國家水安全戰(zhàn)略目標下水電站大壩安全管理的啟示

張秀麗

（國家水電站大壩安全和應急工程技術中心，浙江杭州，311122）

0 引言

水安全關乎民生、國民經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，是國家安全戰(zhàn)略之一。水利水電工程筑壩成庫，是防洪減災、提供優(yōu)質水資源、保障農田灌溉和內陸航運等的重要基礎保障設施。水力發(fā)電是國家重要的清潔可再生能源，肩負著我國能源供應和能源領域實現雙碳目標的重要使命。確保水庫大壩的安全運行責任重大，但由于極端天氣、洪水、地震等惡劣自然條件考驗和結構自身存在缺陷隱患等客觀因素，加上水庫大壩安全管理體制機制、管理能力、經費保障等主觀因素，水庫大壩安全運行始終面臨著可能漫壩潰壩的風險。水庫大壩安全管理是一項政策性、技術性、系統(tǒng)性等要求很高的管理工作，我國政府歷來重視大壩安全管理工作。經過多年的工作實踐，逐步掌握了水庫大壩安全管理的客觀規(guī)律和關鍵要素，取得了可喜的成效，特別是能源局注冊備案的水電站大壩截至目前保持了零潰壩漫壩記錄，在國家新時期對水安全和大壩安全提出更高要求的形勢下，值得認真總結和溫故知新，促進水庫大壩安全管理工作水平更上一層樓。

1 水庫大壩安全對國家水安全戰(zhàn)略和雙碳目標實現的重要性

隨著水利水電工程多年的建設，形成了水安全保障的基本架構，發(fā)揮了重要作用。一是全國范圍主要流域梯級水庫群格局，基本構建了我國主要江河防洪體系，水庫防洪目前可保護3.1億人口、132座大中城市、0.3億ha農田安全，在防御歷次特大洪水中取得了巨大經濟、社會和安全效益。二是據2019年統(tǒng)計，全國水利工程總供水能力達到8 600億m3，是2019年全國總供水量的1.4倍，其中水庫工程供水能力達到2 324億m3，占比達到26.8%，為包括北京、天津、香港在內的100多座大中城市提供了可靠水源，對保障我國供水安全發(fā)揮了重要作用。三是水庫為全國0.22億ha耕地提供了可靠水源，約占當年我國總灌溉面積的32%，為糧食增產、農民增收、貧困地區(qū)脫貧攻堅做出了重要貢獻，有效保障了國家糧食安全。四是各個水系多條河流上已建的大量水利水電樞紐增加了航道水深，減少了淺灘、險灘、暗礁等航行障礙和阻力，改善了水流條件，加快了船舶航行速度，保障了通航安全，使原不通航、季節(jié)性通航的河段轉變?yōu)橥ê缴踔寥晖ê胶佣?，促進了內河航運發(fā)展及多地經濟交流與融合，產生了巨大的航運效益。

截至2020年底，全國水電總裝機容量達到3.7億kW，為全球水電裝機容量第一，占全國發(fā)電總裝機容量的16.8%，水電發(fā)電量占全口徑總發(fā)電量的17.61%，成為經濟社會發(fā)展能源保障的中堅力量。2010—2019年十年間，水力發(fā)電裝機容量從21 606萬kW增長至35 640萬kW，水電年發(fā)電量從2010年6 867億kWh增長至2019年13 019億kWh。十年間水電提供的清潔能源相當于替代標準煤30.39億t，減少二氧化碳排放約79.87億t、二氧化硫2 615萬t、氮氧化物2 261萬t。以三峽水利樞紐為例，其最后一臺水電機組于2012年7月4日投產后，每年可提供清潔電能接近1 000億kWh，截至2020年底，累計生產了約1.4萬億kWh綠色電能。

