面向保護對象的紫坪鋪水庫風險應急管理與實踐

由 麗 華， 陽 莉

(四川省紫坪鋪開發有限責任公司，四川 成都 610091)

面向保護對象的紫坪鋪水庫風險應急管理與實踐

由 麗 華， 陽 莉

(四川省紫坪鋪開發有限責任公司，四川 成都 610091)

以運行中水庫大壩為研究對象，就水庫大壩面臨的風險開展研究，探討了面向大壩下游保護對象的應急管理工作。選擇防洪風險、供水風險、潰壩風險為典型風險，分析了其形成的主要原因和途徑，提出了相應的管理策略和應對措施；重點探討了潰壩風險管控過程中將人的生命保護作為最高目標、規劃應急避難場所的主要應對策略；探討了潰壩洪水風險模擬的主要內容；提出了應急避難所設置的原則；根據紫坪鋪水庫的應急管理實踐，提出了風險防控的措施。其研究成果可為大壩管理同行提供參考。

水庫大壩；風險管理；風險應對；風險模擬；應急避難所；紫坪鋪水庫

1 概 述

不確定性為風險的本質特征。對于任何一項工程項目，風險總是伴隨著該項目整個生命周期的始終。水利水電工程項目具有工程規模大、影響范圍寬、風險輸入途徑多等特點。從風險形成的外力看，超標洪水、地震、恐怖襲擊等是造成大壩失事的主要原因；從風險源看，漫壩、泄洪設施失效、水工結構破壞、調度產生的人工洪峰等是風險的主要表現形式。水利水電工程本身既是風險的主體，又是風險的受體。水庫安全應急管理的對象既包括工程本身的安全，又應涵蓋大壩下游的社會、經濟、居民等風險受體。筆者以保護紫坪鋪水庫重要社會服務功能能夠正常發揮為出發點，以水庫調度為主要手段，重點探討了面向大壩下游保護對象的應急管理工作。

2 工程與壩下流域情況

2.1 社會概況

紫坪鋪工程樞紐位于四川省成都市西北60余km的岷江上游沙金壩河段，是一座以灌溉和供水為主，兼有發電、防洪等綜合效益的大型水利樞紐工程，也是都江堰灌區的水源調節工程。工程壩址以上控制流域面積22 662 km2；多年平均流量469 m3/s；控制上游暴雨區的90%，上游泥沙來量的98%。大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂長度663.77 m，壩頂高程884 m，趾板建基高程728 m，最大壩高156 m。紫坪鋪水利樞紐工程為一等工程，主要建筑物有大壩、溢洪道、2條泄洪排沙隧洞、沖沙放空洞、引水發電系統。工程按千年一遇洪水標準設計(洪峰流量8 300 m3/s)，可能最大洪水校核(洪峰流量12 700 m3/s)。

2.2 壩下流域社會情況

紫坪鋪水庫庫尾與映秀灣電站尾水銜接，是山區與平原的過渡段，長約26 km，平均坡降4.7‰；大壩下游6 km處為都江堰渠首工程，岷江流經魚嘴后被分為內江和外江(金馬河)，金馬河是主要的排洪河道。金馬河防洪工程的保護區是其左岸的江安河、楊柳河及右岸的黑石河、羊馬河之間的地帶以及江安河下游屬成都市區的青羊區、武侯區。金馬河防洪保護區直接保護兩市四區一縣，29個鄉鎮，總人口71.198萬人，耕地4.05萬hm2。

3 風險分析

3.1 壩下保護對象面臨的主要風險

對下游保護對象造成破壞和影響的風險主要是通過紫坪鋪水庫下泄的非常洪水。一方面，非正常洪水以淹沒、沖毀的方式對壩下流域的工廠、居民區、農田等造成生命財產的重大損失；另一方面，因紫坪鋪水庫下泄洪水與壩下區間支流白沙河匯入的高濁度洪水疊加，對下游城市的生活供水產生巨大的壓力。因此，筆者將面向保護對象的紫坪鋪水庫的主要風險歸納為：(1) 汛期洪水形成的防洪風險；(2) 高濁度渾水導致的供水風險；(3) 潰壩洪水風險。

