水庫安全評價報告

水庫安全評價報告【摘要】本文從水庫的防洪安全標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、滲流安全、金屬結(jié)構(gòu)安全、大壩運行管理以及現(xiàn)場安全檢查等主要方面，依據(jù)有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定和大壩安全評價分類標(biāo)準(zhǔn)，對孫莊水庫大壩工程安全性進行了全面復(fù)核和綜合評價。經(jīng)復(fù)核，水庫現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求，且存在許多嚴(yán)重安全隱患，如壩體填筑質(zhì)量差、壩坡沖刷嚴(yán)重、壩體滲漏、金屬結(jié)構(gòu)老化失修等嚴(yán)重問題，已危及水庫大壩的安全。因此，綜合評價該大壩為三類壩，屬于病險水庫，應(yīng)及早進行除險加固。關(guān)鍵詞孫莊水庫安全評價病險水庫除險加固1前言孫莊水庫位于信陽市?師河區(qū)吳家店鄉(xiāng)十里村，處在游河支流上，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小(2)型水庫。水庫于1977年建成，控制流域面積0.5km2,總庫容18.3萬m3,根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201—94)及水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000),本次復(fù)核將防洪標(biāo)準(zhǔn)確定為10年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核，總庫容18.3萬m3。水庫主要建筑物由大壩、溢洪道、 1及2輸水洞等組成。水庫興建時，工程在無任何勘測設(shè)計資料的情況下倉促上馬，屬三邊”工程；由于當(dāng)時建筑材料缺乏，加之群眾性施工，施工質(zhì)量低劣，又經(jīng)過三十多年的運行，導(dǎo)致壩體嚴(yán)重滲漏，壩頂高程不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，上游護坡大面積空洞、坍塌，且溢洪道未護砌，無消能設(shè)施，致使洪水不能安全下泄，直接威脅水庫大壩安全。為此，在信陽市水利局直接領(lǐng)導(dǎo)下，成立了水庫大壩安全鑒定領(lǐng)導(dǎo)小組，組織力量對水庫各方面進行了論證和評價，按照水庫大壩安全評價導(dǎo)則( SL2522000)的要求，結(jié)合孫莊水庫的工程現(xiàn)狀，提由的主要專題成果如下 ⑴孫莊水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核； ⑵孫莊水庫工程質(zhì)量評價； ⑶孫莊水庫結(jié)構(gòu)安全評價； ⑷孫莊水庫滲流安全評價； ⑸孫莊水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價； ⑹孫莊水庫大壩運行管理評價； ⑺孫莊水庫現(xiàn)場安全檢查報告。本文將以上述成果為主，并結(jié)合其它文獻(xiàn)對大壩工程的安全性作綜合評價。2工程概況2.1水庫特性孫莊水庫控制流域面積0.5km2o工程設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核。調(diào)洪成果為設(shè)計水位114.47m,相應(yīng)庫容15.5萬m3;校核水位114.95m,相應(yīng)庫容18.3萬m3;水庫起調(diào)水位113.40m,興利水位113.40m,相應(yīng)庫容10.1萬m3;死水位109.00m,死庫容0.2萬m3。根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（ SL2522000）,孫莊水庫屬小（2）型水庫，工程等級為V等，主要建筑物級別為5級。主要建筑物有大壩、溢洪道、 1及2輸水洞等。工程總體布置見圖11。圖1-1工程現(xiàn)狀平面布置圖2.2大壩大壩為均質(zhì)土壩，壩長115m（樁號0000?0115）,現(xiàn)狀壩頂高程114.20m?114.80m,最大壩高6.8m,壩頂寬3.5m,無防浪墻。壩頂路面為土路面，凸凹不平。據(jù)我院2012實測斷面，大壩上游坡比為12,下游坡比為11.812.1。上游壩坡未護砌，沖刷嚴(yán)重，雜草叢生，下無墊層；下游壩坡不規(guī)整，雜草叢生，無排水設(shè)施。2.3溢洪道溢洪道位于大壩右側(cè)，為開敞式土渠，未護砌，無消能設(shè)施，無法安全泄洪?？刂贫雾敻叱虨?13.40m,底寬2.0m,最大下泄流量7.4m3/so輸水洞1輸水洞位于大壩樁號0060處，進口無控制設(shè)施，底部高程109.00m,洞身為硅管，洞身長24.7m,設(shè)計輸水流量0.08m3/so由口砌體坍塌，淤積嚴(yán)重。2輸水洞位于大壩樁號0080處，進口無控制設(shè)施，底部高程110.00m,洞身為3200mm硅涵管，洞身長22.5m,設(shè)計輸水流量0.08m3/so由口砌體缺失，淤積嚴(yán)重。觀測設(shè)施大壩建成時未設(shè)置任何工程安全監(jiān)測設(shè)施，無位移及滲漏觀測設(shè)施。大壩運行情況水庫大壩在30多年的運行中，曾發(fā)生壩體滲漏、溢洪道不能安全泄洪、金屬結(jié)構(gòu)老化失修等嚴(yán)重問題，雖經(jīng)處理仍未消除工程隱患。目前，大壩不能正常運行。