淺談水庫大壩安全評價報告編制要點

徐文暉

摘 要：水庫大壩不僅是調控水資源時空分布、優化水資源配置的重要措施，也是江河防洪體系的重要組成部分。水庫大壩安全評價掌握和認定水庫大壩安全狀況，采取科學調度、控制運用、除險加固或降等報廢等安全措施的重要依據。結合蕉嶺縣水庫大壩安全評價報告編制過程，以現行規程規范為標準，介紹了水庫大壩安全評價編制內容和要求，總結評價報告中應注意的問題。

關鍵詞：水庫大壩；安全評價；編制要點

中圖分類號：TV64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）10-0087-03

1 工程概況

雞公田水庫位于梅州市蕉嶺縣文福鎮，于1957年11月建成并投入運行，以防洪、供水及灌溉為主的小⑵型水庫，為鎮級權屬水庫。水庫集水面積1.5 km?，水庫總庫容為11萬m?。水庫主要由主壩、副壩、輸水涵、溢洪道及其他附屬建筑物構成。

水庫主壩為均質土壩，壩頂長74 m，壩頂高程277.10 m，壩頂磚砌防浪墻，防浪墻頂高程277.70 m，壩頂寬5.3 m，為泥結石路面，壩路肩設漿砌石路緣石。前坡為土工膜防滲和C20混凝土護坡，坡比為1：2.2，后坡植草護坡。反濾體為貼坡式干砌石，坡比1：2.28，反濾體后坡腳設橫向0.4 m×0.4 m集水溝，出口設三角形量水堰。

水庫副壩為均質土壩，壩頂長40 m，壩頂高程277.6 m，防浪墻頂高程278.2 m，壩頂寬5 m，為泥結石路面，壩路肩設漿砌石路緣石。前坡采用土工膜防滲和C20混凝土護坡，前坡坡比為1：2.2，后坡植草護坡，分為兩級，后坡由于有4 m耕山道路。

溢洪道位于主壩右岸，為開敞式溢洪道，無閘門控制。泄流明渠段長54.2 m，溢洪道凈寬8.5 m，坡度i=0.031，進口底高程為275.25 m，出水口底高程273.68 m。兩側擋墻采用M7.5漿砌石砌護，與主壩連接設置交通橋。

輸水涵位于主壩左側，為Ф300 mm鋼筋混凝土涵管，管長59 m，進口中心高程為264.42 m，出口中心高程為 263.82 m，用Ф300 m手動式斜拉桿控制啟閉，啟閉房建筑面積9 m?。管理房位于副壩右岸，建筑面積80 m?，配置管理電源和通訊設施。防汛公路由主壩右岸通往壩頂。防汛公路長1.3 km，路面寬3.5 m，為混凝土路面。

2 基礎資料搜集

大壩安全鑒定工作主要通過走訪、現場檢查查勘，收集水庫安全與管理方面的歷史資料，對缺失和不足的資料，補充地質勘察、安全檢測等相關資料。基礎資料搜集運行過程中可能遇見資料變化的情況，因此搜集的資料盡可能反映水庫當前實際狀況，如淤積與庫容變化、水庫特征值變化、大壩下游沖刷等方面的資料。

3 現場安全檢查及安全檢測

3.1 現場安全檢查

現場安全檢查項目主要包括壩體、輸水涵、溢洪道、金屬結構等。根據資料，對大壩外觀、運行狀況、設備和管理設施等進行全面檢查，填寫現場安全檢查記錄表，對現場安全檢查成果進行分析，提出大壩安全評價工作的重點和建議。

3.2 安全檢測

安全檢測應在滿足相關規范要求下，盡量減小對檢測對象結構的擾動和不利影響。安全檢測主要是鉆探試驗與隱患探測。鉆探試驗主要復核水庫工程區水文地質、工程地質條件，檢查壩體填筑質量，為評價提供地質資料和物理力學參數，提出地質建議。隱患探測采用無損檢測技術與裝備對大壩進行隱患探測和檢測，判斷被檢測對象內部結構隱患病害等，針對現場安全檢查暴露出來的工程安全運行問題，提出安全評價工作重點和要點。

4 安全監測資料分析

水庫安全監測范圍包括水庫的壩體、壩基、輸泄水建筑物和設備以及對水庫大壩安全有重大影響的近壩區岸坡。施工質量缺陷、不同建筑物接合面、壩肩結合部以及運行中出現異常現象等部位附近的監測資料應作為分析重點。對因除險加固工程建設或監測系統更新改造造成監測資料不連續的，應分階段進行分析，并注意前后系列資料之間的對比。根據安全監測資料分析結果，說明可能影響大壩安全的潛在隱患與原因，并針對性地提出改善大壩維修養護、運行管理或在除險加固時的措施及建議。

5 運行管理評價

水庫運行管理能力評價主要復核水庫管理體制機制、管理機構及人員、管理規章制度、管理設施等是否符合大壩安全管理法規與技術標準相關要求，以及滿足大壩安全運行需求，提供改進大壩運行管理工作指導性意見及建議。

