近年國內(nèi)水電站典型事故原因分析與警示

王輝義，劉德明

（1.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江 杭州，311122；2.杭州國電大壩安全工程有限公司，浙江 杭州，310014）

水電站多建設(shè)在山川河谷，地質(zhì)條件復(fù)雜，受天氣影響大，一旦失事，后果不堪設(shè)想。筆者總結(jié)了2016年以來5起典型的國內(nèi)水電站事故或安全事件，這些水電站事故或安全事件直接誘因均為強降雨、大洪水、地質(zhì)等客觀因素，但主觀因素卻各有不同。筆者梳理了這些水電站事故的前因后果，探討了事故發(fā)生的深層原因，希望以此為鑒，為今后水電站管理提供警示。

1 事故案例成因與警示

1.1 貴州A電站水庫漫壩事故

貴州A水電站位于黎平縣雙江鄉(xiāng)，大壩為混凝土埋石薄拱壩，最大壩高63 m，庫容為975萬m3。壩后式廠房，裝機容量5 MW。

1.1.1 事件過程及影響

2016年6月10日上午，雙江河流域遭遇特大暴雨，暴雨集中在6 h內(nèi)，產(chǎn)生較大洪水，洪水在很短時間內(nèi)漫過壩頂，導(dǎo)致大壩下游的電站廠房、設(shè)備、進廠交通、下游民房均被沖毀，社會影響較為惡劣。

1.1.2 原因分析及警示

在日常養(yǎng)護時，工作人員將潤滑油刷子掉到閘門門槽里，未及時取出，導(dǎo)致洪水來臨時閘門無法打開，系責(zé)任心不強、疏忽大意所致；洪水來臨前，電站領(lǐng)導(dǎo)為了多發(fā)電，水庫超汛限水位2 m運行，在接到上級主管部門要求降到汛限水位的通知后，沒有服從調(diào)度命令，系該領(lǐng)導(dǎo)法律觀念淡薄，沒有服從上級主管部門防汛調(diào)度；險情來臨后，眼見洪水上漲，報汛設(shè)備信號突然中斷，無法進行正常信號傳輸，其原因為通信線安裝高度太低，被洪水沖斷，造成后續(xù)救災(zāi)工作不力。

本次事故，除了暴雨洪水自然因素之外，更多的是運行人員不按規(guī)程操作所致，如果水庫能按汛限水位運行，日常養(yǎng)護人員能將卡在閘門門槽中的刷子及時取出，都能避免這次事故的發(fā)生。水電站運行管理中，領(lǐng)導(dǎo)層應(yīng)依法決策，作業(yè)層應(yīng)按規(guī)操作，工作人員提高思想認識、各司其職，以防同類事故再次發(fā)生。

1.2 云南某水電站爆燃事故

云南某水電站為跨流域、混合式開發(fā)的電站，水庫總庫容2.71億m3，電站總裝機容量201 MW。大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高115 m，泄洪建筑物為右岸泄洪洞和左岸泄洪排沙洞。

1.2.1 事件過程及影響

2020年5月29日10時許，電站運行操作人員到達泄洪排沙洞，開展沖沙作業(yè)準(zhǔn)備和監(jiān)督監(jiān)護；11時1分40秒，開始沖沙操作，閘門開始提升；11時5分20秒，工作弧門室開始出現(xiàn)白色霧狀氣體，并且越來越濃；11時9分12秒，在操作柜附近出現(xiàn)藍色火焰，瞬間引燃閘門操作室內(nèi)甲烷可燃氣體，發(fā)生爆炸，緊接著火焰?zhèn)鬟f到交通通風(fēng)洞等空間發(fā)生二次燃爆。事故造成7人死亡、4人受傷，直接經(jīng)濟損失約1 579萬元。

1.2.2 原因分析及警示

電站左岸泄洪沖沙洞事故檢修閘門和工作閘門之間有壓隧洞長263.7 m，事故閘門長期開啟，工作閘門長期處于關(guān)閉狀態(tài)。庫區(qū)多年網(wǎng)箱養(yǎng)魚殘余的飼料、腐敗樹枝葉等有機物沉積到水庫底部淤泥中產(chǎn)生甲烷，部分含甲烷的淤積物進入泄洪沖沙洞，在工作閘門開啟后，擾動有壓隧洞內(nèi)淤泥，使可燃性氣體迅速釋放，在洞內(nèi)氣流的帶動下進入工作弧門操作室并彌漫至交通通風(fēng)洞，達到燃爆極限范圍，最終引發(fā)燃爆。

