崗南水庫重大險(xiǎn)情危害性淺析

范琳

【摘要】通過對(duì)水庫應(yīng)對(duì)突發(fā)或重大險(xiǎn)情的預(yù)測(cè)分析，對(duì)提高水庫應(yīng)對(duì)突發(fā)事件能力，切實(shí)做好水庫防洪調(diào)度和險(xiǎn)情搶護(hù)工作上有著積極的作用。為力保水庫工程安全，最大程度地保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全做到未雨綢繆。

【關(guān)鍵詞】重大險(xiǎn)情 大壩 危害性

一、水庫基本情況簡(jiǎn)介

崗南水庫位于子牙河系滹沱河中游平山縣崗南鎮(zhèn)，是河北省轄第一大庫。控制流域面積15900平方公里，現(xiàn)狀總庫容17.04億立方米，是以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（I）型水利樞紐工程。崗南水庫與下游28公里處的黃壁莊水庫梯級(jí)開發(fā)，聯(lián)合運(yùn)用，可基本控制滹沱河山區(qū)洪水。崗、黃兩庫不僅擔(dān)負(fù)著省會(huì)石家莊和下游鐵路、公路、華北油田及冀中平原的防洪保護(hù)任務(wù)，同時(shí)還向該地區(qū)提供農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市供水，其地理位置和作用都十分重要。

二、重大工程險(xiǎn)情分析

2.1 可能導(dǎo)致水庫工程出現(xiàn)重大險(xiǎn)情的主要因素分析

⑴ 大壩發(fā)生嚴(yán)重裂縫、滑坡、管涌及滲漏時(shí)，可能引發(fā)大壩險(xiǎn)情。

⑵ 發(fā)生大洪水時(shí)，由于溢洪道啟閉設(shè)備失靈可能危及大壩安全。

⑶ 超設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)地震導(dǎo)致大壩嚴(yán)重裂縫、基礎(chǔ)破壞危及大壩安全。

⑷ 戰(zhàn)爭(zhēng)或恐怖事件等人為破壞引發(fā)水庫大壩安全險(xiǎn)情。

⑸ 水庫上游中小型水庫潰壩，造成超標(biāo)準(zhǔn)洪水危及大壩安全。

2.2 可能出現(xiàn)重大險(xiǎn)情的種類、易發(fā)部位及程度分析

⑴洪水漫壩

漫壩易發(fā)部位為主、副壩防浪墻所留豁口處。根據(jù)水庫工程管理的實(shí)際需求，為便于大壩上游側(cè)的大壩維修、監(jiān)測(cè)、輸水洞及泄洪洞進(jìn)口閘門啟閉或維修等工作，個(gè)別壩段壩頂防浪墻留有檢修通道豁口，計(jì)有9個(gè)共長(zhǎng)30.5米，一旦預(yù)測(cè)來較大洪水，需采取臨時(shí)封堵措施。相對(duì)漿砌石防浪墻擋水，這些臨時(shí)封堵部位的防護(hù)是薄弱環(huán)節(jié)。

⑵地質(zhì)和地震災(zāi)害引發(fā)大壩裂縫、沉陷、滲漏、滑坡或地基滑動(dòng)

