浅析雅普泉水库大坝安全评价

黄亮亮

（中工武大设计集团有限公司新疆分公司,新疆 乌鲁木齐 830011）

1 工程概况

雅普泉水库于1968 年建成,是一座以防洪、灌溉、供水为主的拦河式水库。初始库容为1700 万m3,后经1997 年扩建加固设计库容达到2180 万m3,库容2447.8 万m3,再经2005 年的除险加固增设溢洪道和2015 年的震损加固重建放水涵洞,现水库由大坝、溢洪道和放水涵洞组成。

大坝坝型为土工膜斜墙坝,最大坝高27 m,坝顶宽度12 m,坝顶高程1670 m,上游边坡1∶3.5,为干砌卵石护坡,下游边坡1∶4.0,为堆石护坡。放水涵洞处桩号为0+000,以西为西坝,西坝桩号0+000~1+573；以东为东坝,东坝桩号0+000~0+777,坝顶长度2350 m。

放水涵洞为钢筋砼城门洞型结构,进口底板高程1643 m,洞高3.0 m,宽2.5 m,洞长210.5 m,设计放水流量36 m3/s,校核流量45 m3/s。

溢洪道位于西坝1+250 处,为开敞式驼峰堰溢洪道,堰顶高程1663.80 m,堰高1 m,堰宽10 m,由弧形闸门开启控制下泄流量,闸门高4.5 m,设计洪水时最大下泄111 m3/s,校核洪水时最大下泄193 m3/s。

2 现场安全检查

（1）大坝坝顶砂砾石路面坝较平整,坝顶无裂缝、无异常变形、局部有植物滋生等现象；（2）大坝上下游坡顶路沿石结构完好,上游坡顶无防浪墙,坝顶无排水设施；（3）库水位以上护坡干砌石干燥、护坡砌石未发现缺块、塌陷、不均匀沉降等情况,砌石排列紧密,无明显滑动；网格梁整体结构完好,个别网格梁出现拢起、裂缝现象；（4）后坝坡坡面干燥,植被不发育,平整度较好,未发现裂缝、滑动、塌坑、雨淋沟、冒水、流土管涌等现象；排水体上表面干燥,排水沟中有清澈积水；（5）雅普泉水库经过多年运行,库岸稳定,库盘淤积较为严重。

3 安全监测资料分析

（1）雅普泉水库大坝安全监测项目较少,不满足规范要求；但已布设的监测项目满足规范要求,设备的完好率较高；（2）未建立监测数据信息管理系统；（3）渗透压力监测数据缺失,无法判别大坝的渗流性态,但根据水库管理人员讲述及两次现场检查不同水位坝后渗漏情况,大坝的渗漏量较小；水库在运行过程中无异常情况,可认为大坝安全性态基本正常。

4 大坝安全分析评价

4.1 工程质量评价

（1）坝体压实度：坝体压实度0.87~0.96,平均值0.93,大部分不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001）有关填筑标准的要求,但坝体较厚,坝体现状运行良好,故本次评价坝体质量合格；（2）坝体土粘粒含量5.7%~8.9%,不满足《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL 251-2015）中均质坝土料粘粒含量10%~30%的要求；（3）大坝为土工膜斜墙坝,防渗体为两布一膜,渗透系数为1×10-11cm/s,满足《碾压土石坝设计规范》（SL 274-2001）斜墙坝渗透系数不大于1×10-5cm/s的要求；（5）查阅2005 年水库除险加固时防渗墙的施工资料,防渗墙的工程质量满足要求；雅普泉水库工程质量评价为合格。

4.2 运行管理评价

（1）雅普泉水库管理站规章制度比较齐全,责任明确,均已实施,管理人员职责明晰；（2）大坝防汛交通与通讯等管理设施较完善；（3）大坝安全监测设施不完善,无渗漏量观测,浸润线监测系统未能正常运行,无监测资料,观测资料管理不满足规范；（4）管理站制定了调度规程与应急预案,并已报批；（5）运行管理单位能够按照审批的调度规程合理调度运用,并及时掌握大坝安全性态；（6）大坝养护修理及时,处于安全和完整的工作状态；本工程运行管理综合评价为较规范。

