； Qm洪峰流量，m 3/s； 汇流历时，h； 0.278单位转换系数。 经计算，集云山水库坝址各频率汇流时间计算结果见表 2-6。 集云山水库坝址处汇流时间计算成果表 表 2-6 频 率 0.1% 0.2% 0.5% 1% 2% 5% 集云山水库 汇流时间 （h） 1.34 1.37 1.43 1.47 1.53 1.62 2.4.3 设计雨型 24 小时概化雨型采用浙江省短历时暴雨 （2003 年 2 月）推荐的时 程分配： 老大项时段雨量末时刻排在 1821 点范围内（本工程计算取 19 点） 。 老二项时段雨量，紧靠老大项左边。 其余项时段雨量，按大小次序，奇数项时段雨量排在左边，偶数项 时段雨量排在右边，当排满 24 小时末时刻后，余下项从大到小全排在左 边。 设 计 中 取 时 段 与 流 域 汇 流 时 间 相 同 。 各 时 段 暴 雨 强 度 见 表 2-7、 表 2-9； 24 小 时 概 化 设 计 雨 型 见 表 2-8、 表 2-10。 2.4.4 设计净雨 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 13 - 设计净雨采用初损后损法进行扣损计算，按浙江省短历时暴雨 （2003 年 2 月）推荐的扣损量拟定初损为 20mm，后损为 1mm/h。设计净 雨过程见表 2-8、表 2 -10。 2.4.5 洪水过程线 根据集云山水库坝址处各频率汇流时间计算成果，取设计时段与汇流 时间相同，把 24 小 时 进 行 时 段 划 分 ， 然 后 根 据 推 求 的 设 计 净 雨 过 程 按 公 式 Q=0.278 （ h / ） F 绘制设计洪水过程线，见附图 2-2、2-3 。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 14 - 各时段暴雨强度（P=2%，=1.53h ） 表 2-7 BK K 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n=0.622 1 0.30 0.22 0.17 0.15 0.13 0.12 0.11 0.10 ik(mm/h) 83.68 25.07 18.01 14.56 12.44 10.97 9.88 9.04 8.36 HK=ik( mm) 128.03 38.35 27.56 22.28 19.03 16.78 15.12 13.83 12.79 BK K 项目 10 11 12 13 14 15 16 n=0.622 0.093 0.088 0.083 0.079 0.075 0.072 0.069 ik(mm/h) 7.80 7.33 6.93 6.58 6.27 6.0 5.75 HK=ik( mm) 11.94 11.21 10.60 10.06 9.59 9.17 8.80 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 15 - 洪水过程线表（P=2%） 表 2-8 时段 =1.53 小时 时段雨量 Hk(mm) 扣渗雨量 (mm) 时段净雨量 h (mm) 降 雨 强 度 h / (mm/小时) 洪 峰 流 量 (m3/s) Q=0.278 ipF 1 8.80 8.80 0 0 0 2 9.17 9.17 0 0 0 3 9.59 2.03 7.56 4.94 2.72 4 10.06 1.53 8.53 5.58 3.07 5 10.60 1.53 9.07 5.93 3.26 6 11.21 1.53 9.68 6.33 3.48 7 11.94 1.53 10.41 6.80 3.74 8 12.79 1.53 11.26 7.36 4.05 9 15.12 1.53 13.59 8.88 4.89 10 19.03 1.53 17.50 11.44 6.30 11 27.56 1.53 26.03 17.01 9.36 12 38.35 1.53 36.82 24.07 13.25 13 128.03 1.53 126.50 82.68 45.51 14 22.28 1.53 20.75 13.56 7.46 15 16.78 1.53 15.25 9.97 5.49 16 13.83 1.53 12.30 8.04 4.43 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 16 - 各时段暴雨强度（P=0.1%，=1.34h ） 表 2-9 BK K 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 n=0.612 1.00 