小型水库应对超标洪水技术探讨

许国锋，朱均超

(水利部建设管理与质量安全中心，北京 100053)

1 基本情况

我国小型水库共有9.4万多座，约占水库总数95%，其中77%修建于20世纪50—70年代，至今多数已运行50～70多年，为我国农业、农村发展发挥了巨大的作用。小型水库中有约75%由乡镇和农村组织管理，基层力量薄弱，管护人员业务能力较低，管护经费不足，维修养护不到位，水库本身受当时经济和技术条件限制，建设标准低、质量不高，随着水库坝龄延长，设施设备老化严重，大部分水库步入“老龄化”，呈现出“体弱多病”状态，小型水库安全隐患十分突出。

每年发展改革委、财政部安排资金对小型病险水库进行除险加固，切实保障了水库安全，有效发挥了水库防洪、供水、灌溉等综合效益。但近几年来局地气候异常，极端天气增加，单点暴雨集中，超标洪水频发，我国洪涝灾害空间格局发生了变化，从大江大河干流及其主要支流发生流域性洪水为主，转变成中小河流洪水、山洪、城市内涝灾害为主。小型水库大都建设在中小河流上，分布广泛、防洪标准相对较低，预警预报难度大，漫坝、溃坝事件经常发生，造成严重的生命财产损失和恶劣的社会影响。据统计，1954—2018年水库溃坝3541座，近20年(2000—2018年)共溃坝84座，随着经济社会的发展，小型水库漫坝、溃坝造成的后果和社会影响越来越严重。小型水库如何有效应对极端天气、超标洪水造成漫坝、溃坝的技术措施成为重要迫切的课题。

2 漫坝、溃坝原因分析

近年，在我国发生的多次小型水库漫坝、溃坝事故，反映出当前小型水库还是我国防洪体系中的薄弱环节和安全隐患，水库管理人员在应对突发事件时的能力还相对薄弱。小型水库一般位于中小河流上，承雨面积小、汇流时间段、超标洪水形成快，只有早发现、早处理，才能避免漫坝、溃坝事故发生。

分析近几年小型水库漫坝、溃坝，主要有以下2点原因。

2.1 工程方面

(1)溢洪道泄洪能力不足。部分小型水库无泄洪设施，洪水无法宣泄；部分小型水库溢洪道宽度不足、堰顶高程偏高、溢洪道存在阻水障碍物等，导致遭遇超标洪水时下泄不及时，造成漫坝、溃坝。

(2)坝体填筑质量差，筑坝材料不满足要求。小型水库主要建于20世纪50—70年代，建设标准低、施工工艺落后、筑坝材料要求低，导致坝体填筑质量不高，抗冲刷能力较差，高水位长期浸泡导致局部散浸、塌陷，或施工碾压不到位形成软弱夹层，成为渗漏水通道，从而导致垮塌、溃坝。

(3)设施设备不完善，缺乏安全监测、雨水情监测设备。小型水库多为乡镇和农村组织管理，运行经费不足，部分达到或接近设计合理使用年限，监测设施设备老化、故障，长期得不到维修更新，导致无法起到监测作用，不能对大坝进行体检或安全预警。

(4)水库无放空设施。目前小型水库放水设施只有溢洪道和灌溉输水洞，溢洪道溢流堰顶高程较高，输水洞放水流量较小，一旦遇到突发情况，无法快速将水量放空，给大坝带来险情。

(5)上游水库垮坝，引起洪水叠加漫顶。雨水情监测设施能够对水库上游来水量进行中短期预测，但溃坝洪水历史短、流量大、速度快，是监测设施无法预测的。近几年，上游溃坝洪水叠加区间洪水，逐渐成为下游水库漫坝、溃坝的主要因素。

2.2 管理方面

(1)巡查检查流于形式，不能发现问题。小型水库巡查人员多为附近村民，业务水平较低，风险意识不高，对日常巡查检查重视不够，不能发现安全隐患问题。

(2)运行管护能力不足，维修养护不及时。小型水库大多处于偏远山区，交通不便，经费不足，不能及时进行日常运行管护，发现的隐患问题得不到维修处理，水库长期“带病运行”，埋下安全隐患。

