【導(dǎo)讀】廷旺水庫(kù)位于來(lái)賓市武宣鎮(zhèn)大祿村黔江支流濠江河上，距武宣縣縣城約7km。東經(jīng)109°37′,北緯23°37′，主要灌溉大祿村?？値?kù)容20萬(wàn)m3，有效庫(kù)容m3，調(diào)洪庫(kù)容m3。廷旺水庫(kù)是一座以灌溉為主兼養(yǎng)。殖等綜合利用的小型水庫(kù)。工程具體地理位置圖見(jiàn)《工程地理位置圖》。廷旺水庫(kù)有效灌溉面積300畝，最大實(shí)灌面積400畝。祿、煙廠和碼頭等，影響人口500人，耕地700畝。本次鑒定按國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《水利水電工程等級(jí)劃分及。廷旺水庫(kù)屬V等工程，主要永久性水工建筑物級(jí)別為5級(jí)。水庫(kù)樞紐建筑物主要由大壩，溢洪道、放水涵管組成。寬32m，溢洪道由進(jìn)口段、泄槽段組成，進(jìn)口底板及兩側(cè)邊墻均為漿砌石結(jié)構(gòu)。廷旺水庫(kù)于1966年1月建成發(fā)揮灌溉效益。入運(yùn)行后，險(xiǎn)情不斷，雖經(jīng)多次維修加固，仍難以達(dá)到除險(xiǎn)目的。廷旺水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告于2021年12月完成。該報(bào)告進(jìn)行審查，鑒定廷旺水庫(kù)為三類壩。大部分已脫落，危及大壩安全。蝕嚴(yán)重，對(duì)壩體的穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅。

　　

【正文】 ，對(duì)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水條件下大壩壩頂高程分別進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核結(jié)果見(jiàn)表 。 表 大 壩 壩 頂 高 程 復(fù) 核 成 果 表 計(jì)算工況 壩前靜水位 （ m） 波浪爬高 （ m） 安全超高（ m） 計(jì)算超高（ m） 計(jì)算值（ m） 現(xiàn)狀值（ m） 設(shè)計(jì)洪水 校核洪水 根據(jù)規(guī)范規(guī)定，壩頂高程須不小于上述情況中的最大值，即為 ?，F(xiàn)狀大 壩壩頂高程為 ，大壩壩頂高程滿足設(shè)計(jì)要求，加固后大壩頂高程取為 。 （二） 大壩浸潤(rùn)線計(jì)算 （ 1）計(jì)算斷面的選取 綜 合考慮地形、地質(zhì)及岸坡等因素，取 最大壩高剖面作為 典型剖面進(jìn)行 計(jì)算。 （ 2）計(jì)算參數(shù)的選取 滲流計(jì)算參數(shù)以地質(zhì)推薦的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。筑壩填土及壩基巖土的滲透系數(shù)成果和建議值 42 如表 。 表 廷旺水庫(kù)填土物理力學(xué)參數(shù)建議值表 容 重 孔隙比 抗剪強(qiáng)度 飽和 天然 干 粘聚力 內(nèi)摩擦角 γ s γ r γ d e C‵ ψ (KN/m3) (Kpa) (176。 ) 20 25 16 （ 3）計(jì)算方法及工況 滲流計(jì)算分析采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研 究所編制的土石壩二維滲流計(jì)算程序，程序的求解方法是基于三角形單元的有限元法，用改進(jìn)平方根法直接求解線性代數(shù)方程組。 滲流有限元分析基本方程為： ? ?? ? ? ? ? ?QtHMHK ??????? ??? 其中： [K]－透水系數(shù)矩陣； {H}－總水頭向量； [M]－單元儲(chǔ)水量矩陣； {Q}－邊界流量對(duì)節(jié)點(diǎn)水頭的貢獻(xiàn)； t－時(shí)間。 根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（ SL18996）規(guī)定，土壩為均質(zhì)土壩，計(jì)算考慮水庫(kù)運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，需要計(jì)算下列水位組合情況，見(jiàn)表 。 表 大壩滲流計(jì)算工況表 工 況 上游水位 (m) 下游水位 (m) 備 注 正常運(yùn)用 正常蓄水位 非常運(yùn)用 校核洪水位經(jīng) 1d降至正常蓄水位 （ 4）計(jì)算成果及分析 43 各種工況情況下的計(jì)算成果見(jiàn)表 。 