0.31 0.22 0.18 0.15 0.14 0.12 0.11 0.10 ik(mm/h) 142.30 43.91 31.73 25.74 22.04 19.48 17.58 16.10 14.91 HK=ik( mm) 190.69 58.84 42.51 34.49 29.53 26.10 23.55 21.57 19.98 BK K 项目 10 11 12 13 14 15 16 17 18 n=0.612 0.098 0.092 0.087 0.083 0.079 0.076 0.073 0.07 0.067 ik(mm/h) 13.93 13.10 12.39 11.77 11.23 10.75 10.32 9.93 9.58 HK=ik( mm) 18.66 17.55 16.60 15.77 15.05 14.40 13.83 13.31 12.84 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 17 - 洪水过程线表（P=0.1%） 表 2-10 时段 =1.34 小时 时段雨量 Hk(mm) 扣渗雨量 (mm) 时段净雨量 h (mm) 降 雨 强 度 h / (mm/小时) 洪 峰 流 量 (m3/s) Q=0.278 ipF 1 12.84 12.84 0 0 0 2 13.31 7.16 6.15 4.59 2.53 3 13.83 1.34 12.49 9.32 5.13 4 14.40 1.34 13.06 9.75 5.23 5 15.05 1.34 13.71 10.23 5.63 6 15.77 1.34 14.43 10.77 5.93 7 16.60 1.34 15.26 11.39 6.27 8 17.55 1.34 16.21 12.10 6.66 9 19.98 1.34 18.64 13.91 7.66 10 23.55 1.34 22.21 16.57 9.12 11 29.53 1.34 28.19 21.04 11.58 12 42.51 1.34 41.17 30.72 16.91 13 58.84 1.34 57.50 42.91 23.62 14 190.69 1.34 189.35 141.31 77.78 15 34.49 1.34 33.15 24.74 13.62 16 26.10 1.34 24.76 18.48 10.17 17 21.57 1.34 20.23 15.10 8.31 18 18.66 1.34 17.32 12.93 7.12 2.4.6 集云山水库调洪演算 本工程水库调洪演算采用半图解双辅助曲线法进行计算，水库水位 库容关系曲线根据 2001 年 11 月瑞安市水利局勘测设计所测量队测绘的集 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 18 - 云 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 19 - 山水库库容地形图进行编制，水库调洪演算步骤及成果如下: 1、绘制集云山水库水位库容关系曲线 集云山水库水位库容关系曲线表 表 2-11 水位（m ） 库容（万 m3） 水位（m） 库容（万 m3） 94.5 0 111 65.59 100 2.97 112 76.99 101 4.44 113 89.21 102 6.68 114 102.22 103 9.73 115 116.01 104 13.54 116 136.61 105 18.11 116.4 136.70 106 23.53 117 146.11 107 29.89 118 162.57 108 37.26 119 179.92 109 45.55 120 198.10 110 55 水位库容关系曲线详见附图 04。 2、集云山水库水位溢洪道流量关系曲线 溢洪道流量按堰流公式计算： Q=MBh 3/2=1.4813.9h3/2=20.57h3/2。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 20 - 注：溢洪道堰顶入口边缘为钝角形，流量系数 M 值取 1.48。 