牛角坡大坝安全综合评价报告.doc

工程设计证书编号：A143004514工程勘察证书编号：181147-ky 湖南省赫山区 牛角坡水库 小（2）型水库大坝安全综合评价报告（审定稿）益阳市水利水电勘测设计研究院二一一年九月设计单位：益阳市水利水电勘测设计研究院设计证号：A143004514(水利行业乙级)勘察证号: 181147-ky(岩土工程乙级)院 长：贾鹏辉总工程师：向新颜审 查：庄 稼项目负责：周益安参加人员：张群武 周益安 刘巧南陈跃清 陈 恒 黎 敏目 录牛角坡水库工程位置图牛角坡水库枢纽平面布置图牛角坡水库主要工程特性表1、概述1.1鉴定工作概况1.2工程概况2、现场安全检查及存在的主要问题2.1大坝2.2泄水建筑物2.3输水建筑物2.4其他附属建筑物2.5近坝库岸2.6结论3、工程质量评价3.1工程地质及水文地质条件评价3.2工程施工质量复核与评价3.3工程现状质量检测与评价3.4结论4、大坝运行管理评价4.1水库大坝的管理机构、体制及规章制度4.2大坝运行4.3大坝维修4.4大坝安全监测4.5结论5、防洪标准复核5.1设计洪水复核5.2调洪演算5.3水库抗洪能力复核5.4结论6、渗流安全评价6.1坝体渗流安全评价6.2其他建筑物渗流安全评价6.3结论7、结构安全评价7.1大坝结构安全评价7.2其他建筑物结构安全评价7.3结论8、抗震安全复核9、结论与建议9.1结论9.2建议附图1、牛角坡水库枢纽工程平面布置图2、牛角坡水库大坝纵剖面图3、牛角坡水库大坝横断面图4、牛角坡水库溢洪道平面图、纵剖面图5、牛角坡水库涵管纵、横剖面图牛角坡水库主要工程特性表序号指 标 名 称单位原设计本次复核备 注一水文1集雨面积km20.560.562干流长度km0.820.823干流平均坡降33334多年平均降雨量mm1482.71482.75P=5.0%时设计暴雨H24面mm220.6220.6P=0.5%时设计暴雨H24面mm336.0336.06设计洪水标准及流量m3/s/6.78P=5.0%设计洪水总量万m3/10.8校核洪水标准及流量m3/s/10.84P=0.5%校核洪水总量万m3/17.3二水库1水库水位校核洪水位m149.17149.10P=0.5%设计洪水位m148.93148.88P=5%正常蓄水位m148.35148.35相对高程死水位m137.20137.202正常蓄水位时水库面积亩60603库容总库容（校核洪水位）万m312.1211.98正常蓄水位库容万m311.6411.54死库容万m30.750.75三洪水最大下泄流量1设计洪水位时最大泄量m3/s6.016.23P=5.0%2校核洪水位时最大泄量m3/s10.2410.53P=0.5%四主要建筑物1坝型式均质土坝均质土坝坝顶高程m149.80149.80最大坝高m15.5015.50坝顶宽m5.05.0坝顶轴线长m80.080.02泄水建筑物溢洪道型式岸边正槽式岸边正槽式堰顶型式矩形明渠矩形明渠进口地板高程m148.35148.35进口段净宽m6.06.0溢洪道全长m80.080.0消能形式无消能设施无消能设施3输水建筑物（1）输水涵输水涵管碑石箱涵全线封堵涵管全长m85.0/进口底高程m137.20/底板纵坡1/210/内孔尺寸m0.450.8/五工程效益1灌溉面积亩6006002可养鱼水面亩553防洪保护耕地面积亩/42004影响人口数量人/45005下游主要城镇及交通干线情况距重要城镇距离km3535益阳市km7.57.5泥江口镇距公路干线距离km2020S2081、概述1.1鉴定工作概况1.1.1工作安排和进度受项目法人委托，我院承接了牛角坡水库大坝安全综合评价工作，具体工作安排与进度见表1.1。工作安排与进度表 表1.1序号时间工作内容备注12011.7.11成立牛角坡水库大坝安全论证工作小组包括水文、地质、水工等技术人员22011.7.13地形图测量实地踏勘查阅有关历史档案资料复核确认有关基本资料（如：F、L、J等）32011.7.15防洪安全复核42011.8.10地质勘察（外业）52011.8.15现场安全检查62011.8.20提交地勘报告72011.8.25复核渗流安全在水文、地质成果基础上复核82011.8.30复核结构安全92011.9.5复核抗震安全、金属结构安全102011.9.10编制完成赫山区牛角坡水库大坝安全综合评价报告1.1.2提供的成果报告赫山区牛角坡水库大坝安全综合评价报告包括：现场安全检查评价、工程质量评价、大坝运行管理评价、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。