乐山夹江县红星水库大坝安全评测报告

个人收集整理 仅供参考 1 57 1 1 综合说明综合说明 1 11 1 安全分析评价工作简况安全分析评价工作简况 红星水库位于夹江县土门乡万福村 距夹江县城约20km 属岷 江水系金牛河支流 该水库枢纽工程于1975年3月建成蓄水 水库以 上集雨面积2 3km2 总库容82 8万m3 正常库容58 16万m3 主要灌 溉白云 万福 交通 江祠 骑江等五个村地三千多亩农田 是一座 以蓄水灌溉为主兼以防洪养殖地小 二 型水库 由于该工程已运行 三十多年 水库现存在一定病害 为确定水库现在安全状况 根据 业主要求 我院接受了夹江县水务局委托 并由水工 水文 地质 金结 测量等专业地工程技术人员组成水库大坝鉴定评价报告工作 小组 确定了负责人 开展红星水库地大坝安全鉴定评价工作 把 报告分章节按专业落实到人 任务落实后 我院人员迅即开展了现场 踏勘 并先后组织测量人员和设计人员到水库现场和夹江县水务局 收集资料 测量 踏勘现场 检查工程 调查了解工程运行管理情 况 查阅 收集相关资料 各章节完成后 由设计负责人统稿校核 编撰成册 b5E2R 1 21 2安全分析评价地依据和要求安全分析评价地依据和要求 1 2 1大坝安全分析评价地依据 1 技术资料 1 原有设计 竣工资料 红星水库特性见表 1 1 本阶段地 勘资料 2 现场检查资料 3 其他 个人收集整理 仅供参考 2 57 2 规范 规程 1 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 2 土石坝养护修理规程 SL210 98 3 土石坝安全监测资料整理规程 SL169 96 4 水利工程水利计算规范 SL104 95 5 土石坝安全监测技术规范 SL60 94 6 水利水电工程设计洪水计算规范 SL44 2006 7 水库工程管理设计规范 SL106 96 8 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 9 小型水利水电工程碾压土石坝设计导则 SL189 96 10 水库大坝安全评价导则 SL258 2000 11 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1977 12 水工建筑物金属结构制造 安装及验收规 DL T5019 94 13 水利水电工程地质勘察规范 GB50287 99 14 四川省中小流域暴雨洪水计算手册 1984 年版 15 水工建筑物抗震设计规范 SL203 1977 16 中国地震动峰值加速度区划图 GB18306 2001 17 水库大坝安全鉴定办法 水建管 2003 271 号 18 水工设计手册 水力计算手册 土石坝设计 土力 学 工程期水文及水利计算 等 1 2 2大坝安全分析评价地内容和要求 个人收集整理 仅供参考 3 57 按照 水库大坝安全鉴定办法 水建管 2003 271号 水库大 坝安全评价导则 SL258 2000 对大坝安全分析评价地内容 要 求和方法都做了明确地规定 红星水库大坝安全评价地主要内容是 对大坝地工程质量 大坝运行管理 防洪标准 结构安全 渗流安 全 抗震安全作出评价 在此基础上作出该水库大坝安全地综合评 价 p1Ean 1 3 工程概况工程概况 红星水库位于夹江县土门乡万福村 距夹江县城约 20km 属 岷江水系金牛河支流 该水库枢纽工程于 1975 年 3 月建成蓄水 水 库以上集雨面积 2 3km2 总库容 82 8 万 m3 正常库容 58 16 万 m3 主要灌溉白云 万福 交通 江祠 骑江等五个村地三千多亩 农田 水库枢纽主要建筑物由大坝 溢洪道 放水涵 卧管各一处组 成 是一座以灌溉为主 兼以防洪养殖地小 二 型水库 DXDiT 大坝为均质土坝 坝高 14 6m 坝顶宽 4 0m 顶长 210m 坝 顶高程 463 60m 上游坝坡自上而下坡比分别为 1 1 49 1 1 82 1 1 41 下游坝坡上部分为杂草护坡 高程 457 53m 以上坡比为 1 1 88 以下为零乱堆石体 平均坡比为 1 1 41 RTCrp 水库枢纽主要建筑物由大坝 溢洪道 放水设施等组成 溢洪道 溢洪道位于大坝左侧 长度 240 m 为开式宽顶堰 埝顶高程为 460 16m 堰顶净宽 12 0m 最大下泄流量 47 5 m3 s 5PCzV 个人收集整理 仅供参考 4 57 放水设施 涵管为预制混凝土圆管 长度 54 15 m 内径 800 mm 放水卧管为阶梯式 其断面尺寸为 0 4 0 4 放水孔尺寸为 0 22 0 22 m 最大放水流量 0 2m3 s jLBHr 红星水库工程特性表红星水库工程特性表 序 号名 称特 征 值备 注 一河流特征 1 坝址以上流域面积 2 3km2 2 多年平均径流深 550mm 3 水文气象特征 1 多年平均气温 17 2 2 多年平均降雨量 1400mm 二灌区特征 1 设计灌面0 30 万亩 2 有灌面0 29 万亩 3 灌溉时期2 月 6 月 4 灌溉保证率 50 三特征水位及库容 1 设计洪水位 461 698m 2 校核洪水位 462 052m 3 正常水位 堰顶高程 460 16m 4 死水位 451 0m 6 总库容82 8 万 m3 7 正常库容58 16 万 m3 8 死库容1 08 万 m3 9 兴利库容57 08 万 m3 10 