水库大坝安全评价.ppt

大标题,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水库大坝安全评价,长江设计院水利水电病险工程治理咨询研究中心,2007.03,概述,1,我国水库大坝状况,2,水库大坝常见险情,3,大坝安全鉴定的规定及程序,4,运行管理评价,5,工程质量评价,6,防洪标准复核,7,结构安全评价,8,渗流安全评价,9,抗震安全评价,10,金属结构安全评价,11,现场安全检查,12,安全评价的地质勘察,13,结语,1,我国,水库大坝状况,我国水库现状,我国水库,85153,座，大型水库,453,座，中型水库,2827,座,小型水库,81873,座,90%,以上是土坝,到,2002,年底，全国降等与报废水库累计,4846,座，其中小（,1,）型水库降等,366,座，报废,224,座；小（,2,）型水库降等,2836,座，报废,1420,座,我国病险水库的历史由来,目前的病险水库大多建于上世纪,50,年代到,70,年代，在“大跃进”和“文化大革命”时期，特殊的历史时期，同时由于当时物资相对匮乏，技术水平相对落后，工程质量较差，大都为“三边”工程,这些水库在调节利用水资源，除害兴利，促进国民经济发展和保障人民生命财产安全发挥了很重要作用,1,我国,水库大坝状况,我国病险水库的特点,特殊历史时期兴建的水库，工程防洪标准较低，施工质量较差，同时管理工作跟不上,水库自然的老化，经过,50,多年，甚至更长时间的运行。工程老化、效益衰减，安全问题严重,水库管理单位重视技术管理工作不够，大部分水库没有完整的观测资料，没有洪水调度运用计划，防洪预案或有规章制度不严格执行,加固工作进展迟缓，我国的加固开始于“,75.8”,事件之后，才引起重视，并开展加固工作。从上世纪,80,年代起，国家投入了大量的资金和科技人员，进行除险加固，但任务还比较大，尤其中小型水库。,1,我国,水库大坝状况,我国病险水库存在的安全问题,裂缝问题，大坝坝体和铺盖裂缝较多且比较普遍,渗漏、渗透破坏问题,滑坡塌坑问题,大坝上下游护坡破坏问题,坝顶公路没有修筑，防洪公路标准较低,溢洪道结构不完整或工程质量较差；闸门的漏水严重，金属结构锈蚀，启闭机不完备或不能正常运行,输水涵管（隧洞）剥蚀碳化老化，输水能力衰减；钢闸门及启闭设施老化，常年失修，不能正常运行,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,安全鉴定依据,水库大坝安全鉴定办法,（水建管,2003271,号）,水库大坝安全评价导则,（,SL2582000,）,安全评价的行为主体及职责,鉴定组织单位,为大坝主管部门，是水库效益受益者，工程业主,定期组织大坝安全鉴定工作,组织现场安全检查,委托单位进行大坝安全评价,提供基础资料；,筹措大坝安全鉴定经费,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,鉴定承担单位,为水利行业设计院等单位，编制大坝安全评价报告,参加现场安全检查，负责编制现场安全检查报告,收集有关资料，开展地质勘探、工程检测等,对大坝安全状况进行评价，编制评价报告,起草大坝安全鉴定报告书,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,鉴定审定部门,为各级水行政主管部门,聘请专家组建大坝安全鉴定专家组,审查大坝安全评价报告,组织召开大坝安全鉴定会,审定并印发大坝安全鉴定报告书,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,安全鉴定的程序,(,三步,),1.,组织评价,:,鉴定审定部门确定专家组，下达鉴定任务,鉴定组织单位组织现场安全检查,鉴定承担单位开展大坝各项分析论证工作（含现场勘探、检测及室内外试验），编写分项评价报告和评价总报告,;,2.,开会审查,:,鉴定审定部门组织专家组审查安全评价 报告、现场安全检查报告及安全评价总报告，讨论并 