主要结论如下：工程质量评价为不合格，大坝运行管理评价为差，防洪安全性评价为B级，渗流安全性评价为C级，结构安全性评价为B级，根据水库大坝安全评价导则SL258-2000之大坝综合评价方法，牛角坡水库大坝评定为三类坝。益阳市水利局组织专家对安全鉴定成果进行了核查，确定牛角坡水库大坝为三类坝。1.2工程概况1.2.1水库工程位置牛角坡水库位于益阳市赫山区泥江口镇高洞村，东径11216、北纬2825，位于资水一级支流志溪河流域，大坝下游距泥江口20km,距省道S308线4km。该水库坝址以上控制集雨面积0.56km2，干流长度0.82km，干流平均坡降33，库区风区长度为140m，水域平均水深为13m，多年汛期最大平均风速为12.0m/s。1.2.2主要效益牛角坡水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（2）型水利工程。水库设计总库容12.12万m3，正常库容11.64万m3，死库容0.75万m3，本次复核总库容11.98万m3；水库设计灌溉面积600亩，受益人口1200人；水库有可养鱼水面5亩；水库下游防洪保护面积4200亩，保护人口4500人。1.2.3枢纽的主要建筑物及其特性参数水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成。大坝为均质土坝，坝顶高程149.80m(相对高程，以溢洪道控制段进口处底板控制点高程为148.35m，下同)，最大坝高15.50m，坝顶宽5.0m，坝顶轴线长80m。大坝上游从上往下坡比为1：2.6、1:2.0，上游高程142.30m设有一级平台；大坝下游从上往下坡比为1：2.0、1:3.1、1:2.2，下游高程143.45m、138.20m处设平台，平台宽分别为3.0m、4.5m。溢洪道位于大坝右岸山体，为岸边正槽式，控制段为矩形明渠，控制段长12m，底板宽6m，进口底板高程148.35m；泄槽段长68m，底板宽64m。现状溢洪道未衬砌，经多年运行，毁坏严重，陡坡段两侧无导墙，另外，溢洪道控制段兼做建筑物连接通道，影响泄洪。输水涵管距左坝端约27m处，净尺寸为0.450.8m碑石箱涵，设计最大放水流量0.2m3/s，全长85m，进口底板高程为137.20m，底板纵坡1/210，现状涵管四周渗漏严重。1.2.4工程的简要建设过程牛角坡水库始建于1954年6月，1958年12月竣工，坝顶高程149.80m，可蓄水量11.64万m3，原设计灌溉面积600亩，现实际灌溉面积500亩。牛角坡水库由原益阳县水电局设计并提供技术指导，由原岩子潭（公社）组织有关技术人员及当地群众进行施工。水库枢纽工程施工时就地取土、人工夯实，填筑土料多为两岸山坡残坡积物，大坝清基不彻底。1.2.5工程存在的主要问题（1）大坝坝基渗漏严重坝体渗漏：大坝为均质土坝，整体填筑质量一般，其土体土主要为残坡积土、粉质粘土和砾质重壤土组成，土体在长期的渗透水流作用下，结构遭到一定程度的破坏，透水性也较强；为中等透水层，渗透系数不满足K110-4cm/s规范要求。大坝坝基泥质页岩夹变质板岩为中等风化程度，由于坝体填筑时对基础清除不彻底，从而导致其岩体与填筑土体接触不紧密，坝体与基岩接触面形成接触冲刷或接触流失出现渗漏。现场压水试验表明，大坝下伏强风化岩石的透水率较大，表层岩石透水率为11.316.2Lu，渗漏现象明显。大坝两岸山体出露基岩为石英砂岩，风化程度高，节理、裂隙发育好，岩石较破碎，通过现场压水试验查明，两岸山体上部岩体透水率为13.318.2Lu，透水率较大，为中等透水带，渗漏现象较为严重。（2）泄洪设施配套不完善溢洪道位于右坝端，为岸边正槽式，控制段为矩形明渠，现状溢洪道控制段未衬砌，经多年运行，毁坏严重，影响泄洪；陡坡段两侧无导墙；出口无消能设施，另外，溢洪道控制段兼做建筑物连接通道，影响泄洪，危及大坝安全。（3）输水设施不满足要求输水涵管为碑石箱涵结构，经过多年运行已部分损坏脱落，部分条石错位，造成涵管渗漏及堵塞严重，涵管周围土体已经空虚，四周渗漏严重，给大坝安全造成隐患。（4）大坝坝脚无排水设施，渗透水流冲刷坝体带走泥沙。