水库大坝安全评价(48页).doc

目 录

1 大坝安全综合评价 1
1.1 水库概况 1
1.2 鉴定依据 2
1.3 水库存在的主要问题 2
1.4 水库安全综合评价 3
1.5 建议 4
2 工程质量评价 6
2.1 大坝工程质量评价 6
2.2 溢洪道工程质量评价 8
2.3 输水工程质量评价 8
2.4 综合评价 8
3 运行管理评价 10
3.1 工程设计施工过程 10
3.2 工程运行管理情况 11
3.3 安全监测和维护 12
3.4 水库调度和管理制度 13
3.5 综合评价 15
4 防洪标准复核 16
4.1 基本情况 16
4.2 洪水计算 17
4.3 调洪演算 23
4.4 坝高复核 25
4.5 复核结论 28
5 结构安全评价 30
5.1 大坝抗滑稳定安全复核 30
5.2 溢洪道安全复核 39
5.3 输水涵管结构复核 41
5.4 综合结论 42
6 渗流安全评价 43
6.1 原设计和施工渗流控制措施及评价 43
6.2 大坝渗流安全性态的计算分析与评价 44
6.3 溢洪道渗流安全评价 45
6.4 输水涵管渗流安全评价 46
6.5 结论与建议 47

1 大坝安全综合评价
1.1 水库概况
某某水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于1972年8月动工兴建，1974年2月完成。总库容11万m3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库。水库坝址以上承雨面积12平方公里，河长12公里，河道平均比降100‰。
根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，工程为Ⅴ等工程，小（二）规模，主要建筑物级别为5 级。水库原防洪标准按20年一遇设计，50年一遇校核。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水工程等建筑物组成。
大坝坝型为粘土心墙堆石坝，坝顶高程399.4m，最大坝高19.4m，坝顶长45m，坝顶宽2.7m。粘土心墙顶部高程399m，顶宽1.0m。大坝上游坝坡没有马道，但有一变坡，变坡处高程395m，上游坡比自上而下分别为1:2.1、1:1.5 (实测)。大坝下游坝坡没有马道，下游坡比自上而下分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 (实测)。在坝脚设有反滤坝，反滤坝顶部高程为384米，反滤坝外坡坡比1:0.9，内坡坡比1:0.5，顶宽0.6m。大坝上下游坝坡均为块石堆砌。
溢洪道设在大坝左侧，为开敞式宽顶堰，全长40米，进口与控制段长10米，控制段宽6m，堰顶高程395.4m。泄槽总长30米，宽度由6米收缩至5米，出口底部高程393米，平均比降10%。
输水涵管为水泥浆砌方形管，全长83米，断面0.5×0.8米，比降1%。进口高程387米，放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面0.6×0.6米，每级台阶高0.5米，放水孔直径0.2米，用混凝土塞人工启闭。
水库灌溉耕地面积500亩，同时保护下游近千人的生命财产安全，综合效益十分明显。
1.2 鉴定依据
受郧西县水电局的委托，我院依据水利部《水库大坝安全鉴定办法》、《水库大坝安全评价导则》以及国家和部颁的现行规范对某某水库进行安全鉴定。通过对水库现场查勘和查阅水库设计文件、运行情况记录、工程地形地质勘察报告等相关资料，对水库的工程质量、运行管理、防洪能力、渗流和结构安全等项目进行复核和评价，确定水库整体安全状况。
1.3 水库存在的主要问题
水库运行多年，虽进行过除险加固，但经水库现场安全检查和运行状况分析，本水库仍存在以下主要问题：
（1）大坝坝坡变形，上下游坝坡块石风化、缺失、变形严重；反滤坝块石风化，变形堵塞。
（2）溢洪道开挖断面形状不规则，局部参差不齐，底板和边墙未进行护砌，出口无消能设施。
（3）输水系统老化失修，放水斜管碳化、破损，水箱淤塞。
（4）水库管理设施十分落后，无专门的管理机构和人员，无水位观测与安全监测设施，防汛道路不能上坝，不能满足防汛抢险需要。
1.4 水库安全综合评价
根据水库各分项安全复核结果，综合评定大坝安全状况：
（1）大坝心墙基础为弱风化岩体，透水性较弱。基础处理较彻底。大坝心墙土料物质成分极不均匀，填筑压实质量差，压实度未达到规范要求。溢洪道槽底和边坡未护砌，表面参差不齐。出口无消能设施。输水管施工质量差，强度低，风化严重，无法正常运行。综合上述，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，水库工程质量评价为不合格。
（2）水库管理没有设置专门的管理机构和管理人员，没有建立健全各项规章制度。配有通讯设施，无水情自动测报系统，无防洪调度系统，无大坝安全监测设施。防汛道路不能上坝，水库大坝运行管理评价为差。
（3）根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），某某水库属Ⅴ等工程，主要建筑物为5级建筑物，复核水库洪水标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。洪水复核采用《图表》中的暴雨参数，用瞬时单位线法计算设计洪峰流量107.6m3/s，校核洪峰流量355.4m3/s。设计水位为399.2m，相应最大下泄流量为103m3/s，校核水位为403.9m，相应最大下泄流量为335.9m3/s。大坝顶高程应不低于404.584m，现状坝顶高程400m，欠高4.584m，不满足规范要求。心墙顶应不低于403.9m，现状心墙顶高程399.5m，欠高4.4m，现状心墙高程不满足规范要求。大坝防洪安全性评价为C级。
（4）经复核，大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求，坝坡变形，不满足大坝安全运行的要求。溢洪道底板、左右岸山体均未作衬砌处理，出口未设消能防冲设施。输水涵管输水能力满足设计要求；施工质量差，强度低，砼碳化严重，无法正常运行。水库结构安全综合评价为C级。
（5）计算所得的单宽渗流量为0.14m3/d·m，对水库渗漏损失影响较大。坝体下游逸出点高度0.237m，低于反滤坝高度，不会造成渗透变形，但反滤体运行年代久远，会降低透水效果。溢洪道地质条件较好，不存在渗流破坏的可能性。输水管为浆砌方形管，施工质量较差。水库大坝渗流安全综合评价为B级。
（6）本工程设计地震烈度为Ⅵ度，按有关规范可不考虑地震作用。
（7）本工程无金属结构，不作评价。