綜上可見，水庫大壩安全對國家水安全戰(zhàn)略至關重要，水電作為清潔可再生能源對國家能源領域雙碳目標的實現舉足輕重。

2 歷次潰壩漫壩警示水庫大壩安全運行風險

我國目前已建各類大壩近10萬座。自1954年我國有潰壩記錄以來，潰壩已達3 500余座。1975年8月2—7日，受3號臺風襲擊，河南駐馬店地區(qū)普降大雨，平均降雨量1 028.5 mm，出現歷史罕見大洪水。8日，板橋和石漫灘兩座大型水庫、田崗和竹溝兩座中型水庫及58座小型水庫（共計62座水庫）連鎖潰壩，2.6萬余人死亡。1993年8月27日，青海溝后水庫（小型）面板砂礫石壩因滲漏破壞潰壩，導致288人死亡。2001年10月3日，四川大路溝水庫（小型）因白蟻危害潰壩，導致38人死亡或失蹤。2013年年初15 d內連續(xù)發(fā)生新疆聯豐水庫（小型）、黑龍江星火水庫（小型）、山西曲亭水庫（中型）三起潰壩事故，均為接觸滲漏潰壩，其中聯豐水庫潰決造成1人死亡、20多人凍傷。2018年7月19日，內蒙古巴彥淖爾市烏拉特前旗增隆昌水庫（中型）遭遇特大洪水，副壩接觸滲漏潰壩。2018年8月1日，新疆射月溝水庫（小型）洪水漫頂潰壩，導致28人死亡。2021年7月18日，內蒙古呼倫貝爾市莫力達瓦旗永安（小型）和新發(fā)（中型）兩座水庫遭遇超標準暴雨洪水漫項潰壩，幸好人員轉移及時，沒有人員傷亡。

歷次大壩漫壩潰壩事故在不斷敲響警鐘：大壩投運后的全生命周期內，隨時面臨極端天氣引發(fā)的超標準洪水、場地地震、極端氣溫等惡劣自然條件的考驗；持久的擋水承載檢驗壩體壩基結構的擋水和抗?jié)B能力及其耐久性，同時也在不斷檢驗水庫大壩安全管理水平和有效性。

3 水電站大壩安全管理及其啟示

我國近10萬座水庫大壩中，目前有600多座大中型以發(fā)電為主要功能，稱之為水電站大壩，其安全由國家能源局監(jiān)督管理，能源局直屬事業(yè)單位大壩安全監(jiān)察中心（以下簡稱“能源局大壩中心”）負責這些大壩的技術監(jiān)督管理。

截至2021年7月，在能源局大壩中心安全注冊和登記備案的大壩總數為623座，其中包括了三峽、龍羊峽、新安江、錦屏一級、錦屏二級、小灣、二灘、溪洛渡、水布埡、糯扎渡、瀑布溝、龍灘、金安橋、葛洲壩、廣州抽蓄、天荒坪抽蓄等一批重要的大型水電站。雖然大壩數量不多，僅占全國大壩數量的0.623%，但水庫庫容達4 978.08億m3，約占全國水庫總庫容的一半以上，裝機容量達290 691.45 MW，約占全國總水電裝機容量的80%，集中了我國大部分高壩大庫和巨型水電站。其中，庫容大于10億m3的有72座，大于100億m3的巨型水庫有12座；壩高70 m以上高壩有242座，100 m以上高壩有145座；裝機容量大于1 200 MW的電站有79座。

水電站大壩安全管理體制是電力企業(yè)自律管理與政府監(jiān)督管理并重的體制，電力企業(yè)承擔大壩安全主體責任，政府承擔監(jiān)管責任。在水電站大壩全生命周期內，能源局通過大壩安全注冊及備案登記、大壩安全定期檢查、大壩安全管理信息化建設與遠程在線管理、大壩安全監(jiān)測管理、除險加固管理、應急管理、退役管理共7項監(jiān)管措施，監(jiān)督電力企業(yè)嚴格按照法律法規(guī)和技術標準的規(guī)定開展水電站大壩的各項運行管理工作，確保其安全運行。多年實踐證明，這樣的監(jiān)管手段是行之有效的，達到了水電站大壩無漫壩、潰壩和重大結構損壞的安全目標。回顧和總結水電站大壩安全監(jiān)管工作，啟示如下。