提出“大坝安全鉴定报告书”,3.,上报审定,:,鉴定审定部门审定“大坝安鉴定报告书”，上报,.,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,鉴定承担单位资质,大型水库和影响县城安全或坝高,50m,以上中型水库由具有水利水电勘测设计甲级资质的单位或者水利部公布的有关科研单位和大专院校承担,其他中型水库和影响县城安全或坝高,30m,以上小型水库有水利水电勘测设计乙级以上（含乙级）资质的单位承担,其它小型水库由具有水利水电勘测设计丙级以上（含丙级）资质的单位承担,3,大坝,安全鉴定的规定及程序,鉴定专家组的构成及其职责,人数：大型（,50m,中型）,9,人；中型（,30m,小型）,7,人；小型,5,人；,要求专业配置合理，人员资质合格，人数适当，行政管理人员不得超过,1/3,；,原设计、施工、监理人员不得超过,1/3,；,审查现场安全检查报告、安全评价报告,评定大坝安全类别，提出加固建议，讨论提出“大坝安全鉴定报告书”,大坝安全评价内容,1,个总报告,7,个分报告,大坝安全综合评价报告,质量、运行、防洪、结构、渗流、抗震、金属结构安全评价报告,两个附件,地质勘察,混凝土及金属结构检测报告,4,运行管理评价,目的,提供大坝运行、管理及性状等基础资料，为工程的非工程措施评价,内容,大坝运行；大坝维修；大坝安全监测,评价大坝整个运行期情况，重点在工程现状,4,运行管理评价,大坝运行,大坝运行,水库调度运用规程,水文观测与预报,水库大坝运行大事记,应急预案,4,运行管理评价,水库调度运用规程,水库防洪调度,核定各防洪特征水位,制定实时防洪调度运用方式及判别条件,制定防御超标准洪水的非常措施及其使用条件,明确实施水库防洪调度计划的组织措施和调度权限。,水库兴利调度,当年（期、月）来水的预测,各部门用水需求,拟定各时段的水库控制运用指标,制订年（期、月）的具体供水计划,4,运行管理评价,水文观测与预报,大型及重要中型水库，应布设水文测报站网，要建立入库、出库站，或自动测报和预报系统,应编制水文预报方案须经水库主管部门审定,4,运行管理评价,运行大事记,记载水库大坝运行中出现的异常情况，尤其水库遇到较大洪水，较高蓄水位或遭遇地震时水库大坝工作状况，以及对异常状态的事后处理情况,4,运行管理评价,应急预案,应急预案内容,紧急情况的确定及发布,可能的预防与抢救措施,通知程序及通知流程图,通信及报警系统,抢险队伍组成,储备物资、设备及材料,恶劣环境（无照明、恶劣气候等）下的反应,洪水淹没图,疏散人口的组织与路线等,4,运行管理评价,大坝维修,维修的对象和目的,对象：大坝和附属建筑物，以及影响大坝安全的金属结构与电气设备和安全监测设施,目的：使建筑物和设备处于安全的工作状态，确保其安全和可靠的运行，不能有任何影响安全的隐患,4,运行管理评价,大坝安全监测,安全监测的方法,监测方法包括巡视检查和仪器监测。,监测范围包括坝体、坝基、坝肩、输、泄水建筑物、近坝区岸坡,巡视检查,巡视检查分为日常巡视检查，年度巡视检查和特别巡视检查三类,仪器监测,包括仪器监测项目、观测布置、观测设施及安装埋设、观测方法及要求、观测频次等，对于不同坝型分别按相应建筑物的安全监测技术规范执行,4,运行管理评价,综合评价（三个方面）,1.,大坝运行,是否编制防洪调度和兴利调度计划,经审定并合理运用；水文测报设施是否完备并编制水文预报方案；各项规章制度是否齐全落实,2.,大坝维护,是否养护和修理,金属结构、电气设备及安全监测仪器等是否进行维修,可靠运行,3.,大坝安全监测,安全监测设施是否完备,;,大坝安全监测是否按规范执行,分析大坝的变形,渗流及稳定总体上是否处于正常状态,运行管理综合评价,评为“好”、“较好”、“差”,评价时要注意的问题,1.,评价是工程现状的评价,2.,评价要全面,工程所有建筑物,管理设施（管理房、防汛抢险交通条件、安全检测设施、水雨情预报设施,规定管理（是否有调度规程、予案）,3.,不是评先,5,工程质量评价,主要目的,评价工程地质及水文地质条件,复查工程的实际施工质量是否符合国家现行规范要求,工程运用后质量实际情况及变化，能否确保工程安全,为水库大坝安全复核或评价提供符合工程实际参数,评价的方法,有现场巡视检查、历史资料分析、勘探及试验检查,5,工程质量评价,土石坝质量评价,评价内容,筑坝料的选择、开采和运输,填筑方法与压实标准、接合部的处理及施工质量,土质或混凝土防渗体、垫层、过渡层、反滤层、排水设施及护坡施工质量,土石坝与相邻坝体的连接及其施工质量,截水槽宽度及深度、垂直防渗深度、水平防渗长度及厚度,5,工程质量评价,土石坝质量评价,基础防渗质量评价,垂直防渗与坝体防渗体有效连接，底部深入相对不透水层,截水槽采用与坝体防渗体相同土料，其压实度不应小于坝体同类土料。