综合水库大坝工程性状各分项安全性分级结果，按照《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）及水利部《大坝安全鉴定办法》中的有关规定，最终确定本水库大坝安全分类为三类坝，属病险水库。
1.5 建议
1、应抓紧做好前期工作，尽早实施除险加固工作，早日脱险。
2、除险加固措施完成之前，水库要严格按限定水位控制运用，并加强大坝的安全监测工作，加强管理，确保大坝安全运行。
3、培厚大坝坝坡，对上下游坝坡进行修整加固处理。
4、护砌溢洪道断面，修建溢洪道出口消能设施。
5、修建防汛道路。
6、完善相应的管理设施，设置管理机构和人员，加强水库运行管理。

2 工程质量评价
2.1 大坝工程质量评价
1、大坝概况
大坝坝型为粘土心墙堆石坝，坝顶高程399.4m，最大坝高19.4m，坝顶长45m，坝顶宽2.7m。粘土心墙顶部高程399m，顶宽1.0m。大坝上游坝坡没有马道，但有一变坡，变坡处高程395m，上游坡比自上而下分别为1:2.1、1:1.5 (实测)。大坝下游坝坡没有马道，下游坡比自上而下分别为1:1.4、1:0.9、1:1.1 (实测)。在坝脚设有反滤坝，反滤坝顶部高程为384米，反滤坝外坡坡比1:0.9，内坡坡比1:0.5，顶宽0.6m。大坝上下游坝坡均为块石堆砌。
2、坝基及坝肩
大坝填筑前，未作前期地质勘探工作，工程开工后，在主河槽设计断面上进行了清基，并在清基的同时对坝轴线全断面进行抽槽处理，抽槽至弱风化层，边坡1:1；大坝两岸边坡开挖根据实际情况确定，下挖至弱风化层为止。
坝址岩体主要存在全风化、强风化、弱风化、微风化~新鲜岩石分带。其中坝基为厚1.5~3.0m左右的强风化带，全风化层主要分布在山坡地表，一般厚度0~3m，属第四系（Q）冲积土、坡积土。
根据工程记录资料表明，大坝心墙基础为弱风化岩体，透水性较弱。基础处理较彻底。
2、粘土心墙
大坝施工时，心墙土料就近选择料场，均取自附近第四系残、坡积土，库坝区均为震旦系的变质岩区，风化后粉砂质含量较高。大坝心墙料物质成分极不均匀，根据颗粒组成可分为含细粒土砂及含砾重壤土，局部含全强风化的砾石及碎石和植物根茎的耕植土夹层。砾石、碎石以及砂含量具不均匀特征，局部相对密集构成强透水带，对坝体的防渗极为不利，极易造成坝体渗漏。
粘土心墙料的干密度均值约为1.33g/cm3；平均压实度为0.8，心墙料的压实度未达到《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求。
坝体心墙料为含砂粘土，间夹碎石及砾石。心墙料的物质组成及其密实度在心墙轴线上以及剖面上具明显的不均匀性，且随机性较大，对心墙的透水性影响较大；在砂、碎石及砾石等粗颗粒含量较高且密实度相对较松散的部位，心墙透水性相对较高。
从探槽原状样渗透试验成果分析，心墙料岩样渗透系数基本都在10-4cm/s量级，具中等透水性。从心墙料现场注水试验成果分析，心墙探槽注水试验中，全部在10-4cm/s量级以上，心墙具中等透水性，心墙料渗透系数不满足规范要求。
3、堆石坝壳
坝壳堆石不干砌块石，为强透水性，孔隙率及透水性指标不能满足规范要求。
4、上、下游护坡
大坝上游坝坡为堆石护坡，经过多年的风浪淘刷，局部块石护坡残缺不全。下游坝坡为砌石护坡。反滤坝变形堵塞。
