小型水庫應對超標洪水技術探討

許國鋒，朱均超

(水利部建設管理與質量安全中心，北京 100053)

1 基本情況

我國小型水庫共有9.4萬多座，約占水庫總數95%，其中77%修建于20世紀50—70年代，至今多數已運行50～70多年，為我國農業、農村發展發揮了巨大的作用。小型水庫中有約75%由鄉鎮和農村組織管理，基層力量薄弱，管護人員業務能力較低，管護經費不足，維修養護不到位，水庫本身受當時經濟和技術條件限制，建設標準低、質量不高，隨著水庫壩齡延長，設施設備老化嚴重，大部分水庫步入“老齡化”，呈現出“體弱多病”狀態，小型水庫安全隱患十分突出。

每年發展改革委、財政部安排資金對小型病險水庫進行除險加固，切實保障了水庫安全，有效發揮了水庫防洪、供水、灌溉等綜合效益。但近幾年來局地氣候異常，極端天氣增加，單點暴雨集中，超標洪水頻發，我國洪澇災害空間格局發生了變化，從大江大河干流及其主要支流發生流域性洪水為主，轉變成中小河流洪水、山洪、城市內澇災害為主。小型水庫大都建設在中小河流上，分布廣泛、防洪標準相對較低，預警預報難度大，漫壩、潰壩事件經常發生，造成嚴重的生命財產損失和惡劣的社會影響。據統計，1954—2018年水庫潰壩3541座，近20年(2000—2018年)共潰壩84座，隨著經濟社會的發展，小型水庫漫壩、潰壩造成的后果和社會影響越來越嚴重。小型水庫如何有效應對極端天氣、超標洪水造成漫壩、潰壩的技術措施成為重要迫切的課題。

2 漫壩、潰壩原因分析

近年，在我國發生的多次小型水庫漫壩、潰壩事故，反映出當前小型水庫還是我國防洪體系中的薄弱環節和安全隱患，水庫管理人員在應對突發事件時的能力還相對薄弱。小型水庫一般位于中小河流上，承雨面積小、匯流時間段、超標洪水形成快，只有早發現、早處理，才能避免漫壩、潰壩事故發生。

分析近幾年小型水庫漫壩、潰壩，主要有以下2點原因。

2.1 工程方面

(1)溢洪道泄洪能力不足。部分小型水庫無泄洪設施，洪水無法宣泄；部分小型水庫溢洪道寬度不足、堰頂高程偏高、溢洪道存在阻水障礙物等，導致遭遇超標洪水時下泄不及時，造成漫壩、潰壩。

(2)壩體填筑質量差，筑壩材料不滿足要求。小型水庫主要建于20世紀50—70年代，建設標準低、施工工藝落后、筑壩材料要求低，導致壩體填筑質量不高，抗沖刷能力較差，高水位長期浸泡導致局部散浸、塌陷，或施工碾壓不到位形成軟弱夾層，成為滲漏水通道，從而導致垮塌、潰壩。

(3)設施設備不完善，缺乏安全監測、雨水情監測設備。小型水庫多為鄉鎮和農村組織管理，運行經費不足，部分達到或接近設計合理使用年限，監測設施設備老化、故障，長期得不到維修更新，導致無法起到監測作用，不能對大壩進行體檢或安全預警。

(4)水庫無放空設施。目前小型水庫放水設施只有溢洪道和灌溉輸水洞，溢洪道溢流堰頂高程較高，輸水洞放水流量較小，一旦遇到突發情況，無法快速將水量放空，給大壩帶來險情。

(5)上游水庫垮壩，引起洪水疊加漫頂。雨水情監測設施能夠對水庫上游來水量進行中短期預測，但潰壩洪水歷史短、流量大、速度快，是監測設施無法預測的。近幾年，上游潰壩洪水疊加區間洪水，逐漸成為下游水庫漫壩、潰壩的主要因素。

2.2 管理方面

(1)巡查檢查流于形式，不能發現問題。小型水庫巡查人員多為附近村民，業務水平較低，風險意識不高，對日常巡查檢查重視不夠，不能發現安全隱患問題。

(2)運行管護能力不足，維修養護不及時。小型水庫大多處于偏遠山區，交通不便，經費不足，不能及時進行日常運行管護，發現的隱患問題得不到維修處理，水庫長期“帶病運行”，埋下安全隱患。

