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摘要:通过小型水库大坝安全鉴定评价报告的核查工作,介绍了小型水库大坝安全鉴定工作中重点应解决的几个问题,并提出在大坝运行管理评价、防洪标准复核、金属结构安全评价和渗流安全评价等方面的一些做法.力求对小型水库的大坝安全鉴定工作起到参考作用。
关键词:小型水库;大坝;安全鉴定;技术问题
随着国家对中小型水库工程安全问题的高度重视,并增加了中小型水库工程除险加固和改造的投人,以确保其正常安全运行。作为水利技术工作人员,在进行水库大坝安全鉴定过程中,必须广泛收集准确可靠的数据和资料,依据有关技术规范进行计算分析,如实地反映工程的真实运行状况,准确判断其病险程度和安全性,为今后水库的除险加固提供可靠依据。
1 小型水库大坝安全鉴定前的资料收集
1.1 进行深入细致调查,广泛收集准确可靠的数据和资料。
针对管理资料缺乏的水库,我们采取了现场调查和走访询问参加过大坝施工、管理有关人员的办法。调查的主要内容:施工期坝区地质情况、坝基开挖及截水防渗处理情况、坝体填筑(硷浇注)施工质量等;运行期坝体和坝基的渗漏位置、范围、渗水量情况、坝体的位移变化及裂缝情况、水库历年蓄水及泄水情况、下游洪水淹没情况、除险加固施工情况等。进行现场调查和走访询问后,通过分析,去伪存真,初步确定大坝的真实运行性状。
1.2 补充地质勘察和现场检测。
地质勘察是了解水库大坝近期质量及运行性状的最主要手段之一,如果地质勘察不详细,很难准确反映水库大坝的真实运行状况和存在隐患的危害程度。因此,在地质勘察过程中,除了须严格按照一般要求完成勘察工作外,还要针对水库大坝的运行情况和具体存在的隐患进行详细的补充查探。
2 大坝运行管理评价
大坝运行管理评价的内容包括3方面:
2.1 运行
包括调度运用和管理状况,要提供“运行大事记”和“水库运行特征值表”(列出每年降水量、水库最高最低水位和相应库容、进出库总水量、最大泄洪流量等)。
2.2 维修
包括养护、小修(定期维修)、岁修、大修以及除险加固的情况。要提供维修前后存在的问题,那些已经解决、那些仍然存在。例如,有些坝下涵管,已经堵塞了,但是处理不彻底,仍然属于隐患;涵管套了钢管,但是设计施工不完善,虽然不漏水,没有达到加固的目的等等。
2.3 安全监测
包括巡视检查、定期观测、特殊检查、汛前汛后检查,说明有无这些制度和执行的情况和检查、观测的结果。拿出有图表且有文字说明的成果报告。这里特别要指出,安全监测的成果是判断结构安全和渗流稳定的重要依据资料,必须按安全监测资料整编规程的办法和要求,认真整理好,这是安全鉴定不可缺少的材料。运行管理的等级评定分好、较好、差。以上3个方面的内容和要求都做到好的评定为好;大部分能做到的可以评定为较好;未做到的评定为差。
3 洪水标准复核
3.1 设计洪水计算
设计洪水计算包括洪峰流量、洪水总量和洪水过程线的推求计算。设计洪水是进行水库水文分析和洪水调度计算的基础资料。对于已运行中的水库,随着水文系列的延长,较原工程设计时的情况,设计洪水会发生变化,而设计洪水的变化.将改变调洪计算的结果,使水库调洪后的最高洪水位和最大下泄流量发生改变,水库洪水调度发生变化。因此,要评估水库大坝现状抗洪能力,必须按现状重新进行设计洪水计算
3.2 设计洪水推求
水库的设计洪水计算,宜采用直接对实测洪水进行频率计算,对实测暴雨进行频率计算由设计暴雨推求设计洪水,或地区综合法等方法进行。但是大多数小型水库的控制流域面积内没有设置雨量站,无法采用暴雨资料推求设计洪水;有些水库具有入库流量站,但建站时间短,在运行期内未发生过特大降雨和特大洪水、对历史中也存在很大难度,由现有实测洪水资料推求设计洪水是不合理的。
4 渗流安全评价
4.1 现象分析
对大坝的渗流现象分析应尽量量化分析,并根据渗流现象出现的位置、高程、出口有无保护、排水设施的质量和渗流量的大小及与库水位的关系等来综合分析其渗流稳定性。而不是渗流现象的罗列或有点渗水就盲目地评价大坝渗流性态不安全。
