1、1水电站大坝安全评价及处理措施摘要：水利工程是一项利国利民的工程，而开展水电站大坝安全评价工作对水电站的安全运作具有重要意义。本文结合工程实例，简要阐述了水电站大坝的安全评价工作和三类坝的评价意见，并提出大坝病害治理的处理措施。为水电站大坝的管理提供参考价值。 关键词:水电站；大坝；安全评价；处理措施 中图分类号：TV74 文献标识码： A 文章编号： 随着我国社会经济建设步伐的不断加快，国家加大了对水利工程等基础设施建设的投入。水电站大坝作为综合利用水资源的一个重要组成部分，担负着水力发电、农田灌溉、防御洪水和改善航道等任务，是我国进行水资源管理的重要途径。但在水电站大坝的实际运作中时常出现
2、一些病害，包括坝坡抗滑不稳定、坝体开裂、坝体或坝基渗漏严重、泄洪或输水建筑物结构强度低、结构抗震不满足等。这些病害不仅影响到坝体结构的稳定和水电站大坝运作的正常，严重情况下还可能导致国民经济的损失和人员的伤亡。因此，制定一套系统的水电站大坝安全评价程序，寻找解决大坝病害的处理措施，是保证水电站正常运作的举措。 1 工程概况 某水电站是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养鱼等综合利用的小(I)型水电站，自身集雨面积为 9km2，总库容 342.97104m3，主流长度为 4.91km，主流平均坡降为 0.1，多年平均降雨量 1750mm，多年平均2径流深 1150mm。有自流灌溉面积 400hm2
3、，养鱼水面积 26.7hm2，防洪面积 1000hm2。其上游水电站集雨面积 2.05km2，总库容为 104104m3。 2 水电站大坝安全评价 2.1 洪水标准复核 根据国家标准防洪标准(GB5020194)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)的有关规定，该水电站为小(I)型水电站，属等工程，主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级，原设计洪水标准取 50 年一遇，校核洪水标准取为 500 年一遇。 2.2 泄洪建筑物过水能力复核 2.2.1 溢洪道过水能力复核 溢洪道陡坡段混凝土质量较差，冲刷较严重。溢洪道过水能力满足1000 年一遇洪水下泄要求，但抗冲能力不能满足
4、1000 年一遇洪水要求。 2.2.2 消力池长度及深度的复核 根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)，水电站消力池洪水标准按 20 年一遇洪水标准复核。水电站消力池按底流消能，20 年一遇洪水下泄流量为 158.27m3/s，核算其跃后水深为 5.3m，大于其下游水深 2.6m，为远离式水跃，跃长 30m，消力池所需池深 2.63m、池长24.2m。因此，消力池长度及深度不能满足 20 年一遇下泄洪水标准。 2.2.3 泄水渠过水能力复核 根据水力计算，泄水渠水深为 2.6m，流速为 3.9m3/s，安全超高取0.5m，计算得泄洪渠应高 3.1m2.8m。因此，泄水渠泄水能
5、力不能满足20 年一遇洪水标准。 32.2.4 泄洪闸 经检查，泄洪闸门板混凝土质量差，闸板局部混凝土严重剥落，已露出钢丝网，闸板止水装置老化，止水效果差。闸墩混凝土质量较差，也存在剥落现象，闸边墩和闸底基岩均存在渗漏问题。启闭机房破旧，工作桥大梁存在裂缝，盖板破碎严重。 2.3 渗流安全分析 根据地质勘探，大坝防渗体(心墙土)填筑质量和渗透系数均不能满足规范规定的要求，且心墙土为分散性土。大坝坝基基本上不存在渗漏问题，但左右坝肩均存在接触渗漏，左坝肩还存在绕坝渗漏问题。经渗流计算结果分析，在内嵌式排水棱体有效情况下，大坝渗流量较小，渗透坡降也不大。根据现场调查，迎水坡每年水电站高水位运行时，
