陸渾水庫防洪搶險方案中物料裝載重量的修正

□ 韓明海 □ 付為敏（河南省陸渾水庫管理局）

1 水庫工程概況

陸渾水庫是中華人民共和國建國后“二·五”期間河南省建設的大型水庫之一。水庫位于黃河流域伊河支流的嵩縣境內，距洛陽市67km,是一座集防洪發(fā)電、灌溉、供水、養(yǎng)殖為一體的大（1）型水利樞紐工程。控制流域面積3492km，總庫容13.20億m3，水庫防洪標準為千年一遇設計，萬年一遇校核，設計總泄量5622m3/s。水庫地理位置非常重要，下游有洛陽、鄭州、開封3個重要工業(yè)城市及以此為中心的中原經濟區(qū)，有隴海、焦枝、京廣3條鐵路干線和連—霍、洛—界、洛—欒等高速公路及著名的世界文化遺產龍門石窟，故確保水庫下游社會環(huán)境安全具有重大戰(zhàn)略意義。

2 防洪搶險方案及險情搶護簡介

2.1 防洪搶險方案概述

陸渾水庫現(xiàn)行最主要搶險方案有《防洪預案》《防洪搶險應急預案》《防汛搶險措施及兵和部署方案》3部預（方）案，均系2007年修訂延伸至今的最新版本。預（方）案中均設想樞紐工程的核心部位—大壩可能出現(xiàn)的3種險情:遭遇超標準洪水、壩基滲透破壞發(fā)生管涌、上游壩坡水位驟降發(fā)生滑坡。預（方）主旨內容大致相同，但各有側重。

2.2 主要險情搶護措施簡介

2.2.1 超標準洪水搶護

分3步實施:①當水位升至327.26m，必須在6h之內將大壩東、西壩頭2個梯道口和西邊界門路口用麻袋裝土（2/3體積），堆壘至防浪墻頂高程（334.70m）；②當水位升至330.92m時，必需在6h之內，將大壩樁號0+271.4～1+170每隔4.00m在防浪墻后用麻袋裝土（2/3體積）做成1.00m寬的戧臺，堆壘至防浪墻頂高程（334.70m），再用圓木桿（小頭直徑≥13cm，長≥3.80m）棚在戧臺上；③當庫水位上升至333.63米且仍有上漲趨勢時，務必在8h之內，將大壩沿防浪墻統(tǒng)長，在334.70m的基礎上，再用編織袋裝土加高130cm，使堰頂高程達到336.02m。

2.2.2 壩基滲透破壞發(fā)生管涌搶護

具體方法:先用砂袋（2/3體積）密鋪厚約30cm；后在砂袋上密鋪1層30cm厚碎石袋（2/3）；最后在碎石袋上加壓40cm厚大塊石1層，直至壓住為止，使渾水變清，翻砂停止。

2.2.3 上游壩坡水位驟降發(fā)生滑坡?lián)屪o

分3步實施:①用編織袋裝砂（2/3體積）從滑坡部位的左右兩側沿斜墻面實施無縫密鋪，向中心合攏，砂袋鋪墊厚度應≥30 cm；②采取流水做業(yè)法再鋪墊1層袋裝碎石子（2/3體積），厚度≥30cm；③緊接著在碎石子袋上迅速壓砌大塊石，也可用混凝土塊體，嚴防風浪沖擊破壞反濾料層。

3 近來防汛搶險演練中存在的問題

陸渾水庫最近舉行的防汛搶險演練是在2012年6月20日。演練是以《陸渾水庫防汛搶險應急預案》中水庫大壩遭遇超標準洪水為背景，演練地點位于右壩肩處，部位選擇在東壩頭梯道口和大壩樁號0+900以東局部段防浪墻加高。演練時間自15時50分開始，至18時結束，用時2個小時。參演人員共計200名，其中駐汛127師偵查營官兵100名，水庫處職工80名，防汛指揮部干部20名。動用挖掘機1部，機動三輪車2部，人力架子車10部。由于是搶險演練，恰好選擇在一年之中的最熱季節(jié)“五黃六月”，時間節(jié)點又正好選擇在一天之中的最熱時刻下午3時50分，當時室外氣溫高達35℃，演練按照2名男職工負責裝料、1名女職工負責張口、扎袋、部隊士兵負責搬運、碼放，水庫處工程師負責現(xiàn)場技術指導的預先計劃方案進行，2個小時內完成“堵口”及戧臺堆磊和加高任務。整個演練過程人員角色分工明確、路線明確，氣氛緊張有序、安全高效，搶險步驟環(huán)環(huán)相扣，演練效果超過預期設想。演練過程中，無論是普通職工干部，還是部隊官兵，均表現(xiàn)出“獻身、負責、求實”的水利行業(yè)精神，特別是人民子弟兵發(fā)揚“不怕苦、不怕累、連續(xù)作戰(zhàn)，敢打硬仗、勇于勝利”的優(yōu)良作風給廣大干群印象深刻，真正感覺到人民解放軍是抗洪搶險的“中流砥柱”。事后，在總結演練成果時，通過和部隊官兵座談，發(fā)現(xiàn)搶險方案中局部可操作性不強，存在弊端，比較突出和一致的意見就是涉及物料裝載重量、體積過大，搶險時造成單體搬運困難，體力消耗過大，影響搶險速度、影響堆磊戧臺穩(wěn)定。針對此問題，技術部門對搶險方案中不符合實際及缺乏操作的技術數(shù)據(jù)進行實驗和修正。

