震損水庫應(yīng)急搶險風(fēng)險決策和技術(shù)

喻蔚然，魏迎奇

（1.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029；2.中國水利水電科學(xué)研究院 巖土工程研究所，北京 100048）

1 研究背景

水庫是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)揮著重要的農(nóng)田灌溉、發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等效益。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的人和越來越多的工礦企業(yè)聚集在水庫下游。汶川“5·12”特大地震后，水利工程震損情況嚴(yán)重，許多水庫甚至出現(xiàn)潰壩的高危險情，嚴(yán)重威脅下游的人民生命和財產(chǎn)安全。

我國是個水庫大國，在建設(shè)過程中也按照一定的抗震等級進(jìn)行了抗震設(shè)計和處理，但是地震的破壞性巨大，對水庫大壩的安全造成了嚴(yán)重的威脅。因此，研究切實(shí)可行的應(yīng)急避搶險方案并及時準(zhǔn)確、快速地采取相應(yīng)的搶險措施，盡可能減小震損破壞，是應(yīng)對震損水庫的有效途徑。然而我國現(xiàn)有水庫應(yīng)急搶險技術(shù)的研究還不成熟，與國際先進(jìn)國家相比，普遍存在不足，如緊急狀況的識別、判斷及評估不夠準(zhǔn)確，大多只有簡單的定性評述，過于籠統(tǒng)。需進(jìn)一步細(xì)化，并拓寬緊急事件范圍，增加險情分類分級、可能危害程度等分析等。

2 “5·12”汶川大地震中震損水庫基本情況［1］

地震雖然發(fā)生在四川省境內(nèi)，但是周邊的重慶市、陜西省、甘肅省也受到較大影響。本文僅以四川省為例進(jìn)行說明。

2.1 規(guī)模和數(shù)量 據(jù)統(tǒng)計，在汶川大地震中，四川省1997座水庫受到不同程度的震損，占已建水庫的29.7%，其中：大型4座、中型61座、?。?）型335座、小（2）型1597座。在1997座震損水庫中，土石壩1885座，占總數(shù)的94.4%，拱壩91座，占總數(shù)的4.6%，其他壩型21座，占總數(shù)的1.1%。

2.2 震損水庫分布 震損水庫分布于四川省17個市、96個縣（市、區(qū)），如圖1。

2.3 險情類型 震損土石壩出現(xiàn)的險情主要類型有裂縫、滑坡、滲漏、塌陷、涵管破損等，另外還有防浪墻破損、護(hù)坡塊石脫落、管理房損壞等，50%以上的水庫同時出現(xiàn)多種險情。

（1）裂縫。所有震損水庫大壩及附屬建筑物都出現(xiàn)了不同程度的裂縫，有的裂縫十分嚴(yán)重，成為危及大壩安全的主要因素。從核查的情況看，縱縫的數(shù)量和規(guī)模都遠(yuǎn)大于橫縫，大部分縱縫都是壩頂附近的淺表裂縫，不會危及大壩安全。但是部分大壩的縱縫寬度大、條數(shù)多，最大的寬度已經(jīng)達(dá)到60～70cm，有的壩在壩頂附近有4～5條縱縫。

圖1 四川省震損水庫數(shù)量及其分布

（2）滑坡、脫坡。有部分水庫已經(jīng)發(fā)生了滑坡，部分水庫存在滑坡跡象，有部分水庫存在滑坡風(fēng)險。有滑坡跡象或者存在滑坡風(fēng)險的水庫，多表現(xiàn)為襯砌斷裂、護(hù)坡脫落。

（3）滲漏。地震使得壩體內(nèi)部出現(xiàn)貫穿裂縫、壩肩和壩基基巖松動、輸泄水設(shè)施結(jié)構(gòu)破損等，都導(dǎo)致壩下游滲水量增大或出現(xiàn)新的漏水點(diǎn)。

3 應(yīng)急風(fēng)險決策

3.1 震損水庫應(yīng)急搶險的風(fēng)險特點(diǎn) 震損水庫的應(yīng)急搶險與水庫防洪搶險、病險水庫除險加固有著明顯的不同，特點(diǎn)鮮明，主要體現(xiàn)在如下幾個方面。

（1）震損水庫數(shù)量多，范圍大。一般一場洪水可以使一條河流或者一個流域內(nèi)的數(shù)座或者幾十座水庫發(fā)生險情，但是汶川大地震可以使得震區(qū)內(nèi)1997座水庫發(fā)生險情，其規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了洪水的影響。這么多的震損水庫首先直接影響下游很多縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生命財產(chǎn)安全，其次是影響到抗震救災(zāi)的整體工作。比如紫坪鋪水庫的搶險，不僅涉及到群眾安全問題，而且還影響了救災(zāi)的正常秩序。

