浅析双花水库的大坝安全评价

(岳阳市水利水电勘测设计院 湖南 岳阳 414000)

一、工程概况

双花水库水库控制集雨面积13.73km2，坝址以上干流长度4.79km，干流平均坡降51.3‰。水库灌溉农田1.4万亩，向岳化和云溪区城镇供水728万T/年。本工程主要是以农业灌溉和城镇供水为主，兼有防洪等综合效益的中型水利工程。

大坝为塑性砼防渗心墙坝，最大坝高40.35m，坝顶高程122.35m，防浪墙的顶部高程为123.60m。溢洪道控制段为宽顶堰，泄槽部分已采用砼进行护砌，护砌长度185.1m，其余200余米未护砌。原大坝坝下输水涵卧管已拆除，坝下涵管已封堵。现灌溉输水设施由取水口、闸室段、隧洞+PE管、控制室等组成。

根据大坝历次巡视检查，在大坝除险加固后坝体渗漏现象明显减少，防渗效果显著。但水库除险加固至今已运行10余年，近几年来在汛期高水位时，大坝坝脚处有渗水，其渗漏量有逐年增加的趋势。根据钻探结果分析表明，坝体与坝基接触带岩体破碎，表层的灌浆防渗胶结形成的帷幕完整性差，坝基与坝体接触搭接位置存在薄弱位置。溢洪道坝基做了帷幕灌浆防渗后，下游无明显渗漏现象，仅在汛期泄洪时溢洪道右侧有3处渗漏点。经分析，溢洪道帷幕灌浆轴线布置在溢洪道进口段，溢洪道进口段现状局部冲刷破坏严重，无法形成完整、封闭的防渗体系，导致在泄洪时，下游有渗水，渗漏量有逐年增加的趋势。

二、工程质量评价

工程质量评价在结合现场安全检查、安全检测及首次安全鉴定报告等资料的基础上，进行分析评价。目前水库枢纽的主要建筑物工程存在以下问题：1.大坝：塑性砼防渗墙抗压强度及渗透系数两项试验指标均符合规范及设计要求。坝体与坝基接触带岩体破碎，表层的灌浆防渗胶结形成的帷幕完整性差，坝基与坝体接触搭接位置存在薄弱位置。2.溢洪道：底板冲刷破坏严重；溢流堰闸孔无有效的启闭设备。溢流表面风化剥落，两侧边墙砼结构老化、有裂缝现象；陡坎段后约200m泄槽无任何护砌措施，边坡冲刷破坏严重。泄槽末端直接接泄洪渠道，无任何消能设施。3.灌溉输水设施：一级取水口的平面钢闸门变形严重，无法正常启闭；二级取水口的平面钢闸门不能正常运行使用；三级取水口进口段浆砌石挡墙顶部开裂。控制闸阀检修时，只能放空库容，给城区供水造成极大的影响。

根据《水库大坝安全评价导则》(SL258—2017)(以下简称导则)规定，双花水库工程质量综合评定为不合格。

三、运行管理评价

双花水库管理所已按相关法规与规范性文件要求，制定相关水库实际运行的调度方案、大坝维修、防汛抢险、金结机电维护等管理制度并严格执行。水库管理部门针对该水库的特点建立了水库大坝安全巡视检查制度，并根据制度定期对大坝进行安全巡视检查并有相应记录；由于资金原因大坝安全监测设施未能实施，现状仅在大坝上游有水尺进行水位观测，导致了大坝监测资料不够完善，也没有对大坝的监测资料进行整理，不能对大坝安全运行提供有支撑保障。

根据导则，双花水库大坝运行管理综合评价为不规范。

四、防洪安全复核

双花水库坝顶现有高程为122.35m，大坝的防浪墙的顶部高程为123.60，根据《碾压式土石坝设计规范》进行分析计算要求的最低高程为123.85m。现状大坝的防浪墙墙顶高程123.60比计算的123.85m低0.25m，不满足规范要求。

根据导则，防洪能力评价为C级。

五、渗流安全评价

根据双花水库实际情况，缺少监测资料，但有地质勘察资料，可以得到较为可靠的渗透试验参数数据，所以本次渗流安全评价采用有限元法进行分析计算，并根据管理单位历年的现场检查资料综合分析判断大坝渗流安全状况。

根据规范分别在水库正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时，大坝下游坡面渗流逸出面最大渗流坡降Jmax分别为0.10、0.17、0.24。库水位从校核洪水位降落时，大坝上游渗流逸出面最大渗流坡降Jmax为0.07。

经软件计算分析，各种工况下渗透坡降均不大于大坝下游逸出面允许渗透坡降的允许值0.30，因此大坝渗流性态是安全的。但根据现场调查，在高水位运行时，坝体与坝基接触界面局部存在渗漏点。根据导则，双花水库大坝渗流性态基本安全，评价为B级。

六、结构安全评价

根据现场检查、观测资料分析及计算分析成果分析得：1.大坝结构：在各工况下，计算得大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均大于规范要求的坝坡抗滑稳定最小安全系数，坝坡抗滑稳定均满足规范要求。2.溢洪道结构：侧墙及底板混凝土老化、有开裂现象；溢流堰段的溢流面有部分砼表面由于冲刷严重，骨料外露，溢流堰闸孔无有效的闸门控制设备；陡坎段后200m泄槽无护砌，两侧均为土质边坡冲刷破坏严重，泄槽的末端无任何消能设施。3.灌溉输水设施：2扇钢闸门无法启闭，卷扬机锈蚀严重，无备用电源；控制闸阀检修时，需放空水库，给城区供水造成极大的影响；末端控制闸阀锈蚀严重，管道内始终充满高压水，一旦闸阀及管道破裂，大坝库水直冲大坝坝脚，对大坝安全造成严重的威胁。

根据导则，水库大坝的结构安全性为C级。

七、抗震安全评价

本区位于新华夏系巨型第二隆起带的次一级隆起带,晚近期新构造运动以振荡运动为特色。据记载，区内自1930年至今发生有感地震近10次，震级2-4级，最近一次为1954年的4.7级。本次根据新版规范，双花水库的场地地震基本烈度为Ⅵ度，属于相对稳定地区。该水库大坝等建筑物不必进行抗震计算。水库大坝的抗震安全性级别可定为A级。

八、金属结构安全评价

根据现场检查、检测资料分析及计算分析成果得出以下结论：1.现状2扇平面钢闸门已无法正常运行使用，闸门门体及其各个主要构件母材锈蚀膨胀分层、脱落，整体严重锈蚀，局部出现锈损、表面锈蚀面积达到75%以上，布满锈坑，锈坑深度最大达到6mm；面板涂层大部分脱落，锈蚀面积达到75%以上，母材锈蚀膨胀分层、脱落，母材严重削弱，整体严重锈蚀；止水垫板等埋件锈蚀、磨损严重。2.起闭机房两台固定式卷扬式启闭机均锈蚀严重，无法运行，主要构件均出现不同程度的病害，启闭机无备用电源，应急时启闭机供电得不到有效保障。

根据导则，金属结构安全评价为C级。

九、结语

水库安全评价应搜集大坝的原始资料、历次除险加固及历年维护设计、施工、验收资料。本次安全评价重点针对水库运行过程中新暴露出来的各种问题进行了分析和论证。根据规范规定，如果所评价的项目有一类为C级，则应评为三类坝。所以双花水库本次评定为三类坝。