3.1 建立健全部門規(guī)章，依法依規(guī)管壩是確保大壩安全的前提

依據《水庫大壩安全管理條例》，國家發(fā)改委頒發(fā)了《水電站大壩運行安全監(jiān)督管理規(guī)定》，在此統(tǒng)領下，能源局陸續(xù)頒發(fā)了《水電站大壩安全注冊登記監(jiān)督管理辦法》《水電站大壩安全定期檢查監(jiān)督管理辦法》《水電站大壩安全信息報送辦法》《水電站大壩安全監(jiān)測工作管理辦法》《水電站大壩除險加固管理辦法》等部門規(guī)章，明確大壩安全工作有關各方的職責、任務、工作要求和法律責任，規(guī)定各項具體工作流程和內容及其監(jiān)督管理辦法，全面系統(tǒng)具體地規(guī)范大壩安全管理日常工作，由此建立起企業(yè)承擔大壩安全主體責任、能源局及其派出機構和事業(yè)單位共同承擔監(jiān)管責任的管理體制和工作機制。政府監(jiān)管中，能源局及其派出機構承擔大壩安全行政監(jiān)管職能，能源局大壩中心承擔技術監(jiān)督和服務職能，并在對電力企業(yè)進行大壩安全技術監(jiān)督的同時，為能源局及其派出機構的行政監(jiān)督提供技術支持。多年實踐表明，這套管理體制和工作機制規(guī)范有序地保障了水電站大壩安全管理工作的有效開展。

3.2 有效的監(jiān)督組織保障是確保水電站大壩安全的重要基礎之一

自20世紀河南“75·8”洪水造成62座水庫大壩潰決的特大災害后，我國政府極度重視水庫大壩安全管理。電力系統(tǒng)于1985年成立了事業(yè)單位大壩安全監(jiān)察中心，專門從事大壩安全技術監(jiān)督服務工作。能源局大壩中心通過大壩安全注冊登記備案，督促電力企業(yè)建立健全水電站大壩安全管理機構和規(guī)章制度、保證人員和經費到位、切實履行主體責任、依法依規(guī)做好大壩安全各項工作，確保大壩安全運行。同時通過大壩安全定期檢查、大壩安全遠程監(jiān)控、監(jiān)測管理、除險加固管理、應急管理等技術手段，及時掌握大壩的運行性態(tài)和安全狀況，發(fā)現問題盡早督促企業(yè)處理，防患于未然。能源局大壩中心自1985年成立以來，通過定檢共查出問題和隱患3 000余項，電力企業(yè)耗資逾百億進行了補強加固和更新改造，確保了水電站大壩安全運行。

對一些老大難問題，能源局及其派出機構的行政監(jiān)督是有效舉措。大壩安全管理中，有時會遇到因大壩除險加固工程量大、耗資多，業(yè)主難于下決心整改，對大壩安全問題潛在的危險認識不到位、盲目樂觀，工作推進不力等問題，能源局及其派出機構通過溝通督辦、幫助指導、高層約談、掛牌督辦等監(jiān)管手段，有效促成工作推進和問題解決。

3.3 漫壩潰壩風險管控是大壩安全管理首要任務和終極目標

能源局明確提出：防止水電站大壩漫壩、潰壩和水淹廠房是水電站大壩安全管理的目標。為落實這一目標，能源局大壩中心通過注冊現場檢查、大壩安全定期檢查和遠程在線監(jiān)控等技術手段，形成了大壩安全現場檢查與遠程管理相結合的工作格局，實現了在大壩全生命周期內全時段監(jiān)控大壩運行性態(tài)。工作實踐表明，正確的理念和有效的措施對于實現大壩安全目標缺一不可。

