2000—2018年中國(guó)水庫(kù)潰壩規(guī)律分析與對(duì)策

李宏恩 ，馬桂珍，王 芳 ，戎文杰，何勇軍

(1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029；2.水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210029；3.河海大學(xué)，江蘇 南京 210098)

截至2018年底，我國(guó)已建各類水庫(kù)大壩98 822座，總庫(kù)容達(dá)到8 953億m3[1]。其中大型水庫(kù)736座，占水庫(kù)總數(shù)的0.74%，庫(kù)容7 117億m3，占水庫(kù)總庫(kù)容的79.49%；中型水庫(kù)3 954座，占水庫(kù)總數(shù)的4.00%，庫(kù)容1 126億m3，占水庫(kù)總庫(kù)容的12.58%；小型水庫(kù)94 132座，占水庫(kù)總數(shù)的95.26%，庫(kù)容710億m3，占水庫(kù)總庫(kù)容的7.93%。規(guī)模龐大的水庫(kù)工程不僅是我國(guó)防洪體系的重要組成部分，更是優(yōu)化水資源配置的關(guān)鍵工程措施[2]，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生態(tài)等方面都發(fā)揮了重要作用。然而，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水庫(kù)大壩一旦潰決，將造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失和惡劣的公眾影響，水庫(kù)大壩潰壩風(fēng)險(xiǎn)始終是大壩建設(shè)與管理中的關(guān)鍵問題。

從歷史潰壩事件中吸取教訓(xùn)并分析潰壩特征規(guī)律，對(duì)揭示水庫(kù)潰決機(jī)制和提高水庫(kù)安全管理水平具有重要意義。國(guó)際大壩委員會(huì)（ICOLD）自1970年代就啟動(dòng)了多次大壩潰決與事故調(diào)查[3-5]，美國(guó)、加拿大、澳大利亞等[6-8]也分別對(duì)本國(guó)的潰壩數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。有學(xué)者[9-11]還嘗試基于潰壩數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析成果對(duì)水庫(kù)的潰壩概率進(jìn)行預(yù)測(cè)。我國(guó)在1980年代也開展了系統(tǒng)的潰壩數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作[12-13]，并對(duì)潰壩的成因進(jìn)行了總結(jié)梳理。解家畢等[14]收集了中國(guó)1954—2006年發(fā)生的3 498座潰壩案例，并從潰壩歷史時(shí)期、省份分布、水庫(kù)規(guī)模、壩高、壩型、潰壩原因、潰壩率等多個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)潰壩成因及其主要潰決模式進(jìn)行了初步分析；蔣金平等[15]研究了1980—2006的小型水庫(kù)潰壩數(shù)據(jù)，闡述了小型水庫(kù)潰壩的成因與規(guī)律的同時(shí)，指出水庫(kù)的規(guī)范化管理和病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的持續(xù)推進(jìn)，為小型水庫(kù)安全水平的提升奠定了必要的基礎(chǔ)；2013年水利部大壩安全管理中心[16]對(duì)我國(guó)歷史典型潰壩事件進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析了我國(guó)潰壩的主要影響因素；張建云等[17]分析了20世紀(jì)50年代以來中國(guó)潰壩的壩型、時(shí)間和空間分布規(guī)律。這些研究工作以歷史潰壩數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為我國(guó)水庫(kù)大壩潰壩風(fēng)險(xiǎn)防控和加強(qiáng)大壩安全管理提供了重要的參考依據(jù)。

水庫(kù)大壩安全問題同時(shí)受地質(zhì)、水文、設(shè)計(jì)、施工、管理水平等多種不確定因素影響。進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事故的可接受度發(fā)生了巨大變化[18]，潰壩事故作為典型公共安全突發(fā)事件的社會(huì)敏感性極高[19-20]；同時(shí)，近年來在氣候變化的大背景下，因極端天氣頻發(fā)導(dǎo)致的潰壩事故偶有發(fā)生；另外，由于我國(guó)東中西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不均衡導(dǎo)致的水庫(kù)管理水平差異等問題對(duì)不同區(qū)域的潰壩風(fēng)險(xiǎn)影響程度愈發(fā)顯著。在這些因素的綜合作用下，使我國(guó)2000年后的潰壩規(guī)律發(fā)生了顯著變化，系統(tǒng)分析與揭示近年來水庫(kù)潰壩的規(guī)律和趨勢(shì)，對(duì)提升中國(guó)水庫(kù)大壩安全管理水平具有指導(dǎo)意義。本文重點(diǎn)針對(duì)2000—2018年發(fā)生的84起潰壩事件，分析21世紀(jì)以來我國(guó)潰壩事件典型特征規(guī)律，從空間分布、水庫(kù)規(guī)模、壩高、壩型、潰壩原因、潰壩率等方面進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)梳理21世紀(jì)以來我國(guó)潰壩事件的規(guī)律趨勢(shì)特征，并對(duì)新時(shí)期加強(qiáng)我國(guó)水庫(kù)大壩安全管理提出了對(duì)策建議。

