林家村水庫(kù)大壩突發(fā)事件及處置措施淺析

羅安靜，伏曉娟

（1.扶風(fēng)縣水資源事務(wù)中心,陜西 扶風(fēng) 722200；2.扶風(fēng)縣河道管理站,陜西 扶風(fēng) 722200）

1 引言

水庫(kù)大壩是一個(gè)人為形成的自然和經(jīng)濟(jì)綜合體,它具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、和生態(tài)意義,在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用。水利部2017 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)已建各類(lèi)水庫(kù)大壩98795 座,包括732 座大型水庫(kù),3934 座中型水庫(kù)[1]。我國(guó)水庫(kù)大壩數(shù)量較多的同時(shí)也面臨建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、技術(shù)水平落后、工程質(zhì)量差等眾多問(wèn)題,水庫(kù)大壩存在潰壩風(fēng)險(xiǎn),形成的次生災(zāi)害嚴(yán)重威脅到下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全[2]。其中洪水漫頂潰壩是最重要的潰壩影響因素之一,突發(fā)洪水將引起上游水位的快速上升,防洪調(diào)度不合理將引起潰壩事件[3-4]?？梢?jiàn)突發(fā)洪水事件嚴(yán)重威脅著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此,對(duì)突發(fā)洪水事件進(jìn)行分析并設(shè)置相應(yīng)的處置措施對(duì)提高水庫(kù)大壩的安全系數(shù),保障工程和人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。

2 工程概況

林家村水庫(kù)是在原溢流壩的基礎(chǔ)上加高壩體,增設(shè)泄洪、排砂閘孔,壩后電站的二期續(xù)建項(xiàng)目,整個(gè)工程由大壩主體工程、壩后電站、鐵路防護(hù)工程和庫(kù)區(qū)淹沒(méi)處理工程四大部分組成,屬中型Ⅲ等工程。林家村樞紐水庫(kù)由攔河壩、灌溉孔、排砂底孔、溢流孔、發(fā)電引水孔及壩后電站等組成。其中攔河壩重力式砼壩,壩長(zhǎng)208.6 m,壩高49.6 m,壩寬12 m～17 m,壩頂高程637.6 m。大壩為中型II等工程,防洪標(biāo)準(zhǔn)按50 年一遇洪水設(shè)計(jì), 500 年一遇洪水校核。自水庫(kù)大壩建成投運(yùn),2003 年7 月下閘蓄水運(yùn)行至今,工程各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,大壩總體運(yùn)行工況良好。

由于流域地處大陸腹地,年蒸發(fā)量1200 mm～1500 mm,平均相對(duì)濕度一般不大于70%。多年平均氣溫13℃,極端最高氣溫41.4℃,極端最低氣溫-16.7℃,最高月平均氣溫25.5℃,最低月平均氣溫-1℃。實(shí)測(cè)最大風(fēng)速25 m/s,風(fēng)向多為東北、西南向。水庫(kù)以上渭河流域的洪水主要由西太平洋副高穩(wěn)定類(lèi)暴雨形成,暴雨多發(fā)生每年7 月～8 月份,暴雨中心多發(fā)生在葫蘆河流域,期間暴雨頻繁、強(qiáng)度大、雨量多,易形成洪水。水庫(kù)以上渭河流域的洪水上主要來(lái)自黃土丘陵區(qū)內(nèi)的支流,特點(diǎn)是峰高、量大、含沙量大、洪水陡漲陡落、歷時(shí)短。林家村水庫(kù)大壩自建成投運(yùn)以來(lái),水庫(kù)最大泄量2660 m3/s,發(fā)生在2013 年7 月22 日,水庫(kù)最高蓄水位636 m。

3 突發(fā)事件分級(jí)

林家村水庫(kù)大壩突發(fā)事件根據(jù)事件后果嚴(yán)重程度、可控性、影響范圍等因素,水庫(kù)大壩突發(fā)事件可分為四級(jí)：Ⅰ級(jí)（特別重大）、Ⅱ級(jí)（重大）、Ⅲ級(jí)（較大）、Ⅳ級(jí)（一般）。

Ⅰ級(jí)（特別重大）：遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),水庫(kù)水位達(dá)到或超過(guò)校核洪水位634.2 m以上且無(wú)法控制運(yùn)行,大壩可能出現(xiàn)潰壩,無(wú)法搶險(xiǎn),社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響特別重大,生命損失達(dá)到大于50 人。

Ⅱ級(jí)（重大）：遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),水庫(kù)水位達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)洪水位625.1 m,但低于校核洪水位,大壩可能出現(xiàn)裂縫、滲漏,具備搶險(xiǎn)條件,險(xiǎn)情基本可控,社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響較大,生命損失達(dá)到大于10 人。

