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牛角坡大壩安全綜合評(píng)價(jià)報(bào)告

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湖南省赫山區(qū)     牛角坡水庫 小（2）型水庫
大壩安全綜合評(píng)價(jià)報(bào)告
（審定稿）

益陽市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院
二○一一年九月

設(shè)計(jì)單位：益陽市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院
設(shè)計(jì)證號(hào)：A143004514(水利行業(yè)乙級(jí))
勘察證號(hào): 181147-ky(巖土工程乙級(jí))
院    長(zhǎng)：賈鵬輝
總工程師：向新顏
審    查：莊  稼
項(xiàng)目負(fù)責(zé)：周益安
參加人員：張群武  周益安  劉巧南
陳躍清  陳  恒  黎  敏
 
目     錄
牛角坡水庫工程位置圖
牛角坡水庫樞紐平面布置圖
牛角坡水庫主要工程特性表
1、概述
1.1鑒定工作概況
1.2工程概況
2、現(xiàn)場(chǎng)安全檢查及存在的主要問題
2.1大壩
2.2泄水建筑物
2.3輸水建筑物
2.4其他附屬建筑物
2.5近壩庫岸
2.6結(jié)論
3、工程質(zhì)量評(píng)價(jià)
3.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)
3.2工程施工質(zhì)量復(fù)核與評(píng)價(jià)
3.3工程現(xiàn)狀質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)
3.4結(jié)論
4、大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)
4.1水庫大壩的管理機(jī)構(gòu)、體制及規(guī)章制度
4.2大壩運(yùn)行
4.3大壩維修
4.4大壩安全監(jiān)測(cè)
4.5結(jié)論
5、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核
5.1設(shè)計(jì)洪水復(fù)核
5.2調(diào)洪演算
5.3水庫抗洪能力復(fù)核
5.4結(jié)論
6、滲流安全評(píng)價(jià)
6.1壩體滲流安全評(píng)價(jià)
6.2其他建筑物滲流安全評(píng)價(jià)
6.3結(jié)論
7、結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
7.1大壩結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
7.2其他建筑物結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
7.3結(jié)論
8、抗震安全復(fù)核
9、結(jié)論與建議
9.1結(jié)論
9.2建議
附圖
1、牛角坡水庫樞紐工程平面布置圖
2、牛角坡水庫大壩縱剖面圖
3、牛角坡水庫大壩橫斷面圖
4、牛角坡水庫溢洪道平面圖、縱剖面圖
5、牛角坡水庫涵管縱、橫剖面圖 
牛角坡水庫主要工程特性表
序號(hào)	指 標(biāo) 名 稱	單位	原設(shè)計(jì)	本次復(fù)核	備   注
一	水文				
1	集雨面積	km2	0.56	0.56	
2	干流長(zhǎng)度	km	0.82	0.82	
3	干流平均坡降	‰	33	33	
4	多年平均降雨量	mm	1482.7	1482.7	
5	P=5.0%時(shí)設(shè)計(jì)暴雨H24面	mm	220.6	220.6	
	P=0.5%時(shí)設(shè)計(jì)暴雨H24面	mm	336.0	336.0	
6	設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量	m3/s	/	6.78	P=5.0%
	設(shè)計(jì)洪水總量	萬m3	/	10.8	
	校核洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量	m3/s	/	10.84	P=0.5%
	校核洪水總量	萬m3	/	17.3	
					
二	水庫				
1	水庫水位				
	校核洪水位	m	149.17	149.10	P=0.5%
	設(shè)計(jì)洪水位	m	148.93	148.88	P=5%
	正常蓄水位	m	148.35	148.35	相對(duì)高程
	死水位	m	137.20	137.20	
2	正常蓄水位時(shí)水庫面積	畝	60	60	
3	庫容				
	總庫容（校核洪水位）	萬m3	12.12	11.98	
	正常蓄水位庫容	萬m3	11.64	11.54	
	死庫容	萬m3	0.75	0.75	
					
三	洪水最大下泄流量				
1	設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄量	m3/s	6.01	6.23	P=5.0%
2	校核洪水位時(shí)最大泄量	m3/s	10.24	10.53	P=0.5%
					
四	主要建筑物				
1	壩				
	型式		均質(zhì)土壩	均質(zhì)土壩	
	壩頂高程	m	149.80	149.80	
	最大壩高	m	15.50	15.50	
	壩頂寬	m	5.0	5.0	
	壩頂軸線長(zhǎng)	m	80.0	80.0	
2	泄水建筑物				
	溢洪道型式		岸邊正槽式	岸邊正槽式	
	堰頂型式		矩形明渠	矩形明渠	
	進(jìn)口地板高程	m	148.35	148.35	
	進(jìn)口段凈寬	m	6.0	6.0	
	溢洪道全長(zhǎng)	m	80.0	80.0	
	消能形式		無消能設(shè)施	無消能設(shè)施	
3	輸水建筑物				
（1）	輸水涵				
	輸水涵管		碑石箱涵	全線封堵	
	涵管全長(zhǎng)	m	85.0	/	
	進(jìn)口底高程	m	137.20	/	
	底板縱坡		1/210	/	
	內(nèi)孔尺寸	m	0.45×0.8	/	
					
五	工程效益				
1	灌溉面積	畝	600	600	
2	可養(yǎng)魚水面	畝	5	5	
3	防洪保護(hù)耕地面積	畝	/	4200	
4	影響人口數(shù)量	人	/	4500	
5	下游主要城鎮(zhèn)及交通干線情況				
	距重要城鎮(zhèn)距離	km	35	35	益陽市
		km	7.5	7.5	泥江口鎮(zhèn)
	距公路干線距離	km	20	20	S208
 
