崗南水庫重大險情危害性淺析

范琳

【摘要】通過對水庫應對突發或重大險情的預測分析，對提高水庫應對突發事件能力，切實做好水庫防洪調度和險情搶護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產安全做到未雨綢繆。

【關鍵詞】重大險情 大壩 危害性

一、水庫基本情況簡介

崗南水庫位于子牙河系滹沱河中游平山縣崗南鎮，是河北省轄第一大庫。控制流域面積15900平方公里，現狀總庫容17.04億立方米，是以防洪為主，兼顧灌溉、發電等綜合利用的大（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開發，聯合運用，可基本控制滹沱河山區洪水。崗、黃兩庫不僅擔負著省會石家莊和下游鐵路、公路、華北油田及冀中平原的防洪保護任務，同時還向該地區提供農業、工業和城市供水，其地理位置和作用都十分重要。

二、重大工程險情分析

2.1 可能導致水庫工程出現重大險情的主要因素分析

⑴ 大壩發生嚴重裂縫、滑坡、管涌及滲漏時，可能引發大壩險情。

⑵ 發生大洪水時，由于溢洪道啟閉設備失靈可能危及大壩安全。

⑶ 超設防標準地震導致大壩嚴重裂縫、基礎破壞危及大壩安全。

⑷ 戰爭或恐怖事件等人為破壞引發水庫大壩安全險情。

⑸ 水庫上游中小型水庫潰壩，造成超標準洪水危及大壩安全。

2.2 可能出現重大險情的種類、易發部位及程度分析

⑴洪水漫壩

漫壩易發部位為主、副壩防浪墻所留豁口處。根據水庫工程管理的實際需求，為便于大壩上游側的大壩維修、監測、輸水洞及泄洪洞進口閘門啟閉或維修等工作，個別壩段壩頂防浪墻留有檢修通道豁口，計有9個共長30.5米，一旦預測來較大洪水，需采取臨時封堵措施。相對漿砌石防浪墻擋水，這些臨時封堵部位的防護是薄弱環節。

⑵地質和地震災害引發大壩裂縫、沉陷、滲漏、滑坡或地基滑動

土壩地質和震害的主要表現形式有：裂縫、沉陷、滲漏、滑坡和地基滑動等。結合崗南水庫工程狀況，預估可能發生地質、地震災害的種類、易發部位主要有：①主壩上游壩坡在樁號0+720～0+780 段塌滑。因在該段高程166.0～171.0m范圍，粘土斜墻上游保護料原設計為砂礫料，但在施工中卻采用壩前淤積的細砂、粉砂代替，干砌石護坡下面存在約30cm的細砂層，這種均勻飽和松細砂，當承受地震荷載時，很易液化失去抗剪能力，導致上部護坡局部失穩塌滑，進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，當承受地震荷載時，可能出現貫穿性裂縫。③右岸2#副壩基巖有一條破碎帶及F3、F4兩條斷層通過，同時有各種巖脈穿插，當承受地震荷載時，可能出現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，地震時相應容易在接合部位出現橫向裂縫。⑤左岸0#副壩與第一溢洪道的連接處，若出現不均勻沉降過大，易造成接合處裂縫，可能出現集中滲流。⑥輸水洞、泄洪洞、兩個溢洪道建筑物，震害可能為伸縮縫被拉裂、結構變形及邊墻、底板、閘墩（尤其第一溢洪道閘墩質量較差）出現裂縫等。⑦水庫蓄水投入運用以來，高水位時左岸3#、4#、10#副壩、右岸0#、2#副壩等部分壩段壩基曾出現滲漏水現象，其中右岸0#、右岸2#、左岸10#副壩較為嚴重，除險加固雖對右岸0#壩段進行了帷幕灌漿，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#副壩工程質量較差，其中左岸8#、9#副壩早期曾出現過裂縫。

⑶ 漂移物撞擊事件導致泄洪設施啟閉失靈或泄量失控

上游大體積漂移物撞擊事件對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構。溢洪道的閘門變形、破損將可能導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構破壞將導致泄量失控。

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施，也有可能針對水工建筑結構。恐怖事件可能造成水庫大壩及泄洪建筑物的局部破損，水庫高水位時若處置不當或不及時，有可能誘發水工建筑物的嚴重破損，造成災害和損失。

2.3 可能出現的重大險情對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；壩體上游護坡保護料存在的均勻細砂層，在地震力和孔隙水壓力共同作用下，可使砂質基礎液化，失去承載力，易導致壩體上游護坡局部滑坡、坍塌；壩體發生較大滑坡、塌坑時，若搶護不及時，在風浪淘刷或暴雨沖刷下將會迅速擴延，影響壩體局部抗滲能力和穩定，甚至可能引發壩體潰決。

三、大壩潰決分析

參照上節重大工程險情分析可知，導致水庫大壩潰決的主要因素有以下幾方面：①超標準洪水和非常規洪水調度導致的洪水漫壩。②壩體發生垂直于壩軸線的貫穿性橫向裂縫或主壩及左岸8#、9#副壩發生防滲體的水平裂縫。③由于各種原因壩體出現滑坡、塌坑、滲水和漏洞時搶護不及時或處置不當。④超標準地震引起壩體地基滑動等。

現根據有關資料，給出幾組主壩潰壩數據和有關信息，僅供參考。

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

表3-1 崗南水庫潰壩時崗、黃區間可能淹沒情況表

水 位（米） 208

相應庫容（億立方米） 13.5

潰 壩 狀 況 橫向局部瞬時一潰到底

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） 相應時間（分鐘）

田 興 5 137 159 3

李家莊 10 132 134 9.4

沿 莊 15 119 131 16.6

水庫泄空時間（小時） 5.3

說明：入黃庫最大流量19萬立方米每秒。

以上表摘自《崗南水庫調度運用工作手冊》。

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，涉及北京市、多條交通干線、華北油田等工業基地。此次潰壩風險分析情況見表3-2。

表3-2 崗黃兩庫潰壩風險分析表

水庫

名稱 淹沒

面積

（km2） 淹沒

耕地

（萬畝） 市縣

個數

（個） 城鎮

個數

（個） 人口

（萬人）

工農業產值

（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，表中數據僅供參考

四、 影響范圍內有關情況

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，勢必打亂整個海河流域南系的防洪部署。首當其沖遭災的就是下游60公里處的省會石家莊市，使這座具有200多萬人口的政治、經濟、文化、工業和交通重鎮遭到滅頂之災，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國道、107國道、106國道等公路干線以及通訊光纜干線（鐵路防洪安全標準為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施，同時使下游30多個縣市、1000多萬人口、1800萬畝耕地遭受嚴重災害。若滹沱河北大堤不保，將直接威脅京、津兩市的安全，后果不堪設想。