大坝安全状况分析
李瑜 王旭 吴然然
摘 要：水库大坝是我国水利工程体系中的重要组成部分，但同时溃坝也会带来人民生命财产的巨大损失。通过综合国内水电站资料，从历史溃坝资料分析了我国水坝的安全状况。通过溃坝概率分析，提出了溃坝风险防范的重点是中低坝，避免发生系统性风险的是高坝大库。建立水电工程运行期安全鉴定制度，对工程分类、安全隐患分级进行管理，集行业优势资源进一步加强对大坝、枢纽以及流域在运行期的安全管理非常必要。
关键词：大坝建设；溃坝分析；大坝安全管理
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.088
1 大坝作用及溃坝危害
水库大坝是我国水利工程体系中的重要组成部分，同时也是国民经济的重要基础设施，在防洪、供水、发电、灌溉、航运、水产养殖、改善生态环境等方面发挥着巨大的综合效益。首先，大坝的建设可以解决水资源短缺的问题。我国的总体水资源虽然比较丰富，但是人口基数众多而导致人均水资源数量严重不足。随着社会主义的不断建设，水资源短缺现象日益突兀，而改变这种现状的措施之一就是建设一批大型蓄水水库，增加资源的可利用程度。其次，在防洪方面，水库大坝也有着巨大的作用。在防洪区上游的适当位置，可以兴建能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容来拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。对于一年中可能出现数次洪水的河流，可在洪峰过后将滞留在水库中的洪水在确保下游安全的前提下下泄到原河道，使水库水位回落到防洪限制水位，以迎接下一次洪水，多次发挥水库防洪库容的调蓄作用。
虽然水库大坝有众多好处，但由于我国很多大坝建造时间比较早，随着时间的推移，水库大坝难免会出现老化、破损等现象。溃坝事件的出现，往往代表着一大批生命和财产的损失。而且溃坝洪水的破坏能力与众多因素有关，如水库库容面积的大小，上下游水头差、溃口面积的大小、下游河道两岸的地形等等，库容面积越大、上下游水頭差越大，溃坝洪水的破坏能力就越强。溃坝洪水的立波向前推进的速度一般可以达到30～40km/h，溃坝洪水波高可达到数米甚至四五十米，溃坝洪水立波所经之处，河槽内水位瞬息剧增，表现出惊骇的破坏力[1]。
2 我国大坝建设基本情况
2.1 建设成就
目前，我国所建造拥有的大坝数量居世界首位。截至2016年底，已建成各类水坝98460座[2]，总库容8967亿m3，其中，大中型水库4610座，总库容8260亿m3。目前全球已建在建200m 的高坝 96座，中国占34座；250m以上高坝20座，中国占7座。已建锦屏一级双曲拱坝（305 m）和在建双江口心墙堆石坝（314 m）位列同类坝型之冠。
2.2 现状特点
我国水利水电枢纽呈现坝高、库容相对较小、装机容量大的特点，这与我国西部山区地形陡峻、河谷狭窄、落差大有关。相对发达国家，我国人均可控储水设施严重不足。流域防洪减灾能力与经济社会发展水平极不适应。以美国科罗拉多河为例，目前在科河干流已兴建水库 11 座，支流修建水库95座，干、支流已建总库容约 872 亿 m3，有效蓄水库容达 760 亿 m3，为流域年平均年径流量的 4 倍多。米德湖和鲍威尔湖两座控制性水库，有效库容分别达 319亿、300亿 m3。此外，有效库容大于2500万 m3的梯级水库还有22座。科河通过水库群的调节，可将汛期洪水全部作为资源加以利用，大幅度减小了防洪弃水。
3 历史溃坝分析
根据水利部历年资料统计，1954年至2017年我国共发生3529 起大坝溃决事件。数量虽然惊人但主要集中在低坝。30 m 以下溃坝 3109 座，占溃坝总量的88.1%；30～70m 溃坝115座，占比 3.0%；70 m以上溃决 1 座，为位于青海省共和县的沟后大坝，坝高71m；此外还有 304 座坝高不详的溃决事件，一些文献将其归类为30m以下。我国无高坝溃决案例。按溃坝比例分析，低坝小库的溃坝占比远高于高坝大库。30m 以下溃坝占比是30～70m的27倍以上。低坝建设数量多、设计标准低、疏于管理是成为溃坝主体的主要原因。
历史上发生的重大溃坝事件有：
（1）1975年8月，我国河南省发生暴雨导致板桥、石漫滩两座大型水库，田岗、竹沟两座型水库和58座小型水库发生漫顶溃决，造成 29 个县区1200km2的土地被淹没，有1100多万人受灾，约10万人死亡，500多万间房屋倒塌，直接经济损失近百亿元，以及大量间接经济和生态环境破坏。该溃坝事件是我国乃至世界上后果最为惨重的大坝安全事故。
（2）1978-1979这一年间，位于山西东榆林水库副坝的下游排水沟多次出现流石泥现象，但是无人理睬，也没有任何关于此现象的报告，更没有采取相关的任何措施。终于在1979年，榆林水库垮坝了，垮坝后一个多小时竟无人知晓，这就是监管不力带来的下场。
（3）1993青海沟后水库垮坝后，因管理人员去有关部门报告的动作太慢，耽误了下游人员转移时间，导致了320人死亡。
（4）2010年7月28口，吉林省吉林市桦甸市大河水库发生溃坝事件，至少造成34人死亡。
4 安全状况分析
根据历史溃坝分析可知溃坝风险防控的重点是中低坝，避免发生系统性风险的是高坝大库。当前流域梯级水库逐渐形成规模，如果不可控的自然、工程以及人为因素导致水库溃坝，甚至发生梯级水库连溃，后果将是灾难性的。对此，首先，应建立水电工程运行期安全鉴定制度。我国大型水利水电工程前期执行严格的咨询和审查制度、建设期全过程质量监督和安全鉴定制度，是向运行期移交安全工程的制度保证。从工程全生命周期角度，安全管理应贯穿于工程规划、设计、建设、运行乃至退役的各个阶段，其中运行期的安全管理尤为重要。新建水利大坝主要是中小型工程，高坝大库不多。水利行业安全管理重点是现有水坝的除险加固。水电行业新建高坝大库较多，而且随着建成在运水电项目越来越多，安全监管压力巨大，因此需要集中行业力量开展水电大坝的安全评估。建立水电工程运行期安全鉴定制度，对工程分类、安全隐患分级进行管理，集行业优势资源进一步加强对大坝、枢纽以及流域在运行期的安全管理非常必要。其次，应开展极端气候条件下的大坝安全研究。近年来，全球气候变暖导致极端天气频发，局地暴雨、超标准洪水对大坝安全造成严重威胁。需开展全球气候变化条件下的流域水文气象重大课题研究，提高应对极端气候灾害和超标准洪水的预测预报水平，保障流域梯级电站大坝防洪安全。
参考文献：
[1]蒋友祥.溃坝及洪水演进的数值模拟研究[D].重庆交通大学，
2011.
[2]中华人民共和国水利部.2016年全国水利发展统计公报[M].北京：中国水利水电出版社，2016.
作者简介：李瑜（1993-），男，安徽桐城人，硕士研究生，研究方向：环境水力学。