2.2 溢洪道工程质量评价
1、溢洪道概况
溢洪道设在大坝左岸，为开敞式宽顶堰，堰顶高程395.4米。进口与控制段长10米，进口底宽8.5米。泄槽总长30米，宽度由6米收缩至5米，出口底部高程393米，平均比降10%。溢洪道岩石弱风化，裂隙较发育，开挖面未衬砌。
2、存在主要问题
溢洪道为人工开挖而成的明槽，槽底和边坡未护砌，表面参差不齐，出口无消能设施，不能满足洪水安全下泄。
2.3 输水工程质量评价
1、工程概况
输水涵管为水泥浆砌方形管，全长83米，断面0.5×0.8米，比降1%。进口高程387米，放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面0.6×0.6米，每级台阶高0.5米，放水孔直径0.2米，用混凝土塞人工启闭。
2、存在主要问题
输水涵管进水口斜卧管老化，施工质量差，强度低，砼碳化严重，管塞缺失密封不严。无法正常运行。
2.4 综合评价
1、大坝心墙基础为弱风化岩体，透水性较弱。基础处理较彻底。大坝心墙土料物质成分极不均匀，渗透系数不满足规范要求。上下游坝坡轻微变形，反滤坝堵塞。
2、溢洪道槽底和边坡未护砌，表面参差不齐。进口段无导墙，出口无消能，不能安全泄洪。
3、输水管施工质量差，强度低，斜管砼碳化严重，管塞缺失密封不严，无法正常运行。
综合上述，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，本水库工程质量评价为不合格。
3 运行管理评价
3.1 工程设计施工过程
本水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于1972年8月动工兴建，1974年2月完成。总库容11万m3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库。水库坝址以上承雨面积12平方公里，河长12公里，河道平均比降100‰。
该工程设计由原郧西县水电科承担，报原郧阳地区水利电力局审批，经批复后开工兴建，并成立工程建设指挥部，指挥部下设工程组、器材组、后勤组，主要技术人员由县水电科抽调本单位的专业工程师担任，施工人员由当地和邻乡的主要劳动力组成，以“大会战”形式展开施工。
1、大坝
施工过程中，指挥部从大坝放线、清基、导流、回填、碾压、护坡等技术要点，原则上都作了一些具体规定，要求大坝施工严格按规定进行。但由于当时基础条件差，没有专用的设备仪器检测土料的物理特性。筑坝材料难以保证大坝土料设计要求。大坝碾压主要依靠人工夯实，采用石磙碾压，在大坝和山体结合处以及涵管顶（侧）0.5~1.0m范围内采用的是农村打土墙的铁杵夯实。由于没有机械设备、施工工艺的简陋，使得坝体碾压质量得不到保证。
2、溢洪道
溢洪道位于大坝左坝肩，为开敞式溢洪道，主要由水平段和陡槽段组成。施工过程中由于资金等多方面原因，溢洪道开挖断面未达到设计标准，底板和边墙均未进行护砌，局部参差不齐，形状很不规则；出口未设消能防冲设施，下游冲刷严重，危及坝脚安全。
2、输水涵管
输水涵管位于大坝右岸，进口型式为浆砌石斜卧管，采用混凝土圆塞人工控制。工程施工时，由于建筑材料紧张，进水口浆砌石施工质量差，输水涵管接缝处理得也不严实，存在漏水现象。