3.2 風險形成的主要原因

3.2.1 防洪風險

由于汛期突發事件(包括暴雨、洪水、突發性洪澇災害、泥石流、山體滑坡等地質災害以及由此引起的次生災害)對下游防洪設施、城市其它公共設施、機關單位、企業、居民小區等生命財產造成重大威脅，對其必須予以特別重視。此類風險產生的預警信號及形成原因歸結為：(1)樞紐上游岷江流域發生重現期五年一遇以上的洪水；(2)氣象部門發布流域內氣象預警信號；(3)水情自動測預報系統監測近壩區單站降雨量1小時50 mm以上或3小時100 mm以上且降雨仍持續、有險情發展趨勢；(4)威州及以上流域單站累計降雨量40 mm且降雨仍持續；(5)壩區附近發生洪澇災害及山體滑坡、崩塌、泥石流等自然災害；(6)金馬河或內江六干渠堤防出現險情；(7)樞紐建筑物或設施設備發生險情等。

3.2.2 供水風險

紫坪鋪水庫面臨的供水風險主要是汛期高濁度洪水引起的自來水廠處理能力超限風險，其危害是降低水廠的產水能力，導致居民生活用水困難。造成該風險的主要原因是紫坪鋪水庫上游來水異常而不得不開閘泄洪，同時，白沙河發生高濁度洪水，在疊加效應下引發供水風險。以2013年為例，壩區附近的強降雨導致二十年一遇的高濁度洪水入庫，同時，下游白沙河發生濁度超過10 000 NTU的高濁度洪水，導致下游水廠制水能力嚴重不足，進而影響到成都市中心城區及周邊部分郊縣的自來水正常供應。

3.2.3 潰壩洪水風險

對于經受了“5.12”汶川特大地震檢驗的紫坪鋪水利樞紐工程，其已具備了相當可靠的安全運行能力，潰壩風險趨近于零。但從國家行政主管部門的要求出發，應將可能存在的風險納入風險管理之中，基于此，筆者從文獻資料分析看，潰壩風險形成的主要原因包括：洪水漫壩、泄水設施及其它水工結構失效、地震、恐怖襲擊等。

3.3 保護對象

紫坪鋪水庫風險應急管理工作的保護對象主要為：壩下游成都市管轄的10個區(市)縣(表1)。

表1 風險影響區(市)縣土地面積、人口數和地區生產總值統計表(2010年)

4 風險應急管理

4.1 防洪風險

防洪專題研究成果表明：經過紫坪鋪水庫攔洪削峰，將百年一遇的洪水削減為十年一遇下泄，已經大大提高了金馬河的防洪標準。同時，由于都江堰渠首工程的精妙分水、泄洪排沙，內江流域受水庫下泄洪水的影響較小，風險危害不大，該區域內的防洪壓力主要是區間暴雨洪水。因此，紫坪鋪水庫的防洪風險壓力主要來自于外江，即金馬河河段。為確保紫坪鋪水利樞紐正常運行，加強金馬河安全泄流管理，保證金馬河5區(市、縣)沿江人民生命財產安全，有效降低防洪風險，針對金馬河都江堰至新津近80 km河段采取了以下應急管理措施。

(1) 汛期應急調度原則。

起調水位為汛限水位，高程為850 m，來水流量小于1 100 m3/s時4臺機組發電；來水流量大于1 100 m3/s或水位不超過防洪高水位861.6 m高程時，沖沙放空洞全開，根據情況開啟1條泄洪排沙洞并控制閘門開度使總泄量不超過2 393 m3/s(下游安全控泄流量)；水位超過861.6 m高程時，沖沙洞與1條泄洪排沙洞敞泄，不控制下泄流量；庫水位超過高程870 m時開啟溢洪道；庫水位超過875 m高程，或發生萬年一遇的洪水時，經請示省防指同意，開啟第二條泄洪排沙洞。

(2) 健全組織機構，明確工作職責。

以實施有效管理為目標，本著統一指揮、共同負責的原則，由省水利廳統一指揮，成都市水務局、紫坪鋪開發有限責任公司、都江堰管理局、沿河五區(市、縣)水行政主管部門共同參與組成金馬河安全泄流管理體系。其職責分工分別為：①省水利廳負責統一指揮和決策；②成都市水務局負責監督、指導和協調5區(市、縣)水行政主管部門的安全泄流管理工作；③四川省紫坪鋪開發有限責任公司負責水情變化信息的及時通知；④都江堰管理局、沿河五區(市、縣)水行政主管部門負責水情信息的接收和處置，同時加強相關法律法規的宣傳及執法工作，并具體負責各管轄范圍內河道的安全管理工作。

