海城市苇子沟水库安全评价探究

王 钦

（海城市水资源水工程管理处，辽宁 海城 114200）

海城市苇子沟水库安全评价探究

王 钦

（海城市水资源水工程管理处，辽宁 海城 114200）

文章对海城市苇子沟水库安全进行了分析与评价，结果表明大坝结构稳定，安全性评价为C级，渗流性态评价为C级，水库大坝属三类坝，为病险水库大坝，建议应立即安排资金进行除险加固工程建设，确保水库安全运行。

水库；大坝安全；问题分析；综合评价；建议

1 工程概况

苇子沟水库主要由拦河大坝、输水洞、开敞式溢洪道组成。水库主要是以灌溉为主，结合防洪、养殖、供水等综合利用的水库。水库工程规模属于小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级。目前，水库经过多年运行，加上冬季气温较低，经过反复冻融破坏，风化岩堆积加剧，工程存在老化等诸多病害隐患。

2 工程质量评价

苇子沟水库大坝、溢洪道、输水洞在运行中已暴露出不同程度的质量问题，如溢洪道未作任何衬砌，岩石节理裂隙甚多，溢洪较大时会有局部轻度冲刷、坍塌现象。输水洞出现裂隙和严重漏水等问题。苇子沟水库在运行中已暴露出严重的质量问题，影响了工程安全，故认为工程质量不合格［1］。

3 水库大坝运行管理综合评价

苇子沟水库存在的问题较多，由于管理制度不是很完善，使得苇子沟水库在现有的条件下，所发挥的各项效益都受到了一定限制，因此将苇子沟水库大坝运行管理评价为一般。

4 防洪标准复核

4.1 洪水标准复核

此次进行各种标准计算时，采用无资料地区设计暴雨计算方法，本流域洪水主要由暴雨产生，一次洪水过程大部分在1 d之内，最长可达3 d，河道坡度较陡，属于陡涨陡落的山溪河流。一次降水即形成一次洪峰，其洪水过程线多为单峰型。通过计算可以看出原设计与复核所分析的苇子沟水库设计洪水成果两者基本一致。两频率的原设计洪水过程线和本次复核的设计洪水过程线经过对比，可以看出洪水总量两者比较接近。苇子沟水库设计洪水计算成果见表1。

表1 苇子沟水库典型频率设计洪量表

通过以上分析，本次复核的设计洪水与原设计洪水两者在设计洪量的计算方法有所不同，经对比，两者相差无几。建议采用本次复核的设计洪水结果。

4.2 水库标准复核

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定，水库工程规模属于小（1）型水库，苇子沟水库现状工程规模为：工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为 4级。水库的设计标准是50 a一遇，校核标准是500 a一遇。现水库实际的控制运用条件为超过防洪限制水位19.17 m时自由泄流。本次大坝安全评价中防洪限制水位仍采用19.17 m。输水洞不参加调洪计算。水库调洪计算采用简易调洪方法，推求出各频率洪水所对应的库容、最大泄量。苇子沟水库洪水调节计算成果见表2。

表2 苇子沟水库典型频率设计调洪演算成果

通过苇子沟水库本次复核计算表明：水库在各设计标准情况下，水库的相应防洪库容、最高洪水位、最大下泄流量均较原设计值小，能够满足防洪的要求。

4.3 溢洪道现状分析

溢洪道在大坝的左侧，为河岸开敞式，系在弱风化岩石上开凿而成，未作任何衬砌，岩石节理、裂缝甚多，溢洪较大时曾有局部冲刷，坍、塌现象。宽顶堰净宽18 m，堰顶高程19.17 m，下游未作消能设施，因此溢洪道泄量满足要求［2］。

4.4 坝顶高程复核

苇子沟水库多年最大平均风速达20 m／s，根据大坝洪水标准复核后的各种特征水位，按《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）的规定水库运用方式，复核坝顶高程。分别按以下两种运用情况计算，取其最大值：设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。计算公式：

式中：y为坝顶超高，m；R为最大波浪在坝坡上的爬高，m；e为最大风壅水面高度，m；A为安全加高，m。

经计算：设计洪水位为d＝21.62 m。校核洪水位d＝21.98 m。大坝现状坝顶高程为22.00 m，防浪墙顶高程为23.10 m，高于计算出的最大坝顶高程，即现状坝顶高程满足现行规范的要求。

4.5 防洪标准复核结论

苇子沟水库原大坝防洪标准为50 a设计，500 a校核。本次水库大坝安全评价采用 1998年省水文局编辑《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》对设计洪水复核，复核后设计洪水位为20.76 m，相应 库 容 为 82万 m3；校 核洪 水 位 为21.12 m，相应库容为90.04万 m3，均较原设计值低。本次大坝安全评价计算坝顶高程低于现状坝顶高程。溢洪道最大泄量75 m3／s，满足最大设计洪水时安全下泄。综上所述，苇子沟水库大坝防洪安全性分级为A级。

5 结构安全评价

5.1 地震裂度复核

依据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306—2001），本地区地震动峰值加速度为0.1 g，对应的苇子沟水库坝址区场地地震基本烈度为Ⅶ度，根据《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000），地震烈度≥7°的工程必须进行抗震复核，苇子沟水库拦河坝、溢洪道、输水洞等部分的设计地震烈度均为 J＝7°，符合地震烈度 Jc＝7°。