土壩地質(zhì)和震害的主要表現(xiàn)形式有：裂縫、沉陷、滲漏、滑坡和地基滑動(dòng)等。結(jié)合崗南水庫工程狀況，預(yù)估可能發(fā)生地質(zhì)、地震災(zāi)害的種類、易發(fā)部位主要有：①主壩上游壩坡在樁號(hào)0+720～0+780 段塌滑。因在該段高程166.0～171.0m范圍，粘土斜墻上游保護(hù)料原設(shè)計(jì)為砂礫料，但在施工中卻采用壩前淤積的細(xì)砂、粉砂代替，干砌石護(hù)坡下面存在約30cm的細(xì)砂層，這種均勻飽和松細(xì)砂，當(dāng)承受地震荷載時(shí)，很易液化失去抗剪能力，導(dǎo)致上部護(hù)坡局部失穩(wěn)塌滑，進(jìn)而可能影響粘土斜墻安全。②左岸6#副壩、10#副壩基巖分別有F1、F2斷層通過，當(dāng)承受地震荷載時(shí)，可能出現(xiàn)貫穿性裂縫。③右岸2#副壩基巖有一條破碎帶及F3、F4兩條斷層通過，同時(shí)有各種巖脈穿插，當(dāng)承受地震荷載時(shí)，可能出現(xiàn)多條貫穿性裂縫或塌陷。④主壩壩體較高，抗震能力較差，特別是主壩右岸河谷岸坡較陡，地震時(shí)相應(yīng)容易在接合部位出現(xiàn)橫向裂縫。⑤左岸0#副壩與第一溢洪道的連接處，若出現(xiàn)不均勻沉降過大，易造成接合處裂縫，可能出現(xiàn)集中滲流。⑥輸水洞、泄洪洞、兩個(gè)溢洪道建筑物，震害可能為伸縮縫被拉裂、結(jié)構(gòu)變形及邊墻、底板、閘墩（尤其第一溢洪道閘墩質(zhì)量較差）出現(xiàn)裂縫等。⑦水庫蓄水投入運(yùn)用以來，高水位時(shí)左岸3#、4#、10#副壩、右岸0#、2#副壩等部分壩段壩基曾出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，其中右岸0#、右岸2#、左岸10#副壩較為嚴(yán)重，除險(xiǎn)加固雖對(duì)右岸0#壩段進(jìn)行了帷幕灌漿，但效果有待觀察。⑧從原始資料看，由于冬季施工的緣故，左岸5#、8#、9#副壩及右岸1#、4#副壩工程質(zhì)量較差，其中左岸8#、9#副壩早期曾出現(xiàn)過裂縫。

⑶ 漂移物撞擊事件導(dǎo)致泄洪設(shè)施啟閉失靈或泄量失控

上游大體積漂移物撞擊事件對(duì)水庫水工建筑物的危害主要是破壞水庫泄洪建筑物的安全運(yùn)行。上游大體積漂移物撞擊事件有可能直接造成水庫泄洪設(shè)施的閘門變形、破損，亦有可能堵塞泄洪通道甚至破壞溢洪道建筑物結(jié)構(gòu)。溢洪道的閘門變形、破損將可能導(dǎo)致閘門啟閉失靈或泄量難以控制，泄洪通道堵塞或溢洪道建筑物結(jié)構(gòu)破壞將導(dǎo)致泄量失控。

⑷ 恐怖襲擊或爆炸造成水庫建筑物的破壞

恐怖事件不但有可能破毀泄洪建筑物特別是溢洪道的啟閉設(shè)施，也有可能針對(duì)水工建筑結(jié)構(gòu)。恐怖事件可能造成水庫大壩及泄洪建筑物的局部破損，水庫高水位時(shí)若處置不當(dāng)或不及時(shí)，有可能誘發(fā)水工建筑物的嚴(yán)重破損，造成災(zāi)害和損失。

2.3 可能出現(xiàn)的重大險(xiǎn)情對(duì)水庫工程安全的危害程度分析

洪水漫頂引起水庫大壩的破壞通常為垮壩，后果將不堪設(shè)想；壩體裂縫尤其是防滲體的水平裂縫和垂直于壩軸線的橫向裂縫危險(xiǎn)性大，一旦貫穿壩身，在高水位下有可能引起潰壩；壩體上游護(hù)坡保護(hù)料存在的均勻細(xì)砂層，在地震力和孔隙水壓力共同作用下，可使砂質(zhì)基礎(chǔ)液化，失去承載力，易導(dǎo)致壩體上游護(hù)坡局部滑坡、坍塌；壩體發(fā)生較大滑坡、塌坑時(shí)，若搶護(hù)不及時(shí)，在風(fēng)浪淘刷或暴雨沖刷下將會(huì)迅速擴(kuò)延，影響壩體局部抗?jié)B能力和穩(wěn)定，甚至可能引發(fā)壩體潰決。

