水庫大壩風險綜合管理研究

摘 要：水庫大壩風險包含大壩安全及潛在事故損失兩個方面。本文在分析影響大壩漫頂破壞、結構破壞以及風險損失的主要因素基礎上，從工程和非工程兩個角度提出了水庫大壩風險綜合管理的措施。對于有效提高水庫大壩風險管理效果，具有較好的理論意義與實際應用價值。

關鍵詞：大壩；風險；破壞；后果；管理

我國擁有世界上最多的大壩，截至2013年[1]，大壩數量已超過9.8萬座，總庫容超過9300億m3。我國傳統的大壩安全管理理念主要偏重于保障大壩本身的安全[2]，然而隨著社會經濟的不斷發展，潛在發生事故可能造成的生命、經濟損失和社會環境影響越來越為大家所關注。且與臺風和地震等自然災害相比，大部分大壩事故的發生不僅與自然因素有關，人為因素也是重要一方面。近年來，綜合考慮事故概率和事故后果的風險管理理念越來越受到重視。根據2000年國際大壩委員會（International Commission on Large Dams，簡稱ICOLD）北京會議的定義：風險是對生命、健康、財產和環境負面影響的可能性和嚴重性的度量，是潰壩可能性和產生后果的乘積，即R（風險）=P（風險概率）×L（風險損失）。因此需從事故概率P和風險損失L兩個方面進行綜合的風險管理。

據統計，水庫大壩發生破壞最多的兩種類型為漫頂破壞和結構破壞。而風險損失主要取決于工程因素（事故洪水特性）以及下游地區的社會、經濟發展情況。

一、漫頂破壞風險管理

世界上由洪水漫頂造成的失事占大壩失事總數的三分之一[3]，在我國此比例甚至超過50%，且近年來有所增加[4]。另外，數量最多的土石壩原則上不允許壩面過水，對度汛的要求更為嚴格。根據調洪演算，是否漫頂主要取決于上游來水、泄流建筑物泄流能力以及壩頂高程。考慮到對于某一確定的大壩，其壩頂高程是確定的，因此從上游來水和泄流建筑物管理兩個角度進行分析。

（一）上游來水管理

水庫大壩上游來水的兩個主要參數為洪量和洪峰流量，其主要取決于流域范圍內的降雨和下墊面情況。

（1）提高氣象預報的準確性

降雨是產生洪水的最主要因素，我國所發生的漫頂潰壩事故大多由極端氣象條件產生的強降雨所導致。尤其是近年來，隨著人類活動對大氣環流的影響逐步增多，極端氣象條件明顯增加[5]。因此采取更為科學的氣象觀測和分析手段、提高氣象預報的準確性，對于有效預判洪水，降低大壩漫頂失事概率具有極其重要的意義。

（2）提高洪水過程分析的準確性

在相同洪量的情況下，不同的洪水過程對于大壩造成的防洪風險存在很大的差異。當前，我國采用皮爾遜Ⅲ型曲線來描述洪水過程線，但是在不同地區及不同流域，其主要參數的選取存在很大差異。因此，應根據規范要求，結合氣象預報情況，對洪水過程進行進一步的分析，以提高其準確性。

（二）泄流建筑物管理

根據調洪演算的水量平衡方程，溢洪道和泄洪洞等泄流建筑物的泄流能力是影響洪水位的另一關鍵因素。對于某一確定的泄流建筑物，其泄流能力主要取決于閘門開啟程度以及上游水位。

（1）確保閘門正常開啟

據統計，閘門失效無法開啟或者無法全部開啟，是導致水庫洪水位快速升高進而導致漫壩的主要原因之一。因此需對閘門本身以及閘門起閉系統進行有效的維護并定期檢查，確保閘門在泄流期間可以正常開啟。

（2）擬定合適的泄流方案

泄流方案對于能否有效宣泄洪水、保證大壩安全起到關鍵作用，然而水庫發電效益及防洪之間的矛盾導致大壩泄流方案的合理確定成為水庫調度中的一個難點。因此需結合不同水庫大壩的特點，對此方面開展針對性的研究，以保證泄流建筑物可有效宣泄洪水，并降低對發電和供水等效益的影響。

