趙雪瑩, 王昭升,2, 盛金保,2, 王仁鐘,2
(1.南京水利科學(xué)研究院,210029,南京;2.水利部大壩安全管理中心,210029,南京)
小型水庫(kù)對(duì)保障我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、糧食安全、農(nóng)村社會(huì)穩(wěn)定等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)已建小型水庫(kù)84 052座,占水庫(kù)總數(shù)的95.65%(不含臺(tái)、港、澳地區(qū))。約90%小型水庫(kù)建設(shè)于20世紀(jì)50—70年代,近95%為土石壩,普遍存在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低、工程質(zhì)量差等缺陷,管理落后,汛期險(xiǎn)情多,潰壩事件時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅下游生命財(cái)產(chǎn)安全。20世紀(jì)80年代以后,通過(guò)建立健全法規(guī)、加強(qiáng)監(jiān)督檢查、落實(shí)責(zé)任制等措施加強(qiáng)了大壩安全管理工作,小型水庫(kù)安全狀況明顯改善,但仍有造成重大人員傷亡的潰壩事故發(fā)生。正確認(rèn)識(shí)小型水庫(kù)狀況,保障下游安全是小型水庫(kù)安全管理的重要內(nèi)容。
本文重點(diǎn)對(duì) 1990—2013年的306座小型水庫(kù)潰壩信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
①潰壩數(shù)量最多的為云南省61座,其次為吉林、廣東、湖南、廣西、新疆等?。ㄗ灾螀^(qū)),均在20座以上。從時(shí)間分布看,主要集中于20世紀(jì)90年代,10年間共潰壩246座,最多年份為1994年,潰壩54座。進(jìn)入2000年以后,潰壩數(shù)量明顯減少,統(tǒng)計(jì)為60座。
②24年中潰壩數(shù)量約占小型水庫(kù)數(shù)量的0.37%,平均年潰壩率為1.54E-4。潰壩數(shù)量與本省小型水庫(kù)總數(shù)比值最高的省份依次為寧夏、新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、海南、青海、云南,均在1%以上,平均年潰壩率在4.17E-4以上。
③潰壩壩型主要為土石壩,為壩型明確案例的75.2%;壩型信息欠缺的約占19.3%,根據(jù)破壞信息判斷大多也為土石壩;其他壩型主要為堆石壩、拱壩、砌石壩、條石壩等,僅占潰壩總數(shù)的5.6%。
④潰壩破壞的主要原因?yàn)槁數(shù)?79例,占潰壩總數(shù)的58.5%;質(zhì)量問(wèn)題的100例,占潰壩總數(shù)的32.7%;管理不當(dāng)?shù)?例,占潰壩總數(shù)的2.3%;其他原因20例,占潰壩總數(shù)的6.5%。結(jié)果表明,潰壩對(duì)象、潰壩破壞原因比例與歷史統(tǒng)計(jì)結(jié)果相近。漫頂潰壩案例表明,小型水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)存在不足。我國(guó)小型水庫(kù)多集中于長(zhǎng)江、淮河及珠江流域,位于經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的省份。小型水庫(kù)洪水計(jì)算多依據(jù)圖集查算,而圖集是以歷史暴雨資料為基礎(chǔ)的,新圖集往往滯后,伴隨人類(lèi)活動(dòng)的增加,水庫(kù)流域下墊面條件正在發(fā)生較明顯的變化,近年南方強(qiáng)降雨也有多發(fā)跡象,汛期漫頂破壞及漫頂險(xiǎn)情時(shí)有發(fā)生,開(kāi)展暴雨洪水研究十分必要。
⑤最大壩高、集水面積、庫(kù)容信息完整的潰壩水庫(kù)165例統(tǒng)計(jì)分布見(jiàn)圖1,可見(jiàn)潰壩案例基本集中于庫(kù)容100萬(wàn)m3以下、集水面積50km2、壩高30 m以下的小 (2)型水庫(kù),為138例,占165座水庫(kù)的83.6%。說(shuō)明?。?)型水庫(kù)安全狀況差,應(yīng)為重點(diǎn)管理對(duì)象。
近期水庫(kù)潰壩率較低,反映了強(qiáng)化水庫(kù)防汛負(fù)責(zé)制與安全管理責(zé)任制的作用。但仍有部分小型水庫(kù)潰壩的現(xiàn)實(shí)也反映出存在一定問(wèn)題,主要體現(xiàn)在管理不到位,工程質(zhì)量差,或防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足要求,技術(shù)認(rèn)識(shí)不到位。更深層次上反映的是小型水庫(kù)產(chǎn)權(quán)、管理權(quán)不清、管理模式僵化、工作不實(shí)的問(wèn)題。