截水槽底宽不小于,3m,，回填土料的允许渗透比降砂壤土可采用,3,，壤土可采用,3,5,，粘土可采用,5,10,坝基帷幕深入相对不透水层至少,5m,主要通过查阅原始资料进行质量评价,灌后基岩的透水率,1,级、,2,级坝为,3,5Lu,，,3,级及其以下为,5,10Lu,水平铺盖长度和厚度满足设计要求,渗透系数应小于坝基,1/100,，并小于,i10,6,cm/s,5,工程质量评价,土石坝质量评价,坝体防渗质量评价,渗透系数，均质坝不大于,110,4,cm/s,，心墙和斜墙不大于,110,5,cm/s,有较好的塑性和渗透稳定性,浸水与失水时体积变化小,填筑防渗体砾石土，粒径大于,5mm,的颗粒含量不宜超过,50%,，最大粒径不宜大于,150mm,或铺土厚度的,2/3,，,0.075mm,以下的颗粒含量不应小于,15%,5,工程质量评价,土石坝质量评价,土坝填筑质量评价,粘性土压实度,1,、,2,级坝的压实度应为,98%,100%,，,3,级及以下中坝压实度为,96%,98%,设计地震烈度为,8,度、,9,度的地区，宜取上述规定的大值,砂砾石和砂的填筑标准,砂砾石相对密度不应低于,0.75,，砂的相对密度不应低于,0.70,，反滤料宜为,0.70,5,工程质量评价,土石坝质量评价,土坝坝体反滤料、过渡层料和排水体质量评价,质地致密和抗风化,经过多年运行后，级配是否满足设计要求；,排水体是否失效；,反滤料和排水体料中粒径小于,0.075mm,的颗粒含量应不超过,5%,5,工程质量评价,其它建筑物质量评价,评价内容,包括溢洪道、泄槽，明渠、水工隧洞等。,工程质量评价参照混凝土坝或浆砌石坝工程质量评价进行。,综合评价结论,“,合格”,“,不合格”,质量评价注意的问题,1.,必须以现行规程规范为标准,2,是对工程现状下工程质量进行评价,3,评价的依据主要是本次地质勘察资料成果、混凝土及金属结构检测成果,4,评价项目要全面：,土石坝：心墙、坝壳、反滤体、防浪墙、坝基、坝肩基础急帷幕,溢洪道：控制段、泄槽、消能防冲设施、边坡衬砌、基础帷幕、混凝土强度,质量评价注意的问题,泄水管、洞,混凝土重力坝,浆砌石坝,金属结构及启闭设备,6,防洪标准复核,评价内容,根据大坝设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料，考虑建坝后上游地区人类活动的影响和大坝工程现状，进行设计洪水的复核和调洪计算，评价大坝工程现状的抗洪能力是否满足现行规范要求,评价结论,原设计的大坝防洪标准和设计洪水是否需要修改,水库大坝实际抗洪能力是否满足国家现行规范要求,要求的最大下泄量能否安全下泄,6,防洪标准复核,水库抗洪能力复核,包括建筑物安全性和泄洪安全性复核,挡水安全性,复核坝顶高程（含防渗体）是否满足规范要求,复核泄洪建筑物挡水顶部高程是否满足规范要求,复核进水口建筑物进口工作平台高程,复核闸门顶高程是否满足挡水要求,泄洪安全性,泄洪建筑物过水断面尺寸满足过流要求,泄洪设施安全启用,6,防洪标准复核,泄洪影响复核内容,评估设计和校核洪水的泄流情况下下游地区人民生命和社会经济损失的风险，根据社会经济的发展，调查复核洪水淹没区人口、耕地、工矿企业、交通干线等损失,复核评估垮坝可能造成的人民生命和社会经济损失,6,防洪标准复核,综合评价结论,分为,A,、,B,、,C,大坝防洪安全性分级,大坝级别,坝型,抗御洪水频率重现期（年）,山区，丘陵,平原，滨海区,A,B,C,A,B,C,1,土坝，,堆石坝,5000,5000,2000,2000,2000,2000,1000