水库大坝风险综合管理研究

摘 要：水库大坝风险包含大坝安全及潜在事故损失两个方面。本文在分析影响大坝漫顶破坏、结构破坏以及风险损失的主要因素基础上，从工程和非工程两个角度提出了水库大坝风险综合管理的措施。对于有效提高水库大坝风险管理效果，具有较好的理论意义与实际应用价值。

关键词：大坝；风险；破坏；后果；管理

我国拥有世界上最多的大坝，截至2013年[1]，大坝数量已超过9.8万座，总库容超过9300亿m3。我国传统的大坝安全管理理念主要偏重于保障大坝本身的安全[2]，然而随着社会经济的不断发展，潜在发生事故可能造成的生命、经济损失和社会环境影响越来越为大家所关注。且与台风和地震等自然灾害相比，大部分大坝事故的发生不仅与自然因素有关，人为因素也是重要一方面。近年来，综合考虑事故概率和事故后果的风险管理理念越来越受到重视。根据2000年国际大坝委员会（International Commission on Large Dams，简称ICOLD）北京会议的定义：风险是对生命、健康、财产和环境负面影响的可能性和严重性的度量，是溃坝可能性和产生后果的乘积，即R（风险）=P（风险概率）×L（风险损失）。因此需从事故概率P和风险损失L两个方面进行综合的风险管理。

据统计，水库大坝发生破坏最多的两种类型为漫顶破坏和结构破坏。而风险损失主要取决于工程因素（事故洪水特性）以及下游地区的社会、经济发展情况。

一、漫顶破坏风险管理

世界上由洪水漫顶造成的失事占大坝失事总数的三分之一[3]，在我国此比例甚至超过50%，且近年来有所增加[4]。另外，数量最多的土石坝原则上不允许坝面过水，对度汛的要求更为严格。根据调洪演算，是否漫顶主要取决于上游来水、泄流建筑物泄流能力以及坝顶高程。考虑到对于某一确定的大坝，其坝顶高程是确定的，因此从上游来水和泄流建筑物管理两个角度进行分析。

（一）上游来水管理

水库大坝上游来水的两个主要参数为洪量和洪峰流量，其主要取决于流域范围内的降雨和下垫面情况。

（1）提高气象预报的准确性

降雨是产生洪水的最主要因素，我国所发生的漫顶溃坝事故大多由极端气象条件产生的强降雨所导致。尤其是近年来，随着人类活动对大气环流的影响逐步增多，极端气象条件明显增加[5]。因此采取更为科学的气象观测和分析手段、提高气象预报的准确性，对于有效预判洪水，降低大坝漫顶失事概率具有极其重要的意义。

（2）提高洪水过程分析的准确性

在相同洪量的情況下，不同的洪水过程对于大坝造成的防洪风险存在很大的差异。当前，我国采用皮尔逊Ⅲ型曲线来描述洪水过程线，但是在不同地区及不同流域，其主要参数的选取存在很大差异。因此，应根据规范要求，结合气象预报情况，对洪水过程进行进一步的分析，以提高其准确性。

（二）泄流建筑物管理

根据调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响洪水位的另一关键因素。对于某一确定的泄流建筑物，其泄流能力主要取决于闸门开启程度以及上游水位。

（1）确保闸门正常开启

据统计，闸门失效无法开启或者无法全部开启，是导致水库洪水位快速升高进而导致漫坝的主要原因之一。因此需对闸门本身以及闸门起闭系统进行有效的维护并定期检查，确保闸门在泄流期间可以正常开启。

（2）拟定合适的泄流方案

泄流方案对于能否有效宣泄洪水、保证大坝安全起到关键作用，然而水库发电效益及防洪之间的矛盾导致大坝泄流方案的合理确定成为水库调度中的一个难点。因此需结合不同水库大坝的特点，对此方面开展针对性的研究，以保证泄流建筑物可有效宣泄洪水，并降低对发电和供水等效益的影响。

