单县月亮湾水库安全鉴定评价与分析

杜 滨，张庆丽，张风友

（1.山东省水利科学研究院，山东 济南 250014；2.山东科源工程建设监理中心，山东 济南 250014；3.青州规划编制研究中心，山东 青州 262500）

月亮湾水库位于单县西南部，黄河故道以北低洼地带内，是一座引蓄黄河水的小（1）型平原水库，日供水能力5.5万m3，水库设计水位52.85 m，死水位47.43 m，2016年9月竣工验收并蓄水运行。枢纽工程由围坝、出库泵站、入库闸、入库泵站引水闸、焦庄沟引水闸、引水渠道等部分组成。围坝最大坝高7.1 m，坝型为砂壤土均质坝，坝顶高程53.60 m，坝体和坝基采用垂直振动沉模防渗板墙截渗。水库竣工验收运行已经10余年，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》对月亮湾水库进行安全鉴定是必要的。

1 现场安全检查

围坝呈“长条月牙形”型，外观规则，坝顶路面平整，无裂缝，上游坝坡为混凝土连锁块护坡，下游坝坡为草皮护坡，下游坝坡隔50 m设排水沟，沟体完整、无破坏淤积，坝后为矩形排水沟，水流顺畅，无堵塞。建筑物结构完整，外观质量较好，不存在混凝土裂缝、剥蚀等老化现象，混凝土强度、耐久性符合规范要求，穿坝涵洞无裂缝、渗漏现象，与坝体接触质量较好，无渗漏痕迹。启闭设施运行正常，止水效果良好。启闭机机架无损伤、变形；制动轮表面光滑、无缺陷，不存在锈蚀现象；减速器运行良好，不存在漏油现象；润滑系统工作正常；传动轴表面无缺陷、变形、裂纹，防腐效果良好。电气设施工作正常，配电容量和绝缘电阻满足规范要求。发现的问题是对监测设施的日常维护、观测频次不符合规范要求，主要表现在50%以上测压管灵敏度差，观测点个别移位，观测数据精度差，资料整理不及时等问题。

2 工程质量评价

坝体填土为库区内就地取土，土料主要以粉质壤土、砂壤土为主，黄褐色，土质较均匀，干强度低，韧性低，稍密—中密，稍湿，干密度为1.58～1.70 g/cm3，压实度为0.93～1.0，达到设计值。塑性指数为7.3～21.5，平均值为12.5，符合规范要求；黏粒含量平均值17.4%，符合规范要求；注水试验渗透系数为4.77×10－4～4.69×10－5cm/s，属中等透水性，基本满足规范要求均质坝填土要求。围坝上下护坡、防浪墙、坝顶路面、贴坡排水等构件无损坏，坝基、坝体与建筑物接触带无渗漏现象，整体工程质量较好。

3 运行管理评价

水库按审定的调度规程合理调度运用，水文测报及通信设施基本完备；各项规章、制度或计划（或文件）齐全，基本落实；日常检查和维修养护工作按规定要求开展，大坝处于完整的可运行状态；大坝的变形、渗流及稳定总体上处于正常状态。

围坝布设观测断面12个，渗流观测设施为测压管，变形监测为墩状坝面观测点，监测横断面和监测点布设符合规范要求。日常对监测设施的维护、测量不到位，主要表现在50%以上测压管灵敏度差。观测点个别移位，观测数据精度差，资料整理不及时等问题。根据《水库大坝安全评价导则》（SL258－2017），综合评价月亮湾水库大坝运行管理为“较好”。

4 结构安全评价

4.1 渗流稳定性分析

围坝坝体为砂壤土，清基后坝基地层结构为5层，防渗体为悬挂式振动沉板混凝土防渗墙，其力学参数和渗透系数见表1。

表1 围坝计算土工指标表

渗流计算采用有限元法，以桩号2+050典型断面，计算工况取设计蓄水位52.85 m，下游水位48.50 m；经计算水库年渗漏量为186.85万m3，占引水量的8.68%，防渗措施能够满足规范要求。由于坝后有排水沟，坝坡无出逸点，不存在渗透破坏问题，其典型流网如图1所示。