调节特性年调节 四大坝工程 1 坝 型均质土坝 2 坝顶长度 210m 3 最大坝高 14 6m 4 坝顶宽 4 0m 5 坝顶高程 463 60m 五溢洪道 1 型 式宽顶堰 2 堰顶宽 12 0m 3 堰顶高程 460 16m 4 最大下泄流量 47 5m3 5 防洪标准30 年一遇设计 P 3 33 300 年一遇校核 P 0 33 六放水设施 1 放水型式涵卧管 个人收集整理 仅供参考 5 57 2 池底高程 449 72m 3 放水孔尺寸 0 22 0 22 4 最大放水流量 0 2m3 s 1 41 4 水文气象条件水文气象条件 红星水库位于乐山市夹江县土门乡境内 距夹江县城约 20 km 水库所在河流属岷江水系金牛河支流 总库容 87 21 万 m3 属小 二 型水库 坝址以上集雨面积 F 2 3km2 流域主河道长 L 2 81km 流域平均坡降 J 12 43 多年平均降雨量 1400 毫米 多年平均径流深 550mm xHAQX 1 51 5 工程地质条件工程地质条件 1 5 1 序言 红星水库位于夹江县土门乡万福村 距夹江县城大约 20km 属 岷江水系金牛河支流 该水库于 1975 3 月投入运行 水库枢纽主要 建筑物由大坝 溢洪道 放水涵 卧管组成 坝址以上主河道长 2 81Km 积雨面积 2 3 km2 大坝为均质土坝 坝顶高程 463 60m 最 大坝高 14 60m 坝顶宽 4m 顶长 210m 总库容 82 8 万 m3 正常库 容 58 16 万 m3 设计灌面 3000 亩 有效灌面 2900 亩 是一座以灌溉 为主 兼防洪 养殖地小 二 型水库 LDAYt 由于水库已经运行多年 各种建筑物老化严重 目前主要问题有 1 红星水库属 三边 工程 坝体填筑质量差 大坝运行三十 多年 老化严重 目前大坝上 下游坝坡较陡 大坝上 下游坝坡 结构稳定不达标 Zzz6Z 2 大坝上游坝坡防浪面板塌陷 坝体下游坝坡偏陡 坡面不平 个人收集整理 仅供参考 6 57 整 下游坝坡表面排水设施不完善 无坝后排水沟 dvzfv 3 下游坝坡坡面凹凸不平 下游坡坡脚存在 3 处集中渗漏 4 溢洪道边墙及底板严重损毁 消力池已垮塌 5 涵管接缝处沉陷渗漏 卧管多处断裂渗漏严重 6 大坝发现白蚁建剿危害 7 无观测设施 管理房年久失修已成危房 需重建 8 进库公路有 0 2km 为土路 鉴于水库存在安全隐患 急需进行整治 受业主委托 我公司于 2012 年 1 月下旬接受该项地勘任务 随即编写了项目勘察设计大纲 并于 2 月下旬完成地质勘察工作 本次工作主要采取地表测绘调查 剖面测绘 坑探 钻探 注水试验和取土样试验等勘察手段 于 2012 年 3 月上旬提交成果资料 完成勘探工程量见表 rqyn1 勘探工程量表 项目内容比例尺单位工作量 平面工程地质平面图1 500 km20 09 纵剖面1 500m 条 762 58 3 剖面 横剖面1 100 1 200m 条 119 92 5 钻探m 孔 69 8 3 注水试验段 次 7 坑槽探 m39 5 勘探试 验 取样室内试验件 6 个人收集整理 仅供参考 7 57 1 5 2 区域地质概况 1 地形地貌 金牛河属岷江下游右岸一级支流 位于四川盆地西南部 地势 以浅丘为主 干流全长 52 6km 河宽 10 20m 发源于丹棱县张场 经何场 杨场 吴场 三洞 在青神县南注入岷江 Emxvx 工程区位于金牛河支流青州河上游 青州河总体流向为由北西 流向南东 两岸丘陵高程 440 490m 相对高差 19 50m 河谷为对 称地 U 型谷 左 右岸均分布有宽阔 级阶地 呈侵蚀 堆积河 谷地貌形态 SixE2 2 地层岩性 工程区出露地层主要为第四系松散堆积层 现由新至老分述如 下 1 第四系全新统人工堆积层 Q4ml 以含砂低液限粘土为 主 夹 20 30 地卵砾石 卵砾石 成份为砂岩 玄武岩 灰岩 石英砂岩 花岗岩等卵石风化较强 85 地卵石风化成土状 部分弱 风化 主要分布于坝体 层厚约 3 0 15 6m 6ewMy 2 第四系全新统湖积层 Q4l 为含淤泥质粘土 以粘土 为主 含有机质 厚一般 1 4 1 5m 分布于河谷和坝基 kavU4 3 第四系中更新统冰水堆积层 Q2fgl 分布于河两岸地 IV 级阶地上 阶地具明显二元结构 上部为褐黄色粘土 壤土 个人收集整理 仅供参考 8 57 下部为粘土夹卵砾石 阶面一般高出河水位 30 100m 厚度 60 80m y6v3A 3 地质构造 工程区在大地构造上位于扬子准地台二级构造单元 四川台坳 地西部 属新华夏构造体系四川沉降带川西褶带 紧邻川滇南北向 构造带 峨眉 思濛新生代槽地内 峨眉 思蒙新生带槽地沿峨眉 夹江 思蒙延伸 长约 60km 走北东 30 为一宽敞式向斜 向斜 中沉积了厚 150m 以上地冲洪积物 两翼地层为白垩系地层 有资料 认为 该向斜为龙池向斜地延续 工程区位于该向斜东北段西北翼近 轴部 M2ub6 工程区无区域大断裂构造通过 主要受外围地震影响 据 中 国地震动参数区划图 GB18306 2001 及 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 国家标准第 1 号修改单 工程区地震动峰值加速 度为 0 10g 动反应谱特征周期为 0 45s 其相对应地震基本烈度为 度 根据 DL T5335 2006 水电水利工程区域构造稳定性勘察技 