1、概述
1.1鑒定工作概況
1.1.1工作安排和進(jìn)度
受項(xiàng)目法人委托，我院承接了牛角坡水庫大壩安全綜合評(píng)價(jià)工作，具體工作安排與進(jìn)度見表1.1。
工作安排與進(jìn)度表              表1.1
序號(hào)	時(shí)間	工作內(nèi)容	備注
1	2011.7.11	成立牛角坡水庫大壩安全論證工作小組	包括水文、地質(zhì)、水工等技術(shù)人員
2	2011.7.13	地形圖測(cè)量
實(shí)地踏勘
查閱有關(guān)歷史檔案資料	復(fù)核確認(rèn)有關(guān)基本資料（如：F、L、J等）
3	2011.7.15	防洪安全復(fù)核	
4	2011.8.10	地質(zhì)勘察（外業(yè)）	
5	2011.8.15	現(xiàn)場(chǎng)安全檢查	
6	2011.8.20	提交地勘報(bào)告	
7	2011.8.25	復(fù)核滲流安全	在水文、地質(zhì)成果基礎(chǔ)上復(fù)核
8	2011.8.30	復(fù)核結(jié)構(gòu)安全	
9	2011.9.5	復(fù)核抗震安全、金屬結(jié)構(gòu)安全	
10	2011.9.10	編制完成《赫山區(qū)牛角坡水庫大壩安全綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》	
1.1.2提供的成果報(bào)告
《赫山區(qū)牛角坡水庫大壩安全綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》包括：現(xiàn)場(chǎng)安全檢查評(píng)價(jià)、工程質(zhì)量評(píng)價(jià)、大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、滲流安全評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)、抗震安全復(fù)核等。主要結(jié)論如下：工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為不合格，大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)為差，防洪安全性評(píng)價(jià)為B級(jí)，滲流安全性評(píng)價(jià)為C級(jí)，結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為B級(jí)，根據(jù)《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》SL258-2000之大壩綜合評(píng)價(jià)方法，牛角坡水庫大壩評(píng)定為三類壩。益陽市水利局組織專家對(duì)安全鑒定成果進(jìn)行了核查，確定牛角坡水庫大壩為三類壩。
1.2工程概況
1.2.1水庫工程位置
牛角坡水庫位于益陽市赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)高洞村，東徑112°16′、北緯28°25′，位于資水一級(jí)支流志溪河流域，大壩下游距泥江口20km,距省道S308線4km。
該水庫壩址以上控制集雨面積0.56km2，干流長(zhǎng)度0.82km，干流平均坡降33‰，庫區(qū)風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度為140m，水域平均水深為13m，多年汛期最大平均風(fēng)速為12.0m/s。
1.2.2主要效益
牛角坡水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小（2）型水利工程。
水庫設(shè)計(jì)總庫容12.12萬m3，正常庫容11.64萬m3，死庫容0.75萬m3，本次復(fù)核總庫容11.98萬m3；水庫設(shè)計(jì)灌溉面積600畝，受益人口1200人；水庫有可養(yǎng)魚水面5畝；水庫下游防洪保護(hù)面積4200畝，保護(hù)人口4500人。
1.2.3樞紐的主要建筑物及其特性參數(shù)
水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物組成。
大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程149.80m(相對(duì)高程，以溢洪道控制段進(jìn)口處底板控制點(diǎn)高程為148.35m，下同)，最大壩高15.50m，壩頂寬5.0m，壩頂軸線長(zhǎng)80m。大壩上游從上往下坡比為1：2.6、1:2.0，上游高程142.30m設(shè)有一級(jí)平臺(tái)；大壩下游從上往下坡比為1：2.0、1:3.1、1:2.2，下游高程143.45m、138.20m處設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)寬分別為3.0m、4.5m。
溢洪道位于大壩右岸山體，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，控制段長(zhǎng)12m，底板寬6m，進(jìn)口底板高程148.35m；泄槽段長(zhǎng)68m，底板寬6～4m。現(xiàn)狀溢洪道未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪。
輸水涵管距左壩端約27m處，凈尺寸為0.45×0.8m碑石箱涵，設(shè)計(jì)最大放水流量0.2m3/s，全長(zhǎng)85m，進(jìn)口底板高程為137.20m，底板縱坡1/210，現(xiàn)狀涵管四周滲漏嚴(yán)重。
1.2.4工程的簡(jiǎn)要建設(shè)過程
牛角坡水庫始建于1954年6月，1958年12月竣工，壩頂高程149.80m，可蓄水量11.64萬m3，原設(shè)計(jì)灌溉面積600畝，現(xiàn)實(shí)際灌溉面積500畝。
牛角坡水庫由原益陽縣水電局設(shè)計(jì)并提供技術(shù)指導(dǎo)，由原巖子潭（公社）組織有關(guān)技術(shù)人員及當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行施工。水庫樞紐工程施工時(shí)就地取土、人工夯實(shí)，填筑土料多為兩岸山坡殘坡積物，大壩清基不徹底。
1.2.5工程存在的主要問題
（1）大壩壩基滲漏嚴(yán)重
壩體滲漏：大壩為均質(zhì)土壩，整體填筑質(zhì)量一般，其土體土主要為殘坡積土、粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土組成，土體在長(zhǎng)期的滲透水流作用下，結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，透水性也較強(qiáng)；為中等透水層，滲透系數(shù)不滿足K＜1×10-4cm/s規(guī)范要求。大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖為中等風(fēng)化程度，由于壩體填筑時(shí)對(duì)基礎(chǔ)清除不徹底，從而導(dǎo)致其巖體與填筑土體接觸不緊密，壩體與基巖接觸面形成接觸沖刷或接觸流失出現(xiàn)滲漏。現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)表明，大壩下伏強(qiáng)風(fēng)化巖石的透水率較大，表層巖石透水率為11.3～16.2Lu，滲漏現(xiàn)象明顯。大壩兩岸山體出露基巖為石英砂巖，風(fēng)化程度高，節(jié)理、裂隙發(fā)育好，巖石較破碎，通過現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)查明，兩岸山體上部巖體透水率為13.3～18.2Lu，透水率較大，為中等透水帶，滲漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
（2）泄洪設(shè)施配套不完善
溢洪道位于右壩端，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，現(xiàn)狀溢洪道控制段未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，影響泄洪；陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻；出口無消能設(shè)施，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪，危及大壩安全。
（3）輸水設(shè)施不滿足要求
輸水涵管為碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，四周滲漏嚴(yán)重，給大壩安全造成隱患。
（4）大壩壩腳無排水設(shè)施，滲透水流沖刷壩體帶走泥沙。
（5）防汛通道不滿足防汛管理要求
水庫現(xiàn)有建筑物連接通道長(zhǎng)0.3km，其路面均為土質(zhì)路面，未做加固處理，經(jīng)多年運(yùn)行，路面破壞嚴(yán)重，坑坑洼洼，無法滿足防汛物質(zhì)的及時(shí)調(diào)運(yùn)，急需進(jìn)行路面整修硬化，以利于水庫防汛及管理。
（6）大壩目前無任何觀測(cè)設(shè)施和設(shè)備，不滿足《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》SL60-94的要求。
（7）水庫管理所無值班室。
 
2、現(xiàn)場(chǎng)安全檢查及存在的主要問題
根據(jù)國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《水庫大壩安全管理?xiàng)l例》和水利部頒發(fā)的《水庫大壩安全鑒定辦法》，益陽市水利局大壩安全鑒定領(lǐng)導(dǎo)小組組織益陽市水利局、益陽市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、赫山區(qū)水利局、泥江口鎮(zhèn)水利管理站等有關(guān)單位的專家和工程技術(shù)人員于2011年8月15日對(duì)牛角坡水庫大壩進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，主要采用目測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、檢查運(yùn)行管理單位記錄資料等方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全檢查。
2.1大壩
大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程149.80m，最大壩高15.50m，壩頂寬5.0m，壩頂軸線長(zhǎng)80m。大壩上游從上往下坡比為1：2.6、1:2.0，上游高程142.30m設(shè)有一級(jí)平臺(tái)；大壩下游從上往下坡比為1：2.0、1:3.1、1:2.2，下游高程143.45m、138.20m處設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)寬分別為3.0m、4.5m。
該水庫大壩滲漏嚴(yán)重，下游壩坡腳多出逸出點(diǎn)逸出，滲漏量約每s18L，且滲漏水沖刷壩體，影響壩體穩(wěn)定。。大壩上游坡面原為草皮護(hù)坡，經(jīng)多年來的風(fēng)吹浪打，導(dǎo)致壩坡土體被沖刷掏空，上游坡坑洼不平。大壩下游坡原有草皮護(hù)坡，部分已毀壞，導(dǎo)致壩體水土流失嚴(yán)重，部分甚至塌陷。
2.2泄水建筑物
溢洪道位于大壩右岸山體，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，控制段長(zhǎng)12m，底板寬6m,底板縱坡1/100，進(jìn)口底板高程148.35m；泄槽段長(zhǎng)68m，底板寬6～4m,底板縱坡1/4.4。現(xiàn)狀溢洪道未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪。
2.3輸水建筑物
現(xiàn)有輸水涵管結(jié)構(gòu)為三合土墓碑襯砌，距左壩端約27m處，凈尺寸為0.45×0.8 m碑石箱涵，設(shè)計(jì)最大放水流量0.2m3/s，全長(zhǎng)85m，進(jìn)口底板高程為137.20m，底板縱坡1/210。當(dāng)庫水位較高時(shí)，沿涵滲漏較嚴(yán)重。
2.4其他附屬建筑物
大壩壩腳無排水設(shè)施，滲透水流沖刷壩體帶走泥沙。
水庫現(xiàn)有防汛通道路面為土質(zhì)路面，未做加固處理，經(jīng)多年運(yùn)行，路面破壞嚴(yán)重，坑坑洼洼，防汛物質(zhì)難以調(diào)運(yùn)。
大壩目前無任何安全監(jiān)測(cè)設(shè)施和設(shè)備，不滿足《土石安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》SL60-94的要求。
水庫無防汛值班室。
2.5近壩庫岸
水庫周圍植被覆蓋較好，庫盆兩岸無大的溪流，主要受上游匯水區(qū)降雨地表徑流的季節(jié)性補(bǔ)給，固體徑流來源較小，無大的淤積問題及滑坡、崩塌等庫岸穩(wěn)定問題。庫區(qū)地表分水嶺寬厚，無低矮鄰谷和埡口存在，封閉條件良好，因此，不存在庫區(qū)滲漏問題。
2.6結(jié)論
現(xiàn)場(chǎng)安全檢查表明，大壩存在壩體、壩基滲漏。其次，現(xiàn)狀溢洪道未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻，不能安全泄洪。另外輸水涵管為三合泥砌條石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過年運(yùn)行，老化逐年加劇，導(dǎo)致管周滲漏嚴(yán)重。
根據(jù)檢查所發(fā)現(xiàn)的問題，嚴(yán)重影響牛角坡水庫大壩的安全運(yùn)行，根據(jù)《大壩安全鑒定辦法》的有關(guān)規(guī)定，專家組確定牛角坡水庫大壩為三類壩。
 