6 工程質量評價

6.1 工程地質條件評價

工程地質問題主要有區域穩定性、基礎沉降變形、地基和邊坡或洞室圍巖的穩定性、滲漏、地質災害5個方面。因此，地質條件評價應對樞紐區地形地貌、地質構造、水文地質等進行評價。

評價要求有以下5個要點：①應明確工程所在地地震相關參數。②評價水庫庫岸穩定、滲漏及水庫淤積等情況。③查明是否存在影響工程安全地質問題和缺陷，對工程地質條件發生重大變化或在運行中發生地震的水庫大壩，應評估工程地質條件變化和其對工程安全的影響。④對壩基、岸坡等處理效果作出地質初步分析，分析可能的地質缺陷及其影響。⑤提供計算所需的其他各種地質邊界和進行數值分析所需的巖體物理力學參數。

6.2 土石壩質量評價

土石壩工程質量評價主要復核壩基處理、筑壩材料選擇與填筑、壩體結構等是否滿足設計規范、施工規范及安全評價導則要求。

常見工程質量問題有以下4點：①大壩基礎防滲不能滿足現行規范要求。②壩體滲透系數偏大、混凝土防滲面板標號不達標、混凝土護坡變形較大等原因，防滲不能滿足現行規范要求。③壩體填筑土料壓實度不夠、孔隙率不能滿足規范要求。④壩體反濾料和過渡層料級配砂不達標，透水性不能滿足規范要求、排水體失效等。

7 防洪能力復核

7.1 評價中應注意的問題

具體有以下3點：①若水庫經批復現狀防洪標準符合或超過現行規范要求，可采用原批復數值。否則應進行調整水庫防洪標準，并履行審批手續。②應優先采用流量資料推求進行設計洪水復核計算，如原設計洪水成果大于設計洪水復核計算成果，應采用原值。③調洪計算應根據水行政主管部門批復的工程調度原則和水位-泄量庫容關系曲線。當調洪計算結果低于原設計或前次大壩安全鑒定確定的指標時，宜仍沿用原值[1]。

7.2 復核與評價內容

根據水庫設計階段采用的水文資料和運行期延長的水文資料，并考慮建壩后上下游地區人類活動的影響及水庫工程現狀，進行設計洪水復核和調洪演算，評價大壩現狀抗洪能力是否滿足現行有關規范的要求。防洪標準復核、設計洪水復核計算、調洪計算及大壩抗洪能力復核是防洪能力復核主要內容。

7.3 常見防洪能力問題

7.3.1 基本資料

基本資料不能反映水庫當前的實際狀況，運行過程中可能發生變化的資料未重點搜集，主要是水文系列延長、淤積與庫容變化、水庫特征值變化、大壩下游沖刷等方面資料。

7.3.2 設計洪水計算

具體有以下3點：①個別水庫甚至設計洪水復核未進行計算，而直接套用原設計洪水成果。②歷次洪水資料未進行分析及對照。③成果合理性未進行，當原成果與設計洪水有較大差別時，合理性分析尤其重要。

7.3.3 調洪計算

具體有以下4點：①有些水庫復核時未進行調洪計算與超高復核，直接套用原設計洪水比較洪峰、洪量及洪水過程線，并據此得出是否安全的結論。②調洪計算時采用調度原則與實際批復調度方式不一致。③有些水庫為增加興利功能擅自將汛期限制水位提高，且未進行上級主管部門批準下，此時再進行調洪計算，由于防洪庫容減少了，水庫防洪能力也減弱了。④年淤積量較大的有些水庫，未采用水庫近期實測庫容曲線進行調洪演算，而套用原設計資料，基礎資料不準確，導致計算結果偏離，實際工程意義不大。

7.3.4 現狀抗洪問題

超高復核和壩頂、防滲體超高未進行復核，而以原設計成果的最高靜水位與復核的最高靜水位進行對較，并按此得出是否安全的結論，不太適當。有的水庫大壩的設計成果靜水位比復核靜水位低，超高較富裕，也是安全的。未將計算要求壩頂、防滲體頂高程與實際高程比較，而與設計高程進行比較，未注意到實際值與設計值的顯著差別。

8 滲流安全評價

水庫滲流安全問題，在大壩的整體安全中尤為重要。對土石壩來說，滲透水流除浸濕土壤降低指標外，當滲透力大至極限時將導致壩坡滑動、壩基管涌、流土等重大滲流事故，直接嚴重威脅大壩安全。

8.1 滲流安全評價主要內容

具體有以下4方面內容：①復核水庫的設計與施工質量是否滿足現行相關規范要求，反濾排水設施和防滲設施是否完善。②水庫運行中發生過何種滲流異常現象應查明，判斷大壩安全是否造成影響。③分析水庫防滲的工作性態及大壩滲流安全性態，評價大壩滲流穩定性是否滿足要求。④對大壩存在的滲流安全問題分析其原因和可能產生的危害。