术规程 分级标准 区域构造稳定性较差 0YujC 个人收集整理 仅供参考 9 57 4 水文地质条件 区内水文地质条件简单 主要为第四系松散堆积层地孔隙水 受大气降水补给 向金牛河排泄 松散堆积层地透水性随物质组成 结构 分布不同而不同 地下水位埋深 2 5m 水位随河水位变化 而变化 根据勘探资料其透水性较弱 据邻近工程取样水质分析表明 河水其水化学类型为重碳酸钙镁型水 地下水其水化学类型为重碳 酸钠镁型水 河水 地下水地 HCO3 含量 PH 值 CO2含量等指标对任 何水泥拌制地砼均无腐蚀性 eUts8 5 物理地质现象 工程区河谷地形平缓 区内物理地质现象主要为河水冲刷及物 理风化作用 次为卸荷作用 崩塌 滑坡地质不发育 未见危及工 程安全地不良地质现象 sQsAE 1 5 3 库区工程地质条件及评价 1 基本地质条件 库区地形属浅丘地带 高差起伏不大 相对高差数十米 水库 区位于峨眉 思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部 无区域大断裂构 造通过 出露地层为第四系中更新统冰水堆积 Q2fgl 层 该层具明 显二元结构 上部为褐黄色粘土 壤土 下部为粘土夹卵砾石 水 文地质条件简单 主要为第四系松散堆积层地孔隙水 受大气降水 补给 向河流以及支沟排泄 河水 地下水地 HCO3 含量 PH 值 个人收集整理 仅供参考 10 57 CO2含量等指标对任何水泥拌制地砼均无腐蚀性 未见危及工程稳定 地不良物理地质现象 GMsIa 2 主要工程地质问题及评价 1 水库渗漏 水库两岸山体及库底地层为第四系中更新统冰水堆积 Q2fgl 层 上部为褐黄色粘土 壤土 下部为粘土夹卵砾石 往下为第三 系上新统凉水井组 N2 地层 为粘土层 砂质充填 铁钙质结细 砾层 有效厚度数十米 属相对隔水地层 不具备产生向岭谷渗漏 地地质条件 TIrRG 2 库岸稳定 库区周边岸坡地层为第四系中更新统冰水堆积 Q2fgl 层 为 粘土夹卵砾石 地形坡度较平缓 山体稳定性好 库岸基本稳定 7EqZc 3 库区浸没 水库淹没区以稻田 旱地和农宅为主 岸坡为为粘土夹卵砾石 透水性差 故库区浸没很小 建库时已解决 4 淤积问题 库区地处浅丘丘陵地带 地形平缓 植被条件一般 库区集雨 面积不大 不存在危及工程运行地淤积问题 5 诱发地震问题 个人收集整理 仅供参考 11 57 库区无断裂通过 面积小 库容小 蓄水深度有限 因此无诱 发地震问题 1 5 4 坝区地质条件及评价 1 基本地质条件 坝区地形属丘陵地带 高差起伏不大 相对高差数十米 坝区位 于峨眉 思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部 无区域大断裂构造通 过 出露地层为第四系中更新统冰水堆积 Q2fgl 层 具明显二元结 构 上部为褐黄色粘土 下部为粘土夹卵砾石 往下为第三系上新 统凉水井组 N2 地层 为粘土层 砂质充填 铁钙质结细砾层 砾石层组成 2 3 个韵律 水文地质条件简单 主要为第四系松散堆 积层地孔隙水 受大气降水补给 向河流以及支沟排泄 河水 地 下水地 HCO3 含量 PH 值 CO2含量等指标对任何水泥拌制地砼均无 腐蚀性 未见危及工程稳定地不良物理地质现象 lzq7I 2 坝体工程地质条件及评价 1 坝体结构及物质组成 大坝为均质土坝 坝顶高程 463 6m 最大坝高 14 6m 坝顶宽 4m 顶长 210m 总库容 82 8 万 m3 正常库容 58 16 万 m3 zvpge 据钻孔揭露 坝体填料为褐黄色粘土夹卵砾石 粘土一般呈可 塑状 湿 一般稍密 局部松散 卵砾石占 20 30 粒径 2 5cm 磨圆中等 成份为砂岩 玄武岩 灰岩 石英砂岩 花岗 个人收集整理 仅供参考 12 57 岩等 卵砾石风化较强 90 地卵石风化成土状 部分弱风化 取坝 体土室内试验 坝料为含砂低液限粘土 天然含水量 18 6 22 3 平均 20 15 干密度 d1 56 1 64g cm3 平均 d 1 59g cm3 湿密度 1 88 1 94 g cm3 平均 1 91g cm3 比重 2 71 2 75 平均 2 73 颗粒分析 各粒组含量 角砾占 3 7 5 6 平均 4 27 砂粒 2 0 075mm 占 21 2 31 2 平 均 27 8 粉粒 0 075 0 005mm 31 8 41 6 平均 36 9 粘 粒 60mm 60 2mm 2 0 075mm 0 075 0 005m m 30 m 0 092 0 636 L J1 3F1 4 经计算得 9 85 m 0 638 经分析计算 各频率设计洪峰流量计算成果见表 红星水库指定频率设计洪峰流量计算成果表 峰流量计算成果表峰流量计算成果表 频率 P 暴雨指数 n 产流参 U mm h 雨力 SP mm h 产流 tc h 试取 QP m3 s 汇流历 时 h 洪峰流 QP m3 s 0 330 5396 60143 472 060 81 8960 8 3 330 5866 68108 5434 150 51 9850 5 3 设计洪水总量及设计洪水过程线 设计洪水总量由设计暴雨量按综合分区地暴雨径流关系计算 根 据本流域面积较小 河床坡度较大 洪水陡涨陡落等特点 洪水过 程按单峰考虑 各频率设计洪水总量见表 设计洪水成果见表 AHP35 红星水库洪水总量计算表红星水库洪水总量计算表 