本次事故是一起因異常環(huán)境條件導(dǎo)致的甲烷爆炸事故，該事故具有突發(fā)性、隱蔽性、偶然性，在世界水電站運行史中首次碰到，日常運行檢修過程中難以預(yù)判。這次事故具有特別的警示性，即現(xiàn)行運行監(jiān)測、檢查標(biāo)準(zhǔn)不能完全檢查出方方面面的風(fēng)險因素，日常運行除應(yīng)嚴格履行操作程序外，還應(yīng)加強對水文地質(zhì)生態(tài)環(huán)境條件的觀察，爭取早發(fā)現(xiàn)，避免此類事故發(fā)生。

1.3 甘肅某水電站水淹廠房事件

甘肅某水電站位于迭部縣旺藏鄉(xiāng)，地處白龍江干流，最大壩高62 m，設(shè)計水頭114 m，電站裝機容量81 MW。

1.3.1 事件過程及影響

2020年8月18日凌晨3時許，由于該地區(qū)連日強降雨，白龍江支流多爾溝河道邊坡局部滑坡，洪水中有樹木等漂浮物，多爾溝內(nèi)3處跨河公路涵洞進口壅水，水位抬升，形成堰塞湖，回水長度約5 km，壅水量約300萬m3。8時53分開始，堰塞湖1號、2號涵洞處路堤開始潰塌，水位持續(xù)上漲。11時，高填方路堤決口、坍塌，并被洪水沖毀，堰塞湖水量傾瀉而下，多爾溝乃至白龍江干流流量猛增，河道水位暴漲，位于溝口上游白龍江干流上的該電站廠房被淹沒。本次事故除導(dǎo)致本電站廠房被淹、機組設(shè)備受損外，還造成干流下游的花園電站廠房被淹，地方交通中斷，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)，下游人民群眾生命安全受到嚴重威脅。

1.3.2 原因分析及警示

本次事故直接原因是連日降雨，河道下游發(fā)生堰塞湖險情并發(fā)生潰堰，產(chǎn)生瞬時特大洪水，洪水造成白龍江水位陡漲并頂托至位于溝口上游的該電站廠房。除了水文氣象條件外，本次事故還與水電站區(qū)域地形地貌條件有關(guān)，堰塞湖發(fā)生區(qū)域河道剖面多呈“V”字形，兩岸邊坡較陡，存在較厚的覆蓋層，連日降雨引發(fā)洪水，公路涵洞的過流能力不足，形成堰塞湖，最終堰塞湖漫頂潰決。

本電站設(shè)計施工經(jīng)過層層把關(guān)，管理中也未發(fā)現(xiàn)重大問題，主要是大壩下游跨河公路涵洞的行洪能力不足。本次事故警示：水電站防洪安全除自身外，還要關(guān)注上下游流域情況，一旦發(fā)現(xiàn)不利于安全的現(xiàn)象，及時上報，盡快采取防治措施，避免事故發(fā)生。

1.4 貴州B水電站大壩弧門過水事件

貴州B水電站位于遵義市道真縣的芙蓉江上，大壩為碾壓混凝土重力壩，壩高66.4 m，水庫總庫容3 259萬m3。泄水建筑物為5孔泄洪表孔，采用弧形閘門，液壓啟閉操作，電站采用河床式開發(fā)，總裝機容量70 MW。

1.4.1 事件過程及影響

2021年9月16日18時開始，芙蓉江流域遭遇大到暴雨；9月17日3時55分，值班人員發(fā)現(xiàn)水庫水位上漲較快，決定開閘泄洪；4時22分，2號弧門開度至3.5 m，下泄流量800 m3/s，此時實際入庫流量3 342 m3/s，庫水位383.72 m，超過弧門頂部0.22 m，其余4孔弧門閘頂過水，難以開啟；9月17日15時，經(jīng)各級政府協(xié)調(diào)進行錯峰調(diào)度，上游水庫開始控制出庫流量，大壩壩前水位18時左右落至閘門頂以下，18時30分左右提起剩余工作閘門，險情解除。本次事件直接經(jīng)濟損失不大，但對下游電站、村莊的安全也造成了較大威脅，社會影響大。

1.4.2 原因分析及警示

本次事件的主要原因是電站運行管理上出現(xiàn)了一定的失誤，錯失了應(yīng)急處理的最佳時間。洪水來臨后發(fā)現(xiàn)水庫水位上漲過快時，1號、3號、4號、5號弧門未能迅速開啟，當(dāng)洪水漫過閘門后，4扇閘門難以開啟，最終導(dǎo)致此次事件的發(fā)生。

本次事件未造成嚴重后果，但社會影響大，反映出電站日常管理的重要性。水電站日常運行中，需時刻保持高度警惕，嚴密監(jiān)控雨水情信息，做到操作合規(guī)、令行禁止，杜絕疏忽大意、玩忽職守。

1.5 四川某水電站較大透水事故

四川某水電站位于甘孜州丹巴縣，電站廠房距丹巴縣城約2 km，水電站地處大渡河一級支流——小金川，庫區(qū)總庫容330萬m3，采用引水式開發(fā)，額定水頭240 m，裝機容量240 MW。