8.2 滲流安全評價注意問題

蕉嶺縣多數水庫大壩未設置滲流、滲壓觀測，造成地質及巖土試驗資料缺損。水庫經長年運行，大壩巖土滲透性能發生變化。對此安全評價應補充地質勘探和巖土試驗等檢測工作，查清大壩巖土的滲透性能、反濾及排水系統的有效性等，為評價大壩滲流的安全性提供準確數據。

由于當時條件的限制，蕉嶺縣一些土石壩施工時碾壓密實度未達到現行規范的要求，壩體滲透系數偏大。水庫在運行中未到達過正常水位以上的高水位，也未發現大壩滲流異常的情況。在滲流計算分析的正常蓄水位下，大壩滲流是安全的，但在設計洪水位和校核洪水位下，其浸潤線提高。出現滲流從壩坡出逸，且出逸比降大于允許比降，即顯示高水位滲流出現不安全的狀態。因此，滲流評價應分析設計及校核洪水位等未來高水位的滲流安全狀態。

對均質土壩應特別注意壩基的滲透性，若壩基滲透性較大，又未做防滲處理，即使壩體填筑質量滿足要求，當庫水位較高時，其壩下游也容易出現浸潤線較高，滲流于下游壩坡出逸，且出逸比降大，滲流穩定出現不安全的狀態。

土石壩埋設輸涵管，由于當時條件有限，施工質量較差，結構設計不完善、壩體不均勻沉降等原因，涵管產生裂縫漏水，而產生接觸沖刷滲透破壞問題，危及大壩安全。在評價中，應注意涵管滲流安全檢測與評價。

8.3 評價報告編制注意問題

對工程運行中的滲流表現進行評價。通過現場檢查、觀察跡象，陳述自工程運行以來有無發生過滲流異常現象，發生滲流異常的時間、空間條件，產生了哪些危害，采取過何種處理措施，效果如何，還有無影響工程安全的隱患或疑慮評價，以及是否需做進一步勘探、試驗及論證分析的工作等，并對原設計、施工的滲流控制措施進行評價。

對工程滲流安全性態進行分析和評價。先根據各種實測的資料，對工程狀況和常用運行條件下所得到的滲壓力分布與安全狀態進行比較，評價現狀條件下工程的滲流安全性。在此基礎上，還應根據現狀資料做延伸預報，推算今后高水位時的滲壓分布和滲流安全性態，以評價未來高水位條件下工程的滲流安全程度。

9 結構安全評價

結構安全評價在現場安全檢查基礎上，根據工程地質勘察、監測、安全檢測等資料，綜合監測資料分析與結構計算對水庫大壩結構進行安全評價。對運行中暴露的影響結構安全的裂縫、塌陷、滑坡等問題或異常情況應作重點分析。

土石壩常見結構問題有以下6點：①壩坡坡比偏陡。②大壩填筑質量不滿足要求，干密度較小，滲透性大，且填筑不均勻，或新老壩體結合面處理不當。③濕陷性黃土壩體產生裂縫。④壩頂寬度不足。⑤防浪墻裂縫或未與防滲體緊密連接。⑥壩體與混凝土建筑物的接觸面滲漏、下游出口反濾層未設置或不滿足要求，因不均勻沉降產生裂縫等。

10抗震安全評價

根據《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2017）10.1.3條[2]：對抗震設防烈度超過6度的大壩，應進行抗震安全復核。抗震設防烈度為6度時，可不進行抗震計算。

11金屬結構安全評價

在水庫大壩安全評價工作中，應充分重視金屬結構及供電設施安全評價，需要結合現場檢查與檢測及運行表現情況，復核金屬結構及其電氣設備等在現狀下能否按設計條件安全運行，如泄輸水建筑物鋼閘門、啟閉機、壓力鋼管等，對鋼閘門結構剛度、強度和穩定性，閘門啟閉機啟閉能力，壓力鋼管抗外壓穩定性、強度等進行驗算[3]。

常見金屬結構安全問題有以下6點：①金屬結構使用條件與設計條件不同。②部分閘門的高度不能滿足擋水要求。③金屬結構的腐蝕、變形及磨損。④金屬結構焊接質量存在缺陷，焊接強度不能滿足要求。⑤部分金屬結構的活動部件不靈活或銹死，影響結構安全運行。⑥供電設施單一，無備用電源，穩定性較差，存在安全隱患。

12 結束語

水庫大壩病險情和不安全因素不但影響水庫效益的發揮，還會給下游人民生命財產安全帶來嚴重的威脅。水庫大壩安全問題是大壩運行管理中的關鍵問題，大壩安全評價是大壩管理的重要手段，不僅可以通過安全鑒定發現影響工程的不安全因素，及時進行除險加固。通過安全評價全面掌握大壩運行性態，完善大壩安全監測設施，科學合理調度水資源，最大限度地提高工程效益。

參考文獻

[1] 中華人民共和國水利部.水庫大壩安全鑒定辦法[S].水建管〔2003〕271號.

[2] 中華人民共和國水利部.SL 258-2017.水庫大壩安全評價導則[S].

[3] 馬福恒.水庫大壩安全評價[M].南京：河海大學出版社，2019.