二、水庫大壩安全鑒定工作要點
2.1 鑒定辦法的適用范圍
壩高15米以上或庫容100萬立方米以上的水庫大壩,按《水庫大壩安全鑒定辦法》(水建管〔2003〕271號)執(zhí)行。
庫容10萬(含)~100萬立方米(不含)且壩高小于15米(不含)的小(2)型水庫,按《壩高小于15米的?。?)型水庫大壩安全鑒定辦法(試行)》(水運管〔2021〕6號)執(zhí)行。
部分庫容小于10萬立方米的山塘,但由于歷史原因被登記為水庫,在未降等為山塘前,根據(jù)壩高選擇按《水庫大壩安全鑒定辦法》(水建管〔2003〕271號)或《壩高小于15米的?。?)型水庫大壩安全鑒定辦法(試行)》(水運管〔2021〕6號)執(zhí)行。
2.2 安全鑒定時限要求
壩高15米以上或庫容100萬立方米以上的水庫大壩應(yīng)在竣工驗收后6~10年進行安全鑒定;壩高15米以下的?。?)型水庫應(yīng)在竣工驗收或蓄水使用后5年內(nèi)進行安全鑒定,以后每隔10年進行一次安全鑒定。
水庫在運行中遭遇大洪水、強烈地震等影響安全的重大事件,工程發(fā)生重大事故或出現(xiàn)影響安全的異?,F(xiàn)象后,應(yīng)及時組織安全鑒定。
2.3 基礎(chǔ)資料的收集及整編
水庫安全鑒定前應(yīng)全面收集流域概況、水文氣象、勘察、設(shè)計、施工、驗收、除險加固、安全監(jiān)測、安全鑒定及運行管理等資料。
由于歷史原因,小型水庫往往存在資料缺失嚴(yán)重或者各部分資料不一致的問題,應(yīng)有針對性地補充現(xiàn)狀地形測量和地質(zhì)勘探,以現(xiàn)狀實測資料為依據(jù)進行安全鑒定。
2.4 現(xiàn)場安全檢查及安全檢測
檢查范圍:壩體、壩基、壩肩,各類泄洪、輸水設(shè)施及其閘門,以及對大壩安全有重大影響的近壩區(qū)岸坡和其它與大壩安全有直接關(guān)系的建筑物和設(shè)施。
檢查方法:眼看、耳聽、手摸、腳踩等直觀方法,或輔以錘、桿、卷尺、手電筒等簡單工具,對工程表面和異常現(xiàn)象進行檢查測量,并認(rèn)真填寫大壩現(xiàn)場安全檢查表。
由于小型水庫的輸水涵管管徑普遍較小,工作人員無法進入檢查,可采用cctv管道檢測機器人、管道qv潛望鏡、管道3d聲納探測儀等新技術(shù)檢查輸水管道內(nèi)部的缺陷(如滲漏、沉降、錯位、裂縫、腐蝕等)。
小型水庫除大壩、溢洪道等建筑物外,庫區(qū)大部分沒有道路抵達。庫區(qū)的岸坡穩(wěn)定情況、水庫泥沙淤積情況、庫區(qū)污染源、植被等情況難以掌握。針對該問題,可以利用無人機輕便靈活、視野開闊等特點,運用無人機獲取水庫建筑物、庫區(qū)的圖像及視頻,在其基礎(chǔ)上進行檢查判斷。同時針對部分需要深入探討的問題,現(xiàn)場采集的圖像及視頻也可供專家討論決策,避免現(xiàn)場檢查人員主觀判斷產(chǎn)生的偏差。
安全檢測:按規(guī)范對壩基和土質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌石結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)進行安全檢測,應(yīng)盡量采用無損檢測方法減少對結(jié)構(gòu)的擾動與不利影響。檢測結(jié)果應(yīng)與歷史資料和運行監(jiān)測資料進行對比分析,綜合給出大壩安全評價所需要的參數(shù)。
2.5 工程質(zhì)量評價
根據(jù)現(xiàn)場檢查、歷史資料分析、地質(zhì)鉆探和安全檢測結(jié)果,分別對壩址區(qū)工程地質(zhì)條件、壩基處理、筑壩材料、壩體填筑、壩體結(jié)構(gòu)、壩體防滲、岸坡及其他建筑物連接、溢洪道、輸水建筑物及金屬結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量現(xiàn)狀進行評價,是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
2.6 運行管理評價
運行管理評價重點為:“三個責(zé)任人”、“三個重要環(huán)節(jié)”落實情況;管理機構(gòu)、人員、制度、設(shè)施是否健全與完善,管理經(jīng)費是否足額到位;安全監(jiān)測、日常巡查、工程養(yǎng)護修理是否按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行等。
2.7 防洪能力復(fù)核
在小型水庫安全鑒定的過程中,其復(fù)核計算的主要參數(shù)是防洪標(biāo)準(zhǔn)、集雨面積、暴雨參數(shù)、水位~庫容曲線、泄流曲線、起調(diào)水位、壩頂高程等。
(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)
