水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)綜合管理研究

摘 要：水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)包含大壩安全及潛在事故損失兩個(gè)方面。本文在分析影響大壩漫頂破壞、結(jié)構(gòu)破壞以及風(fēng)險(xiǎn)損失的主要因素基礎(chǔ)上，從工程和非工程兩個(gè)角度提出了水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)綜合管理的措施。對(duì)于有效提高水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)管理效果，具有較好的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：大壩；風(fēng)險(xiǎn)；破壞；后果；管理

我國(guó)擁有世界上最多的大壩，截至2013年[1]，大壩數(shù)量已超過(guò)9.8萬(wàn)座，總庫(kù)容超過(guò)9300億m3。我國(guó)傳統(tǒng)的大壩安全管理理念主要偏重于保障大壩本身的安全[2]，然而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，潛在發(fā)生事故可能造成的生命、經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)環(huán)境影響越來(lái)越為大家所關(guān)注。且與臺(tái)風(fēng)和地震等自然災(zāi)害相比，大部分大壩事故的發(fā)生不僅與自然因素有關(guān)，人為因素也是重要一方面。近年來(lái)，綜合考慮事故概率和事故后果的風(fēng)險(xiǎn)管理理念越來(lái)越受到重視。根據(jù)2000年國(guó)際大壩委員會(huì)（International Commission on Large Dams，簡(jiǎn)稱(chēng)ICOLD）北京會(huì)議的定義：風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)生命、健康、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境負(fù)面影響的可能性和嚴(yán)重性的度量，是潰壩可能性和產(chǎn)生后果的乘積，即R（風(fēng)險(xiǎn)）=P（風(fēng)險(xiǎn)概率）×L（風(fēng)險(xiǎn)損失）。因此需從事故概率P和風(fēng)險(xiǎn)損失L兩個(gè)方面進(jìn)行綜合的風(fēng)險(xiǎn)管理。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，水庫(kù)大壩發(fā)生破壞最多的兩種類(lèi)型為漫頂破壞和結(jié)構(gòu)破壞。而風(fēng)險(xiǎn)損失主要取決于工程因素（事故洪水特性）以及下游地區(qū)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。

一、漫頂破壞風(fēng)險(xiǎn)管理

世界上由洪水漫頂造成的失事占大壩失事總數(shù)的三分之一[3]，在我國(guó)此比例甚至超過(guò)50%，且近年來(lái)有所增加[4]。另外，數(shù)量最多的土石壩原則上不允許壩面過(guò)水，對(duì)度汛的要求更為嚴(yán)格。根據(jù)調(diào)洪演算，是否漫頂主要取決于上游來(lái)水、泄流建筑物泄流能力以及壩頂高程?？紤]到對(duì)于某一確定的大壩，其壩頂高程是確定的，因此從上游來(lái)水和泄流建筑物管理兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

（一）上游來(lái)水管理

水庫(kù)大壩上游來(lái)水的兩個(gè)主要參數(shù)為洪量和洪峰流量，其主要取決于流域范圍內(nèi)的降雨和下墊面情況。

（1）提高氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性

降雨是產(chǎn)生洪水的最主要因素，我國(guó)所發(fā)生的漫頂潰壩事故大多由極端氣象條件產(chǎn)生的強(qiáng)降雨所導(dǎo)致。尤其是近年來(lái)，隨著人類(lèi)活動(dòng)對(duì)大氣環(huán)流的影響逐步增多，極端氣象條件明顯增加[5]。因此采取更為科學(xué)的氣象觀測(cè)和分析手段、提高氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，對(duì)于有效預(yù)判洪水，降低大壩漫頂失事概率具有極其重要的意義。

（2）提高洪水過(guò)程分析的準(zhǔn)確性

在相同洪量的情況下，不同的洪水過(guò)程對(duì)于大壩造成的防洪風(fēng)險(xiǎn)存在很大的差異。當(dāng)前，我國(guó)采用皮爾遜Ⅲ型曲線來(lái)描述洪水過(guò)程線，但是在不同地區(qū)及不同流域，其主要參數(shù)的選取存在很大差異。因此，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合氣象預(yù)報(bào)情況，對(duì)洪水過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步的分析，以提高其準(zhǔn)確性。

（二）泄流建筑物管理

根據(jù)調(diào)洪演算的水量平衡方程，溢洪道和泄洪洞等泄流建筑物的泄流能力是影響洪水位的另一關(guān)鍵因素。對(duì)于某一確定的泄流建筑物，其泄流能力主要取決于閘門(mén)開(kāi)啟程度以及上游水位。

（1）確保閘門(mén)正常開(kāi)啟

據(jù)統(tǒng)計(jì)，閘門(mén)失效無(wú)法開(kāi)啟或者無(wú)法全部開(kāi)啟，是導(dǎo)致水庫(kù)洪水位快速升高進(jìn)而導(dǎo)致漫壩的主要原因之一。因此需對(duì)閘門(mén)本身以及閘門(mén)起閉系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)并定期檢查，確保閘門(mén)在泄流期間可以正常開(kāi)啟。

（2）擬定合適的泄流方案

泄流方案對(duì)于能否有效宣泄洪水、保證大壩安全起到關(guān)鍵作用，然而水庫(kù)發(fā)電效益及防洪之間的矛盾導(dǎo)致大壩泄流方案的合理確定成為水庫(kù)調(diào)度中的一個(gè)難點(diǎn)。因此需結(jié)合不同水庫(kù)大壩的特點(diǎn)，對(duì)此方面開(kāi)展針對(duì)性的研究，以保證泄流建筑物可有效宣泄洪水，并降低對(duì)發(fā)電和供水等效益的影響。

