□ 劉德峰

小型水庫遭破壞的危險(xiǎn)主要是潰壩風(fēng)險(xiǎn)，因此需要進(jìn)行潰壩風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別。危險(xiǎn)來自內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因是指水庫樞紐建筑物自身存在的問題；外因是指洪水、地震、人為失誤等因素導(dǎo)致的水庫大壩破壞。危險(xiǎn)識(shí)別是識(shí)別可能引起水庫大壩破壞的所有危險(xiǎn)。把所有可能的危險(xiǎn)都找出，然后確定其對(duì)大壩的危害程度。導(dǎo)致水庫大壩破壞的危險(xiǎn)有些比較明顯，如洪水、地震、庫水位急劇下降、大壩滑坡，有些則不太明顯，如操作人員失誤、故意破壞、戰(zhàn)爭(zhēng)破壞、火災(zāi)、水庫邊坡滑坡、雷擊、大風(fēng)、火山活動(dòng)等。本文通過對(duì)歷史潰壩資料的統(tǒng)計(jì)分析，得出水庫潰壩的主要原因，在此基礎(chǔ)上分析水庫的潰壩原因和潰壩模式及主要潰壩路徑，為小型水庫大壩的潰壩概率的確定奠定基礎(chǔ)，并為其除險(xiǎn)加固提供依據(jù)。

一、歷史潰壩資料統(tǒng)計(jì)

根據(jù)1954～2008年的統(tǒng)計(jì)資料，我國(guó)已發(fā)生潰壩的3462座水庫中，小型水庫有3336座，占潰壩總數(shù)的96.4%，其中?。?）型水庫668座，?。?）型水庫2668座。

（一）?。?）型水庫潰壩資料統(tǒng)計(jì)。1954～2008年，全國(guó)?。?）型水庫潰壩40座以上的省(區(qū))分別有新疆、四川、陜西、山西、云南、黑龍江，潰壩概率為9.601×10-4。55年中有兩個(gè)潰壩高峰，其一是1960年前后，1959年、1960年、1961年，年潰壩概率分別為49.06×10-4、44.97×10-4、41.56×10-4。其二是1973年前后，1973年和1972年的潰壩概率分別為51.79×10-4、27.94×10-4。出現(xiàn)潰壩高峰的主要原因是，1960年前后屬于蓄水初期，而且在特定的歷史條件下，疏于管理；1973年前后主要是管理問題。1980年后隨著管理的加強(qiáng)，年潰壩概率明顯持續(xù)下降，近30年內(nèi)潰壩概率為2.777×10-4，低于1954～2008年間的年平均潰壩概率的三分之一。

表1 小型水庫在不同時(shí)期的年平均潰壩概率（×10-4）

表2 按壩高統(tǒng)計(jì)潰壩的比例

表3 小型水庫潰壩原因

（二）小（2）型水庫潰壩資料統(tǒng)計(jì)。1954～2008年，潰壩100座以上?。?）型水庫的有11個(gè)省（市、自治區(qū)），150座以上有5個(gè)省。1973年的年潰壩率已高達(dá)72.5×10-4。1982年加強(qiáng)管理后，潰壩概率下降為0.763×10-4。

（三）不同時(shí)期潰壩概率的比較。不同時(shí)期的潰壩概率不同。表1是小型水庫在不同時(shí)期的年平均潰壩概率（注：計(jì)算時(shí)統(tǒng)計(jì)?。?）型水庫15126座，?。?）型水庫67874座）。

（四）壩型的潰壩情況統(tǒng)計(jì)。表2是對(duì)已潰決小型水庫壩型統(tǒng)計(jì)所占的潰壩比例。均質(zhì)壩、心墻壩、土石混合壩均稱為土石壩，已潰壩中土石壩占97.8%。由此可知，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，防止或減少潰壩，必須重點(diǎn)研究土石壩潰決的原因和機(jī)理。

表4 導(dǎo)致大壩漫頂?shù)闹饕?/p>

二、小型水庫潰壩原因及分析

（一）小型水庫潰壩主要原因。根據(jù)歷史潰壩資料的分析得出我國(guó)小型水庫潰壩原因（見表3）。由此表可知，我國(guó)已潰壩的潰壩原因主要有洪水漫頂、各種大壩質(zhì)量引起的潰壩、管理不當(dāng)及其他。其中最主要的是漫壩和質(zhì)量引起的潰壩。

（二）潰壩原因分析。對(duì)表3列出的多種潰壩原因進(jìn)行深入分析后得出如下結(jié)論：

1. 漫頂導(dǎo)致潰壩。很多原因可以導(dǎo)致漫壩，進(jìn)而發(fā)展為潰壩。往往一座水庫大壩的漫頂是多種原因共同作用的結(jié)果。主要原因概括如下（見表4）。對(duì)于已潰決的大量小水庫來說，集中暴雨、防洪標(biāo)準(zhǔn)低、上游水庫潰決、溢洪道泄流能力不足是最主要的原因。

2.滲流破壞導(dǎo)致潰壩。滲流破壞是土石壩中最常見的病險(xiǎn)癥狀之一。大壩潰決的一種表現(xiàn)為集中滲流，逐漸發(fā)展成為管涌、流土，沖刷周邊通道，坍塌不斷擴(kuò)大，管涌無法控制而最終潰壩。另一種是異常滲流導(dǎo)致浸潤(rùn)線抬高，壩后大面積散浸，使得下游壩體穩(wěn)定性下降而導(dǎo)致滑坡，引起壩頂高程不足，庫水漫溢而潰壩。由于滲流破壞而導(dǎo)致潰壩的原因是多方面的，表5列出了滲流破壞的主要原因。

