大型水庫死庫容應急運用的實踐與思考

□ 魏恒志（河南省白龜山水庫管理局）

0 引言

大型水庫死庫容的設計都是安全合理的，隨著極端天氣現象的增多和水資源的匱乏，有效應對極端缺水情況已成為水利管理者面臨的現實問題。白龜山水庫今年連續動用死庫容，在應急供水和工程安全防護方面，進行了有效的嘗試。

1 死庫容運用的必要性

白龜山水庫是平頂山市城區唯一地表集中式飲用水水源。從今年初至7月9日連日干旱使庫水位已降至97.63m，距離死水位僅0.13m，由于昭平臺水庫水位也接近死水位，無法再調水，天氣預報近期仍無有效降雨，供水需水形勢極其嚴峻。白龜山水庫主要供給城區居民生活用水和工業用水。城市工業生活日用水40萬m3，其中自來水用量25萬m3，而備用水源僅能提供每日4萬m3水量。為確保平頂山市生活用水需要及社會穩定，動用死庫容供水是必需的。

2 死庫容運用的可行性

2.1 上游黏土鋪蓋情況

白龜山水庫大壩黏土鋪蓋，根據歷次地質勘查資料，大壩上游黏土鋪蓋是連續的，無高差突變，黏土鋪蓋順河向長度為85～100m，大壩黏土鋪蓋頂高程為93.50～94.50m，主壩部分壩段鋪蓋高程達到了95.50m，經過多年運行，鋪蓋上面有1.00m左右的淤積厚度。歷次探測和今年水下摸查認為:大多數裂縫變淺變窄，縫被淤填，甚至淤平，表明黏土鋪蓋及壩基壤土的固結已基本完成，鋪蓋裂縫問題一般不再對壩基的滲流安全構成威脅。

2.2 大壩觀測資料分析

根據LC1000X56號測壓管資料，2014年4月16日至5月14日，庫水位由98.18m下降至97.84m，下降了0.34m；管水位由89.60m下降至89.56m，下降了0.04m，壩體內水位下降速度小于庫水位下降速度。因此當庫水位下降時，壩體仍維持較高的浸潤面；水庫水位降落的速度越快，壩體內的浸潤面位置越高，對壩體穩定性的影響越大。只要合理控制庫水位下降幅度，將有利于壩體穩定。

2.3 大壩邊坡穩定復核

以0+800和1+450斷面進行穩定計算分析。壩體及壩基各土層參數如表1。

計算工況設定三種:工況1:汛限水位101.00m降至96.50m；工況2:水位97.50m降至97.00m；工況3:水位97.50m降至96.50m。計算結果表明:雖然是穩定的，但計算結果均大于規范規定值1.20。

3 動用死庫容運用方案研究

白龜山水庫管理局組織編制了《河南省白龜山水庫緊急情況下動用死庫容部分水量保證城市供水初步方案》上報省水利廳，省廳組織專家進行了評審并批復，同意動用死庫容應急供水，應急供水水位不得低于97.20m，總批復水量686萬m3。7月18日首次動用死庫容應急供水。

7月22日，王鐵副省長到白龜山水庫檢查指導應急供水工作時，要求抓緊完成白龜山水庫繼續動用死庫容的研究論證及各項準備工作。7月30日，水庫管理局請示繼續動用死庫容應急供水，省防辦批復供水最低水位96.90m。7月30日，白龜山水庫第二次動用死庫容應急供水，批復水量641萬m3。

表2 3種工況壩坡穩定計算成果表

7月31日，水利部建設與管理司副司長徐元明、國家防辦副主任萬海斌帶領專家組到白龜山水庫調研應急供水和水庫大壩工程安全工作。白龜山水庫管理局第三次編制完成了應急供水再次動用死庫容供水方案，經專家論證通過，8月17日批復第三次動用死庫容供水方案，批復水量789萬m3。

4 動用死庫容管理措施

4.1 非工程措施

白龜山水庫管理局編制了《河南省白龜山水庫死庫容運用應急預案》，從組織及技術保障、水雨情預報監測及調度、大壩安全管理、險情預警及搶護、物資保障、水資源保護等多方面細化安排。白龜山水庫管理局印發了《白龜山水庫非正常運行工程巡查辦法》，對動用死庫容應急供水情況下的工程檢查、隱患處置、工程監管、工程巡查范圍、工程巡查內容、工程巡查辦法、巡查工作要求及責任制作了進一步規定。

白龜山管理局印發了《白龜山水庫應急供水的水位運行壩坡保護臨時處置方案》，對工程現狀、處置原則、處置方法及要求、物資設備人力計劃等進行明確。白龜山管理局連續下發緊急通知，對各壩段責任領導、責任科室、責任科長、責任人進行詳細分工，成立了專題工作組和工程巡檢組，認真落實責任，切實有效地完成任務。