二、結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)管理

我國(guó)大壩中的約8萬(wàn)座修建于20世紀(jì)50～70年代，特定的歷史原因造成相當(dāng)一部分大壩存在防洪標(biāo)準(zhǔn)低、工程質(zhì)量差和隱患多等問(wèn)題，導(dǎo)致在1959—1962年和1973—1975年出現(xiàn)兩次潰壩高峰[6]。其中滲流破壞和壩坡失穩(wěn)是大壩結(jié)構(gòu)破壞最為為常見(jiàn)的兩種形式。

（一）控制滲流

滲流問(wèn)題主要由筑壩材料級(jí)配不合格、碾壓質(zhì)量差或者白蟻等動(dòng)物破壞等原因?qū)е?。因此在大壩施工階段，應(yīng)做好筑壩材料和施工質(zhì)量控制；在大壩運(yùn)行階段應(yīng)做好滲流觀測(cè)工作，及時(shí)清除蟻患，并對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的壩體或者基礎(chǔ)采取灌漿等加固措施，以有效控制滲流。

（二）保證壩坡穩(wěn)定

壩坡失穩(wěn)主要是由滲流破壞、凍融破壞或者浸潤(rùn)線突然變化所導(dǎo)致。因此應(yīng)運(yùn)用合適的調(diào)度方案，避免水庫(kù)水位在短時(shí)間內(nèi)大幅變化。此外，還應(yīng)防止樹(shù)木、失控船舶以及大面積浮冰等漂浮物對(duì)壩坡的撞擊。

三、風(fēng)險(xiǎn)損失管理

風(fēng)險(xiǎn)管理在考慮工程本身安全程度的同時(shí)，著重考慮大壩潛在事故可能對(duì)下游造成的損失，更加全面，更能綜合、定量地反映工程與人、工程與社會(huì)的關(guān)系，也是其科學(xué)性所在。某一確定的水庫(kù)大壩工程，發(fā)生相同破壞的情況下，造成的損失主要取決于下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力、群眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)以及應(yīng)急救援能力等方面，因此需從上述四個(gè)方面采取針對(duì)性的措施，以有效管理水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)。

（一）合理規(guī)劃風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向和指標(biāo)

風(fēng)險(xiǎn)人口和潛在淹沒(méi)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是影響水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)后果的最直接因素[7]。我國(guó)當(dāng)前對(duì)于大型河流的蓄（滯）洪區(qū)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著較為明確的要求，但對(duì)水庫(kù)下游潛在淹沒(méi)區(qū)則無(wú)此方面的規(guī)劃。然而水庫(kù)失事造成的損失是巨大的，因此可結(jié)合洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，對(duì)于潛在風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重地區(qū)進(jìn)行合理的社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，以降低可能造成的事故損失。

（二）提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警是重要的水庫(kù)大壩非工程風(fēng)險(xiǎn)管理措施之一，通過(guò)提前預(yù)報(bào)洪水風(fēng)險(xiǎn)，可以有效減少潰壩洪水災(zāi)害損失。Nieland 通過(guò)對(duì)澳大利亞遭受洪災(zāi)損失地區(qū)的調(diào)查，確定洪水預(yù)警系統(tǒng)對(duì)減少人口、經(jīng)濟(jì)損失具有明顯效果[8]。2004年春節(jié)期間，新疆八一水庫(kù)大壩潰決，但因管理人員提前發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)通知下游轉(zhuǎn)移了1.38萬(wàn)人，最終沒(méi)有造成人員死亡。因此，提高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力對(duì)于及時(shí)組織潰壩撤離、有效降低風(fēng)險(xiǎn)后果具有極其重要的意義[9]。

（三）提高群眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育的普及和高等教育的逐步提升，人民群眾的知識(shí)水平得到了有效提高。與此同時(shí)，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，人民群眾接受信息的渠道也更為暢通和多元化。因此應(yīng)充分利用上述有利條件，做好科學(xué)的水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)普及工作，提高群眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，從被動(dòng)到主動(dòng)進(jìn)行水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)后果管理[10]。

（四）構(gòu)建科學(xué)的救援體系

隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，搶險(xiǎn)救援能力得到了巨大的提升。2008年6月，廣東從化市魚(yú)洞水庫(kù)壩體出現(xiàn)裂縫，市政府緊急疏散了下游8000民眾的同時(shí)，拆除出險(xiǎn)壩段進(jìn)行泄洪，將水位降低到安全高度，險(xiǎn)情得以緩解。2018年7月19日，內(nèi)蒙古增隆昌水庫(kù)副壩決口。政府及時(shí)開(kāi)展搶險(xiǎn)救援，最終事故未造成人員傷亡。此外，救援體系的合適與否很大程度上決定著救援能力的發(fā)揮[11]。應(yīng)急管理部的成立，將極大有利于更為科學(xué)救援管理體系的建設(shè)，對(duì)于我國(guó)水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)后果管理也是一大利好。

四、結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)大壩在發(fā)揮重大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，其潛在發(fā)生的事故給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全也帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合水庫(kù)大壩的主要破壞類(lèi)型，分析了防止漫頂破壞和結(jié)構(gòu)破壞的工程管理措施；從下游社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力、群眾風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)以及應(yīng)急救援能力四個(gè)方面提出了降低風(fēng)險(xiǎn)后果的非工程管理措施。對(duì)于有效降低水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)水平，提高風(fēng)險(xiǎn)管理效果具有較好的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

作者簡(jiǎn)介：

姓名崔小燕1977年3月，女，山西運(yùn)城河津；單位名稱(chēng)：河津市水利局，研究方向：水利水電工程管理。