高水位運行下水庫防汛物資儲備管理對策研究
——以密云水庫為例

劉騰飛，劉華杰，胡 琦，張冠宇

（北京市密云水庫管理處，北京 101512）

密云水庫是華北地區最大的水庫，是北京最重要的水資源戰略儲備基地，同時作為南水北調中線水源調蓄庫，在首都水安全保障中地位十分重要，被譽為首都人民的“生命之水”，已成為“無價之寶”[1]。2017 年9 月，中國水利水電科學研究院完成了密云水庫的安全鑒定工作，評定密云水庫為二類壩，主要結論為“密云水庫主副壩、輸水及泄水建筑物工作狀態基本正常，設計防洪標準及水庫大壩抗洪能力滿足規范要求”。但隨著南水北調中線水源2015 年9月11日開始向密云水庫輸水，同時水庫減少了向北京城市居民供水及2021 年汛期水庫上游來水量較多，庫水位持續上升，于2021 年8 月23 日突破歷史（1994 年9 月16 日最高水位153.98 m），同年10 月1日庫水位達155.30 m（大沽高程），創造了新的庫蓄水位紀錄[2]。今后，水庫高水位運行或將常態化，使得水庫水工建筑物發生裂縫、滲透破壞等隱患風險增加。防汛搶險物資是防汛搶險過程中最重要物質基礎。為滿足需要，汛前必須將物資儲備妥當。當水庫發生險情時，應根據險情的特征，盡早盡快地從物資倉庫中選擇合適的物資進行搶險。若搶險料物供應及時、充足，搶險措施得當，則可保水庫安全。

1 密云水庫概況

密云水庫位于京郊密云區城北山區，橫跨潮河、白河主河道，控制流域面積15 788 km2，占潮白河總流域面積的88%，是由潮河、白河2 個樞紐組成的一座防洪、供水、灌溉、發電等綜合利用、多年調節的大型水利工程，保護著水庫下游地區的防洪安全，是治理潮白河水患的根本措施之一[3]。水庫經歷數次改擴建后，現有水工建筑物分布在水庫南線25 km 范圍，包括潮河、白河2 座主壩，北白巖、走馬莊等5 座副壩，白河發電隧洞、潮河輸水隧洞等7 條隧洞，第一、二、三溢洪道，1 座電站，1 座調節池。密云水庫工程布置，如圖1所示。

圖1 密云水庫工程布置

2 土石壩風險及處置原則

導致土石壩發生險情破壞的因素有很多，各因素之間又互相關聯，而且險情又是一個動態發展過程，所以水庫大壩出現險情后，不一定會導致潰壩，但若處置不及時，險情進一步發展，就有可能造成大壩失事[4]。據有關統計調查，土石壩險情主要有漫頂、滲漏、管涌、裂縫、滑坡、溢洪道險情等。

2.1 漫頂險情

漫頂是洪水漫過壩頂的現象。漫壩險情通常是流域集中暴雨、水庫防洪設計標準低、上游水庫潰壩洪水、溢洪道泄洪能力不足等原因造成的洪水漫壩對大壩產生的破壞影響。

土石壩漫壩險情處置原則有蓄、分、泄3 種，其目的都是為了降低壩前水位[5]。其中，蓄是利用上游水庫進行調度調蓄或者加筑防洪子堤；分是采取臨時分洪、滯洪措施；泄是采用工程措施，增加水庫的泄洪能力。需要搶險物資包括土方、編織袋、土工膜、鋼釬、石塊、麻繩等。

2.2 管涌險情

管涌一般發生在汛期高水位時期，由于臨水坡與背水坡的水位差而發生的滲流，當遇壩后黏土層厚度不夠、人為破壞壩后黏土層等原因，使得滲流沖破黏土層，粉砂、細砂就會隨水流出，從而在壩體背水坡坡腳的地面發生管涌[6]。如不及時搶護，隨著高水位持續時間增長，沙粒隨滲水不斷流失，相應出水口擴大，將會把壩基土層淘空，導致壩體工程出現坍塌、脫坡、裂縫等險情。