（5）防汛通道不满足防汛管理要求水库现有建筑物连接通道长0.3km，其路面均为土质路面，未做加固处理，经多年运行，路面破坏严重，坑坑洼洼，无法满足防汛物质的及时调运，急需进行路面整修硬化，以利于水库防汛及管理。（6）大坝目前无任何观测设施和设备，不满足土石坝安全监测技术规范SL60-94的要求。（7）水库管理所无值班室。2、现场安全检查及存在的主要问题根据国务院颁发的水库大坝安全管理条例和水利部颁发的水库大坝安全鉴定办法，益阳市水利局大坝安全鉴定领导小组组织益阳市水利局、益阳市水利水电勘测设计研究院、赫山区水利局、泥江口镇水利管理站等有关单位的专家和工程技术人员于2011年8月15日对牛角坡水库大坝进行了现场安全检查，主要采用目测、现场测量、检查运行管理单位记录资料等方法进行现场安全检查。2.1大坝大坝为均质土坝，坝顶高程149.80m，最大坝高15.50m，坝顶宽5.0m，坝顶轴线长80m。大坝上游从上往下坡比为1：2.6、1:2.0，上游高程142.30m设有一级平台；大坝下游从上往下坡比为1：2.0、1:3.1、1:2.2，下游高程143.45m、138.20m处设平台，平台宽分别为3.0m、4.5m。该水库大坝渗漏严重，下游坝坡脚多出逸出点逸出，渗漏量约每s18L，且渗漏水冲刷坝体，影响坝体稳定。大坝上游坡面原为草皮护坡，经多年来的风吹浪打，导致坝坡土体被冲刷掏空，上游坡坑洼不平。大坝下游坡原有草皮护坡，部分已毁坏，导致坝体水土流失严重，部分甚至塌陷。2.2泄水建筑物溢洪道位于大坝右岸山体，为岸边正槽式，控制段为矩形明渠，控制段长12m，底板宽6m,底板纵坡1/100，进口底板高程148.35m；泄槽段长68m，底板宽64m,底板纵坡1/4.4。现状溢洪道未衬砌，经多年运行，毁坏严重，陡坡段两侧无导墙，另外，溢洪道控制段兼做建筑物连接通道，影响泄洪。2.3输水建筑物现有输水涵管结构为三合土墓碑衬砌，距左坝端约27m处，净尺寸为0.450.8 m碑石箱涵，设计最大放水流量0.2m3/s，全长85m，进口底板高程为137.20m，底板纵坡1/210。当库水位较高时，沿涵渗漏较严重。2.4其他附属建筑物大坝坝脚无排水设施，渗透水流冲刷坝体带走泥沙。水库现有防汛通道路面为土质路面，未做加固处理，经多年运行，路面破坏严重，坑坑洼洼，防汛物质难以调运。大坝目前无任何安全监测设施和设备，不满足土石安全监测技术规范SL60-94的要求。水库无防汛值班室。2.5近坝库岸水库周围植被覆盖较好，库盆两岸无大的溪流，主要受上游汇水区降雨地表径流的季节性补给，固体径流来源较小，无大的淤积问题及滑坡、崩塌等库岸稳定问题。库区地表分水岭宽厚，无低矮邻谷和垭口存在，封闭条件良好，因此，不存在库区渗漏问题。2.6结论现场安全检查表明，大坝存在坝体、坝基渗漏。其次，现状溢洪道未衬砌，经多年运行，毁坏严重，陡坡段两侧无导墙，不能安全泄洪。另外输水涵管为三合泥砌条石箱涵结构，经过年运行，老化逐年加剧，导致管周渗漏严重。根据检查所发现的问题，严重影响牛角坡水库大坝的安全运行，根据大坝安全鉴定办法的有关规定，专家组确定牛角坡水库大坝为三类坝。3、工程质量评价3.1工程地质及水文地质条件评价3.1.1前言为配合牛角坡水库安全鉴定工作，受益阳市赫山区水利局委托，我院于2011年8月10日至2011年8月20日对水库大坝及建筑物进行了安全鉴定阶段地质勘察，并编写了本阶段工程地质勘察报告。主要目的是查明坝址、坝体及两岸山体的工程地质情况，找出渗漏原因及影响坝体安全的不利因素，获取坝基及两岸岩层的各项物理指标，提出设计所需的有关地质参数，为大坝的安全鉴定提供必需的地质依据。本次勘察共钻孔4个，最大孔深30.0m最小孔深6.0m，总进尺83m。所完成的勘探试验工作量见表3-1。 完成工作量一览表 表3-1序号项目名称单位数量11：1000地质平面测绘km212库区地质构造调查工日23钻孔m/孔83/44取原状土(岩)样组125压水试验段/孔8/46注水试验段/孔12/43.1.2坝区地形地貌水库坝区属构造剥蚀丘陵地貌，坝端两岸山顶高程一般为120160m，库底宽缓，两岸地形较为对称，左岸山坡角4565，右岸山坡角4060。坝址区岩层产状15252050。坝址区未见有滑坡、崩塌等不良物理地质现象，自然山坡较稳定。3.1.地层岩性库区出露地层主要为第四系覆盖层和元古界板溪群（Pt）岩层。由新到老分述如下：（1）第四系覆盖层人工填土（Qs）：红褐色，以残坡积土为主，主要由粉质粘土、粘土、粘土夹沙、砂卵石组成，沙为粗砂，卵石直径约3mm-8mm，极为疏松。