4.2 计算分析
(1)目前较常用的是程序计算,北京理正和南京水利科学研究院的渗流计算程序用得较多。但对计算边界和计算参数的选取必须进行充分的分析论证,对计算成果出现的不正常现象应该对其进行修正,同时应复查所选取的计算边界和参数。渗流计算成果必须与渗流现象保持高度一致。对于坝高较小的大坝,也可采用水力学方法进行渗流计算分析。
(2)计算断面的选取应根据大坝的长度和渗流具体情况确定。对于较长的大坝应多选取断面进行计算分析。一般应选取最大坝高断面和渗流现象较为严重的断面,如有排水設施和无排水设施情况、老河床位置、涵管附近位置、下游坝坡较陡位置等,使计算断面具有代表性。
(3)计算参数的选取除了依据地勘报告提供的参数外,计算人员还应根据自己和类似工程的经验与地勘人员讨论决定是否需对其进行修正,必要时,应补充地勘和试验工作,以保证参数选取的合理性。
4.3 允许坡降与出逸坡降土的允许坡降和坝坡的浸润线出逸坡降的比较是判断大坝是否会产生渗透破坏的主要依据,也是对大坝进行渗流安全性等级评价的主要依据。很多报告只对是否会在坝体内产生渗透破坏进行了计算分析,而并未对其最危险的情况,也就是浸润线是否会在坝坡出逸,出逸坡降是否大于其允许坡降,进行计算、分析和评价
5 大坝结构安全评价
5.1 计算断面
大坝稳定的计算断面必须与渗流计算断面一致,且应与地勘断面一致,不要进行人为的概化。 5.2 計算参数
大坝稳定复核的计算参数中,最易出差错的就是其力学参数中的C,值。我们在报告的核查工作中多次发现正常蓄水位情况下的坝坡稳定计算结论为不稳定,而大坝在实际运行过程中经常处在该水位情况下,且持续时间较长,有的计算滑弧滑人基岩等,这就明显反映出计算参数的选取有偏差。当出现这类与实际运行情况不符的计算成果,计算人员应重新复核其计算参数。有的是C,值与土的颗分成果及其它参数明显不相符,有的是有效应力与总应力值差值过大,有的有效应力的C值大于总应力的C'值,而有效应力的中值小于总应力的 '值,诸如此类情况常有发生,直接影响了复核成果的合理性。
5.3 计算公式
建筑物结构复核计算所选用的公式,包括输、泄水建筑物,应优先选用现行规范中所推荐的公式。
6 金属结构安全评价
6.1 内容及方法
安全评价的内容主要是现场检查、安全检测和复核计算分析三方面。现场检查和安全检测应按照《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》S1,101-94和《水利水电工程闸门及启闭机、升船机设备管理等级评定标准》SL240-1999的要求进行。计算应按有关水利水电闸门、启闭机设计规范。复核计算时的材料允许应力不能采用原设计值,在没有检测成果的情况下,可以按使用年限进行修正。修正系数根据《水利水电工程金属结构报废标准})SL226-98为。.90-0.95,达到和超过折旧年限的应用0.90。另外,有些工程安全鉴定时提出设备已达到或超过折旧年限,应该报废,不作检查、检测、和复核,也是不对的,根据上述报废标准,设备达到折旧年限,还必须按标准评定,符合条件才能报废,因此,安全鉴定也不能省略这些工作。
6.2 金属结构安全性分级
分级的3个条件是:①闸门和埋件有无变形、裂缝、腐蚀、磨损;②闸门和启闭机能否正常工作;③复核计算的结果有没有超出规范允许值。如果以上三方面都没有问题,可定为A级;如果
有问题,则根据问题的多少及其严重性的程度定为B或C级。
7 结语
由于小型水库以前无论在管理水平还是在资金的投人上都不如大、中型水库,资料的收集和分析相比大、中型水库难度较大,鉴定工作中出现的问题也较多,但只要认真、细致的工作,就一定能把小型水库大坝安全鉴定工作做好。
参考文献:
[1]罗少彤.水利工程安全鉴定工作常见技术问题[J].广东水利水电,2005,2
[2]李雷,陆云秋.我国水库大坝安全与管理的实践和面临挑战[J].中国水利,2003,11,A刊.