3、工程質(zhì)量評(píng)價(jià)
3.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)
3.1.1前言
為配合牛角坡水庫安全鑒定工作，受益陽市赫山區(qū)水利局委托，我院于2011年8月10日至2011年8月20日對(duì)水庫大壩及建筑物進(jìn)行了安全鑒定階段地質(zhì)勘察，并編寫了本階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告。主要目的是查明壩址、壩體及兩岸山體的工程地質(zhì)情況，找出滲漏原因及影響壩體安全的不利因素，獲取壩基及兩岸巖層的各項(xiàng)物理指標(biāo)，提出設(shè)計(jì)所需的有關(guān)地質(zhì)參數(shù)，為大壩的安全鑒定提供必需的地質(zhì)依據(jù)。
本次勘察共鉆孔4個(gè)，最大孔深30.0m最小孔深6.0m，總進(jìn)尺83m。所完成的勘探試驗(yàn)工作量見表3-1。
                      完成工作量一覽表               表3-1
序號(hào)	項(xiàng)目名稱	單位	數(shù)量
1	1：1000地質(zhì)平面測(cè)繪	km2	1
2	庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查	工日	2
3	鉆孔	m/孔	83/4
4	取原狀土(巖)樣	組	12
5	壓水試驗(yàn)	段/孔	8/4
6	注水試驗(yàn)	段/孔	12/4
3.1.2壩區(qū)地形地貌
水庫壩區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，壩端兩岸山頂高程一般為120～160m，庫底寬緩，兩岸地形較為對(duì)稱，左岸山坡角45～65°，右岸山坡角40～60°。壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀15～25°∠20～50°。壩址區(qū)未見有滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然山坡較穩(wěn)定。
3.1.３地層巖性
庫區(qū)出露地層主要為第四系覆蓋層和元古界板溪群（Pt）巖層。由新到老分述如下：
（1）第四系覆蓋層
①人工填土（Qs）：紅褐色，以殘坡積土為主，主要由粉質(zhì)粘土、粘土、粘土夾沙、砂卵石組成，沙為粗砂，卵石直徑約3mm-8mm，極為疏松。為壩體人工填筑土，分部不均勻，物理力學(xué)性質(zhì)差異較大。
②沖積堆積（Q4al）：主要為粉質(zhì)粘土層夾少量砂卵礫石，黃褐色，含黑色鐵錳質(zhì)結(jié)核。結(jié)構(gòu)較密實(shí)，含水量較低，可-硬塑狀。分布較均勻，物理力學(xué)性質(zhì)差別不大。
③殘坡積土（Qedl ）：黃褐色、紅褐色，為砂質(zhì)板巖的風(fēng)化產(chǎn)物，主要以礫質(zhì)粘土為主，局部呈粘土狀，結(jié)構(gòu)較緊密，分布較廣。
（2）元古界板溪群（Pt）巖層
元古界板溪群巖層在該區(qū)域分布較廣泛，壩區(qū)出露地層為主要為泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖，黃色、黃褐色，呈厚層塊狀，兩岸山體風(fēng)化程度較高，巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育。
3.1.４地質(zhì)構(gòu)造
壩區(qū)位于雪峰山弧形構(gòu)造東北轉(zhuǎn)折端，受其影響，區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，但運(yùn)動(dòng)年代久遠(yuǎn)，早已穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)無新的構(gòu)造活動(dòng)，相對(duì)穩(wěn)定。
根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（1:400萬）》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，場(chǎng)地地震基本烈度為Ⅵ度，屬相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。區(qū)內(nèi)未見大的斷裂或活動(dòng)斷裂通過，區(qū)域穩(wěn)定性較好。
3.1.５水文地質(zhì)條件
壩區(qū)地下水主要為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水，為簡(jiǎn)單型水文地質(zhì)條件。
基巖裂隙水儲(chǔ)存運(yùn)移于基巖裂隙中，接受大氣降水、地表水、上部松散堆積層孔隙水補(bǔ)給，向相對(duì)低洼處排匯，水量較貧乏。松散堆積層孔隙水儲(chǔ)存運(yùn)移于第四系松散堆積層孔隙中，接受大氣降水及地表水補(bǔ)給，并與地表水呈季節(jié)性互補(bǔ)關(guān)系，富水性、水位變化、排泄條件受堆積物孔隙度、周邊地表水體等多種因素制約。地下水對(duì)構(gòu)筑物鋼筋砼無腐蝕作用。本次勘探對(duì)壩基及兩岸山體基巖進(jìn)行了壓水試驗(yàn)共計(jì)10段/5孔、壩體注水試驗(yàn)12段/4孔，試驗(yàn)成果見表3-2、表3-3。
根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287-99附錄J巖土滲漏分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按滲透試驗(yàn)K值和透水率q值進(jìn)行分級(jí)，將該壩區(qū)分為兩個(gè)透水帶：
①中等透水帶：主要為部分壩體填筑土、兩岸山體殘坡積層，該區(qū)風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重，巖土體密實(shí)度低，呈中等透水性。
②相對(duì)不透水帶：主要為弱～微風(fēng)化巖體中。

注水試驗(yàn)成果                表3-2
鉆孔編號(hào)	試驗(yàn)深度(m)	試驗(yàn)段長(zhǎng)(m)	試段高程(m)	P－Q曲線	透水率(Lu)	巖芯采取率
						
ZK1	15.5～20.5	5.0	134.3～129.3	B	18.2	80%
	20.5～24.5	4.0	129.3～125.3	B	8.6	85%
ZK2	11.5～16.5	5.0	138.3～135.3	B	13.6	79%
	16.5～20.5	4.0	135.3～131.3	B	8.2	86%
ZK3	10.5～15.5	5.0	139.3～134.3	B	13.4	80%
	15.5～19.5	4.0	134.3～130.3	B	5.7	86%
ZK4	9.5～14.5	5.0	140.3～135.3	B	13.3	84%
	14.5～18.5	4.0	135.3～131.3	B	6.9	85%

壓水試驗(yàn)成果                 表3-3
鉆孔編號(hào)	試驗(yàn)深度（m）	試驗(yàn)段長(zhǎng)（m）	試段高程（m）	試驗(yàn)方法	滲透系數(shù)（cm/s）
					
ZK1	1.5～3.9	2.4	148.3～145.9	鉆孔常水頭注水試驗(yàn)	3.4×10-4
	4.8～7.0	2.2	145～142.8		6.5×10-4
	7.5～10.6	3.1	142.3～139.2		3.8×10-4
	11～14.0	3.0	138.8～135.8		6.8×10-4
ZK2	1.5～3.8	2.3	148.3～146		9.2×10-4
	4.6～6.9	2.3	145.2～142.9		5.5×10-4
	7.5～10.6	3.1	142.3～139.2		6.2×10-4
ZK3	2.0～4.5	2.5	147.9～145.4		2.9×10-4
	5.0～7.0	2.0	144.9～142.9		6.5×10-4
	7.5～10.5	3.0	142.4～139.4		6.8×10-4
ZK4	1.5～3.5	2.0	142～140		3.6×10-4
	4.5～7.8	2.3	139～135.7		6.8×10-4
3.1.6工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)
根據(jù)鉆孔資料，大壩為均質(zhì)土壩，整體填筑質(zhì)量一般，透水性較強(qiáng)；為中等透水層；大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖風(fēng)化程度較強(qiáng)，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，由于壩體填筑時(shí)對(duì)基礎(chǔ)清除不徹底。大壩存在壩體和壩基滲漏問題。
3.2工程施工質(zhì)量復(fù)核與評(píng)價(jià)
（1）	大壩
大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程149.80m，最大壩高15.50m，壩頂寬5.0m，壩頂軸線長(zhǎng)80.0m。
大壩整體填筑質(zhì)量一般，其施工方法是采用木夯和石夯實(shí)，壩體填筑土料主要來源于附近山坡，為碎屑巖風(fēng)化后的殘坡積物，成分以含少量礫的粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土為主，土體中雜質(zhì)含量高，土料均一性差，填土性質(zhì)不均一，孔隙率較大，透水性較強(qiáng)，導(dǎo)致大壩滲漏；大壩清基時(shí)未徹底，未進(jìn)行深層開挖，且未對(duì)接觸帶部位進(jìn)行防滲處理，導(dǎo)致上部壩體與壩基接觸不甚緊密，容易形成滲漏通道，整體工程質(zhì)量較差。
（2）其他建筑物
溢洪道位于大壩左壩端山體，型式為岸邊正槽式，溢洪道底板及兩側(cè)基底均為基巖。進(jìn)口段為為上壩公路，控制段坡角較陡，邊坡穩(wěn)定性及抗沖刷能力差，且長(zhǎng)年失修，嚴(yán)重沖毀變形，且淤積嚴(yán)重，雜草叢生。影響大壩安全泄洪。
涵管為三合泥砌條石箱涵結(jié)構(gòu)，涵管基礎(chǔ)為基巖，受當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件限制，塊石易風(fēng)化，砂漿的拌制質(zhì)量較差，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，構(gòu)成涵管的條石中之間砂漿經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，存在滲漏通道，當(dāng)庫水位較高時(shí)，沿涵滲漏較嚴(yán)重。
3.3工程現(xiàn)狀質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)
（1）大壩滲漏嚴(yán)重
水庫大壩為均質(zhì)土壩，壩體填筑土料主要來源于附近山坡，為碎屑巖風(fēng)化后的殘坡積物，成分以含少量礫的粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土為主，土體中雜質(zhì)含量高，土料均一性差，填土性質(zhì)不均一，孔隙率較大，透水性較強(qiáng)，導(dǎo)致大壩滲漏。通過現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)，填土滲透系數(shù)值為7.2×10-4～7.4×10-4cm/s，滲透系數(shù)不滿足K＜1×10-5cm/s規(guī)范要求。
大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖為中等風(fēng)化程度，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，由于壩體填筑時(shí)對(duì)基礎(chǔ)清除不徹底，從而導(dǎo)致其巖體與填筑土體接觸不緊密，當(dāng)庫水位較高時(shí)，壩體與基巖接觸面形成接觸沖刷或接觸流失出現(xiàn)滲漏。現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)表明，大壩下伏強(qiáng)風(fēng)化巖石的透水率較大，表層巖石透水率為11.3～16.2Lu，滲漏現(xiàn)象明顯。
大壩兩岸山體出露基巖為石英砂巖，山體外觀為山舌狀，向河床延伸較遠(yuǎn)，長(zhǎng)期在水的作用下，風(fēng)化程度高，節(jié)理、裂隙發(fā)育好，巖石較破碎，通過現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)查明，兩岸山體上部巖體透水率為13.3～18.2Lu，透水率較大，為中等透水帶，滲漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
大壩各區(qū)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值見表3-4。
（2）其他建筑物
溢洪道位于大壩左壩端山體，型式為岸邊正槽式，溢洪道底板及兩側(cè)基底均為基巖。進(jìn)口段為為上壩公路，控制段坡角較陡，邊坡穩(wěn)定性及抗沖刷能力差，且長(zhǎng)年失修，嚴(yán)重沖毀變形，且淤積嚴(yán)重，雜草叢生。影響大壩安全泄洪。
涵管為三合泥砌條石箱涵結(jié)構(gòu)，涵管基礎(chǔ)為基巖，受當(dāng)時(shí)物質(zhì)條件限制，塊石易風(fēng)化，砂漿的拌制質(zhì)量較差，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，構(gòu)成涵管的條石中之間砂漿經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，存在滲漏通道，當(dāng)庫水位較高時(shí)，沿涵滲漏較嚴(yán)重。
3.4結(jié)論
（1）牛角坡水庫位于雪峰山脈東北轉(zhuǎn)折端，屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌。從區(qū)域地質(zhì)上看，庫區(qū)大體位于新華夏系雪峰弧形構(gòu)造北段向東偏轉(zhuǎn)部位末端附近，兩岸植被覆蓋良好。壩址區(qū)未見有滑坡、崩塌等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然山坡較穩(wěn)定。
（2）工程區(qū)范圍內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，場(chǎng)地地震基本烈度為Ⅵ度。
（3）水庫存在壩體和壩基滲漏等工程地質(zhì)問題，建議對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理；對(duì)溢洪道進(jìn)行整修加固；封堵輸水涵，新開輸水隧洞。
（4）在下階段除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充適當(dāng)?shù)牡乜迸c試驗(yàn)工作，詳細(xì)查明大壩及附屬建筑物的地質(zhì)情況，復(fù)核本階段相關(guān)地質(zhì)參數(shù)，對(duì)天然建筑材料等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。
綜上，牛角坡水庫大壩工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為：不合格。 
 