(3)搶險物資不足，放置位置不便于取用，搶險不及時。小型水庫防汛搶險物資儲備不足，或長期不更新、補充，導致部分物資過期無法使用；有的小型水庫物資放置在大壩下游，一旦出險緊急情況無法取用，貽誤搶險戰機，造成無法挽回的損失。

(4)超標洪水防御預案可操作性差，未進行培訓和演練。對部分小型水庫潰壩、漫壩的事故調查發現，超標洪水防御預案部分內容如泄洪方式、搶險方式、特征水位、物資儲備等與實際不符，且未嚴格進行培訓和演練，預案可操作性差，不能在遭遇超標洪水時發揮作用，成為“擺設”“花瓶”。

3 應對超標洪水技術措施

超標洪水是指超過現狀防洪工程體系(包括水庫、堤防、蓄滯洪區等在內)設防標準的洪水。一般而言，水庫、蓄滯洪區等工程按照規則正常調度運用后，某控制節點仍然超過保證水位的，可視為該節點的超標洪水[1]。

從小型水庫經濟合理和現實情況出發，防洪保證率只能達到一定的設計標準，而近幾年局地極端天氣異常現象增加、暴雨集中，導致超標洪水頻發，幾乎每年汛期都可能發生超標洪水。小型水庫一般位于偏遠山區支流上，交通不便，絕大多數水庫上游承雨范圍內未設置雨水情測站，無法預報中短期降雨量、來水情況。這就要求對于小型水庫預防超標洪水要提前謀劃、未雨綢繆，避免遭遇超標洪水時，發生漫壩、潰壩事故，造成生命財產損失。本文從事前預防、事中應對、事后處置3個方面總結了一些應對超標洪水技術措施。

3.1 事前預防措施

(1)降低水庫水位

對于有防洪功能的小型水庫，要在汛前雨季來臨之際，通過溢洪道或輸水洞將庫水位降至汛限水位以下，騰出庫容，迎接洪水入庫；對鑒定為病險水庫的，應在汛前放空水庫，汛期要空庫運行，防止洪水入庫，水位過高，出現漫壩或潰壩事故。

(2)汛前隱患排查

巡查人員要在入汛前對小型水庫進行全面隱患排查，要對上下游壩坡、輸水洞、溢洪道、交通橋、雨水情監測設施、安全監測設施要進行全方位體檢，發現質量、安全隱患問題要及時進行處理，不能讓這些設施設備“帶病”進入汛期，否則，一旦遭遇超標洪水，庫水位快速上漲，任何一個小小的隱患都將演變成為大事故。

(3)加強預測預報

庫區內無雨水情監測設施的，要盡早完善雨水情監測設施的安裝，加強庫區內來水預報，并與氣象部門加強聯系，結合氣象預報，精準預測中短期來水情況，便于提前對水庫進行調度，對下游提出預警。

(4)儲備防汛物資

防汛物資是小型水庫防汛搶險的關鍵物品，防汛物資的種類、數量要嚴格按照規范要求進行儲備，存放位置、環境要滿足汛期搶險方便取用，嚴禁放置于大壩下游或可能被洪水淹沒的區域，否則一旦發生險情，無法及時、快捷取用。

(5)硬化下游坡面和坡腳

小型水庫多為土石壩，大壩下游坡面除排水棱體外，絕大多數為草皮護坡，洪水一旦漫壩，下游壩坡最先遭到沖刷破壞失穩，進而引起潰壩事故，因此可考慮對下游壩坡進行硬化防護，可采用干砌石、漿砌石、襯砌塊等方式，硬化后的下游壩坡能抵擋短時的漫壩洪水沖刷，可增加大壩的穩定性。

3.2 事中應對措施

(1)擴挖溢洪道

小型水庫遇到超標洪水庫水位快速上漲，現有泄洪設施無法滿足泄洪要求時，可以采取擴挖溢洪道方式加大洪水泄量。收到暴雨預警預報時，可提前讓挖掘設備在溢洪道附近待命，一旦庫水位上漲過快，超過校核洪水位并繼續上漲情況下，要迅速組織力量對現有泄洪通道進行擴挖，從深度、寬度上增加現有溢洪道泄流能力，達到快速宣泄洪水、降低庫水位目的，確保大壩安全。這種方式一般針對溢洪道坐落在土基上且距大壩有一定安全距離的小型水庫。