4 搶險方案中物料裝載重量的分析與修正

4.1 當下物料裝載重量的分析

陸渾水庫現(xiàn)行各類《搶險方（預）案》中，搶險物料的裝載均采用的是塑料編織袋。編織袋的規(guī)格在國家標準（GB/T8946-1998）中規(guī)定:編織袋的有效寬度分為450～700mm，長度為750～110mm6種。目前陸渾水庫防汛倉庫貯存的編織袋規(guī)格為長×寬=500mm×850mm，顏色白色。按照規(guī)定，編織袋儲存日期從出廠日期算起不得超過18個月，且必須在陰涼、潔凈的室內環(huán)境貯存，由于其他原因，現(xiàn)有庫存編織袋儲存日期均已超過規(guī)定時限，在防汛搶險過程中，若裝載體積、重量過大，會因為材料強度減退造成“破袋”現(xiàn)象。

從2012年防汛演練過程分析，搶險中若按《方案》中規(guī)定的物料裝載2/3體積，在大型機械運輸設備無法近距離完成取料、裝料、運料條件下，只有依靠人力完成材料的裝填、搬運、碼放等作業(yè)，存在搬運困難、體力消耗大、影響人體安全等問題。實際在搶險過程中由于環(huán)境所限（雷暴天氣、地面濕滑等），搬運一般多采用的是肩扛或抱端、挾抱等方法，物料體積過大、過重，必定會影響搶險人員的身體安全，常見的可能會引起人體腰部扭傷，進而影響搶險進度。表1是按2/3體積不同材質重量的計算比對數(shù)據(jù)，則2/3袋裝物料體積為:V=2/3лr2h=0.111m3，式中r=0.25m，h=0.85m。

表1 2/3體積物料裝載重量數(shù)據(jù)比對表

表1中計算數(shù)據(jù)是材料處于正常環(huán)境中自然堆積密度的重量，現(xiàn)實中往往是防汛搶險與雷雨天氣的組合狀況，搶險物料多數(shù)在野外露天貯存，物料受雨水浸泡后，黏土中主要成分水合氧化鋁與水結合良好，含水量可高達30%左右，雨天石子的含水量5%～8%，砂子的含水量15%～20%?；诖?，搶險時即使按照2/3體積進行裝料，重量亦成倍增加，按照人體負重標準，無法完成物料搬運，故需要對袋裝重量進行修正。

4.2 物料裝載重量的修正

中國《人因工程學》第8章〈體力工作負荷〉說明，對于65kg體重的正常人來講，赤手能舉起的重量為40～60kg,正常人步行速度為3～4km/h，1～1.50m/s左右。有資料研究表明，人體負重與速度以15kg和3～5km/h為宜?！吨袊殬I(yè)醫(yī)學》1999年04期撰文表明，若25kg為15kg的1.67倍，速度下降至1.80～2.99km/h，平均 2.395km/h，合 0.5m/s。若以此推算，以上表中2/3體積袋裝粘土為例，149.85kg為25kg的5.99倍，速度則下降為0.30～0.50km/h，平均0.40km/h，合0.11m/s，可以說是“寸步難行”，由此說明，搶險物料袋裝2/3體積重量是不合適、不安全的。

2012年防汛演練結束伊始，水庫防汛技術人員即著手測試物料裝載重量的可宜性，主要測試1/3體積重量（因文章篇幅有限數(shù)據(jù)略去）和1/4體積重量兩組數(shù)據(jù)。通過測試，認為表2中計列的1/4體積測試數(shù)據(jù)比較切合實際，與相關研究資料數(shù)據(jù)比較接近。

表2 1/4體積物料裝載重量數(shù)據(jù)比對表

通常情況，搶險前由機械設備將物料運至搶險地點30～50m的位置，再由人力二次搬運。以上表2中計列數(shù)據(jù)計算，人力負重67kg搬運30m和50m距離，以0.247m/s的速度，分別需耗時121s和202s，約合2.02min和3.37min。實際中，搶險由于具有時效性，可能出現(xiàn)“三步并作二步走”的情況，故搶險時負重行走速度要高于理論計算值，所用時間可能更短。表2中，“1/4袋裝體積”的計算條件為:編織袋規(guī)格為寬500mm、長850 mm，編織袋裝料高度為長度的1/4即213mm，編織袋裝料張圓直徑為500mm，扎口部位在1/2袋長處，余1/2作為手提或肩扛負重行走時保持料物穩(wěn)定不墜落的舵繩。通過與相關研究資料比對，文章認為，1/4裝載體積的物料重量與有關研究資料中65kg體重正常人負重標準較為接近，亦符合體重與負重比例1:1的常規(guī)要求，這對人體是安全的。

5 結語

現(xiàn)實防汛搶險過程中，“人”是最重要的因素，特別是人身安全極為重要。搶險過程中由于雷暴天氣、夜間光線昏暗、地面濕滑等環(huán)境因素影響，加之受搶險時間、速度、命令、紀律所限，若人在負重過大及長時間快速行走情況下，必將會導致一系列的人體損傷。相關醫(yī)學調查研究證明，在負重條件下長時間行走，極易導致應力性骨折、下肢關節(jié)疼痛、背部肌肉拉傷、腰間盤突出等損傷，進而會削弱搶險戰(zhàn)斗力及影響搶險進度和排險效果。因此在確保搶險安全和人身安全的前提下，減少疲勞、降低損傷風險、安全高效激發(fā)人體潛能、加強自身安全防護的要求更為重要。