某水庫大壩安全評價分析

何敏

（新鄉(xiāng)市大功引黃工程管理處，河南 新鄉(xiāng) 453300）

1 工程概況

1.1 除險加固情況

2013年除險加固時主要建設內(nèi)容：①改建、擴寬溢流壩；②壩基、壩肩防滲處理；③壩體防滲處理；④新修二級輸水洞（兼作沖砂洞）。

1.2 工程布置

改建、擴寬溢流壩，將兩邊折線堰加高0.40 m，中間新建WES型實用堰，折線堰加高部分和WES型實用堰均采用混凝土結構；溢流壩原有工作橋拆除重建。壩基、壩肩帷幕灌漿采用單排布孔，共計9孔，并布置一檢查孔。

大壩上游面防滲、溢流壩壩體防滲處理，一是作壩體補強灌漿，4#，5#，6#帷幕灌漿兼做壩體補強灌漿孔；二是將大壩上游面進行M10水泥砂漿深勾縫，高程范圍873.00～890.70 m，以減少壩體的滲漏。

新修二級輸水洞，兼作沖砂洞，洞身采用鋼筋混凝土結構，出口設閘閥。洞底高程873 m，洞長4.05 m，輸水管采用內(nèi)徑0.60 m的無縫鋼管。

2 安全監(jiān)測

由水庫管理人員每月進行不少于1～3次的日常巡視檢查。汛期、高水位、工程出現(xiàn)險情或不安全征兆等特殊情況時增加頻次。每年汛前、汛后分別對水庫大壩進行一次全面檢查，水庫管護人員汛期每天巡查1次。

經(jīng)現(xiàn)場檢查和溝通了解，水庫自除險加固后經(jīng)多年運行，大壩未見較大沉降、未出現(xiàn)塌陷等現(xiàn)象，也未出現(xiàn)較大險情。整體來看，大壩安全性態(tài)基本正常。

3 工程質(zhì)量評價

2009年4月，某水庫大壩鑒定為三類壩；2014年12月某水庫除險加固工程完工。2021年7月洪水，某水庫溢流壩溢水，安全度汛，未發(fā)生險情。

2021年8月，檢驗單位對某水庫大壩進行了質(zhì)量檢測。主要對左、右擋水壩、溢流壩進行檢測。

水庫左、右擋水壩和溢流壩抽檢砂漿強度、混凝土強度等指標滿足設計和規(guī)范要求。某水庫大壩工程質(zhì)量滿足設計和規(guī)范要求，工程運行中未暴露明顯質(zhì)量缺陷。工程質(zhì)量評為合格。

4 防洪能力復核

4.1 設計洪水復核計算

4.1.1 防洪標準復核

某水庫屬小（2）型水庫，某水庫總庫容18萬m3，為小（2）型水庫，工程等別為Ⅴ等，相應主要建筑物級別為5級。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》和《水庫大壩安全評價導則》的規(guī)定，以及水庫防洪安全的重要性，確定某水庫主要建筑物設計洪水標準20年一遇，校核洪水標準100年一遇。

4.1.2 基本資料復核

按照1984年河南省水利勘測設計院編制的《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》中推理公式計算設計洪水需要根據(jù)流域特征值：流域面積、河道長度、河道比降等，首先對這些基本資料進行復核。

4.1.3 設計洪水計算

洪水復核推理公式和計算方法按1984年河南省水利勘測設計院編制的《河南省中小流域設計暴雨洪水圖集》（以下簡稱“84圖集”），暴雨參數(shù)按河南省水文水資源局編制的《河南省暴雨參數(shù)圖集》（以下簡稱“05圖集”）推求。

查《05圖集》得，某水庫年最大24 h點雨量均值H24p=140.00 mm，Cv=0.75；年最大6小時點雨量均值H6p=90.00 m，Cv=0.70；年最大1小時點雨量均值H1p=40.00 mm，Cv=0.55；年最大10 min點雨量均值H10′p=16.09 mm，Cv=0.45。