4.2 工程措施

攔河壩壩坡黏土層部分裸露，采用厚200mm的石沫覆蓋，并灑水保濕，局部采用土工膜覆蓋，石沫蓋壓。北壩頭大壩與山體連接處庫底裸露部分采用同樣方法處置。順河壩0+000—0+200段情況同攔河壩，處理方法也一樣，目的是保濕，防止土層干縮裂縫。順河壩4+000—7+500段壩前草皮臺地無護面護坡裂縫，采用灑水蓋膜的方法保濕；寬度超過5mm的裂縫進行黏土無壓灌漿，臨時覆膜，上松鋪400mm后的粘土。緊急時采用細土填縫，用水洇實，上松覆黏土。順河壩7+000附近水邊檢查發現有幾個陳舊性土坑，經開挖探查，詢問附近村民，確定是以前炸魚留下的，而且已經淤滿，干縮產生龜裂，采取換土回填夯實處置。

4.3 機械措施

土粒粉碎機:粉碎黏土，以便更好的制漿；泥漿攪拌機:粘土加水充分攪拌均勻，人工填滿裂縫；發電機:提供可靠的動力電源；水泵:對已鋪設石沫的部位和黏土層裂縫部位每天進行抽水噴灑，以保證濕度，防止繼續風干和開裂；傳送斗車:根據工程位置和實際需要，技術人員自行設計和加工了一套電動卷揚機控制的料斗運輸設備，提高了效率。

4.4 技術保障

管理局組織技術力量投入應急供水工作，自行編制了第一次動用死庫容方案；加強調度管理和總結工作，配合設計部門開展第二次、第三次動用死庫容研究，參加論證意見。

水利部建管司、國家防總、中國水利規劃總院、水利部大壩管理中心、省水利廳領導、水利廳總工程師、水利廳防汛督察專員等，多次到現場調研，判斷隱患和確定處置方案。水庫管理局明確一名班子成員負責技術措施的制定，并經過認真討論，形成可操作的方案。

5 動用死庫容調度工程防護效果分析

針對攔河壩上游出現壩坡裸露和順河壩上游坡出現裂縫情況，水庫管理局組織人員進行了摸查，并采取緊急處置措施。防護處置后，攔河壩出現的粘土裸露，因其下層為干砌石護坡，經過覆蓋石沫和土工膜，并灑水防護，沒有出現土層開裂，更沒有發現干砌石層出現隱患，而且壩前粘土鋪蓋尚未裸露，應該是安全而有效的；順河壩102臺地裂縫沒有繼續增大和發展；順河壩100高程以下補強防滲粘土層小裂縫噴水自愈，大裂縫灌漿填充，其上松填40cm黏土后，采取保濕或是防曬措施，對防止裂縫發展繼續都起到了很好的作用。

6 大型水庫動用死庫容調度非正常運用的思考

思考一，水利部《綜合利用水庫調度通則》興利調度規定，遇到特殊干旱年份，水庫管理單位應制定應急供水方案并調減水庫水量供應。白龜山水庫蓄水量嚴重不足，城市需水量大，供需矛盾突出，動用死庫容應急供水符合規定。

思考二，動用死庫容供水，屬水庫非正常運用工況，會對工程產生不利影響，應積極采取措施，進行工程防護和處置。應研究編制《水庫死庫容調度運用規程》，水庫管理單位應該編制《動用死庫容大壩安全應急預案》。

思考三，按照水庫調度規定，動用死庫容時，僅供應城市居民用水，停止非生活用水，然而在實際操作中，往往很難執行，停止工業用水更不易操作。

思考四，河南省水資源總量約414億m3，人均占有量僅440m3，按照聯合國標準，河南已嚴重缺水；平頂山市人均水資源量364m3，低于全省人均水平，水資源嚴重不足，為極度缺水地區。隨著水資源的愈來愈緊缺，極端天氣發生的頻率增加，水利部門應該解放思想，盡早編制《動用死庫容應急供水方案》，明確動用死庫容的量級和最大限度，以及應急供水水庫非正常運用需采取的工程保護措施。

思考五，要建立一套完善、靈活、有效的應急機制，確保分工明確，責任落實，各司其職，民生問題、工程問題同等重要。

總之，今年是白龜山水庫建庫以來首次長時間低水位運行，且首次連續動用死庫容應急供水，首次做低水位工程防護工作，既有教訓吸取，也有經驗總結，不僅考驗了工程，檢驗了搶險隊伍，更重要的是鍛煉了職工，同時提出了加快水庫死庫容調度運用的研究，加快河湖水系連通，強化水資源管理“三條紅線”，強化水利工程管理的緊迫性。