3.2 工程运行管理情况
1、管理机构设置
工程建成以后，成立了水库管养所，属于县水利电力局的二级单位管理，管理人员1-3人。农村实行联产承包责任制以后，水库又划归乡镇管理，1994年乡镇设立水利管理站，转交由水管站代管，1999年农村实行机构改革，撤销了乡镇水管站至今。当地政府将水库交由乡镇农业服务中心代管。日常管理由水库水产养殖承包人员负责管理，没有承包人的时间段由当地村干部或指定村民代管。
2、水库运行情况
本水库是以灌溉为主，兼有防洪，养殖等综合利用效益。水库的防汛工作按县防办每年4月下达的渡汛计划和控制运用指标执行。
水库自投入运行以来，历史最高库水位396（2007年7月28日），溢洪道实际最大下泄流量2m3/s（2007年7月28日）。本水库由于没有专设管理机构，也没有固定专人管理，所以没有编写运行大事记。
水库自建库以来一直没有设置水文测报系统，天气信息由管理人员通过电视广播等渠道获悉，有特殊天气情况时由县局防办通知。移动通讯可覆盖到坝区，但县水电局为该水库安装了专用防汛电话。
3.3 安全监测和维护
1、水库检查
水库没有安设专门安全监测设施，全部检查监测工作均由管理人员凭个人经验感观观察，由于近年来机构改革频繁，资料残缺或遗失，无法进行科学分析。工程的检查工作分日常检查、汛期检查和汛后检查，各种检查都分别规定了特定内容。检查人员由县防办、乡镇分管领导、农业服务中心的技术人员组成，坚持对枢纽建筑物进行检查，日常检查汛期一旬一次，非汛期一季一次。汛期检查一般在每年的4至10月汛期进行，一般每年5次左右。巡查的项目主要包括：（1）大坝：坝体、坝肩及岸坡。（2）输水涵管：进口、涵管、出口。（3）溢洪道：堰槽及两侧的坡岸等。汛后检查内容明确，检查认真，发现问题及时汇报并提出处理措施，力争在下次检查前处理好。检查结果均记入专门的表格，并附必要草图和初步分析，内容齐全，并报县防办备案。出现险情及时排除。
2、水库维护
水库维护工作是水库工程管理的重要组成部分。水库没有专门管理人员和管理设施，缺少日常维护，无运行日志。由于资金紧张，水库工程自建成以来一直未进行大修，每年检查时发现问题后仅进行表面缺陷修补，没有解决根本问题。
3.4 水库调度和管理制度
1、防洪调度
防洪调度原则及方式：
水库防洪调度以确保安全为原则，在确保安全的前提下进行兴利调度。水库泄水建筑物单一，只有一个开敞式无闸门控制溢洪道，同时还可利用输水涵管放水调洪。
（1）水库溢洪道无闸门控制，超过正常蓄水位时即自流溢洪。汛前腾空库容，汛中尽量由输水涵管泄洪。在库水位接近设计洪水位时报县防办，并严密监测库水位，做好防洪抢险准备。
（2）防汛期间，由镇长担任指挥长，村书记任副指挥长，其它村干部为成员组成防汛指挥部。所有人员听从县防汛抗旱指挥部的统一调度，服从命令，听从指挥，确保万无一失。
防洪调度的注意事项：
（1）水库在发生险情时第一时间先上报乡镇人民政府，再由乡镇人民政府上报县防汛抗旱指挥部办公室。
（2）县防汛抗旱指挥部办公室召集防汛抢险专家组，分析险情原因、处理办法及下达有关抢险指令。
（3）水库所在的村及流域各政府部门、相关单位及防汛抢险突击队按照县防汛抗旱指挥部办公室抢险指令执行落实。
（4）各相关单位及时反馈情况报县防汛抗旱指挥部办公室及抢险专家组，确定下一步抢险方案。
（5）坚持防汛值班、做好防洪记录，为今后的工作积累资料。
遇超标准洪水的处理措施：
遇到超过水库校核标准洪水，要做好预报，及时向上下游报警，必要时疏散下游群众至安全地带，并尽可能采取紧急抢险措施，开启所有泄洪设施，确保大坝安全。
2、兴利调度
本水库是以灌溉为主，兼有防洪、养殖等任务的水库，兴利调度任务为合理调配用水量，充分发挥水库的综合利用效益。
兴利调度原则及方式：
（1）根据气象等资料做好年来水预测；根据有关部门对水库供水的要求，制订具体供水计划。
（2）要在计划用水、节约用水的基础上核定各用水部门供水量，贯彻“一水多用”的原则，提高水的重复利用率。
（3）充分利用灌区内的蓄水工程，在非灌溉期或非用水高峰期，根据气象预测，提前放水充蓄；在用水高峰时，灌区蓄水工程要与水库供水有机结合。
（4）结合灌溉供水，兼顾养殖需求。
3、管理制度
①严格执行县防办下发的水库高度方案，确保大坝枢纽工程安全。
②禁止在大坝周围200M以内取土采石放炮打井挖砂，坝体上禁止堆放杂物。
③要经常保持坝坡坝面、马道截流沟的干净，无杂草、杂物淤积，坝面禁止放牧，行人不得任意搬动坝内外坡护石和践踏护坡草皮。
④坚持大坝巡视巡查工作。非汛期：一周巡视一次，汛期一天一次，暴雨或大雨一天数次，坚持24小时值班制度，发现问题及时上报。