,1000,混凝土坝，,浆砌石坝,2000,2000,1000,1000,2000,2000,1000,1000,2,土坝，,堆石坝,2000,2000,1000,1000,1000,1000300,300,混凝土坝，浆砌石坝,1000,1000,500,500,1000,1000,300,300,3,土坝，,堆石坝,1000,1000,500,500,300,300,100,100,混凝土坝，浆砌石坝,500,500,300,300,300,300,100,100,防洪安全评价要注意的问题,1.,水帐要算清,2,洪水标准的选用（原则是原标准）,3,库容要复核,4,挡水前沿高程要实测,5,要在对溢洪道的堰顶高程、过流宽度、管涵洞径进行实测的基础上复核过流能力,6,起调水位,7,挡水安全包括：坝顶、溢洪道顶、进水口高程、闸门顶、低凹山体顶,8,泄水安全：过流断面、消能设施、能否安全启闭,非常溢洪道能否及时起用、下游影响,7,结构安全评价,评价内容,包括应力、变形及稳定分析,;,土石坝重点是变形及稳定分析,;,混凝土坝及泄水、输水建筑物重点是强度及稳定分析,注意的问题,应结合现场调查、勘察和监测资料分析工作进行，对已暴露问题或异常工况进行重点复核,复核大坝现状实际工作条件与原设计相比是否发生变化,7,结构安全评价,土石坝变形分析内容,大坝总体变形性状及坝体沉降是否稳定,大坝防渗体是否产生危及大坝安全的裂缝,大坝变形监测的评价,坝坡稳定分析,主要计算大坝在各种正常运用和非常运用情况下的抗滑稳定性,7,结构安全评价,重力坝结构安全评价内容,主要为抗滑稳定和结构强度评价,抗滑稳定复核包括沿建基面的抗滑稳定和沿坝基软弱夹层抗滑稳定性,强度复核主要包括应力复核与局部配筋计算,对近坝库岸的稳定性进行复核与评价,7,结构安全评价,其它建筑物结构安全评价内容,包括溢洪道、隧洞、坝内埋管、进水口、挡土墙、导墙、交通或工作桥,评价内容可参照重力坝结构安全评价执行,安全评价时一般进行混凝土或浆砌石结构现场检测。检测内容包括混凝土强度评定、裂缝检查、混凝土碳化、钢筋锈蚀,综合评价,分为,A,、,B,、,C,结构安全评价要注意的问题,1,计算参数以本次地质勘察、检测成果为依据（不能照抄原设计参数）,2,土石坝稳定计算方法与相应安全系数要对应,3,成果要符合一般规律及实际情况（实际有脱坡但计算稳定）,4,重力坝稳定计算要复核、分析现状渗压力,5,混凝土强度要实测,6,荷载要正确（如土压力）、工况要全面、程序要鉴定,7,土石坝与岸坡、混凝土结构接触面坡比是否满足规范,8,渗流安全评价,概述,国内外大坝因渗流问题失事的比例仅次于洪水漫顶，高达,30%,40%,土石坝渗透水流除浸湿土体降低其强度指标外，当渗透力大时将导致坝坡滑动、防渗体被击穿、坝基管涌、流土等重大渗流事故,混凝土坝坝基渗透压力大小关系到大坝的抗滑稳定,两岸渗透压力的高低关系到两岸坝肩及其岸坡岩体抗滑稳定,过大的渗漏损失也将减少工程效益,8,渗流安全评价,渗流安全评价方法,渗流安全评价主要有现场检查法、监测资料分析法计算分析法等,土石坝渗流安全评价内容,检查坝基及坝肩防渗处理措施是否完善,复核现状防渗与反滤排水设施的渗流安全性，并预测在未来高水位运行时的渗流安全性,8,渗流安全评价,混凝土坝的渗流安全评价,检查坝基及两岸坝肩防渗处理措施是否完善,复核坝基接触面断层破碎带、软弱夹层和裂隙充填物抗渗稳定性,复核混凝土坝现状条件下坝体防渗、坝基防渗及排水设施的渗流安全性，并预测在未来高水位运行时的渗流安全性,检查混凝土坝地下水侵蚀性及坝基可容成份，评价渗流侵蚀性对坝体及坝基安全的影响,8,渗流安全评价,溢洪道及水闸渗流安全评价,土基上的溢洪道及水闸，评价重点是刚性结构与土体接触面。