频率 P 单峰洪水历时 T 12 8F1 4小时 暴雨指数 N3 雨力 SP mm h 设计暴雨 Htp mm 洪水总量 WP 万立米 0 3315 760 674182 67448 896 0 3 3315 760 7045134 18303 162 7 红星水库设计洪水成果表红星水库设计洪水成果表 个人收集整理 仅供参考 32 57 项目 P 0 33 P 3 33 备注 设计洪峰流量 m3 s 60 850 5 设计洪水总量 万 m3 96 062 7 设计洪水过程线采用 暴雨洪水手册 中典型洪水放大推求 其中典型洪水选用我省东部地区概化洪水过程线单峰模型 2 设 计洪水过程线成果见表 NDOcB 4 34 3 水库洪水调节计算水库洪水调节计算 4 3 1 基本资料 1 水库设计洪水过程线见表 红星水库设计洪水过程线表红星水库设计洪水过程线表 设计洪水 P 3 33 校核洪水 P 0 33 T h Q m3 s t h Q m3 s 0 0000 000 0 382 530 483 04 0 525 050 666 08 0 6910 100 8812 16 0 8520 201 0824 32 1 0930 301 3836 48 1 3840 401 7648 64 1 7147 982 1757 76 2 0750 502 6360 8 2 4247 983 0757 76 2 8240 403 5848 64 3 4030 304 3236 48 4 2720 205 4224 32 5 6610 107 2012 16 7 255 059 226 08 个人收集整理 仅供参考 33 57 8 912 5311 333 04 13 30016 900 2 水库库容曲线 详见附图 3 溢洪道参数 红星水库溢洪道位于大坝枢纽主坝左岸 整治后 溢洪道为岸边 开敞式宽顶堰 进口底高程 460 16m 净宽 12 0m 溢流堰流量系 数及侧收缩系数按规范和水力学有关公式计算 根据 水力计算手册 溢洪道泄流量公式为 1zOk7 23 H02gmnbQ cs 式中 m 流量系数 宽顶堰 m 0 35 b 堰顶宽度 s 淹没系数 取 s 1 c 侧收缩系数 c 0 98 H0 含行近流速水头地堰前水头 取 H H0 n 闸孔数 经推求红星水库溢洪道水位与泄量关系见表 红星水库水位 泄量关系表红星水库水位 泄量关系表 库水位 m 460 16460 26460 36460 46460 56460 66460 76460 86 泄量 m3 s 00 581 633 004 616 458 4810 68 库水位 m 460 96461 06461 16461 26461 36461 46461 56461 66 泄量 m3 s 13 0515 5718 2421 0423 9827 0430 2133 51 个人收集整理 仅供参考 34 57 库水位 m 461 76461 86461 96462 06462 26 泄量 m3 s 36 9240 4344 0547 7751 59 4 3 2 调节方式 调节计算中不考虑洪水预报 洪水来临时 水库水位为溢流堰 顶高程 460 16m 自由泄流 4 3 3 调洪计算 根据上述基本资料和调节方式 按照水量平衡方程 采用试算 法逐时段计算溢流堰下泄流量过程 并据以确定最大下泄流量和最 高库水位 调洪计算中 未计动库作用 洪水调节方法采用列表试算 法 计算时段采用 t 0 5 小时 调洪计算方法采用瞬态法 其公式 如下 fuNsD Q1 Q2 2 q1 q2 2 V2 V1 t V t qQ 式中 Q1 Q2 计算时段初 末入库流量 q1 q2 计算时段初 末溢洪道下泄流量 V1 V2 计算时段初 末地库容 t 计算时段 水库下泄流量和库存水量是库水位地函数 q f 1 HR V f2 HR 调洪计算结果见表 红星水库调洪计算成果表红星水库调洪计算成果表 频率 堰顶净宽 m 堰顶高程 m 起调水位 m 最大泄量 m3 s 最高库水位 m 总库容 万 m3 个人收集整理 仅供参考 35 57 0 3312463 60460 1647 5462 05282 8 3 3312463 60460 1634 8461 69878 1 由表可知 整治后 红星水库校核洪水位为 462 052m 相应下 泄流量 47 5m3 s 设计洪水位为 461 698m 相应下泄流量 34 8m3 s 总 库容 82 8 万 m3 tqMB9 4 44 4 大坝防洪安全复核大坝防洪安全复核 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 5 3 3条 坝顶高 程等于水库静水位与坝顶超高之和 应按以下运用条件计算 取其 最大值 HmMJF 1 设计洪水位加正常运用条件地坝顶超高 2 正常蓄水位加正常运用条件地坝顶超高 红星水库设计水 位比正常蓄水位高 本条件可不验算 3 校核洪水位加非常运用条件地坝顶超高 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 坝顶超高y地计 算公式 规范 5 3 1 式 如下 ViLRa AeRy 式中 R为最大波浪在坝坡上地爬高 e为风壅水面高度 A为 安全超高 依据 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 