深圳市冼屋水库大坝安全综合评价研究

深圳市冼屋水库大坝安全综合评价研究

 胡瑶

  深圳睿洋水务科技有限公司  广东 深圳  518000

摘要：介绍了冼屋水库工程基本情况，对冼屋水库的工程质量、运行管理、防洪、渗流、结构、抗震安全等方面进行了全面评价，根据水库安全鉴定意见，改进管理措施，确保大坝安全。

关键词：冼屋水库；安全综合评价；安全管理

冼屋水库大坝的安全综合评价工作中，全面评估分析工程质量情况、运行管理情况、防洪能力情况、渗流安全与结构安全状况、抗震安全状况等，按照具体的安全现状，采用针对性的措施，增强安全水平，确保水库大坝建设的风险问题有效防控。

1 工程概况

冼屋水库位于深圳市，所在河流为丹坑水，坝址以上流域面积为0.34km²，河长1.06km，平均比降0.016。丹坑水发源于牛岭石场，由西流向东，在龙华区中心医院东侧汇入观澜河，属于观澜河的一级支流。

冼屋水库建成于1958年，是一座以防洪为主要功能的小（2）型水库，工程等别为V等，主要建筑物级别提升一级为4级，洪水标准按50年一遇设计，500年一遇校核确定。

根据2015年《大坝注册登记表》，水库正常蓄水位56.00m，相应库容13.6万m³；设计洪水位59.72m，相应库容17.09万m³；校核洪水位59.95m，总库容18.43万m³；死水位51.00m。

2 深圳市冼屋水库大坝安全综合评价

2.1 工程质量与运行管理评价

2.1.1 工程质量评价

经过对地勘成果作综合性的评价分析，发现冼屋水库的坝基无软弱地层分布，坝基稳定性较好。由于建库时坝基未全部清除中等透水的冲洪积层，坝基浅层存在水平渗漏途径，2003年采用水泥灌浆加固处理，加固深度进入残积土层大于7.5m，处理后坝基不存在水平渗漏问题。坝体填土成份以砾质粘性土为主，粘粒含量、野外注水试验渗透系数、平均干密度、塑性指数等参数基本满足规范要求。溢洪道的基础位于素填土和残积土地层，天然性地基结构能够符合标准化承载力要求。大坝上游混凝土面板由于固结作用出现裂缝现象，而固结作用基本上已经完成，因此可以将其评价为稳定状态，不会对工程的安全造成影响。

2.1.2 运行管理综合评价

冼屋水库设有相应的管理机构和人员，已编制《深圳市冼屋水库初期蓄水方案、运行调度规程、度汛方案》、《深圳市冼屋水库大坝安全管理应急预案》等相关方案和预案，水库管理单位能够对大坝及其附属设施进行定期维护[1]，大坝处于安全和完整的工作状态，但缺乏安全监测设施、技术文档资料，运行管理不全面[2]。

2.2 防洪安全评价

本次大坝安全评价重新复核了水库地理参数，和水位~泄量关系曲线，重新测量了冼屋水库的水位~库容关系曲线。设计暴雨采用查图法和石岩水库雨量站实测2种方式计算，利用广东省综合单位线法和推理公式法分别对设计洪水和校核洪水进行复核，起调水位取正常蓄水位56.00m，调洪演算成果显示，水库P=2%设计洪水位56.90m，相应库容15.54万m³，P=0.2%校核洪水位57.14m，总库容16.16m³，最大下泄流量9.79m³/s。按照相关规范对坝顶高程进行计算，计算结果显示：实际坝顶高程大于复核所需坝顶高程，允许运行。溢洪道下游临时出水渠，过流能力满足防洪要求。在500年一遇校核洪水流量下，泄槽边墙顶高程大于复核所需高程0.13m，临时排洪渠箱涵安全超高0.5m，均满足规范要求。

2.3 渗流安全性的评估

水库现状无渗压计、测压管等渗流观测设备，无相关观测资料，考虑水库运行中出现的不利条件工况，选择大坝标准断面，采用有限元法进行渗流分析，对冼屋水库大坝坝体填土，坝基土允许渗透比降值与计算实际渗透比降值相比较，判断渗流出口是否存在管涌或流土破坏，以及渗流场内部是否存在管涌破坏等。根据复核计算成果，最大单宽渗流量、坝基水平段最大渗透比降、坝基出口段渗透比降等均小于允许坡降[3]，坝体满足渗透稳定要求。