1 2000—2018年中國(guó)潰壩規(guī)律與趨勢(shì)

1.1 中國(guó)歷史潰壩規(guī)律階段劃分

基于水利部大壩安全管理中心大壩基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)1954—2018年間中國(guó)的潰壩數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，65年間共潰壩3 541座，年均54.5座，年均潰壩率6.3/10 000。表1為每10年不同規(guī)模水庫(kù)潰壩數(shù)量和年均潰壩率特征統(tǒng)計(jì)。

表1 1954—2018年3個(gè)階段的潰壩統(tǒng)計(jì)Tab.1 Dam break statistics of three stages from 1954 to 2018

從表1可知，在全部潰壩事件中小型水庫(kù)潰壩占絕大部分，潰壩總數(shù)3 409座，占比達(dá)到96.27%。若以年均潰壩率作為判別指標(biāo)，我國(guó)潰壩特征呈現(xiàn)了明顯的年代階段特征，這種演變趨勢(shì)與國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)和管理水平的發(fā)展密切相關(guān)，可將其分為3個(gè)階段。

（1）潰壩高發(fā)階段（1954—1980年），共計(jì)潰壩2 977座，占潰壩總數(shù)的85%，1950年代和1960年代的年均潰壩率為5/10 000左右，而1970年代的年均潰壩率高達(dá)23.5/10 000，其中高峰期1973年當(dāng)年潰決水庫(kù)554座，這一時(shí)期發(fā)生了“75·8”特大洪水，導(dǎo)致我國(guó)歷史上僅有的兩座大型水庫(kù)（板橋水庫(kù)、石漫灘水庫(kù)）潰決事件，造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失。

（2）顯著下降階段（1981—1999年），共計(jì)潰壩480座，占潰壩總數(shù)的13%，較上一階段的年均潰壩率下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，降至3/10 000，這得益于相關(guān)法律、規(guī)章制度不斷頒布與完善，以及大壩設(shè)計(jì)、施工、安全監(jiān)測(cè)、維修養(yǎng)護(hù)等體制機(jī)制的不斷規(guī)范。

（3）漸趨穩(wěn)定階段（2000—2018年），共計(jì)潰壩84座，占潰壩總數(shù)的2%，該階段潰壩統(tǒng)計(jì)如圖1所示，這一階段年均潰壩率進(jìn)一步顯著下降，2010—2018年的年均潰壩率已降至0.4/10 000，低于世界公認(rèn)的2/10 000的低潰壩率水平[24]，這與21世紀(jì)以來我國(guó)水庫(kù)安全管理規(guī)范化、法制化、現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)密切相關(guān)[25]。2000—2018年的潰壩統(tǒng)計(jì)情況顯示，這一階段具有3個(gè)較明顯特征：一是氣候變化導(dǎo)致的極端天氣事件（主要為強(qiáng)降雨），造成潰壩數(shù)量年際分布不均；二是中型水庫(kù)潰壩比例有所提高，側(cè)面反映部分中型水庫(kù)在日常管理及工程除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)、施工過程中可能存在缺陷；三是非汛期潰壩事故頻發(fā)，如2013年2月相繼發(fā)生了新疆聯(lián)豐水庫(kù)、黑龍江星火水庫(kù)、山西省曲亭水庫(kù)等中小型水庫(kù)非汛期潰壩事件，其中暴露的水庫(kù)管理能力不足問題值得特別重視。為進(jìn)一步分析該階段潰壩特征，有必要從潰壩空間分布、水庫(kù)規(guī)模、壩高、壩型等不同維度分析其潰壩規(guī)律與趨勢(shì)。

圖1 2000—2018年潰壩統(tǒng)計(jì)Fig.1 Dam failure statistics from 2000 to 2018

1.2 按潰壩區(qū)域統(tǒng)計(jì)

圖2為2000—2018年間按地區(qū)統(tǒng)計(jì)的潰壩分布情況，從總體規(guī)律上看，相對(duì)低潰壩率地區(qū)水庫(kù)數(shù)量相對(duì)較多，而高潰壩率地區(qū)水庫(kù)數(shù)量相對(duì)不多且多處西部地區(qū)。