三、大壩潰決分析

參照上節(jié)重大工程險(xiǎn)情分析可知，導(dǎo)致水庫大壩潰決的主要因素有以下幾方面：①超標(biāo)準(zhǔn)洪水和非常規(guī)洪水調(diào)度導(dǎo)致的洪水漫壩。②壩體發(fā)生垂直于壩軸線的貫穿性橫向裂縫或主壩及左岸8#、9#副壩發(fā)生防滲體的水平裂縫。③由于各種原因壩體出現(xiàn)滑坡、塌坑、滲水和漏洞時(shí)搶護(hù)不及時(shí)或處置不當(dāng)。④超標(biāo)準(zhǔn)地震引起壩體地基滑動(dòng)等。

現(xiàn)根據(jù)有關(guān)資料，給出幾組主壩潰壩數(shù)據(jù)和有關(guān)信息，僅供參考。

崗南水庫潰壩時(shí)崗、黃區(qū)間可能淹沒情況見表3-1。潰壩洪水崗、黃區(qū)間淹沒圖見附圖。

表3-1 崗南水庫潰壩時(shí)崗、黃區(qū)間可能淹沒情況表

水 位（米） 208

相應(yīng)庫容（億立方米） 13.5

潰 壩 狀 況 橫向局部瞬時(shí)一潰到底

最大洪水流量（萬立方米每秒） 28

斷面位置 距壩址距離（公里） 地面高程（米） 洪水位（米） 相應(yīng)時(shí)間（分鐘）

田 興 5 137 159 3

李家莊 10 132 134 9.4

沿 莊 15 119 131 16.6

水庫泄空時(shí)間（小時(shí)） 5.3

說明：入黃庫最大流量19萬立方米每秒。

以上表摘自《崗南水庫調(diào)度運(yùn)用工作手冊(cè)》。

洪水影響范圍包括：石家莊市、衡水市、滄州市、天津市的城市及廣大地區(qū)，涉及北京市、多條交通干線、華北油田等工業(yè)基地。此次潰壩風(fēng)險(xiǎn)分析情況見表3-2。

表3-2 崗黃兩庫潰壩風(fēng)險(xiǎn)分析表

水庫

名稱 淹沒

面積

（km2） 淹沒

耕地

（萬畝） 市縣

個(gè)數(shù)

（個(gè)） 城鎮(zhèn)

個(gè)數(shù)

（個(gè)） 人口

（萬人）

工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值

（億元） 潰壩流量

（萬m3/s）

崗南

黃壁莊

17200

1610

36

366

1130

1070 15.00

9.00

注： 因崗黃水庫雨情、工情變化，表中數(shù)據(jù)僅供參考

四、 影響范圍內(nèi)有關(guān)情況

崗南水庫地理位置十分重要，崗南水庫的防洪安全與黃壁莊水庫緊密相連，一旦失事，將引起連鎖反應(yīng)，勢(shì)必打亂整個(gè)海河流域南系的防洪部署。首當(dāng)其沖遭災(zāi)的就是下游60公里處的省會(huì)石家莊市，使這座具有200多萬人口的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、工業(yè)和交通重鎮(zhèn)遭到滅頂之災(zāi)，而且沖毀朔黃、京廣、京九、津浦等鐵路干線和京深高速、津石高速、京滬高速、307國(guó)道、107國(guó)道、106國(guó)道等公路干線以及通訊光纜干線（鐵路防洪安全標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，鐵路橋行洪安全流量為16500m3/s），淹沒大港油田、華北油田等重要工礦設(shè)施，同時(shí)使下游30多個(gè)縣市、1000多萬人口、1800萬畝耕地遭受嚴(yán)重災(zāi)害。若滹沱河北大堤不保，將直接威脅京、津兩市的安全，后果不堪設(shè)想。