(3)抢险物资不足，放置位置不便于取用，抢险不及时。小型水库防汛抢险物资储备不足，或长期不更新、补充，导致部分物资过期无法使用；有的小型水库物资放置在大坝下游，一旦出险紧急情况无法取用，贻误抢险战机，造成无法挽回的损失。

(4)超标洪水防御预案可操作性差，未进行培训和演练。对部分小型水库溃坝、漫坝的事故调查发现，超标洪水防御预案部分内容如泄洪方式、抢险方式、特征水位、物资储备等与实际不符，且未严格进行培训和演练，预案可操作性差，不能在遭遇超标洪水时发挥作用，成为“摆设”“花瓶”。

3 应对超标洪水技术措施

超标洪水是指超过现状防洪工程体系(包括水库、堤防、蓄滞洪区等在内)设防标准的洪水。一般而言，水库、蓄滞洪区等工程按照规则正常调度运用后，某控制节点仍然超过保证水位的，可视为该节点的超标洪水[1]。

从小型水库经济合理和现实情况出发，防洪保证率只能达到一定的设计标准，而近几年局地极端天气异常现象增加、暴雨集中，导致超标洪水频发，几乎每年汛期都可能发生超标洪水。小型水库一般位于偏远山区支流上，交通不便，绝大多数水库上游承雨范围内未设置雨水情测站，无法预报中短期降雨量、来水情况。这就要求对于小型水库预防超标洪水要提前谋划、未雨绸缪，避免遭遇超标洪水时，发生漫坝、溃坝事故，造成生命财产损失。本文从事前预防、事中应对、事后处置3个方面总结了一些应对超标洪水技术措施。

3.1 事前预防措施

(1)降低水库水位

对于有防洪功能的小型水库，要在汛前雨季来临之际，通过溢洪道或输水洞将库水位降至汛限水位以下，腾出库容，迎接洪水入库；对鉴定为病险水库的，应在汛前放空水库，汛期要空库运行，防止洪水入库，水位过高，出现漫坝或溃坝事故。

(2)汛前隐患排查

巡查人员要在入汛前对小型水库进行全面隐患排查，要对上下游坝坡、输水洞、溢洪道、交通桥、雨水情监测设施、安全监测设施要进行全方位体检，发现质量、安全隐患问题要及时进行处理，不能让这些设施设备“带病”进入汛期，否则，一旦遭遇超标洪水，库水位快速上涨，任何一个小小的隐患都将演变成为大事故。

(3)加强预测预报

库区内无雨水情监测设施的，要尽早完善雨水情监测设施的安装，加强库区内来水预报，并与气象部门加强联系，结合气象预报，精准预测中短期来水情况，便于提前对水库进行调度，对下游提出预警。

(4)储备防汛物资

防汛物资是小型水库防汛抢险的关键物品，防汛物资的种类、数量要严格按照规范要求进行储备，存放位置、环境要满足汛期抢险方便取用，严禁放置于大坝下游或可能被洪水淹没的区域，否则一旦发生险情，无法及时、快捷取用。

(5)硬化下游坡面和坡脚

小型水库多为土石坝，大坝下游坡面除排水棱体外，绝大多数为草皮护坡，洪水一旦漫坝，下游坝坡最先遭到冲刷破坏失稳，进而引起溃坝事故，因此可考虑对下游坝坡进行硬化防护，可采用干砌石、浆砌石、衬砌块等方式，硬化后的下游坝坡能抵挡短时的漫坝洪水冲刷，可增加大坝的稳定性。

3.2 事中应对措施

(1)扩挖溢洪道

小型水库遇到超标洪水库水位快速上涨，现有泄洪设施无法满足泄洪要求时，可以采取扩挖溢洪道方式加大洪水泄量。收到暴雨预警预报时，可提前让挖掘设备在溢洪道附近待命，一旦库水位上涨过快，超过校核洪水位并继续上涨情况下，要迅速组织力量对现有泄洪通道进行扩挖，从深度、宽度上增加现有溢洪道泄流能力，达到快速宣泄洪水、降低库水位目的，确保大坝安全。这种方式一般针对溢洪道坐落在土基上且距大坝有一定安全距离的小型水库。