多由泄洪能力不足或泄洪通道堵塞導(dǎo)致。306例潰壩案例中明確為超標(biāo)準(zhǔn)洪水破壞的有150例,約占總數(shù)的49%。大壩安全鑒定表明,一些小型水庫(kù)溢洪道尺寸偏小,泄洪能力不足。因上游水庫(kù)潰壩洪水入庫(kù)導(dǎo)致潰壩,也值得注意。如浙江永嘉的白水際水庫(kù)為小(1)型心墻壩,因上游十八垅水庫(kù)失事洪水入庫(kù),導(dǎo)致潰壩。
工程質(zhì)量問(wèn)題是引起小型水庫(kù)潰決的第二大因素,質(zhì)量問(wèn)題包括主要建筑物壩體、涵洞、溢洪道的質(zhì)量,以及建筑物壩基和建筑物連接部位的質(zhì)量。如甘肅省于家海子水庫(kù)為?。?)型土壩,因大壩填土質(zhì)量差,輾壓不實(shí),春季晴天潰壩。湖南省佛光水庫(kù)為小 (2)型均質(zhì)土壩,因涵洞漏水潰決。福建省莆明水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,雨后潰決,主要原因是壩體與山坡接合差且壩體夯筑不實(shí)。浙江省沈家坑水庫(kù)為?。?)型土壩,因裂縫滲漏遇臺(tái)風(fēng)降雨潰壩。
土石壩及與穿壩建筑物接合部位滲漏,是工程質(zhì)量中的突出問(wèn)題,故單獨(dú)說(shuō)明。與滲漏有關(guān)的潰壩案例59例,占總數(shù)306座的19.3%。有關(guān)案例提醒我們?cè)诮ㄔO(shè)管理中應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)相關(guān)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。
如黑龍江省星火水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,因溢洪道兩側(cè)接觸滲漏潰壩。云南省拉里山水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,因新老壩體接合處滲漏導(dǎo)致滑坡而潰決。新疆的第二水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,閘室處壩體發(fā)生管涌,形成滲水通道,造成閘室整體沉陷,壩體潰決。另外如近年除險(xiǎn)加固中的八一、小海子、崗崗等水庫(kù)潰壩,都是由于接觸滲漏破壞所致。
管理不當(dāng)是一個(gè)不可忽視的重要因素。管理失察或應(yīng)對(duì)不力,就會(huì)出現(xiàn)違規(guī)施工、盲目運(yùn)用的情況,包括維護(hù)運(yùn)用不良、超蓄及溢洪道筑堰、閘門(mén)未開(kāi)、無(wú)人管理,出現(xiàn)險(xiǎn)情不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置等。
如云南三臺(tái)城水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,無(wú)人管理,暴雨后潰壩。云南梅子阱水庫(kù)為小(2)型,水庫(kù)高水位運(yùn)行,盲目超蓄,溢洪道上建有臨時(shí)攔水壩無(wú)法泄洪,潰決事故發(fā)生時(shí)管理人員不在場(chǎng)。廣東北渠水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,因在溢洪道上違章修筑土堰,抬高蓄水位,導(dǎo)致潰壩。四川會(huì)理的大路溝水庫(kù)為?。?)型均質(zhì)土壩,因蟻害侵蝕、大壩管涌潰壩。吉林樺甸大河水庫(kù)為?。?)型黏土心墻壩,因泄洪閘無(wú)法開(kāi)啟,漫頂潰壩。
綜上可見(jiàn),小型水庫(kù)安全管理應(yīng)落實(shí)專(zhuān)業(yè)人員管理,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,要加強(qiáng)小型水庫(kù)的抗洪能力及應(yīng)急保障能力,重視巡視檢查與應(yīng)急能力建設(shè),保障工程安全。
目前標(biāo)準(zhǔn)中,小型水庫(kù)的等別劃分對(duì)下游后果影響考慮少,較難適應(yīng)以人為本的治水發(fā)展思路。小型水庫(kù)主要后果影響因素包括:壩高(水頭)、庫(kù)容、風(fēng)險(xiǎn)人口、生命損失、經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)與環(huán)境影響等方面。
圖1 潰壩案例壩高、集水面積、庫(kù)容分布
目前待發(fā)布的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水庫(kù)大壩風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)》,參照《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令第493號(hào))將水庫(kù)大壩安全分為四類(lèi):特別重大、重大、較大、一般,具體見(jiàn)表1。