2.4 结构安全性的评估

据现场查勘，上游护坡为混凝土护坡，坡面不平整，存在多处较大不均匀沉降，上游坝坡出现多条横、纵向裂缝，其中坝体中部坝顶以下约10cm处裂缝长约13m，宽约1~2cm，坝体中部纵向裂缝长约2m，宽约1cm，目前已用沥青填补。据调查，大坝坝体上下游坝坡于2003年进行了加宽培厚，并在上游坝坡新建混凝土面板，2006年~2007年混凝土开始开裂，2013年后缝宽稳定，未有扩大趋势。综合现状裂缝特征、发展情况及当时施工情况，上游坝坡混凝土面板存在多条裂缝的主要原因为：坝体加宽培厚时，两侧加宽填土未碾压夯实，在自重作用下，两侧坝填土沉降固结，但中间老坝填土在自重荷载下固结作用已基本完成，因此出现差异沉降，从而上游坝坡混凝土出现横、纵向裂缝。

剩余沉降量采用《土力学》（同济大学）公式，先计算坝体的最大横断面现状坝体固结度，以此计算坝体剩余沉降量，本次主要计算加宽培厚部分坝体的固结度和剩余沉降量。主要计算公式为：

其中代表时间因数，计算公式为

代表固结系数，计算公式为

KK代表土壤渗透系数，代表水容量，代表土压缩模量，t代表时间，H代表固结土层当中最高的排水距离，按照具体的地质勘察资料代入公式计算，结果表明，固结度为100%，坝体沉降已稳定。

抗滑稳定分析计算断面与渗流计算断面相同，采用理正系列软件的“土石坝边坡稳定分析软件”计算，直接读入渗流计算成果。有效应力法为简化法（即容重代替法），计算结果表明，冼屋水库正常运用情况（正常蓄水位稳定渗流期、设计水位稳定渗流期、设计水位降至正常蓄水位、正常蓄水位降至死水位）、非常运用情况Ⅰ（校核洪水位稳定渗流期、校核洪水位降至死水位）、非常运用情况Ⅱ（正常蓄水位稳定渗流期+地震、设计水位稳定渗流期+地震、设计水位降至正常蓄水位+地震、正常蓄水位降至死水位+地震）最小稳定系数均大于规范要求，大坝坝坡抗滑稳定满足规范要求。

2.5 抗震安全性的评估

冼屋水库工程的抗震设防烈度为7度，与地震基本烈度Ⅶ度一致，大坝的抗震稳定性与结构强度满足规范要求，根据《深圳市区域稳定性评价报告》，冼屋水库地区断裂活动性微弱，区域稳定条件较好，区域地壳稳定性属稳定区，不存在地震液化可能性[4]，近坝岸坡的抗震稳定性满足规范要求，《冼屋水库大坝安全管理应急预案》中的工程抗震措施符合要求。

2.5 金属结构安全性的评估

冼屋水库主要的金属结构设备为输水涵管蝶阀开关。蝶阀运行与维护状况良好，不存在变形、锈蚀、螺钉松动、焊缝开裂等现象[5]。

结语：

经综合研究分析，冼屋水库按照《水库大坝安全评价导则》（SL258-2017，一下简称《导则》）第5.7.2条规定，工程质量综合评价为基本合格；按照《导则》第6.5.3条规定，大坝运行管理综合评价为较规范；按照《导则》第7.6.3条规定，水库防洪安全性评定为“A”级，按照《导则》第8.6.2条规定，大坝渗流安全性评为“A”级，按照《导则》第9.8.3条规定，大坝结构安全性评为“B”级，按照《导则》第10.8.2条规定，抗震安全性评为“A”级，按照《导则》第11.6.2条规定金属结构安全评为“A”级。因此，根据《导则》第9.3条规定，冼屋水库安全性级别均达到A级和B级，大坝安全综合评定为二类坝。

建议：

冼屋水库管理应严格按照《水库大坝安全管理条例》、《水库工程管理通则》（SLJ702-81）等规程规定，进行全面、专业、规范的管理，增设测压管、量水堰等观测设施，利用综合性的防控、管理方式增强小型大坝的运行安全效果。

参考文献：

[1] 胡戈. 中小型水库大坝安全运行与管理分析[J]. 科技风,2021，22(18):187-188.

[2] 杨荣. 中小型水库大坝安全运行与管理分析[J]. 科技创新与应用,2021,11(14):188-190.

[3] 张宇驰,周志维. 中小型水库大坝安全监测设施更新改造初探[J]. 水利建设与管理,2021,41(4):41-46.

[4] 杨洁. 中小型水库大坝安全运行与管理分析[J]. 科技创新与应用,2020，11(10):185-186.

[5] 胡世睿. 分析小型水库大坝的安全问题[J]. 中国房地产业,2020，22(16):202-204.