根据,水闸设计规范,复核闸基水平段及出口段的渗流安全,基岩上的溢洪道及水闸，评价方法和大坝坝基渗流评价类同,8,渗流安全评价,涵管渗流安全评价,分析其外围结合带有无接触冲刷等渗透稳定问题，如管身有无漏水、管内有无土粒沉积，土体与涵管结合带是否有水流渗出、渗流出口有无反滤,综合评价,分为,A,、,B,、,C,渗流安全评价要注意的问题,1,建筑物要全面,大坝（坝体、坝基）、溢洪道、洞、涵管,2,计算参数、标准（土、砂）,3,监测资料分析、反演计算,4,评价时一定要考虑现状下排水凌体的有效性（是否淤堵）,5,要与实际情况对照分析,6,心墙、排水体有无反滤,7,接触面有无渗流问题,8,止水是否耐久、有效,9,抗震安全复核,地震裂度超过,6,度的水工建筑物，应进行抗震复核,抗震安全复核内容,复核大坝的设计地震烈度或基岩加速度,复核大坝的抗震设防类别及相应的地震荷载,土石坝坝体和坝基中的砂土和软土等进行液化判别,对大坝、地基及可能发生地震塌滑的近坝库岸等进行地震稳定性分析；对各类混凝土结构、钢筋混凝土结构应作抗震强度的分析计算,结构抗震措施评价，包括对坝基防渗、软弱层加固、结构的整体性和刚度、施工接缝处理,抗震安全评价要注意的问题,1,规范,2,土石坝坝壳密实度,3,砂基液化问题,10,金属结构安全评价,常见的金属结构,泄洪闸、泄洪洞工作闸门、检修闸门以及启闭机,输水建筑物中如输水（引水）灌溉洞（涵管）工作闸门、检修闸门事故闸门以及启闭机,各种闸阀及压力钢管,闸门结构型式,常用平面闸门和弧形闸门,启闭机,常用固定卷扬机、螺杆启闭机,10,金属结构安全评价,存在的问题,水库金属结构设计条件与实际使用条件发生变化,部分闸门的高度不满足要求,金属结构的腐蚀,金属结构的变形,结构强度、刚度、稳定性降低,金属结构的磨损,焊接质量存在缺陷，不满足要求,部分金属结构的活动部件锈死,11,现场安全检查,鉴定组织单位应组织现场安全检查,安全检查项目,水库防洪调度,坝 基,大坝坝体,溢（泄）洪设施,大坝安全监测,防汛公路,水库渗漏,近坝库区塌方滑坡,12,安全评价的地质勘察,主要勘察内容,收集水库历年险情资料，查明大坝病害险情类型、成因及处理情况,调查坝区地形地貌特征、地质构造、物理地质现象、地层岩性、地质构造等基本地质条件,查明坝基、坝肩及各建筑物地层结构、岩体层次特性及主要物理力学性质。查明坝址区水文地质条件、岩土体透水性、厚度和连续性，分析评价环境水对混凝土腐蚀性。,调查近坝库岸地形地貌、物理地质现象及边坡岩层稳定条件,12,安全评价的地质勘察,调查近坝库岸地形地貌、物理地质现象及边坡岩层稳定条件,查明坝身现状特征，包括坝身结构、坝体填土组成及填筑质量，提出渗透性参数和物理力学参数,查明输水、泄水建筑物地基、边坡工程地质条件、下游岩土体抗冲条件,查明大坝防渗体、坝基帷幕及排水体的有效性，评价级配、密实度、渗透系数,复核坝址区地震动峰值加速度值,12,安全评价的地质勘察,主要勘察方法,工程测量,工程测量包括地形测量和断面测量,地形测量的范围包括枢纽中的各个建筑物、泄洪渠归槽部分,距离主坝较远的副坝可单独测图,断面测量应选在最大坝高或原河床处，地质条件复杂处，坝内埋管及运行异常反应处，险情和隐患处,对溢洪道、隧洞相应的纵、横断面控制,12,安全评价的地质勘察,工程地质测绘,范围应包括坝址区所有建筑物、近坝库区及泄洪渠归槽部分,至少包括大坝上、下游坝脚以外各,50,100m,；坝肩两侧,50,100m,剖面的布置、长度应满足设计抗滑、渗流稳定计算的需要,测绘后应提供坝址工程地质平面图、纵横剖面图、险情等图件,12,安全评价的地质勘察,勘探,勘探是病险水库勘察最直接的检查方法，为加固工程取样、孔内原位测试和地下水位观察和了解岩土层结构的主要手段,包括钻探、浅井、槽坑等。通过勘探可直接揭示坝区岩土层的分布，了解其特性。当坝高较小时或地质条件简单、无明显渗漏现象的水库，可仅采用浅井或槽坑探方法，以检验大坝土层分布、质量情况,13,结语,大坝长期运行的多种破坏因素，使大坝的性态会向不利方向变化，致使大坝存在缺陷和隐患，影响设计功能的挥，甚至造成溃坝灾难性事故。,目前对建筑物老化和破坏机理的认识正在逐步加深，大坝安全评价体系和方法需进一步完善。,新的修补材料和修补技术正在研究、开发中，许多问题有待今后在实践中不断的完善和提高。虽然我国对一些大坝进行了加固处理，安全状况明显改善，但并不是所有的重大缺陷和隐患都已经根除，而随着时间的推移，现有大坝的坝龄不断增长，各种老化问题会进一步暴露出来。,水库大坝的安全评价任重而道远。,