一要客觀認識設計的大壩和建成運行的大壩存在差異。設計的大壩是按照一定的準則，經過分析計算后，參照類似工程經驗的理想成果，建成投運的大壩往往在建基條件、筑壩材料質量控制和指標、結構完整性、防滲措施、近壩庫岸邊坡條件等方面均會與設計不同，荷載條件和環(huán)境因素也會發(fā)生變化，因而最終成品和設計存在差異。對運行大壩安全而言，有利的差異（如混凝土強度、抗?jié)B、抗凍指標高于原設計指標）能增加安全儲備，不利的差異就要引起特別關注。

二要基于風險管理理念，科學客觀評價大壩存在的各類缺陷或問題。大壩的缺陷和問題多種多樣，常見的有混凝土或壩體填筑料質量問題、壩體開裂、滲漏、基礎不均勻沉降、壩段間變形不協調、泄洪消能設施沖蝕、水工閘門啟閉機及門槽問題、泄水設施淤堵、近壩庫岸及工程邊坡不穩(wěn)定等；除了這些可見的問題外，還有防洪和抗震能力不夠、設計荷載偏小、工程等別和建筑物級別整體偏低、泄流能力不足等不可見問題。對各類大壩缺陷或問題，要在充分了解和掌握本工程特性、結構受力特點、設計和施工中存在的問題和遺留的薄弱環(huán)節(jié)、運行中大壩實際響應的基礎上，運用專業(yè)的評判標準，精準判別漫壩潰壩風險因素，準確拿捏風險大小，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，給出準確無誤的安全診斷是大壩安全性評價的關鍵，切忌眉毛胡子一把抓，撿了芝麻丟了西瓜。大壩安全評價是一個十分復雜的技術過程，需要專門的壩工技術，運行大壩的安全管理是有別于大壩設計，專業(yè)性很強的壩工技術分支，不能完全照搬設計規(guī)范來對待運行大壩，而基于風險管理理念的DL/T 5313-2014《水電站大壩安全評價導則》則能更好地給出運行大壩的安全評價標準和評價方法。

三要科學決策和實施除險加固管理工程。在大壩安全評價基礎上，對大壩安全缺陷和隱患采取必要的工程和非工程措施，使其恢復正常安全運行是管理工作目標。采取除險加固工程措施消除大壩缺陷和隱患，往往是一項花費不菲且經常經費不足的事情，必須抓主要矛盾和矛盾的主要方面。對大壩存在的先天性缺陷或陳舊性問題，經實際考驗無趨勢性惡化、分析論證安全風險可控的，可采取非工程措施處理，加強監(jiān)測巡視檢查和科學調度，重點關注其趨勢性變化和出現的新問題。對嚴重影響大壩安全風險的問題，一定要采取工程措施加以處理。處理方案必須經過充分分析論證，結合工程實際，全面考慮邊界條件、有利和制約因素，提出切實可行的方案，不能唯設計規(guī)范論，教條主義，走入死胡同。在經費緊張的情況下，一定要把錢用在刀刃上，對大壩接觸面或防滲體滲透破壞、壩頂防洪高程不夠、壩基壩肩穩(wěn)定問題等易引起潰壩或漫壩的致命隱患，一定要舍得投入、盡早處理，切不可留下這些安全隱患不管而把有限的經費用到壩面整治、環(huán)境美化等面子工程上。