对于小 2 工程 5 级建筑物 正常运用条件 A 0 5m 非常运用条件 A 0 3m 最大波浪在坝坡上地爬高R和风壅水面高度e依据 碾压式土石坝 设计规范 SL274 2001 地附录 A 中地计算方法进行计算 9eK0G 4 4 1 波浪要素计算 红星水库为丘陵地区小 2 型水库 对于丘陵地区水库 当计算 风速W 26 5m s 风区长度D 7500m时 波浪累积频率为2 地波高 个人收集整理 仅供参考 36 57 h2 和平均波长Lm可采用鹤地水库公式 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 地附录A中式 A 1 6 1 和式 A 1 6 2 计算 naK8c 3 1 2 6 1 2 2 00625 0 W gD W W gh 2 1 22 0386 0 W gD W gLm 式中 g为重力加速度 取 9 81m s2 W为计算风速 校核洪水 时取年平均最大风速 14 7m s 设计洪水时取年平均最大风速地 1 5 倍为 22 05 m s B6JgI 水库地平均波长Lm可按 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 附录 A 式 A 1 5 3 计算 m m m L HgT L 2 tanh 2 2 式中 Hm为库水平均深度 这里取坝前水深 水库地风区长度D 为 300 m 由鹤地水库公式计算地平均波高和波长列于表中 鹤地水库公式平均波高hm和平均波长Lm地计算表 运用情况 计算风速W m s 风区长度D m 2 W gD 平均波高hm m 平均波长 Lm m 设计洪水加正常运用条件 22 053006 050 954 71 校核洪水加非常运用条件 14 730013 620 513 14 4 4 2 波浪爬高计算 上游坝坡坡率 m 1 5 5 0 时 当正向来波时在单坡上地平均 个人收集整理 仅供参考 37 57 波浪爬高Rm可按下式 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 地附 录 A 中式 A 1 12 1 计算 P2Ipe mm w m Lh m KK R 2 1 式中 K 和Kw分别为斜坡地糙率渗透性系数和经验系数 根据 护面类型可由 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 表 A 1 12 1 和表 A 1 12 2 查得 大坝上游坝坡铺设防浪面板整治后坡率 m 为 2 平均波浪爬高Rm地计算列于表 2 11 中 设计波浪爬高 规范 要求根据等级确定 对 5 级坝要求采用累积频率为 5 地波浪爬高R5 由 平均波浪爬高Rm查 规范 附录中表 A 1 13 可求出累积频率为 5 地波浪爬高R5 3YIxK 平均波浪爬高R Rm m和设计波浪爬高R5 5 计算表 计算 方法 运用情况 上游坝 坡坡率 m 糙率渗 透性系 数K 经验 系数 Kw 平均波 高hm m 平均波长 Lm m 平均波浪 爬高Rm m 波浪爬 高R5 m 设计洪水加正常 运用条件 1 490 91 170 954 710 691 38 鹤 地 公 式 校核洪水加非常 运用条件 1 490 91 020 513 140 360 72 4 4 3 风壅水面高度 e 地计算 风壅水面高度 e 可按 规范 附录 A 地式 A 1 10 计算 cos 2 2 m gH DKW e 式中 K为综合摩阻系数 取 3 6 10 6 Hm为库水平均深度 这里取坝前水深 为计算风向与坝轴线法向地夹角 这里取 0 个人收集整理 仅供参考 38 57 风壅水面高度计算列于表中 gUHFg 风壅水面高度 e 计算表 运用情况 库水平均 深度Hm m 综合摩阻系 数K 风区长度 D m 计算风速 W m s 风壅水面高 e m 设计洪水加正常 运用条件 12 73 6 10 630022 050 002107 校核洪水加非常 运用条件 13 13 6 10 630014 70 000911 4 4 4 坝顶高程计算 按照公式 采用鹤地水库公式计算大坝设计洪水位和 AeRy 校核洪水位对应地坝顶高程列于表中 坝顶高程计算表 运用情况洪水位 m 波浪爬高 R5 m 风壅水面 高度 e m 安全超高 A m 坝顶超高 y m 计算坝顶高程 m 设计洪水加正 常运用条件 461 6981 380 00210 51 88463 58 校核洪水加非 常运用条件 462 0520 720 00090 31 03463 08 由上表可知 在正常运用 设计 情况下要求坝顶高程 463 58m 非常运用 校核 情况下要求坝顶高程 463 08m 现状坝 顶高程为 463 60m 水库满足防洪要求 uQHOM 4 54 5 防洪标准复核结论防洪标准复核结论 1 红星水库为小 二 型水库 根据 水利水电工程等级划分 及洪水标准 SL525 2000 属五等工程 由于位置重要 水库采 个人收集整理 仅供参考 39 57 用地洪水标准为 30 年一遇洪水设计 300 年一遇洪水校核 IMGWi 通过本次洪水复核得 设计时 计算洪峰流量为 50 5m3 s 调 洪后下泄流量为 34 8m3 s 相应设计洪水位为 461 698m 校核时 计算洪峰流量 60 8m3 s 调洪后下泄流量为 47 5 m3 s 相应校核洪 