圖2 按地區(qū)統(tǒng)計(jì)的潰壩分布Fig.2 Regional distribution of dam failure

從潰壩事件的絕對(duì)數(shù)量上看，發(fā)生5座以上潰壩事件的有9個(gè)地區(qū)，其中四川省最多（10座），占比11.9%；除新疆外，潰壩事件絕對(duì)數(shù)偏多的省份集中于秦嶺-淮河線以南區(qū)域，大部分地處亞熱帶季風(fēng)、熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，同時(shí)截至2018年，這些省份已建水庫(kù)數(shù)均超過1 000座，其中，湖南（14 092座）、江西（10 809座）兩省超過萬座，潰壩數(shù)量最多的四川省已建水庫(kù)數(shù)量為8 239座。

從年均潰壩率上看，2000—2018年期間，新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏等4省（自治區(qū)）的年均潰壩率超過3/10 000，其中新疆年均潰壩率高達(dá)6.25/10 000，是全國(guó)平均值的15倍。對(duì)比1954—1999年的潰壩數(shù)據(jù)，近20年我國(guó)西部地區(qū)潰壩率仍然顯著高于全國(guó)平均值。年均潰壩率偏高的省份集中于西北地區(qū)，地處溫帶大陸性氣候與溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，400 mm降雨等值線以北，高潰壩率省份的分界線與我國(guó)歷史上著名的“胡煥鏞”線[26]吻合。

1.3 按壩型統(tǒng)計(jì)

表2對(duì)2000—2018年潰壩壩型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。從潰壩的大壩類型看，土壩占比約為88.1%，較1999年以前的93%有所降低，這與我國(guó)土壩分布廣泛、數(shù)量眾多的現(xiàn)狀直接相關(guān)，土石壩潰決問題是我國(guó)大壩安全管理中首要值得重視的問題。其他潰壩類型包括雙曲拱壩（2000年，貴州小沖溝水庫(kù)，壩高28.0 m，?。?）型）、堆石壩（2004年，廣西百色市沿小水庫(kù)，壩高11.5 m，小（2）型）、漿砌石壩（2006年，廣東英德市白水寨電站，壩高14.1 m，?。?）型）、混凝土閘壩（2006年，廣東英德市錦潭三級(jí)，壩高8.5 m，?。?）型）等，這說明由于我國(guó)1950—1970年代修建的水庫(kù)大部分已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)年限，砌石體、混凝土等工程結(jié)構(gòu)的老化問題而引發(fā)的潰壩風(fēng)險(xiǎn)值得重視。

表2 潰壩壩型統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of dam types of dam failure cases

1.4 按庫(kù)容和壩高統(tǒng)計(jì)

按庫(kù)容統(tǒng)計(jì)，在2010—2018年的84起潰壩事件中，小型水庫(kù)潰壩占比相比1954—2018年有所下降，而中型水庫(kù)潰壩比例明顯上升。近年來，國(guó)家加大了對(duì)小型水庫(kù)工程運(yùn)行管理和暗訪督察力度，大型水庫(kù)管理基礎(chǔ)普遍較好，因此在水庫(kù)管理人員、經(jīng)費(fèi)、物資等保障資源分配方面，中型水庫(kù)容易被忽視，部分地區(qū)中型水庫(kù)陷入“比上不足，比下也相對(duì)不足”的困境，潰壩風(fēng)險(xiǎn)升高。

單純從庫(kù)容角度并不能完全反映水庫(kù)的潰壩風(fēng)險(xiǎn)[20]，因此進(jìn)一步根據(jù)壩高進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖3所示。在2000—2018年潰決的84起潰壩案例中，若按國(guó)際大壩委員會(huì)ICOLD對(duì)高壩的定義，當(dāng)壩高超過15 m即為高壩[5]，有44座可被定義為高壩，占比達(dá)到52.38%，而在1954—1999年潰決的3 457水庫(kù)中壩高15 m以上的水庫(kù)占38.74%。由于我國(guó)目前仍采用以庫(kù)容為水庫(kù)規(guī)模定級(jí)的主要依據(jù)，因此在前述44座高壩潰決事件中僅有4座為中型水庫(kù)，潰壩事件中存在的“小庫(kù)高壩、低標(biāo)準(zhǔn)、高風(fēng)險(xiǎn)”的問題值得特別重視。類似1993年青海共和縣溝后水庫(kù)[17]（?。?）型水庫(kù)，但壩高達(dá)到71 m）的慘痛案例仍難以避免。在2000—2018年的潰壩事件中，有5座水庫(kù)的壩高超過30 m，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低，說明我國(guó)現(xiàn)行按照庫(kù)容劃分大壩標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的方式亟待進(jìn)一步探討與完善。