                                工程區(qū)巖土物理力學(xué)指標(biāo)建議值表                     表3-4
土

類	含
水
率
W
(%)	濕
密
度
ρ
(g/cm3)	干
密
度
ρs
(g/cm3)	孔
隙
比
e	比

重
Gs	液
限
WL
(%)	塑
限
Wp
(%)	液
性
指
數(shù)
IL	塑
性
指
數(shù)
Ip	壓縮
系數(shù)
αv1-2
(Mpa-1)	壓縮
模量

(MPa)	內(nèi)摩
擦角
φ(°)	凝聚
力C
KPa	垂直
滲透
系數(shù)
kv
(cm/s)	水平
滲透
系數(shù)
kH
(cm/s)	允許
滲透
坡降
（流土）	允許承載力
												Cq	s	Cq	s				
壩體填土	32.5	1.78	1.34	1.02	2.73	42.1	23.0	0.48	19.1	0.625	3.86	16.6	17.2	18.5	17.5	7.2×10-4	7.4×10-4	0.5	/
泥質(zhì)頁巖       夾變板巖	強(qiáng)風(fēng)化中厚層狀泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖	密度r=2.60g/cm3  飽和抗壓強(qiáng)度Rc=18～22MPa   抗剪：f=0.50  
抗剪斷：f’=0.60  c’=0.01MPa      fk=800kpa
	弱風(fēng)化中厚層狀泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖

（Pt）
泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖（Pt）	密度r=2.70g/cm3  飽和抗壓強(qiáng)度Rc=26～34MPa   抗剪：f=0.58 
抗剪斷：f’=0.75  c’=0.2～0.3MPa  fk=1500kpa
說明：此表中各力學(xué)指標(biāo)平均值均為土的室內(nèi)試驗(yàn)成果的算術(shù)平均值。 
4、大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)
4.1水庫大壩的管理機(jī)構(gòu)、體制及規(guī)章制度
牛角坡水庫自建成后即由赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)水利管理站管理，無專職管理人員，而是聘請(qǐng)附近居民代為管理。
水庫無防汛值班室和防汛物質(zhì)倉庫等，無法滿足水庫正常管理及防汛工作的需要，影響水庫防汛工作。
另外，牛角坡水庫現(xiàn)有防汛調(diào)度及搶險(xiǎn)條件差，無水文測(cè)報(bào)及安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。
4.2大壩運(yùn)行
牛角坡水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑物組成。該水庫始建于1954年6月，1958年12月竣工蓄水，水庫由原益陽縣水電局設(shè)計(jì)并提供技術(shù)指導(dǎo)，由原巖子潭（公社）組織有關(guān)技術(shù)人員及當(dāng)?shù)厝罕娺M(jìn)行施工。水庫樞紐工程施工時(shí)就地取土、人工夯實(shí)，填筑土料多為兩岸山坡殘坡積物，大壩清基不徹底。
2003汛期水庫高水位時(shí)壩腳發(fā)現(xiàn)細(xì)泥沙隨水流出，并逐年加劇。
2008年汛期低位輸水涵出現(xiàn)管涌現(xiàn)象。
溢洪道未配套加固，1989年垮塌，至今一直未進(jìn)行加固維修，水庫一直控蓄運(yùn)行。
當(dāng)水庫水位達(dá)148.00m時(shí)，發(fā)現(xiàn)下游壩坡腳多出逸出點(diǎn)逸出，且滲漏量較大。
4.3大壩維修
水庫運(yùn)行以來，沒有對(duì)水庫過行過大的維修，只是做了一些小范圍的應(yīng)急處除處理。 因資金困難，水庫出現(xiàn)的其他險(xiǎn)情均未得到有效根治，近年來一直控蓄運(yùn)行。
4.4大壩安全監(jiān)測(cè)
由于該水庫屬小（2）型水庫，沒有設(shè)立資料庫，加上管理人員經(jīng)常變動(dòng)，經(jīng)費(fèi)緊張，到目前為止，大壩安全監(jiān)測(cè)方面無任何觀測(cè)設(shè)施和設(shè)備，不滿足《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》SL60-94的要求。
4.5結(jié)論
（1）牛角坡水庫制定了水庫管理規(guī)章制度及年度工作計(jì)劃，基本按審定的年度防洪及調(diào)度計(jì)劃合理運(yùn)用，但缺乏水文測(cè)報(bào)。
（2）大壩曾針對(duì)嚴(yán)重險(xiǎn)情進(jìn)行過針對(duì)性加固處理，但受資金限制，部分問題未得到根治，目前水庫仍存在著壩基滲漏、輸水設(shè)施滲漏、溢洪道破壞等問題。
（3）大壩安全監(jiān)測(cè)方面無任何觀測(cè)設(shè)備設(shè)施，都是憑外表觀察，不利于問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
綜上，牛角坡水庫大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)為：差。
 
5、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核
5.1設(shè)計(jì)洪水復(fù)核
5.1.1工程等級(jí)及洪水標(biāo)準(zhǔn)
牛角坡水庫設(shè)計(jì)總庫容12.12萬m3（本次復(fù)核值），正常庫容10.50萬m3，水庫原設(shè)計(jì)灌溉面積600畝，現(xiàn)實(shí)際灌溉面積500畝。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94的有關(guān)規(guī)定，確定牛角坡水庫為小（2）型水庫，屬Ⅴ等工程，主要建筑物級(jí)別為5級(jí)。
牛角坡水庫位于低山丘陵區(qū)，水庫大壩為均質(zhì)土壩，遵照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94的有關(guān)規(guī)定，此次復(fù)核確定其防洪標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。
5.1.2基本資料
牛角坡水庫位于湖南省益陽市赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)高洞村，居?xùn)|徑112°16′、北緯28°25′，屬資江一級(jí)支流志溪河流域。水庫壩址控制集雨面積0.56km2，壩址以上干流長(zhǎng)度0.82km，干流平均坡降為33‰。庫區(qū)內(nèi)多為低山丘陵地帶，地表植被覆蓋一般。流域內(nèi)無大的水利工程，該水庫無外引面積。
牛角坡水庫缺乏完整的、長(zhǎng)系列的水文實(shí)測(cè)資料，故本次洪水復(fù)核參照《湖南省暴雨洪水查算手冊(cè)》（1984年9月出版，以下簡(jiǎn)稱《查算手冊(cè)》）的方法推算。
5.1.3設(shè)計(jì)暴雨
牛角坡水庫壩址控制集雨面積為0.56km2，小于500km2，符合《查算手冊(cè)》的適應(yīng)范圍。
根據(jù)牛角坡水庫所處地理位置和控制集雨面積，查《查算手冊(cè)》圖三得流域中心H24點(diǎn)均=112mm，由圖四查得變差系數(shù)Cv=0.49，由設(shè)計(jì)頻率p及Cv=0.49查表(二)得Kp=5.0%=1.97、Kp=0.5%=3.00。則20年一遇點(diǎn)雨量為112×1.97=220.6mm，200年一遇點(diǎn)雨量為112×3.00=336.0mm。
由《查算手冊(cè)》圖一知該流域?qū)俦┯暌恢聟^(qū)第7區(qū)。根據(jù)本水庫集雨面積為0.56km2，在10 km2以內(nèi)，可視為設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量已籠罩水庫集雨面積，不必進(jìn)行點(diǎn)、面的轉(zhuǎn)換，點(diǎn)、面雨量折算系數(shù)α取1，則20年一遇面雨量為220.6mm，200年一遇面雨量為336.0mm。其它有關(guān)參數(shù)的查算結(jié)果見表5.1.3。
 