库水位溢洪道流量关系表 表 2-12 库水位 H(m) 溢洪深度 (m) h3/2(m) 泄流量 Q (m3/s) 备 注 116.4 0 0 0 116.9 0.5 0.35 7.20 117.4 1.0 1.00 20.57 117.9 1.5 1.84 37.85 118.4 2.0 2.83 58.21 118.9 2.5 3.95 81.25 119.4 3.0 5.20 106.96 119.9 3.5 6.55 134.73 3、作调洪辅助曲线 HQ QV + QT 21 T 1=1.533600=5508S T 2=1.343600=4824S 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 21 - 调洪辅助曲线表 表 2-13 时段泄流量(万 m3)库水位 H(m) 溢洪深度 (m) 库容 V(万 m3) 调节库容 V0(万 m3) 泄流量 Q(m3/s) QT 1 QT 2 V0+ Q T1 (万 m3) V0+ QT 2 (万 m3) 116.4 0 136.70 0 0 0 0 0 0 116.9 0.5 114.52 7.82 7.20 3.97 3.47 9.87 9.56 117.4 1.0 152.58 15.88 20.57 11.33 9.92 21.55 20.84 117.9 1.5 160.88 24.18 37.85 20.85 18.26 34.61 33.31 118.4 2.0 169.40 32.70 58.21 32.06 28.08 48.73 46.74 118.9 2.5 178.14 41.44 81.25 44.75 39.20 63.82 61.04 119.4 3.0 187.12 50.42 106.96 58.91 51.60 79.88 76.22 119.9 3.5 196.26 59.56 134.73 74.21 64.99 96.67 92.06 4、调洪演算 起调水位：规定为水库正常蓄水位（116.4 m） 。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 22 - 调 洪 演 算 表 2-14 （P=2% ，T 1=1.533600=5508S） 时段 T1=0.42 小 时 入库流量 Q (m3/s) 平 均 入 库 流 量 (m3/s) 时段来水量 T1(万 m3) V0+ Q T12 (万 m3) 时段泄流量 Q T1(万 m3) 泄流量 Q (m3/s) 库水位 H (m) 1 0 00 0 2 0 0 1.36 0.75 3 2.72 0.75 0.27 0.49 2.90 1.60 4 3.07 2.08 0.75 1.37 3.17 1.75 5 3.26 3.08 1.14 2.04 3.37 1.86 6 3.48 3.80 1.39 2.53 3.61 1.99 7 3.74 4.40 1.62 2.95 3.90 2.15 8 4.05 4.93 1.83 3.32 4.47 2.46 9 4.89 5.56 2.08 3.78 5.60 3.08 10 6.30 6.56 2.49 4.52 7.83 4.31 11 9.36 8.38 3.29 5.97 11.31 6.23 12 13.25 11.32 4.75 8.62 29.38 16.18 13 45.51 22.75 12.18 22.11 26.49 14.59 14 7.46 25.16 13.89 25.22 117.54 6.48 3.57 15 5.49 14.84 6.80 12.35 4.96 2.73 16 4.43 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 23 - 调 洪 演 算 表 2-15 （P=0.1% ，T 2=1.343600=4824S） 时段 T2=1.34 小 时 入库流量 Q (m3/s) 平 均 入 库 流 量 (m3/s) 时段来水量 T2(万 m3) V0+ Q T2 1 (万 m3) 时段泄流量 Q T2(万 m3) 泄流量 Q (m3/s) 库水位 H (m) 1 0 01.27 0.61 2 2.53 0.61 0.20 0.41 3.83 1.85 3 5.13 2.26 0.73 1.52 5.18 2.50 4 5.23 4.03 1.33 2.75 5.43 2.62 5 5.63 5.32 1.78 3.69 5.78 2.79 6 5.93 6.33 2.15 4.46 6.10 2.94 7 6.27 7.12 2.46 5.09 6.47 3.12 8 6.66 7.78 2.72 5.63 7.16 3.45 9 7.66 8.51 3.02 6.25 8.39 4.05 10 9.12 9.54 3.46 7.18 10.35 4.99 11 11.58 11.07 4.18 8.67 14.25 6.87 12 16.91 13.76 5.59 11.59 20.27 9.78 13 23.62 17.95 8.08 16.75 50.70 24.46 14 77.78 34.33 18.97 39.33 45.70 22.05 15 13.62 37.41 21.17 43.88 118.06 11.90 5.74 16 10.17 21.98 10.66 22.10 9.24 4.46 17 8.31 18 7.12 7.72 3.72 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 24 - 调洪演算结果： P=2%，下泄最大流量 25.22m3/s，相应库水位 117.54m。 