圖3 按壩高統(tǒng)計(jì)的潰壩分布Fig.3 Height distribution of dam failure cases

2 2000—2018年潰壩成因特征

2.1 潰壩成因基本分類

在深入分析任何單一潰壩事件時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)潰壩都是由多種因素耦合疊加導(dǎo)致的。本文所研究的潰壩成因指某起潰壩事件中占主導(dǎo)作用的潰壩因素。國(guó)內(nèi)外眾多組織、學(xué)者對(duì)潰壩成因進(jìn)行過分類[5]，一般將潰壩成因歸納為3大類，即自然因素、工程因素和人為因素。其中，人為因素包括運(yùn)行管理不當(dāng)、人為破壞等，圍繞潰壩的人因可靠性研究取得了一定進(jìn)展[20,27]，從廣義人因可靠性的定義看，工程因素和人為因素可統(tǒng)一納入人因因素。水利部曾將水庫(kù)潰壩成因細(xì)分為5大類16小類[12]，多位學(xué)者[9,14,28]在研究我國(guó)潰壩成因規(guī)律時(shí)一直采用這一分類方法。本文為了對(duì)比研究近20年我國(guó)潰壩成因的變化趨勢(shì)，對(duì)潰壩成因分類也基本沿用了該方法。2000—2018年潰壩成因統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 1954—2018年我國(guó)潰壩成因統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics on causes of dam failure cases in China from 1954 to 2018

2.2 我國(guó)近20年潰壩成因特征分析與討論

2.2.1 超標(biāo)準(zhǔn)洪水成為水庫(kù)漫頂潰決的主因 在我國(guó)近20年各類潰壩成因中，漫頂仍然是最主要的潰壩因素（表3）。對(duì)比1954—1999年的漫頂潰壩數(shù)據(jù)，因泄洪能力不足導(dǎo)致漫頂潰壩的比例顯著減少，這與我國(guó)自1998年長(zhǎng)江流域大洪水后開展的多批次大范圍病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作密切相關(guān)[22]。而超標(biāo)準(zhǔn)洪水已成為我國(guó)水庫(kù)漫頂潰決的主因，2000—2018年較1999年以前因超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致的漫頂潰壩比例大幅度升高，高達(dá)95.74%，如2013年6月四川省遂寧市安居區(qū)在一次強(qiáng)降雨過程后，導(dǎo)致1座?。?）型水庫(kù)、3座?。?）型水庫(kù)因超標(biāo)準(zhǔn)洪水連續(xù)潰決；又如2018年新疆射月溝水庫(kù)的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，但經(jīng)實(shí)測(cè)反推潰壩時(shí)的入庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)超過了1 000年一遇。這與全球氣候變化造成的極端強(qiáng)降雨等災(zāi)害日益頻發(fā)直接相關(guān)。據(jù)《第三次氣候變化國(guó)家評(píng)估報(bào)告》[29]：“中國(guó)極端強(qiáng)降雨日數(shù)、極端降雨平均強(qiáng)度和極端降雨值都有增強(qiáng)趨勢(shì)，極端降雨事件趨多，尤其是20世紀(jì)90年代后，極端降雨量比例區(qū)域增大。”

氣候變化將對(duì)水利工程，尤其是對(duì)水庫(kù)大壩工程產(chǎn)生愈發(fā)明顯的不利影響已成為不爭(zhēng)的事實(shí)[30-31]，特別是氣候變化引起暴雨、洪水等水文極值變化，直接改變了工程設(shè)計(jì)洪水系列，增大了設(shè)計(jì)洪水核算的不確定性，使得由現(xiàn)有工程水文計(jì)算方法制定的流域開發(fā)利用工程、防洪和抗旱工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行將面臨由變化環(huán)境帶來的風(fēng)險(xiǎn)增大，也給保障水庫(kù)大壩安全管理中水雨情監(jiān)測(cè)、運(yùn)行調(diào)度、應(yīng)急預(yù)案等關(guān)鍵非工程措施的完備性、有效性及可操作性帶來了很大難度，尤其是位于我國(guó)南方地區(qū)的湖南、江西、四川、廣東等水庫(kù)大省更應(yīng)引起足夠重視。