牛角坡水庫設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)
表5.1.3
項(xiàng)  目	單 位	P=5%	P=0.5%	備  注
Kp		1.97	3.00	1、集雨面積F=0.56km2
2、統(tǒng)計(jì)參數(shù)
H24點(diǎn)均=112mm
Cv=0.49
Cs=1.715
3、點(diǎn)面關(guān)系系數(shù)α=1
4、降雨初損
I0=27mm
H24點(diǎn)	mm	220.6	336.0	
H24面	mm	220.6	336.0	
n2		0.665	0.610	
n3		0.723	0.696	
H1	mm	82.5	109.6	
H3	mm	119.1	168.2	
H6	mm	150.3	220.5	
H12	mm	182.1	272.2	
H3- H1	mm	36.7	58.6	
H6-H3	mm	31.1	52.2	
H12-H6	mm	31.8	51.7	
H24-H12	mm	38.5	63.8	
R總	mm	193.6	309.0	
ψ		0.75	0.80	
R上	mm	145.2	247.2	
5.1.4設(shè)計(jì)洪峰流量
牛角坡水庫壩址控制集雨面積0.56km2，壩址以上干流長(zhǎng)度0.82km，干流平均坡降33‰。根據(jù)牛角坡水庫庫區(qū)的地理位置查《查算手冊(cè)》，屬產(chǎn)流分區(qū)第Ⅱ區(qū)，降雨初損為27mm。利用推理公式求得牛角坡水庫二十年一遇的地面洪峰流量為6.7m3/s，二百年一遇的地面洪峰流量為10.7m3/s，其它有關(guān)參數(shù)見表5.1.4。

牛角坡水庫設(shè)計(jì)洪水參數(shù)
表5.1.4
項(xiàng)   目	單   位	P=5%	P=0.5%
θ		2.96	2.96
m		0.246	0.246
τ	h	1.80	1.60
Q上m	m3/s	6.7	10.7
∑Q上i	m3/s	22.6	38.5
Q上m /∑Q上i		0.295	0.278
Q下m	m3/s	0.54	0.69
ΔQ下	m3/s	0.04	0.05
W	104m3	10.8	17.3
5.1.5入庫洪水過程線
參照《查算手冊(cè)》，牛角坡水庫的地面徑流過程采用徑流分配系數(shù)法進(jìn)行分配，地下徑流過程采用三角形分配法進(jìn)行分配，由此求得的入庫洪水過程見表5.1.5及圖5.1.5。
	
 
牛角坡水庫入庫流量過程
表5.1.5
Δt（h）	Q（m3/s）		Δt（h）	Q（m3/s）
	P=5%	P=0.5%			P=5%	P=0.5%
0	0.04	0.05		13	0.54	0.69
1	4.50	7.48		14	0.50	0.64
2	6.78	10.84		15	0.46	0.59
3	3.56	6.04		16	0.42	0.54
4	2.27	3.94		17	0.38	0.49
5	1.83	3.18		18	0.35	0.44
6	1.53	2.61		19	0.31	0.39
7	1.35	2.24		20	0.27	0.34
8	1.14	1.86		21	0.23	0.29
9	0.95	1.53		22	0.19	0.25
10	0.83	1.27		23	0.15	0.20
11	0.73	1.09		24	0.12	0.15
12	0.57	0.79		…	…	…
5.2調(diào)洪演算
5.2.1調(diào)洪計(jì)算的基本原則
根據(jù)牛角坡水庫的具體實(shí)際情況，溢洪道進(jìn)口控制段為矩形明渠，進(jìn)口控制寬度為6.0m，進(jìn)口底板高程148.35m，底板縱坡1.0%，根據(jù)該實(shí)際情況對(duì)水庫進(jìn)行調(diào)洪演算，此時(shí)仍以正常蓄水位148.35m起調(diào)。此次調(diào)洪計(jì)算的基本原則：在不改變?cè)撍畮煸O(shè)計(jì)規(guī)模的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)洪，故本次調(diào)洪計(jì)算以正常蓄水位148.35m起調(diào)，當(dāng)溢洪道的泄流量小于入庫洪水流量時(shí)，庫水位上漲滯洪，溢洪道的泄流量等于入庫流量時(shí)，庫水位達(dá)到該次洪水過程之最高位，隨后庫水位逐漸回落至起調(diào)水位。同時(shí)，為水庫的安全起見，其它輸水設(shè)施不參與泄洪。
5.2.2調(diào)洪計(jì)算的基本方程
根據(jù)水量平衡原理，調(diào)洪計(jì)算的基本方程為：
(Q1＋Q2) Δt /2－( q1＋q2) Δt /2= V2－V1=ΔV
式中：Q1、Q2——時(shí)段Δt始末入庫流量，單位：m3/s
q1、q2——時(shí)段Δt始末出庫流量，單位：m3/s
V1、V2——時(shí)段Δt始末水庫蓄水量，單位：m3/s
Δt——計(jì)算時(shí)段，單位：s
5.2.3調(diào)洪計(jì)算的基本資料
（1）入庫流量的基本資料
牛角坡水庫沒有進(jìn)行入庫流量觀測(cè)，因此其入庫流量過程只能參照《查算手冊(cè)》推算，詳見“5.1.5入庫洪水過程線”。
（2）庫容曲線
此次調(diào)洪計(jì)算采用水庫管理所提供的庫容曲線，水庫水位～庫容關(guān)系見圖5.2.3-1。
（3）泄流曲線
牛角坡水庫溢洪道進(jìn)口控制段為矩形明渠，進(jìn)口控制寬度為6.0m，進(jìn)口底板高程148.35m，底板縱坡1.0%。參照《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000的有關(guān)規(guī)定，泄流量按近似明渠均勻流進(jìn)行計(jì)算：
           
式中：A  ——過水?dāng)嗝娣e，m2
C ——謝才系數(shù)
R ——水力半徑，m
x ——濕周，m
i ——渠底縱坡，取i=0.010
n ——按SL253-2000表A.7確定，本次取n=0.025。
利用上式求得庫水位與溢洪道泄流量的關(guān)系如表5.2.3及圖5.2.3-2。
庫水位～下泄流量曲線
表5.2.3
庫水位(m)	148.35	148.45	148.55	148.65	148.75	148.85	148.95	149.05
下泄流量(m3/s)	0	0.39	1.15	2.18	3.44	4.79	6.29	7.92
庫水位(m)	149.15	149.25	149.35	149.45	149.55	149.65	149.75	149.80
下泄流量(m3/s)	9.79	11.64	13.60	15.78	18.05	20.41	22.69	23.93

5.2.4調(diào)洪計(jì)算的方法和結(jié)果
根據(jù)調(diào)洪計(jì)算的基本原則和基本資料，利用調(diào)洪計(jì)算的基本方程，采用試算法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，詳見表5.2.4。
防洪水位復(fù)核表
   表5.2.4
頻率P（%）	5	0.5
最高水位Z(m)	148.93	149.17
相應(yīng)庫容V(×104m3)	11.64	12.12
相應(yīng)泄量q(m3/s)	6.01	10.24
5.3水庫抗洪能力復(fù)核
5.3.1壩頂高程復(fù)核
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001，水庫大壩的頂部高程，等于水庫在不同運(yùn)行情況下的靜水位與相應(yīng)的超高之和，取相應(yīng)組合的最大值為水庫大壩的頂部高程。
壩頂超高y參照SL274-2001計(jì)算：
Y=R+e+A 
式中：R—最大波浪在壩坡上的爬高，m，可按SL274-2001附錄A計(jì)算（詳情附后）。
e—最大風(fēng)壅水面高度，m，可按SL274-2001附錄A計(jì)算。
A—安全加高，m，根據(jù)SL274-2001中表5.3.1確定為：設(shè)計(jì)情況取A=0.5m，校核情況取A=0.3m。
①波浪要素的計(jì)算：
 
 
 
式中：hm—平均波高，m
W—設(shè)計(jì)風(fēng)速，多年汛期最大風(fēng)速平均值為12.0m/s，設(shè)計(jì)情況取W=1.5×12.0=18.0m/s，校核情況取W=12.0m/s；
D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，根據(jù)庫區(qū)地形圖可知D=140m；
Hm—水域平均水深，取Hm=13m；
Tm—平均波周期，s
Lm—平均波長(zhǎng)，m
g—重力加速度，取g=9.81m/s2
②設(shè)計(jì)波浪爬高Rp的計(jì)算：
因?yàn)閙=2.6∈(1.5～5.0)，所以設(shè)計(jì)波浪爬高按下式計(jì)算：
 