采用理論頻率計算公式計算點雨量。

設計面雨量：某水庫控制流域面積為6.00 km2。根據(jù)《84圖集》，流域面積在50 km2以下時，面雨量可采用點雨量。

暴雨遞減指數(shù)按下式計算：

設計洪峰：某水庫本次防洪標準采用20年一遇，校核防洪標準采用100年一遇。

設計洪水總量采用降雨徑流關系計算。洪峰流量和洪水過程線，采用推理公式法計算。

設計凈雨與洪量：先求凈雨深R，用24小時降雨量查山丘區(qū)次降雨徑流關系P+Pa～R曲線求得。P為24小時設計面雨量，Pa為設計前期影響雨量，VI水文分區(qū)最大初損值查“84圖集”圖25附表，Imax=60 mm，10-20年一遇暴雨Pa=40 mm，查降雨徑流關系P+Pa～R豫北山區(qū)VI-1線，按“84圖集”和“05圖集”查得的各參數(shù)計算凈雨深，結果相同。

24 h設計洪量用下式計算：

設計洪峰流量：采用推理公式進行計算，公式為：

式（1）～（8）中字母含義見規(guī)范規(guī)程規(guī)定。

4.2 洪水成果合理性分析

水文復核成果與《某水庫除險加固工程初步設計報告》中水文分析成果一致。洪水復核成果合理。通過調(diào)洪演算水庫各頻率時的水位、泄量及庫容確定。

4.3 防洪標準復核

原水庫除險加固初設批復為全壩段溢流，中間為WES型實用堰，兩邊為折線堰.根據(jù)本次調(diào)洪驗算結果，20年一遇設計洪峰流量181 m3/s，最大下泄流量176.05 m3/s，相應庫水位893.97 m；100年一遇設計洪峰流量261 m3/s，最大下泄流量257.32 m3/s，相應庫水位為894.87 m，下游消能滿足要求，與原初設成果基本一致，大壩抗洪能力滿足規(guī)范要求。

4.4 防洪能力復核結論

經(jīng)復核，水庫20年一遇設計洪峰流量181 m3/s，設計洪水位893.97 m，100年一遇校核洪峰流量261 m3/s，校核洪水位894.87 m。水庫泄流能力滿足水庫防洪安全要求，下游消能滿足要求。水庫防洪能力評價為A級。

4.5 滲流安全評價

大壩自除險加固后運行至今，整體運行良好，壩體、壩基及兩岸壩肩在運行過程中未出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，兩壩肩與山體連接處未出現(xiàn)繞滲現(xiàn)象。大壩不存在滲流安全隱患。輸水洞未發(fā)現(xiàn)滲漏問題。大壩無滲流監(jiān)測設施。大壩滲流安全評價為B級。

5 結構安全評價分析

5.1 大壩穩(wěn)定分析

根據(jù)大壩應力計算成果，各種工況下最大壓應力為1.25 MPa，最大拉應力為0.52 MPa，滿足《砌石壩設計規(guī)范》中漿砌石拱壩控制計算拉應力最大值應小于0.80 MPa的規(guī)定。

5.2 大壩結構綜合分析

大壩在不同工況時拉、壓應力小于規(guī)范要求值，壩體應力和壩肩抗滑穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。溢洪道泄流量大于設計最大泄流量，邊墻穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。放水管結構整體完好，閘閥能夠正常起閉。據(jù)《水庫大壩安全導則》評價為A級。

6 抗震安全分析

6.1 抗震烈度復核

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》查得，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.15 g，地震基本烈度為Ⅶ度，庫區(qū)內(nèi)無大的斷裂構造地質(zhì)情況，誘發(fā)地震的可能性不大。

6.2 大壩抗震安全分析

6.2.1 抗滑計算方法

按照《水工建筑物抗震設計標準》規(guī)定，漿砌石拱壩抗震計算應包括壩體強度和拱座穩(wěn)定分析。根據(jù)規(guī)范4.5.3規(guī)定，對于丁級設防的水工建筑物應采用擬靜力法進行地震作用效應計算，在大壩結構安全計算的基礎上，加上地震力計算抗震安全系數(shù)，對其進行抗震復核。

6.2.2 地震荷載

參照《水工建筑物抗震設計規(guī)范》中的有關公式計算地震荷載。

各種工況下最大壓應力為1.13 MPa，最大拉應力為0.17 MPa，滿足《砌石壩設計規(guī)范》控制計算拉應力最大值應小于0.80 MPa的規(guī)定。即大壩在地震情況下應力滿足規(guī)范要求。

經(jīng)復核某水庫抗震安全性評價為A級。

7 結語

依據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，綜合以上分析，某水庫大壩安全評定為二類壩。