国家水安全战略目标下水电站大坝安全管理的启示

张秀丽

（国家水电站大坝安全和应急工程技术中心，浙江杭州，311122）

0 引言

水安全关乎民生、国民经济发展和社会稳定，是国家安全战略之一。水利水电工程筑坝成库，是防洪减灾、提供优质水资源、保障农田灌溉和内陆航运等的重要基础保障设施。水力发电是国家重要的清洁可再生能源，肩负着我国能源供应和能源领域实现双碳目标的重要使命。确保水库大坝的安全运行责任重大，但由于极端天气、洪水、地震等恶劣自然条件考验和结构自身存在缺陷隐患等客观因素，加上水库大坝安全管理体制机制、管理能力、经费保障等主观因素，水库大坝安全运行始终面临着可能漫坝溃坝的风险。水库大坝安全管理是一项政策性、技术性、系统性等要求很高的管理工作，我国政府历来重视大坝安全管理工作。经过多年的工作实践，逐步掌握了水库大坝安全管理的客观规律和关键要素，取得了可喜的成效，特别是能源局注册备案的水电站大坝截至目前保持了零溃坝漫坝记录，在国家新时期对水安全和大坝安全提出更高要求的形势下，值得认真总结和温故知新，促进水库大坝安全管理工作水平更上一层楼。

1 水库大坝安全对国家水安全战略和双碳目标实现的重要性

随着水利水电工程多年的建设，形成了水安全保障的基本架构，发挥了重要作用。一是全国范围主要流域梯级水库群格局，基本构建了我国主要江河防洪体系，水库防洪目前可保护3.1亿人口、132座大中城市、0.3亿ha农田安全，在防御历次特大洪水中取得了巨大经济、社会和安全效益。二是据2019年统计，全国水利工程总供水能力达到8 600亿m3，是2019年全国总供水量的1.4倍，其中水库工程供水能力达到2 324亿m3，占比达到26.8%，为包括北京、天津、香港在内的100多座大中城市提供了可靠水源，对保障我国供水安全发挥了重要作用。三是水库为全国0.22亿ha耕地提供了可靠水源，约占当年我国总灌溉面积的32%，为粮食增产、农民增收、贫困地区脱贫攻坚做出了重要贡献，有效保障了国家粮食安全。四是各个水系多条河流上已建的大量水利水电枢纽增加了航道水深，减少了浅滩、险滩、暗礁等航行障碍和阻力，改善了水流条件，加快了船舶航行速度，保障了通航安全，使原不通航、季节性通航的河段转变为通航甚至全年通航河段，促进了内河航运发展及多地经济交流与融合，产生了巨大的航运效益。

截至2020年底，全国水电总装机容量达到3.7亿kW，为全球水电装机容量第一，占全国发电总装机容量的16.8%，水电发电量占全口径总发电量的17.61%，成为经济社会发展能源保障的中坚力量。2010—2019年十年间，水力发电装机容量从21 606万kW增长至35 640万kW，水电年发电量从2010年6 867亿kWh增长至2019年13 019亿kWh。十年间水电提供的清洁能源相当于替代标准煤30.39亿t，减少二氧化碳排放约79.87亿t、二氧化硫2 615万t、氮氧化物2 261万t。以三峡水利枢纽为例，其最后一台水电机组于2012年7月4日投产后，每年可提供清洁电能接近1 000亿kWh，截至2020年底，累计生产了约1.4万亿kWh绿色电能。

