大壩安全狀況分析

李瑜 王旭 吳然然

摘 要：水庫大壩是我國水利工程體系中的重要組成部分，但同時(shí)潰壩也會帶來人民生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。通過綜合國內(nèi)水電站資料，從歷史潰壩資料分析了我國水壩的安全狀況。通過潰壩概率分析，提出了潰壩風(fēng)險(xiǎn)防范的重點(diǎn)是中低壩，避免發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)的是高壩大庫。建立水電工程運(yùn)行期安全鑒定制度，對工程分類、安全隱患分級進(jìn)行管理，集行業(yè)優(yōu)勢資源進(jìn)一步加強(qiáng)對大壩、樞紐以及流域在運(yùn)行期的安全管理非常必要。

關(guān)鍵詞：大壩建設(shè)；潰壩分析；大壩安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.088

1 大壩作用及潰壩危害

水庫大壩是我國水利工程體系中的重要組成部分，同時(shí)也是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在防洪、供水、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著巨大的綜合效益。首先，大壩的建設(shè)可以解決水資源短缺的問題。我國的總體水資源雖然比較豐富，但是人口基數(shù)眾多而導(dǎo)致人均水資源數(shù)量嚴(yán)重不足。隨著社會主義的不斷建設(shè)，水資源短缺現(xiàn)象日益突兀，而改變這種現(xiàn)狀的措施之一就是建設(shè)一批大型蓄水水庫，增加資源的可利用程度。其次，在防洪方面，水庫大壩也有著巨大的作用。在防洪區(qū)上游的適當(dāng)位置，可以興建能調(diào)蓄洪水的綜合利用水庫，利用水庫庫容來攔蓄洪水，削減進(jìn)入下游河道的洪峰流量，達(dá)到減免洪水災(zāi)害的目的。對于一年中可能出現(xiàn)數(shù)次洪水的河流，可在洪峰過后將滯留在水庫中的洪水在確保下游安全的前提下下泄到原河道，使水庫水位回落到防洪限制水位，以迎接下一次洪水，多次發(fā)揮水庫防洪庫容的調(diào)蓄作用。

雖然水庫大壩有眾多好處，但由于我國很多大壩建造時(shí)間比較早，隨著時(shí)間的推移，水庫大壩難免會出現(xiàn)老化、破損等現(xiàn)象。潰壩事件的出現(xiàn)，往往代表著一大批生命和財(cái)產(chǎn)的損失。而且潰壩洪水的破壞能力與眾多因素有關(guān)，如水庫庫容面積的大小，上下游水頭差、潰口面積的大小、下游河道兩岸的地形等等，庫容面積越大、上下游水頭差越大，潰壩洪水的破壞能力就越強(qiáng)。潰壩洪水的立波向前推進(jìn)的速度一般可以達(dá)到30～40km/h，潰壩洪水波高可達(dá)到數(shù)米甚至四五十米，潰壩洪水立波所經(jīng)之處，河槽內(nèi)水位瞬息劇增，表現(xiàn)出驚駭?shù)钠茐牧1]。

2 我國大壩建設(shè)基本情況

2.1 建設(shè)成就

目前，我國所建造擁有的大壩數(shù)量居世界首位。截至2016年底，已建成各類水壩98460座[2]，總庫容8967億m3，其中，大中型水庫4610座，總庫容8260億m3。目前全球已建在建200m 的高壩 96座，中國占34座；250m以上高壩20座，中國占7座。已建錦屏一級雙曲拱壩（305 m）和在建雙江口心墻堆石壩（314 m）位列同類壩型之冠。

2.2 現(xiàn)狀特點(diǎn)

我國水利水電樞紐呈現(xiàn)壩高、庫容相對較小、裝機(jī)容量大的特點(diǎn)，這與我國西部山區(qū)地形陡峻、河谷狹窄、落差大有關(guān)。相對發(fā)達(dá)國家，我國人均可控儲水設(shè)施嚴(yán)重不足。流域防洪減災(zāi)能力與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平極不適應(yīng)。以美國科羅拉多河為例，目前在科河干流已興建水庫 11 座，支流修建水庫95座，干、支流已建總庫容約 872 億 m3，有效蓄水庫容達(dá) 760 億 m3，為流域年平均年徑流量的 4 倍多。米德湖和鮑威爾湖兩座控制性水庫，有效庫容分別達(dá) 319億、300億 m3。此外，有效庫容大于2500萬 m3的梯級水庫還有22座?？坪油ㄟ^水庫群的調(diào)節(jié)，可將汛期洪水全部作為資源加以利用，大幅度減小了防洪棄水。