二、結構破壞風險管理

我國大壩中的約8萬座修建于20世紀50～70年代，特定的歷史原因造成相當一部分大壩存在防洪標準低、工程質量差和隱患多等問題，導致在1959—1962年和1973—1975年出現兩次潰壩高峰[6]。其中滲流破壞和壩坡失穩是大壩結構破壞最為為常見的兩種形式。

（一）控制滲流

滲流問題主要由筑壩材料級配不合格、碾壓質量差或者白蟻等動物破壞等原因導致。因此在大壩施工階段，應做好筑壩材料和施工質量控制；在大壩運行階段應做好滲流觀測工作，及時清除蟻患，并對出現問題的壩體或者基礎采取灌漿等加固措施，以有效控制滲流。

（二）保證壩坡穩定

壩坡失穩主要是由滲流破壞、凍融破壞或者浸潤線突然變化所導致。因此應運用合適的調度方案，避免水庫水位在短時間內大幅變化。此外，還應防止樹木、失控船舶以及大面積浮冰等漂浮物對壩坡的撞擊。

三、風險損失管理

風險管理在考慮工程本身安全程度的同時，著重考慮大壩潛在事故可能對下游造成的損失，更加全面，更能綜合、定量地反映工程與人、工程與社會的關系，也是其科學性所在。某一確定的水庫大壩工程，發生相同破壞的情況下，造成的損失主要取決于下游社會經濟發展情況、風險預警能力、群眾風險意識以及應急救援能力等方面，因此需從上述四個方面采取針對性的措施，以有效管理水庫大壩風險。

（一）合理規劃風險區域的社會經濟發展方向和指標

風險人口和潛在淹沒區的經濟發展水平是影響水庫大壩風險后果的最直接因素[7]。我國當前對于大型河流的蓄（滯）洪區的社會和經濟發展有著較為明確的要求，但對水庫下游潛在淹沒區則無此方面的規劃。然而水庫失事造成的損失是巨大的，因此可結合洪水風險圖，對于潛在風險嚴重地區進行合理的社會發展規劃，以降低可能造成的事故損失。

（二）提高風險預警能力

風險預警是重要的水庫大壩非工程風險管理措施之一，通過提前預報洪水風險，可以有效減少潰壩洪水災害損失。Nieland 通過對澳大利亞遭受洪災損失地區的調查，確定洪水預警系統對減少人口、經濟損失具有明顯效果[8]。2004年春節期間，新疆八一水庫大壩潰決，但因管理人員提前發現險情及時通知下游轉移了1.38萬人，最終沒有造成人員死亡。因此，提高風險預警能力對于及時組織潰壩撤離、有效降低風險后果具有極其重要的意義[9]。

（三）提高群眾風險意識

隨著我國基礎教育的普及和高等教育的逐步提升，人民群眾的知識水平得到了有效提高。與此同時，隨著社會、經濟水平的不斷發展，人民群眾接受信息的渠道也更為暢通和多元化。因此應充分利用上述有利條件，做好科學的水庫大壩風險普及工作，提高群眾風險意識，從被動到主動進行水庫大壩風險后果管理[10]。

（四）構建科學的救援體系

隨著我國綜合實力的不斷增強，搶險救援能力得到了巨大的提升。2008年6月，廣東從化市魚洞水庫壩體出現裂縫，市政府緊急疏散了下游8000民眾的同時，拆除出險壩段進行泄洪，將水位降低到安全高度，險情得以緩解。2018年7月19日，內蒙古增隆昌水庫副壩決口。政府及時開展搶險救援，最終事故未造成人員傷亡。此外，救援體系的合適與否很大程度上決定著救援能力的發揮[11]。應急管理部的成立，將極大有利于更為科學救援管理體系的建設，對于我國水庫大壩風險后果管理也是一大利好。

四、結語

水庫大壩在發揮重大社會、經濟效益的同時，其潛在發生的事故給人民群眾生命財產安全也帶來了風險。本文結合水庫大壩的主要破壞類型，分析了防止漫頂破壞和結構破壞的工程管理措施；從下游社會經濟發展情況、風險預警能力、群眾風險意識以及應急救援能力四個方面提出了降低風險后果的非工程管理措施。對于有效降低水庫大壩風險水平，提高風險管理效果具有較好的理論和現實意義。

作者簡介：

姓名崔小燕1977年3月，女，山西運城河津；單位名稱：河津市水利局，研究方向：水利水電工程管理。