Ⅲ級(jí)（較大）：水庫(kù)水位達(dá)到或超過(guò)汛限水位,但低于水庫(kù)正常蓄水位,大壩可能出現(xiàn)裂縫、滲漏,具備搶險(xiǎn)條件,險(xiǎn)情完全可控,社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響較大,生命損失達(dá)到大于3 人。

Ⅳ級(jí)（一般）：水庫(kù)水位達(dá)到或超過(guò)汛限水位,但低于水庫(kù)正常蓄水位,大壩一般險(xiǎn)情完全可控,社會(huì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響一般,生命損失小于3 人。

4 突發(fā)事件類(lèi)型及處置措施

可能導(dǎo)致水庫(kù)工程出現(xiàn)重大險(xiǎn)情的主要因素包括：（1）遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水；（2）庫(kù)水面附近山體的滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害；（3）超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的地震災(zāi)害；（4）恐怖事件及人為破壞。

水庫(kù)工程可能出現(xiàn)的主要險(xiǎn)情包括：（1）漫（潰）壩、地震造成的壩體出現(xiàn)裂縫、滲水；（2）右護(hù)堤沖毀,垮塌右護(hù)堤沖毀,垮塌；（3）壩下約500 m處跨渭河大橋垮塌；（4）壩后電站淹沒(méi)。

4.1 突發(fā)洪水事件及處置措施

林家村水庫(kù)大壩局部潰決時(shí),其運(yùn)行調(diào)度的設(shè)定,應(yīng)按最不利條件選擇,考慮到在壩下游寶雞市區(qū)渭河河道防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇洪水校核實(shí)際,選以下三種水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度狀態(tài)作為水庫(kù)局部潰決時(shí)的庫(kù)水位和初始下泄流量。

（1）正常高水位潰決：水庫(kù)處于正常高水位運(yùn)行,當(dāng)灌溉、發(fā)電引水流量共50 m3/s時(shí)庫(kù)水位處于最高、滿(mǎn)庫(kù)不利狀態(tài)。

（2）設(shè)計(jì)洪水位潰決：遭遇50 年一遇的入庫(kù)洪水,此時(shí)水庫(kù)處于設(shè)計(jì)蓄水位以下,潰決流量與最大泄洪流量遭遇的不利狀態(tài),水庫(kù)開(kāi)閘高蓄泄流,庫(kù)水位達(dá)到設(shè)計(jì)洪水位625.9 m,最大泄洪流量6040 m3/s時(shí),大壩潰決。

（3）瞬時(shí)部分潰決：庫(kù)水位處于相對(duì)較高狀態(tài),入庫(kù)洪水等于寶雞市區(qū)城防段設(shè)計(jì)洪水百年一遇標(biāo)準(zhǔn),此時(shí)大壩五個(gè)中孔及三個(gè)底孔全開(kāi),最大泄流量7140 m3/s,相應(yīng)水位628.3 m,下游水位611.84 m,發(fā)生的瞬時(shí)部分潰決。

寶雞峽林家村水庫(kù)不論在蓄滿(mǎn)達(dá)到正常高水位時(shí)局部潰決或發(fā)生百年一遇入庫(kù)洪水達(dá)到其相應(yīng)水位時(shí)局部潰決,其潰決洪水在渭河支流塔稍河口、清姜河口和茵香河口的入渭口斷面潰決洪水位高程均低于目前寶雞市區(qū)渭河防洪設(shè)計(jì)的百年一遇洪水的堤頂高程,潰決洪水的行洪是安全的。

4.2 突發(fā)地震事件防震預(yù)警及實(shí)施

林家村水庫(kù)受較強(qiáng)地震影響,可能發(fā)生大壩和主要建筑物出現(xiàn)裂縫、漏水等嚴(yán)重破壞,甚至由于地震波沖擊,會(huì)使大壩產(chǎn)生橫向貫通性裂縫或壩體產(chǎn)生局部垮塌和失去穩(wěn)定,庫(kù)水大量滲入壩體發(fā)生潰決,造成下游交通、通訊干線(xiàn)中斷,危脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

水庫(kù)防震預(yù)警分為Ⅲ級(jí),Ⅰ級(jí)預(yù)警：水庫(kù)大壩震后壩體出現(xiàn)裂縫、漏水等破壞。Ⅱ級(jí)預(yù)警：泄水建筑物閘門(mén)和啟閉設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重變形,電源出現(xiàn)故障。Ⅲ級(jí)預(yù)警：受地震波沖擊,大壩產(chǎn)生橫向貫通性裂縫、壩體產(chǎn)生局部垮塌失去穩(wěn)定,壩體發(fā)生潰決。