（2）震損水庫險情多，風(fēng)險高。險情不僅體現(xiàn)在震損水庫出現(xiàn)的險情數(shù)量多，而且表現(xiàn)為險情種類多。統(tǒng)計表明，50%以上的水庫同時出現(xiàn)多種險情。水庫的險情不光是大壩安全問題，而且關(guān)系飲水安全，甚至疫情的發(fā)生，這些事態(tài)風(fēng)險是很高的。

（3）震損水庫資料少，處置難。水庫管理設(shè)施損壞嚴(yán)重，水文資料、工程資料大部分丟失或損毀。尤其地震造成信息不通，余震、氣象等風(fēng)險因素難以確定，使得震損水庫的應(yīng)急處置非常艱難。

3.2 基本要求和思路

3.2.1 應(yīng)急搶險要主動迅速 對震損水庫進(jìn)行應(yīng)急避搶險，不確定的風(fēng)險太多，所以要規(guī)避這種風(fēng)險的疊加，最好的辦法是立足于早決策、早處理，堅(jiān)持對應(yīng)急事件主動從速地進(jìn)行處置。一方面，在第一時間到達(dá)現(xiàn)場開展險情檢測和搶險工作，對于震損險情明顯的水庫制定處置方案，盡早解除險情，穩(wěn)定下游人民和社會的情緒，如汶川大地震發(fā)生當(dāng)天，水利部工作組、四川省水利廳工作組在地震發(fā)生后第一時間組織專家趕赴紫坪鋪水庫，及時排查水庫險情。同時，各地震災(zāi)區(qū)市州縣也立即組織專家工作組，分頭到各水庫開展險情核查工作。另一方面，對于震損險情不明顯的水庫主動地進(jìn)行相關(guān)檢測，判斷險情是否仍在發(fā)展，是否會有新的險情發(fā)生，是否對下游會造成大的影響，從而制定相應(yīng)的方案進(jìn)行處置。

3.2.2 統(tǒng)籌兼顧，綜合風(fēng)險最小 每一座震損水庫都有可能存在多種風(fēng)險，處置這些風(fēng)險也存在多種方法和手段，這些方法和手段有的可以相容，有的則可能相斥，也就是說，在處置某一風(fēng)險時，有可能使得另一風(fēng)險增大或者使得另一風(fēng)險無法處置。此時，必須考慮各種方案的綜合風(fēng)險，把握統(tǒng)籌兼顧，綜合風(fēng)險最小的原則處置風(fēng)險。綜合風(fēng)險最小的方案并不是說能解決所有的風(fēng)險，而是為了規(guī)避最大的風(fēng)險，必須要敢于承擔(dān)次一級的風(fēng)險，在這種情況下，看似承擔(dān)了一定風(fēng)險，但是綜合起來，它的綜合風(fēng)險是最小的。

比如說，應(yīng)急搶險時存在余震、滑坡、洪水等風(fēng)險，這些風(fēng)險是巨大的，一不小心有可能對搶險人員造成新的傷害，對搶險成功形成阻礙。如果僅考慮這些風(fēng)險，則搶險不可行，施工都無法進(jìn)行。但是考慮到一旦潰壩將對下游的人民造成更大的損失，則相對來說搶險的風(fēng)險是小的，是可行的?？偠灾诓皇菃我伙L(fēng)險的前提下，一定要綜合考慮各類風(fēng)險，能夠達(dá)到綜合風(fēng)險最小來進(jìn)行處置。

3.2.3 風(fēng)險應(yīng)合理分擔(dān) 承擔(dān)風(fēng)險的人群大致可以分為以下3類：震損水庫下游的災(zāi)區(qū)群眾、人民政府以及搶險隊(duì)伍，其中包括各級水利部門和指導(dǎo)水庫搶險的專業(yè)人員。同時，政府部門和搶險隊(duì)伍也是風(fēng)險的消除者。面對震損水庫的威脅，合理地分擔(dān)風(fēng)險是應(yīng)急搶險取得成功的保障。首先，災(zāi)區(qū)群眾本身就是風(fēng)險的承擔(dān)者，有積極參與搶險或主動規(guī)避的義務(wù)，可以有效降低震損水庫的風(fēng)險。其次，政府有責(zé)任主動地轉(zhuǎn)移群眾，或者有序地組織部分群眾參與搶險，也是降低風(fēng)險的有效手段。再次，專業(yè)人員在承擔(dān)風(fēng)險的同時積極應(yīng)對各種風(fēng)險，并將其消除，使災(zāi)區(qū)群眾和政府安心。因此，在復(fù)雜的風(fēng)險條件下要合理地分擔(dān)風(fēng)險，即災(zāi)區(qū)群眾應(yīng)該承擔(dān)主動規(guī)避風(fēng)險的義務(wù)，政府和搶險隊(duì)伍應(yīng)該承擔(dān)解除風(fēng)險的責(zé)任，二者必須有機(jī)地統(tǒng)一。