3.5 综合评价
1、水库管理没有设置专门的管理机构和管理人员，由养殖承包人负责看护。没有建立健全各项规章制度。
2、水库通讯设施有专人管理并保持连通，防汛道路仅至大坝下游1公里处，无水情自动测报系统，无防洪调度系统；大坝安全监测设施没有配备。
3、大坝、溢洪道和输水涵管在运行过程中未出现大的安全问题，近库坡岸稳定没有滑坡体。坝体存在白蚁危害，对坝体构成潜在威胁。
综合上述，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的规定，水库大坝运行管理评价为差。
4 防洪标准复核
4.1 基本情况
4.1.1 工程概况
某某水库位于郧西县城关镇小河村，五里河支流马家沟。于1972年8月动工兴建，1974年2月完成。总库容11万m3。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库。水库坝址以上承雨面积12平方公里，河长12公里，河道平均比降100‰。
水库属亚热带季风气候区，气侯温和，年平均气温16℃，年最高气温41℃，最低气温-11℃，多年平均降雨量为807mm，最大年降雨量为1555mm，降雨多集中于4~10月，占全年降雨量的85%左右，降雨量年内分配不均匀，6～9月份雨量集中，冬季雨量偏少。
水库主要由大坝、溢洪道和输水涵管组成。大坝为粘土心墙土坝，坝高20米，坝轴长45米，坝顶高程400米，溢洪道设在大坝左侧，为开敞式宽顶堰，全长40米，进口与控制段长10米，控制段宽8.5米，堰顶高程395.4米。泄槽总长30米，宽度5~8.5米，出口底部高程393米。
输水涵管为混凝土方形管，全长83米，断面0.5×0.8米，比降1%。放水采用混凝土台阶式斜管，内空断面0.6×0.6米，放水孔直径0.2米，用混凝土塞启闭。
水库枢纽工程为Ⅴ等工程，大坝、溢洪道、输水涵管等主要建筑物为5级建筑物。水库原防洪标准按20年一遇设计，50年一遇校核。
4.1.2 流域承雨面积、主河道长度和比降复核
采用省测绘局1/50000的实测地形图对水库流域地理参数作进—步复核，经复核水库以上承雨面积为12km2，主沟长8km，河道加权平均比降60‰。
4.1.3 洪水标准的确定
根据《防洪标准》（GB50201—94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）、《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000）等文件，水库为小（2）型土石坝水库，工程等别为Ⅴ等，大坝、溢洪道等为5级建筑物。按《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》的规定，小（2）型水库的设计洪水标准应为20～30年一遇，校核洪水标准应为200～300年一遇。本水库坝高20米，郧西县城在其下游10公里以内，本次防洪复核洪水标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。
4.2 洪水计算
某某水库流域内没有水文站，也无实测的洪水观测资料，因此本次设计洪水计算方法采用《湖北省暴雨径流查算图表》中瞬时单位线法与推理公式法两种方法推求坝址洪水，经分析比较后确定洪水设计采用成果。
4.2.1 设计暴雨
郧西县位于湖北省水文分区第九区，根据工程所在流域中心位置查08版暴雨参数等值线图，得出设计点雨量的均值H均和变差系数Cv、Cs，查皮Ⅲ型曲线得Kp值，计算各历时相应频率的设计点暴雨量。此流域面积较小，不考虑点面折算系数，设计面雨量等于设计点暴雨量。按下式计算:
H面=αF·H均·Kp
式中：H面 —设计面雨量；
αF —形状改正系数，取1.0。
设计面雨量计算成果见表3.1。
表3.1 水库设计雨量计算成果表
时段
点雨量均值（mm）
Cv
Cs/Cv
P=3.3%
P=0.33%
Kp
面雨量H点（mm）
Kp
面雨量H点（mm）
1小时
42
0.51
3.5
2.21
92.83
3.31
138.82
6小时
57
0.66
2.62
149.42
4.29
244.4
24小时
81
0.58
2.4
194.51
3.75
303.7
本水库流域面积较小，选定计算暴雨时段为0.5小时，历时6小时。
设计暴雨时程雨量按以下公式计算：
暴雨递减指数 （1～6h）
（6～24h）
其中：
各历时雨量 （）
（）
各时段雨量
按以上公式计算的流域各频率的暴雨递减指数列于表3-2。
表3-2 各频率的暴雨递减指数
设计频率