5.2 土坝变形分析及评价

由于土坝运行没有具体的沉陷和位移观测资料记载，并且水库运行40多年来未发现异常的变形裂缝产生。根据本次勘察地质报告表明，库区地形和地质条件没有发生大的变化，因此本次复核不进行变形分析。安全评价认为土坝沉降和变形状态达到稳定。

5.3 土坝边坡稳定复核

苇子沟水库为黏土心墙坝，坝顶高程22.45 m，坝顶宽4 m，上游坝坡坡比为1∶2.5，下游坝坡坡比为1∶2.5，大坝长290 m。心墙顶高程21.45 m，顶宽3 m，用凿槽接高心墙。大坝上游坡用干砌块石保护，下游坡用草皮保护。坝顶铺砂砾石、风化山皮砂20～30 cm，并形成靠防浪墙的一侧高些，而逐渐向背水坡降低的有利于排水的形式。

稳定计算方法根据规范（SL274—2001）规定，采用简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定安全系数。边坡稳定计算采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土工程计算分析系列软件》，稳定计算成果见表3。

由表3可以看出，在各种工况下，土坝下游边坡稳定计算安全系数均小于规范允许的安全系数，所以土坝的边坡在上述工况下是不稳定的。

5.4 溢洪道安全评价

溢洪道未设任何防渗排水设施，从现场观测可以看出，溢洪道下游陡坡面上有多处水出溢点，其高程接近现阶段库水位，且底部消力池常年积水，说明溢洪道地基有渗漏问题，如果苇子沟水库考虑供水要求，将长期在高水位运行，则渗漏现象较现阶段更加严重。

表3 土坝稳定计算成果表

5.5 输水洞安全评价

输水洞为坝下埋钢筋混凝土方形洞，洞径为

0.7 m×1.2 m，洞长48 m，进口高程13.8 m。输水洞进口处设平板闸门，出口处也设平板闸门。输水洞输水能力复核采用《中小型水库设计》有压管道恒定流公式进行计算。计算公式：

经计算，输水管道在校核洪水位（21.12m）时流量为6.4 m3／s，大于要求给水能力5 m3／s，输水能力能够满足供水需求。由于年代已久，水库最初的设计资料已全部丢失，但通过对现场的检查，输水洞并没有发现大的裂缝，故认为输水洞满足受力条件。

以上计算分析说明，输水洞基本能够满足设计运行要求，但存在安全隐患，需采取有效措施，解决洞身漏水和闸门漏水等问题。综上所述，本次安全评价，将输水洞结构安全评价定为 B级。建议对输水洞进行防渗和裂缝处理，并改建工作桥和启闭机室。

5.6 安全评价结论

苇子沟水库大坝下游抗滑稳定不满足规范要求，安全评价定为 C级；溢洪道下游导墙不稳定，危及水库行洪安全，而且底板破损严重，基础渗漏严重，结构安全评价定为 C级；输水洞基本能够满足设计运行要求，结构安全评价定为 B级。

6 土坝渗流安全评价

6.1 大坝渗流安全评价

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）规定，对土坝采用流体力学有限元法进行数值计算，大坝渗流安全评价结论为主坝渗流稳定，渗流性态基本安全，定为B级。建议在后续工作中进一步查明右岸坝肩部位的渗漏的可能性并采取适当的处理措施，以满足水库蓄水的要求，并对防浪墙脱落部分和裂缝进行处理。

6.2 溢洪道渗流安全评价

由于本水库没有进行过钻探，故无法从钻探资料上确定溢洪道的渗漏量，但从现场观测可以看出，溢洪道下游陡坡面上具有多处水出溢点，其高程接近现阶段库水位，且底部消力池常年积水，说明溢洪道地基具有较严重的渗漏问题，应采取防渗措施进行处理。结论为溢洪道渗流安全评价为 C级。

7 抗震安全复核

苇子沟水库拦河坝、溢洪道、输水洞等部分的设计地震烈度均为 J＝7°，符合地震烈度 Jc＝7°。由复核计算成果得出：土坝边坡的抗震稳定计算结果不满足规范要求且无有效抗震措施；水库坝基不存在地震液化的可能性。其抗震安全等级属于 C级。

8 金属结构安全评价

苇子沟水库金属结构部分安全的主要内容为输水洞进口工作闸门、出口平板闸门及启闭机。通过现场检查发现输水洞进口工作和出口工作闸门的操作室破损严重；启闭机电动部分丢失，无电源；工作闸门漏水严重。闸门年久失修，磨损锈蚀严重无法正常使用，影响工程的正常运用。同时闸门和启闭机早以超过使用年限，需要更新。通过现场检查可以将苇子沟水库输水洞金属结构安全评价评定为 C级。建议更新闸门和启闭机。

9 安全综合评价与建议

9.1 大坝安全综合评价

根据《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000），为确保大坝安全，对三类坝采用一票否决的办法，即只要有一项为C级，便定为三类坝，苇子沟水库拦河坝结构安全、溢洪道结构安全和渗流安全、金属结构安全评价为C级，且工程质量评价为不合格，因此将苇子沟水库大坝定为三类坝，属病险水库大坝。

9.2 建议

苇子沟水库大坝为三类坝，属病险水库大坝，应立即安排资金进行除险加固，确保大坝安全运行。

［1］荣林意，宋书亭，罗赛虎.高山水库安全评价［J］.水利科技与经济，2008（09）：740－742.

［2］曾贞志.老园水库大坝安全鉴定综合评价［J］.黑龙江水专学报，2007（01）：30－34.

TV697.3

B

1007－7596（2015）03－0077－03

2014－12－17

王钦（1972－），女，辽宁海城人，工程师。