四是吸取大壩失事教訓，突出重點做好大壩安全管理各項工作。縱觀世界壩工史，雖然不同大壩失事原因各不相同，但總可以歸類為客觀原因和主觀原因兩方面?？陀^原因包括洪水、地震、極端天氣等自然破壞力，復雜的水文地質條件及壩體結構先天性問題等，會嚴重危害大壩安全；主觀原因包括防洪設防不夠、水庫調度不規(guī)范、壩基壩肩穩(wěn)定（包括滲透穩(wěn)定）、近壩庫岸和工程邊坡的防范治理措施不落實、壩體及閘門的擋水高度不足、設備與電源不可靠等，同樣會嚴重危害大壩安全。大壩安全管理中，要高度重視影響大壩安全的致命因素，人、財、物的投入都要用到消除這些致命因素上。日常工作中要重視安全監(jiān)測和大壩運行性態(tài)的及時檢查和監(jiān)控；杜絕不安全防洪調度、啟閉設備故障、監(jiān)測結果不可靠、壩體壩基結構隱患帶病運行等危險因素。在能源局水電站大壩定檢中，涉及影響大壩安全的致命因素或問題，都會作為必須處理的問題要求業(yè)主限期整改，對大壩安全的薄弱部位和事項會要求業(yè)主在運行中重點關注。

五要重視應急管理，它是為大壩安全管理兜底的防范措施。在荷載長期作用，洪水、地震等惡劣環(huán)境因素影響下，加上隨著時間的推移結構老化，存在水工建筑物發(fā)生事故乃至失事的可能性。洪水和地震是運行大壩不能規(guī)避的環(huán)境因素，具有極端不確定性和不可預見性。在如此復雜、多變、不可預見的綜合客觀因素下，人們的認知很難做到萬無一失，大壩安全應急管理成為確保公共安全的兜底防范措施，一定要引起足夠的重視，切實從每個工程的實際出發(fā)，篩選危險因素，制定應急預案，加強演練，緊急情況從容高效應對，切不可應付了事，為編預案而編預案。對于流域梯級水庫存在的因工程等別不同而防洪標準不同的現狀，極易發(fā)生流域大水引起上游低防洪能力水庫先潰引發(fā)連潰的情況。2021年內蒙古呼倫貝爾市莫力達瓦旗永安（小型）、新發(fā)（中型）兩座水庫連潰，就有永安（小型）水庫防洪標準低，其潰決造成新發(fā)（中型）水庫洪峰突然加大、超出泄流能力的客觀因素。對于中小型防洪標準偏低的水庫大壩，防洪應急措施除常規(guī)壩頂堆沙袋等臨時加高應急措施外，應急預案中研究設置非常溢洪道或非常有控制破壩措施或許是防止漫壩潰壩、減少損失的經濟有效的手段。

3.4 切實做好大壩安全監(jiān)測和信息化工作，堅持全生命周期動態(tài)管理

一是要提高監(jiān)測工作水平、保證質量。監(jiān)測是大壩安全管理的耳目，監(jiān)測結果（含巡視檢查）可以及時發(fā)現關于大壩隱患的蛛絲馬跡，是保證大壩安全的重要手段；監(jiān)測結果及時有效利用，有助于科學分析診斷與正確決策，控制大壩缺陷發(fā)展，消除安全隱患。優(yōu)秀的大壩安全監(jiān)測工作既能保證監(jiān)測系統(tǒng)的完備性、可靠性，又能保證監(jiān)測結果應用的及時性、專業(yè)性，助力盡早發(fā)現大壩安全問題和隱患并及時處理。然而由于電廠崗位編制限制，大壩安全監(jiān)測工作常通過外委的方式開展，存在以包代管、放任監(jiān)測工作質量低下的情況，具體表現在監(jiān)測項目不完備、在測儀器不定期率定、測得數據可靠性不甄別、儀器監(jiān)測與巡視檢查不統(tǒng)籌對比、監(jiān)測數據不能及時整編分析等亂象。美國湯溯大壩失事的教訓警醒人們，有時監(jiān)測失誤也會釀成大禍。監(jiān)測系統(tǒng)的評價鑒定、監(jiān)測儀器的檢查率定、監(jiān)測設施的運行維護都十分重要。監(jiān)測結果不光是大壩安全管理的耳目，監(jiān)測數據的準確可靠事關大壩安全性評價，更事關大壩安全，必須提高水平、保證質量。