3水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核3.1洪水計算依據(jù)由于孫莊水庫無實測流量及雨量資料，鄰近又沒有雨量觀測站，因此暴雨參數(shù)采用河南省中小流域設(shè)計暴雨洪水圖集（河南省水利勘測設(shè)計院，1984年，以下簡稱84圖集）和河南省暴雨參數(shù)圖集（河南省水文水資源局編制， 2005年，以下簡稱05圖集）分別計算。庫容、泄流曲線的采用 通過萬分之一航測圖量算水庫的流域面積、河道長度、河底比降，復(fù)核結(jié)果與以往水文復(fù)核的特征值結(jié)果相同，即流域面積 F0.5km2,河道長度L0.742km,河底平均比降J0.0264。水庫現(xiàn)狀安全標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核成果 3.3.1調(diào)洪原則起調(diào)水位113.40m,水位高于113.40m時，溢洪道敞泄。3.3.2洪水計算成果 孫莊水庫洪水計算成果見表 11o表11孫莊水庫現(xiàn)狀調(diào)洪演算成果匯總表 P最高水位m相應(yīng)庫容萬m3最大泄量（m3/s）1/10114.4715.53.91/50114.9518.37.43.4結(jié)論按國標(biāo)GB5020194防洪標(biāo)準(zhǔn)及SL2522000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)，孫莊水庫屬?。?）型水庫，大壩級別為 4級。壩頂高程核算見表12。表12壩頂高程核算表 項目符號單位大壩設(shè)計狀況校核狀況計算風(fēng)速Wm/s22.515等效風(fēng)區(qū)長Dm330350波向線與壩法線夾角B°2222平均波長Lmm6.4024.251平均波高h(yuǎn)mm0.2080.138平均波浪爬高Rmm0.5760.3365波浪爬高R5m1.0600.618折減系數(shù)K00.9520.952最終波浪爬高Rm1.0090.589安全加高Am0.50.3安全超高ym1.5090.889最高靜水位H0m114.47114.95計算壩頂高程Hm115.98115.84現(xiàn)狀大壩壩頂高程為114.20?114.80m,低于計算壩頂高程115.98m,不滿足規(guī)范要求。因此此水庫大壩現(xiàn)狀防洪能力為 C級。4工程質(zhì)量評價4.1大壩質(zhì)量評價4.1.1壩基根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告成果，大壩壩基由抗?jié)B透性能較好的低液限粘土（Q4al）組成。呈灰褐色，黃褐色?黃色，稍濕，土的狀態(tài)為可塑狀態(tài)，局部為軟塑狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 4?6擊不等，含鐵鎰質(zhì)結(jié)核，斷面上有灰色網(wǎng)紋，分布在壩基處及沖溝處。承載力特征值fak=180KPa。據(jù)當(dāng)年施工人員回憶壩體填筑前曾進行過清基，鉆孔注水試驗，滲透系數(shù)Kv10-6cm/s,屬極微透水層。水庫運行30多年來，未發(fā)現(xiàn)大的質(zhì)量問題，說明壩基工程質(zhì)量合格。筑壩土料據(jù)信陽市孫莊水庫安全評價工程地質(zhì)勘察報告(以下簡稱地質(zhì)勘察報告)對筑壩土料的分析資料得知，壩體填土材料以低液限粘土為主，夾灰色耕植土，填土較雜亂，填土厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴(yán)重，壩體填土合格率低。故部分土料不能滿足筑壩要求。壩體填筑通過本次鉆探，孫莊水庫壩址區(qū)主要存在大壩填土填筑碾壓質(zhì)量差，壩體填土與壩基低液限粘土結(jié)合處理較差。根據(jù)小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則(SL189?96),粘性土壓實度可取0.95?0.97,因此本次壩體質(zhì)量評價采用壓實度0.96。取壩體填土做擊實試驗，最大干密度為 1.70g/cm3o干密度設(shè)計值為1.690.96=1.62g/cm3。將干密度1.62g/cm3作為填土質(zhì)量評定依據(jù)該壩填土6組土樣中干密度pd范圍值1.55?1.62g/cm3,其中pdni.62g/cm3勺為1,占16.7。充分說明壩體填筑碾壓質(zhì)量差，填土質(zhì)量合格率低。由室內(nèi)試驗成果并結(jié)合現(xiàn)場勘察，壩體填土材料以低液限粘土為主，夾灰色耕植土，填土較雜亂，填土厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴(yán)重，壩體填土合格率低。填筑質(zhì)量較差。故判定壩體填筑質(zhì)量為不合格。大壩護坡大壩迎水坡現(xiàn)狀沖刷嚴(yán)重，未進行任何護砌，無法抗御風(fēng)浪沖刷，危及壩體安全。大壩下游坡坡率不均，現(xiàn)狀雜草叢生。下游排水設(shè)施下游壩坡坡腳處未設(shè)置排水體，浸潤線高，無排水溝，雨水順著壩坡沖刷、淘蝕壩腳，危及壩體安全。大壩工程質(zhì)量評價從大壩壩基處理及壩體填筑等方面看，壩體填筑前曾進行過清基，運行30多年來，壩基沒有發(fā)現(xiàn)大的質(zhì)量問題。但大壩壩體填筑土料不合格，填筑質(zhì)量較差，填筑土干密度未達(dá)到設(shè)計要求，造成壩體滲水、上游壩坡沖刷嚴(yán)重，危及大壩安全。綜上所述，大壩工程質(zhì)量判定為不合格。輸泄水建筑物質(zhì)量評價4.2.1溢洪道質(zhì)量評價溢洪道為開敞式土渠，未護砌，沖刷嚴(yán)重，無消能設(shè)施，斷面不規(guī)整，兩側(cè)岸坡坍塌，泄洪不暢，危及水庫安全。