2.2.2 工程質(zhì)量導(dǎo)致的潰壩問題突出 由表3可見，2000—2018年間，因工程質(zhì)量問題導(dǎo)致的潰壩占比34.52%，對(duì)比1954—1999年間的該比例為37.35%，表面上看差別不大，但在1954—1999年的潰壩案例中涵蓋了我國(guó)的20世紀(jì)50至70年代的建壩高峰，30年間累積建成各類水庫(kù)79 500座，約占水庫(kù)總數(shù)的80.4%，特殊的歷史時(shí)期和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件導(dǎo)致這些水庫(kù)工程存在先天不足[22,28]，導(dǎo)致大量因工程質(zhì)量問題導(dǎo)致的潰壩事件。然而21世紀(jì)以來，我國(guó)水庫(kù)建設(shè)與管理趨于規(guī)范，如前所述，我國(guó)總體潰壩率已經(jīng)大幅度下降，但水庫(kù)因工程質(zhì)量問題導(dǎo)致的潰壩占比較高、問題仍然突出，這與在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作的大規(guī)模推進(jìn)過程中，因設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)導(dǎo)致的大壩穩(wěn)定、滲流及工程質(zhì)量缺陷問題直接相關(guān)。

在因工程質(zhì)量問題導(dǎo)致的土石壩潰壩案例中，因滲流問題導(dǎo)致的潰壩占比23.68%，另外在4起因工程缺陷導(dǎo)致的潰壩案例（表3）中，因溢洪道或泄洪洞施工質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的潰壩事故最終也是以大壩接觸滲漏失穩(wěn)為最終破壞路徑，此類潰壩事故廣義上也可歸因?yàn)闈B流問題。滲流問題導(dǎo)致的潰壩事故值得重點(diǎn)關(guān)注，其中以新老壩體、泄水建筑物與壩體結(jié)合部位及穿壩建筑物（涵管）導(dǎo)致的壩體滲漏問題最為突出，如2013年新疆聯(lián)豐水庫(kù)和山西曲亭水庫(kù)、2014年廣西六洪水庫(kù)、2016年江西煤炭井水庫(kù)、2018年內(nèi)蒙古增隆昌水庫(kù)等，造成了比較惡劣的公眾影響，穿壩涵管的滲漏隱患已成為制約我國(guó)中小型水庫(kù)長(zhǎng)效安全運(yùn)行亟待解決的關(guān)鍵問題。水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施均會(huì)對(duì)原壩體造成直接擾動(dòng)，若設(shè)計(jì)、施工或運(yùn)行不當(dāng)極易產(chǎn)生嚴(yán)重的滲流隱患進(jìn)而導(dǎo)致潰壩事故，如2004年新疆八一水庫(kù)、2005年青海英德爾水庫(kù)、2007年甘肅小海子水庫(kù)及2007年內(nèi)蒙古崗崗水庫(kù)等均是在水庫(kù)除險(xiǎn)加固過程中因地勘深度不足、設(shè)計(jì)施工缺陷、管理水平低下等原因在加固部位產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏問題進(jìn)而造成潰壩事故。

2.2.3 運(yùn)行管理不當(dāng)成為潰壩事件重要誘因 從全國(guó)范圍看，運(yùn)行管理不當(dāng)一直是引起潰壩的一個(gè)不可忽視的重要誘因。在表3中運(yùn)行管理不當(dāng)導(dǎo)致潰壩占比僅為3.57%，但潰壩往往并非發(fā)生于單一要素[32]，詳細(xì)的潰壩調(diào)查發(fā)現(xiàn)幾乎每一起潰壩事故中都有人為作用的因素[16-17]。人因失誤造成潰壩的作用機(jī)制目前是潰壩相關(guān)研究工作的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[20]。水庫(kù)調(diào)度不當(dāng)、維護(hù)養(yǎng)護(hù)不良、盲目超蓄、閘門操作失靈、無人管理等運(yùn)行管理問題的長(zhǎng)期存在，當(dāng)耦合庫(kù)水位等運(yùn)行條件發(fā)生改變時(shí)極易導(dǎo)致潰壩事故。如2003年7月，內(nèi)蒙古涼城縣五號(hào)河水庫(kù)遭遇強(qiáng)降雨潰壩，但水庫(kù)潰決的根本原因在于大壩及泄水建筑物多年來得不到維修，在洪峰入庫(kù)、水位上漲過程中，泄洪洞的三孔閘門未能正常開啟進(jìn)行泄洪最終導(dǎo)致大壩失事。

另外在2000年后，我國(guó)發(fā)生了多起非汛期因管理問題造成的潰壩事件，其中包括除險(xiǎn)加固進(jìn)行中或已完成投入運(yùn)行的多起案例，具有較大的警示意義。非汛期水庫(kù)潰決突出暴露了我國(guó)水庫(kù)管理在巡視檢查、監(jiān)測(cè)預(yù)警、運(yùn)行調(diào)度、應(yīng)急預(yù)案、人員培訓(xùn)等方面還存在明顯的薄弱環(huán)節(jié)。