(3) 加強險情預警，強化信息傳遞。

在風險壓力顯現時，利用可靠的信息傳遞技術向四川省紫坪鋪有限責任公司防汛領導小組成員及生產運行部門相關人員通報氣象臺發布的強降雨天氣預警、水情系統監測到的強降雨及其他險情通知。四川省紫坪鋪有限責任公司每日根據省電力調度中心批復的次日負荷曲線，提前向都江堰管理局、成都市及沿河五區(市、縣)水務局發送次日下泄流量變化情況的傳真。當下泄流量發生變化、得到都江堰管理局需開啟外江閘門的確認后，電話通知以上單位。汛期如需開閘泄洪，則至少提前3 h以傳真形式通知下游地方防汛部門。

4.2 供水風險

供水風險的外在驅動力為暴雨洪水疊加，面對安全供水突發事件的增多以及震后地質災害頻發對安全供水的影響，成都市將紫坪鋪水庫納入白沙河暴雨山洪自然災害引起原水濁度超標的應急體系中，為此，四川省紫坪鋪有限責任公司專門制定了安全供水應急預案和下游暴雨山洪自然災害引起成都市原水濁度超標的水庫應急調度方案，采取加大清水下泄的方式，加大了出庫流量以稀釋下游原水濁度。針對高濁度洪水入庫時紫坪鋪水庫泄洪沖沙與下游白沙河洪水疊加引發的供水風險問題，公司與成都市水務局、都江堰管理局、成都市自來水公司、雙流縣水務局等單位建立了汛期保證供水安全的聯動機制，加強了水情信息互通并形成了應急調度方案，即：當發生超過五十年一遇洪水時，水調服從洪調；發生五十年一遇以下洪水時，自洪峰入庫三日內以泄洪為主，洪峰入庫三日后采取間歇性沖沙，以滿足下游自來水生產的需要。建立聯動機制以來，公司科學制訂洪水調度方案，合理搭配沖沙洞和其它泄洪設施聯合運行，并且在每次開啟沖沙放空洞泄洪時都提前通知下游做好供水應急準備，加強水質監測。經過各方共同努力，保證了汛期成都市供水安全。

4.3 潰壩洪水風險

受上游超標洪水及地震、恐怖襲擊等外力影響，大壩失穩將形成潰壩洪水。針對此類風險的管理工作分為預防管理和事后的應急管理。應急管理除大壩自身結構維護和風險防控工作外，面向壩下保護對象的生命財產保護的應急管理工作也是其重要內容之一。

4.3.1 風險模擬

(1) 模擬情景。

潰壩風險模擬是風險應急管理的基礎，用于應急管理工作的潰壩風險模擬宜選取最不利的情景或工況，可最大限度地保證下游區域生命財產的安全。筆者以紫坪鋪水庫的應急管理工作為例，根據最大可能、最不利、有代表性角度，結合紫坪鋪面板堆石壩的工程特性，選擇表2中的4種工況進行了潰壩洪水風險模擬。

表2 各情景具體參數表

(2) 應急管理的特征參數。

根據水利部《洪水風險圖編制導則》(SL483-2010)、《洪水風險圖成圖技術要求》、《洪水風險圖成圖技術細則》、《災情統計與損失評估》方法，通過對紫坪鋪水庫4個具有代表性工況的潰壩洪水演進進行二維非恒定流計算，以確定不同潰壩情景下的潰壩洪水對下游地區的影響范圍和程度，提出潰壩洪水應急管理的特征參數：洪水到達時間、流速、水深。其中，洪水到達時間表征了應急反應約束，應急管理工作要以此時間作為應急準備、應急演練的標準。對于應急反應時間短的區域，要實行常態化管理，減少居民區建設和產業開發，強化通訊預警手段，使散居的居民能及時得到預警信息；流速和水深表征的是潰壩事件的危害程度，是規劃設計應急避難場所的依據之一。