管涌險情處置原則按照壩前“臨水截滲”和壩后“蓄水反壓、反濾料壓蓋”相結合的方法進行。需要搶險物資包括土工布、木樁、鋼管樁、沙袋、砂石反濾井等。

2.3 滲漏險情

在滲透壓作用下，壩前的水沿著壩身土料、壩基土體和壩端兩岸山體中的孔隙滲向下游，形成壩體、壩基和繞壩滲漏。若滲流在設計范圍控制內，滲流量小，水質清澈透明，為正常滲流，對大壩任何部位的土體不會產生滲透破壞[7]；反之，滲流量大且集中，水質渾濁，則可能引起壩內土體滲透破壞[8]。

土壩滲漏處理原則為“（上截）臨水截滲、（下排）背水導滲”。一旦發現漏洞應迅速組織人力和物力，搶早搶小。需要搶險物資包括無紡布、草包、編織袋、黏土、篷布、復合土工膜等。

2.4 裂縫險情

土石壩按裂縫出現部位，可分為表面裂縫和內部裂縫；按裂縫走向，可分為橫向裂縫、縱向裂縫和龜紋裂縫；按裂縫成因，可分為不均勻沉降裂縫、干縮裂縫、凍脹裂縫和振動裂縫等。裂縫產生的主要因素包括壩基土質條件差別大，導致不均勻沉降；施工質量差；水流作用；振動等。

土石壩發生裂縫后，應立即采取壩面觀測、開挖探槽、探井和儀器探測等方式查明裂縫長度、寬度、深度、走向及發展趨勢等情況。土石壩裂縫一般采用開挖回填、裂縫灌漿或者兩者結合的方法進行處理[9]。

2.5 溢洪道險情

溢洪道作為水庫主要泄洪通道，如因不能滿足泄洪要求，造成水庫水位持續上漲，造成洪水漫過壩頂，造成大壩潰決。

3 防汛物資種類及主要用途

防汛搶險使用的物資種類很多，傳統的有土、砂、石、秸、柳、木、麻等。隨著社會發展、科學技術的進步，鋼板、鉛絲、土工合成材料越來越被廣泛地用于防汛搶險中[10，11]。

（1）土料。用量最多的就是散土。主要用途為修筑堤壩、路基，黏土防滲，堤壩搶險。

（2）砂石料。包括砂料、石料、石子。砂料有山砂、河砂，要求具有良好的級配，反濾層中最重要的一種材料就是砂。石料有塊石、料石，塊石多用于防汛搶險以及堵口、截流等工程，還在裝鉛絲籠、柳石枕等工程重難關廣泛使用；料石是人工或機械開采較規則的天然石塊，常用于砌筑穩定坡度較陡的老險工壩岸工程，因此它是防洪工程附近主要儲備料物。石子在防汛搶險中主要用于反濾的鋪設。

（3）木料與竹料。它是制作防浪排、簽樁和堵口打樁的主要材料，是搶險常備料，優點是質地輕、強度高、韌性和抗震性好、容易加工，缺點是易燃、易腐蝕等。

（4）編制物料。它是指由麻、草、鉛絲等線繩或合成纖維編制成的袋或布織品，包括草袋、麻袋、葦席、編織袋等。草袋、編織袋等在防汛搶險中有搶堵、緩沖、鋪墊等作用，葦席常用來防沖、護坡等。

（5）土工合成材料。主要有土工織物、土工膜和復合土工膜，具有質量輕、整體性好、施工方便、抗拉強度較高、濾滲和防滲隔離性能好等優點。在防汛搶險中，主要利用土工合成材料的排水、過濾、加筋和防滲等功能，進行管涌、流土、坍塌、滑坡等險情處

置[12]。

（6）照明設備。主要有應急工作燈、手持燈、發電機組等，用于搶險照明。

（7）救生設備。包括救生衣、救生圈、沖鋒舟等，用于保障洪區人民生命安全。

4 密云水庫防汛搶險物資儲備管理現狀

4.1 種類和數量

目前，密云水庫儲備的防汛搶險物資按《防汛物資儲備定額編制規程》分為4個大類，分別為搶險物料、救生器材、小型搶險機具、其他類。按相關規程，水庫應儲備防汛物資單項品種數量S庫計算公式為：

式中：M庫為水庫防汛儲備單項品種基數；η庫為水庫工程現狀綜合調整系數；η庫1為大壩安全狀況；η庫2為大壩長度（m）；η庫3為大壩高度（m）。密云水庫現有物資儲備量與定額儲備數量對比，詳見表1。