P=0.1%，下泄最大流量为 43.88m3/s，相应库水位 118.06m。 2.5 防浪墙顶高程复核 防浪墙顶高程按以下两种情况复核，取其较大值： 1、设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高。 2、校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。 防浪墙顶超高计算按碾压式土石坝设计规范 （SL274-2001）规定， 超高 Y 由下式计算: Y=R+e+A 式中:Y防浪墙顶在静水位以上的超高（m） ； R风浪沿坝坡的最大爬高(m)，按规范规定计算，详见下述； e坝前库水位风壅水面高度 (m)，按规范规定计算，详见下述； A安全超高（m） 。 该水库大坝为 4 级建筑物，根据规范要求： 设计工况：A=0.5m ； 校核工况：A=0.3m 。 2.5.1 设计波浪要素计算 波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式计算： 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 25 - =0.13th0.7（ ） 0.7 th 2Wghm2gHm)(7.01387.02 45.WgHthDm Tm=4.438hm0.5 式中：h m平均波高，m； Tm平均波周期，s； W计算风速， m/s，设计工况时采用相应洪水期多年平均最 大风速的 1.5 倍，取为 24.5m/s，校核工况时采用洪水期 多年平均最大风速，取为 16.3m/s； D风区长度，620m； Hm水域平均水深，m； g重力加速度，取 9.81m/s2。 平均波长 Lm 按下式计算： Lm= 2T 式中：L m平均坡长，m。 经计算，得各设计要素如下： 设计工况：h m =0.28m，T m=2.12s，L m=6.99m； 校核工况：h m=0.18m，T m=1.70s，L m=4.49m。 2.5.2 设计波浪爬高计算 根据规范要求，设计波浪爬高应根据工程等级确定，该水库大坝为 4 级坝，故采用累积频率为 4%的爬高值 R4%。 平均波浪爬高按下式计算： 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 26 - Rm= 21KwmLh 式中：R m平均波浪爬高，m； m坡度系数； K 斜坡的糙率渗透性系数，该大坝上游面为砌石护坡， 取 K =0.78； Kw经验系数。 经计算： 设计工况时，R m=0.57m/s，R 4%=1.900.57=1.08m； 校核工况时，R m=0.33m/s，R 4%=1.900.33=0.63m。 2.5.3 风壅水面高度计算 最大风壅水面高度按下式计算： e= cosmgHDKW2 式中:e计算点处的风壅水面高度，m； K综合摩阻系数，取 3.610-6； 计算风向与坝轴线的夹角，( )。 经计算：设计工况时，e 设 =0.01m；校核工况时，e 校 =0。 2.5.4 防浪墙顶高程复核 根据以上计算结果，得各种计算工况下的防浪墙顶高程见表 2-16。 集云山水库防浪墙顶高程计算成果表 表 2-16 计算工况 静水 位 R(m) e(m) A(m) 防 浪 墙 顶 高 程计 算 值 （m） 现状防浪墙顶 高程（m） 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 27 - （m ） 设计洪水 （P=2% ） 117.54 1.08 0.01 0.5 119.13 120.35120.38 校核洪水 （P=0.1%） 118.06 0.63 0 0.3 118.99 120.35120.38 根据上表计算结果，确定本次复核的防浪墙顶高程为 119.13m，该水 库现状实测防浪墙顶高程为 120.35120.38m ，由以上计算结果说明现状 防浪墙顶高程满足要求。根据浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库 大坝安全技术认定大纲（试行） （省水利厅，2003 年 3 月）规定，本工程 大坝防洪级别为 A 级。 