相應(yīng)等級(jí)預(yù)警實(shí)施,Ⅰ級(jí)預(yù)警：由林家村水庫(kù)管理站做好水庫(kù)大壩的檢查和監(jiān)測(cè)工作,開(kāi)啟排沙底孔降低庫(kù)水位。Ⅱ級(jí)預(yù)警：林家村水庫(kù)管理站全體人員立即進(jìn)入臨戰(zhàn)狀態(tài),隨時(shí)待命,同時(shí)向上級(jí)主管部門(mén)匯報(bào)險(xiǎn)情,啟動(dòng)壩區(qū)備用發(fā)電機(jī)電源,檢查修復(fù)供電線(xiàn)路確保壩頂機(jī)閘設(shè)備能夠正常使用,迅速組織人員啟用壩頂航吊車(chē),下放壩前事故閘對(duì)出現(xiàn)險(xiǎn)情的閘門(mén)進(jìn)行搶修處理,采取沖砂底孔（3孔）、泄洪中孔（5孔）相互交替操作,降低庫(kù)水位。由寶雞市應(yīng)急聯(lián)合指揮部組織搶險(xiǎn)隊(duì)伍立即對(duì)水庫(kù)采取工程措施排除險(xiǎn)情,動(dòng)員組織水庫(kù)大壩淹沒(méi)區(qū)群眾做好人員轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備工作。Ⅲ級(jí)預(yù)警：寶雞峽管理局立即報(bào)告寶雞市應(yīng)急聯(lián)合指揮部啟動(dòng)“防、搶、撤”緊急預(yù)案。指揮部全體成員按各自分工緊急疏散轉(zhuǎn)移水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)人員,搶險(xiǎn)人員有序撤離大壩搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng),最大限度地減輕地震造成的損失。

4.3 突發(fā)水污染環(huán)境事件及處置措施

林家村水庫(kù)水源地起始于上游渭河甘肅省渭源縣烏鼠山,沿線(xiàn)較長(zhǎng),水庫(kù)主要以農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、防汛、兼顧生態(tài)水供給為主,非人畜飲用水源地。經(jīng)環(huán)保部門(mén)定期檢測(cè)林家村水庫(kù)水質(zhì)達(dá)到地表水質(zhì)Ⅲ類(lèi)。庫(kù)區(qū)上游沿線(xiàn)兩岸無(wú)大型生產(chǎn)工礦企業(yè)及污染化工企業(yè)。

可能導(dǎo)致水庫(kù)上游水源污染的因素包括：（1）庫(kù)區(qū)兩岸隴海鐵路線(xiàn)、310 國(guó)道因交通意外事故導(dǎo)致運(yùn)輸化工原料、汽煤油、及其它重大污染源,傾覆泄露庫(kù)區(qū)河道內(nèi)影響水質(zhì)。（2）企業(yè)和個(gè)人違法違規(guī)向庫(kù)區(qū)河道內(nèi)排放污染物、傾倒生活建筑垃圾污染水質(zhì)。

水環(huán)境污染處置措施：林家村水庫(kù)巡查人員定期對(duì)庫(kù)區(qū)巡查,巡查時(shí)若發(fā)現(xiàn)上游管護(hù)河道內(nèi)人為排放污水、傾倒生活建筑垃圾,造成水庫(kù)水質(zhì)污染,依法依規(guī)制止。因意外交通事故傾覆、泄露污染物至河道內(nèi),導(dǎo)致水面大面積污染,水生態(tài)環(huán)境遭到破壞時(shí),立即向市應(yīng)急指揮部及環(huán)保部門(mén)報(bào)告,采取緊急處理措施,防止水環(huán)境污染進(jìn)一步擴(kuò)大。

5 結(jié)語(yǔ)

基于寶雞峽灌區(qū)林家村水庫(kù)工程概況、水文氣象、多年實(shí)際運(yùn)行情況等基本信息,對(duì)水庫(kù)大壩突發(fā)事件的分級(jí)進(jìn)行討論,并將突發(fā)事件分為四級(jí)。對(duì)工程突發(fā)洪水事件及其后果進(jìn)行分析,并討論突發(fā)洪水事件的應(yīng)急處置措施。結(jié)果表明,林家村水庫(kù)不論在蓄滿(mǎn)達(dá)到正常高水位時(shí)局部潰決或發(fā)生百年一遇入庫(kù)洪水達(dá)到其相應(yīng)水位時(shí)局部潰決,其潰決洪水在渭河支流塔稍河口、清姜河口和茵香河口的入渭口斷面潰決洪水位高程均低于目前寶雞市區(qū)渭河防洪設(shè)計(jì)的百年一遇洪水的堤頂高程,潰決洪水的行洪是安全的。對(duì)突發(fā)地震和突發(fā)水污染環(huán)境提出了相應(yīng)預(yù)警及處置措施,研究成果對(duì)保證水庫(kù)大壩的應(yīng)急處置水平和安全管理應(yīng)急預(yù)案提供基礎(chǔ)。