崗南水庫重大險情危害性淺析

范琳

【摘要】通過對水庫應(yīng)對突發(fā)或重大險情的預(yù)測分析，對提高水庫應(yīng)對突發(fā)事件能力，切實做好水庫防洪調(diào)度和險情搶護工作上有著積極的作用。為力保水庫工程安全，最大程度地保障人民群眾生命財產(chǎn)安全做到未雨綢繆。

【關(guān)鍵詞】重大險情 大壩 危害性

一、水庫基本情況簡介

崗南水庫位于子牙河系滹沱河中游平山縣崗南鎮(zhèn)，是河北省轄第一大庫?？刂屏饔蛎娣e15900平方公里，現(xiàn)狀總庫容17.04億立方米，是以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（I）型水利樞紐工程。崗南水庫與下游28公里處的黃壁莊水庫梯級開發(fā)，聯(lián)合運用，可基本控制滹沱河山區(qū)洪水。崗、黃兩庫不僅擔負著省會石家莊和下游鐵路、公路、華北油田及冀中平原的防洪保護任務(wù)，同時還向該地區(qū)提供農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市供水，其地理位置和作用都十分重要。

二、重大工程險情分析

2.1 可能導(dǎo)致水庫工程出現(xiàn)重大險情的主要因素分析

⑴ 大壩發(fā)生嚴重裂縫、滑坡、管涌及滲漏時，可能引發(fā)大壩險情。

⑵ 發(fā)生大洪水時，由于溢洪道啟閉設(shè)備失靈可能危及大壩安全。

⑶ 超設(shè)防標準地震導(dǎo)致大壩嚴重裂縫、基礎(chǔ)破壞危及大壩安全。

⑷ 戰(zhàn)爭或恐怖事件等人為破壞引發(fā)水庫大壩安全險情。

⑸ 水庫上游中小型水庫潰壩，造成超標準洪水危及大壩安全。

2.2 可能出現(xiàn)重大險情的種類、易發(fā)部位及程度分析

⑴洪水漫壩

漫壩易發(fā)部位為主、副壩防浪墻所留豁口處。根據(jù)水庫工程管理的實際需求，為便于大壩上游側(cè)的大壩維修、監(jiān)測、輸水洞及泄洪洞進口閘門啟閉或維修等工作，個別壩段壩頂防浪墻留有檢修通道豁口，計有9個共長30.5米，一旦預(yù)測來較大洪水，需采取臨時封堵措施。相對漿砌石防浪墻擋水，這些臨時封堵部位的防護是薄弱環(huán)節(jié)。

⑵地質(zhì)和地震災(zāi)害引發(fā)大壩裂縫、沉陷、滲漏、滑坡或地基滑動

土壩地質(zhì)和震害的主要表現(xiàn)形式有：裂縫、沉陷、滲漏、滑坡和地基滑動等。結(jié)合崗南水庫工程狀況，預(yù)估可能發(fā)生地質(zhì)、地震災(zāi)害的種類、易發(fā)部位主要有：①主壩上游壩坡在樁號0+720～0+780 段塌滑。因在該段高程166.0～171.0m范圍，粘土斜墻上游保護料原設(shè)計為砂礫料，但在施工中卻采用壩前淤積的細砂、粉砂代替，干砌石護坡下面存在約30cm的細砂層，這種均勻飽和松細砂，當承受地震荷載時，很易液化失去抗剪能力，導(dǎo)致上部護坡局部失穩(wěn)塌滑，進而可能影響粘土斜墻安全。②左岸6#副壩、10#副壩基巖分別有F1、F2斷層通過，當承受地震荷載時，可能出現(xiàn)貫穿性裂縫。③右岸2#副壩基巖有一條破碎帶及F3、F4兩條斷層通過，同時有各種巖脈穿插，當承受地震荷載時，可能出現(xiàn)多條貫穿性裂縫或塌陷。④主壩壩體較高，抗震能力較差，特別是主壩右岸河谷岸坡較陡，地震時相應(yīng)容易在接合部位出現(xiàn)橫向裂縫。⑤左岸0#副壩與第一溢洪道的連接處，若出現(xiàn)不均勻沉降過大，易造成接合處裂縫，可能出現(xiàn)集中滲流。⑥輸水洞、泄洪洞、兩個溢洪道建筑物，震害可能為伸縮縫被拉裂、結(jié)構(gòu)變形及邊墻、底板、閘墩（尤其第一溢洪道閘墩質(zhì)量較差）出現(xiàn)裂縫等。⑦水庫蓄水投入運用以來，高水位時左岸3#、4#、10#副壩、右岸0#、2#副壩等部分壩段壩基曾出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，其中右岸0#、右岸2#、左岸10#副壩較為嚴重，除險加固雖對右岸0#壩段進行了帷幕灌漿，但效果有待觀察。⑧從原始資料看，由于冬季施工的緣故，左岸5#、8#、9#副壩及右岸1#、4#副壩工程質(zhì)量較差，其中左岸8#、9#副壩早期曾出現(xiàn)過裂縫。