3.2.4 建立有效的風(fēng)險決策機(jī)構(gòu)和應(yīng)急機(jī)制 決策機(jī)構(gòu)是應(yīng)急搶險的指揮中心，是震損水庫應(yīng)急處置的有力保證。決策指揮機(jī)構(gòu)主要由抗震救災(zāi)指揮部、各工作組以及現(xiàn)場指揮部組成。指揮部是領(lǐng)導(dǎo)核心，負(fù)責(zé)部署、決策各項(xiàng)抗震救災(zāi)工作，其中包括震損水庫的應(yīng)急搶險，統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)各方面的力量開展水利抗震救災(zāi)和災(zāi)后重建工作。指揮部可設(shè)綜合協(xié)調(diào)組、工程搶護(hù)組、水情測報組、專家組、后勤保障組等相關(guān)工作組，各司其職且又相互聯(lián)系，如綜合協(xié)調(diào)組負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)人員、物資，工程搶護(hù)組負(fù)責(zé)水庫的搶險指揮等等。

應(yīng)急機(jī)制包括內(nèi)部機(jī)制和外部機(jī)制。內(nèi)部機(jī)制是在應(yīng)急搶險過程中風(fēng)險決策機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常的工作機(jī)制，其特點(diǎn)是合署辦公、集體協(xié)商、共同決策、地方落實(shí)；外部機(jī)制是在應(yīng)急搶險過程中風(fēng)險決策機(jī)構(gòu)與外界聯(lián)系的合作機(jī)制，其特點(diǎn)是廣泛合作、信息共享、相互協(xié)調(diào)、形成合力。通過風(fēng)險決策機(jī)制的實(shí)施，可以保證震損水庫應(yīng)急處置迅速、科學(xué)。

汶川地震后震損水庫時應(yīng)急搶險和決策是成功的，為我國今后面臨類似問題提供了經(jīng)驗(yàn)和積累。

4 主要險情應(yīng)急搶險技術(shù)與決策［2］

4.1 滲漏（管涌） 并非所有的滲漏都需要進(jìn)行應(yīng)急搶險，要進(jìn)行判別。一般來說，當(dāng)滲漏對大壩安全造成較大影響時才需要及時搶險，主要有以下幾種類型：（1）存在漏洞，集中滲漏量較大，類似于管涌；（2）較大范圍的集中滲漏區(qū)，可見明顯細(xì)顆粒被帶出；（3）大面積的散浸區(qū)；（4）管涌或流土；（5）有滲漏，壩坡較陡，存在滑坡的可能性；（6）壩下涵管破損，引發(fā)較大的接觸滲漏。

大壩滲漏與庫水有著密切的關(guān)系，進(jìn)行滲漏應(yīng)急搶險首要的就是降低庫水位，不僅可以直接減少大壩的滲漏量，還可以減輕大壩內(nèi)部的滲透壓力，防止?jié)B透破壞。采取的措施可以是拓寬溢洪道、挖深溢洪道、壩下涵管（泄洪洞）放水、抽水，對泄洪能力不足的水庫，根據(jù)具體情況采取打開非常溢洪道、降低堰頂高程等措施，少量震損嚴(yán)重、不具備正常擋水能力的大壩可開挖臨時泄洪缺口，并進(jìn)行口門及下泄通道的臨時防護(hù)。若險情發(fā)展迅速，已來不及等水位下降時，可先實(shí)施搶險，待險情穩(wěn)定后降低水位。必須要注意的是，當(dāng)放水涵洞存在嚴(yán)重的滲漏對大壩穩(wěn)定有較大威脅時，須控制放水，注意觀察水流狀態(tài)。

具體采用哪種方法，要根據(jù)滲漏的類型、水庫地形、搶險隊(duì)伍人員素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)有搶險材料和設(shè)備等條件綜合選定，不一定要選用技術(shù)最先進(jìn)、裝備最好的技術(shù)手段。

4.2 裂縫及其引發(fā)的滑坡 當(dāng)?shù)卣鹪斐蓧误w出現(xiàn)較大的裂縫后，大壩整體性遭到破壞，庫水通過裂縫滲入壩體，不僅增大了大壩內(nèi)部的滲透壓力，而且降低了土體的抗剪強(qiáng)度，使得壩坡出現(xiàn)滑坡等險情；若已經(jīng)產(chǎn)生滑坡，壩體斷面變小，穩(wěn)定性有所降低，當(dāng)庫水位在較高的情況下，易產(chǎn)生潰壩險情，因此，應(yīng)急搶險第一項(xiàng)措施就是盡可能迅速降低庫水位。針對裂縫具體的應(yīng)急搶險技術(shù)包括裂縫開挖、回填、封堵、覆蓋，滑坡坡腳壓重及上部削坡減載，貼坡反濾排水結(jié)合導(dǎo)滲溝等，方法簡單，易操作，無需大的設(shè)備。