表1 密云水庫現有物資儲備量與定額儲備數量對比

由表1 可知：①砂石料、袋類、土工布、鉛絲、木樁等防汛搶險物資現狀儲存量遠遠低于定額儲存量；②由于砂石料、石塊等基礎搶險材料廣泛應用于各類險情處置中，且用量很大，需要很大的存儲空間。密云水庫未有砂石料儲備，為此每年汛前都要求負責水庫應急搶險工作的第三方搶險隊與當地砂石料場簽訂砂石料供應協議，優先用于水庫搶險工作。

4.2 儲備管理模式

防汛物資的更新購置、入庫驗收、出庫以及物資臺賬的管理分別由密云水庫管理處調度運行、資產管理、財務3 個部門協同管理。調度運行部門負責防汛物資購置資金的申報和物資的購置，資產管理部門負責物資的入庫驗收及日常儲備管理，財務部門負責物資臺賬的管理。物資出庫時，調度令需要3 個部門的領導共同簽字后，報主管領導簽發后方可出庫。

此種管理模式使防汛物資儲備管理工作的責任由3個部門共同承擔、相互監督，杜絕了腐敗現象的發生，避免了國有資產的流失與浪費。

4.3 管理制度

目前，隨著北京市水利工程運行管理標準化的深入推進，密云水庫管理處根據防汛物資儲備管理工作的實際情況制定了相關管理制度，如《保管員崗位責任制》《防汛物資倉庫管理制度》《庫房消防管理制度》《密云水庫管理處防汛倉庫安全管理制度》《防汛物資管理制度》等。同時，建立了崗位責任、巡視檢查、維護保養、消防安全和檔案管理等制度，為防汛物資儲備的日常管理工作提供了制度保障。

4.4 存在問題及建議

4.4.1 防汛物資倉庫儲備條件不完善，自動化標準低

密云水庫現有2 處搶險物資儲備倉庫，面積約1 900 km2，基本滿足現有物資的儲存要求，如按定額補齊所有物資，則現有倉庫面積不能滿足。現有倉庫均建于20 世紀60—70 年代，年代久遠，配套設施老化嚴重，存在房屋漏水、門窗損壞等問題，不能滿足部分物資所需防火、防霉、防潮等要求。另外，雖然部分倉庫進行了改擴建，但由于資金和土地的限制，倉庫建設標準較低、庫房內外道路狹小。同時，倉庫的監控、消防、安保、信息化管理等自動化水平難以滿足現代城市發展需求，難以滿足快速調運物資和保障物資安全的要求。

搶險物資實行專庫存儲、專人負責。合理搭配各類物資存儲貨架，對各種類貨架進行最優化組合，提高倉庫的利用率；倉庫的安防監控等信息化透明化，可設置專門的展示屏或監控室進行自動播放，清楚掌握倉庫的實時情況；通過課件的形式，對大類物資品種從入庫、管理、維護、調用等一整套流程進行解釋說明，結合機械化作業提升物資的擺放效用和調用效用。

4.4.2 物資儲備管理信息化水平不高

目前，密云水庫物資出、入庫仍沿用傳統手工三聯式管理，未實現動態監控。為此，物資倉庫要充分利用計算機、網絡、監控等現代化技術手段進行物資信息管理。依托密云水庫項目管理系統建設，構建密云水庫水旱災害防御物資管理子系統，分為系統管理模塊與倉庫管理模塊。其中，系統管理模塊主要是為了維護系統數據，包括系統的備份更新、數據自校驗、人員信息管理、報表打印和系統消息及相關制度政策法規顯示等功能；倉庫管理模塊主要包括出庫信息管理、入庫信息管理、出入庫物資清單編制、報表生成、庫存報警、物資盤點及查詢等功能[13]，使物資更新、調入、調出、報廢、返還情況實現動態監控。

5 結語

防汛倉庫是用來存放防汛搶險物資的，也是用來管理搶險物資的，在搶護險情時如何將大量物料在最短時間內識別并進行運輸，關系到搶險工作效率。在密云水庫防汛物資儲備管理中，應嚴格貫徹“兩個堅持，三個轉變”防災減災新理念，充分考慮水利工程風險和抗洪救災能力的新要求，科學編制物資儲備規劃，全面提升密云水庫防汛物資管理工作的精細化水平。