2.6 溢洪道过流能力复核 集云山水库溢洪道位于大坝左岸，为开敞正槽式溢洪道，泄槽全长 56.5m，为山体开挖而成，能满足 1000 年一遇洪水的安全泄洪要求。根据 浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲(试用) (省水利厅，2003 年 3 月)规定，本工程溢洪道泄洪能力安全级别为 A 级。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 28 - 3 大坝渗流与结构稳定分析 3.1 渗流稳定分析 大坝渗流安全评估分析根据业主提供的坝体土料土工试验资料和现场 检查情况进行分析。 （一）现场检查法 坝基：没有发现异常渗水。 坝端：没有发现异常渗水。 下游坝坡面：没用发现异常渗水。 老放空涵管：出洞口有渗水。 坝址近区：没有发现阴湿、渗水等现象。 （二）根据坝体土料土工试验资料进行分析 根据 2008 年 4 月瑞安市集云山水库测压管工程竣工报告资料显 示，大坝土体防渗系数为 3.0410-51.2810-7cm/s，且分布规律性不强， 表明在大坝施工过程中未能严格控制好心墙部位的填土质量，为安全计， 该大坝近似按均质土坝进行渗流计算。坝体土料渗透系数 K 取具有代表性 的右 1、右 2、右 3 三孔渗透系数平均值作为设计参考值，K 取 5.3010- 6cm/s。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 29 - 渗流计算分析按下游有排水棱体的水力学方法进行渗流计算，按碾 压式土石坝设计规范规定，上游水位分四种情况： 正常蓄水位，116.40m； 设计洪水位，117.54m； 校核洪水位，118.06m； 库水位降至 1/3 坝高时，即为 102.32m。 渗流量计算采用如下公式计算： q=k LhH201 h0= 1 xkqy2 坝体各种运行情况渗流计算采用浙江大学研制的浸润线计算分析系统 进行分析计算。渗流计算结果见表 3-1。 渗流计算成果表 表 3-1 根据以上计算成果可知，K 取土工试验值时坝体单宽总渗流量小于 K 工 况 计算内容 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位 库水位降至 1/3 坝高 库水位(m) 116.40 117.54 118.06 102.32 K 取土工试验值 单宽渗流量(cm 2/sm) 0.0021 0.0024 0.0025 0.0002 K 取规范值 单宽渗流量(cm 2/sm) 0.04 0.045 0.048 0.0038 逸出点高程(m) 98.46 98.99 99.25 94.87 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 30 - 取规范值时坝体单宽总渗流量，说明该坝体土料渗透系数满足规范要求， 但老放空涵管出口有渗漏水现象。根据浙江省中型水库大坝安全鉴定及 小型水库大坝安全技术认定大纲（试行） （省水利厅，2003 年 3 月）认定， 该大坝渗流稳定安全评价级别为 B 级。 3.2 结构稳定分析 3.2.1 坝坡变形、裂缝情况 根据现场检查来看： 坝顶：受车辆通行的影响，坝顶现状低洼不平，防浪墙有裂缝。 坝端：坝体与岸坡连接处没有发现裂缝、崩塌、溶蚀、隆起、塌坑等 异常现象。 坝址近区：没有发现沉陷、隆起等异常现象。 上下游坝坡：上游坝坡面为干砌石护坡，砌石缝间长有杂草，石块粒 径偏小，有局部风化现象。下游坝坡高程 101.45m 以下为排水棱体，高程 101.45m 以上为土坡，坡面杂草丛生。由于坡面长期受水流冲刷影响，坝 坡表面局部土体有变形与水土流失现象。 溢洪道：没有发现沉陷、变形等异常现象。 从以上分析可知，坝顶及上下游坝坡面存在影响其正常使用的缺陷， 但目前尚不危及大坝安全运行，其它部位不存在危及大坝正常使用的变形 和裂缝现象。根据浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全技 术认定大纲（试行） （省水利厅，2003 年 3 月）规定，确定本工程大坝坝 顶、坝坡、坝端、溢洪道的变形和裂缝情况安全级别为 B 级。 3.2.2 坝坡稳定分析 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 31 - 1、大坝断面结构情况 拦水坝为粘土心墙坝，最大坝高 25.70m，坝顶高程为 119.45119.58m，坝顶宽度 2.32.7m，坝顶长度为 215m，上游坝坡面从 上到下分别为 1:1.93、1:1.43、1:6.0，均为干砌石护坡，高程 112.92m 处为 宽 5.5m 的马道。