水位为 462 052m WHF4O 2 坝顶高程复核 正常情况下计算高程为 463 58m 非常情况 下计算高程为 463 08m 水库现状大坝最低点高程为 463 60m 水库 抗洪能力满足防洪标准要求 aDFdk 3 根据 水库大坝安全评价导则 SL258 2000 分级标准 红 星水库大坝防洪安全性为 A 级 5 5 结构安全评价结构安全评价 5 15 1 大坝现场检查大坝现场检查 红星水库位于乐山市夹江县土门乡境内 距夹江县城约 20km 水库所在河流属岷江水系金牛河支流 坝址以上流域面积 2 3km2 该 水库于 1972 年开工建设 枢纽工程于 1975 年 3 月竣工投入运行 是 一座以灌溉为主 兼防洪 养殖地小 2 型水库 总库容 82 8 万 m3 水库死库容 1 08 万方 正常库容 58 16 万方 兴利库容 57 08 万方 水 库设计灌溉土门乡白云 万福 交通 江祠 骑江灯五个村地 0 30 万亩农田 水库现有效灌面 0 29 万亩 ozElQ 水库大坝枢纽由均质土坝 溢洪道 放水涵卧管等三大件组成 我院评价报告课题组地水工 地质 水文 施工 概算等相关专业 技术人员深入水库现场 实地察看了枢纽主要部件 并向红星水库 个人收集整理 仅供参考 40 57 地管理人员了解了运行情况 现场检查情况如下 CvDtm 5 1 1 大坝 红星水库大坝为均质土坝 大坝为均质土坝 坝高 14 6m 坝 顶宽 4 0m 顶长 210m 坝顶高程 463 60m 上游坝坡自上而下坡比 分别为 1 1 49 1 1 82 1 1 41 下游坝坡上部分为杂草护坡 高 程 457 53m 以上坡比为 1 1 88 以下为零乱堆石体 平均坡比为 1 1 41 大坝下游坝坡坡面不规则 无排水棱体及排水沟且坝面杂 草丛生 大坝下游坝坡坝趾仍存在 3 处集中渗漏 当库水位为 449 5 时 全坝段总渗漏量为 200L min QrDCR 5 1 2 溢洪道 溢洪道 溢洪道位于大坝左侧 长度 240 m 为开式宽顶堰 堰顶高程为 460 16m 堰顶净宽 12 0 最大下泄流量 47 5m3 s 4nCKn 该水库兴建时溢洪道为毛坯土渠 1983 年 7 月对溢洪道进口 段进行加宽改造 对溢洪道消力池前段约 100m 底板及边墙采用浆砌 卵石进行简单防渗整治 溢洪道整治至尽已运行近三十年 目前边坡 及底板多处垮塌 溢洪道尾端建设未完 ijCST 5 1 3 放水设施地质量及现状 放水设施 涵管为预制混凝土圆管 长度 54 15 m 内径 800 mm 放水卧管为阶梯式 其断面尺寸为 0 4 0 4 放水孔尺寸为 0 22 0 22m 最大放水流量 0 2m3 s vfB1p 该水库兴建时放水卧管为简易地斜式 由于渗漏严重 分别于 1985 年 1988 对卧管进行了两次修补 目前卧管渗漏仍十分严重 个人收集整理 仅供参考 41 57 放水涵管接头多处沉陷断裂 各缝均有不同程度地漏水 JbA9V 5 1 4 其他 2011 年 5 月湖北省罗田县白蚁防治所派人到红星水库现场进行 了大坝和四周地白蚁普查 发现该大坝属严重白蚁建巢危害 X7Ahr 5 25 2 大坝变形分析大坝变形分析 红星水库 大坝管理设施缺乏 建成以来未进行大坝变形观测 无相关记录资料 但根据水利工程管理处和夹江县水利部门业务资 料 该大坝在 1975 年 3 月开始蓄水以来 大坝内坡风浪冲刷严重 2003 年 7 月对该水库除险加固整治 在大坝内坡水位消落区铺设 C15 砼板防浪 根据大坝现场检查和病害情况地分析 该水库大坝地上 下游坝坡均较陡 下游坝坡上部草皮植被平整 高程 457 53m 以下为 零乱堆石体 边坡较陡 经调查 水库在多年运行中大坝上 下游坝坡 并未发生过滑坡 塌坑 坝坡外拱等异常现象 b3zqX 5 35 3 坝坡结构稳定分析坝坡结构稳定分析 5 3 1 计算资料 本水库计算采用力学指标 按乐山市水利电力建筑勘察设计研 究院 钻探试验后提出地综合分析成果建议指标如表 5 1 pZyyt 岩 土物理力学指标建议值表 表 5 1 指标名称单位坝体料 粘土夹卵 砾石 坝基下层 坝肩 含淤泥质 粘土 坝基上层 比重 Gs 2 732 682 71 含水率 20 153538 干密度 d g cm 3 1 591 651 26 个人收集整理 仅供参考 42 57 饱和密度 g cm 3 1 911 851 43 孔隙比 e 0 7150 931 12 孔隙率 n 41 6638 343 1 凝 聚力 c kpa7 3813 016 2 饱 和固结快 剪 摩 擦角 度 15 5622 013 2 凝 聚力 c kpa9 313 015 9 非 饱和固结 快剪 摩 擦角 度 18 722114 3 压缩系数 MPa 10 50 480 38 压缩模量 E MPa5 64 235 12 渗透系数 k cm s 1 93 10 4 5 27 10 55 17 10 3 允许水力坡降 J 0 400 380 35 水库正常水位闸门顶高程 460 16m 堰顶高程 460 16m 设计洪水位 p 3 33 461 698m 校核洪水位 p 0 33 462 052m 水库死水位 451 0m 5 3 2 计算方法 计算时采用计及条块间作用力地简化毕肖普法 计算方法 计算时采用计及条块间作用力地简化毕肖普法 计算公式如下 式中 W 土条重量 V 为垂直地震惯性力 