6、近坝水面无冒泡、变浑或漩涡等异常现象，但背水坡镇压层中间多处出现冒水现象。 2.4 结构安全分析 水电站大坝安全评价导则中土石结构安全性分级规定，对于四级坝，在正常运行条件下，采用简化毕肖普法，当安全系数 K1.43 时为 A 级，1.26K1.43 时为 B 级，K1.26 为 C 级；在非常运行条件下，采用简化毕肖普法，当安全系数 K1.32 时为 A 级，1.16K1.32 时为B 级，K1.16 为 C 级。水电站大坝在正常运行条件下，抗滑稳定安全系数 K1.43；在非常运行条件下，抗滑稳定安全系数 K1.32。 2.5 金属结构安全复核 2.5.1 启闭设施现场情况 4根据现场调查，
7、输水隧洞启闭设施运行正常，但拉杆锈蚀严重，输水洞进口闸板自运行以来均位于水位以下，无法查看也从未进行维修。 2.5.2 启闭力及拉杆稳定复核 经计算，水电站泄洪闸启门力需 29.5t，闭门力需 20.7t，现状启闭机启闭力为 30t，故泄洪闸启闭力满足设计要求。泄洪闸闭门力为 20.7t时，所需螺杆直径为 9.6cm，现状螺杆直径为 10.5cm，泄洪闸螺杆直径满足设计要求。输水洞手动插板式闸门拉杆在正常水位情况下，启门力需 2.54t，闭门力需 2.4t，现状拉杆直径为 3.5cm。在闭门力为 2.4t 时，拉杆直径为 3.5cm 时，所需导向环为 1.25m。现导向环间距为 11.6m，故
8、输水洞闸门拉杆直径在导向环大于 1.25m 时不满足设计要求。 2.6 大坝运行管理情况 根据水电站建成后水电站管理单位长期的观察以及技术人员现场检查，大坝目前处于安全运行状态。但根据对大坝防洪、渗流稳定、结构稳定及运行管理情况等方面分析，大坝存在安全隐患，主要有以下几个方面问题:大坝防渗体(心墙土)填筑质量和渗透系数均不能满足规范要求，且心墙土为分散性土。坝肩基岩与坝体填筑土存在接触渗漏，左坝肩存在绕坝渗漏。溢洪道不能满足 1000 年一遇下泄洪水抗冲要求，基础存在渗漏问题；泄洪闸闸门、闸墩混凝土质量较差，闸边墩和闸底基岩均存在渗漏问题，启闭机房破旧，工作桥大梁有裂缝，混凝土盖板破碎严重。3
9、 安全综合评价及处理措施 3.1 安全综合评价 53.1.1 大坝抗洪能力安全评价 根据洪水标准复核结果，该水电站大坝级别为 4 级，防洪标准满足设计洪水 50 年一遇，校核洪水 1000 年一遇，但防浪墙与左坝肩未闭合，存在安全隐患。综合分析，水电站防洪安全级别评价为 B 级。 3.1.2 大坝泄洪能力安全评价 根据泄洪建筑物过水能力复核，水电站溢洪道不能满足 1000 年一遇下泄洪水抗冲要求，基础存在渗漏问题；泄洪闸闸门、闸墩混凝土质量较差，闸边墩和闸底基岩均存在渗漏问题，启闭机房破旧，工作桥大梁有裂缝，混凝土盖板破碎严重；消力池布置不合理，长度及深度均不能满足 20 年一遇洪水标准；泄水
10、渠挡墙结构稳定性差，局部断面不能满足20 年一遇下泄洪水标准。综合分析，该水电站泄洪安全评价为 C 级。 3.1.3 大坝渗流稳定和结构稳定安全评价 根据渗流稳定理论计算，水电站渗流坡降均小于允许渗透坡降，不会导致渗透变形，渗漏量也较小，但大坝心墙土渗透系数及压实度均未达到规范要求，且心墙土为分散性土，坝肩基岩与坝体填筑土存在接触渗漏，左坝肩还存在绕坝渗漏，大坝下游镇压层中部多处出现冒水现象。综合分析，水电站大坝渗流稳定安全评价为 C 级。 根据边坡稳定理论计算，水电站大坝在正常运行条件下抗滑稳定安全系数 K1.43，在非常运行条件下抗滑稳定安全系数 K1.32。但大坝防浪墙浆砌块石质量较差，