[3]刘宁.21世纪中国水坝安全管理、退役与建设的若干问题[J].中国水利,2004(23).
关键词:小型水库;大坝;安全鉴定;技术问题
随着国家对中小型水库工程安全问题的高度重视,并增加了中小型水库工程除险加固和改造的投人,以确保其正常安全运行。作为水利技术工作人员,在进行水库大坝安全鉴定过程中,必须广泛收集准确可靠的数据和资料,依据有关技术规范进行计算分析,如实地反映工程的真实运行状况,准确判断其病险程度和安全性,为今后水库的除险加固提供可靠依据。
1 小型水库大坝安全鉴定前的资料收集
1.1 进行深入细致调查,广泛收集准确可靠的数据和资料。
针对管理资料缺乏的水库,我们采取了现场调查和走访询问参加过大坝施工、管理有关人员的办法。调查的主要内容:施工期坝区地质情况、坝基开挖及截水防渗处理情况、坝体填筑(硷浇注)施工质量等;运行期坝体和坝基的渗漏位置、范围、渗水量情况、坝体的位移变化及裂缝情况、水库历年蓄水及泄水情况、下游洪水淹没情况、除险加固施工情况等。进行现场调查和走访询问后,通过分析,去伪存真,初步确定大坝的真实运行性状。
1.2 补充地质勘察和现场检测。
地质勘察是了解水库大坝近期质量及运行性状的最主要手段之一,如果地质勘察不详细,很难准确反映水库大坝的真实运行状况和存在隐患的危害程度。因此,在地质勘察过程中,除了须严格按照一般要求完成勘察工作外,还要针对水库大坝的运行情况和具体存在的隐患进行详细的补充查探。
2 大坝运行管理评价
大坝运行管理评价的内容包括3方面:
2.1 运行
包括调度运用和管理状况,要提供“运行大事记”和“水库运行特征值表”(列出每年降水量、水库最高最低水位和相应库容、进出库总水量、最大泄洪流量等)。
2.2 维修
包括养护、小修(定期维修)、岁修、大修以及除险加固的情况。要提供维修前后存在的问题,那些已经解决、那些仍然存在。例如,有些坝下涵管,已经堵塞了,但是处理不彻底,仍然属于隐患;涵管套了钢管,但是设计施工不完善,虽然不漏水,没有达到加固的目的等等。
2.3 安全监测
包括巡视检查、定期观测、特殊检查、汛前汛后检查,说明有无这些制度和执行的情况和检查、观测的结果。拿出有图表且有文字说明的成果报告。这里特别要指出,安全监测的成果是判断结构安全和渗流稳定的重要依据资料,必须按安全监测资料整编规程的办法和要求,认真整理好,这是安全鉴定不可缺少的材料。运行管理的等级评定分好、较好、差。以上3个方面的内容和要求都做到好的评定为好;大部分能做到的可以评定为较好;未做到的评定为差。
3 洪水标准复核
3.1 设计洪水计算
设计洪水计算包括洪峰流量、洪水总量和洪水过程线的推求计算。设计洪水是进行水库水文分析和洪水调度计算的基础资料。对于已运行中的水库,随着水文系列的延长,较原工程设计时的情况,设计洪水会发生变化,而设计洪水的变化.将改变调洪计算的结果,使水库调洪后的最高洪水位和最大下泄流量发生改变,水库洪水调度发生变化。因此,要评估水库大坝现状抗洪能力,必须按现状重新进行设计洪水计算
3.2 设计洪水推求
水库的设计洪水计算,宜采用直接对实测洪水进行频率计算,对实测暴雨进行频率计算由设计暴雨推求设计洪水,或地区综合法等方法进行。但是大多数小型水库的控制流域面积内没有设置雨量站,无法采用暴雨资料推求设计洪水;有些水库具有入库流量站,但建站时间短,在运行期内未发生过特大降雨和特大洪水、对历史中也存在很大难度,由现有实测洪水资料推求设计洪水是不合理的。
4 渗流安全评价
4.1 现象分析
对大坝的渗流现象分析应尽量量化分析,并根据渗流现象出现的位置、高程、出口有无保护、排水设施的质量和渗流量的大小及与库水位的关系等来综合分析其渗流稳定性。而不是渗流现象的罗列或有点渗水就盲目地评价大坝渗流性态不安全。
4.2 计算分析