表5 導(dǎo)致滲流破壞的主要原因

3.結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致潰壩。結(jié)構(gòu)破壞包括兩大部分，即壩體過度變形造成的大壩裂縫和大壩整體失穩(wěn)。幾乎所有的大壩都有裂縫，關(guān)鍵是是否會(huì)發(fā)展成為大壩潰決的因素。裂縫都有個(gè)發(fā)展過程，一旦裂縫發(fā)展到某種程度，就可能成為大壩潰決的隱患。如果裂縫是貫穿性的橫向裂縫，則可能成為集中滲流通道，導(dǎo)致大壩滲流沖刷破壞，可能潰決。即使是表層裂縫，雖然在正常高水位以上，但洪水期庫水位上升時(shí)，也有可能成為過水通道，危及安全。而且汛期多水，雨水滲入裂縫，將加速裂縫的發(fā)展。如果是縱向裂縫，則可能是壩體整體破壞的前兆。如果裂縫兩端向上游或下游發(fā)展，則更有整體滑動(dòng)的可能；再遇到汛期雨水多，雨水進(jìn)入裂縫，將加速滑動(dòng)的發(fā)生。如果是水力劈裂的水平裂縫，屬于深層內(nèi)部裂縫，難以發(fā)現(xiàn)，危險(xiǎn)性較大，即使沒有發(fā)展成為貫穿性裂縫，但此時(shí)坡降加大，也較易發(fā)展為集中滲漏通道。

4.溢洪道、壩下涵管破壞導(dǎo)致潰壩。溢洪道破壞是指溢洪道質(zhì)量差，在泄洪過程中被沖毀，或者由于溢洪道和壩體、壩基結(jié)合不好，發(fā)生接觸沖刷導(dǎo)致溢洪道沖毀。溢洪道上閘門和結(jié)構(gòu)方面的問題、溢洪道滑塌引起潰決部分包括在漫頂部分。

我國(guó)小水庫壩下埋管隱患嚴(yán)重、質(zhì)量差，襯砌不好、埋管周圍碾壓不實(shí)，和壩體結(jié)合部位無截滲環(huán)等防滲措施，還有的改變功能，用作壓力管道。種種隱患造成了壩下埋管的損壞而導(dǎo)致潰壩。

5.其他原因?qū)е聺?。其他原因主要包括：管理、設(shè)計(jì)不當(dāng)，庫區(qū)塌方，水庫淤積，人為破壞。

三、潰壩模式和潰壩路徑分析

潰壩模式分析是水庫大壩風(fēng)險(xiǎn)分析過程中的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)各種可能出現(xiàn)的外荷載，分析在荷載作用下，大壩組成部分（包括擋水、輸水、泄水建筑物及附屬建筑物）可能出現(xiàn)的破壞形式，并分析是否可能發(fā)展成為潰壩事件，最終形成從荷載——建筑物——破壞——潰壩的途徑。水庫大壩潰決是在內(nèi)部薄弱環(huán)節(jié)和外部荷載共同作用下發(fā)生的，可能方式很多。內(nèi)部薄弱環(huán)節(jié)的存在和外部荷載的出現(xiàn)都具有不確定性，不同的荷載組合會(huì)出現(xiàn)不同的潰決模式。如果在水庫大壩發(fā)生潰決事故前就能夠分析出可能發(fā)生的潰決方式和可能性，則對(duì)于水庫大壩的安全將會(huì)起到?jīng)Q定性的作用，可以有針對(duì)性地預(yù)防潰壩災(zāi)害和減少潰壩帶來的損失。

根據(jù)上文對(duì)我國(guó)已潰壩情況的分析，可以總結(jié)出小型水庫主要的潰決模式如下：

汛期由于無泄洪設(shè)施或泄量不足、壩頂高程不足、閘門故障等原因引起漫壩；汛期壩體、壩基或壩下埋管滲透破壞導(dǎo)致潰壩；汛期由于溢洪道沖毀或壩體滑坡導(dǎo)致潰壩；非汛期壩體、壩基或壩下埋管滲透破壞、生物破壞導(dǎo)致潰壩；地震導(dǎo)致潰決；操作失誤、破壞等人為因素導(dǎo)致潰壩。

由于我國(guó)95%以上的小型水庫為土石壩，根據(jù)小水庫特點(diǎn)和潰壩原因，對(duì)小型土石壩的可能潰壩模式進(jìn)行初步分析后得到以下六大類潰決模式和19種可能的土石壩潰決路徑，詳見表6。對(duì)某一小水庫來說，大壩特性不同，內(nèi)部環(huán)節(jié)不同，潰決模式和破壞路徑都會(huì)有所區(qū)別。

表6 小型水庫主要潰壩模式和潰壩路徑

四、結(jié)語

本文在歷史潰壩資料分析的基礎(chǔ)上對(duì)小型水庫大壩常見的潰壩機(jī)理和潰壩模式進(jìn)行了分析，為小型水庫大壩的潰壩概率的確定奠定了基礎(chǔ)。本文理論成果為正在開展小型水庫大壩安全鑒定和除險(xiǎn)加固工作提供了理論依據(jù)。作者建議在利用本文理論成果時(shí)，一定要認(rèn)真分析安全鑒定資料并且要借助專家的經(jīng)驗(yàn)。