老撾桑片-桑南內(nèi)水電站潰壩事件初步分析與思考

(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038)

2018年7月23日20：00左右，位于老撾、越南、柬埔寨3國(guó)接壤地區(qū)的桑片-桑南內(nèi)(Xe Pian-Xe Namnoy)水電站發(fā)生潰壩事件，導(dǎo)致水庫(kù)蓄水下泄，淹沒(méi)了老撾南部阿速坡(Attapu)省數(shù)個(gè)村莊。截至7月27日，潰壩洪水已造成28人死亡，130多人失蹤，導(dǎo)致6 600多人流離失所。

老撾桑片-桑南內(nèi)水電站的潰壩事件一經(jīng)披露，立刻在國(guó)際社會(huì)形成了巨大的反響，也引起了國(guó)內(nèi)外水電工程界的廣泛關(guān)注。盡管目前相關(guān)技術(shù)資料不詳，但根據(jù)有限的網(wǎng)絡(luò)報(bào)道也可大致對(duì)這一事件做出初步分析，并由此進(jìn)行相關(guān)的思考。

1 工程概況

老撾桑片-桑南內(nèi)水電站位于老撾東南部占巴塞(Champasack)省北松(Paksong)地區(qū)的布拉萬(wàn)高原，距離老撾首都萬(wàn)象東南約550 km。項(xiàng)目業(yè)主桑片-桑南內(nèi)電力公司(PNPC)是2012年由韓國(guó)SK工程建設(shè)公司(SKE&C)、韓國(guó)西部電力公司(KOWEPO)、泰國(guó)Ratchaburi發(fā)電控股公司(RATCH)以及老撾控股國(guó)有企業(yè)(LHSE)成立的合資企業(yè)，其中，韓國(guó)SKE&C持股24%，LHSE持股26%，KOWEPO和泰國(guó)Ratchaburi發(fā)電控股公司各持股25%。

電站工程由會(huì)馬克安(HouayMakchanh)、桑南內(nèi)及桑片3座大壩、5座副壩、輸水系統(tǒng)以及發(fā)電廠房組成，總裝機(jī)容量410 MW(見(jiàn)圖1)。

圖1 水電站項(xiàng)目規(guī)劃示意圖(源自PNPC網(wǎng)頁(yè))

從水電站項(xiàng)目規(guī)劃圖(見(jiàn)圖1)看，項(xiàng)目涵蓋的水系包括色貢(Xe Kong)河的兩條支流桑片河(向西)和桑南內(nèi)河(向東)，相關(guān)的4個(gè)小流域在圖中分別用不同顏色區(qū)分，其中深黃色的流域流向桑片河，淺黃色、綠色和紫色的流域流向桑南內(nèi)河。電站水庫(kù)的主體位于綠色流域部分。工程規(guī)劃在淺黃色流域建壩形成水庫(kù)，用水渠引至深黃色流域，再在深黃色流域建壩形成水庫(kù)，用水渠引至綠色流域。然后在綠色流域中建壩形成一個(gè)較大的水庫(kù)，并在此開(kāi)挖發(fā)電引水隧洞，將水流引入東南側(cè)山下的發(fā)電廠房。水庫(kù)及發(fā)電引水系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 水庫(kù)及發(fā)電引水系統(tǒng)示意(源自PNPC網(wǎng)頁(yè))

桑片-桑南內(nèi)水電站的3座大壩分別為會(huì)馬克安(Houay Makchan)大壩、桑南內(nèi)大壩和桑片大壩，其中會(huì)馬克安大壩為混凝土溢流壩，最大壩高8.5 m，壩軸線長(zhǎng)1 789.0 m，壩頂高程814.5 m。桑片大壩為混凝土重力壩與黏土心墻堆石壩的組合(見(jiàn)圖3)，最大壩高47 m，壩軸線長(zhǎng)1 250.0 m，壩頂高程799.5 m。水庫(kù)正常蓄水位791.9 m，大壩攔蓄庫(kù)容2.872億m3。桑南內(nèi)大壩為黏土心墻堆石壩(見(jiàn)圖4)，最大壩高75.5 m，壩軸線長(zhǎng)1 430 m，壩頂高程792.5 m。水庫(kù)正常蓄水位786.5 m，大壩攔蓄庫(kù)容10.43億m3。

圖3 桑片大壩(源自PNPC網(wǎng)頁(yè))

圖4 桑南內(nèi)大壩(源自PNPC網(wǎng)頁(yè))

2 潰壩事件

此次發(fā)生潰決事故的大壩是位于桑南內(nèi)水庫(kù)西南側(cè)的D副壩，其位置如圖5所示。圖中從北到南每個(gè)副壩依次編號(hào)為AF。D副壩壩型為土壩，壩高16 m，壩軸線長(zhǎng)770 m，壩頂寬8 m。

根據(jù)法新社7月25日援引自1名韓國(guó)國(guó)會(huì)議員收到的報(bào)告報(bào)道，7月20日，D副壩“中部出現(xiàn)11 cm沉陷”。 韓國(guó)西部電力公司發(fā)言人表示：“不清楚為何水壩部分結(jié)構(gòu)沉陷、形成裂縫。不過(guò)，所有這些都在大雨情況下發(fā)生。”