式中：Kp—累積頻率換算系數(shù)，按SL274-2001表A.1.13確定，本次取Kp=1.84。
KΔ—斜坡的糙率滲透性系數(shù)，按SL274-2001表A.1.12-1確定，取KΔ=0.85。
Kw—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按SL274-2001表A.1.12-2確定。
③風(fēng)壅水面高度e的計(jì)算：
 
式中：K—綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6。
β—計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，本次取β=0°。
壩頂超高計(jì)算成果見表5.3.1。
依據(jù)規(guī)范計(jì)算得其大壩頂部要求最低高程為149.80，與該水庫現(xiàn)有壩頂高程149.80m基本持平，故該水庫大壩現(xiàn)狀的抗洪能力滿足規(guī)范要求。
牛角坡水庫大壩頂部要求最低高程
表5.3.1
項(xiàng)目名稱	單  位	P=5%	P=0.5%
最大波浪爬高R	m	0.365	0.227
最大風(fēng)壅水面高度e	m	0.001	0.0003
安全加高A	m	0.5	0.3
壩頂超高Y	m	0.866	0.527
相應(yīng)頻率下最高水位Z	m	148.93	149.17
大壩頂部要求最低高程	m	149.80	149.70
5.3.2泄洪安全性復(fù)核
溢洪道為岸邊正槽式，位于大壩右岸山體上，控制段底板高程148.35m，寬6.0m，縱坡1.0％，溢洪道兩側(cè)導(dǎo)墻及底板均未襯砌；溢洪道控制段導(dǎo)墻兩側(cè)均為自然山體，頂部高程滿足《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的最低高程149.47m（校核洪水位149.17m+安全超高0.3m）。因此，牛角坡水庫溢洪道控制段現(xiàn)狀導(dǎo)墻頂部高程滿足防洪要求；另外，該溢洪道無泄槽段，無消能設(shè)施。
牛角坡水庫防洪保護(hù)耕地面積0.42萬畝，下游影響人口數(shù)量0.45萬人，距泥江口鎮(zhèn)6km，距益陽市區(qū)35km，距S308公路20km，距縣道（X127）5公里。水庫一旦潰壩，勢(shì)必沖毀下游保護(hù)區(qū)內(nèi)耕地，威脅下游居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，給當(dāng)?shù)厣鐣?huì)及經(jīng)濟(jì)造成不可估量的損失。
5.4結(jié)論
（1）根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，本次復(fù)核確定牛角坡水庫大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。
（2）根據(jù)壩頂高程計(jì)算成果，水庫大壩的實(shí)際抗洪能力滿足國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范要求。
（3）該水庫雖設(shè)有溢洪道，但溢洪道兩側(cè)導(dǎo)墻及底板未采取任何襯砌措施，兩岸土體垮塌嚴(yán)重且無泄槽段，無消能設(shè)施，不能按設(shè)計(jì)洪水要求安全下泄。
根據(jù)SL258-2000《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，該水庫大壩防洪安全性被評(píng)定為B級(jí)。

6、滲流安全評(píng)價(jià)
6.1壩體滲流安全評(píng)價(jià)
6.1.1滲流計(jì)算斷面的選取
根據(jù)前面的地質(zhì)勘探工作、室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)、大壩建設(shè)和運(yùn)行情況，本次壩體滲流計(jì)算分析選擇大壩的最大橫斷面，做二維有限元滲流計(jì)算分析，大壩斷面圖見圖6-1。
6.1.2滲透分區(qū)及指標(biāo)的確定
本次計(jì)算分析斷面的滲透分區(qū)是根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的結(jié)果，按照現(xiàn)場(chǎng)所取原狀土樣的室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)和鉆孔柱狀圖，綜合大壩建設(shè)和運(yùn)行管理情況，并參照其他工程的經(jīng)驗(yàn)，將大壩滲流計(jì)算斷面分成2個(gè)滲透分區(qū)，即粘土斜墻部分（Ⅰ區(qū)）和堆石體部分（Ⅱ區(qū)）。滲透分區(qū)見圖6-1，粘土斜墻區(qū)材料的水平、垂直滲透系數(shù)見表6-1。
6.1.3計(jì)算程序簡(jiǎn)要說明
本次壩體滲流計(jì)算分析采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的《滲流分析軟件V5.5》滲流計(jì)算程序，該程序?yàn)槎S有限元滲流計(jì)算程序，采用了滲流理論和有限元方法直接求解，可用于土石壩的滲流計(jì)算分析。目前已在國(guó)內(nèi)數(shù)十座大、中型水庫大壩的滲流計(jì)算分析中運(yùn)用，得到國(guó)內(nèi)專家的肯定。該程序編制依據(jù)為：
（1）《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98；
（2）《滲流計(jì)算原理及應(yīng)用》 顧慰慈 編著，中國(guó)建材工業(yè)出版社 2000.08；
（3）《土工原理與計(jì)算》（第二版）河海大學(xué) 錢家歡  殷宗澤 主編，中國(guó)水電出版社 1996.05；
（4）《滲流數(shù)值計(jì)算與程序應(yīng)用》 毛昶熙  段祥寶  李祖貽 主編，河海大學(xué)出版社 1999.01；
（5）《有限單元法原理與應(yīng)用》（第二版） 朱伯芳  編著，中國(guó)水利水電出版社 1998.10。
6.1.4滲流計(jì)算結(jié)果
6.1.4.1滲流計(jì)算工況的選擇
根據(jù)《碾壓式土工壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001第8.1.2條規(guī)定：滲流計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中的不利條件。本次滲流計(jì)算分析按以下工況進(jìn)行：
（1）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)無水；
（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)無水；
（3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)無水；
（4）庫水位快速降落時(shí)，對(duì)上游壩坡穩(wěn)定不利的情況。
6.1.4.2穩(wěn)定滲流計(jì)算結(jié)果
本次穩(wěn)定滲流計(jì)算工況為前述的三種工況，各工況下的計(jì)算結(jié)果如下：
（1）正常蓄水位情況：上游庫水位148.35m，相應(yīng)下游無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-2，壩體滲透運(yùn)行情況見圖6-2，圖中浸潤(rùn)線以大壩上游壩腳為坐標(biāo)原點(diǎn)，下同。
（2）設(shè)計(jì)洪水位情況：上游庫水位148.88m，相應(yīng)下游無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-3，壩體滲流運(yùn)行情況見圖6-3。
（3）校核洪水位情況：上游庫水位149.10m，相應(yīng)下游無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-4，壩體滲流運(yùn)行情況見圖6-4。
大壩下游坡滲流出逸面上最大滲透坡降值見表6-9。
6.1.4.3非穩(wěn)定滲流計(jì)算結(jié)果
（1）庫水位快速降落時(shí)段的確定
本次庫水位快速降落過程的確定中，作了如下假定：庫水位從正常蓄水位148.35m一直降落至水位137.20m，在此期間無入庫流量，即庫水位不出現(xiàn)回漲現(xiàn)象，大壩輸水涵管一直以相應(yīng)庫水位的最大流量運(yùn)行，這基本上是牛角坡水庫最不利的庫水位降落過程。由庫水位～庫容關(guān)系曲線、大壩輸水涵管以相應(yīng)庫水位的最大流量運(yùn)行情況，計(jì)算和確定了庫水位快速降落曲線（見圖6-5），并由此將非穩(wěn)定滲流計(jì)算時(shí)段劃分為三個(gè)時(shí)段，時(shí)段劃分情況見表6-5。
（2）非穩(wěn)定滲流計(jì)算結(jié)果
各時(shí)段的滲流計(jì)算結(jié)果如下：
①第一降落時(shí)段：庫水位由正常蓄水位148.35m降落至145.00m，下游無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-6，壩體滲流情況見圖6-6。
②第二降落時(shí)段：庫水位由145.00m降落至142.00m，下游相應(yīng)無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-7，壩體滲流運(yùn)行情況見圖6-7。
③第三降落時(shí)段：庫水位由142.00m降落至137.20m，下游相應(yīng)無水時(shí)，壩體浸潤(rùn)線見表6-8，壩體滲流運(yùn)行情況見圖6-8。
大壩上游坡面最大滲透坡降值見表6-9。
6.1.5小結(jié)
根據(jù)武漢水利電力大學(xué)編寫的《土力學(xué)》以及天津大學(xué)編寫的《水工建筑物（第二版）》中有關(guān)“土的滲透變形”的章節(jié)可知：滲透變形包括流土和管涌?jī)煞N基本型式，流土發(fā)生于滲流出逸處而不發(fā)生于土體內(nèi)部，管涌發(fā)生的部位可在滲流出逸處也可以在土體內(nèi)部。根據(jù)地勘資料提供大壩滲流出逸面上允許最大滲透坡降值為0.50。
由壩體滲流計(jì)算成果可知，大壩滲流出逸面上最大滲透坡降值為0.39（其發(fā)生的位置見圖6-4），小于0.50，這說明在現(xiàn)有地勘資料的基礎(chǔ)上，按大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析時(shí)，大壩的壩體不會(huì)發(fā)生滲透變形。
6.2其他建筑物滲流安全評(píng)價(jià)
輸水涵管碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，四周滲漏嚴(yán)重，給大壩安全造成隱患，故該水庫輸水設(shè)施的滲流狀態(tài)是不安全的。
6.3結(jié)論
根據(jù)本次滲流計(jì)算分析成果，并結(jié)合地質(zhì)勘探與土工實(shí)驗(yàn)、大壩建設(shè)和運(yùn)行管理及加固等資料，我們認(rèn)為，目前牛角坡水庫大壩存在以下幾個(gè)滲流問題：
（1）滲流計(jì)算成果表明，在現(xiàn)有地勘資料的基礎(chǔ)上，按大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析時(shí)，大壩壩體不會(huì)發(fā)生滲透變形。
（2）大壩存在壩體和壩基滲漏：大壩整體填筑質(zhì)量一般，在長(zhǎng)期的滲透水流作用下，結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，透水性也較強(qiáng)，為中等透水層，滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求；基巖為炭質(zhì)板巖及淺變質(zhì)石英細(xì)砂巖，表部呈強(qiáng)-弱風(fēng)化程度，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育。現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)表明，表層炭質(zhì)板巖巖石透水率為12.2～16.7Lu，呈中等透水性。
（3）輸水涵管為三合土碑石箱涵，管身局部出現(xiàn)垮塌，管周滲漏嚴(yán)重，至今未處理妥當(dāng)，且滲漏逐年加劇。
綜上所述，牛角坡水庫存在壩基滲漏和涵管管周滲漏，且情況逐年惡化，根據(jù)SL258-2000《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》之“6.6滲流安全的綜合評(píng)價(jià)”，該大壩滲流性態(tài)不安全，評(píng)定為C級(jí)。
 