(2)增挖泄洪通道

當小型水庫未設置溢洪道或溢洪道坐落在基巖上，水庫遭遇超標洪水，庫水位快速上漲時無法對現有溢洪道進行擴挖，可提前選取庫區距大壩一定距離的低洼山谷溝壑土質山體作為預泄通道，將挖掘設備停于附近待命，一旦遇到超標洪水，庫水位快速上漲，水庫泄洪設備不能滿足泄洪要求時，可在選定山體開挖，新增一條泄洪通道，增大水庫泄洪量。如：2020年7月，湖北白洋河水庫遭遇持續大暴雨，原有溢洪道無法滿足泄洪要求，在原有溢洪道旁邊增挖泄洪通道輔助泄洪，保證了大壩安全[1]。

(3)鑿開局部壩段

當小型水庫不具備擴挖溢洪道或增挖泄洪通道條件時，還可以鑿開局部壩段，形成缺口過流，可有效降低庫水位，確保大壩整體安全。如：2021年7月，河南郭家咀水庫就采取壩段局部開挖形成缺口泄洪，有效地降低了庫水位，保證了大壩的安全；2009年8月，浙江四嶺水庫也采取大壩局部爆破形成缺口泄洪，確保了大壩安全。這種方式需要精準的爆破能力和較高的施工水平，一旦控制不到位容易引起壩段連續垮塌，故這種技術措施的前期工作要準備充分、計算精準。

(4)壩頂鋪設倒虹吸泄洪管道

增加小水型水庫泄洪的非破壞方式還有在壩頂鋪設倒虹吸管，利用虹吸原理，讓庫內洪水越過壩頂宣泄。對于無有效泄洪且預報有持續大暴雨的小型水庫，可提前將倒虹吸管道鋪設在大壩上，待庫水位上漲過快時，可采取倒虹吸管加大泄洪、降低庫水位。如：2019年6月，湖南姚家界水庫采用倒虹吸管泄流，有效降低了庫水位，助力水庫安安全度汛。

(5)壩頂壘砌子堤。

當預測水庫水位上漲過快時，可提前采用沙袋或土袋在壩頂壘砌子堤臨時加高壩頂，防止洪水漫壩。壘砌位置臨近迎水面，上下層袋縫錯開，壘砌的子堤可有效擋水，這種方法施工簡單、速度快、效果好，是水庫大壩、堤防汛期搶險最常用的一種方法。

(6)壩后鋪設彩條布

超標洪水一般持續時間不會太長，洪峰漫壩時間大概在1～2h，如果在這個時間內能夠保證下游壩坡和壩腳不被沖刷破壞，可基本確保大壩安全。因此，可采取下游壩坡、壩腳臨時防護措施，即鋪設彩條布對下游壩坡和壩腳進行防護，防止漫壩洪水的直接沖刷，保證大壩的安全。如：2021年7月，湖北襄陽5座小型水庫均不同程度出現洪水漫壩險情，溢流部位采用彩條布對下游壩坡和壩腳進行了防護，最終無一座水庫發生險情。

3.3 事后處置措施

(1)全面排查水毀隱患

小型水庫每次抵御暴雨洪水后，應安排對水庫大壩全方位進行安全隱患排查，查找被洪水沖毀、浸泡而破壞的部位，及時登記、上報、維修，消除水毀隱患，確保大壩能夠持續防洪。

(2)及時修復防汛道路

防汛道路是防汛搶險工作的基本保障，一旦不能通行，就無法進行有效搶險，不能采取有效措施預防水庫漫壩、潰壩，所以暴雨洪水過后，要沿防汛道路逐段檢查，發現問題及時組織進行修復，保證防汛物資、人員能夠順利通過防汛道路進行搶險、轉移。

(3)盡快補足防汛物資

防汛物資取用后，要及時進行盤點，用掉的物資及時補充、更新，保證防汛物資始終處于充足狀態，對未使用的物資進行檢查，確保處于正常狀態，能夠隨時進行調用。

(4)總結經驗完善預案

對于水庫每一次抵御暴雨洪水的過程，都要認真分析不足、總結經驗，及時對預案進行修改、完善，使之更具備更強的操作性、針對性，再進行培訓、演練，讓預案能夠真正指導防洪搶險。

4 結語

本文深入分析了小型水庫發生漫壩、潰壩的工程和管理原因，全面梳理、總結了小型水庫遭遇超標洪水、發生漫壩和潰壩的事前預防、事中應對、事后處置技術措施，完善了小型水庫防洪工程體系，對小型水庫安全度汛、應急調度具有重要的參考價值和借鑒意義。