水库安全评价报告【摘要】本文从水库的防洪安全标准复核、工程质量、结构安全、渗流安全、金属结构安全、大坝运行管理以及现场安全检查等主要方面，依据有关现行规范规定和大坝安全评价分类标准，对孙庄水库大坝工程安全性进行了全面复核和综合评价。
经复核，水库现有防洪标准不满足要求，且存在许多严重安全隐患，如坝体填筑质量差、坝坡冲刷严重、坝体渗漏、金属结构老化失修等严重问题，已危及水库大坝的安全。
因此，综合评价该大坝为三类坝，属于病险水库，应及早进行除险加固。
关键词孙庄水库安全评价病险水库除险加固1前言孙庄水库位于信阳市浉河区吴家店乡十里村，处在游河支流上，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（2）型水库。
水库于1977年建成，控制流域面积0.5km2，总库容18.3万m3，根据防洪标准（GB50201－94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），本次复核将防洪标准确定为10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核，总库容18.3万m3。
水库主要建筑物由大坝、溢洪道、1及2输水洞等组成。
水库兴建时，工程在无任何勘测设计资料的情况下仓促上马，属“三边”工程；由于当时建筑材料缺乏，加之群众性施工，施工质量低劣，又经过三十多年的运行，导致坝体严重渗漏，坝顶高程不满足防洪标准要求，上游护坡大面积空洞、坍塌，且溢洪道未护砌，无消能设施，致使洪水不能安全下泄，直接威胁水库大坝安全。
为此，在信阳市水利局直接领导下，成立了水库大坝安全鉴定领导小组，组织力量对水库各方面进行了论证和评价，按照水库大坝安全评价导则（SL2522000）的要求，结合孙庄水库的工程现状，提出的主要专题成果如下⑴孙庄水库防洪标准复核；⑵孙庄水库工程质量评价；⑶孙庄水库结构安全评价；⑷孙庄水库渗流安全评价；⑸孙庄水库金属结构安全评价；⑹孙庄水库大坝运行管理评价；⑺孙庄水库现场安全检查报告。
本文将以上述成果为主，并结合其它文献对大坝工程的安全性作综合评价。
2工程概况 2.1水库特性孙庄水库控制流域面积0.5km2。
工程设计防洪标准采用10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。
调洪成果为设计水位114.47m，相应库容15.5万m3；校核水位114.95m，相应库容18.3万m3；水库起调水位113.40m，兴利水位113.40m，相应库容10.1万m3；死水位109.00m，死库容0.2万m3。
根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），孙庄水库属小（2）型水库，工程等级为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。
主要建筑物有大坝、溢洪道、1及2输水洞等。
工程总体布置见图11。
图1-1 工程现状平面布置图2.2大坝大坝为均质土坝，坝长115m（桩号0000～0115），现状坝顶高程114.20 m～114.80m，最大坝高6.8m，坝顶宽3.5m，无防浪墙。
坝顶路面为土路面，凸凹不平。
据我院2012实测断面，大坝上游坡比为12，下游坡比为11.812.1。
上游坝坡未护砌，冲刷严重，杂草丛生，下无垫层；下游坝坡不规整，杂草丛生，无排水设施。
2.3溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为开敞式土渠，未护砌，无消能设施，无法安全泄洪。
控制段顶高程为113.40m，底宽 2.0m，最大下泄流量7.4m3/s。
2.4输水洞1输水洞位于大坝桩号0060处，进口无控制设施，底部高程109.00m，洞身为砼管，洞身长24.7m，设计输水流量0.08m3/s。
出口砌体坍塌，淤积严重。