为坝体人工填筑土，分部不均匀，物理力学性质差异较大。冲积堆积（Q4al）：主要为粉质粘土层夹少量砂卵砾石，黄褐色，含黑色铁锰质结核。结构较密实，含水量较低，可-硬塑状。分布较均匀，物理力学性质差别不大。残坡积土（Qedl ）：黄褐色、红褐色，为砂质板岩的风化产物，主要以砾质粘土为主，局部呈粘土状，结构较紧密，分布较广。（2）元古界板溪群（Pt）岩层元古界板溪群岩层在该区域分布较广泛，坝区出露地层为主要为泥质页岩夹变质板岩，黄色、黄褐色，呈厚层块状，两岸山体风化程度较高，岩石节理、裂隙较发育。3.1.地质构造坝区位于雪峰山弧形构造东北转折端，受其影响，区域内褶皱构造发育，但运动年代久远，早已稳定，区内无新的构造活动，相对稳定。根据中国地震动参数区划图（1:400万）（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地地震基本烈度为度，属相对稳定地区。区内未见大的断裂或活动断裂通过，区域稳定性较好。3.1.水文地质条件坝区地下水主要为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水，为简单型水文地质条件。基岩裂隙水储存运移于基岩裂隙中，接受大气降水、地表水、上部松散堆积层孔隙水补给，向相对低洼处排汇，水量较贫乏。松散堆积层孔隙水储存运移于第四系松散堆积层孔隙中，接受大气降水及地表水补给，并与地表水呈季节性互补关系，富水性、水位变化、排泄条件受堆积物孔隙度、周边地表水体等多种因素制约。地下水对构筑物钢筋砼无腐蚀作用。本次勘探对坝基及两岸山体基岩进行了压水试验共计10段/5孔、坝体注水试验12段/4孔，试验成果见表3-2、表3-3。根据水利水电工程地质勘察规范GB50287-99附录J岩土渗漏分级标准，按渗透试验K值和透水率q值进行分级，将该坝区分为两个透水带：中等透水带：主要为部分坝体填筑土、两岸山体残坡积层，该区风化剥蚀现象较严重，岩土体密实度低，呈中等透水性。相对不透水带：主要为弱微风化岩体中。注水试验成果 表3-2钻孔编号试验深度(m)试验段长(m)试段高程(m)PQ曲线透水率(Lu)岩芯采取率ZK115.520.55.0134.3129.3B18.280%20.524.54.0129.3125.3B8.685%ZK211.516.55.0138.3135.3B13.679%16.520.54.0135.3131.3B8.286%ZK310.515.55.0139.3134.3B13.480%15.519.54.0134.3130.3B5.786%ZK49.514.55.0140.3135.3B13.384%14.518.54.0135.3131.3B6.985%压水试验成果 表3-3钻孔编号试验深度（m）试验段长（m）试段高程（m）试验方法渗透系数（cm/s）ZK11.53.92.4148.3145.9钻孔常水头注水试验3.410-44.87.02.2145142.86.510-47.510.63.1142.3139.23.810-41114.03.0138.8135.86.810-4ZK21.53.82.3148.31469.210-44.66.92.3145.2142.95.510-47.510.63.1142.3139.26.210-4ZK32.04.52.5147.9145.42.910-45.07.02.0144.9142.96.510-47.510.53.0142.4139.46.810-4ZK41.53.52.01421403.610-44.57.82.3139135.76.810-43.1.6工程地质条件评价根据钻孔资料，大坝为均质土坝，整体填筑质量一般，透水性较强；为中等透水层；大坝坝基泥质页岩夹变质板岩风化程度较强，岩石节理裂隙较发育，由于坝体填筑时对基础清除不彻底。大坝存在坝体和坝基渗漏问题。3.2工程施工质量复核与评价（1） 大坝大坝为均质土坝，坝顶高程149.80m，最大坝高15.50m，坝顶宽5.0m，坝顶轴线长80.0m。大坝整体填筑质量一般，其施工方法是采用木夯和石夯实，坝体填筑土料主要来源于附近山坡，为碎屑岩风化后的残坡积物，成分以含少量砾的粉质粘土和砾质重壤土为主，土体中杂质含量高，土料均一性差，填土性质不均一，孔隙率较大，透水性较强，导致大坝渗漏；大坝清基时未彻底，未进行深层开挖，且未对接触带部位进行防渗处理，导致上部坝体与坝基接触不甚紧密，容易形成渗漏通道，整体工程质量较差。