單縣月亮灣水庫安全鑒定評價與分析

杜 濱，張慶麗，張風友

（1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；2.山東科源工程建設監理中心，山東 濟南 250014；3.青州規劃編制研究中心，山東 青州 262500）

月亮灣水庫位于單縣西南部，黃河故道以北低洼地帶內，是一座引蓄黃河水的小（1）型平原水庫，日供水能力5.5萬m3，水庫設計水位52.85 m，死水位47.43 m，2016年9月竣工驗收并蓄水運行。樞紐工程由圍壩、出庫泵站、入庫閘、入庫泵站引水閘、焦莊溝引水閘、引水渠道等部分組成。圍壩最大壩高7.1 m，壩型為砂壤土均質壩，壩頂高程53.60 m，壩體和壩基采用垂直振動沉模防滲板墻截滲。水庫竣工驗收運行已經10余年，根據水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》對月亮灣水庫進行安全鑒定是必要的。

1 現場安全檢查

圍壩呈“長條月牙形”型，外觀規則，壩頂路面平整，無裂縫，上游壩坡為混凝土連鎖塊護坡，下游壩坡為草皮護坡，下游壩坡隔50 m設排水溝，溝體完整、無破壞淤積，壩后為矩形排水溝，水流順暢，無堵塞。建筑物結構完整，外觀質量較好，不存在混凝土裂縫、剝蝕等老化現象，混凝土強度、耐久性符合規范要求，穿壩涵洞無裂縫、滲漏現象，與壩體接觸質量較好，無滲漏痕跡。啟閉設施運行正常，止水效果良好。啟閉機機架無損傷、變形；制動輪表面光滑、無缺陷，不存在銹蝕現象；減速器運行良好，不存在漏油現象；潤滑系統工作正常；傳動軸表面無缺陷、變形、裂紋，防腐效果良好。電氣設施工作正常，配電容量和絕緣電阻滿足規范要求。發現的問題是對監測設施的日常維護、觀測頻次不符合規范要求，主要表現在50%以上測壓管靈敏度差，觀測點個別移位，觀測數據精度差，資料整理不及時等問題。

2 工程質量評價

壩體填土為庫區內就地取土，土料主要以粉質壤土、砂壤土為主，黃褐色，土質較均勻，干強度低，韌性低，稍密—中密，稍濕，干密度為1.58～1.70 g/cm3，壓實度為0.93～1.0，達到設計值。塑性指數為7.3～21.5，平均值為12.5，符合規范要求；黏粒含量平均值17.4%，符合規范要求；注水試驗滲透系數為4.77×10－4～4.69×10－5cm/s，屬中等透水性，基本滿足規范要求均質壩填土要求。圍壩上下護坡、防浪墻、壩頂路面、貼坡排水等構件無損壞，壩基、壩體與建筑物接觸帶無滲漏現象，整體工程質量較好。

3 運行管理評價

水庫按審定的調度規程合理調度運用，水文測報及通信設施基本完備；各項規章、制度或計劃（或文件）齊全，基本落實；日常檢查和維修養護工作按規定要求開展，大壩處于完整的可運行狀態；大壩的變形、滲流及穩定總體上處于正常狀態。

圍壩布設觀測斷面12個，滲流觀測設施為測壓管，變形監測為墩狀壩面觀測點，監測橫斷面和監測點布設符合規范要求。日常對監測設施的維護、測量不到位，主要表現在50%以上測壓管靈敏度差。觀測點個別移位，觀測數據精度差，資料整理不及時等問題。根據《水庫大壩安全評價導則》（SL258－2017），綜合評價月亮灣水庫大壩運行管理為“較好”。

4 結構安全評價

4.1 滲流穩定性分析

圍壩壩體為砂壤土，清基后壩基地層結構為5層，防滲體為懸掛式振動沉板混凝土防滲墻，其力學參數和滲透系數見表1。

表1 圍壩計算土工指標表

滲流計算采用有限元法，以樁號2+050典型斷面，計算工況取設計蓄水位52.85 m，下游水位48.50 m；經計算水庫年滲漏量為186.85萬m3，占引水量的8.68%，防滲措施能夠滿足規范要求。由于壩后有排水溝，壩坡無出逸點，不存在滲透破壞問題，其典型流網如圖1所示。