二是一定要用好信息化手段。監(jiān)測是基礎工作，監(jiān)控大壩安全需要及時處理海量的監(jiān)測數據，沒有有效的工具和手段提高效率和管理水平，便達不到及時監(jiān)控安全的目的。能源局大壩中心多年的實踐表明，大壩安全信息化管理十分重要。隨著越來越多的水電站大壩納入安全管理，管理跨度越來越大。2006年以來，能源局大壩中心持續(xù)推進大壩安全信息化建設，除自身建成了水電站大壩安全監(jiān)察主系統(tǒng)外，還督促注冊備案大壩同步開展信息化建設工作，基本實現了注冊備案大壩安全信息的遠程采集和傳輸、遠程管理和診斷、遠程預警和反饋，初步實現了對大壩主要部位、關鍵項目的實時監(jiān)控和動態(tài)管理，為大壩安全實行風險管理與應急管理提供保障。

三是必須持之以恒做好大壩安全全生命周期動態(tài)管理。大壩在運行過程中持續(xù)承受著水壓力、滲透壓力等巨大荷載，不斷遭受滲流、溶蝕、沖刷、凍融等損害，隨著運行年限的增長，筑壩材料日趨老化，老化病害會對大壩結構的穩(wěn)定及強度產生影響，從而影響大壩運行的安全性和耐久性。當前正常不能代表今后不出問題，壩工史上的潰壩都是蓄水一段時間，甚至是在十幾年甚至幾十年后才發(fā)生的。總結世界壩工史上的失事教訓，幾乎每一座大壩的失事都有跡可循和存在管理漏洞。比如：法國馬爾帕塞拱壩潰壩調查發(fā)現，失事前幾個月大壩拱冠梁底部徑向位移增大10 mm，且右壩下游20 m處有水滲出；意大利瓦依昂滑坡毀滅了瓦依昂工程，但該滑坡的監(jiān)測結果顯示了水平位移累計值、變化速率、測壓管水位持續(xù)增大。在大壩運行的全生命周期內，對其變形、滲流、應力應變、環(huán)境量等進行監(jiān)測和巡視檢查，可以及時發(fā)現大壩安全性態(tài)惡化的蛛絲馬跡和趨勢性變化。俄羅斯薩揚舒申斯克水電站事故完全是由于運行維護漏洞，設備年久失修，監(jiān)測儀器、電源不可靠，工作中要重視和加強儀器、設備、電源的日常檢查維護。潰壩是大壩運行過程中的突發(fā)性事故，發(fā)生時往往已無法挽回。但是，潰壩通常是某些不安全因素由量變到質變、事故因素鏈條聯通的結果，危險發(fā)展過程有跡可循，可以認知和防范，客觀上為通過大壩安全監(jiān)督管理防范潰壩提供了可能。水電人的任務就是遵循客觀規(guī)律，一刻不能松懈地做好各項日常運行維護和監(jiān)督管理工作，及早發(fā)現安全隱患，防患于未然。

4 結語

水電站大壩安全監(jiān)督管理的實踐表明，加強大壩全生命周期的運行檢查維護與建設一座大壩同等重要，切不可重建輕管。大壩安全注冊、大壩安全定期檢查、監(jiān)測監(jiān)控、補強加固管理、應急管理、退役管理是大壩安全監(jiān)督管理的重要環(huán)節(jié)，缺一不可?，F場檢查與遠程管理相結合的管理工作格局是高效科學的監(jiān)管手段。大壩安全管理必須堅持以風險管理的理念安排工作和配置資源；應急管理是降低社會風險和經濟風險的兜底措施，一定要做實做細。大壩安全要堅持全生命周期的動態(tài)和持續(xù)管理。事實證明，只要法律法規(guī)完善、體制機制有效、人財物資源保障、科學專業(yè)管壩，杜絕漫壩潰壩、實現國家水安全戰(zhàn)略目標是可能的。