故溢洪道工程質(zhì)量不合格。.2輸水洞質(zhì)量評價查閱相關(guān)資料及現(xiàn)場察勘，1及2輸水洞洞身基礎(chǔ)部分持力層均為低液限粘土，該層土沉積密實，厚度大，呈硬塑狀，洞身基礎(chǔ)不存在變形、滲漏質(zhì)量隱患，但是1輸水洞進口無控制設(shè)施，洞身斷裂，無法使用，2進口無控制設(shè)施，放水極為不便，由口砌體坍塌，缺失。故判定輸水洞工程質(zhì)量不合格。工程質(zhì)量綜合評價大壩填筑土料不合格，填筑質(zhì)量差，干密度大部分未達(dá)到設(shè)計要求；上游壩坡未護砌，沖刷嚴(yán)重，下游壩坡無排水設(shè)施，壩頂路面凸凹不平；溢洪道為土渠，未護砌，無消能設(shè)施，泄洪不暢； 1輸水洞進口無控制設(shè)施，洞身斷裂，2輸水洞進口無控制設(shè)施，無法控制水流，由口段坍塌、缺失。因此，綜合判定工程質(zhì)量不合格。5大壩結(jié)構(gòu)安全評價5.1大壩5.1.1計算方法壩坡穩(wěn)定安全計算采用有限元法，采用有效應(yīng)力參數(shù)。.2指標(biāo)采用大壩填筑土物理特性指標(biāo)采用地質(zhì)勘察報告中提供的數(shù)據(jù)，其中土體容重采用均值，c、值均采用小值平均值。采用值見表13表1-3筑壩材料物理特性指標(biāo)(采用值) 含水量密度g/cm3干密度g/cm3孔隙比壓縮系數(shù)MPa壓縮模量MPa飽和快剪飽和固結(jié)快剪凝聚力Kpa內(nèi)摩擦角度凝聚力Kpa內(nèi)摩擦角度25.31.971.570.7300.2556.8230.014.029.015.05.1.3計算工況壩坡穩(wěn)定按穩(wěn)定滲流期和水庫水位降落期兩種工況進行復(fù)核。取大壩最不利斷面(樁號 0050)作壩坡穩(wěn)定計算。⑴上游壩坡①上游最不利水位111.53m；②校核水位114.95m突降至興利水位113.40m。(2)下游壩坡①上游設(shè)計水位114.47m；②正常蓄水位113.40m③上游校核水位114.95m；5.1.4大壩穩(wěn)定分析大壩結(jié)構(gòu)安全最小安全系數(shù)復(fù)核成果見表 1-4。表1—4大壩穩(wěn)定安全分析成果表 壩段壩坡情況分析工況最小安全 系數(shù)允許值河槽段(0030?0080)下游坡正常上游設(shè)計水位114.47m1.1221.15正常蓄水位113.40m1.1401.15非常上游校核水位 114.95m1.0191.05上游坡正常上游最不利水位111.53m1.3721.15非常校核水位突降至興利水位113.40m95109.78m95.00125.60m.00m1.2041.05孫莊水庫大壩屬5級建筑物，根據(jù)小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則( SL189-96)對5級建筑物最小安全系數(shù)規(guī)定正常情況為 1.15,非常情況為1.05。由上表可見，大壩下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。大壩變形分析孫莊水庫大壩建成后沒有設(shè)置大壩變形觀測點，沉陷變形只能現(xiàn)場觀測。水庫大壩由于未安裝沉降、位移等觀測設(shè)施，所以無沉降、位移等觀測資料。水庫建成于1977年，經(jīng)過30多年的運行，大壩壩體沉降和水平位移基本趨于穩(wěn)定，經(jīng)現(xiàn)場檢查未見異?，F(xiàn)象。大壩結(jié)構(gòu)安全評價及建議 (1)評價經(jīng)計算，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，壩體填筑質(zhì)量差，上游壩坡未護砌，壩頂路面凸凹不平。壩體存在白蟻侵害。綜合評定大壩結(jié)構(gòu)安全性為 C級。(2)建議①按設(shè)計坡比整修壩坡； ②對大壩壩體進行防滲補強加固處理；③硬化壩頂路面；④新建上游硅護坡；⑤做好壩面排水溝與壩后排水體； ⑥大壩安裝位移及浸潤線觀測點，以便運行管理； ⑦白蟻侵害治理；⑧加強對大壩檢測，發(fā)現(xiàn)情況及時上報。溢洪道安全評價5.2.1過流能力復(fù)核溢洪道堰頂高程113.40m,堰頂寬2m,泄洪時，按寬頂堰自由溢流情況復(fù)核其過流能力。經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀壩頂高程不滿足防洪要求，故溢洪道泄流能力不滿足要求。5.2.2溢洪道安全評價及建議 1評價經(jīng)復(fù)核，溢洪道泄流能力不滿足設(shè)計要求，且溢洪道為土渠，未護砌，無消能設(shè)施，無法安全泄洪，判定其結(jié)構(gòu)安全性別為 C級。2建議⑴對溢洪道開挖護砌； ⑵增設(shè)下游消能設(shè)施。輸水洞安全分析5.3.1過流能力復(fù)核1及2輸水洞均按壓力洞進行過流能力復(fù)核。經(jīng)復(fù)核，在正常蓄水位 113.40m時，輸水洞過流能力分別為0.1m3/s、0.12m3/s,滿足設(shè)計過流能力要求。存在問題通過現(xiàn)場檢查及老化病害檢測，發(fā)現(xiàn)輸水洞主要存在以下問題 (D1輸水洞進口無控制設(shè)施，洞身斷裂，無法使用； ⑵2輸水洞進口無控制設(shè)施，由口砌體坍塌缺失，淤積嚴(yán)重。輸水洞安全評價及建議 ⑴評價輸水洞未達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重的安全隱患，已不能正常運用，故判定其為三類建筑物，安全性能為C級。⑵建議⑴1輸水洞拆除重建；⑵2輸水洞更新進由口o結(jié)構(gòu)安全綜合評價經(jīng)復(fù)核，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，但壩體填筑質(zhì)量差，上游壩坡未護砌，壩頂路面凸凹不平；溢洪道為土渠，無消能設(shè)施； 1輸水洞無控制設(shè)施，洞身損毀，2輸水洞進口無控制設(shè)施，由口段砌體坍塌、缺失。