（2）其他建筑物溢洪道位于大坝左坝端山体，型式为岸边正槽式，溢洪道底板及两侧基底均为基岩。进口段为为上坝公路，控制段坡角较陡，边坡稳定性及抗冲刷能力差，且长年失修，严重冲毁变形，且淤积严重，杂草丛生。影响大坝安全泄洪。涵管为三合泥砌条石箱涵结构，涵管基础为基岩，受当时物质条件限制，块石易风化，砂浆的拌制质量较差，经过几十年的运行，构成涵管的条石中之间砂浆经过多年运行已部分损坏脱落，部分条石错位，造成涵管渗漏及堵塞严重，涵管周围土体已经空虚，存在渗漏通道，当库水位较高时，沿涵渗漏较严重。3.3工程现状质量检测与评价（1）大坝渗漏严重水库大坝为均质土坝，坝体填筑土料主要来源于附近山坡，为碎屑岩风化后的残坡积物，成分以含少量砾的粉质粘土和砾质重壤土为主，土体中杂质含量高，土料均一性差，填土性质不均一，孔隙率较大，透水性较强，导致大坝渗漏。通过现场注水试验，填土渗透系数值为7.210-47.410-4cm/s，渗透系数不满足K110-5cm/s规范要求。大坝坝基泥质页岩夹变质板岩为中等风化程度，岩石节理裂隙较发育，由于坝体填筑时对基础清除不彻底，从而导致其岩体与填筑土体接触不紧密，当库水位较高时，坝体与基岩接触面形成接触冲刷或接触流失出现渗漏。现场压水试验表明，大坝下伏强风化岩石的透水率较大，表层岩石透水率为11.316.2Lu，渗漏现象明显。大坝两岸山体出露基岩为石英砂岩，山体外观为山舌状，向河床延伸较远，长期在水的作用下，风化程度高，节理、裂隙发育好，岩石较破碎，通过现场压水试验查明，两岸山体上部岩体透水率为13.318.2Lu，透水率较大，为中等透水带，渗漏现象较为严重。大坝各区物理力学性质指标推荐值见表3-4。（2）其他建筑物溢洪道位于大坝左坝端山体，型式为岸边正槽式，溢洪道底板及两侧基底均为基岩。进口段为为上坝公路，控制段坡角较陡，边坡稳定性及抗冲刷能力差，且长年失修，严重冲毁变形，且淤积严重，杂草丛生。影响大坝安全泄洪。涵管为三合泥砌条石箱涵结构，涵管基础为基岩，受当时物质条件限制，块石易风化，砂浆的拌制质量较差，经过几十年的运行，构成涵管的条石中之间砂浆经过多年运行已部分损坏脱落，部分条石错位，造成涵管渗漏及堵塞严重，涵管周围土体已经空虚，存在渗漏通道，当库水位较高时，沿涵渗漏较严重。3.4结论（1）牛角坡水库位于雪峰山脉东北转折端，属构造剥蚀丘陵地貌。从区域地质上看，库区大体位于新华夏系雪峰弧形构造北段向东偏转部位末端附近，两岸植被覆盖良好。坝址区未见有滑坡、崩塌等不良物理地质现象，自然山坡较稳定。（2）工程区范围内地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，场地地震基本烈度为度。（3）水库存在坝体和坝基渗漏等工程地质问题，建议对大坝进行防渗处理；对溢洪道进行整修加固；封堵输水涵，新开输水隧洞。（4）在下阶段除险加固初步设计时，应补充适当的地勘与试验工作，详细查明大坝及附属建筑物的地质情况，复核本阶段相关地质参数，对天然建筑材料等进行详细调查。综上，牛角坡水库大坝工程质量评价为：不合格。 工程区岩土物理力学指标建议值表 表3-4土类含水率W(%)湿密度(g/cm3)干密度s(g/cm3)孔隙比e比重Gs液限WL(%)塑限Wp(%)液性指数IL塑性指数Ip压缩系数v1-2(Mpa-1)压缩模量(MPa)内摩擦角()凝聚力CKPa垂直渗透系数kv(cm/s)水平渗透系数kH(cm/s)允许渗透坡降（流土）允许承载力CqsCqs坝体填土32.51.781.341.022.7342.123.00.4819.10.6253.8616.617.218.517.57.210-47.410-40.5/泥质页岩 夹变板岩强风化中厚层状泥质页岩夹变质板岩密度r=2.60g/cm3 饱和抗压强度Rc=1822MPa 抗剪：f=0.50 抗剪断：f=0.60 c=0.01MPa fk=800kpa弱风化中厚层状泥质页岩夹变质板岩（Pt）泥质页岩夹变质板岩（Pt）密度r=2.70g/cm3 饱和抗压强度Rc=2634MPa 抗剪：f=0.58 抗剪断：f=0.75 c=0.20.3MPa fk=1500kpa说明：此表中各力学指标平均值均为土的室内试验成果的算术平均值。4、大坝运行管理评价4.1水库大坝的管理机构、体制及规章制度牛角坡水库自建成后即由赫山区泥江口镇水利管理站管理，无专职管理人员，而是聘请附近居民代为管理。