综上可见，水库大坝安全对国家水安全战略至关重要，水电作为清洁可再生能源对国家能源领域双碳目标的实现举足轻重。

2 历次溃坝漫坝警示水库大坝安全运行风险

我国目前已建各类大坝近10万座。自1954年我国有溃坝记录以来，溃坝已达3 500余座。1975年8月2—7日，受3号台风袭击，河南驻马店地区普降大雨，平均降雨量1 028.5 mm，出现历史罕见大洪水。8日，板桥和石漫滩两座大型水库、田岗和竹沟两座中型水库及58座小型水库（共计62座水库）连锁溃坝，2.6万余人死亡。1993年8月27日，青海沟后水库（小型）面板砂砾石坝因渗漏破坏溃坝，导致288人死亡。2001年10月3日，四川大路沟水库（小型）因白蚁危害溃坝，导致38人死亡或失踪。2013年年初15 d内连续发生新疆联丰水库（小型）、黑龙江星火水库（小型）、山西曲亭水库（中型）三起溃坝事故，均为接触渗漏溃坝，其中联丰水库溃决造成1人死亡、20多人冻伤。2018年7月19日，内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗增隆昌水库（中型）遭遇特大洪水，副坝接触渗漏溃坝。2018年8月1日，新疆射月沟水库（小型）洪水漫顶溃坝，导致28人死亡。2021年7月18日，内蒙古呼伦贝尔市莫力达瓦旗永安（小型）和新发（中型）两座水库遭遇超标准暴雨洪水漫项溃坝，幸好人员转移及时，没有人员伤亡。

历次大坝漫坝溃坝事故在不断敲响警钟：大坝投运后的全生命周期内，随时面临极端天气引发的超标准洪水、场地地震、极端气温等恶劣自然条件的考验；持久的挡水承载检验坝体坝基结构的挡水和抗渗能力及其耐久性，同时也在不断检验水库大坝安全管理水平和有效性。

3 水电站大坝安全管理及其启示

我国近10万座水库大坝中，目前有600多座大中型以发电为主要功能，称之为水电站大坝，其安全由国家能源局监督管理，能源局直属事业单位大坝安全监察中心（以下简称“能源局大坝中心”）负责这些大坝的技术监督管理。

截至2021年7月，在能源局大坝中心安全注册和登记备案的大坝总数为623座，其中包括了三峡、龙羊峡、新安江、锦屏一级、锦屏二级、小湾、二滩、溪洛渡、水布垭、糯扎渡、瀑布沟、龙滩、金安桥、葛洲坝、广州抽蓄、天荒坪抽蓄等一批重要的大型水电站。虽然大坝数量不多，仅占全国大坝数量的0.623%，但水库库容达4 978.08亿m3，约占全国水库总库容的一半以上，装机容量达290 691.45 MW，约占全国总水电装机容量的80%，集中了我国大部分高坝大库和巨型水电站。其中，库容大于10亿m3的有72座，大于100亿m3的巨型水库有12座；坝高70 m以上高坝有242座，100 m以上高坝有145座；装机容量大于1 200 MW的电站有79座。

水电站大坝安全管理体制是电力企业自律管理与政府监督管理并重的体制，电力企业承担大坝安全主体责任，政府承担监管责任。在水电站大坝全生命周期内，能源局通过大坝安全注册及备案登记、大坝安全定期检查、大坝安全管理信息化建设与远程在线管理、大坝安全监测管理、除险加固管理、应急管理、退役管理共7项监管措施，监督电力企业严格按照法律法规和技术标准的规定开展水电站大坝的各项运行管理工作，确保其安全运行。多年实践证明，这样的监管手段是行之有效的，达到了水电站大坝无漫坝、溃坝和重大结构损坏的安全目标。回顾和总结水电站大坝安全监管工作，启示如下。

3.1 建立健全部门规章，依法依规管坝是确保大坝安全的前提

依据《水库大坝安全管理条例》，国家发改委颁发了《水电站大坝运行安全监督管理规定》，在此统领下，能源局陆续颁发了《水电站大坝安全注册登记监督管理办法》《水电站大坝安全定期检查监督管理办法》《水电站大坝安全信息报送办法》《水电站大坝安全监测工作管理办法》《水电站大坝除险加固管理办法》等部门规章，明确大坝安全工作有关各方的职责、任务、工作要求和法律责任，规定各项具体工作流程和内容及其监督管理办法，全面系统具体地规范大坝安全管理日常工作，由此建立起企业承担大坝安全主体责任、能源局及其派出机构和事业单位共同承担监管责任的管理体制和工作机制。政府监管中，能源局及其派出机构承担大坝安全行政监管职能，能源局大坝中心承担技术监督和服务职能，并在对电力企业进行大坝安全技术监督的同时，为能源局及其派出机构的行政监督提供技术支持。多年实践表明，这套管理体制和工作机制规范有序地保障了水电站大坝安全管理工作的有效开展。

