高水位运行下水库防汛物资储备管理对策研究——以密云水库为例

刘腾飞，刘华杰，胡 琦，张冠宇

（北京市密云水库管理处，北京 101512）

密云水库是华北地区最大的水库，是北京最重要的水资源战略储备基地，同时作为南水北调中线水源调蓄库，在首都水安全保障中地位十分重要，被誉为首都人民的“生命之水”，已成为“无价之宝”[1]。2017 年9 月，中国水利水电科学研究院完成了密云水库的安全鉴定工作，评定密云水库为二类坝，主要结论为“密云水库主副坝、输水及泄水建筑物工作状态基本正常，设计防洪标准及水库大坝抗洪能力满足规范要求”。但随着南水北调中线水源2015 年9月11日开始向密云水库输水，同时水库减少了向北京城市居民供水及2021 年汛期水库上游来水量较多，库水位持续上升，于2021 年8 月23 日突破历史（1994 年9 月16 日最高水位153.98 m），同年10 月1日库水位达155.30 m（大沽高程），创造了新的库蓄水位纪录[2]。今后，水库高水位运行或将常态化，使得水库水工建筑物发生裂缝、渗透破坏等隐患风险增加。防汛抢险物资是防汛抢险过程中最重要物质基础。为满足需要，汛前必须将物资储备妥当。当水库发生险情时，应根据险情的特征，尽早尽快地从物资仓库中选择合适的物资进行抢险。若抢险料物供应及时、充足，抢险措施得当，则可保水库安全。

1 密云水库概况

密云水库位于京郊密云区城北山区，横跨潮河、白河主河道，控制流域面积15 788 km2，占潮白河总流域面积的88%，是由潮河、白河2 个枢纽组成的一座防洪、供水、灌溉、发电等综合利用、多年调节的大型水利工程，保护着水库下游地区的防洪安全，是治理潮白河水患的根本措施之一[3]。水库经历数次改扩建后，现有水工建筑物分布在水库南线25 km 范围，包括潮河、白河2 座主坝，北白岩、走马庄等5 座副坝，白河发电隧洞、潮河输水隧洞等7 条隧洞，第一、二、三溢洪道，1 座电站，1 座调节池。密云水库工程布置，如图1所示。

图1 密云水库工程布置

2 土石坝风险及处置原则

导致土石坝发生险情破坏的因素有很多，各因素之间又互相关联，而且险情又是一个动态发展过程，所以水库大坝出现险情后，不一定会导致溃坝，但若处置不及时，险情进一步发展，就有可能造成大坝失事[4]。据有关统计调查，土石坝险情主要有漫顶、渗漏、管涌、裂缝、滑坡、溢洪道险情等。

2.1 漫顶险情

漫顶是洪水漫过坝顶的现象。漫坝险情通常是流域集中暴雨、水库防洪设计标准低、上游水库溃坝洪水、溢洪道泄洪能力不足等原因造成的洪水漫坝对大坝产生的破坏影响。

土石坝漫坝险情处置原则有蓄、分、泄3 种，其目的都是为了降低坝前水位[5]。其中，蓄是利用上游水库进行调度调蓄或者加筑防洪子堤；分是采取临时分洪、滞洪措施；泄是采用工程措施，增加水库的泄洪能力。需要抢险物资包括土方、编织袋、土工膜、钢钎、石块、麻绳等。

2.2 管涌险情

管涌一般发生在汛期高水位时期，由于临水坡与背水坡的水位差而发生的渗流，当遇坝后黏土层厚度不够、人为破坏坝后黏土层等原因，使得渗流冲破黏土层，粉砂、细砂就会随水流出，从而在坝体背水坡坡脚的地面发生管涌[6]。如不及时抢护，随着高水位持续时间增长，沙粒随渗水不断流失，相应出水口扩大，将会把坝基土层淘空，导致坝体工程出现坍塌、脱坡、裂缝等险情。