2输水洞位于大坝桩号0080处，进口无控制设施，底部高程110.00m，洞身为φ200mm砼涵管，洞身长22.5m，设计输水流量0.08m3/s。
出口砌体缺失，淤积严重。
2.5观测设施大坝建成时未设置任何工程安全监测设施，无位移及渗漏观测设施。
2.6大坝运行情况水库大坝在30多年的运行中，曾发生坝体渗漏、溢洪道不能安全泄洪、金属结构老化失修等严重问题，虽经处理仍未消除工程隐患。
目前，大坝不能正常运行。
3水库防洪标准复核3.1洪水计算依据由于孙庄水库无实测流量及雨量资料，邻近又没有雨量观测站，因此暴雨参数采用河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院，1984年，以下简称84图集）和河南省暴雨参数图集（河南省水文水资源局编制，2005年，以下简称05图集）分别计算。
3.2库容、泄流曲线的采用通过万分之一航测图量算水库的流域面积、河道长度、河底比降，复核结果与以往水文复核的特征值结果相同，即流域面积F0.5km2，河道长度L0.742km，河底平均比降J0.0264。
3.3水库现状安全标准复核成果3.3.1调洪原则起调水位113.40m，水位高于113.40m时，溢洪道敞泄。
3.3.2洪水计算成果孙庄水库洪水计算成果见表11。
表11 孙庄水库现状调洪演算成果汇总表P 最高水位m 相应库容万m3 最大泄量（m3/s）1/10 114.47 15.5 3.9 1/50 114.95 18.3 7.4 3.4结论按国标GB5020194防洪标准及SL2522000水利水电工程等级划分及洪水标准，孙庄水库属小（2）型水库，大坝级别为4级。
坝顶高程核算见表12。
表12 坝顶高程核算表项目符号单位大坝设计状况校核状况计算风速W m/s 22.5 15 等效风区长 D m 330 350 波向线与坝法线夹角β ° 22 22 平均波长Lm m 6.402 4.251 平均波高hm m 0.208 0.138 平均波浪爬高Rm m 0.576 0.336 5波浪爬高R5 m 1.060 0.618 折减系数Kβ 0.952 0.952 最终波浪爬高R m 1.009 0.589 安全加高A m 0.5 0.3 安全超高y m 1.509 0.889 最高静水位H0 m 114.47 114.95 计算坝顶高程H m 115.98 115.84 现状大坝坝顶高程为114.20～114.80m，低于计算坝顶高程115.98m，不满足规范要求。
因此此水库大坝现状防洪能力为C级。
4工程质量评价4.1大坝质量评价4.1.1坝基根据工程地质勘察报告成果，大坝坝基由抗渗透性能较好的低液限粘土（Q4al）组成。
呈灰褐色，黄褐色～黄色，稍湿，土的状态为可塑状态，局部为软塑状态，标准贯入试验4～6击不等，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，分布在坝基处及冲沟处。
承载力特征值fak＝180KPa。
据当年施工人员回忆坝体填筑前曾进行过清基，钻孔注水试验，渗透系数K＜10-6cm/s，属极微透水层。
水库运行30多年来，未发现大的质量问题，说明坝基工程质量合格。
4.1.2筑坝土料据信阳市孙庄水库安全评价工程地质勘察报告（以下简称地质勘察报告）对筑坝土料的分析资料得知，坝体填土材料以低液限粘土为主，夹灰色耕植土，填土较杂乱，填土厚度不均一，施工压实不均匀，钻进过程中缩径严重，坝体填土合格率低。
故部分土料不能满足筑坝要求。
4.1.3坝体填筑通过本次钻探,孙庄水库坝址区主要存在大坝填土填筑碾压质量差，坝体填土与坝基低液限粘土结合处理较差。
根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189～96），粘性土压实度可取0.95～0.97，因此本次坝体质量评价采用压实度0.96。
取坝体填土做击实试验，最大干密度为1.70g/cm3。