11、有破碎、裂缝现象，与左坝肩未闭合，大坝坝坡齐整度、平直度均较差。综合分析，水电站大坝结构稳定安全评价为 B 级。 63.1.4 金属结构安全评价 经分析，水电站泄洪闸启闭力及螺杆直径均满足设计要求。但输水洞进水闸拉杆直径在导向环间距大于 1.25m 情况下，不满足设计的压杆稳定要求，且拉杆及导向环腐蚀严重，隧洞手动螺旋式启闭机老旧，锈蚀严重。综合分析，水电站金属结构安全评价为 C 级。 3.1.5 大坝安全综合评价 通过对水电站防洪能力、泄洪能力、渗流稳定、结构稳定、抗震性能及金属结构、运行管理评价，水电站大坝安全综合评价为三类坝。综合评价见表 1。 表 1 大坝综合评价表 3.2 病险水电站
12、大坝处理措施 3.2.1 提高水电站防洪标准 适当提高坝顶高程(根据实际可包括心墙、防浪墙等)、增加调蓄能力，有效地削减洪峰，提高防洪标准。扩宽和加深或增建溢洪道，增加下泄流量，采取措施有:溢洪道拓宽，并增设闸门、溢洪道加深，并安设闸门、增设溢洪道、重建溢洪道、加高大坝与加大溢洪能力相结合等措施。为提高水电站防洪标准，增加水电站调蓄库容，加大下泄流量，可采用适当加高大坝与改建溢洪道的综合措施。 3.2.2 治理渗流破坏 大坝心墙填筑土的渗透系数、压实度均不满足规范要求，且为分散7性土，须作防渗加固处理。大坝发生渗流破坏时，可根据坝基渗漏、坝体渗漏或坝肩绕渗等具体情况，提出一些常用的工程措施，一
13、般原则是“上堵下排” 。上堵就是在上游侧(坝轴线以上)封堵渗漏入口，截断渗漏途径，防止渗入，其措施有垂直防渗和水平防渗。上堵垂直防渗措施有截渗槽、混凝土面板护砌、土工膜防渗、充填灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙和高压喷射灌浆等；水平防渗措施有黏土铺盖、混凝土填塞溶洞或裂缝等。下排是在下游采用导渗和滤水措施，使渗水在不带走土颗粒的前提下迅速安全排出，以达到渗透稳定。 3.2.3 泄洪系统须加固改造 采取对溢流面衬砌防护，加固闸墩或上部结构，接长溢洪道和出口过渡段和泄槽段，加固消能设施，提高抗冲刷能力。如消力池冲刷严重，造成尾水渠改道的，对消力池风化基础及破碎带进行清除，直至坚硬岩石。对土基铺设浆砌块
14、石或混凝土，以增加其抗冲性能。对边坡陡不稳定情况采取削坡或锚固衬护，对于已经淤积的溢洪道可进行清淤等加固措施，对安全隐患较大的采用原地重建或异地重建等方案。 3.2.4 加强水电站管理 1)尽快建立起适应市场经济运行的责权明确、管理科学的水电站管理新机制，逐步实行建设与管理统筹结合的新型建设管理体制，探索投资多元化，明确产权，推行供水供电价格商品化、水电站服务有偿优质化，增加现有水电站管理经费，逐步实现良性运营。 2)要加强对水电站调度管理人员的培训，提高管理人员素质及水电站调度水平。 83)建立并严格遵守水电站管理的各项规章制度及细则，使其早日走上科学化、规范化的轨道。 4)积极利用自身优势，大力开发水土资源，以开发促发展，以发展促管理，逐步建立适应市场经济的良性管理运行机制。 4 结语 综上所述，水电站大坝安全评价是水电站安全、可靠运作的重要保障。因此，水电站管理人员应安全规程规范，对大坝进行各项安全评价工作，结合各专项评价结果采取有效的、适当的措施对大坝进行除险加固治理，同时加强水电站各个环节的管理工作。这样才能更好地发挥出水电站的综合效益。 参考文献 1 宋恩来.水丰水电站大坝运行情况及安全评价J.大坝与安全,2012 年第 01 期 2 王祥远.关于水电站大坝安全监测探析J.城市建设理论研究,2011 年第 30 期