向上为负 向下为正 无地震时 Mc RV sin W K tantan1 1bsecctanubsecV sec W K 个人收集整理 仅供参考 43 57 V 0 u 作用于土条底面地孔隙压力 条块重力线与通过此条块底面中点地半径之间地夹角 b 土条宽度 土条底面地有效应力抗剪强度指标 c Mc 水平地震惯性力对圆心地力矩 无地震时 Mc 0 R 圆弧半径 计算工况 上游坝坡 a 水库水位处于正常蓄水位 460 16m 及降至死水位 451 0m b 水库水位处于设计洪水位 461 70m 及降至死水位 451 0m c 水库水位处于校核水位 462 05m 骤降至正常蓄水位 460 16m 再降至死水位 451 0m d 水库水位处于正常蓄水位 460 16m 迂地震情况 下游坝坡 a 上游正常水位 460 16m 形成地稳定渗流情况 c 上游校核洪水位 462 05m 形成地渗流情况 d 上游正常水位 460 16m 形成地稳定渗流迂地震情况 5 3 3 计算结果 滑裂面附图 5 2 至 5 10 计算结果见下表 表 5 4 计算工况规范最小安全数上游最小安全系数下游最小安全系数 a1 251 1811 182 b1 251 179 c1 151 0571 079 d1 100 9991 007 5 3 4 结构安全评价结论 由上述计算结果 上 下游坝坡 a b c d 工况抗滑稳定安 个人收集整理 仅供参考 44 57 全系数均小于坝坡允许抗滑稳定最小安全系数 不能满足规范要求 采用调整培厚上 下游坝体降低坡比等方法增加抗滑稳定安全性 DVyGZ 上 下游坝坡 a b 工况抗滑稳定安全系数 1 181 1 1 179 1 182 小于坝坡允许抗滑稳定最小安全系数 1 25 不满足规范要求 上 下游坝坡 c 工况抗滑稳定安全系数 1 057 1 079 小于坝坡允许抗滑稳定最 0 999 1 007 小于坝坡允 许抗滑稳定最小安全系数 1 10 因此 上 下游坝坡 a b c d 工况抗滑稳定安全系数均小于坝坡允许抗滑稳定最小安全系数不能 满足规范要求 且大坝内 外坡均较陡 根据 水库大坝安全评价 导则 SL258 2000 地有关规定 红星水库大坝结构安全经综合 评定评价为 C 级 采用调整培厚上 下游坝体降低坡比等方法增加抗 滑稳定安全性 RQxPv 6 6 大坝渗流安全评价大坝渗流安全评价 6 16 1 概况概况 红星水库位于乐山市夹江县土门乡境内 距夹江县城约 20km 水库所在河流属岷江水系金牛河支流 坝址以上流域面积 2 3km2 是 一座以灌溉为主 兼防洪 养殖地小 2 型水库 5MxX1 红星水库大坝为均质土坝 大坝为均质土坝 坝高 14 6m 坝 顶宽 4 0m 顶长 210m 坝顶高程 463 60m 上游坝坡自上而下坡比 分别为 1 1 49 1 1 82 1 1 41 外坡上部分为杂草护坡 下游坝 坡高程 457 53m 以上坡比为 1 1 88 以下为零乱堆石体 平均坡比 为 1 1 41 大坝外坡坡面不规则 无排水棱体及排水沟且坝面杂草 丛生 大坝外坡坝趾仍存在 3 处集中渗漏 当库水位为 459 5 时 个人收集整理 仅供参考 45 57 全坝段总渗漏量为 200L min jIw5x 红星水库大坝地渗流观测 1 红星水库大坝靠左坝肩段长约 30m 建在老河床地段 修建时 其坝基清基不彻底 因此 水库运行以来 大坝下游坝趾发现多处 渗漏点 大坝左端下游坝趾有两处 大坝右端下游坝趾有一处 且 渗漏量逐年加大 经 2011 年 11 月实测 当库水位为 459 5m 时 全 坝段总渗漏量为 200L min xEve2 2 红星水库兴建时放水卧管为简易地斜式 由于渗漏严重 分别于 1985 年 1988 对卧管进行了两次修补 目前卧管渗漏仍十 分严重 放水涵管接头多处沉陷断裂 各缝均有不同程度地漏水 KAvmy 6 26 2 大坝渗流分析大坝渗流分析 6 2 1 渗流计算目地 1 确定坝体浸润线在各种工况下地位置和逸出点地高度 为 校核坝坡稳定计算提供必需地资料 2 计算坝体地渗漏流量 3 计算坝体 坝基渗透坡降 J 确定渗流稳定性态 6 2 2 计算工况 根据红星水库地特征值和运行时库水位地平均降落速度以及试 验报告提供地渗透系数 k 值 按 水利计算手册 推荐地判别式 k v 地计算 式中 为土地排水系数 经过计算 k v 0 32 大于 0 1 判定库水位在降落时为缓降 上游坝坡中渗流为 个人收集整理 仅供参考 46 57 非稳定渗流 其计算工况如下 Ywuu4 1 上游正常高水位时形成地稳定渗流情况 2 上游设计洪水位时形成地稳定渗流情况 3 上游校核洪水位时形成地稳定渗流情况 4 由正常高水位降至死水位时形成地非稳定渗流情况 5 由设计洪水位降至 451 0m 死水位 时形成地非稳定渗流 情况 6 由校核洪水位降至 451 0m 死水位 时形成地非稳定渗流 情况 6 2 3 计算参数 本水库计算采用力学指标 按乐山市水利电力建筑勘察设计研 究院 钻探试验后提出地综合分析成果建议指标如表 5 1 cstDA 由于均质坝体地渗透系数越大 则计算出地浸润线越高 对下 游坝坡地稳定性越不利 同时计算地渗透流量也越大 因此在稳定 渗流分析时采用渗透系数实测值地大值平均值 碾压式土石坝设计 规范 SL274 2001 中也规定采用渗透系数地大值平均值计算坝体地 渗透流量 采用渗透系数地小值平均值计算坝体水位降落时地渗流 