n1
n2
P=3.3%
0.621
0.768
0.73
0.81
P=0.33%
0.568
0.805
0.68
0.84
各时段设计毛雨量扣除稳损计算出设计净雨过程（本水库流域小，不考虑初损）。采用图表中的概化雨型作为设计雨型。
稳损：
各时段净雨为：
经产流计算，得流域各频率的设计净雨过程。各频率设计暴雨和净雨过程如表3-3。
表3-3 设计暴雨及设计净雨过程线 单位：mm
序号
设计暴雨
地面设计净雨

P=3.3%
P=0.33%
P=3.3%
P=0.33%
1
4.02
7.68
3.37
6.8
2
4.27
8.16
3.62
7.28
3
4.52
8.64
3.87
7.76
4
5.02
9.61
4.37
8.72
5
6.82
12.48
6.17
11.6
6
11.15
20.42
10.5
19.53
7
35.27
52.83
34.62
51.95
8
57.55
86.19
56.9
85.31
9
8.36
15.30
7.71
14.42
10
5.09
9.32
4.44
8.44
11
3.77
7.20
3.12
6.32
12
3.52
6.72
2.87
5.84
4.2.2 瞬时单位线推求设计洪水
瞬时单位线法汇流参数按下式计算:

造峰雨历时tR （山区扇形流域）
（丘区长形流域）
不属于上述两种情况的流域可内插按比例取值，本流域采用山丘区一般流域公式计算。
对于高于50年一遇洪水需作汇流参数的非线性修正:

当时；当时，在《图表》查取。
根据以上公式计算的水库瞬时单位线参数如表3-4。
表3-4 瞬时单位线参数成果表
频率
ip
（mm）

n
k
P=3.3%

2.23
1.23
P=0.33%
100
0.3
2.23
0.36
洪水由地表径流和地下径流共同汇流而成，地表径流过程由设计净雨过程和单位线参数，用下式进行汇流计算：