管涌险情处置原则按照坝前“临水截渗”和坝后“蓄水反压、反滤料压盖”相结合的方法进行。需要抢险物资包括土工布、木桩、钢管桩、沙袋、砂石反滤井等。

2.3 渗漏险情

在渗透压作用下，坝前的水沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸山体中的孔隙渗向下游，形成坝体、坝基和绕坝渗漏。若渗流在设计范围控制内，渗流量小，水质清澈透明，为正常渗流，对大坝任何部位的土体不会产生渗透破坏[7]；反之，渗流量大且集中，水质浑浊，则可能引起坝内土体渗透破坏[8]。

土坝渗漏处理原则为“（上截）临水截渗、（下排）背水导渗”。一旦发现漏洞应迅速组织人力和物力，抢早抢小。需要抢险物资包括无纺布、草包、编织袋、黏土、篷布、复合土工膜等。

2.4 裂缝险情

土石坝按裂缝出现部位，可分为表面裂缝和内部裂缝；按裂缝走向，可分为横向裂缝、纵向裂缝和龟纹裂缝；按裂缝成因，可分为不均匀沉降裂缝、干缩裂缝、冻胀裂缝和振动裂缝等。裂缝产生的主要因素包括坝基土质条件差别大，导致不均匀沉降；施工质量差；水流作用；振动等。

土石坝发生裂缝后，应立即采取坝面观测、开挖探槽、探井和仪器探测等方式查明裂缝长度、宽度、深度、走向及发展趋势等情况。土石坝裂缝一般采用开挖回填、裂缝灌浆或者两者结合的方法进行处理[9]。

2.5 溢洪道险情

溢洪道作为水库主要泄洪通道，如因不能满足泄洪要求，造成水库水位持续上涨，造成洪水漫过坝顶，造成大坝溃决。

3 防汛物资种类及主要用途

防汛抢险使用的物资种类很多，传统的有土、砂、石、秸、柳、木、麻等。随着社会发展、科学技术的进步，钢板、铅丝、土工合成材料越来越被广泛地用于防汛抢险中[10，11]。

（1）土料。用量最多的就是散土。主要用途为修筑堤坝、路基，黏土防渗，堤坝抢险。

（2）砂石料。包括砂料、石料、石子。砂料有山砂、河砂，要求具有良好的级配，反滤层中最重要的一种材料就是砂。石料有块石、料石，块石多用于防汛抢险以及堵口、截流等工程，还在装铅丝笼、柳石枕等工程重难关广泛使用；料石是人工或机械开采较规则的天然石块，常用于砌筑稳定坡度较陡的老险工坝岸工程，因此它是防洪工程附近主要储备料物。石子在防汛抢险中主要用于反滤的铺设。

（3）木料与竹料。它是制作防浪排、签桩和堵口打桩的主要材料，是抢险常备料，优点是质地轻、强度高、韧性和抗震性好、容易加工，缺点是易燃、易腐蚀等。

（4）编制物料。它是指由麻、草、铅丝等线绳或合成纤维编制成的袋或布织品，包括草袋、麻袋、苇席、编织袋等。草袋、编织袋等在防汛抢险中有抢堵、缓冲、铺垫等作用，苇席常用来防冲、护坡等。

（5）土工合成材料。主要有土工织物、土工膜和复合土工膜，具有质量轻、整体性好、施工方便、抗拉强度较高、滤渗和防渗隔离性能好等优点。在防汛抢险中，主要利用土工合成材料的排水、过滤、加筋和防渗等功能，进行管涌、流土、坍塌、滑坡等险情处

置[12]。

（6）照明设备。主要有应急工作灯、手持灯、发电机组等，用于抢险照明。

（7）救生设备。包括救生衣、救生圈、冲锋舟等，用于保障洪区人民生命安全。

4 密云水库防汛抢险物资储备管理现状

4.1 种类和数量

目前，密云水库储备的防汛抢险物资按《防汛物资储备定额编制规程》分为4个大类，分别为抢险物料、救生器材、小型抢险机具、其他类。按相关规程，水库应储备防汛物资单项品种数量S库计算公式为：

式中：M库为水库防汛储备单项品种基数；η库为水库工程现状综合调整系数；η库1为大坝安全状况；η库2为大坝长度（m）；η库3为大坝高度（m）。密云水库现有物资储备量与定额储备数量对比，详见表1。