二、结构破坏风险管理

我国大坝中的约8万座修建于20世纪50～70年代，特定的历史原因造成相当一部分大坝存在防洪标准低、工程质量差和隐患多等问题，导致在1959—1962年和1973—1975年出现两次溃坝高峰[6]。其中渗流破坏和坝坡失稳是大坝结构破坏最为为常见的两种形式。

（一）控制渗流

渗流问题主要由筑坝材料级配不合格、碾压质量差或者白蚁等动物破坏等原因导致。因此在大坝施工阶段，应做好筑坝材料和施工质量控制；在大坝运行阶段应做好渗流观测工作，及时清除蚁患，并对出现问题的坝体或者基础采取灌浆等加固措施，以有效控制渗流。

（二）保证坝坡稳定

坝坡失稳主要是由渗流破坏、冻融破坏或者浸润线突然变化所导致。因此应运用合适的调度方案，避免水库水位在短时间内大幅变化。此外，还应防止树木、失控船舶以及大面积浮冰等漂浮物对坝坡的撞击。

三、风险损失管理

风险管理在考虑工程本身安全程度的同时，着重考虑大坝潜在事故可能对下游造成的损失，更加全面，更能综合、定量地反映工程与人、工程与社会的关系，也是其科学性所在。某一确定的水库大坝工程，发生相同破坏的情况下，造成的损失主要取决于下游社会经济发展情况、风险预警能力、群众风险意识以及应急救援能力等方面，因此需从上述四个方面采取针对性的措施，以有效管理水库大坝风险。

（一）合理规划风险区域的社会经济发展方向和指标

风险人口和潜在淹没区的经济发展水平是影响水库大坝风险后果的最直接因素[7]。我国当前对于大型河流的蓄（滞）洪区的社会和经济发展有着较为明确的要求，但对水库下游潜在淹没区则无此方面的规划。然而水库失事造成的损失是巨大的，因此可结合洪水风险图，对于潜在风险严重地区进行合理的社会发展规划，以降低可能造成的事故损失。

（二）提高风险预警能力

风险预警是重要的水库大坝非工程风险管理措施之一，通过提前预报洪水风险，可以有效减少溃坝洪水灾害损失。Nieland 通过对澳大利亚遭受洪灾损失地区的调查，确定洪水预警系统对减少人口、经济损失具有明显效果[8]。2004年春节期间，新疆八一水库大坝溃决，但因管理人员提前发现险情及时通知下游转移了1.38万人，最终没有造成人员死亡。因此，提高风险预警能力对于及时组织溃坝撤离、有效降低风险后果具有极其重要的意义[9]。

（三）提高群众风险意识

随着我国基础教育的普及和高等教育的逐步提升，人民群众的知识水平得到了有效提高。与此同时，随着社会、经济水平的不断发展，人民群众接受信息的渠道也更为畅通和多元化。因此应充分利用上述有利条件，做好科学的水库大坝风险普及工作，提高群众风险意识，从被动到主动进行水库大坝风险后果管理[10]。

（四）构建科学的救援体系

随着我国综合实力的不断增强，抢险救援能力得到了巨大的提升。2008年6月，广东从化市鱼洞水库坝体出现裂缝，市政府紧急疏散了下游8000民众的同时，拆除出险坝段进行泄洪，将水位降低到安全高度，险情得以缓解。2018年7月19日，内蒙古增隆昌水库副坝决口。政府及时开展抢险救援，最终事故未造成人员伤亡。此外，救援体系的合适与否很大程度上决定着救援能力的发挥[11]。应急管理部的成立，将极大有利于更为科学救援管理体系的建设，对于我国水库大坝风险后果管理也是一大利好。

四、结语

水库大坝在发挥重大社会、经济效益的同时，其潜在发生的事故给人民群众生命财产安全也带来了风险。本文结合水库大坝的主要破坏类型，分析了防止漫顶破坏和结构破坏的工程管理措施；从下游社会经济发展情况、风险预警能力、群众风险意识以及应急救援能力四个方面提出了降低风险后果的非工程管理措施。对于有效降低水库大坝风险水平，提高风险管理效果具有较好的理论和现实意义。

作者简介：

姓名崔小燕1977年3月，女，山西运城河津；单位名称：河津市水利局，研究方向：水利水电工程管理。