干密度设计值为1.690.96＝1.62g/cm3。
将干密度1.62g/cm3作为填土质量评定依据。
该坝填土6组土样中干密度ρd范围值1.55～1.62g/cm3，其中ρd≥1.62g/cm3的为1，占16.7。
充分说明坝体填筑碾压质量差，填土质量合格率低。
由室内试验成果并结合现场勘察，坝体填土材料以低液限粘土为主，夹灰色耕植土，填土较杂乱，填土厚度不均一，施工压实不均匀，钻进过程中缩径严重，坝体填土合格率低。
填筑质量较差。
故判定坝体填筑质量为不合格。
4.1.4大坝护坡大坝迎水坡现状冲刷严重，未进行任何护砌，无法抗御风浪冲刷，危及坝体安全。
大坝下游坡坡率不均，现状杂草丛生。
4.1.5下游排水设施下游坝坡坡脚处未设置排水体，浸润线高，无排水沟，雨水顺着坝坡冲刷、淘蚀坝脚，危及坝体安全。
4.1.6大坝工程质量评价从大坝坝基处理及坝体填筑等方面看，坝体填筑前曾进行过清基，运行30多年来，坝基没有发现大的质量问题。
但大坝坝体填筑土料不合格，填筑质量较差，填筑土干密度未达到设计要求，造成坝体渗水、上游坝坡冲刷严重，危及大坝安全。
综上所述，大坝工程质量判定为不合格。
4.2输泄水建筑物质量评价4.2.1溢洪道质量评价溢洪道为开敞式土渠，未护砌，冲刷严重，无消能设施，断面不规整，两侧岸坡坍塌，泄洪不畅，危及水库安全。
故溢洪道工程质量不合格。
4.2.2输水洞质量评价查阅相关资料及现场察勘，1及2输水洞洞身基础部分持力层均为低液限粘土，该层土沉积密实，厚度大，呈硬塑状，洞身基础不存在变形、渗漏质量隐患，但是1输水洞进口无控制设施，洞身断裂，无法使用，2进口无控制设施，放水极为不便，出口砌体坍塌，缺失。
故判定输水洞工程质量不合格。
4.3工程质量综合评价大坝填筑土料不合格，填筑质量差，干密度大部分未达到设计要求；上游坝坡未护砌，冲刷严重，下游坝坡无排水设施，坝顶路面凸凹不平；溢洪道为土渠，未护砌，无消能设施，泄洪不畅；1输水洞进口无控制设施，洞身断裂，2输水洞进口无控制设施，无法控制水流，出口段坍塌、缺失。
因此，综合判定工程质量不合格。
5大坝结构安全评价5.1大坝5.1.1计算方法坝坡稳定安全计算采用有限元法，采用有效应力参数。
5.1.2指标采用大坝填筑土物理特性指标采用地质勘察报告中提供的数据，其中土体容重采用均值，c、值均采用小值平均值。
采用值见表13。
表1-3 筑坝材料物理特性指标（采用值）含水量密度g/cm3 干密度g/cm3 孔隙比压缩系数MPa 压缩模量MPa 饱和快剪饱和固结快剪凝聚力Kpa 内摩擦角度凝聚力Kpa 内摩擦角度25.3 1.97 1.57 0.730 0.255 6.82 30.0 14.0 29.0 15.0 5.1.3计算工况坝坡稳定按稳定渗流期和水库水位降落期两种工况进行复核。
取大坝最不利断面（桩号0050）作坝坡稳定计算。
⑴上游坝坡①上游最不利水位111.53m；②校核水位114.95m突降至兴利水位113.40m。
（2）下游坝坡①上游设计水位114.47m；②正常蓄水位113.40m ③上游校核水位114.95m；5.1.4大坝稳定分析大坝结构安全最小安全系数复核成果见表1－4。
表1－4 大坝稳定安全分析成果表坝段坝坡情况分析工况最小安全系数允许值河槽段（0030～0080）下游坡正常上游设计水位114.47m 1.122 1.15 正常蓄水位113.40m 1.140 1.15 非常上游校核水位114.95m 1.019 1.05 上游坡正常上游最不利水位111.53m 1.372 1.15 非常校核水位突降至兴利水位113.40m 95109.78m 95.00125.60m .00 m 1.204 1.05 孙庄水库大坝属5级建筑物，根据小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则（SL189-96）对5级建筑物最小安全系数规定正常情况为1.15，非常情况为1.05。