故結(jié)構(gòu)安全性為C故結(jié)構(gòu)安全性為C級6大壩滲流安全評價6.1壩體滲流安全評價 由于大壩下游未設(shè)置量水堰，因此大壩的滲漏量無法量測，僅從下游濕潤的明顯程度觀察滲漏狀況。觀察結(jié)果表明當(dāng)庫水位達(dá) 113.40m時，大壩背水坡即由現(xiàn)大面積滲水，下游壩坡由現(xiàn)明流，并伴有散浸現(xiàn)象，散浸主要位于樁號0030?0080處，由高程113.0m至壩腳。經(jīng)對壩體鉆孔進行分段注水試驗揭示，壩體滲透系數(shù)K2.8610-4?1.5310-4cm/s,呈中等透水性。采用河槽段典型斷面進行滲流計算。根據(jù)勘測資料，壩體滲透系數(shù)取k2.2810—4cm/s,壩基相對于壩體為不透水地基。本次計算工況取興利水位 113.40m、10年一遇的設(shè)計洪水位（114.47m）和二種情況。該斷面在三種工況下，下游無水。計算結(jié)果見表15。表1-5大壩滲流計算結(jié)果表 水位（m）a0（m）逸由點高程（m）滲漏量q（m3/dm）壩坡J[J]113.40（興禾I」）0.70108.700.2830.380.35114.47（設(shè)計） 1.90109.900.2900.400.35計算結(jié)果顯示，在不同工況下壩坡滲透坡降大于其允許水力坡降，且壩體滲流逸由點較高，滲漏量大，故壩體的滲流是不穩(wěn)定的。分析其原因一是壩體填筑質(zhì)量差，滲透系數(shù)大，造成下游壩坡大面積散浸。二是下游壩腳處無排水體，無法降低壩體浸潤線。綜合分析，壩體滲流形態(tài)不安全。壩基滲流安全評價據(jù)鉆探分析，壩基為密實的低液限粘土(Q4al),黃褐色?黃色，稍濕，土的狀態(tài)可塑?硬塑狀態(tài)狀態(tài)，含鐵鎰質(zhì)結(jié)核，斷面上有灰色網(wǎng)紋，滲透系數(shù)K10-6cm/s,屬極微透水層。由下游坡觀察及鉆孔結(jié)果分析孫莊水庫不存在壩基滲水，且當(dāng)年施工時，壩體填筑前進行了清基。運行30多年來，沒有發(fā)現(xiàn)大的質(zhì)量問題，變形、滲透均表現(xiàn)正常，說明壩基滲流性態(tài)穩(wěn)定。大壩滲流安全評價及建議 (1)評價大壩壩體呈中等透水性，自投入運用以來，在遭遇到數(shù)次較高庫水位(113.40m)以上時，發(fā)現(xiàn)下游壩坡有滲水、散浸現(xiàn)象，且目前壩體無排水設(shè)施，由逸點高。綜合分析各種因素，判定大壩滲流安全性為 C級。(2)建議⑴對壩體進行防滲處理，其中以河槽段為重點，兼顧其它壩段，以增加大壩的整體抗?jié)B性能； ⑵加強滲流觀測，特別是高水位的觀測工作，增設(shè)浸潤線觀測管；⑶增設(shè)下游量水堰，以便準(zhǔn)確地觀察大壩滲漏狀況； ⑷增設(shè)下游排水體，防止?jié)B透變形； ⑸做好壩外坡面排水工作。7金屬結(jié)構(gòu)安全評價輸水洞進口缺失控制設(shè)施，無閘門等金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施。8大壩抗震復(fù)核由中國技術(shù)監(jiān)督局2001年發(fā)布的中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖查得，孫莊水庫壩區(qū)地震動參數(shù)為 0.05g,相當(dāng)于地震基本烈度為VI度，按規(guī)范不進行抗震安全復(fù)核。9大壩運行管理評價孫莊水庫自建成投入運行以來， 累計提供灌溉用水0.03億m3,水庫攔蓄洪水，有效地減輕了下游的旱澇災(zāi)害，促進了當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。根據(jù)水庫管理通則要求，水庫管理有三大任務(wù)，即大壩運行調(diào)度、大壩維護和大壩安全監(jiān)測。大壩運行9.1.1大壩管理孫莊水庫水管所根據(jù)有關(guān)要求編制了孫莊水庫防汛運用調(diào)度表，規(guī)范了調(diào)度工作，規(guī)定了水庫在防洪和興利調(diào)度方面的具體做法和工作程序。每年都能夠根據(jù)當(dāng)年的實際情況編報水庫的防洪與興利調(diào)度計劃。.2洪水調(diào)度方案洪水調(diào)度方案起調(diào)水位為113.40m,超過此水位時溢洪道自由泄流。大壩維護為了及時掌握和發(fā)現(xiàn)大壩在運行中是否正常，建立了工程檢查制度，孫莊水庫管理單位每年在汛前、汛后都開展工程檢查，并將工程檢查結(jié)果及時上報縣、市主管部門，針對在工程檢查中發(fā)現(xiàn)的問題及時制定維護方案，報請上級主管部門審批，盡量使其處于安全和完整的可運行狀態(tài)。為確保大壩維護工作的正常進行，制訂有各項規(guī)章制度，并能夠依照程序執(zhí)行。大壩安全監(jiān)測水庫大壩監(jiān)測僅包括巡視檢查，巡視檢查分為定期檢查以及特殊情況如高水位、大風(fēng)浪檢查。水庫建成后并沒有設(shè)測壓管及變形觀測等設(shè)施，大壩儀器監(jiān)測工作無法正常開展。大壩運行情況綜合評價9.4.1綜合評價綜上所述，大壩運行管理有章可循，制度基本健全，并能執(zhí)行，但從監(jiān)測情況看，大壩監(jiān)測設(shè)施缺乏，水庫輸泄水建筑物不能正常運行，大壩壩體由現(xiàn)滲漏，護坡塌陷、空動，所以大壩是處于不安全的運行狀態(tài)。由此判定孫莊水庫運行情況為差。9.4.2建議增加垂直、水平位移觀測項目，增加滲漏量觀測，增加監(jiān)測儀器設(shè)備，以利于更有效地監(jiān)測大壩運行。