图1 典型断面等势线及浸润线图

4.2 防渗墙防渗效果分析

1）地层结构。围坝坝基在勘探深度内各层土渗透系数均大于4.0×10－4cm/s，且各相邻土层渗透系数均小于15倍，故没有严格意义上的相对隔水层，根据地质勘探报告，③层黏土（Q4al）可塑裂隙较发育，开度一般为0.5～1.5 mm，裂隙多充填蓝灰色粉粒。该层分布连续，厚度1.10～2.80 m，底高程32.87～34.66 m，渗透系数建议值5.13×10－4cm/s。④层壤土（Q4al）锈黄色夹褐色，可塑～硬塑，夹灰白色钙质结核，含量5%～15%，Ø3～20 mm，分布不均匀，局部富集。该层分布连续，厚度1.20～4.10 m，渗透系数建议值为7.09×10－4cm/s，该两层分布稳定，厚度较大，方案比选时采用防渗墙嵌入此层1.0 m。

2）方案设计。为有效减少水库渗漏量，确保渗透稳定以及坝外农田不发生浸没，确保水库发挥效益，选择适宜该水库的垂直截渗方案。垂直截渗方案能有针对性地解决水库渗漏、渗流安全；有利于坝坡、坝基渗流稳定；施工不需排空库容，施工简单可行，通过加深排水沟，可有效减轻坝后土地的盐碱化和浸没问题。

3）效果评价。围坝防渗采用振动沉板混凝土防渗墙，顶高程53.15 m；墙底高程根据地质勘探在33.0～35.5 m，墙底高程33.0 m，深入黏土层1.0 m。成墙槽孔间距0.8 m，浆液由普硅R32.5水泥、细砂、膨润土配制，水泥砂浆组成，比重不小于16 kN/m3，进浆量70～165 L/min，切入速度小于8 m/min，提升速度小于3 m/min。墙体抗压强度不小于1.3 MPa，渗透系数不大于i×10-7cm/s（i≤4）。

以桩号2+050断面为依据，对无防渗措施和防渗措施、水库年度渗漏测控资料3种情况进行计算，得出上游水位52.85 m，下游水位48.5 m。计算结果见表2，无防渗措施渗流等势线如图2所示。

表2 渗流量成果表

图2 无防渗情况下的渗流等势线图

经计算可知，防渗墙对渗漏量影响效果明显，能够减少无防渗措施情况下的2/3，但实际观测防渗效果明显，主要原因是③层黏土作为中等透水性对待，渗透系数5.13×10-4cm/s取值较大，但实际③层黏土防渗效果明显，完全起到隔水层的作用。

4.3 围坝边坡稳定分析

坝坡稳定计算采用刚体极限平衡理论，以考虑土条水平侧向力的以满足力矩平衡的简化毕肖普法为计算模型，逐一计算各土条中不同土质的抗滑力和滑动力，抗滑力总和与滑动力总和的比值即为稳定安全系数。程序通过变换圆心座标位置和滑弧深度自动寻找出最危险（安全系数最小）的滑弧。坝内孔隙水压力采用渗流分析成果，典型断面选择2+050为代表断面进行稳定分析计算。各种工况抗滑安全系数计算成果见表3，通过对各种工况下的稳定分析，坝体是安全的。

表3 坝坡抗滑稳定安全系数分析成果

5 金属结构和电气评价

主要金属结构为启闭机和闸门，经复核闸门门板厚度满足规范要求，闸门主梁的稳定性、强度和变形满足规范要求，水闸启闭能力、滚轮与轨道的接触应力满足规范要求。现状水闸门体无变形，制动器外观良好，无锈蚀等现象；电动机外观良好，满足运行要求；卷简表面无明显损伤、裂纹等缺陷；钢丝绳无损、断丝现象；金属部件防离蚀涂层无起皮、鼓包、掉块等外观缺陷。

水库供电负荷等级为一级，有两个独立电源供电。主电源由10 kV线路供电，备用电源采用柴油发电机组。主要电器设备均按额定电压和回路工作电流选择，经计算绝缘导体的热稳定和电机稳定满足规范要求，接地体的接地电阻值不大于4Ω，满足要求。经检测，电气系统线路、设备完整，工作状态正常，但存在运行频次少，养护不及时，个别线路老化等问题。金属结构和电气设备性能良好。

6 结语

目前，月亮湾水库已经运行10余年，大坝沉降已经稳定，建筑物无变形，无异常渗漏、坝后无浸没问题，坝体防渗体质量较好，能够保证水库大坝的安全运行，充分发挥水库效益。在运行中，水库存在观测设施失效、设备养护不到位等现象，因此应提高水库的管理水平，并按管理规范要求完善围坝的安全监测设施，提高安全监测和管理水平，确保工程安全运行。