水库无防汛值班室和防汛物质仓库等，无法满足水库正常管理及防汛工作的需要，影响水库防汛工作。另外，牛角坡水库现有防汛调度及抢险条件差，无水文测报及安全监测设施。4.2大坝运行牛角坡水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成。该水库始建于1954年6月，1958年12月竣工蓄水，水库由原益阳县水电局设计并提供技术指导，由原岩子潭（公社）组织有关技术人员及当地群众进行施工。水库枢纽工程施工时就地取土、人工夯实，填筑土料多为两岸山坡残坡积物，大坝清基不彻底。2003汛期水库高水位时坝脚发现细泥沙随水流出，并逐年加剧。2008年汛期低位输水涵出现管涌现象。溢洪道未配套加固，1989年垮塌，至今一直未进行加固维修，水库一直控蓄运行。当水库水位达148.00m时，发现下游坝坡脚多出逸出点逸出，且渗漏量较大。4.3大坝维修水库运行以来，没有对水库过行过大的维修，只是做了一些小范围的应急处除处理。 因资金困难，水库出现的其他险情均未得到有效根治，近年来一直控蓄运行。4.4大坝安全监测由于该水库属小（2）型水库，没有设立资料库，加上管理人员经常变动，经费紧张，到目前为止，大坝安全监测方面无任何观测设施和设备，不满足土石坝安全监测技术规范SL60-94的要求。4.5结论（1）牛角坡水库制定了水库管理规章制度及年度工作计划，基本按审定的年度防洪及调度计划合理运用，但缺乏水文测报。（2）大坝曾针对严重险情进行过针对性加固处理，但受资金限制，部分问题未得到根治，目前水库仍存在着坝基渗漏、输水设施渗漏、溢洪道破坏等问题。（3）大坝安全监测方面无任何观测设备设施，都是凭外表观察，不利于问题的及时发现。综上，牛角坡水库大坝运行管理评价为：差。5、防洪标准复核5.1设计洪水复核5.1.1工程等级及洪水标准牛角坡水库设计总库容12.12万m3（本次复核值），正常库容10.50万m3，水库原设计灌溉面积600亩，现实际灌溉面积500亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000和防洪标准GB50201-94的有关规定，确定牛角坡水库为小（2）型水库，属等工程，主要建筑物级别为5级。牛角坡水库位于低山丘陵区，水库大坝为均质土坝，遵照水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000和防洪标准GB50201-94的有关规定，此次复核确定其防洪标准为：20年一遇设计，200年一遇校核。5.1.2基本资料牛角坡水库位于湖南省益阳市赫山区泥江口镇高洞村，居东径11216、北纬2825，属资江一级支流志溪河流域。水库坝址控制集雨面积0.56km2，坝址以上干流长度0.82km，干流平均坡降为33。库区内多为低山丘陵地带，地表植被覆盖一般。流域内无大的水利工程，该水库无外引面积。牛角坡水库缺乏完整的、长系列的水文实测资料，故本次洪水复核参照湖南省暴雨洪水查算手册（1984年9月出版，以下简称查算手册）的方法推算。5.1.3设计暴雨牛角坡水库坝址控制集雨面积为0.56km2，小于500km2，符合查算手册的适应范围。根据牛角坡水库所处地理位置和控制集雨面积，查查算手册图三得流域中心H24点均=112mm，由图四查得变差系数Cv=0.49，由设计频率p及Cv=0.49查表(二)得Kp=5.0%=1.97、Kp=0.5%=3.00。则20年一遇点雨量为1121.97=220.6mm，200年一遇点雨量为1123.00=336.0mm。由查算手册图一知该流域属暴雨一致区第7区。根据本水库集雨面积为0.56km2，在10 km2以内，可视为设计点雨量已笼罩水库集雨面积，不必进行点、面的转换，点、面雨量折算系数取1，则20年一遇面雨量为220.6mm，200年一遇面雨量为336.0mm。其它有关参数的查算结果见表5.1.3。牛角坡水库设计暴雨参数表5.1.3项 目单 位P=5%P=0.5%备 注Kp1.973.001、集雨面积F=0.56km22、统计参数H24点均=112mmCv=0.49Cs=1.7153、点面关系系数=14、降雨初损I0=27mmH24点mm220.6336.0H24面mm220.6336.0n20.6650.610n30.7230.696H1mm82.5109.6H3mm119.1168.2H6mm150.3220.5H12mm182.1272.2H3- H1mm36.758.6H6-H3mm31.152.2H12-H6mm31.851.7H24-H12mm38.563.8R总mm193.6309.00.750.80R上mm145.2247.25.1.4设计洪峰流量牛角坡水库坝址控制集雨面积0.56km2，坝址以上干流长度0.82km，干流平均坡降33。