小型水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以最新的《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(sl 252)進行確定。
對于一個水庫既有主壩又有副壩,并且主壩和副壩壩型不一致的情況,應(yīng)注意不同壩型校核洪水標(biāo)準(zhǔn)不一致的情形。如大藤峽水利樞紐工程主壩為混凝土壩、副壩為土石壩,其設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)均為1000年一遇,而主壩校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000 年一遇,副壩校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為10000年一遇。
對于水庫安全鑒定過程中,遇到規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)后期修訂發(fā)生變化的情況,應(yīng)以最新的《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(sl 252)和水庫原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),并根據(jù)現(xiàn)狀及未來規(guī)劃保護對象,經(jīng)綜合分析后,確定水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)進行安全鑒定。
對于部分庫容<10萬立方米的山塘,但由于歷史原因被登記為?。?)型水庫,在未降等前,應(yīng)按小(2)型水庫進行鑒定;降等后,可參照《浙江山塘綜合整治技術(shù)導(dǎo)則》中的防洪標(biāo)準(zhǔn)或參照?。?)型水庫進行安全鑒定。
對于部分水庫庫容處于分類標(biāo)準(zhǔn)臨界值附近的水庫,由于淤積導(dǎo)致水庫庫容發(fā)生變化,應(yīng)以復(fù)核無誤后的現(xiàn)狀庫容確定工程規(guī)模和洪水標(biāo)準(zhǔn)。如:某水庫原庫容為110.2萬立方米,屬于?。?)型水庫;經(jīng)復(fù)核后庫容為91萬立方米,屬于小(2)型水庫,因此,應(yīng)按?。?)型水庫進行安全鑒定。
(2)集雨面積
小型水庫由于建設(shè)年代久遠(yuǎn),受當(dāng)時設(shè)計水平和地形精度的限制,部分水庫設(shè)計資料與現(xiàn)狀存在差異,且隨著中國經(jīng)濟社會高速發(fā)展,人水爭地的現(xiàn)象也較為突出,水庫原有集雨面積發(fā)生較大變化。因此,集雨面積的計算應(yīng)采用最新的地形圖進行圈算,對于集雨面積前后差異較大的情形,應(yīng)做合理性分析。
(3)暴雨參數(shù)
對于有長序列實測資料的水庫,應(yīng)根據(jù)實測的水文資料進行暴雨洪水計算。由于大部分小型水庫都缺乏實測降雨資料,其暴雨參數(shù)的選取可參考當(dāng)?shù)乇┯陱搅鞑樗銏D表及使用手冊,并與原有成果進行綜合比較分析,若出現(xiàn)前后差異較大的情形,應(yīng)分析其不一致的原因。
(4)洪水過程線
對于串聯(lián)庫,應(yīng)考慮上庫調(diào)蓄后的下泄流量與區(qū)間水進行峰峰疊加或者錯峰疊加;對于有錯峰時間的上下庫,可考慮錯峰疊加;對于無錯峰時間的上下庫,從偏安全的方面考慮,一般可進行峰峰疊加。
對于上庫洪水標(biāo)準(zhǔn)低于下庫的情況,一般應(yīng)進行潰壩模擬分析后確定洪水過程。
(5)水位~庫容曲線
小型水庫水位~庫容曲線大多都是根據(jù)1:10000地形圖進行圈算,但由于水庫淤積、地形分割等原因,導(dǎo)致水庫庫容變化較大,因此,水庫庫容曲線計算應(yīng)采用現(xiàn)狀實測地形圖進行復(fù)核計算。
(6)水位~泄流曲線
部分水庫在后期的管理過程中,可能會存在溢洪道寬度和堰頂高程與原設(shè)計不一致的情況,因此,水位~泄流曲線應(yīng)以現(xiàn)狀實測的溢洪道寬度和堰頂高程進行計算。
在水庫泄流的過程中,由于溢流堰水深的變化,堰型可能從寬頂堰過渡到實用堰和薄壁堰。因此,應(yīng)根據(jù)不同的水位,嚴(yán)格按照水力學(xué)中對堰型(寬頂堰2.5≤δ/h<10,實用堰0.67≤δ/h<2.5,薄壁堰δ/h<0.67)判斷方法選取相關(guān)參數(shù)后確定水位~泄流曲線。避免在未經(jīng)復(fù)核的情況下,直接采用原設(shè)計成果或者單一堰型進行泄流曲線計算。
(7)起調(diào)水位
