定国山水库大坝安全评价分析

王 旭

(黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

1 工程概况

定国山水库位于安帮河中上游，是安帮河上的控制性工程，保护着双鸭山市岭东区和大片耕地。水库现状为2012年除险以后规模，坝址以上流域面积254km2，设计标准为20a一遇，校核标准为100a一遇，总库容467×104m3，设计库容276×104m3，兴利库容221×104m3，规模为小(1)型。设计坝顶高程157.90m，坝顶宽度5.0m，上游坡坡比为1∶2.75，下游坡坡比为1∶2.5。水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、水产养殖和旅游的综合运用水库。水库水质好，上游基本无污染，是发展绿色水产养殖的良好场所，同时也是度假、旅游、休闲的风景胜地。水库枢纽工程由土坝、开敞式溢洪道和泄洪闸组成。大坝属土石混合型当地材料坝，上游为黏性土防渗体，下游为煤矸石堆砌体，最大坝高12.16m，设计坝顶宽度5.0m，现人为填土使坝顶宽度不等，最窄处宽度约50m，最宽处已达73m，迎水侧坡比1∶2.75，背水侧坡比1∶2.5。坝顶为混凝土路面，宽度6m左右，上游坝肩设有防浪墙，防浪墙采用倒T型结构，防浪墙顶高程为157.90m，大坝迎水侧有砌石护坡，坝后无排渗减压设施。

定国山水库始建于1958年。1960年洪水冲毁了溢洪道，大坝背水坡也产生滑坡，汛后，为维持使用，采取了一些临时修补措施。1973年，溢洪道又一次被洪水冲毁。1984年将溢洪道扩宽。1989年又将溢洪道抬高。1991年，溢洪道再次遭到破坏，1992年，在维修既有溢洪道的同时，又新建了两孔溢洪闸，以增加泄流。2012年定国山水库进行了除险加固，大坝加设防浪墙，运行至今。

2 工程评价体系

2.1 工程质量评价

土坝2012年出险加固后，至今已经7年，经过多年的自然沉实，现状较好。坝体上部主要由暗黄色低液限黏土组成，局部分布为含砂低液限黏土，稍湿，硬塑；下部由黑色低液限黏土组成，湿，可塑至软塑。坝址地基黏性土厚度>2.5m,呈可塑至软塑状态，防渗性能较好，抗滑稳定性较差。根据地质勘察结果，取土坝现状土样实验分析，干密度最小值为1.42g/cm3，最大值为1.64 g/cm3，设计干密度为1.51g/cm3，部分达不到设计要求，综合来看，大坝除有个别位置由于清基不彻底而存在软弱夹层外，未发现其它严重问题，坝体整体质量尚可。

大坝迎水坡干砌石护坡无风化现象，水位变化区干砌石护坡部分块石有松动现象，建议水库管理部门将其归位，以免对大坝安全构成了威胁。整体来看，土坝现状质量较好，不存在重大的安全隐患。

2.2 大坝运行管理评价

定国山水库有配备专门的管理人员，有编制过防洪规划和兴利调度计划，配备有雨量监测站，在泄洪闸附近设有水尺，有文字记录；大坝除险加固后，运行良好，没有出现过大的险情；水库没有观测和检测设备，对位移、变形、渗漏等没有有效的监控手段，对水库的运行、管理有大事记，建议完善观测和检测设备，便于水库管理[1]。

根据以上情况，依据《水库大坝安全评价导则》中的有关规定，对大坝的运行、维修和安全监测大部分都做到，因此综合评价为较规范。

2.3 防洪标准复核

定国山规模为小(1)型，定国山水库为小(1)型水库，本次设计依据现行规范规定，按20a一遇洪水设计，100a一遇洪水校核；水库原设计洪水标准为20a一遇，校核洪水标准200a一遇。定国山水库复核洪水调节对比见表1。

表1 定国山水库复核洪水调节对比表

如表2所示，通过本次复核，总库容467×104m3，兴利库容276×104m3，调洪库容191×104m3，兴利水位153.50m，设计洪水位153.50m(P=5%)，校核洪水位155.62m(P=1%)。

表2 定国山水库工程规模复核结论表

2.4 渗流安全评价

定国山大坝没有排渗减压设施，水库也没有渗流观测记录，对现有渗流安全情况不明，因此结合地质勘察和断面测量进行渗流安全复核。定国山根据地质勘察结果，渗流稳定计算可按均质土坝不透水地基进行计算[2]。

断面0+160处坝体相对较高，基本处于坝轴线中间位置，代表性较好，故选择该断面进行渗流安全计算，计算采用公式法，断面为实测，各土层物理力学指标均由土工实验测得。通过以上分析和计算，定国山大坝坝坡渗流满足安全要求，坝基渗流满足安全要求，泄洪闸和溢洪道自身结构渗流处于安全状态，综合以上分析，确定渗流安全评定为A级。

2.5 金属结构安全评价

定国山溢洪道为开敞式无金属结构；泄洪闸设有弧形闸门及拦污栅，启闭机为固定卷扬式QPQ双吊点2×10t启闭机。检修门采用叠梁钢闸门，尺寸为4.2×10m，启闭机为5t电动葫芦。

根据现场勘察和管理人员介绍，泄洪闸启闭设备运行正常，启闭机无锈蚀，闸门关闭严实，无漏水现象，运行安全。

根据《水库大坝安全评价导则》中的有关规定，金属结构应根据问题的多少和严重程度评定等级。定国山闸门槽无变形，闸门正常启闭，启闭装置能正常工作，因此将金属结构的安全性定为A级[3]。

3 大坝安全综合评价

如表3所示，根据各专项评价结果：大坝防洪安全性分级为A级；变形安全性分级为A级；大坝抗滑稳定安全性分级为A级，而建筑物为A级；渗流安全性分级为A级。结合水库工程性状和水库大坝分类标准确定：定国山大坝安全为一类坝，大坝工作正常，工程无重大质量问题，能按照设计正常运行[4]。

表3 水库大坝安全综合评价表

4 加固措施建议

针对定国山存在的问题和大坝安全评价的结论，提出以下除险加固建议：①增设观测设施，增设坝上抢险照明设施；②完善工程管理，配备管理设施、水情测报和通讯设施等；③修建泄洪闸出口海漫段靠山体一侧边墙。

定国山外观整体性能较好，大坝能满足设计要求，只需稍加整治，水库即可达到设计效益，具有投资少见效大的优势，建议优先考虑该项目，尽早列项，早日建成早日发挥效益。