表 大壩滲流計(jì)算成果表 工 況 滲流區(qū)長(zhǎng)度 (m) 滲流水頭 (m) 最大滲透比 降 正常蓄水位 水位下降 校核～正常 從計(jì)算結(jié)果可以看出： 1）各種工況條件下，壩體浸潤(rùn)線出逸點(diǎn)位置不高，對(duì)滲透穩(wěn)定及大壩變形有利。 2）上游正常蓄水位、上游 水庫(kù)水位降落 兩種穩(wěn)定滲流工況下，壩體粘土的最大滲透比降分別為 、 ， 均不超過(guò)壩體土的 允許滲透坡降，壩體不存在流土危險(xiǎn) 。 3） 正常蓄水位時(shí)壩體浸潤(rùn)線見(jiàn)圖 51； 校核洪水位經(jīng) 1d 降至堰頂高程 時(shí)壩體浸潤(rùn)線見(jiàn) 圖 52。 44 人工填土 人工填土 45 （三） 壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算 工況選定 根據(jù) 《小型水利水電工程碾壓土石設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（ SL 18996）有關(guān)規(guī)定 ， 選定如下工況： ①正常蓄水位 的下游壩坡 （正常工況） ② 水位降落 （從校核水位降至正常蓄水位）上游壩坡 （非常工況） 計(jì)算參數(shù) ①特征水位 水庫(kù)特征水位見(jiàn)表 。 表 水庫(kù)特征水位 校核洪水位 正常蓄水位 上游水位 下游水位 ②物理力學(xué)參數(shù) 大壩穩(wěn) 定分析采用參數(shù)由工程地質(zhì)提供，大壩各土層的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表 。 表 大 壩 土 層 物 理 力 學(xué) 參 數(shù) 表 容 重 孔隙比 抗剪強(qiáng)度 飽和 天然 干 粘聚力 內(nèi)摩擦角 γ s γ r γ d e C‵ ψ (KN/m3) (Kpa) (176。 ) 20 25 16 ③安全系數(shù) 廷旺水庫(kù)為Ⅴ等工程，主、次要建筑物均為 5 級(jí)建筑物，按《小型水利水電工程碾壓土石設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（ SL 18996）規(guī)定，采用瑞典圓弧法計(jì)算時(shí)，壩坡抗滑穩(wěn)定最小 安全系數(shù)，在正常運(yùn)用條件下應(yīng)不小于 ，在非常運(yùn)用條件下應(yīng)不小于 。 穩(wěn)定計(jì)算 選取取滲流計(jì)算所用橫斷面為典型計(jì)算斷面。 46 浸潤(rùn)線以下為 浮 容重，浸潤(rùn)線以上為 濕 容重，按理論計(jì)算的浸潤(rùn)線進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析 ，孔隙水壓力按等勢(shì)線垂直的假定計(jì)算。采用《理正邊坡穩(wěn)定分析 軟件 》 進(jìn)行 壩邊坡穩(wěn)定 計(jì)算 ， 采 用 有效應(yīng)力法計(jì)算， 算出滑裂面的安全系數(shù)，并找出相應(yīng)的滑裂弧位置。 采用瑞典圓弧法 計(jì)算，公式如下： ?? ?? ????? ]/s i n)[( }s e ct a n]s i ns e cc os){ [( //RMcVW bcQubVWK ? ????? 式中 W—— 土條重量； V—— 垂直地震慣性 力（向上為負(fù)，向下為正）； u—— 作用于土條底面的孔隙壓力； ? —— 條塊重力線與通過(guò)此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角； b—— 土條寬度； c/、 39。? —— 土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)； Mc—— 水平地震慣性力對(duì)圓心的力矩； R—— 圓弧半徑。 計(jì)算軟件在輸入基本的地形坐標(biāo)、地層坐標(biāo)、地質(zhì)及相關(guān)參數(shù)后，能直接采用滲流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算，并能自動(dòng)搜索或在給定區(qū)域搜索最不利滑動(dòng)面及最小安全系數(shù)，最終自動(dòng)形成計(jì)算書(shū)和計(jì)算結(jié)果圖形。壩壩 坡穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表 ， 最危險(xiǎn)滑弧位置見(jiàn)圖 53和圖 54。 