4.3.2 應急避難場所的設置

根據國家防汛抗旱總指揮部辦公室印發的《水庫防汛搶險應急預案編制大綱》及《水庫防洪應急預案編制導則》，結合潰壩風險模擬及《紫坪鋪水庫潰壩洪水風險研究及風險圖編制》成果，依據風險圖的風險時空變化規律，規劃紫坪鋪水庫潰壩洪水風險影響區的人員應急轉移避難場所。規劃或預設潰壩洪水避難場所是應急管理工作的重要內容，也是對生命高于一切的體現，該項工作的主體是政府有關部門，作為企業可將此項工作作為調度管理的約束，也可為政府的實施提供參考。避難場所的設置是否科學，對于降低潰壩風險的危害至關重要。

(1)應急避難場所的設置原則。

①應急轉移場所的選址應位于《潰壩洪水風險研究及風險圖編制》所模擬的淹沒范圍之外，并考慮最不利的情況。

②應急轉移場所的設置是基于安全性、可達性、可容性、熟悉性等原則。應急轉移場所的設置首先應考慮位于風險影響范圍之外；其次，考慮人員轉移能在最少的應急響應時間內到達；應急轉移場所有足夠的空間容納轉移人員；最后，應急轉移場所應為周邊居民所熟知，具有顯著性的特點。

③通往應急轉移場所的路線應為示范路線，且不應為唯一。保護對象根據所在位置可選擇通往應急轉移場所的其它路線。

(2)應急體系。

應急轉移場所的避險程序啟動是跟隨相應的應急預案的啟動而啟動；當應急事件發生后，水庫大壩的管理主體應首先將風險信息向所在省防指報告，由省防指根據該省防洪預案決定響應等級，并且將風險信息以及應急響應指令下達給相關地、市、州及各縣(市、區)防辦，各縣(市、區)防辦根據已經擬定的當地應急預案執行；以鎮為基層單位，確定應急避險方案實施的責任人；責任人來源于縣(市、區)一級的防洪應急預案中的責任人；每年需要對方案實施責任人進行復核，復核的行政主管部門為縣級防辦。

(3) 人員轉移原則。

當判斷水庫有可能發生漫頂潰壩后，根據應急體系設置，大壩管理者應將風險信息向省防指報告，省防指根據防洪預案決定響應等級，并將風險信息以及應急指揮長的指令下達給地、市、州及各縣(市、區)防辦，各縣(市、區)防辦根據當地應急預案執行，受影響區人員接到轉移通知后，可根據自己所在位置就近向應急轉移場所轉移。

以紫坪鋪潰壩風險模擬為例，當應急預案啟動后，保障洪水影響區的人民生命安全將是應急響應的首要任務。根據風險圖的時空分布規律，可設置多個應急轉移場所，并將其分布于壩下可能受到影響的區域，以縣(市、區)為單位，將洪水影響區劃分為多個影響區，在每個影響區規劃一個或多個應急轉移場所。應急轉移場所的規劃應考慮就近原則，將其設置于淹沒范圍之外，具有安全性、可達性、可容性、熟悉性等。例如，都江堰市中興鎮及玉堂鎮局部受影響人口約為1.3萬人，對口接納的避險場所為上元社區避險所和青城山高級中學避險所，可容納人數為5萬人，當影響區內的居民接到撤離通知后，可在最短時間內向應急轉移場所轉移。

5 結 語

紫坪鋪水庫的風險應急管理工作是一個過程控制的管理工作，事前預防、事后控制是必需采取的策略。面向保護對象的風險應急管理是一項事前謀劃、事后實施的工作。由于防洪風險、供水風險出現的概率相對較高，這就要求風險控制策略一定要詳細，同時要求經常對下游的情況進行調查，將變化情況納入到動態化管理工作之中，每年要根據實際情況進行修改與調整。潰壩洪水應急管理是一項系統工作，該項工作的主體是政府有關部門。作為企業，可以將此項工作作為調度管理的約束，也可為政府的應急管理提供參考。在企業層面，一定要與政府層面的預案相對接，做好應急規劃，由政府統籌實施。筆者以紫坪鋪風險應急管理為例，可為同行提供參考。

(責任編輯：李燕輝)

2017-01-06

TV7;TV62+2;TV697

B

1001-2184(2017)02-0075-04

由麗華(1964-)，女，山東蓬萊人，副總經理，教授級高級工程師，工程碩士，從事水利水電工程建設和運行管理工作；

陽 莉(1972-)，女，四川彭州人，主任，高級工程師，工程碩士，從事水利水電工程建設管理和水庫調度工作.