场 因此计算坝体地稳定渗流场和渗流量时 采用坝体土料渗透系数 地实测大值平均值 在计算坝体水位降落非稳定渗流场时 坝体地 渗透系数取实测渗透系数地小值平均值 排水棱体地渗透系数依据经 验取值 计算分析采用地具体渗透系数值见表 6 1 qotL6 个人收集整理 仅供参考 47 57 6 2 4 计算方法 取典型剖面 采用二维渗流有限元法进行渗流计算分析 其计算 地程序是经过汉化地 FORTRAN 程序 DQB 本程序可用于稳定渗流和 非稳定渗流分析 并能适用于均质坝 心墙坝 斜墙坝以及不同排 水形式地变化 EksTC 本水库大坝坝底有一层相对透水层 计算采用均质土坝在透水 地基上 无排水 或有贴坡排水 公式 6 2 4 1 渗透流量计算 1 坝体渗流计算公式 6 1 S H aH kq 1 2 0 2 1 11 2 6 2 lg3 21 sin 0 02 011 a aH akq 6 3 21 11 mm 6 4x k q Hy 1 2 1 2 2 式中 k1 k2 分别为坝体 坝基渗流系数 s 浸润线地水平投影长度 02a mls H1 H1 水库上 下游水深 a0 浸润线出坝高度 q1 q2分别为坝体 坝基渗透流量 m1 m1 上 下游坡度系数 2 坝基渗流计算公式 n 1 0 87T l 6 5 nl HHT kq 21 22 个人收集整理 仅供参考 48 57 3 计算结果 附表 6 1 坝体浸润线见附图 5 1 渗流量计算成果表表 6 1 计算工况 正常蓄水位 设计洪水位 校核洪水位 计算水位 m 460 16461 70462 05 坝体渗流量 m3 d m 0 0300 0320 034 坝基渗流量 m3 d m 0 0260 0280 031 全坝渗流量 m3 d m 0 0560 0600 065 贴坡排水出逸处水力坡降 0 7080 7080 708 坝基表面最大水力坡降 0 310 310 405 6 2 4 2 渗流坡降计算 根据 地质报告 提供地坝体土地允许渗透坡降 J 等于 0 4 大坝在校核洪水位 462 05m 情况下时 浸润线出露高程 457 46m 渗流坡降 J均 0 246 J允 0 40 从大坝最大断面计算上看 该大坝坝体无发生渗透破坏地可能 6 2 5 计算成果 根据本次实测大坝最大剖面图及室内试验渗透系数值 采用二 维渗流有限元程序 对大坝进行渗流分析计算 根据表 6 1 所列地渗透系数 对三种工况进行了稳定渗流有限 元计算 所得各种工况下坝体中浸润线位置 由此可知 虽然设置了 排水棱体 由于坝体土料地渗透系数较大 与排水棱体地渗透系数 相差不大 在三种水位情况下 坝体地浸润线位置在坝体下游都不 是很低 与排水棱体地交点位置也较高 说明排水棱体并没有很好地 起到降低浸润线位置地作用 随着上游水位地升高 坝体中地浸润线 位置也变高 浸润线与排水棱体地交点位置也升高 表明上游水位 个人收集整理 仅供参考 49 57 较高时 下游坝坡地稳定性会变差 Sgs28 由表 6 1 中三种工况下坝体下游坡脚棱体排水浸润线出逸处地 水力坡降值可知 坝坡棱体排水出逸处地水力坡降值较大 三种工 况下都大于 0 4 水利水电工程地质勘察规范 GB 50287 99 附录 M 地表 M 中无粘性土发生流土地允许坡降值介于 0 25 0 80 之间 本坝体排水棱体浸润线出逸处地水力坡降值介于允许坡降地中间值 由于下游坝坡表面都铺设有很大地卵石护坡 因此排水棱体一般不 会出现渗透破坏 6craE 坝基表面地最大水力坡降值也列于表 6 1 中 坝基表面土体为粘 性土 依据 水利水电工程地质勘察规范 GB 50287 99 附录 M 土 地渗透变形判别 地基土为粘性土 粗粒含量很少 依据公式 M 0 3 1 发生流土地临界水力坡降 Jcr 可按下式计算 k8qia 6 6 1 1 nGJ scr 式中 Gs 为土粒比重 n 为土地孔隙率 由表 5 1 中地基土样地 孔隙比可算出地基土地孔隙率 n 0 383 由地基土地土粒比重 Gs 2 68 和公式 6 6 可求得地基土发生流土渗透破坏地临界水 力坡降 Jcr 1 037 如果采用 2 地安全系数 则地基土地允许水力 坡降为 0 35 由表 6 1 中地基表面地水力坡降可知 在正常蓄水位 和设计洪水位时 地基表面地水力坡降都小于允许值 但在校核洪 水位时 地基表面地水力坡降大于允许值 可能发生流土破坏 y3qrG 上游坝坡在三种水位降落工况下 上游坝坡浸润线出逸点地水 力坡降值列于表 6 2 中 由表中数据可知 三种水位降落工况下 上 个人收集整理 仅供参考 50 57 游坝坡浸润线出逸点地水力坡降值介于 0 167 0 183 之间 由表 6 2 可知 在水位降落时上游坝坡浸润线出逸点地水力坡降值都小于 坝体土料地允许水力坡降 因此上游坝坡不会发生流土渗透破坏 MZpzc 表表 6 26 2 渗流量计算成果表渗流量计算成果表 工况 4 正常蓄水位降至 死水位 5 设计洪水位降至 死水位 6 校核洪水位降至 死水位 坝面出逸点水力坡降 0 1790 1790 183 6 36 3 渗漏安全综合评价渗漏安全综合评价 从渗流分析结果来看 由于坝体地渗透系数较大 正常 设计 和校核洪水位三种水位时地稳定渗流浸润线位置都较高 浸润线与 排水棱体地交点也较高 对下游坝坡地稳定不利 浸润线在下游坝坡 排水棱体出逸处地水力坡降较大 在正常蓄水位 设计洪水