地下径流流量过程线采用《图表》提供的概化三角形过程线法。其计算采用下列公式：
起涨流量
地下洪峰流量
地下径流过程线：
时
时

地面、地下汇流迭加计算得设计洪水过程，成果见下表3-5；
表3.5 洪水过程计算成果表
时序
(△t=0.5h)
流量
时序
(△t=0.5h)
流量
P=3.3%
P=0.33%
P=3.3%
P=0.33%
1
0
0
13
97.58
64.15
2
1.29
15.94
14
85.05
35.68
3
3.74
34.24
15
70.92
15.75
4
6.99
44.88
16
57.3
7.07
5
10.56
52.09
17
45.25
3.95
6
14.62
62.99
18
35.11
2.98
7
20.28
90.03
19
26.93
2.79
8
34.17
187.34
20
20.47
2.82
9
64.72
355.37
21
15.5
2.92
10
95.5
322.93
24.3
11.72
2.72
11
107.64
187.94
23
8.89
2.55
12
106.34
103.32
24
6.79
2.38
瞬时单位线法计算30年一遇设计洪水107.6m3/s，300年一遇校核洪水355.4m3/s。
4.2.3 推理公式法推求设计洪水
洪峰流量计算公式如下：
Qm=K1(m/θ)k2(sF)k3-k4μF
式中：Qm——洪峰流量，m3/s
K1、K2、K3、K4——暴雨递减指数n的函数
m、μ——分别为汇流参数和损失参数；
s——雨力，与暴雨递减指数n和汇流历时有关；
本流域为湖北省水文分区第九区，汇流参数按下式计算:
当洪水频率为低于50年一遇时，m=0.50θ0.21；
当洪水频率为高于50年一遇时，m=0.45θ0.21；
θ=L/j1/3
μ=0.0384×R240.756(mm/h)；
R24=H24面－I0
1－6小时 n1 =1+0.558Lnβ1
6－24小时 n2 =1+0.721Lnβ2

汇流参数及洪峰流量的计算成果见下表3.4：
洪水过程线采用《图表》中的方法进行计算，其中设计净雨历时取6小时。计算结果见表3.4

表3.4 汇流参数及洪峰流量计算成果表
参数
m
s
n
u
K1
K2
K3
K4
Q
P=3.3%
0.942
92.642
0.735
1.878
0.660
0.900
1.225
0.345
215.1
P=0.33%
0.848
138.645
0.685
2.724
0.614
0.826
1.206
0.340
330.2
水库洪峰流量采用推理公式法计算30年一遇设计洪水215.1m3/s，300年一遇校核洪水330.2m3/s。
4.2.4 洪水成果分析
瞬时单位线法与推理公式法计算成果比较，校核标准洪峰相对稍大，设计标准洪峰较小，根据小（2）型水库安全鉴定指导意见采用两种方法中洪峰流量小的一种方法所计算的成果进行综合比较分析，此次设计采用瞬时单位线法所计算的成果，30年一遇设计洪水107.6m3/s，300年一遇校核洪水355.4m3/s。
4.3 调洪演算
4.3.1 防洪调度原则
某某水库溢洪道为开敞式溢洪道，堰顶高程395.4m即为正常蓄水位。本次复核采用以下调度原则：起调水位为正常蓄水位，当库水位上升至堰顶高程时溢洪道开始自由泄流。本次调洪演算按静库容进行演算，对灌溉涵管较小泄流不考虑，单独由溢洪道来泄洪。
4.3.2 溢洪道下泄流量
溢洪道按无底坎宽顶堰考虑，其泄洪能力按下式进行计算：

式中：m——无底坎宽顶堰的流量系数，按照《溢洪道设计规范》（SL253-2000）和武汉大学编《水力学》求得，m=0.36；
H0——考虑行进流速的堰顶水头，本工程堰前较为宽阔，行进流速较小，故不计行进流速水头，取H0=H；
B——溢洪道控制段宽度B=8.5m。
4.3.3 库水位～库容关系曲线
近年来水库以上流域无重大人类活动，库容曲线无明显变化，水位～库容曲线仍采用原设计成果，复核后的曲线关系见表3.5。
表3.5 水库水位～库容关系
水位（m）
380
383
385
387
389
391
393
库容（万m3）
0
0.1
0.3
0.7
1.47
2.66
4.21
水位（m）
395
396
397
398
399
400

库容（万m3）
6.02
7
8.04
9.13
10.3
11.4

4.3.4 调洪演算
根据进库洪水过程与溢洪道断面，水库水位库容关系，采用水库调洪演算数值解程序进行调洪演算，其基本方程式为水量平衡方程式即：
（Q1+Q2）×Δt/2－（q1+q2）×Δt/2=V2－V1
式中：Q1、Q2——时段初、末的入库流量，m3/s；
q1、q2——时段初、末的出库流量，m3/s；
V1、V2——时段初、末的水库蓄水量，m3；
△t——计算时段，s。
按拟定的调度方式和起调水位，对不同频率的设计洪水进行调洪演算，成果见表3-6。