⑶ 漂移物撞擊事件導(dǎo)致泄洪設(shè)施啟閉失靈或泄量失控

上游大體積漂移物撞擊事件對水庫水工建筑物的危害主要是破壞水庫泄洪建筑物的安全運行。上游大體積漂移物撞擊事件有可能直接造成水庫泄洪設(shè)施的閘門變形、破損，亦有可能堵塞泄洪通道甚至破壞溢洪道建筑物結(jié)構(gòu)。溢洪道的閘門變形、破損將可能導(dǎo)致閘門啟閉失靈或泄量難以控制，泄洪通道堵塞或溢洪道建筑物結(jié)構(gòu)破壞將導(dǎo)致泄量失控。

⑷ 恐怖襲擊或爆炸造成水庫建筑物的破壞

恐怖事件不但有可能破毀泄洪建筑物特別是溢洪道的啟閉設(shè)施，也有可能針對水工建筑結(jié)構(gòu)?？植朗录赡茉斐伤畮齑髩渭靶购榻ㄖ锏木植科茡p，水庫高水位時若處置不當或不及時，有可能誘發(fā)水工建筑物的嚴重破損，造成災(zāi)害和損失。

2.3 可能出現(xiàn)的重大險情對水庫工程安全的危害程度分析

洪水漫頂引起水庫大壩的破壞通常為垮壩，后果將不堪設(shè)想；壩體裂縫尤其是防滲體的水平裂縫和垂直于壩軸線的橫向裂縫危險性大，一旦貫穿壩身，在高水位下有可能引起潰壩；壩體上游護坡保護料存在的均勻細砂層，在地震力和孔隙水壓力共同作用下，可使砂質(zhì)基礎(chǔ)液化，失去承載力，易導(dǎo)致壩體上游護坡局部滑坡、坍塌；壩體發(fā)生較大滑坡、塌坑時，若搶護不及時，在風(fēng)浪淘刷或暴雨沖刷下將會迅速擴延，影響壩體局部抗?jié)B能力和穩(wěn)定，甚至可能引發(fā)壩體潰決。

三、大壩潰決分析

參照上節(jié)重大工程險情分析可知，導(dǎo)致水庫大壩潰決的主要因素有以下幾方面：①超標準洪水和非常規(guī)洪水調(diào)度導(dǎo)致的洪水漫壩。②壩體發(fā)生垂直于壩軸線的貫穿性橫向裂縫或主壩及左岸8#、9#副壩發(fā)生防滲體的水平裂縫。③由于各種原因壩體出現(xiàn)滑坡、塌坑、滲水和漏洞時搶護不及時或處置不當。④超標準地震引起壩體地基滑動等。

現(xiàn)根據(jù)有關(guān)資料，給出幾組主壩潰壩數(shù)據(jù)和有關(guān)信息，僅供參考。

崗南水庫潰壩時崗、黃區(qū)間可能淹沒情況見表3-1。潰壩洪水崗、黃區(qū)間淹沒圖見附圖。

表3-1 崗南水庫潰壩時崗、黃區(qū)間可能淹沒情況表

水 位（米） 208

相應(yīng)庫容（億立方米） 13.5

潰 壩 狀 況 橫向局部瞬時一潰到底

最大洪水流量（萬立方米每秒） 28

斷面位置 距壩址距離（公里） 地面高程（米） 洪水位（米） 相應(yīng)時間（分鐘）

田 興 5 137 159 3

李家莊 10 132 134 9.4

沿 莊 15 119 131 16.6

水庫泄空時間（小時） 5.3

說明：入黃庫最大流量19萬立方米每秒。

以上表摘自《崗南水庫調(diào)度運用工作手冊》。

洪水影響范圍包括：石家莊市、衡水市、滄州市、天津市的城市及廣大地區(qū)，涉及北京市、多條交通干線、華北油田等工業(yè)基地。此次潰壩風(fēng)險分析情況見表3-2。

表3-2 崗黃兩庫潰壩風(fēng)險分析表

水庫

名稱 淹沒

面積

（km2） 淹沒

耕地

（萬畝） 市縣

個數(shù)

（個） 城鎮(zhèn)

個數(shù)

（個） 人口

（萬人）

工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值

（億元） 潰壩流量

（萬m3/s）

崗南

黃壁莊

17200

1610

36

366

1130

1070 15.00

9.00

注： 因崗黃水庫雨情、工情變化，表中數(shù)據(jù)僅供參考

四、 影響范圍內(nèi)有關(guān)情況

崗南水庫地理位置十分重要，崗南水庫的防洪安全與黃壁莊水庫緊密相連，一旦失事，將引起連鎖反應(yīng)，勢必打亂整個海河流域南系的防洪部署。首當其沖遭災(zāi)的就是下游60公里處的省會石家莊市，使這座具有200多萬人口的政治、經(jīng)濟、文化、工業(yè)和交通重鎮(zhèn)遭到滅頂之災(zāi)，而且沖毀朔黃、京廣、京九、津浦等鐵路干線和京深高速、津石高速、京滬高速、307國道、107國道、106國道等公路干線以及通訊光纜干線（鐵路防洪安全標準為300年一遇，鐵路橋行洪安全流量為16500m3/s），淹沒大港油田、華北油田等重要工礦設(shè)施，同時使下游30多個縣市、1000多萬人口、1800萬畝耕地遭受嚴重災(zāi)害。若滹沱河北大堤不保，將直接威脅京、津兩市的安全，后果不堪設(shè)想。