表 壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表 計(jì) 算 工 況 壩 坡 計(jì)算安全系數(shù) 規(guī)范值 正 常 工 況 正常蓄水位 下游坡 非 常 工 況 校核洪水 聚降至堰頂高程 上游坡 計(jì)算結(jié)果表明，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)，采用不計(jì)及條塊間作用力的瑞典圓弧法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果是：正常運(yùn)行工況下，下游壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)大于 ，滿足現(xiàn)行規(guī)范 要求；非常運(yùn)行條件下，上游壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)大于 ，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。 47 人工填土 人工填土 48 泄水建筑物（溢洪道） 工程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 工程現(xiàn)狀：溢洪道位于大壩右岸，陡坡泄水結(jié)構(gòu)形式，開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程，溢流前緣寬 34m。 溢洪道全長(zhǎng)有 37m，底板及兩側(cè)漿砌石襯砌，砌石多處松動(dòng)，右側(cè)護(hù)堤偏低，由于運(yùn)行年限已久，左右側(cè)護(hù)堤的漿砌石擋土墻及底板漿砌石已破爛不堪，迎水面所有的披蕩大部分已脫落。 存在問(wèn)題：溢洪道全長(zhǎng)有 37m，底板及兩側(cè)漿砌石襯砌，砌石多處松動(dòng)，右側(cè)護(hù) 堤偏低，由于運(yùn)行年限已久，左右側(cè)護(hù)堤的漿砌石擋土墻及底板漿砌石已破爛不堪，迎水面所有的披蕩大部分已脫落，危及大壩安全。 安全評(píng)價(jià)結(jié)論 溢洪道底板及兩側(cè)漿砌石襯砌多處松動(dòng)，右側(cè)護(hù)堤偏低，左右側(cè)護(hù)堤的漿砌石擋土墻及底板漿砌石已破爛不堪，迎水面所有的披蕩大部分已脫落，危及大壩安全。 綜上所述，廷旺水庫(kù)溢洪道不能按設(shè)計(jì)要求安全運(yùn)行，需除險(xiǎn)加固。 除險(xiǎn)加固處理措施 根據(jù)廣西水利廳《廣西?。?2）型病險(xiǎn)水庫(kù)大壩安全鑒定成果核查意見(jiàn)表》及《大壩安全鑒定報(bào)告書(shū)》的意見(jiàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形情況，本次對(duì)溢洪 道的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)基本上保留原溢洪道外觀形式不變。本次大壩除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)的主要項(xiàng)目如下： (1)溢洪道進(jìn)口段底板采用 300mm 厚的 C20 鋼筋砼進(jìn)行護(hù)砌，堰頂高程為 ；下泄段坡比為 1： 4， 保留底板及下泄波段原底板漿砌石，現(xiàn)澆 30cm 厚 C20 鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌 ； (2) 拆除溢洪道兩側(cè)的邊墻， 兩側(cè)做新的邊墻：采用 漿砌石重力擋墻，擋墻內(nèi)設(shè)置 PVC 排水管，間距 ； (3) 在溢洪道下游設(shè)置新的消力池，池長(zhǎng) 10m，寬 ， 池深 ，底板先鋪 40cm的漿砌石，再現(xiàn)澆 15cm C20 素混凝土 ， 消力池高程為 ； 設(shè)計(jì)計(jì)算 水力計(jì)算 （一）溢洪道 泄流能力計(jì)算 廷旺水庫(kù)溢洪道位于 大壩 右岸庫(kù)岸 ，為寬頂堰式溢洪道 。本次 設(shè)計(jì) 根據(jù)水庫(kù)溢洪道 設(shè)計(jì)情況 對(duì)其泄流能力重新計(jì)算，即堰頂高程 ，堰頂寬度 32m，根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》 (SL2532021)， 其泄流 計(jì)算公式為： 49 2302 HgmbQ ? 式中 Q—— 泄流量 (m3/s)； m —— 流量系數(shù)； b ——溢流凈寬； H0 ——堰上水頭 (m)； 據(jù)此計(jì)算得水庫(kù)水位～泄水建筑物泄水能力關(guān)系成果，見(jiàn)下表 。 