根据牛角坡水库库区的地理位置查查算手册，属产流分区第区，降雨初损为27mm。利用推理公式求得牛角坡水库二十年一遇的地面洪峰流量为6.7m3/s，二百年一遇的地面洪峰流量为10.7m3/s，其它有关参数见表5.1.4。牛角坡水库设计洪水参数表5.1.4项 目单 位P=5%P=0.5%2.962.96m0.2460.246h1.801.60Q上mm3/s6.710.7Q上im3/s22.638.5Q上m /Q上i0.2950.278Q下mm3/s0.540.69Q下m3/s0.040.05W104m310.817.35.1.5入库洪水过程线参照查算手册，牛角坡水库的地面径流过程采用径流分配系数法进行分配，地下径流过程采用三角形分配法进行分配，由此求得的入库洪水过程见表5.1.5及图5.1.5。牛角坡水库入库流量过程表5.1.5t（h）Q（m3/s）t（h）Q（m3/s）P=5%P=0.5%P=5%P=0.5%00.040.05130.540.6914.507.48140.500.6426.7810.84150.460.5933.566.04160.420.5442.273.94170.380.4951.833.18180.350.4461.532.61190.310.3971.352.24200.270.3481.141.86210.230.2990.951.53220.190.25100.831.27230.150.20110.731.09240.120.15120.570.795.2调洪演算5.2.1调洪计算的基本原则根据牛角坡水库的具体实际情况，溢洪道进口控制段为矩形明渠，进口控制宽度为6.0m，进口底板高程148.35m，底板纵坡1.0%，根据该实际情况对水库进行调洪演算，此时仍以正常蓄水位148.35m起调。此次调洪计算的基本原则：在不改变该水库原设计规模的基础上进行调洪，故本次调洪计算以正常蓄水位148.35m起调，当溢洪道的泄流量小于入库洪水流量时，库水位上涨滞洪，溢洪道的泄流量等于入库流量时，库水位达到该次洪水过程之最高位，随后库水位逐渐回落至起调水位。同时，为水库的安全起见，其它输水设施不参与泄洪。5.2.2调洪计算的基本方程根据水量平衡原理，调洪计算的基本方程为：(Q1Q2) t /2( q1q2) t /2= V2V1=V式中：Q1、Q2时段t始末入库流量，单位：m3/sq1、q2时段t始末出库流量，单位：m3/sV1、V2时段t始末水库蓄水量，单位：m3/st计算时段，单位：s5.2.3调洪计算的基本资料（1）入库流量的基本资料牛角坡水库没有进行入库流量观测，因此其入库流量过程只能参照查算手册推算，详见“5.1.5入库洪水过程线”。（2）库容曲线此次调洪计算采用水库管理所提供的库容曲线，水库水位库容关系见图5.2.3-1。（3）泄流曲线牛角坡水库溢洪道进口控制段为矩形明渠，进口控制宽度为6.0m，进口底板高程148.35m，底板纵坡1.0%。参照溢洪道设计规范SL253-2000的有关规定，泄流量按近似明渠均匀流进行计算： 式中：A 过水断面积，m2C 谢才系数R 水力半径，mx 湿周，mi 渠底纵坡，取i=0.010n 按SL253-2000表A.7确定，本次取n=0.025。利用上式求得库水位与溢洪道泄流量的关系如表5.2.3及图5.2.3-2。库水位下泄流量曲线表5.2.3库水位(m)148.35148.45148.55148.65148.75148.85148.95149.05下泄流量(m3/s)00.391.152.183.444.796.297.92库水位(m)149.15149.25149.35149.45149.55149.65149.75149.80下泄流量(m3/s)9.7911.6413.6015.7818.0520.4122.6923.935.2.4调洪计算的方法和结果根据调洪计算的基本原则和基本资料，利用调洪计算的基本方程，采用试算法进行调洪计算，详见表5.2.4。