10大壩綜合情況評價本次水庫大壩安全鑒定，在全面整理分析建庫以來的各種技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場檢查，進行了洪水和大壩、溢洪道、輸水洞等主要建筑物的安全復(fù)核，綜合評價如下⑴孫莊水庫是以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫，水庫下游有0.1萬人，地理位置十分重要。⑵經(jīng)復(fù)核，壩頂高程不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)( GB5020194)規(guī)定要求，溢洪道不能安全泄洪。防洪安全性為C級。⑶大壩填筑土料不合格，填筑質(zhì)量差，干密度大部分未達(dá)到設(shè)計要求；上游壩坡未護砌，下游壩坡無排水設(shè)施，壩頂路面凸凹不平；溢洪道為土渠，無消能設(shè)施； 1輸水洞進口淤塞，洞身斷裂，2輸水洞無控制設(shè)施，由口段砌體坍塌，缺失，淤積嚴(yán)重。綜合判定工程質(zhì)量不合格。⑷大壩結(jié)構(gòu)安全評價經(jīng)復(fù)核，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，壩體填筑質(zhì)量差，上游壩坡未護砌，壩頂路面凸凹不平；溢洪道為開敞式土渠，無消能設(shè)施，渠道沖刷淘蝕嚴(yán)重，無法安全泄流；1輸水洞進口淤塞，洞身斷裂，2輸水洞無控制設(shè)施，由口段砌體坍塌，缺失，淤積嚴(yán)重。綜合判定大壩結(jié)構(gòu)安全性為C級。⑸滲流安全評價大壩壩體呈中等透水性，自投入運用以來，在遭遇到數(shù)次較高庫水位( 113.40m)以上情況時，發(fā)現(xiàn)下游壩坡有滲水、散浸現(xiàn)象，且目前壩體無排水設(shè)施，由逸點局O綜合分析各種因素，判定大壩滲流安全性為 C級。⑹金屬結(jié)構(gòu)安全評價1及2輸水洞均未發(fā)現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施。⑺大壩抗震復(fù)核 由中國技術(shù)監(jiān)督站2001年發(fā)布的中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖查得，孫莊水庫壩區(qū)地震動參數(shù)為 0.05g,相當(dāng)于地震基本烈度為VI度，按規(guī)范不進行抗震安全復(fù)核。⑻大壩運行管理評價 由于水庫現(xiàn)狀嚴(yán)重缺乏監(jiān)測設(shè)施，大壩監(jiān)測無法按照規(guī)范操作，判定大壩運行管理差。綜合各專項安全性級別分類，孫莊水庫大壩安全性級別為C級，為三類壩，屬病險水庫。建議及早對其進行除險加固，以充分發(fā)揮其綜合效益。圖1-6孫莊水庫工程特性表 集雨面積0.5km2多年平均降雨量1100mm多年平均年最大風(fēng)速 22.5m/s正常蓄水位113.40m死水位109.00m死庫容0.2萬m3設(shè)計水位114.47m相應(yīng)庫容117.7萬m3校核水位114.95m總庫容18.3萬m3興利水位113.40m興利庫容9.9萬m3設(shè)計洪水設(shè)計洪水頻率10年一遇校核洪水校核洪水頻率50年一遇洪量7.8萬m3洪量13.5萬m3洪峰流量13.0m3/s洪峰流量18.8m3/s下泄流量7.4m3/s下泄流量9.5m3/s大壩型式均質(zhì)土壩溢洪道型式開敞式溢洪道壩頂高程114.20?114.80m堰頂高程114.70m最大壩高6.8m最大過流量 9.5m3/s壩頂長度 115m堰頂寬2.0m1、2輸水洞型式硅管、硅管進口底部高程109.00m、110.00洞身尺寸 3200mm設(shè)計流量0.08m3/s、0.08m3/s1基本情況1.1洪水標(biāo)準(zhǔn)孫莊水庫位于丘陵區(qū)，屬?。?）型水庫，主要建筑物為5級，最大壩高6.8m根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB5020194）,洪水標(biāo)準(zhǔn)按丘陵區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用 10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用 50年一,遇。水文氣象水庫流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15.3C,極端最低氣溫為-20C,極端最高氣溫為42.5Co多年平均降水量1100mm。年內(nèi)、年際雨量相差甚大，六、七、八月份降雨較多，常以暴雨形式由現(xiàn)，一次洪水歷時較短，一般小于24小時。水庫特性資料通過萬分之一航測圖量算水庫的流域面積、河道長度、河底比降，復(fù)核結(jié)果與以往水文復(fù)核的特征值結(jié)果相同，即流域面積 F0.5km2,河道長度L0.742km,河底平均比降J0.0264。水位庫容數(shù)據(jù)關(guān)系見表21o表21水位?庫容關(guān)系表水位m庫容萬m3水位m庫容萬m3108.000.0112.004.8109.000.2113.008.3110.001.1114.0012.9111.002.6115.0018.6圖21水位?庫容關(guān)系曲線圖2設(shè)計洪水由于庫區(qū)無實測資料，計算依據(jù)采用河南省中小流域設(shè)計暴雨洪水圖集（河南省水利勘測設(shè)計院，1984年，以下簡稱84圖集）和河南省暴雨圖集（河南省水文水資源局編制，2005年，以下簡稱05圖集）分別計算。孫莊水庫流域面積為0.5km2,小于50km2,面雨量采用點雨JU°根據(jù)流域大小及本地降雨特點分析，孫莊水庫較大洪水