表 水庫(kù)水位～溢洪道泄水能力計(jì)算 高程 H(m) 水深 h(m) 0 q(m3/s) 0 （二 ） 水面線計(jì)算及邊墻高度計(jì)算 (1) 邊墻高度計(jì)算 根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：控制段墻頂高程應(yīng)在宣泄校核洪水時(shí)不低于校核洪水位加安全超高。因此，頂部高程應(yīng) 不低于 （校核洪水位） +=，新建溢洪道控制段墻頂高程為 ，滿足規(guī)范要求。 泄槽邊墻高度復(fù)核應(yīng)根據(jù) 10 年一遇的下泄流量時(shí)計(jì)入波動(dòng)及摻氣后的水面線，再加上 ～ 的超高， 泄槽坡度為陡坡，在泄槽頂部出現(xiàn)的水深為臨界水深，為整個(gè)泄槽段的最大水深，因該工程的單寬下泄流量為 ，計(jì)算躍后水深為 ，現(xiàn)取泄槽邊墻高 ~，滿足規(guī)范要求。 (2) 消力池計(jì)算 根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 (SL2522021)，消能防沖建筑物設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)為 10 年一遇， 下泄流量為 。 按《水力計(jì)算手冊(cè)》（水利電力出版社）中的有關(guān)公式計(jì)算。 ① 收縮水深 hc的計(jì)算式 2220 2 cc hg qhE ??? （ 51） 式中： 0E —— 泄水建筑物上游的總能頭； q —— 收縮斷面處的單寬流量； g —— 重力加速度； ? —— 流速系數(shù) ,取 ； 50 ② 躍后水 深 ch 的計(jì)算式 )181(2 2 ??? ccc Frhh （ 52） 式中 ch —— 收縮斷面水深； ccc ghhqFr ? —— 收縮斷面弗汝德數(shù)； q—— 收縮斷面處單寬流量。 ③ 消力池深的計(jì)算 zShh tc ????? （ 53） 式中 ? —— 安全系數(shù)，可取 ? =～ ； z? —— 消力池出水口水面落差，由式（ 54）計(jì)算 )11(2 222239。22ct hhgbQz ?? ??? （ 54） 其中 b— — 消力池寬度； 39。? —— 水流自消力池也流的流速系數(shù)，一般取 39。? =。 收縮水深 ch 的共軛水深 ch 由式（ 52）計(jì)算，收縮水深 ch 由式（ 51）計(jì)算。 由式（ 51）、（ 52）、（ 53）和（ 54）四式聯(lián)解，即可求出所需池深 S，計(jì)算得S=，實(shí)際取池深為 。 ④ 消 力池長(zhǎng) kL 的確定 jk LL )~(? 式中 jL —— 自由水躍長(zhǎng)度，按下述條件確定： 當(dāng) 1 ?? Fr cj hFrL )1( 1 ?? 當(dāng) 1 ?? Fr ]76)9([ 1 ??? FrhL cj 經(jīng)計(jì)算得溢洪道消力池長(zhǎng)度為 ，實(shí)際取池長(zhǎng) 10m。 ⑤ 消力池邊墻高度計(jì)算 由式（ 51）、（ 52）、（ 53）和（ 54）四式聯(lián)解，即可求出躍后水 深 ch ，經(jīng)計(jì)算得溢洪道消力池躍后水深 ch =，加上安全超高，實(shí)際取墻高 。 51 結(jié)構(gòu)安全計(jì)算 1. 結(jié)構(gòu)計(jì)算斷面選取 取溢洪道漿砌石邊 墻 最大 斷面高 ，墻頂寬 ，背坡 1： ， 漿砌石 重力式擋土墻背后為 棄碴回填 至 原地面 。 2. 物理力學(xué)指標(biāo) 溢洪道兩側(cè)巖性為殘坡積的粘土和粉質(zhì)粘土，底板為 強(qiáng)～弱風(fēng)化基巖出露，完整性相對(duì)較好， 根據(jù)類似巖性（含碎石粘土）經(jīng)驗(yàn)值，主要物理力學(xué)指標(biāo)參考值： 天然重度： γ = 承載力特征值： fak=180～ 200kPa,壓縮模量： ES=6～ 8Mpa 摩擦系數(shù)： f=～ 3. 計(jì)算公式選取 1) 抗滑穩(wěn)定計(jì)算公式： ??? PWfK 式中： K－按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f－壩體與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)； ΣW－計(jì)算壩段上全部荷載在壩基截面上法向力的總和， kN； ΣP－計(jì)算壩段上全部荷載在壩基截 面上水平力的總和， kN。 2) 抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算公式： ??? 00 MMK y 式中： K0