4.3 防洪能力复核

（1）水库原设计防洪标准满足规范要求,无需调整；（2）水文系列延长后,洪峰流量较延长资料前增大,经调洪计算,水库在设计洪水、校核洪水状况下,通过放水涵洞及溢洪道的调节可以满足正常运行要求；（3）水库洪水调度运用方式符合水库的特点,满足大坝安全运行的要求,无需修订；（4）大坝现状坝顶高程及防渗体顶高程满足规范要求；大坝防洪安全评价等级为A级。

4.4 渗流安全评价

（1）本次选西坝0+450断面进行大坝渗漏量计算,见图1。

图1 西坝0+450计算断面图

（2）计算参数见表1。

表1 西坝0+450断面坝坡渗流稳定计算参数表

（3）计算结果：渗流计算采用《渗流分析软件》（Autobank7.51版）计算,复合土工膜渗透系数取1×10-7cm/s,计算结果见表2。

表2 渗流量计算表

根据渗流计算结果可知,水库在正常运行期间平均单宽渗流量q=0.27 m3/（d·m）。大坝总长2350 m,水库高水位运行270 天,根据雅普泉水库工程的蓄水运行过程可估计出水库的年总渗流量：

从计算结果可以看出,雅普泉水库的年总渗流量W年渗为13.38 万m3,占水库总库容2447.8 万m3的0.56%；计算渗漏量均小于总库容的3%,属于轻微渗漏,不会影响水库工程效益的发挥。

4.5 结构安全评价

（1）计算工况；根据《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001）的规定,对各工况进行计算：1）稳定渗流期上下游坝坡；2）水位骤降期的上游坝坡；3）稳定渗流期遇地震上下游坝坡。

（2）计算结果及分析

经计算,大坝上下游坝坡在计算工况下均满足现行规范要求。计算结果见图2~图4。

图2 西坝 0+450稳定渗流工况计算成果图

图3 西坝 0+450水位骤降工况计算成果图

图4 西坝 0+450正常水位遇地震工况计算成果图

（3）大坝安全评价结论：1）根据坝顶高程复核计算结果,坝顶高程满足要求；2）根据计算结果,大坝在各种荷载组合下,大坝坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。

4.6 抗震结构安全复核

（1）根据2015 年国家出版的1/400 万《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）,本次复核该区域地震动峰值加速度0.15 g,对应的地震基本烈度为Ⅶ度,工程抗震设防烈度符合现行规范要求；（2）根据初判及复判结果,坝体及坝基均不发生地震液化；（3）大坝抗震稳定计算结果均满足《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001）规范的要求；雅普泉水库抗震安全评价为A级。

4.7 金属结构及电气设备安全评价

雅普泉水库的金属结构均为各次水库除险加固时建设,放水涵洞事故闸门存在严重锈蚀现象。（1）放水涵洞工作闸门及事故闸门的启闭机布置合理,有备用电源；制造与安装符合规范要求；闸门结构安全满足要求；放水涵洞工作闸门与事故闸门锈蚀较为严重,闸门滚轮不转动；（2）溢洪道工作闸门结构满足要求；闸门面板、起吊钢丝绳、底部止水螺栓均存在锈蚀情况；（3）坝后节制分水闸工作闸启闭机运行正常,1台电动机出现故障,螺杆存在锈蚀；未设置电路保护、开度指示装置、仪表显示装置；雅普泉水库金属结构安全,评定为B级。

5 工程存在的问题

（1）水库库盘淤积,影响水库的调蓄能力及工程效益；（2）安全监测无水平位移、垂直位移监测系统；无砼防渗墙应变、沉降、渗漏量、温度等监测项目；（3）放水涵洞闸门锈蚀严重；放水涵洞事故闸门面板及主次梁锈蚀情况较为严重,表层防锈材料脱落；闸门滚轮不转动；（4）溢洪道进口段局部边墙砼表面出现锈斑,右侧边墙有砼脱落、露筋、裂缝现象；未发现有不均匀沉降变形。

6 对运行管理的意见和建议

（1）水库库盘存在淤积情况,需定期清淤；（2）放水涵洞水库空库时,工作人员应对放水涵洞洞内闸门锈蚀、止水、门槽等情况进行排查,详细记录；（3）定期对溢洪道工作闸门启闭调试运行,确保出现洪水时闸门可以正常启闭；（5）监测、观测设施对未投入使用的设备加紧投入使用,完善大坝安全监测、观测设施的数据整理与存档；（6）加强专业技术人员的培训,进一步完善管理制度；加强大坝巡视,定期对放水涵洞、溢洪道进行冲沙、清淤。