圖5 桑南內(nèi)水庫(kù)副壩位置示意(源自歐洲應(yīng)急響應(yīng)中心的災(zāi)害地圖)

圖6 業(yè)主公司的告急信(源自澎湃新聞)

7月23日，業(yè)主公司給當(dāng)?shù)卣l(fā)出告急信函(見(jiàn)圖6)，要求緊急疏散桑片河下游居民。當(dāng)晚20：00左右，D副壩潰決，庫(kù)水傾瀉而下，向西流入桑片河。由于桑片河道容量有限，洪水漫出河道，下游頓成澤國(guó)。圖7所示為中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站獲取的7月13日和7月25日的雷達(dá)衛(wèi)星圖像，由圖可見(jiàn)下游村莊密集區(qū)大部分被淹沒(méi)。

圖7 桑片水庫(kù)及其下游的雷達(dá)衛(wèi)星圖像(源自中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站)

3 潰壩原因的初步分析

從潰壩事件的發(fā)展過(guò)程看，最晚在7月20日之前，項(xiàng)目公司就發(fā)現(xiàn)了D副壩壩頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)缺陷。從報(bào)告的描述看，壩頂結(jié)構(gòu)的缺陷主要是裂縫和沉陷。從網(wǎng)上發(fā)布的潰壩現(xiàn)場(chǎng)照片看(見(jiàn)圖8～10)，裂縫主要為順壩軸線方向的縱向裂縫，以及部分垂直于壩軸線的橫向裂縫。D副壩的壩型為土壩，從結(jié)構(gòu)上分析，造成壩頂裂縫的原因主要包括：

圖8 潰壩現(xiàn)場(chǎng)1(源自網(wǎng)絡(luò)報(bào)道)

圖9 潰壩現(xiàn)場(chǎng)2(源自現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)拍攝)

圖10 潰壩現(xiàn)場(chǎng)3(源自現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)拍攝)

(1)壩體填筑不密實(shí)，水庫(kù)蓄水后壩體的濕化變形造成壩體上、下游方向的不均勻沉陷，從而在壩頂表現(xiàn)出順壩線方向的裂縫。

(2)由于壩體材料或施工質(zhì)量的問(wèn)題，造成副壩中部(鞍形埡口底部)與岸坡處的不均勻變形，從而形成垂直于壩軸線方向的裂縫，通常這種裂縫主要分布在壩肩部位。

(3)壩體滲流控制措施存在缺陷，在高水位情況下，壩體內(nèi)部出現(xiàn)滲透破壞，壩體內(nèi)細(xì)顆粒流失后造成壩頂塌陷。

一般從潰壩的過(guò)程上看，土石壩是一種漸潰式的壩型。鑒于該壩型特點(diǎn)，從其破損的出現(xiàn)到最終潰決，將會(huì)有一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，如果處置及時(shí)，完全有可能避免最終潰決的發(fā)生。由此可見(jiàn)，電站工程建設(shè)單位的應(yīng)急處置措施可能存在較大問(wèn)題。

以上分析表明，連日大雨導(dǎo)致壩體裂縫和沉降的說(shuō)辭并不可信。東南亞熱帶地區(qū)建設(shè)的大壩都會(huì)遭遇雨季暴雨的情況。一個(gè)設(shè)計(jì)完備、施工質(zhì)量良好的大壩是不可能經(jīng)受不住連續(xù)幾天暴雨的考驗(yàn)的。

從另一方面看，老撾屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候，5～10月為雨季，11月至次年4月為旱季。作為一個(gè)庫(kù)容如此巨大的水庫(kù)，對(duì)于雨季的水庫(kù)運(yùn)行，應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段就有明確的防洪度汛計(jì)劃，水庫(kù)投運(yùn)后，還需要根據(jù)水、雨情的變化，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、應(yīng)對(duì)。桑南內(nèi)水庫(kù)在進(jìn)入雨季前是否提前預(yù)留了防洪庫(kù)容,在水庫(kù)水位漲起時(shí)是否及時(shí)開(kāi)閘泄洪,目前這些情況尚不得而知。但從現(xiàn)場(chǎng)的情況看，D副壩潰決時(shí)，水庫(kù)為滿庫(kù)或接近為滿庫(kù)，最終潰決時(shí)，庫(kù)水漫過(guò)壩頂，形成沖蝕潰決。

綜合上述初步分析，D副壩潰決的原因一方面可能是副壩的設(shè)計(jì)(變形控制措施和滲流控制措施)或施工(筑壩材料、壩體填筑質(zhì)量)存在重大缺陷，使大壩在結(jié)構(gòu)上存在隱患，在高水位情況下產(chǎn)生裂縫、坍塌等結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致大壩潰決。另一方面有可能是項(xiàng)目在管理上存在問(wèn)題，雨季洪水期的防洪度汛方案不合理，缺乏有效的應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案，項(xiàng)目的安全管理和應(yīng)急響應(yīng)措施都存在較大缺陷。

