石龙水库 [石隆水库大坝安全分析]

来源:医药卫生 发布时间:2019-04-15 06:10:32 点击:

  1、工程概况   石隆水库位于浙江龙泉市查田镇茶丰石隆溪上,距市区公路25km,坝扯以上河长4.65km,河道平均坡降136.3%,集雨面积7.9km。水库总库容122万m³,正常库容102万m³,死库容6万m³。该工程主要用于灌溉,结合发电、水产养殖,兼顾防洪。水库所处流域属亚热带季风气候区,主要降水为3―4月春雨和6―7月梅雨,7―10月也会遇到热带风暴和台风影响产生较大暴雨。多年平均气温17.6°C,极端最高气温40.7°C,极端最低气温-8.5°C,多平平均蒸发量1403.7mm,最大风速17m/s,多年平均降雨量1988mm 。
  石隆水库于1972年动工兴建,1975年竣工。该工程由拦河坝、溢洪道、引水管、引水渠道等建筑物组成,大坝为粘土心墙土石坝。水库按洪水重现期50年一遇设计,500年校核,地震设防烈度为6度。
  2、工程地质条件
  本区地形地貌属剥蚀为主的浙南中低山区,位于洞宫山脉西北侧。大地构造单元属华夏褶皱带(I2),浙东南褶皱带(II2)的丽水―宁波隆起(III7)与温州―临海拗陷(III8),即龙泉―遂昌断隆(IV10)与温州断拗(IV13)的结合部。区内区域性构造以断裂为主,断裂带大多为硅质皎结,两侧岩石坚硬稳定,区内无区域性断层通过。根据现场调查,没有较大规模的滑坡和崩塌体等物理不良现象,在山谷陡峻地段因卸荷作用产生一些陡坎,危岩规模较小,基本趋于自然稳定状态,对工程运行不会产生较大影响。
  水库区大部分基岩裸露,为块状晶屑熔结凝灰岩,岩石坚硬,抗风化能力强,山体完整稳定,局部为第四系覆盖层,地表植被生长良好,日常流水清澈见底,库岸稳定条件良好。
  根据《中国地震动参数区划图》(GB18306―2001)划分,本区地震峰值加速度为0.05g,场地地震反应谱特征周期为0.48,地区地震烈度为6度,根据《水工建筑物抗震设计规范》,稳定分析可不考虑地震作用。
  3、防洪安全评价
  (1)设计暴雨
  流域附近没有南溪口、小梅、石玄湖雨量站,按泰森多边形法,南溪口站面积权重为0,石玄湖站为7%,小梅站面积权重为93%。由于南溪口、石玄湖站面积权重较小,本次校核采用移用小梅站的暴雨资料到石隆水库流域。对所取的小梅沾年最大24小时暴雨样本系列进行全年分析,采用P―III型曲线进行机合,求得流域暴雨适线成果见表。
  暴雨适线成果表
  项目 系 列 均值 CV CS/CV
  年最大24小时 1957―2002 113.4 0.36 4.0
  
  所选取的小梅雨量的系列较长,汛期为自动雨量记录,资料可靠;根据《浙江省天气短历时暴雨图集》,本流域24小时暴雨均值在110―120mm之间,本次统计暴雨符合地区规律。适线所选取CV值符合地区规律。
  (2)设计洪水
  由于本流域面积小,洪水采用设计暴雨来推求洪水。设计洪水计算采用“浙江推理公式”。有关参数用浙江省水电勘测设计院分析成果,求得洪峰流量QP=2%=144m3/s, QP=0.2%=184m3/s石隆水库坝扯设计洪水过程成采用浙江省原水利处编的“小型水库”规定计算洪水过程。水库的泄洪建筑为溢洪道和放水洞,放水洞最大泄洪量不超过1.5 m³/s。
  (3)调洪演算
  溢洪道为侧槽式溢洪道,进水为折线型实用堰,长度成“厂”形状,长边为31.5m,短边为7.5m。在泄洪时短边水流多长边水流的影响,本次计算时其短边长度折扣计算。溢流堰计算长度采用35.0 m,以溢流堰高程为374.0 m为起调水位,进行调洪演算。调洪计算结果如下表
  频率 入库洪峰流量 出库洪峰流量 水库水位
  0.2% 184 143 375.94
  2% 144 108 375.41
  