過程持續(xù)時間一般為 24小時左右，此次計算設(shè)計雨期確定為24小時。2.1設(shè)計面雨量查84圖集年最大10min、1、6、24小時點雨量值、相應(yīng)時段的變差系數(shù) Cv（Cs3.5Cv）和相應(yīng)頻率的模比系數(shù)Kp,并計算各頻率的設(shè)計面雨量值 流域面積小于50km2,點面折減系數(shù)為 1,面雨量等于點雨量，見表22。表22年最大10min、1、6、24小時設(shè)計面雨量表（05圖集）時段tmmCvCs3.5Cv1/101/201/301/50KpHtpKpHtpKpHtpKpHtp10min180.361.4826.71.6930.41.8132.61.9535.21h490.461.6178.91.9093.32.07101.52.28111.76h860.561.73148.92.12182.02.34201.42.62225.724h1250.551.72215.02.09261.92.31289.32.59323.6查84圖集計算各頻率的設(shè)計面雨量值，見表 23o表23年最大10min、1、6、24小時設(shè)計面雨量表（05圖集）時段tmmCvCs3.5Cv1/101/201/301/50KpHtpKpHtpKpHtpKpHtp10min17.70.361.4824.71.6929.91.8031.91.9534.51h480.461.6177.31.9091.22.0698.92.28109.46h860.551.72147.92.10180.62.30197.92.58221.924h1240.531.70210.82.05254.22.25278.62.52312.5比較上面兩個表可知10min設(shè)計面雨量，采用05圖集的暴雨參數(shù)比采用84圖集的暴雨參數(shù)所計算的數(shù)值大 2;1h設(shè)計面雨量，大2?3;6h設(shè)計面雨量，大1?2;24h設(shè)計面雨量，大2?4。經(jīng)分析本次復(fù)核采用按 05圖集查取的暴雨參數(shù)所計算的成果。設(shè)計暴雨遞減指數(shù) ;;設(shè)計各頻率10min、1、6、24小時點雨量，mm； a相應(yīng)的點面折減系數(shù)，這里為1;計算見下表表2-4各頻率暴雨遞減指數(shù) 時段th項目1/101/201/301/5010.3950.3750.3660.3551?60.6460.6270.6180.6086?240.7350.7380.7390.7402.2設(shè)計凈雨降雨徑流關(guān)系線選用84圖集河南省山區(qū)丘陵地區(qū)降雨徑流關(guān)系曲線圖”1號線，降雨最大初損值 Imax50mm。由各頻率24小時暴雨查84圖集次降雨徑流關(guān)系得 24小時凈雨深R24,P為24小時設(shè)計雨量，Pa為設(shè)計前期影響雨量，50年一遇以上暴雨，10年一遇。計算結(jié)果見表25。表25設(shè)計凈雨計算表單位mm項目1/101/201/301/50P215.0261.9289.3323.6Pa33.333.340.050.0PPa248.3295.2329.3373.6R24156.0197.5229.2270.5R6108.0137.3159.6188.62.3設(shè)計洪水2.3.1設(shè)計洪量24小時設(shè)計洪量采用下式計算24小時凈雨深，mm；流域面積，km2。列表計算如表26表2624小時各頻率設(shè)計洪量 頻率P項目1/101/201/301/50W24萬m37.89.911.513.52.3.2設(shè)計洪峰流量用推理公式計算洪峰流量，基本公式為式中設(shè)計洪峰流量，m3/s;洪峰徑流系數(shù)； 洪峰匯流時間，h;流域面積，km2;干流長度，km;的平均比降； 設(shè)計最大1小時雨量平均強度，即設(shè)計頻率 1小時面雨量，mm;設(shè)計暴雨遞減指數(shù)，當(dāng)小時nn2,小時nn3,計算公式及結(jié)果如下；設(shè)計各頻率1、6、24小時點雨量，mm；a相應(yīng)的點面折減系數(shù)，這里為1;平均入滲率，取3mm/h;匯流參數(shù)，根據(jù)公式，求由。將三個基本公式聯(lián)立轉(zhuǎn)換成方程 為最大1小時凈雨平均強度。計算過程如表27。表27推理公式法計算洪峰流量 頻率P項目1/101/201/301/50 5.005.005.005.00m0.610.610.610.61以3.003.003.003.00S78.993.3101.5111.7n0.3950.3750.3660.355r00.5930.5680.5560.543S76.590.899.1109.3 r0.5730.5600.546少0.970.970.980.98Qm13.015.617.018.84洪水調(diào)節(jié)計算4.1洪水調(diào)節(jié)計算方法 采用簡化三角形法進行調(diào)洪演算，基本公式為 式中V調(diào)洪水庫的調(diào)洪庫容；Wp設(shè)計頻率為P的設(shè)計洪水總量； Qm設(shè)計頻率為P的設(shè)計洪峰流量；qm最大泄洪流量。采用上式進行調(diào)洪演算的具體步驟是假設(shè)一個 qm,即可得由一個V調(diào)洪，此V調(diào)洪在q?V*曲線上又可查處一個q值。如與原假設(shè)的qm相等則qm、V調(diào)洪即為所求；否則需再行試算V*為溢洪道頂以上的庫容，等于總庫容減去溢洪道頂以下的庫容。4.2調(diào)洪原則水庫汛限水位為 113.40m,當(dāng)水位高于113.40m時，溢洪道自由泄流。4.3調(diào)洪計算按調(diào)洪原則采用簡化三角形法求得不同頻率的最大庫容、最高庫水位和最大泄流量。