4 事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的思考

目前，關(guān)于此次老撾桑南內(nèi)水庫(kù)副壩潰決事件的詳細(xì)技術(shù)調(diào)查和分析尚未明確，相關(guān)資料也比較缺乏。但針對(duì)此次事件的初步思考，也可得出一些有益的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

(1)大壩安全是一個(gè)涉及社會(huì)公共安全、關(guān)乎人民生命財(cái)產(chǎn)的重大問(wèn)題，不容許絲毫疏忽。這雖然是老生常談，但是每一次大壩安全事故，都會(huì)為大壩工程師敲響警鐘。考慮到大壩失事的嚴(yán)重后果，大壩建設(shè)工程師必須時(shí)刻緊繃大壩安全的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。大壩的管理也必須層層設(shè)防，嚴(yán)格把關(guān)，確保大壩安全萬(wàn)無(wú)一失。

(2)在安全管理領(lǐng)域，一個(gè)重要的概念是要保證其管理主體的本質(zhì)安全。大壩的本質(zhì)安全存在于其誕生過(guò)程中的各個(gè)階段，各階段的安全因子與大壩的最終安全狀態(tài)存在著相互作用關(guān)系。將安全管理的理念貫穿于大壩規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的各個(gè)階段，對(duì)于形成大壩安全保障的綜合系統(tǒng)將具有突出的意義。任何一座大壩的潰決，一定都會(huì)在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理的某一階段或幾個(gè)階段中找到原因。以桑片-桑南內(nèi)水電站為例，在項(xiàng)目的規(guī)劃階段，是否充分了解流域的水文條件,大壩設(shè)計(jì)的防洪能力是否滿足要求,在設(shè)計(jì)階段如何充分考慮土石壩的特點(diǎn)布置泄洪設(shè)施,在運(yùn)行階段如何實(shí)現(xiàn)有效的安全管理,所有這些都與工程的本質(zhì)安全有著直接聯(lián)系。

(3)對(duì)于土石壩工程而言，造成其潰決失事的最主要的原因之一是漫頂引起的外部沖蝕破壞，或是滲流引起的內(nèi)部沖蝕破壞。對(duì)于漫頂破壞，一種可能是壩體過(guò)大的沉降變形或塌陷導(dǎo)致庫(kù)水漫頂，這屬于結(jié)構(gòu)方面的因素。另一種可能就是水庫(kù)泄流能力不夠(水文方面因素)或泄流設(shè)施損壞(結(jié)構(gòu)因素)。因此，對(duì)于土石壩工程而言，首先除了要保證其大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量的可靠外，也要高度重視泄洪設(shè)施的能力和可靠性，目前，對(duì)于高壩大庫(kù)通常都會(huì)考慮多種泄洪形式的并用。

(4)在大壩安全管理中，大壩的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理要充分考慮極端氣象條件的應(yīng)對(duì)措施，建立行之有效的應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)。從此次桑片-桑南內(nèi)水電站事故看，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理很有可能存在重大缺陷，這與項(xiàng)目建設(shè)的管理模式可能有直接聯(lián)系，不排除項(xiàng)目建設(shè)中存在只追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視設(shè)計(jì)上必要安全余量的可能性，以及對(duì)運(yùn)行和應(yīng)急安全管理方面漠視的可能性。目前，對(duì)于重要工程的設(shè)計(jì)，通常都會(huì)適當(dāng)?shù)乜紤]一些必要的冗余措施，以形成多道安全防線。

(5)隨著我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，越來(lái)越多的中國(guó)水電企業(yè)走向海外，如何對(duì)這些海外工程實(shí)行有效的管理，能否將國(guó)內(nèi)的安全控制措施延伸到海外,這是一個(gè)需要高度重視的問(wèn)題。可喜的是中國(guó)電建集團(tuán)等一批央企在這方面作出了非常好的表率。作為老撾最大的中資企業(yè)，中國(guó)電建集團(tuán)對(duì)其建設(shè)的項(xiàng)目嚴(yán)把工程質(zhì)量，設(shè)計(jì)審查、施工質(zhì)量控制、蓄水安全鑒定等措施逐一落實(shí)。此次桑片-桑南內(nèi)水電站事故后，電建集團(tuán)及時(shí)對(duì)其30余個(gè)在建項(xiàng)目進(jìn)行了安全自查，以確保每個(gè)項(xiàng)目安全度汛。

(6)從目前國(guó)際大壩安全管理的發(fā)展現(xiàn)狀看，發(fā)達(dá)國(guó)家的大壩安全管理水平較高，與大壩相關(guān)的公共安全措施也相對(duì)比較到位。中國(guó)在多年的大壩建設(shè)中也形成了具有自身特色的大壩安全管理體系。中國(guó)企業(yè)在海外拓展的過(guò)程中，不但需要在工程建設(shè)中打出品牌，同時(shí)也需要在充分借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)發(fā)展中國(guó)家大壩安全管理體系的建設(shè)。

(部分內(nèi)容綜合自中國(guó)新聞網(wǎng)、桑片-桑南內(nèi)電力公司網(wǎng)、今日頭條、新浪網(wǎng)、澎拜新聞等網(wǎng)站信息)