分析認(rèn)為,采用《生產(chǎn)安全事故報(bào)告和調(diào)查處理?xiàng)l例》中的人員死亡與經(jīng)濟(jì)損失作為水庫(kù)大壩 (潛在)后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是合適的。盡管后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中的生命損失和經(jīng)濟(jì)損失是根據(jù)假設(shè)計(jì)算而來(lái),并不是實(shí)際損失,但是以此劃分體現(xiàn)了后果的可能?chē)?yán)重程度,也與現(xiàn)行法規(guī)一致。
小型水庫(kù)一般靠近聚居地,下游一般有村鎮(zhèn),風(fēng)險(xiǎn)人口較多。在遭遇潰壩等重大應(yīng)急事件時(shí),這些風(fēng)險(xiǎn)人口屬于需要緊急轉(zhuǎn)移安置的人員。而水庫(kù)突發(fā)事件人員轉(zhuǎn)移的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)影響較大,如新疆八一水庫(kù)、卡馬水庫(kù)均造成了很大的社會(huì)影響,有必要對(duì)此劃定標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)已有資料與報(bào)道,近10年的部分水庫(kù)出險(xiǎn)或潰壩應(yīng)急轉(zhuǎn)移人口分布見(jiàn)圖2,平均轉(zhuǎn)移人數(shù)約5 663人。
根據(jù)圖2,對(duì)水庫(kù)大壩而言,宜按3 000人作為重大事件,作為后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類(lèi)的下限。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)人口超過(guò)30 000人時(shí),應(yīng)為特別重大事件,作為后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類(lèi)的下限。而300~3 000人之間是多發(fā)事件所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移人口數(shù)量,可考慮作為后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類(lèi)。低于300人時(shí)可作為一般事件,作為后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)。綜合考慮采用上述風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移人口分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是基本合適的。最終確定的小型水庫(kù)后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。
對(duì)1990年后我國(guó)小型水庫(kù)潰壩案例進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)分析,潰壩水庫(kù)較集中于?。?)型,洪水漫頂與質(zhì)量問(wèn)題仍是潰壩的主要原因?;谝寻l(fā)生的應(yīng)急事件轉(zhuǎn)移人口,提出了包含風(fēng)險(xiǎn)人口的后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。建議加快推進(jìn)小型水庫(kù)管理制度改革,明確產(chǎn)權(quán)與管理權(quán),實(shí)行專(zhuān)業(yè)化、社會(huì)化管理模式,依法監(jiān)督,推進(jìn)定期安全評(píng)估、除險(xiǎn)加固、降等或報(bào)廢工作;應(yīng)按小型水庫(kù)后果分類(lèi)開(kāi)展小型水庫(kù)的設(shè)計(jì)工作,重視小型水庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)研究。
圖2 水庫(kù)突發(fā)事件應(yīng)急轉(zhuǎn)移人口分布
表2 小型水庫(kù)后果分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)(定量)
[1]2011年中國(guó)水利年鑒[M]北京:中國(guó)水利水電出版社,2012.
[2]蔣金平,楊正華.中國(guó)小型水庫(kù)潰壩規(guī)律與對(duì)策[J].巖土工程學(xué)報(bào),2008,30(11).