(2)增挖泄洪通道

当小型水库未设置溢洪道或溢洪道坐落在基岩上，水库遭遇超标洪水，库水位快速上涨时无法对现有溢洪道进行扩挖，可提前选取库区距大坝一定距离的低洼山谷沟壑土质山体作为预泄通道，将挖掘设备停于附近待命，一旦遇到超标洪水，库水位快速上涨，水库泄洪设备不能满足泄洪要求时，可在选定山体开挖，新增一条泄洪通道，增大水库泄洪量。如：2020年7月，湖北白洋河水库遭遇持续大暴雨，原有溢洪道无法满足泄洪要求，在原有溢洪道旁边增挖泄洪通道辅助泄洪，保证了大坝安全[1]。

(3)凿开局部坝段

当小型水库不具备扩挖溢洪道或增挖泄洪通道条件时，还可以凿开局部坝段，形成缺口过流，可有效降低库水位，确保大坝整体安全。如：2021年7月，河南郭家咀水库就采取坝段局部开挖形成缺口泄洪，有效地降低了库水位，保证了大坝的安全；2009年8月，浙江四岭水库也采取大坝局部爆破形成缺口泄洪，确保了大坝安全。这种方式需要精准的爆破能力和较高的施工水平，一旦控制不到位容易引起坝段连续垮塌，故这种技术措施的前期工作要准备充分、计算精准。

(4)坝顶铺设倒虹吸泄洪管道

增加小水型水库泄洪的非破坏方式还有在坝顶铺设倒虹吸管，利用虹吸原理，让库内洪水越过坝顶宣泄。对于无有效泄洪且预报有持续大暴雨的小型水库，可提前将倒虹吸管道铺设在大坝上，待库水位上涨过快时，可采取倒虹吸管加大泄洪、降低库水位。如：2019年6月，湖南姚家界水库采用倒虹吸管泄流，有效降低了库水位，助力水库安安全度汛。

(5)坝顶垒砌子堤。

当预测水库水位上涨过快时，可提前采用沙袋或土袋在坝顶垒砌子堤临时加高坝顶，防止洪水漫坝。垒砌位置临近迎水面，上下层袋缝错开，垒砌的子堤可有效挡水，这种方法施工简单、速度快、效果好，是水库大坝、堤防汛期抢险最常用的一种方法。

(6)坝后铺设彩条布

超标洪水一般持续时间不会太长，洪峰漫坝时间大概在1～2h，如果在这个时间内能够保证下游坝坡和坝脚不被冲刷破坏，可基本确保大坝安全。因此，可采取下游坝坡、坝脚临时防护措施，即铺设彩条布对下游坝坡和坝脚进行防护，防止漫坝洪水的直接冲刷，保证大坝的安全。如：2021年7月，湖北襄阳5座小型水库均不同程度出现洪水漫坝险情，溢流部位采用彩条布对下游坝坡和坝脚进行了防护，最终无一座水库发生险情。

3.3 事后处置措施

(1)全面排查水毁隐患

小型水库每次抵御暴雨洪水后，应安排对水库大坝全方位进行安全隐患排查，查找被洪水冲毁、浸泡而破坏的部位，及时登记、上报、维修，消除水毁隐患，确保大坝能够持续防洪。

(2)及时修复防汛道路

防汛道路是防汛抢险工作的基本保障，一旦不能通行，就无法进行有效抢险，不能采取有效措施预防水库漫坝、溃坝，所以暴雨洪水过后，要沿防汛道路逐段检查，发现问题及时组织进行修复，保证防汛物资、人员能够顺利通过防汛道路进行抢险、转移。

(3)尽快补足防汛物资

防汛物资取用后，要及时进行盘点，用掉的物资及时补充、更新，保证防汛物资始终处于充足状态，对未使用的物资进行检查，确保处于正常状态，能够随时进行调用。

(4)总结经验完善预案

对于水库每一次抵御暴雨洪水的过程，都要认真分析不足、总结经验，及时对预案进行修改、完善，使之更具备更强的操作性、针对性，再进行培训、演练，让预案能够真正指导防洪抢险。

4 结语

本文深入分析了小型水库发生漫坝、溃坝的工程和管理原因，全面梳理、总结了小型水库遭遇超标洪水、发生漫坝和溃坝的事前预防、事中应对、事后处置技术措施，完善了小型水库防洪工程体系，对小型水库安全度汛、应急调度具有重要的参考价值和借鉴意义。