3.2 有效的监督组织保障是确保水电站大坝安全的重要基础之一

自20世纪河南“75·8”洪水造成62座水库大坝溃决的特大灾害后，我国政府极度重视水库大坝安全管理。电力系统于1985年成立了事业单位大坝安全监察中心，专门从事大坝安全技术监督服务工作。能源局大坝中心通过大坝安全注册登记备案，督促电力企业建立健全水电站大坝安全管理机构和规章制度、保证人员和经费到位、切实履行主体责任、依法依规做好大坝安全各项工作，确保大坝安全运行。同时通过大坝安全定期检查、大坝安全远程监控、监测管理、除险加固管理、应急管理等技术手段，及时掌握大坝的运行性态和安全状况，发现问题尽早督促企业处理，防患于未然。能源局大坝中心自1985年成立以来，通过定检共查出问题和隐患3 000余项，电力企业耗资逾百亿进行了补强加固和更新改造，确保了水电站大坝安全运行。

对一些老大难问题，能源局及其派出机构的行政监督是有效举措。大坝安全管理中，有时会遇到因大坝除险加固工程量大、耗资多，业主难于下决心整改，对大坝安全问题潜在的危险认识不到位、盲目乐观，工作推进不力等问题，能源局及其派出机构通过沟通督办、帮助指导、高层约谈、挂牌督办等监管手段，有效促成工作推进和问题解决。

3.3 漫坝溃坝风险管控是大坝安全管理首要任务和终极目标

能源局明确提出：防止水电站大坝漫坝、溃坝和水淹厂房是水电站大坝安全管理的目标。为落实这一目标，能源局大坝中心通过注册现场检查、大坝安全定期检查和远程在线监控等技术手段，形成了大坝安全现场检查与远程管理相结合的工作格局，实现了在大坝全生命周期内全时段监控大坝运行性态。工作实践表明，正确的理念和有效的措施对于实现大坝安全目标缺一不可。

一要客观认识设计的大坝和建成运行的大坝存在差异。设计的大坝是按照一定的准则，经过分析计算后，参照类似工程经验的理想成果，建成投运的大坝往往在建基条件、筑坝材料质量控制和指标、结构完整性、防渗措施、近坝库岸边坡条件等方面均会与设计不同，荷载条件和环境因素也会发生变化，因而最终成品和设计存在差异。对运行大坝安全而言，有利的差异（如混凝土强度、抗渗、抗冻指标高于原设计指标）能增加安全储备，不利的差异就要引起特别关注。

二要基于风险管理理念，科学客观评价大坝存在的各类缺陷或问题。大坝的缺陷和问题多种多样，常见的有混凝土或坝体填筑料质量问题、坝体开裂、渗漏、基础不均匀沉降、坝段间变形不协调、泄洪消能设施冲蚀、水工闸门启闭机及门槽问题、泄水设施淤堵、近坝库岸及工程边坡不稳定等；除了这些可见的问题外，还有防洪和抗震能力不够、设计荷载偏小、工程等别和建筑物级别整体偏低、泄流能力不足等不可见问题。对各类大坝缺陷或问题，要在充分了解和掌握本工程特性、结构受力特点、设计和施工中存在的问题和遗留的薄弱环节、运行中大坝实际响应的基础上，运用专业的评判标准，精准判别漫坝溃坝风险因素，准确拿捏风险大小，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，给出准确无误的安全诊断是大坝安全性评价的关键，切忌眉毛胡子一把抓，捡了芝麻丢了西瓜。大坝安全评价是一个十分复杂的技术过程，需要专门的坝工技术，运行大坝的安全管理是有别于大坝设计，专业性很强的坝工技术分支，不能完全照搬设计规范来对待运行大坝，而基于风险管理理念的DL/T 5313-2014《水电站大坝安全评价导则》则能更好地给出运行大坝的安全评价标准和评价方法。