圖1 典型斷面等勢線及浸潤線圖

4.2 防滲墻防滲效果分析

1）地層結構。圍壩壩基在勘探深度內各層土滲透系數均大于4.0×10－4cm/s，且各相鄰土層滲透系數均小于15倍，故沒有嚴格意義上的相對隔水層，根據地質勘探報告，③層黏土（Q4al）可塑裂隙較發育，開度一般為0.5～1.5 mm，裂隙多充填藍灰色粉粒。該層分布連續，厚度1.10～2.80 m，底高程32.87～34.66 m，滲透系數建議值5.13×10－4cm/s。④層壤土（Q4al）銹黃色夾褐色，可塑～硬塑，夾灰白色鈣質結核，含量5%～15%，?3～20 mm，分布不均勻，局部富集。該層分布連續，厚度1.20～4.10 m，滲透系數建議值為7.09×10－4cm/s，該兩層分布穩定，厚度較大，方案比選時采用防滲墻嵌入此層1.0 m。

2）方案設計。為有效減少水庫滲漏量，確保滲透穩定以及壩外農田不發生浸沒，確保水庫發揮效益，選擇適宜該水庫的垂直截滲方案。垂直截滲方案能有針對性地解決水庫滲漏、滲流安全；有利于壩坡、壩基滲流穩定；施工不需排空庫容，施工簡單可行，通過加深排水溝，可有效減輕壩后土地的鹽堿化和浸沒問題。

3）效果評價。圍壩防滲采用振動沉板混凝土防滲墻，頂高程53.15 m；墻底高程根據地質勘探在33.0～35.5 m，墻底高程33.0 m，深入黏土層1.0 m。成墻槽孔間距0.8 m，漿液由普硅R32.5水泥、細砂、膨潤土配制，水泥砂漿組成，比重不小于16 kN/m3，進漿量70～165 L/min，切入速度小于8 m/min，提升速度小于3 m/min。墻體抗壓強度不小于1.3 MPa，滲透系數不大于i×10-7cm/s（i≤4）。

以樁號2+050斷面為依據，對無防滲措施和防滲措施、水庫年度滲漏測控資料3種情況進行計算，得出上游水位52.85 m，下游水位48.5 m。計算結果見表2，無防滲措施滲流等勢線如圖2所示。

表2 滲流量成果表

圖2 無防滲情況下的滲流等勢線圖

經計算可知，防滲墻對滲漏量影響效果明顯，能夠減少無防滲措施情況下的2/3，但實際觀測防滲效果明顯，主要原因是③層黏土作為中等透水性對待，滲透系數5.13×10-4cm/s取值較大，但實際③層黏土防滲效果明顯，完全起到隔水層的作用。

4.3 圍壩邊坡穩定分析

壩坡穩定計算采用剛體極限平衡理論，以考慮土條水平側向力的以滿足力矩平衡的簡化畢肖普法為計算模型，逐一計算各土條中不同土質的抗滑力和滑動力，抗滑力總和與滑動力總和的比值即為穩定安全系數。程序通過變換圓心座標位置和滑弧深度自動尋找出最危險（安全系數最小）的滑弧。壩內孔隙水壓力采用滲流分析成果，典型斷面選擇2+050為代表斷面進行穩定分析計算。各種工況抗滑安全系數計算成果見表3，通過對各種工況下的穩定分析，壩體是安全的。

表3 壩坡抗滑穩定安全系數分析成果

5 金屬結構和電氣評價

主要金屬結構為啟閉機和閘門，經復核閘門門板厚度滿足規范要求，閘門主梁的穩定性、強度和變形滿足規范要求，水閘啟閉能力、滾輪與軌道的接觸應力滿足規范要求。現狀水閘門體無變形，制動器外觀良好，無銹蝕等現象；電動機外觀良好，滿足運行要求；卷簡表面無明顯損傷、裂紋等缺陷；鋼絲繩無損、斷絲現象；金屬部件防離蝕涂層無起皮、鼓包、掉塊等外觀缺陷。

水庫供電負荷等級為一級，有兩個獨立電源供電。主電源由10 kV線路供電，備用電源采用柴油發電機組。主要電器設備均按額定電壓和回路工作電流選擇，經計算絕緣導體的熱穩定和電機穩定滿足規范要求，接地體的接地電阻值不大于4Ω，滿足要求。經檢測，電氣系統線路、設備完整，工作狀態正常，但存在運行頻次少，養護不及時，個別線路老化等問題。金屬結構和電氣設備性能良好。

6 結語

目前，月亮灣水庫已經運行10余年，大壩沉降已經穩定，建筑物無變形，無異常滲漏、壩后無浸沒問題，壩體防滲體質量較好，能夠保證水庫大壩的安全運行，充分發揮水庫效益。在運行中，水庫存在觀測設施失效、設備養護不到位等現象，因此應提高水庫的管理水平，并按管理規范要求完善圍壩的安全監測設施，提高安全監測和管理水平，確保工程安全運行。