1.5.1 事件過程及影響

2021年6月，3號機組球閥損壞漏水，需返廠維修，為不影響1號、2號機組正常發(fā)電，電站管理單位決定在3號機組球閥返廠維修期間制作安裝悶頭以作臨時擋水之用。2022年1月10日上午，悶頭完成安裝；1月11日0時至1時20分，引水隧洞和壓力鋼管充水，3號機組壓力鋼管悶頭開始承壓；1月12日13時43分16秒，3號機組壓力鋼管悶頭發(fā)生爆裂，高速水流涌入廠房，造成9人死亡，直接經(jīng)濟損失約4 435萬元。

1.5.2 原因分析及警示

2021年6月27日，3號機組悶頭方案經(jīng)過電站領(lǐng)導(dǎo)逐級審查啟動招標(biāo)，6—10月第一次招標(biāo)流標(biāo)，同年11月啟動第二次招標(biāo)，投標(biāo)人借用他人公司資質(zhì)中標(biāo)，而后投標(biāo)人又找第三方公司采購悶頭，導(dǎo)致此次事故發(fā)生。此次事故原因復(fù)雜，投標(biāo)人與涉事的幾家公司違反招投標(biāo)法，第三方公司加工的悶頭違反GB/T 25198-2010《壓力容器封頭》的標(biāo)準(zhǔn)，拼接焊縫設(shè)置在悶頭高應(yīng)力區(qū)，拼接焊縫未進行打磨和退火處理，導(dǎo)致材料拼接焊縫區(qū)域金相組織向不利方向變化，悶頭體內(nèi)外表面產(chǎn)生微小冷裂紋，材質(zhì)屈服強度、沖擊功、層狀斷裂強度等力學(xué)性能降低，悶頭體脆裂，且加工件較設(shè)計圖紙薄5 mm，最終導(dǎo)致此次事故的發(fā)生。

本次事故，并非自然因素誘發(fā)，而是人為導(dǎo)致，后果十分嚴重。工程無小事，無論是招標(biāo)采購，還是加工檢測，每一環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴格遵守相關(guān)法律、規(guī)范。

2 事故成因綜合統(tǒng)計分析

筆者提到的幾起典型事故均是由多種因素耦合導(dǎo)致，因素分析統(tǒng)計詳見表1。事故肇因既有客觀原因，又有主觀原因，主要歸納如下：

表1 各事故成因綜合分析Table 1 Comprehensive analysis of causes of accidents

（1）降雨洪水雖然為各類事故或事件的第一大誘因，但它本身不構(gòu)成危害，它代表的是從常態(tài)到非常態(tài)的一個轉(zhuǎn)變，在這個轉(zhuǎn)變過程中疊加了地質(zhì)災(zāi)害、工程本身缺陷、人為操作失誤等因素后，引發(fā)后續(xù)事件。

（2）暴雨洪水極易引發(fā)泥石流、堰塞湖等次生災(zāi)害，而這些災(zāi)害的發(fā)生往往難以提前預(yù)估，水利水電工程的特點決定了前期規(guī)劃選址中不可能杜絕這些災(zāi)害的發(fā)生，只有在運行管理階段加強汛期監(jiān)測，早發(fā)現(xiàn)、早上報、早做應(yīng)急準(zhǔn)備，以較小的成本降低此類事故的出現(xiàn)概率或防范事故發(fā)生時的損失擴大。

（3）運行管理人員對風(fēng)險的識別和預(yù)防不夠也占了相當(dāng)大的比重，如管理人員疏忽大意、隱患排查未定期開展、管理制度不完善、操作人員素質(zhì)不高、安全培訓(xùn)的專業(yè)性和針對性不夠等。

（4）相關(guān)人員存在主觀違規(guī)違法等現(xiàn)象，如操作人員未按操作規(guī)程作業(yè)、領(lǐng)導(dǎo)為多發(fā)電而超汛限水位運行、采購的配件質(zhì)量不合格等，這些人為因素都是事故發(fā)生的潛在原因，一旦遇到突發(fā)情況，往往難以應(yīng)對。

3 結(jié)語

水電站運行條件復(fù)雜多變。客觀方面，受氣象、地質(zhì)條件影響很大，暴雨洪水及由其引發(fā)的泥石流、堰塞湖等次生災(zāi)害是事故的直接原因，防洪防汛仍是第一要務(wù)；主觀方面，運行管理和日常維護消缺不到位也是事故發(fā)生的主要原因，事故發(fā)生前未能及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，事故發(fā)生時未能正確應(yīng)對、采取有效措施，最終只能目睹事態(tài)一步步擴大、惡化，造成嚴重后果。水電站多建設(shè)在深山峽谷，客觀原因注定難以避免，只有加強各階段參與者對潛在風(fēng)險認識，提高運行人員管理水平，才能降低事故發(fā)生的概率，減輕事故的后果。