三要科学决策和实施除险加固管理工程。在大坝安全评价基础上，对大坝安全缺陷和隐患采取必要的工程和非工程措施，使其恢复正常安全运行是管理工作目标。采取除险加固工程措施消除大坝缺陷和隐患，往往是一项花费不菲且经常经费不足的事情，必须抓主要矛盾和矛盾的主要方面。对大坝存在的先天性缺陷或陈旧性问题，经实际考验无趋势性恶化、分析论证安全风险可控的，可采取非工程措施处理，加强监测巡视检查和科学调度，重点关注其趋势性变化和出现的新问题。对严重影响大坝安全风险的问题，一定要采取工程措施加以处理。处理方案必须经过充分分析论证，结合工程实际，全面考虑边界条件、有利和制约因素，提出切实可行的方案，不能唯设计规范论，教条主义，走入死胡同。在经费紧张的情况下，一定要把钱用在刀刃上，对大坝接触面或防渗体渗透破坏、坝顶防洪高程不够、坝基坝肩稳定问题等易引起溃坝或漫坝的致命隐患，一定要舍得投入、尽早处理，切不可留下这些安全隐患不管而把有限的经费用到坝面整治、环境美化等面子工程上。

四是吸取大坝失事教训，突出重点做好大坝安全管理各项工作。纵观世界坝工史，虽然不同大坝失事原因各不相同，但总可以归类为客观原因和主观原因两方面。客观原因包括洪水、地震、极端天气等自然破坏力，复杂的水文地质条件及坝体结构先天性问题等，会严重危害大坝安全；主观原因包括防洪设防不够、水库调度不规范、坝基坝肩稳定（包括渗透稳定）、近坝库岸和工程边坡的防范治理措施不落实、坝体及闸门的挡水高度不足、设备与电源不可靠等，同样会严重危害大坝安全。大坝安全管理中，要高度重视影响大坝安全的致命因素，人、财、物的投入都要用到消除这些致命因素上。日常工作中要重视安全监测和大坝运行性态的及时检查和监控；杜绝不安全防洪调度、启闭设备故障、监测结果不可靠、坝体坝基结构隐患带病运行等危险因素。在能源局水电站大坝定检中，涉及影响大坝安全的致命因素或问题，都会作为必须处理的问题要求业主限期整改，对大坝安全的薄弱部位和事项会要求业主在运行中重点关注。

五要重视应急管理，它是为大坝安全管理兜底的防范措施。在荷载长期作用，洪水、地震等恶劣环境因素影响下，加上随着时间的推移结构老化，存在水工建筑物发生事故乃至失事的可能性。洪水和地震是运行大坝不能规避的环境因素，具有极端不确定性和不可预见性。在如此复杂、多变、不可预见的综合客观因素下，人们的认知很难做到万无一失，大坝安全应急管理成为确保公共安全的兜底防范措施，一定要引起足够的重视，切实从每个工程的实际出发，筛选危险因素，制定应急预案，加强演练，紧急情况从容高效应对，切不可应付了事，为编预案而编预案。对于流域梯级水库存在的因工程等别不同而防洪标准不同的现状，极易发生流域大水引起上游低防洪能力水库先溃引发连溃的情况。2021年内蒙古呼伦贝尔市莫力达瓦旗永安（小型）、新发（中型）两座水库连溃，就有永安（小型）水库防洪标准低，其溃决造成新发（中型）水库洪峰突然加大、超出泄流能力的客观因素。对于中小型防洪标准偏低的水库大坝，防洪应急措施除常规坝顶堆沙袋等临时加高应急措施外，应急预案中研究设置非常溢洪道或非常有控制破坝措施或许是防止漫坝溃坝、减少损失的经济有效的手段。