對于有調(diào)度規(guī)則的小型水庫,應(yīng)優(yōu)先按調(diào)度規(guī)則中確定的起調(diào)水位進行復(fù)核計算;對于無調(diào)度規(guī)則的水庫,其起調(diào)水位一般選擇為堰頂高程或者經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)后的防洪限制水位。
2.8 滲流安全評價
(1)土石壩
1)驟降工況
水位驟降工況的判斷,是水庫滲流計算中的難點。一般來說,水庫驟降工況可取以下三種工況:
①校核洪水位降落至正常蓄水位。
②設(shè)計洪水位降落至正常蓄水位。
③水庫進行放空時的水位驟降工況。
驟降時間應(yīng)根據(jù)水位及泄流能力進行確定。
2)模型概化
小型水庫滲流計算模型應(yīng)以現(xiàn)狀實測斷面和地勘揭示地層分布進行概化,應(yīng)考慮壩體排水棱體等排水設(shè)施。
模型斷面應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場安全檢查和地勘資料進行選取,一般選取最大壩高斷面,同時應(yīng)重點復(fù)核現(xiàn)場安全檢查出現(xiàn)滲漏的斷面。
3)滲流參數(shù)
滲流參數(shù)一般可通過現(xiàn)場壓注水試驗、測壓管實測數(shù)據(jù)、室內(nèi)土工試驗、地勘時庫水位和鉆孔地下水位進行反演等綜合確定。
(2)重力壩
重力壩滲流穩(wěn)定分析主要考慮土基上壩高較低的陂頭,其滲流分析的重點是確定基底的揚壓力和出口坡降,一般可以采用改進阻力系數(shù)法進行分析計算。
2.9 結(jié)構(gòu)安全評價
(1)土石壩
土石壩結(jié)構(gòu)安全復(fù)核包括土石壩抗滑穩(wěn)定復(fù)核,溢洪道擋墻穩(wěn)定復(fù)核等。
土石壩結(jié)構(gòu)安全的計算工況和斷面的選取與滲流計算情況一致。
土石壩穩(wěn)定復(fù)核參數(shù)應(yīng)在對水庫原有基礎(chǔ)資料分析的基礎(chǔ)上,與地勘實測參數(shù)綜合比較后確定。
部分新建鐵路、公路的橋梁樁基、橋墩坐落在水庫大壩壩體內(nèi),其對大壩安全的影響現(xiàn)行規(guī)范尚未涉及??刹捎糜邢拊浖M行三維仿真模擬,分析橋梁基礎(chǔ)與鄰近壩體的相互影響、建筑物振動及地震荷載作用下的動力響應(yīng)及對壩體的影響等,為安全評價及后續(xù)除險加固設(shè)計提供依據(jù)。
(2)重力壩
揚壓力:對于有揚壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)的重力壩,應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)反算揚壓力折減系數(shù)。對于無監(jiān)測數(shù)據(jù)的重力壩,其揚壓力可以采用有限元分析滲流穩(wěn)定中的滲透壓力進行計算。
荷載確定:荷載選取是重力壩穩(wěn)定分析計算正確與否的首要因素,應(yīng)根據(jù)重力壩設(shè)計規(guī)范進行各種工況下荷載計算,對于冰凍地區(qū),還應(yīng)考慮冰壓力荷載。
2.10 抗震安全評價
抗震安全評價應(yīng)首先根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(gb18306-2015)查出工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度及抗震參數(shù),并進行相關(guān)抗震復(fù)核計算,主要復(fù)核水庫大壩的抗震穩(wěn)定性、永久變形、防滲體抗震安全和液化判別,并注意復(fù)核抗震措施是否滿足抗震要求。
2.11 金屬結(jié)構(gòu)安全評價
金屬結(jié)構(gòu)安全評價主要是在對閘門、啟閉機、壓力鋼管等現(xiàn)場安全檢查和安全檢測的基礎(chǔ)上復(fù)核其強度、剛度、穩(wěn)定性。對已達到或超過報廢折舊年限的設(shè)備,應(yīng)嚴(yán)格按照《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報廢標(biāo)準(zhǔn)》(sl226)進行評定。
三、結(jié)語
水庫大壩安全鑒定是一項專業(yè)性和綜合性較強的技術(shù)工作,涉及水文、測量、地質(zhì)、水工、金屬結(jié)構(gòu)等多個專業(yè)的密切配合,也是后續(xù)除險加固和運行管理的重要依據(jù),建議水行政主管部門和安全鑒定技術(shù)單位均應(yīng)給予高度重視,在經(jīng)費、時間、人力配置等方面給予充分保障,確保水庫病險隱患早發(fā)現(xiàn)、早除險、早恢復(fù),避免水庫“久病不治”“久病成險”。