調(diào)洪輔助曲線值見表。表28現(xiàn)狀調(diào)洪輔助曲線值表 庫水位Hm調(diào)洪庫容V*萬m3qmm3/s庫水位Hm調(diào)洪庫容V*萬m3qmm3/s113.400.00.0114.405.03.5113.600.90.3114.606.24.8113.801.80.8114.807.46.2114.002.81.5115.008.57.8114.203.92.4表29調(diào)洪成果表P最高水位m最大庫容萬m3最大泄量m3/s1/10114.4715.53.91/50114.9518.37.45水庫防洪能力復(fù)核5.1防洪標(biāo)準(zhǔn)該水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核。5.2安全超高根據(jù)規(guī)范小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則（SL189-96）規(guī)定，參照碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2001）的計算方法， 計算結(jié)果見表210o超高式甲y超高，m;R波浪爬高，m；A安全加高，孫莊水庫大壩為5級建筑物，設(shè)計狀態(tài)取0.5m,校核狀態(tài)取0.3m;5.2.1波浪爬高式中g(shù)重力加速度，取9.81m/s2;hm—平均波高，m;Hm一水域平均水深，m;D風(fēng)區(qū)長度，m,設(shè)計狀況為330m,校核狀況為350m;W計算風(fēng)速，m/s,設(shè)計狀況為22.5m/s,校核狀況為15m/s；Tm平均波周期，s;Lm平均波長，mo大壩迎水坡坡度m1.5?5.0時，平均波浪爬高采用公式式中Rm平均波浪爬高，m；m單坡系數(shù)，1.9;KA斜坡的糙率滲透系數(shù)，水庫上游采用草皮護坡， 查表A.1.12-1（碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范SL2742001）取0.875;Kw經(jīng)驗系數(shù)，按表A.1.12-2查得；經(jīng)過計算，設(shè)計狀況平均波浪爬高Rm=0.576m,校核狀況平均波浪爬高 Rm=0.336m。孫莊水庫大壩為5級壩，應(yīng)采用累積頻率為 5%的波浪爬高值R5o從1/萬地形圖上測得，主風(fēng)區(qū)來波波向線與壩軸線的法線的夾角B=22°,查表A.1.15,折減系數(shù)KB=0.952。根據(jù)以上公式核算壩頂高程見下表 表210壩頂高程核算表項目符號單位大壩設(shè)計狀況校核狀況計算風(fēng)速Wm/s22.515等效風(fēng)區(qū)長Dm330350波向線與壩法線夾角B 2222均波長Lmm6.4024.251平均波高h(yuǎn)mm0.2080.138平均波浪爬高Rmm0.5760.3365波浪爬高R5m1.0600.618折減系數(shù)K00.9520.952最終波浪爬高Rm1.0090.589安全加高Am0.50.3安全超高ym1.5090.889最高靜水位H0m114.47114.95計算壩頂高程Hm115.98115.845.3結(jié)論現(xiàn)狀大壩壩頂高程為114.20?114.80m,低于計算壩頂高程115.98m,不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，故判定水庫大壩現(xiàn)狀抗洪能力為 C級。1大壩1.1大壩工程概況1.1.1大壩座落位置及組成部分孫莊水庫位于信陽市?師河區(qū)吳家店鄉(xiāng)十里村，處在游河支流上流。水庫于1977年建成，控制流域面積0.5km2,防洪標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核，總庫容18.3萬m3。水庫由大壩、溢洪道、輸水洞組成，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的?。?2）型水庫。1.1.2壩型及結(jié)構(gòu)尺寸大壩為均質(zhì)土壩，壩長115m（樁號0000?0115）,現(xiàn)狀壩頂高程114.20m?114.80m,最大壩高6.8m,壩頂寬3.5m,無防浪墻。壩頂路面為土路面，凸凹不平。據(jù)我院2012實測斷面，大壩上游坡比為12,下游坡比為上游壩坡未護砌，沖刷嚴(yán)重，雜草叢生，下無墊層；下游壩坡不規(guī)整，雜草叢生，無排水設(shè)施。大壩工程質(zhì)量分析及安全評價 1.2.1壩基a地質(zhì)構(gòu)造灰褐色，黃褐色?黃色，稍濕，土的狀態(tài)為可塑?硬塑狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗4?6擊不等，含鐵鎰質(zhì)結(jié)核，斷面上有灰色網(wǎng)紋，承載力特征值fak=180KPa。b大壩壩基評價汛季庫水位高時，沿壩外坡滲漏，滲漏主要原因壩基施工時河槽段清基不徹底，接觸地帶處理不當(dāng)，故下游壩腳處常年滲水，因此該大壩主要存在接觸滲漏問題。筑壩土料壩體填筑主要為人工回填的低液限粘土，黃褐色，黃色，灰褐色，濕，土呈可塑狀，填筑不均，并夾灰色耕植土，填土較雜亂，填土厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴(yán)重，壩體填土合格率低，故不能滿足筑壩要求。壩體填筑查閱施工規(guī)范，要求大壩回填土的干密度達(dá)至U1.65g/cm3。填筑方法是基本采取全斷面上開，羊腳碾碾壓，機械轉(zhuǎn)彎與山坡或建筑物接觸地方必須輔以人工打夯。為了保證壩坡質(zhì)量，每層多鋪由坡面線 0.10m以上。在接合坡面填筑前，將坡面上松土清除至合格層。