下游坝坡面坡比从上到下分别为 1:2.52、1:9.17、1:2.72 ， 其中高程 101.45m 以下为排水棱体，底宽 19m，高程 101.45m 以上到坝顶 为土坡。坝体粘土防渗心墙底宽 19.50m，顶宽 4.30m，顶高程 118.52m。 以上都是根据业主提供的图纸、资料及现场测量、踏勘所得。 2、稳定计算分类 稳定计算按碾压式土石坝设计规范规定分两种情况：正常运用情 况（设计情况）和非常运用情况（校核情况） 。 正常运用情况包括： 上游正常蓄水位时下游坝坡的稳定计算; 上游设计洪水位时下游坝坡的稳定计算; 上游水位最不利时上游坝坡的稳定计算（对于简单坝体剖面最不利 水位取坝底以上 1/3 坝高处） 。 非常运用情况包括： 上游校核洪水位时下游坝坡的稳定计算; 水库水位骤降时上游坝坡的稳定计算。 集云山水库属等工程，大坝为 4 级建筑物，根据碾压式土石坝设 计规范 （SL274-2001）规定，土坝坝坡容许最小抗滑稳定安全系数为： 正常运用情况时取 1.15，非常运用情况时取 1.05。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 32 - 3、计算参数取值 校核洪水位：118.06m 设计洪水位：117.54m 正常蓄水位：116.40m 坝顶高程：119.45m 库水住降至 1/3 坝高时：102.32 m 上游坝脚高程：94.50m 水库水位骤降：水位从正常蓄水位 116.40m 放空至 94.50m，放空时间 3 天。 4、计算原理 坝坡稳定分析采用瑞典圆弧法，应用浙江大学研发的边坡稳定分析程 序 STAB 进行计算。计算公式如下： sinseccosec212Wtgbr Cbk 式中： b条块宽度； W1在坝块水位以上的条块实重； W2在坝块水位以下的条块实重； 作用于条块底面的孔隙压力； 条块的重力线与通过条块底面中点的半径之间的夹角； C、 坝体材料的粘聚力和摩擦角。 5、稳定计算时土体指标的选用 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 33 - 大坝基础为中风化凝灰岩，土体指标主要为筑坝材料的力学指标。根 据瑞安市集云山水库测压管工程竣工报告 ，选用的土体力学指标见表 3-2。 坝体各种运行情况的浸润线计算直接采用浙江大学研制的渗流计算软 件进行计算，计算结果见表 3-1。 坝体及坝基主要力学指标表 表 3-2 固结快剪 部位 湿容重 (KN/m3) 饱和容重 (KN/m3) 凝聚力(kpa) 内摩擦角() 坝体 18.36 18.90 29.79 20.71 坝基 28.0 / / 40 6、稳定分析计算成果 各工况坝坡稳定分析采用瑞典圆弧滑动方法，其计算成果见表 3-3。 各工况坝坡稳定分析计算成果表 表 3-3 正常运用情况 非正常运用情况 计算工况 坑滑稳定安 全系数 1.465 1.43 1.471 1.373 1.587 K 允 1.15 1.05 从上表可知，坝体上下游坝坡抗滑稳定安全系数在各工况下均大于允 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 34 - 许安全系数K 允 ，满足抗滑稳定安全要求。根据浙江省中型水库大坝安 全鉴定及小型水库大坝安全技术认定大纲（试行） （省水利厅，2003 年 3 月）规定，本工程大坝坝坡稳定安全级别为 A 级。 4 白蚁危害 瑞安市地处浙江省东南沿海，属亚热带海洋性季风气候，该地区植物 茂密，雨量充沛，气候温和，属白蚁多滋生带。白蚁是群栖性昆虫，它不 断在土坝上分群、蚕食、筑巢，汛期到来，水位高涨，水流渗入蚁道、蚁 穴，造成堤坝管涌、跌窝和滑坡等险情。如不及时采取措施治理，任其发 展，后果不堪设想。集云山水库坝体在 2004 年发现有白蚁，业主请专业 人员进行了防治。 从坝体白蚁的检查情况来看，发现有白蚁活动现象，但目前尚未危及 大坝安全运行。根据浙江省中型水库大坝安全鉴定及小型水库大坝安全 技术认定大纲（试行） （省水利厅，2003 年 3 月）规定，确定本工程大坝 坝坡白蚁危害情况安全级别为 B 级。 瑞安市集云山水库大坝安全技术认定综合评价报告 平阳县水利水电勘测设计所 - 35 - 5 金属结构安全复核 金属结构安全复核主要是复核水库大坝泄洪、输水建筑物的闸门、启 闭机等在现状条件下能否满足正常启闭和安全运行。 本次金属结构安全复核主要根据现场检查及水库管理人员的介绍来复 核。 集云山水库现状金属结构主要在放空隧洞的进水口部位，包括闸门、 拉杆和启闭机及其它配套设施。放空