2.2.4 西部潰壩率較其他地區(qū)偏高 根據(jù)多年潰壩統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，西部潰壩率始終居高不下，主要與極端天氣頻發(fā)、筑壩材料抗侵蝕性差和管理水平落后等因素相關(guān)。在氣候變化的大背景下，我國(guó)西部干旱和半干旱地區(qū)近30年來降水呈持續(xù)增加趨勢(shì)[29]。極端天氣對(duì)西部水庫(kù)潰壩率的影響集中表現(xiàn)在低溫、干旱和極端強(qiáng)降水三個(gè)方面，低溫事件導(dǎo)致凍融循環(huán)作用對(duì)水庫(kù)混凝土建筑物老化損傷作用加劇，進(jìn)一步影響水庫(kù)重要泄水設(shè)施的服役安全；極度干旱導(dǎo)致水庫(kù)極端低水位和干涸引起大壩水平鋪蓋等防滲體大范圍產(chǎn)生裂縫，破壞了防滲體系連續(xù)性和完整性，任其發(fā)展將危及大壩滲流安全；在極端強(qiáng)降雨的影響下，位于西部地區(qū)的水庫(kù)工程遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水的風(fēng)險(xiǎn)正在上升。2018年內(nèi)蒙古增隆昌水庫(kù)、新疆射月溝水庫(kù)潰壩事故均印證了西部地區(qū)面臨的極端暴雨洪水風(fēng)險(xiǎn)顯著增大的趨勢(shì)。此外，干旱和極端強(qiáng)降雨連續(xù)發(fā)生將導(dǎo)致更加嚴(yán)重的“旱澇急轉(zhuǎn)”問題[33]，不僅給工程安全帶來直接影響，而且更易造成地方政府為緩解旱情對(duì)部分水庫(kù)超蓄進(jìn)而導(dǎo)致的人因失誤潰壩問題，2007年甘肅小海子、2013年黑龍江星火等水庫(kù)因違規(guī)超蓄導(dǎo)致潰壩事故教訓(xùn)深刻。

西部地區(qū)筑壩材料普遍黏粒含量低、抗?jié)B和抗沖能力差[34]，導(dǎo)致了西部地區(qū)水庫(kù)大壩相較東部地區(qū)的防洪、防滲等運(yùn)行條件差。在水土保持研究領(lǐng)域，常采用土壤可蝕性K值表征區(qū)域土壤的被沖蝕的難易程度，該值越大抗侵蝕能力越弱。由于我國(guó)的土石壩基本為當(dāng)?shù)夭牧蠅?，其筑壩料的抗侵蝕性可以通過區(qū)域的土壤可蝕性K值反映，圖4為我國(guó)省際宏觀分布的水蝕區(qū)土壤可蝕性K值[35]與2000年后各省平均潰壩率對(duì)應(yīng)關(guān)系?？梢姡鞑扛邼温适》莸耐寥揽晌g性K值普遍大于 0.30 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)，其中新疆的K值超過了 0.40 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)，西部地區(qū)水庫(kù)大壩筑壩料的抗沖蝕能力差是該地區(qū)潰壩率偏高的重要原因。此外，受制于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度的影響，西部地區(qū)水庫(kù)工程在管理水平、設(shè)計(jì)能力、建設(shè)質(zhì)量等問題更為突出。

圖4 2000—2018年省際土壤可蝕性K值與平均潰壩率變化關(guān)系Fig.4 Relationship between inter-provincial soil erodibility K value and average dam break rate from 2000 to 2018

3 加強(qiáng)水庫(kù)大壩安全管理的對(duì)策建議

通過對(duì)近20年我國(guó)潰壩事件的分析可知，由于我國(guó)中小型水庫(kù)存在歷史欠賬多、風(fēng)險(xiǎn)人口巨大、配套法規(guī)不健全、除險(xiǎn)加固不徹底、非工程措施配套不到位等諸多問題，潰壩事故很難完全杜絕，如何有效降低水庫(kù)潰決風(fēng)險(xiǎn)任重道遠(yuǎn)。加強(qiáng)水庫(kù)安全與管理的對(duì)策建議主要有如下幾點(diǎn)。

3.1 重視氣候變化對(duì)水庫(kù)大壩安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的影響