針對滑坡采取的具體的應(yīng)急搶險技術(shù)應(yīng)根據(jù)情況而定。一種情況是：震損出現(xiàn)的滑坡常伴隨嚴(yán)重裂縫，采取的措施可以有：換土回填，固結(jié)灌漿，樁基加固滑動面或滑動帶，增加抗滑能力；上下游壩坡壓重固腳，防止新的滑動；放緩上下游壩坡，提高加固體回填土的干密度等。另一種情況是震損出現(xiàn)的滑坡主要是由于滲漏所致，可按滲漏搶險的措施進(jìn)行處理，如挖導(dǎo)滲溝、鋪設(shè)反濾等。

4.3 決口（漫溢） 雖然汶川地震未造成水庫大壩決口潰決，但是四川省有69座水庫具有潰壩的高危險情。作為最為嚴(yán)重的險情，其搶險決策有別于其他險情。

對于有潰壩危險但尚未決口的大壩，首先應(yīng)采取的措施是盡可能降低水庫水位，然后按照上述有關(guān)險情的應(yīng)急搶險措施進(jìn)行搶險。

對于已經(jīng)庫水漫溢或者已經(jīng)決口的大壩，應(yīng)考慮采用合適的堵口技術(shù)，盡早堵復(fù)。堵口方法有多種，傳統(tǒng)的堵口方法主要有平堵、立堵和混合堵3種。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新機(jī)械、新設(shè)備、新材料不斷出現(xiàn)，施工技術(shù)、施工工藝不斷創(chuàng)新，堵口的方法也越來越先進(jìn)。近年來出現(xiàn)的新方法有鋼木土石組合壩堵口技術(shù)、沉箱堵口技術(shù)、鐵菱角堵口技術(shù)等。

采用哪種方法，要根據(jù)口門過流量、水位差、地形、地質(zhì)、料物采集及搶險人員對堵口方法的熟練程度等條件綜合選定。

決口搶險需要注意的是：（1）由于地震的突然性，受條件限制，大多不能當(dāng)即堵口合龍，且決口初期水流壓力大，流速快，堵口的難度很大，所以應(yīng)考慮在水位下降到一定程度后進(jìn)行堵口；（2）宜根據(jù)口門條件、堵口方式、易于施工、斷流迅速、就地取村、不危及對岸堤防安全等原則慎重選定壩軸線，一般有3種形式：（1）按原壩軸線堵口；（2）外堵，即壩軸線向上游側(cè)凸出前進(jìn)；（3）內(nèi)堵，即壩軸線向下游側(cè)凹入。

4.4 非工程措施的采用 非工程措施在應(yīng)急搶險中是必不可少的，主要有以下幾個方面：（1）啟動應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)各級部門和人員的責(zé)任制。對于已經(jīng)決口或即將決口的水庫，加緊實(shí)施群眾轉(zhuǎn)移疏散，以保生命為主；對有潰壩險情和高危險情的水庫，進(jìn)一步細(xì)化群眾疏散轉(zhuǎn)移預(yù)案，做好緊急撤離的準(zhǔn)備；（2）加強(qiáng)水庫安全巡查和監(jiān)測，隨時了解水庫大壩的危險情況，若水庫已經(jīng)決口，需關(guān)注水流、水位變化情況；（3）建立會商制度，及時通報有關(guān)工作進(jìn)展情況，加強(qiáng)實(shí)施堵口的各項(xiàng)工作聯(lián)系；（4）加強(qiáng)宣傳工作，一方面及時說明情況的嚴(yán)重性，讓大家做好相關(guān)撤離、搶險準(zhǔn)備，另一方面注意不要引發(fā)混亂，否則反而影響搶險工作。

5 結(jié)語

水庫大壩應(yīng)急處置問題不再僅僅是各級政府、水行政主管部門和水庫管理單位關(guān)心的工程安全問題，已成為公眾關(guān)注的公共安全熱點(diǎn)問題。震損水庫的應(yīng)急搶險不同于一般的防汛搶險，它風(fēng)險數(shù)量多，類型多，各種不確定性因素多，因此，應(yīng)急搶險的風(fēng)險決策顯得尤為重要。本文總結(jié)了多種應(yīng)急搶險的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和應(yīng)急搶險的技術(shù)手段和方法，尤其是風(fēng)險決策的基本思路和要求，希望有助于今后震損水庫的應(yīng)急搶險的成功實(shí)施。

［1］四川省農(nóng)田水利局.汶川地震震損水庫險情排查、復(fù)查與資料收集分析研究［R］.成都：四川省農(nóng)田水利局，2010.

［2］劉志明.四川震損水庫的特點(diǎn)及震害處理［J］.中國水利，2008（14）：9-12.