水库大坝突发事件按生命损失、社会环境影响和经济损失的严重程度分为四级:Ⅰ级(特别重大)、Ⅱ级(重大)、Ⅲ级(较大)、Ⅳ级(一般)。
按生命损失分级标准, Ⅰ级生命损失大于等于50人; Ⅱ级生命损失大于等于10人; Ⅲ级生命损失大于或等于3人; Ⅳ级生命损失小于3人; 按社会环境影响分级标准,
Ⅰ级是指社会环境风险人口大于100万人;重要设施为国家重要交通、输电、油气干线及厂矿企业和军事设施;河道形态为河道改道;人文景观为世界级人文景观遭破坏;工业污染为剧毒化工厂、核电站、核储库;
Ⅱ级是指社会环境风险人口大于1~100万人;城镇是地、县级市或城区;重要设施为省重要交通、输电、油气干线及厂矿企业;文物古迹艺术珍品为国家级重点文物古迹、艺术珍品;河道形态为一般河流改道;工业污染为大规模化工厂、农药厂和污染源;
Ⅲ 级是指社会环境风险人口大于0.01~1万人;城镇是乡镇政府所在地;重要设施为市级重要交通、输电、油气干线及厂矿企业;文物古迹艺术珍品为省级重点文物古迹、艺术珍品;河道形态为一般河流遭受严重破坏、大江大河遭受一般性破坏;人文景观为省级人文景观遭破坏;工业污染为较大规模化工厂、农药厂和污染源;
Ⅳ级是指社会环境风险人口小于0.01万人;城镇是乡村和散户;重要设施为一般性;文物古迹艺术珍品为县级重点文物古迹、艺术珍品;河道形态为一般河流遭受一定破坏;人文景观为自然景观遭轻微破坏;
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工业污染为一般性化工厂、农药厂和 污染源。
3.1.3 可能出现的重大险情对水库工程安全的危害程度
⑴ 渗漏:土坝渗漏如不及时抢护,可能发展为漏洞、塌坑等,滑坡等最终引发溃坝。
⑵ 漏洞:土坝基础或坝肩发生漏洞,如不及时抢护,可能发展为塌坑崩垮、滑坡等险情,造成溃坝。
⑶ 塌坑:土坝坝身坝脚或坝肩塌坑,既破坏坝的完整性,又可能缩短渗径,同时伴有渗漏、漏洞等险情发生,有溃坝的危险。
⑷ 裂缝:大坝横向裂缝有可能发展为断裂,使大坝产生位移危及大坝安全;横向裂缝易形成渗水通道,有溃坝危险。
(5) 风浪淘刷:土坝迎水坡面、坝肩被风浪淘刷,会造成大坝坍塌;严重破坏坝的稳定,有溃坝的危险。
(6) 输、泄水建筑物与坝体结合部位渗漏,产生接触渗透破坏,不及时抢护,危及建筑物与大坝安全。
(7) 溢洪闸和放水洞的闸墩、闸门、启闭设施等遭到破坏或钢丝绳断裂,造成闸门不能启闭,洪水不能及时下泄,危及大坝安全。
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险情的种类以及发生的部位和等级表 表3-1
1 2 出险部位 大坝 大坝 险 情 等 级 I级(特别重大险情) 坝基或坝身渗大浑水浑水越来越大 坝基或坝身漏水带出大量土体并逐渐增大 Ⅳ级 (一般险情) II级(重大III级(较大险情) 险情) 基础渗较多浑水,基础突然渗浑水, 基础渗水,略带浑水 浑水越来越大 漏水量大,浑浊度高 基础漏浑浊水明鲜比以前增大 基础漏清水比以往增加,清水 背水侧无渗漏情况,坍塌不发展或坍塌体积较小 长度较长的面积较大的龟纹裂缝 可能滑坡 坝肩被风浪水流冲刷,出现的冲坑面积较小 险情种类 渗漏 漏洞 3 塌坑 4 5 裂缝 滑坡 6 风浪淘刷 7 输、泄水建筑物与土坝结合部位渗漏 8 输、泄水建筑物破坏 闸门及启闭机破坏等 决口 漫溢 洪水 9 10 11 12 经鉴定,与渗水、漏洞有直接关系,大土坝坝身或坝肩坍坝肩坍塌不发展或坍塌持续发展、坝 塌、大坝变位移位、 或坍塌体积较小 可能造成大坝变位 未贯穿的横缝或大贯穿性的横缝并严贯穿性的横缝漏不均匀裂缝有发坝 重漏水 水 展趋势 大土坝大面积深层滑较大面积的深层局部滑坡 坝 坡 滑坡 坝肩被风浪水流坝肩坡被风浪冲大坝坝肩被风浪冲刷淘冲刷侵蚀或淘空,刷淘空,有坍塌现上游 空,坝肩严重坍塌。 冲坑面积较大,未象。 