在氣候變化的大背景下，我國(guó)境內(nèi)因極端天氣導(dǎo)致的超標(biāo)準(zhǔn)洪水事件發(fā)生頻率將顯著升高、工程設(shè)施老化加速、西部地區(qū)水庫(kù)管理面臨更高風(fēng)險(xiǎn)，逐步實(shí)施以風(fēng)險(xiǎn)管理理念為基礎(chǔ)的水庫(kù)差異化管理非常必要，建議：①按風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的潰壩后果對(duì)工程等別及建筑物級(jí)別進(jìn)行分類，并據(jù)此確定建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及配套管理設(shè)施，提升重要水庫(kù)應(yīng)對(duì)突發(fā)極端事件的能力；②進(jìn)一步強(qiáng)化按流域、區(qū)域應(yīng)對(duì)氣候變化對(duì)水庫(kù)大壩安全運(yùn)行影響的監(jiān)督與管理機(jī)制，對(duì)西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展較落后地區(qū)的水庫(kù)安全管理應(yīng)予更多重視與政策傾斜，降低水庫(kù)失事風(fēng)險(xiǎn)；③重視工程風(fēng)險(xiǎn)管理，在水庫(kù)水雨情監(jiān)測(cè)、調(diào)度運(yùn)用、應(yīng)急預(yù)案的各環(huán)節(jié)中逐步考慮氣候變化可能導(dǎo)致的極端天氣影響，實(shí)現(xiàn)“工程安全管理”到“工程風(fēng)險(xiǎn)管理”模式的轉(zhuǎn)變，持續(xù)加強(qiáng)非工程措施建設(shè)；④加大氣候變化對(duì)大壩等水利工程影響領(lǐng)域的科研投入，揭示各類極端天氣對(duì)水庫(kù)大壩等重要水利工程的作用機(jī)制與量化影響程度，為應(yīng)對(duì)氣候變化決策提供理論和技術(shù)支撐。

3.2 完善工程建設(shè)與運(yùn)行安全監(jiān)管體系

完善的工程建設(shè)與運(yùn)行安全監(jiān)管體系是全面防范和化解新老水庫(kù)大壩安全問題所隱藏的潛在風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)，建議進(jìn)一步完善現(xiàn)行的注冊(cè)登記、安全鑒定、安全監(jiān)測(cè)、維修養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急管理等制度的制定與落實(shí)，對(duì)汛前檢查與各種專項(xiàng)檢查、稽查中發(fā)現(xiàn)的問題及提出的整改要求，要督促落實(shí)到位，通過體制創(chuàng)新和制度完善進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管，加大水庫(kù)大壩安全管理基本制度的執(zhí)行力度和問責(zé)力度。重視病險(xiǎn)水庫(kù)“三類壩”核查中的水庫(kù)安全鑒定質(zhì)量、新建水庫(kù)或除險(xiǎn)加固水庫(kù)工程的蓄水安全鑒定程序規(guī)范，特別重視水庫(kù)工程在除險(xiǎn)加固前和降等報(bào)廢后水庫(kù)（山塘）存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)督管理，嚴(yán)格控制運(yùn)用，加強(qiáng)巡視檢查。

3.3 兼顧水庫(kù)安全管理工程措施與非工程措施

我國(guó)中小型水庫(kù)安全及管理方面長(zhǎng)期積淀的問題短期內(nèi)不可能徹底解決。建議確立近期、中期和遠(yuǎn)期目標(biāo)，工程措施與非工程措施并重，重視“小庫(kù)高壩、低標(biāo)準(zhǔn)、高風(fēng)險(xiǎn)”等問題，逐步實(shí)現(xiàn)中小型水庫(kù)的長(zhǎng)治久安及水庫(kù)管理自我完善的良性循環(huán)。在“十四五”期間，進(jìn)一步明確和落實(shí)責(zé)任主體，強(qiáng)化行政首長(zhǎng)安全責(zé)任制；貫徹流域水安全理念，依托“長(zhǎng)江大保護(hù)”“黃河高質(zhì)量發(fā)展”等國(guó)家戰(zhàn)略，協(xié)同各流域機(jī)構(gòu)積累的人才、平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，針對(duì)各流域、地區(qū)的水庫(kù)大壩特征，探索統(tǒng)籌分片實(shí)施大壩安全區(qū)域化管理；加大針對(duì)氣候變化、工程老化、風(fēng)險(xiǎn)管理等大壩安全相關(guān)研究領(lǐng)域的科研投入力度，研究實(shí)用技術(shù)，解決共性問題，提高管理水平；通過平臺(tái)聯(lián)動(dòng)、項(xiàng)目合作、人才交流等形式，切實(shí)促進(jìn)水庫(kù)大壩突發(fā)事件應(yīng)急處置中，水利部門與國(guó)土、氣象等部門協(xié)調(diào)處置與信息共享。