表3-6 水库调洪成果表
设计频率（%）
洪峰流量
（m3/s）
最高水位
（m）
最大下泄流量
（m3/s）
3.3
107.6
399.2
103
0.33
355.4
403.9
335.9
4.4 坝高复核
4.4.1 坝顶超高
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶在水库静水位以上的超高由下式确定：
y = R + e + A
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。
水库大坝安全加高A值根据大坝的等级和运用条件确定，某某水库大坝为Ⅴ等5级工程，安全加高A值在设计条件下为0.5m，校核条件下为0.3m。
风浪爬高采用《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)推荐的莆田试验站公式计算。
计算采用的相关参数如下：
坝址处多年平均最大风速13m／s
设计工况计算风速为多年平均最大风速的1.5倍(按5级坝取用)即19.5m／s；校核工况计算风速为多年平均最大风速；
风区长度采用250m，水域平均水深采用18m。

Tm=4.438hm0.5
式中：hm——平均波高，m；
Tm——平均波周期，s；
W——计算风速，m/s；根据不同计算工况取用不同的值
D——风区长度，m；
Hm——水域平均水深，m；
g——重力加速度，取9.81m/s2；
Lm——平均波长，m；
Rm——风浪爬高，m，
KΔ——斜坡糙率渗透性系数，取KΔ=0.8；
Kw——经验系数，与风速和坝前水深有关；
m——斜坡坡度系数，m=2.；
设计波浪爬高值根据工程等级确定，本工程为5级粘土心墙坝，采用累计频率为5%的爬高值R5%。
风壅水面高度按下式计算

式中： e——风壅水面高度，m；
K——综合摩阻系数，K=3.6×10-6；
β——风向与水域中线夹角，°；
H——水域的平均水深，m；
经计算，不同标准情况下的风浪参数及风壅水面高如下表：
表3.7 风浪爬高和风壅水面高计算成果表
标准
平均波高hm（m/s）
平均波长Lm（m）
平均波周期Tm（s）
设计爬高R（m）
风壅水面高e（m）
设计
0.16
4.955
1.78
0.6
0.001
校核
0.10
3.17
1.42
0.384
0
根据以上计算及安全超高值，计算得设计工况下坝顶超高为 1.101 m，校核工况下坝顶超高为0.684m。
4.4.2 坝顶高程复核
坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下组合进行计算并取最大值：
①设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高
②校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高
在设计及校核情况下的计算结果见表3-8；

表3-8 大坝坝顶高程计算成果表
工 况
计算水位(m)
坝顶超高(m)
计算坝顶高程(m)
设 计
(P=3.3%)
399.2
1.101
400.201
校 核
(P=0.33%)
403.9
0.684
404.584
通过以上计算最大坝顶高程应达到404.584m，现状坝高400m，欠高4.584m，不满足规范规定的防洪标准。
本水库现心墙顶部高程为399.5m，根据规范要求，粘土心墙代料坝心墙顶高程应高于设计洪水位0.3m，并不低于校核洪水位。根据本次洪水复核水位，设计工况下心墙顶部高程应不低于399.5m，校核工况下心墙顶应不低于403.9m，现状心墙高程不满足规范要求，欠高4.4m。
4.5 复核结论
根据以上设计洪水计算和调洪演算成果，本水库防洪安全评价为：
（1）根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000），某某水库属Ⅴ等工程，主要建筑物为5级建筑物，复核水库洪水标准为：30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。
（2）洪水复核采用《图表》中的暴雨参数，暴雨统计特征值与地区综合规律一致，符合本地区暴雨特点，瞬时单位线法计算方法成熟可靠，计算洪水成果是合理的。设计洪峰流量107.6m3/s，校核洪峰流量355.4m3/s。
（3）根据水库水位库容关系和现溢洪道下泄能力，采用上述洪水标准进行调洪演算，得到水库设计水位为399.2m，相应最大下泄流量为103m3/s，校核水位为403.9m，相应最大下泄流量为335.9m3/s。
（4）根据坝顶及心墙顶高程复核结果，按现行规范，大坝顶高程应不低于404.584m，现状坝顶高程400m，欠高4.584m，不满足规范要求。心墙顶应不低于403.9m，现状心墙顶高程399.5m，欠高4.4m，现状心墙高程不满足规范要求。
综合上述，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）大坝防洪安全性分级的规定，某某水库大坝防洪安全性评价为C级。
5 结构安全评价
某某水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成。
5.1 大坝抗滑稳定安全复核
5.1.1 基本数据及计算工况
1、基本数据
根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），某某水库枢纽为小