形成坍塌 输、泄水建筑物输、泄水建筑物下输、泄水建筑物严输、泄水建筑物出与土游背水面出现渗重裂缝并喷大水 现漏洞 坝结漏,渗浑水 合部位 输、泄输、泄水建筑物显输、泄水建筑物出输、泄水建筑物发水建著位移、失稳、垮现裂缝较宽并漏生位移、失稳现象 筑物 塌、堵塞 水 闸门、闸门严重变形损闸门变形损坏,启闸门变形启闭很启闭坏,不能开启 闭失灵 困难 机等 大坝 大坝 水库 枢纽工程 枢纽工程 枢纽、电力设施 土坝各种形式决口 水面漫过土坝顶 超标准特大洪水 大漂浮物撞击可能导致垮坝 突然洪水聚增淹没枢纽、砼坝失稳土坝漫顶而垮坝 直接袭击工程及设施 即将决口 即将漫顶 超校核标准的洪水 撞击后,会发生工程险情 造成枢纽破坏而失控垮坝 袭击枢纽工程影响设施 可能决口 可能漫顶 输、泄水建筑物下游背水面出现渗漏,渗少量清水有时带浑水 输、泄水建筑物出现裂缝较窄有发展趋势 启闭机破坏或钢丝绳断裂 上游大体13 积漂移物的撞击 14 上游溃坝 战争或恐15 怖袭 超设计标准(大坝还未经洪水考验)设计标准洪水 的洪水 发现上游大体积漂撞击后,可能发生移物或撞击后可能工程险情 发生工程险情 可能造成砼坝失稳土坝漫顶而垮库水位急剧上升 坝 设施严重破坏不能正常运行 设施损坏 28
3.2大坝溃决分析
3.2.1可能导致水库大坝溃决的主要因素
根据3.1.1的分析,可能导致水库大坝溃决的主要因素有:超标准洪水、工程隐患、地震灾害、上游水库塘坝溃坝、上游大体积漂移物的撞击事件、战争及恐怖事件和其它等因素。 3.2.2 水库溃坝形式
XX电站水库大坝有两种坝型,一是混凝土闸坝,坝顶长156m,坝顶宽5m,坝顶高程43.00m,最大坝高26.3m。土坝长235.00m,土坝上、下游坝坡坡比1:2。土坝最大坝高13.30m,
溃坝形式主要有:
1、砼坝;产生推移而溃坝,失稳而溃坝,顷倒而溃坝,结构破坏而溃坝。
2、土坝;滑坡失稳而溃坝,渗漏穿洞而溃坝,洪水漫顶而溃坝,土坝决口而溃坝,坝体被破坏而溃坝。 3.2.3 溃坝洪水分析
根据预案编制大纲的要求,按照相关计算公式进行溃坝洪水分析;(对土坝段做溃坝洪水计算)
一、溃坝洪水计算; 根据下游河道其基本情况; 河道宽B=350m,
溃坝前下游起始状态为均匀流,Q0 =500m3/s, 坡降I=0.0007, 平均水深h2=2.0m, V0=0.7m/s。 坝上游水深H0=14.33(41.83m-27.5m) 水库回水长度L=22.5km,
水库泄空后库区仍维持Q0 =500m3/s的均匀流。
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1、求溃坝坝址处流量过程线;
应用斯托克方法;先计算最大流量Qm,然后采用概化典型流量过程线法,计算溃坝坝址流量过程线;
h2/ H0=2/14.33=0.1396>0.1384,坝址下游水流为缓流; 查图得;Qm/ BH0C0=0.296, C=gH0
Qm=0.296×BH0C0=0.296×350×14.33×9.81*14.33=17602m3/s 可泄库容W为总库容减去仍维持均匀流的河槽容积。 W=1/2 H0LB=1/2(14.33-2)×22500×350=4855万M3。 水库泄空时间T; 选取K=5
T=KW/ Qm=5×4855/17602=13791(S)=3:50
根据T和,即可算出概化流量过程线(四次抛物线法)见下表,
计算成果表
t/T T(s) Q/ Qm 0 0 1 0.05 690 0.62 0.1 1379 0.48 8449 0.2 2758 0.34 5985 0.3 4137 0.26 4577 0.4 5516 0.207 3644 0.5 6896 0.168 2957 0.6 8275 0.13 2288 0.7 9654 0.094 1655 0.8 11033 0.061 1074 1.0 13791 0.028 500 Q( m3/s) 17602 10913 二、溃坝下游流量计算; 1、求溃坝最大流量;
(1)求决口宽;根据黄河水利委员会水利科学研究院的计算公式, b=k(W1/2B1/2H0)1/2=0.65(42011/2×2351/2×14.33)1/2=78.0m。 式中 K---土体有关的系数,粘土取0.65, W---溃坝时的蓄水量,=4201万M3 B---土坝坝顶长度 =235m H---溃坝时坝前水深;=14.33m (2) 求坝址处出现的最大流量;
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