3.4 完善中西部地區(qū)大壩安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及管理運(yùn)行條件

針對(duì)我國(guó)中西部地區(qū)普遍潰壩率較高的現(xiàn)狀，建議從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及管理運(yùn)行兩個(gè)方面進(jìn)行改善：①建設(shè)初期應(yīng)考慮當(dāng)?shù)刂尾牧咸匦砸虻刂埔?，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)；②中西部地區(qū)近年來受極端降雨、干旱天氣的影響明顯，運(yùn)行條件惡劣，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮極端工況，尤其針對(duì)存在穿壩建筑物等工程的關(guān)鍵部位在設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)安全儲(chǔ)備；③加大中西部地區(qū)水庫(kù)日常維修養(yǎng)護(hù)的資金投入，同時(shí)對(duì)除險(xiǎn)加固工作常抓不懈、動(dòng)態(tài)管理；④切實(shí)提高基層水管人員收入水平和生活工作條件，在積極引進(jìn)管理技術(shù)人員的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有管理人員的培訓(xùn)，及時(shí)掌握必備的管理知識(shí)，提升自身管理能力和水平。

4 結(jié) 語

（1）2000—2018年我國(guó)共發(fā)生潰壩事件84起，年均潰壩率約為0.4/10 000，已低于世界公認(rèn)的2/10 000的低潰壩率水平，與我國(guó)水庫(kù)安全管理規(guī)范化、法制化、現(xiàn)代化、信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)密切相關(guān)。

（2）從近20年我國(guó)的潰壩總體情況看，低潰壩率地區(qū)水庫(kù)數(shù)量相對(duì)較多，而高潰壩率地區(qū)水庫(kù)數(shù)量相對(duì)較少且多處西部地區(qū)，新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏等4?。ㄗ灾螀^(qū)）的年均潰壩率超過3/10 000，高潰壩率省份多位于我國(guó)400 mm降雨等值線和“胡煥鏞”線以北。

（3）從潰壩的大壩類型看，小型水庫(kù)潰壩77座，占比91.67%，中型水庫(kù)占比8.33%，中型水庫(kù)潰壩比例明顯上升，與大型、小型水庫(kù)管理人財(cái)物保障相比，部分地區(qū)中型水庫(kù)陷入“比上不足，比下也相對(duì)不足”的困境；壩高15 m以上的水庫(kù)潰決33座，占比39.29%，暴露了我國(guó)現(xiàn)行按照庫(kù)容劃分大壩標(biāo)準(zhǔn)和工程等級(jí)易造成“小庫(kù)高壩、低標(biāo)準(zhǔn)、高風(fēng)險(xiǎn)”的問題，大壩定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)亟待完善。

（4）近20年我國(guó)的潰壩成因與趨勢(shì)特征包括：①漫頂仍是我國(guó)潰壩的主要成因，其中因超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致的漫頂潰壩占全部漫頂潰壩比例高達(dá)95.74%，與全球氣候變化造成的極端強(qiáng)降雨等災(zāi)害日益頻發(fā)直接相關(guān)；②工程質(zhì)量問題導(dǎo)致的潰壩問題突出，因新老壩體結(jié)合部位和穿壩建筑物（涵管）導(dǎo)致壩體滲漏問題的潰壩事件占比明顯上升，其中土石壩穿壩涵管滲漏問題導(dǎo)致的潰壩問題最為突出；③運(yùn)行管理不當(dāng)成為潰壩事件重要誘因，水庫(kù)調(diào)度不當(dāng)、維護(hù)養(yǎng)護(hù)不良、盲目超蓄、閘門操作失靈、無人管理等運(yùn)行管理問題在遭遇突發(fā)洪水時(shí)極易導(dǎo)致潰壩事故；④西部潰壩率較其他地區(qū)偏高，與極端天氣、筑壩材料抗侵蝕性和管理水平相關(guān)。

（5）由于我國(guó)中小型水庫(kù)存在歷史欠賬多、配套法規(guī)不健全、除險(xiǎn)加固不徹底、非工程措施配套不到位等諸多問題，潰壩事故很難完全杜絕。對(duì)加強(qiáng)水庫(kù)大壩安全管理的對(duì)策建議包括：①重視氣候變化對(duì)水庫(kù)大壩安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的影響；②完善工程建設(shè)與運(yùn)行安全監(jiān)管體系；③ 兼顧水庫(kù)安全管理工程措施與非工程措施；④改善中西部地區(qū)大壩安全管理運(yùn)行條件。