防洪水位复核表 表5.2.4频率P（%）50.5最高水位Z(m)148.93149.17相应库容V(104m3)11.6412.12相应泄量q(m3/s)6.0110.245.3水库抗洪能力复核5.3.1坝顶高程复核根据碾压式土石坝设计规范SL274-2001，水库大坝的顶部高程，等于水库在不同运行情况下的静水位与相应的超高之和，取相应组合的最大值为水库大坝的顶部高程。坝顶超高y参照SL274-2001计算：Y=R+e+A 式中：R最大波浪在坝坡上的爬高，m，可按SL274-2001附录A计算（详情附后）。e最大风壅水面高度，m，可按SL274-2001附录A计算。A安全加高，m，根据SL274-2001中表5.3.1确定为：设计情况取A=0.5m，校核情况取A=0.3m。波浪要素的计算：式中：hm平均波高，mW设计风速，多年汛期最大风速平均值为12.0m/s，设计情况取W=1.512.0=18.0m/s，校核情况取W=12.0m/s；D风区长度，根据库区地形图可知D=140m；Hm水域平均水深，取Hm=13m；Tm平均波周期，sLm平均波长，mg重力加速度，取g=9.81m/s2设计波浪爬高Rp的计算：因为m=2.6(1.55.0)，所以设计波浪爬高按下式计算：式中：Kp累积频率换算系数，按SL274-2001表A.1.13确定，本次取Kp=1.84。K斜坡的糙率渗透性系数，按SL274-2001表A.1.12-1确定，取K=0.85。Kw经验系数，按SL274-2001表A.1.12-2确定。风壅水面高度e的计算：式中：K综合摩阻系数，取3.610-6。计算风向与坝轴线法线的夹角，本次取=0。坝顶超高计算成果见表5.3.1。依据规范计算得其大坝顶部要求最低高程为149.80，与该水库现有坝顶高程149.80m基本持平，故该水库大坝现状的抗洪能力满足规范要求。牛角坡水库大坝顶部要求最低高程表5.3.1项目名称单 位P=5%P=0.5%最大波浪爬高Rm0.3650.227最大风壅水面高度em0.0010.0003安全加高Am0.50.3坝顶超高Ym0.8660.527相应频率下最高水位Zm148.93149.17大坝顶部要求最低高程m149.80149.705.3.2泄洪安全性复核溢洪道为岸边正槽式，位于大坝右岸山体上，控制段底板高程148.35m，宽6.0m，纵坡1.0，溢洪道两侧导墙及底板均未衬砌；溢洪道控制段导墙两侧均为自然山体，顶部高程满足溢洪道设计规范要求的最低高程149.47m（校核洪水位149.17m+安全超高0.3m）。因此，牛角坡水库溢洪道控制段现状导墙顶部高程满足防洪要求；另外，该溢洪道无泄槽段，无消能设施。牛角坡水库防洪保护耕地面积0.42万亩，下游影响人口数量0.45万人，距泥江口镇6km，距益阳市区35km，距S308公路20km，距县道（X127）5公里。水库一旦溃坝，势必冲毁下游保护区内耕地，威胁下游居民的生命财产安全，给当地社会及经济造成不可估量的损失。5.4结论（1）根据国家现行规范的有关规定，本次复核确定牛角坡水库大坝防洪标准为：20年一遇设计，200年一遇校核。（2）根据坝顶高程计算成果，水库大坝的实际抗洪能力满足国家现行规范要求。（3）该水库虽设有溢洪道，但溢洪道两侧导墙及底板未采取任何衬砌措施，两岸土体垮塌严重且无泄槽段，无消能设施，不能按设计洪水要求安全下泄。根据SL258-2000水库大坝安全评价导则，该水库大坝防洪安全性被评定为B级。6、渗流安全评价6.1坝体渗流安全评价6.1.1渗流计算断面的选取根据前面的地质勘探工作、室内土工实验、大坝建设和运行情况，本次坝体渗流计算分析选择大坝的最大横断面，做二维有限元渗流计算分析，大坝断面图见图6-1。6.1.2渗透分区及指标的确定本次计算分析断面的渗透分区是根据地质勘测的结果，按照现场所取原状土样的室内土工实验和钻孔柱状图，综合大坝建设和运行管理情况，并参照其他工程的经验，将大坝渗流计算断面分成2个渗透分区，即粘土斜墙部分（区）和堆石体部分（区）。渗透分区见图6-1，粘土斜墙区材料的水平、垂直渗透系数见表6-1。6.1.3计算程序简要说明本次坝体渗流计算分析采用北京理正软件设计研究院编制的渗流分析软件V5.5渗流计算程序，该程序为二维有限元渗流计算程序，采用了渗流理论和有限元方法直接求解，可用于土石坝的渗流计算分析。目前已在国内数十座大、中型水库大坝的渗流计算分析中运用，得到国内专家的肯定。该程序编制依据为：（1）堤防工程设计规范GB50286-98；（