3 歷史潰壩分析

根據(jù)水利部歷年資料統(tǒng)計(jì)，1954年至2017年我國共發(fā)生3529 起大壩潰決事件。數(shù)量雖然驚人但主要集中在低壩。30 m 以下潰壩 3109 座，占潰壩總量的88.1%；30～70m 潰壩115座，占比 3.0%；70 m以上潰決 1 座，為位于青海省共和縣的溝后大壩，壩高71m；此外還有 304 座壩高不詳?shù)臐Q事件，一些文獻(xiàn)將其歸類為30m以下。我國無高壩潰決案例。按潰壩比例分析，低壩小庫的潰壩占比遠(yuǎn)高于高壩大庫。30m 以下潰壩占比是30～70m的27倍以上。低壩建設(shè)數(shù)量多、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、疏于管理是成為潰壩主體的主要原因。

歷史上發(fā)生的重大潰壩事件有：

（1）1975年8月，我國河南省發(fā)生暴雨導(dǎo)致板橋、石漫灘兩座大型水庫，田崗、竹溝兩座型水庫和58座小型水庫發(fā)生漫頂潰決，造成 29 個(gè)縣區(qū)1200km2的土地被淹沒，有1100多萬人受災(zāi)，約10萬人死亡，500多萬間房屋倒塌，直接經(jīng)濟(jì)損失近百億元，以及大量間接經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境破壞。該潰壩事件是我國乃至世界上后果最為慘重的大壩安全事故。

（2）1978-1979這一年間，位于山西東榆林水庫副壩的下游排水溝多次出現(xiàn)流石泥現(xiàn)象，但是無人理睬，也沒有任何關(guān)于此現(xiàn)象的報(bào)告，更沒有采取相關(guān)的任何措施。終于在1979年，榆林水庫垮壩了，垮壩后一個(gè)多小時(shí)竟無人知曉，這就是監(jiān)管不力帶來的下場。

（3）1993青海溝后水庫垮壩后，因管理人員去有關(guān)部門報(bào)告的動作太慢，耽誤了下游人員轉(zhuǎn)移時(shí)間，導(dǎo)致了320人死亡。

（4）2010年7月28口，吉林省吉林市樺甸市大河水庫發(fā)生潰壩事件，至少造成34人死亡。

4 安全狀況分析

根據(jù)歷史潰壩分析可知潰壩風(fēng)險(xiǎn)防控的重點(diǎn)是中低壩，避免發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)的是高壩大庫。當(dāng)前流域梯級水庫逐漸形成規(guī)模，如果不可控的自然、工程以及人為因素導(dǎo)致水庫潰壩，甚至發(fā)生梯級水庫連潰，后果將是災(zāi)難性的。對此，首先，應(yīng)建立水電工程運(yùn)行期安全鑒定制度。我國大型水利水電工程前期執(zhí)行嚴(yán)格的咨詢和審查制度、建設(shè)期全過程質(zhì)量監(jiān)督和安全鑒定制度，是向運(yùn)行期移交安全工程的制度保證。從工程全生命周期角度，安全管理應(yīng)貫穿于工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行乃至退役的各個(gè)階段，其中運(yùn)行期的安全管理尤為重要。新建水利大壩主要是中小型工程，高壩大庫不多。水利行業(yè)安全管理重點(diǎn)是現(xiàn)有水壩的除險(xiǎn)加固。水電行業(yè)新建高壩大庫較多，而且隨著建成在運(yùn)水電項(xiàng)目越來越多，安全監(jiān)管壓力巨大，因此需要集中行業(yè)力量開展水電大壩的安全評估。建立水電工程運(yùn)行期安全鑒定制度，對工程分類、安全隱患分級進(jìn)行管理，集行業(yè)優(yōu)勢資源進(jìn)一步加強(qiáng)對大壩、樞紐以及流域在運(yùn)行期的安全管理非常必要。其次，應(yīng)開展極端氣候條件下的大壩安全研究。近年來，全球氣候變暖導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)，局地暴雨、超標(biāo)準(zhǔn)洪水對大壩安全造成嚴(yán)重威脅。需開展全球氣候變化條件下的流域水文氣象重大課題研究，提高應(yīng)對極端氣候?yàn)?zāi)害和超標(biāo)準(zhǔn)洪水的預(yù)測預(yù)報(bào)水平，保障流域梯級電站大壩防洪安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣友祥.潰壩及洪水演進(jìn)的數(shù)值模擬研究[D].重慶交通大學(xué)，

2011.

[2]中華人民共和國水利部.2016年全國水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[M].北京：中國水利水電出版社，2016.

作者簡介：李瑜（1993-），男，安徽桐城人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境水力學(xué)。