  根据《龙泉县石隆水库体坝工程补充设计书》,溢洪道结构尺寸能通过172m³/s流量,本次洪水复核,按50年―遇设计,500年一遇校核,经计算,最大出库洪峰流量为143m³/s,上述表明泄流能满足要求。
  4、坝顶高程复核
  石隆水库大坝最大坝高30.3m,坝顶高程377.8m,坝顶长81m。大坝上游边坡分别为1:1.7、1:3.1、1.71、1:2.8,下游边坡为1:1.54、1:2.1、1:2.8,按小(一)型工程要求,计算波浪爬高按照莆田试验的公式,最大风壅水面高度和安全加高根据《碾压式土石坝设计规范》,经计算,石隆水库大坝坝顶高程为377.16m,低于大坝现有高程377.80 m,因此现有坝顶高程能够满足挡水要求。
  5、心墙顶高程复核
  根据《碾压式土石坝设计规范》,土石坝的心墙顶高程应超过正常蓄水位或设计洪水位0.3~0.6m,且在非常运用条件下顶高程不低于非常运用条件的静水位,并应核算风浪爬高的影响。根据上述规定,心墙在正常运用条件和非常运用条件下计算高程分别为375.71m和376.69m。2004年3月,浙江水利河口研究院实验室对坝体取样进行土工试验。在坝顶轴线上开挖槽坑取心墙土,向下挖至深度1.5m时仍未见心墙。从上述情况看,心墙顶部未达到设计高程(按施工图,心墙原设计高程为376.40m,距坝顶1.4m)。因此应对心墙顶部高程加至376.40m高程。
  6、坝坡稳定分析
  采用瑞典圆孤法进行分析,不考虑采块间相互作用力。选择以下五个计算工程:
  工程1:设计洪水位375.41m时,下游坡稳定分析;
  工程2:校核洪水位375.94m时,下游坡稳定分析;
  工程3:库水位360.30m时(约为坡高1/3),上游坡稳定分析;
  工程4:库水位降至死水位355.50m时,上游坡稳定分析;
  工程5:库水位由校核洪水位375.94m骤降至正常高水位374.00m,上游坡稳定分析。
  经计算,工程3和工程4计算得到安全系数小于《碾压式土石坝设计规范》所规定的抗滑稳定最小安全系数[kc],因而上游坡不满足稳定要求,需采取加固措施。
  7、渗流量分析
  1985年,石隆水库在河床中部坝体下游布置了一个三角形量水堰以监测坝体渗流情况。根据《土石坝安全监测技术规范》,直角三角形量水堰渗流量推荐计算公式为Q=1.4H5/2,经量水堰测值计算出的坝体渗流量的数值在3.40~8.53L/S之间变化,在三角堰的量程之内(三角堰的量程为1~70L/S),因此说明对于渗流量监测设置是合理的。本次复核将2003~2007年的量水堰测值过程线、渗流量过程线、库水位过程线、降雨量过程线进行对比。发现量水堰测值过程线与库水位过程线相关性明显,几乎同步变化。渗流量过程线与降雨量过程线也呈现一定的相关性,在汛期降雨降雨量大,量水堰渗流量大,降雨降雨量小,量水堰渗流量小。上述说明坝体的渗流状态是正常的。
  8、小结
  石隆水库现有防御标准满足国家防洪标准要求,坝顶高程满足规范要求,但心墙顶高程不满足规范要求。溢洪道现有尺寸能满足宣泄洪水流量要求。大坝上游坝坡在库水位360.30m、355.50 m时最小抗滑稳定安全系数不满足规范要求。建议尽快进行除险加固,确保工程和下游人民群众的安全。

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