                大壩滲流計(jì)算斷面的滲透指標(biāo)            表6-1
分    區(qū)
滲透系數(shù)（cm/s）	人工填土
Kx（水平）	7.4×10-4
Ky（垂直）	7.2×10-4
                 大壩正常蓄水位時(shí)的壩體浸潤(rùn)線        表6-2
X	37.072	41.025	45.578	50.357	54.719	59.045	64.521	68.789	74.236	79.416
Y	13.325	10.758	9.654	8.171	6.996	6.233	5.318	4.678	4.184	4.032
注：浸潤(rùn)線以大壩上游壩腳為坐標(biāo)原點(diǎn)，下同。
                大壩設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的壩體浸潤(rùn)線       表6-3
X	39.501	42.855	46.433	50.706	54.854	59.123	63.906	68.825	73.526	78.265
Y	14.320	11.258	9.712	8.402	7.625	6.789	6.062	5.524	5.024	4.523
                 大壩校核洪水位時(shí)的壩體浸潤(rùn)線         表6-4
X	40.756	44.342	47.926	52.023	56.523	60.523	64.712	68.769	71.712	75.428
Y	14.826	11.623	10.125	8.926	7.925	7.236	6.635	5.982	5.623	5.283
                   非穩(wěn)定滲流期的計(jì)算時(shí)段            表6-5
時(shí)間（天）	時(shí)間間隔（天）	庫水位（m）	備注（降速m/d）
0	5.28	148.35	正常蓄水位
			
5.28		145.00	0.63m/d
	2.44		
7.71		142.00	1.23 m/d
	2.18		
9.90		137.20	2.20m/d
			
             庫水位第一降落時(shí)段大壩壩體浸潤(rùn)線         表6-6
X	28.421	34.623	39.231	44.025	49.485	54.828	60.886	64.032	68.725	77.3627
Y	10.502	11.209	12.864	13.398	11.687	9.873	7.818	7.005	6.102	4.553
             庫水位第二降落時(shí)段大壩壩體浸潤(rùn)線         表6-7
X	14.517	25.325	34.345	42.724	49.114	56.290	62.235	67.200	73.259	86.549
Y	7.332	8.148	9.670	10.350	9.160	7.456	6.200	5.383	4.562	2.725
             庫水位第三降落時(shí)段大壩壩體浸潤(rùn)線        表6-8
X	5.724	14.976	25.032	34.402	40.826	50.748	58.308	65.844	74.826	89.817
Y	2.826	4.680	6.124	7.036	7.382	6.392	5.409	4.345	3.356	0.968
                  大壩最大滲透坡降情況               表6-9
     項(xiàng)  目 
分  類	上游水位
（m）	下游水位
（m）	最大滲透
坡降
穩(wěn)  定
滲流期	148.35	無水	0.35
	148.88	無水	0.37
	149.10	無水	0.39
非穩(wěn)定
滲流期	148.35～145.00	無水	0.30
	145.00～142.00	無水	0.32
	142.00～137.20	無水	0.34

7、結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
7.1大壩結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
土石壩的結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)主要是對(duì)壩坡穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核。
7.1.1壩坡穩(wěn)定計(jì)算斷面的選取
牛角坡水庫大壩壩坡抗滑穩(wěn)定分析是在地質(zhì)勘探、室內(nèi)土工試驗(yàn)和壩身滲流計(jì)算分析工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故選擇大壩地質(zhì)勘探斷面，亦即壩體滲流計(jì)算分析所選擇的斷面，作為本次壩坡抗滑穩(wěn)定的計(jì)算分析斷面。
7.1.2計(jì)算程序簡(jiǎn)要說明
壩坡穩(wěn)定計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院的《邊坡穩(wěn)定分析軟件V5.5》，該程序采用瑞典條分法進(jìn)行圓弧滑裂面穩(wěn)定計(jì)算，自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，輸出安全系數(shù)彩色云圖和結(jié)果。瑞典法計(jì)算所得壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別用K（AB）表示。
本程序能用總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法計(jì)算施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位驟降期及以上各期遇有地震時(shí)的邊坡穩(wěn)定分析。
7.1.3物理力學(xué)指標(biāo)的選擇
本次壩坡穩(wěn)定計(jì)算中，計(jì)算斷面的材料分區(qū)及物理力學(xué)指標(biāo)是根據(jù)地質(zhì)勘探、土工試驗(yàn)結(jié)果、大壩施工及竣工資料等綜合確定的。因?yàn)椋鶕?jù)地質(zhì)勘探成果可知大壩為均質(zhì)土壩。由此將計(jì)算斷面作為二個(gè)區(qū)考慮，具體見前面滲流部分。各材料分區(qū)的物理力學(xué)指標(biāo)按以下方法確定：壩體填土材料的指標(biāo)是根據(jù)土樣室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算統(tǒng)計(jì)確定的；基巖的指標(biāo)是根據(jù)其它工程的經(jīng)驗(yàn)、《土壩設(shè)計(jì)》等有關(guān)參考文獻(xiàn)確定的。各材料分區(qū)的物理力學(xué)指標(biāo)見表7-1。
7.1.4壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果
7.1.4.1壩坡穩(wěn)定計(jì)算工況
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001的要求，結(jié)合壩身的滲流計(jì)算結(jié)果，擬按以下工況進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算：
（1）穩(wěn)定滲流期的下游壩坡的抗滑穩(wěn)定性；
（2）庫水位快速下降時(shí)的非穩(wěn)定滲流期上游壩坡的抗滑穩(wěn)定性。
7.1.4.2穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果
各工況下用有效應(yīng)力法計(jì)算結(jié)果如下：
（1）正常蓄水位情況：上游庫水位148.35m，相應(yīng)下游無水時(shí)，下游壩坡最小安全系數(shù)見表7-2，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-1。
（2）設(shè)計(jì)洪水位情況：上游庫水位148.88m，相應(yīng)下游無水時(shí)，下游壩坡最小安全系數(shù)見表7-2，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-2。
（3）校核洪水位情況：上游庫水位149.10m，相應(yīng)下游無水時(shí)，下游壩坡最小安全系數(shù)見表7-2，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-3。
7.1.4.3非穩(wěn)定滲流期的上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果
庫水位快速降落過程與壩身非穩(wěn)定滲流計(jì)算分析時(shí)的庫水位降落時(shí)段一致，相應(yīng)的非穩(wěn)定滲流期的上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算采用有效應(yīng)力法進(jìn)行，其計(jì)算結(jié)果如下：
（1）有效應(yīng)力法
①當(dāng)庫水位由正常蓄水位148.35m降至145.00m，相應(yīng)下游無水時(shí)，上游壩坡的最小安全系數(shù)見表7-3，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-4。
②當(dāng)庫水位由145.00m降至142.00m，相應(yīng)下游無水時(shí)，上游壩坡的最小安全系數(shù)見表7-3，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-5。
③當(dāng)庫水位由142.00m降至137.20m，相應(yīng)下游無水時(shí)，上游壩坡的最小安全系數(shù)見表7-3，最危險(xiǎn)滑裂面的位置見圖7-6。
（2）總應(yīng)力法
當(dāng)庫水位由正常蓄水位148.35m分別降至145.00m、142.00m 、137.20m，相應(yīng)下游無水時(shí)，上游壩坡的最小安全系數(shù)見表7-4，最危險(xiǎn)滑裂面的位置分別見圖7-7～7-9。
7.1.5小結(jié)
從壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果來看：穩(wěn)定滲流期的不同工況下，計(jì)算斷面的下游壩坡按不同方法計(jì)算所得的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K（AB）值均滿足規(guī)范要求；庫水位快速下降時(shí)非穩(wěn)定滲流期的上游壩坡抗滑計(jì)算所得的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K（AB）值均滿足規(guī)范要求。（正常運(yùn)行情況下[K]=1.25，非正常運(yùn)行情況下[K]=1.15，采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，最小安全系數(shù)比以上值減小8%。本次計(jì)算均不計(jì)條塊間作用力。）
7.2其他建筑物結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
溢洪道為山體巖石半挖半砌筑而成，控制段及陡坡段底板不規(guī)則，側(cè)墻襯砌塊石風(fēng)化嚴(yán)重，且不規(guī)則，緩坡段底板出現(xiàn)蜂窩麻面，裂縫較多，影響正常安全泄洪。
輸水涵均為碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)多年運(yùn)行，三合土剝落嚴(yán)重，伸縮縫止水老化、斷裂，管身局部出現(xiàn)垮塌，管周滲漏嚴(yán)重，高洪水位時(shí)，涵管管周有明顯渾水滲出，形成滲漏通道，危及大壩安全。 
綜上，該水庫溢洪道及輸水涵管均存在較多問題，其結(jié)構(gòu)不安全。
7.3結(jié)論
根據(jù)本次大壩穩(wěn)定計(jì)算分析成果，并結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告、大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)、大壩滲流安全評(píng)價(jià)等資料，我們認(rèn)為，目前牛角坡水庫大壩在結(jié)構(gòu)安全方面存在以下幾個(gè)問題：
（1）在現(xiàn)有地勘資料的基礎(chǔ)上，按大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析時(shí)，計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求，即在理論上該大壩是安全的。
（2）輸水涵管為碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，四周滲漏嚴(yán)重，給大壩安全造成隱患。
（3）溢洪道位于右壩端，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，現(xiàn)狀溢洪道控制段未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，影響泄洪；陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻；出口無消能設(shè)施，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪，危及大壩安全。
根據(jù)SL258-2000《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》之附錄表B2-1（土石壩結(jié)構(gòu)安全性分級(jí)），該水庫大壩結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定為B級(jí)。
                   大壩計(jì)算斷面分區(qū)指標(biāo)               表7-1
指標(biāo)
分區(qū)	固結(jié)快剪CQ	固結(jié)慢剪S	濕密度(g/cm3)	孔隙比
	C(kPa)	φ(°)	C(kPa)	φ(°)		
壩體填土	16.6	17.2	18.5	17.5	1.78	1.02
    大壩計(jì)算斷面下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果（有效應(yīng)力法）    表7-2
上游水位(m)	下游水位(m)	Cx	Cy	Ds	K(AB)	備 注
148.35	無水	69.26	45.36	45.84	1.275	下游壩坡
148.88	無水	75.21	47.35	48.23	1.271	下游壩坡
149.10	無水	79.32	48.65	49.36	1.269	下游壩坡
     大壩計(jì)算斷面上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果（有效應(yīng)力法）   表7-3
起始水位(m)	降落水位(m)	Cx	Cy	Ds	K(AB)	備 注
148.35	145.00	11.89	26.86	26.02	1.248	
145.00	142.00	11.43	25.02	24.35	1.241	
142.00	137.20	10.57	23.02	22.06	1.236	
     大壩計(jì)算斷面上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果（總應(yīng)力法）     表7-4
起始水位(m)	降落水位(m)	Cx	Cy	Ds	K(AB)	備 注
148.35	145.00	12.08	29.90	30.10	1.242	
145.00	142.00	8.50	25.39	25.78	1.235	
142.00	137.20	8.03	22.81	22.87	1.230	
注：K（AB）——瑞典圓弧法最小安全系數(shù)。 
8、抗震安全復(fù)核
根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），牛角坡水庫壩址工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，場(chǎng)地地震基本列度為Ⅵ度，屬相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。
根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SL203-97規(guī)定，工程區(qū)地震基本列度為Ⅵ度，可不作抗震復(fù)核，對(duì)大壩等建筑物也不必采取抗震處理措施。
 