據(jù)壩體填筑施工人員回憶，當(dāng)時調(diào)集當(dāng)?shù)貏趧恿π拗髩危叻迤谟蓜用窆ど锨?，土料含水量大部分來不及檢測就上壩。據(jù)本次鉆探資料揭示壩體填土材料以低液限粘土為主，夾灰色耕植土，填土較雜亂，填土厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴(yán)重，壩體填土合格率低。但經(jīng)過30多年的自重固結(jié)，目前填土已趨于稍密狀態(tài)，下游坡現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)大壩樁號 0030?0080下游坡有散浸現(xiàn)象。根據(jù)小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則 (SL189?96),粘性土壓實度可取0.95?0.97,因此本次壩體質(zhì)量評價采用壓實度0.96。取壩體填土做擊實試驗，最大干密度為 1.70g/cm3。干密度設(shè)計值為1.690.96=1.62g/cm3。將干密度1.62g/cm3作為填土質(zhì)量評定依據(jù)。該壩填土6組土樣中干密度pd范圍值1.55?1.62g/cm3,其中pQ1.62g/cm3勺為1。占16.7。充分說明壩體填筑碾壓質(zhì)量差。故判定壩體填筑質(zhì)量為不合格。大壩鉆孔注水試驗成果見孫莊水庫滲流安全評價中表51,土的物理力學(xué)指標(biāo)見表31,大壩工程地質(zhì)剖面見圖 31、32大壩護坡大壩迎水坡未護砌，下無墊層，由于壩體填筑質(zhì)量差，壩坡經(jīng)多年風(fēng)浪沖刷及風(fēng)吹日曬，部分壩坡已塌陷毀壞嚴(yán)重，無法抗御風(fēng)浪沖刷，危及壩體安全。大壩下游坡為草皮護坡。下游排水設(shè)施下游壩坡坡腳處未設(shè)置排水體，無排水溝，雨水順著壩坡沖刷、淘蝕壩腳，壩腳沼澤化，危及壩體安全。大壩質(zhì)量評價根據(jù)上述大壩各部分存在的問題，綜合評定孫莊水庫大壩工程質(zhì)量為不合格。圖3-1大壩工程地質(zhì)橫剖面圖 圖32工程地質(zhì)鉆孔平面布置圖2輸泄水建筑物2.1溢洪道工程質(zhì)量評價溢洪道位于大壩右側(cè)，為開敞式土渠，未護砌，無消能設(shè)施，無法安全泄洪?？刂贫雾敻叱虨?113.40m,底寬2.0m,最大下泄流量7.4m3/so溢洪道基礎(chǔ)座在 Q3低液限粘土上，承載力特征值fak180Kpa。孫莊水庫溢洪道位于大壩右側(cè)，為土渠，未護砌，無消能設(shè)施，抗沖能力差，不滿足安全泄流要求。故溢洪道工程質(zhì)量不合格。2.2輸水洞工程質(zhì)量評價據(jù)勘查，1及2輸水洞基礎(chǔ)均座在基礎(chǔ)座在Q3低液限粘土上，建議承載力特征值fak180Kpa。從目前輸水洞存在的問題來看，不是工程地質(zhì)方面的原因，皆由建筑物本身造成。目前，1輸水洞進口淤塞，洞身斷裂， 2輸水洞進口沒有控制設(shè)施，無法控制水流，由口坍塌。無法進行正常使用。故判定輸水洞工程質(zhì)量不合格。3工程質(zhì)量的綜合評價大壩填筑土料不合格，填筑質(zhì)量差，干密度大部分未達(dá)到設(shè)計要求；上游壩坡無護砌、塌陷嚴(yán)重，下游壩坡無排水設(shè)施，壩頂路面凸凹不平；溢洪道進口兩側(cè)岸坡沖刷、坍塌嚴(yán)重，渠底凸凹不平，無消能設(shè)施；1輸水洞進口淤塞，洞身斷裂， 2輸水洞進口沒有控制設(shè)施，無法控制水流，由口坍塌。因此，綜合判定工程質(zhì)量不合格。1大壩1.1工程概況大壩為均質(zhì)土壩，壩長115m（樁號0000?0115）,現(xiàn)狀壩頂高程114.20m?114.80m,最大壩高6.8m,壩頂寬3.5m,無防浪墻。壩頂路面為土路面，凸凹不平。據(jù)我院2012實測斷面，大壩上游坡比為12,下游坡比為11.812.1。上游壩坡未護砌，沖刷嚴(yán)重，雜草叢生；下游壩坡不規(guī)整，雜草叢生，無排水設(shè)施。1.2壩基地質(zhì)大壩壩基由抗?jié)B透性能較好的低液限粘土(Q3alpl)組成。灰褐色，黃褐色?黃色，稍濕，土的狀態(tài)為可塑?硬塑狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗4?6擊不等，含鐵鎰質(zhì)結(jié)核，斷面上有灰色網(wǎng)紋，承載力特征值fak=180KPa。滲透系數(shù)K10-6cm/s,屬微透水層。筑壩土料 大壩壩體填土主要由低液限粘土組成(Q4ml),黃褐色，黃色，灰褐色，濕，土呈可塑狀，填筑不均。粘性土壓實度可取0.95?0.97,因此本次壩體質(zhì)量評價采用壓實度0.96o取壩體填土做擊實試驗，最大干密度為 1.70g/cm3。干密度設(shè)計值為1.690.96=1.62g/cm3。將干密度1.62g/cm3作為填土質(zhì)量評定依據(jù)。該壩填土6組土樣中干密度pd范圍值1.55?1.62g/cm3,其中pd^1.62g/cm3勺為1。占16.7。充分說明壩體填筑碾壓質(zhì)量差。由室內(nèi)試驗成果并結(jié)合現(xiàn)場勘察，壩體填土材料以低液限粘土為主，填土較雜亂，填土厚度不均一，施工壓實不均勻，鉆進過程中縮徑嚴(yán)重，綜合以上情況判定壩體填土合格率低，填筑質(zhì)量較差。壩坡穩(wěn)定分析1.4.1資料的選用本次安全鑒定使用的參數(shù)均取自地質(zhì)勘察報告。筑壩材料各種物理特性指標(biāo)匯總見表 41o表4-1筑壩材料物理特性指標(biāo)(采用值) 含水量密度g/cm3干密度g/cm3孔隙比壓縮系數(shù)MPa壓縮模量MPa飽和快剪飽和固結(jié)快剪凝聚力Kpa內(nèi)摩擦角度凝聚力Kpa內(nèi)摩擦角度25.31.971.570.7300.2