表1 密云水库现有物资储备量与定额储备数量对比

由表1 可知：①砂石料、袋类、土工布、铅丝、木桩等防汛抢险物资现状储存量远远低于定额储存量；②由于砂石料、石块等基础抢险材料广泛应用于各类险情处置中，且用量很大，需要很大的存储空间。密云水库未有砂石料储备，为此每年汛前都要求负责水库应急抢险工作的第三方抢险队与当地砂石料场签订砂石料供应协议，优先用于水库抢险工作。

4.2 储备管理模式

防汛物资的更新购置、入库验收、出库以及物资台账的管理分别由密云水库管理处调度运行、资产管理、财务3 个部门协同管理。调度运行部门负责防汛物资购置资金的申报和物资的购置，资产管理部门负责物资的入库验收及日常储备管理，财务部门负责物资台账的管理。物资出库时，调度令需要3 个部门的领导共同签字后，报主管领导签发后方可出库。

此种管理模式使防汛物资储备管理工作的责任由3个部门共同承担、相互监督，杜绝了腐败现象的发生，避免了国有资产的流失与浪费。

4.3 管理制度

目前，随着北京市水利工程运行管理标准化的深入推进，密云水库管理处根据防汛物资储备管理工作的实际情况制定了相关管理制度，如《保管员岗位责任制》《防汛物资仓库管理制度》《库房消防管理制度》《密云水库管理处防汛仓库安全管理制度》《防汛物资管理制度》等。同时，建立了岗位责任、巡视检查、维护保养、消防安全和档案管理等制度，为防汛物资储备的日常管理工作提供了制度保障。

4.4 存在问题及建议

4.4.1 防汛物资仓库储备条件不完善，自动化标准低

密云水库现有2 处抢险物资储备仓库，面积约1 900 km2，基本满足现有物资的储存要求，如按定额补齐所有物资，则现有仓库面积不能满足。现有仓库均建于20 世纪60—70 年代，年代久远，配套设施老化严重，存在房屋漏水、门窗损坏等问题，不能满足部分物资所需防火、防霉、防潮等要求。另外，虽然部分仓库进行了改扩建，但由于资金和土地的限制，仓库建设标准较低、库房内外道路狭小。同时，仓库的监控、消防、安保、信息化管理等自动化水平难以满足现代城市发展需求，难以满足快速调运物资和保障物资安全的要求。

抢险物资实行专库存储、专人负责。合理搭配各类物资存储货架，对各种类货架进行最优化组合，提高仓库的利用率；仓库的安防监控等信息化透明化，可设置专门的展示屏或监控室进行自动播放，清楚掌握仓库的实时情况；通过课件的形式，对大类物资品种从入库、管理、维护、调用等一整套流程进行解释说明，结合机械化作业提升物资的摆放效用和调用效用。

4.4.2 物资储备管理信息化水平不高

目前，密云水库物资出、入库仍沿用传统手工三联式管理，未实现动态监控。为此，物资仓库要充分利用计算机、网络、监控等现代化技术手段进行物资信息管理。依托密云水库项目管理系统建设，构建密云水库水旱灾害防御物资管理子系统，分为系统管理模块与仓库管理模块。其中，系统管理模块主要是为了维护系统数据，包括系统的备份更新、数据自校验、人员信息管理、报表打印和系统消息及相关制度政策法规显示等功能；仓库管理模块主要包括出库信息管理、入库信息管理、出入库物资清单编制、报表生成、库存报警、物资盘点及查询等功能[13]，使物资更新、调入、调出、报废、返还情况实现动态监控。

5 结语

防汛仓库是用来存放防汛抢险物资的，也是用来管理抢险物资的，在抢护险情时如何将大量物料在最短时间内识别并进行运输，关系到抢险工作效率。在密云水库防汛物资储备管理中，应严格贯彻“两个坚持，三个转变”防灾减灾新理念，充分考虑水利工程风险和抗洪救灾能力的新要求，科学编制物资储备规划，全面提升密云水库防汛物资管理工作的精细化水平。