(1)目前较常用的是程序计算,北京理正和南京水利科学研究院的渗流计算程序用得较多。但对计算边界和计算参数的选取必须进行充分的分析论证,对计算成果出现的不正常现象应该对其进行修正,同时应复查所选取的计算边界和参数。渗流计算成果必须与渗流现象保持高度一致。对于坝高较小的大坝,也可采用水力学方法进行渗流计算分析。
(2)计算断面的选取应根据大坝的长度和渗流具体情况确定。对于较长的大坝应多选取断面进行计算分析。一般应选取最大坝高断面和渗流现象较为严重的断面,如有排水設施和无排水设施情况、老河床位置、涵管附近位置、下游坝坡较陡位置等,使计算断面具有代表性。
(3)计算参数的选取除了依据地勘报告提供的参数外,计算人员还应根据自己和类似工程的经验与地勘人员讨论决定是否需对其进行修正,必要时,应补充地勘和试验工作,以保证参数选取的合理性。
4.3 允许坡降与出逸坡降土的允许坡降和坝坡的浸润线出逸坡降的比较是判断大坝是否会产生渗透破坏的主要依据,也是对大坝进行渗流安全性等级评价的主要依据。很多报告只对是否会在坝体内产生渗透破坏进行了计算分析,而并未对其最危险的情况,也就是浸润线是否会在坝坡出逸,出逸坡降是否大于其允许坡降,进行计算、分析和评价
5 大坝结构安全评价
5.1 计算断面
大坝稳定的计算断面必须与渗流计算断面一致,且应与地勘断面一致,不要进行人为的概化。 5.2 計算参数
大坝稳定复核的计算参数中,最易出差错的就是其力学参数中的C,值。我们在报告的核查工作中多次发现正常蓄水位情况下的坝坡稳定计算结论为不稳定,而大坝在实际运行过程中经常处在该水位情况下,且持续时间较长,有的计算滑弧滑人基岩等,这就明显反映出计算参数的选取有偏差。当出现这类与实际运行情况不符的计算成果,计算人员应重新复核其计算参数。有的是C,值与土的颗分成果及其它参数明显不相符,有的是有效应力与总应力值差值过大,有的有效应力的C值大于总应力的C'值,而有效应力的中值小于总应力的 '值,诸如此类情况常有发生,直接影响了复核成果的合理性。
5.3 计算公式
建筑物结构复核计算所选用的公式,包括输、泄水建筑物,应优先选用现行规范中所推荐的公式。
6 金属结构安全评价
6.1 内容及方法
安全评价的内容主要是现场检查、安全检测和复核计算分析三方面。现场检查和安全检测应按照《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》S1,101-94和《水利水电工程闸门及启闭机、升船机设备管理等级评定标准》SL240-1999的要求进行。计算应按有关水利水电闸门、启闭机设计规范。复核计算时的材料允许应力不能采用原设计值,在没有检测成果的情况下,可以按使用年限进行修正。修正系数根据《水利水电工程金属结构报废标准})SL226-98为。.90-0.95,达到和超过折旧年限的应用0.90。另外,有些工程安全鉴定时提出设备已达到或超过折旧年限,应该报废,不作检查、检测、和复核,也是不对的,根据上述报废标准,设备达到折旧年限,还必须按标准评定,符合条件才能报废,因此,安全鉴定也不能省略这些工作。
6.2 金属结构安全性分级
分级的3个条件是:①闸门和埋件有无变形、裂缝、腐蚀、磨损;②闸门和启闭机能否正常工作;③复核计算的结果有没有超出规范允许值。如果以上三方面都没有问题,可定为A级;如果
有问题,则根据问题的多少及其严重性的程度定为B或C级。
7 结语
由于小型水库以前无论在管理水平还是在资金的投人上都不如大、中型水库,资料的收集和分析相比大、中型水库难度较大,鉴定工作中出现的问题也较多,但只要认真、细致的工作,就一定能把小型水库大坝安全鉴定工作做好。
参考文献:
[1]罗少彤.水利工程安全鉴定工作常见技术问题[J].广东水利水电,2005,2
[2]李雷,陆云秋.我国水库大坝安全与管理的实践和面临挑战[J].中国水利,2003,11,A刊.
[3]刘宁.21世纪中国水坝安全管理、退役与建设的若干问题[J].中国水利,2004(23).