9、結(jié)論與建議
9.1結(jié)論
牛角坡水庫始建于1954年6月，1958年12月竣工運(yùn)行。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，工程日漸老化，問題逐漸增多，如不及時(shí)處理，將嚴(yán)重影響大壩安全，給下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。
本次大壩安全綜合評(píng)價(jià)工作在地質(zhì)勘探、土工試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大壩建設(shè)、運(yùn)行管理及除險(xiǎn)加固的情況，就大壩的工程等級(jí)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、水庫洪水與調(diào)洪、大壩滲流與壩坡穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核，其結(jié)果表明目前牛角坡水庫存在以下主要問題：
（1）大壩壩基滲漏嚴(yán)重
壩體滲漏：大壩為均質(zhì)土壩，整體填筑質(zhì)量一般，其土體土主要為殘坡積土、粉質(zhì)粘土和礫質(zhì)重壤土組成，土體在長(zhǎng)期的滲透水流作用下，結(jié)構(gòu)遭到一定程度的破壞，透水性也較強(qiáng)；為中等透水層，滲透系數(shù)不滿足K＜1×10-4cm/s規(guī)范要求。大壩壩基泥質(zhì)頁巖夾變質(zhì)板巖為中等風(fēng)化程度，由于壩體填筑時(shí)對(duì)基礎(chǔ)清除不徹底，從而導(dǎo)致其巖體與填筑土體接觸不緊密，壩體與基巖接觸面形成接觸沖刷或接觸流失出現(xiàn)滲漏。現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)表明，大壩下伏強(qiáng)風(fēng)化巖石的透水率較大，表層巖石透水率為11.3～16.2Lu，滲漏現(xiàn)象明顯。大壩兩岸山體出露基巖為石英砂巖，風(fēng)化程度高，節(jié)理、裂隙發(fā)育好，巖石較破碎，通過現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)查明，兩岸山體上部巖體透水率為13.3～18.2Lu，透水率較大，為中等透水帶，滲漏現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
（2）泄洪設(shè)施配套不完善
溢洪道位于右壩端，為岸邊正槽式，控制段為矩形明渠，現(xiàn)狀溢洪道控制段未襯砌，經(jīng)多年運(yùn)行，毀壞嚴(yán)重，影響泄洪；陡坡段兩側(cè)無導(dǎo)墻；出口無消能設(shè)施，另外，溢洪道控制段兼做建筑物連接通道，影響泄洪，危及大壩安全。
（3）輸水設(shè)施不滿足要求
輸水涵管為碑石箱涵結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年運(yùn)行已部分損壞脫落，部分條石錯(cuò)位，造成涵管滲漏及堵塞嚴(yán)重，涵管周圍土體已經(jīng)空虛，四周滲漏嚴(yán)重，給大壩安全造成隱患。
（4）大壩壩腳無排水設(shè)施，滲透水流沖刷壩體帶走泥沙。
（5）防汛通道不滿足防汛管理要求
水庫現(xiàn)有建筑物連接通道長(zhǎng)0.3km，其路面均為土質(zhì)路面，未做加固處理，經(jīng)多年運(yùn)行，路面破壞嚴(yán)重，坑坑洼洼，無法滿足防汛物質(zhì)的及時(shí)調(diào)運(yùn)，急需進(jìn)行路面整修硬化，以利于水庫防汛及管理。
（6）大壩目前無任何觀測(cè)設(shè)施和設(shè)備，不滿足《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》SL60-94的要求。
（7）水庫管理所無值班室。
綜上所述，對(duì)牛角坡水庫大壩安全評(píng)價(jià)主要結(jié)論如下：工程質(zhì)量評(píng)價(jià)為不合格，大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)為差，防洪安全性評(píng)價(jià)為B級(jí)，滲流安全性評(píng)價(jià)為C級(jí)，結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為B級(jí)，根據(jù)《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》SL258-2000之大壩綜合評(píng)價(jià)方法，牛角坡水庫大壩評(píng)定為三類壩。益陽市水利局組織專家對(duì)安全鑒定成果進(jìn)行了核查，確定牛角坡水庫大壩為三類壩。
10.2建議
根據(jù)本次大壩安全綜合評(píng)價(jià)成果，針對(duì)大壩存在的主要問題，除險(xiǎn)加固項(xiàng)目及建議如下：
（1）大壩防滲處理
壩體防滲采用沖抓回填粘土防滲墻防滲，壩基接觸帶采用帷幕灌漿。
（2）大壩壩坡加固處理
建議對(duì)上游坡現(xiàn)澆砼護(hù)坡和局部整修；下游坡草皮護(hù)坡和局部整修。
（3）輸水設(shè)施處險(xiǎn)加固
建議輸水涵全線封堵，并進(jìn)行充填灌漿處理；新開輸水隧洞，新建消力井和放水臥管取水。
（4）溢洪道加固處理
建議對(duì)溢洪道襯砌加固處理，增設(shè)出口消力池。
（5）0.3km建筑物連接通道硬化處理。
（6）增設(shè)水尺12根，總長(zhǎng)15.6m。
（7）新建值班室25m2，以滿足水庫管理要求。

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