3.4 切实做好大坝安全监测和信息化工作，坚持全生命周期动态管理

一是要提高监测工作水平、保证质量。监测是大坝安全管理的耳目，监测结果（含巡视检查）可以及时发现关于大坝隐患的蛛丝马迹，是保证大坝安全的重要手段；监测结果及时有效利用，有助于科学分析诊断与正确决策，控制大坝缺陷发展，消除安全隐患。优秀的大坝安全监测工作既能保证监测系统的完备性、可靠性，又能保证监测结果应用的及时性、专业性，助力尽早发现大坝安全问题和隐患并及时处理。然而由于电厂岗位编制限制，大坝安全监测工作常通过外委的方式开展，存在以包代管、放任监测工作质量低下的情况，具体表现在监测项目不完备、在测仪器不定期率定、测得数据可靠性不甄别、仪器监测与巡视检查不统筹对比、监测数据不能及时整编分析等乱象。美国汤溯大坝失事的教训警醒人们，有时监测失误也会酿成大祸。监测系统的评价鉴定、监测仪器的检查率定、监测设施的运行维护都十分重要。监测结果不光是大坝安全管理的耳目，监测数据的准确可靠事关大坝安全性评价，更事关大坝安全，必须提高水平、保证质量。

二是一定要用好信息化手段。监测是基础工作，监控大坝安全需要及时处理海量的监测数据，没有有效的工具和手段提高效率和管理水平，便达不到及时监控安全的目的。能源局大坝中心多年的实践表明，大坝安全信息化管理十分重要。随着越来越多的水电站大坝纳入安全管理，管理跨度越来越大。2006年以来，能源局大坝中心持续推进大坝安全信息化建设，除自身建成了水电站大坝安全监察主系统外，还督促注册备案大坝同步开展信息化建设工作，基本实现了注册备案大坝安全信息的远程采集和传输、远程管理和诊断、远程预警和反馈，初步实现了对大坝主要部位、关键项目的实时监控和动态管理，为大坝安全实行风险管理与应急管理提供保障。

三是必须持之以恒做好大坝安全全生命周期动态管理。大坝在运行过程中持续承受着水压力、渗透压力等巨大荷载，不断遭受渗流、溶蚀、冲刷、冻融等损害，随着运行年限的增长，筑坝材料日趋老化，老化病害会对大坝结构的稳定及强度产生影响，从而影响大坝运行的安全性和耐久性。当前正常不能代表今后不出问题，坝工史上的溃坝都是蓄水一段时间，甚至是在十几年甚至几十年后才发生的。总结世界坝工史上的失事教训，几乎每一座大坝的失事都有迹可循和存在管理漏洞。比如：法国马尔帕塞拱坝溃坝调查发现，失事前几个月大坝拱冠梁底部径向位移增大10 mm，且右坝下游20 m处有水渗出；意大利瓦依昂滑坡毁灭了瓦依昂工程，但该滑坡的监测结果显示了水平位移累计值、变化速率、测压管水位持续增大。在大坝运行的全生命周期内，对其变形、渗流、应力应变、环境量等进行监测和巡视检查，可以及时发现大坝安全性态恶化的蛛丝马迹和趋势性变化。俄罗斯萨扬舒申斯克水电站事故完全是由于运行维护漏洞，设备年久失修，监测仪器、电源不可靠，工作中要重视和加强仪器、设备、电源的日常检查维护。溃坝是大坝运行过程中的突发性事故，发生时往往已无法挽回。但是，溃坝通常是某些不安全因素由量变到质变、事故因素链条联通的结果，危险发展过程有迹可循，可以认知和防范，客观上为通过大坝安全监督管理防范溃坝提供了可能。水电人的任务就是遵循客观规律，一刻不能松懈地做好各项日常运行维护和监督管理工作，及早发现安全隐患，防患于未然。

4 结语

水电站大坝安全监督管理的实践表明，加强大坝全生命周期的运行检查维护与建设一座大坝同等重要，切不可重建轻管。大坝安全注册、大坝安全定期检查、监测监控、补强加固管理、应急管理、退役管理是大坝安全监督管理的重要环节，缺一不可。现场检查与远程管理相结合的管理工作格局是高效科学的监管手段。大坝安全管理必须坚持以风险管理的理念安排工作和配置资源；应急管理是降低社会风险和经济风险的兜底措施，一定要做实做细。大坝安全要坚持全生命周期的动态和持续管理。事实证明，只要法律法规完善、体制机制有效、人财物资源保障、科学专业管坝，杜绝漫坝溃坝、实现国家水安全战略目标是可能的。