摘要：對(duì)水電站大壩事故的反饋分析表明，大多數(shù)事故與設(shè)計(jì)階段的失誤、施工過(guò)程遺留下的隱患、運(yùn)行管理中的差錯(cuò)等因素有關(guān)。應(yīng)強(qiáng)化設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行全過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)和安全管理。對(duì)運(yùn)行中的大壩要堅(jiān)持實(shí)施定期檢查，及時(shí)維修加固和改造，認(rèn)真進(jìn)行安全注冊(cè)，嚴(yán)密制定汛期和低水位時(shí)的防范措施，加大科研力度和開(kāi)展險(xiǎn)情預(yù)計(jì)，以防止重大事故的突然發(fā)生。
關(guān)鍵詞：水電站大壩；大壩失事；潰壩；大壩安全

我國(guó)是世界壩工大國(guó)，修建了8萬(wàn)多座壩，水庫(kù)總庫(kù)容約4700億m3，這些工程興利除害，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。我國(guó)由電力部門負(fù)責(zé)管理的130多座水電站大壩，從數(shù)量上看，雖然只占全國(guó)筑壩總數(shù)的很小一部分，但在國(guó)計(jì)民生中卻占有特別重要的地位，這130多座水電站的裝機(jī)容量，約占全國(guó)水電總裝機(jī)的60%。在130多座大壩中大多數(shù)為高壩大庫(kù)，總庫(kù)容約2000億m3，這些大壩的安全，不僅直接影響到水電站自身發(fā)、供電效益的發(fā)揮，并與下游人民的生命財(cái)產(chǎn)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)命脈乃至生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。水電站大壩與世界上所有建筑物一樣，都有一個(gè)建成使用、漸趨老化直到消亡的過(guò)程，人們奮斗的目標(biāo)，就是要對(duì)這一過(guò)程實(shí)行有效的控制，延長(zhǎng)大壩的正常使用年限，避免大壩潰決失事造成巨大災(zāi)難。大壩潰決失事是一種突發(fā)性事件，當(dāng)其發(fā)生時(shí)已無(wú)法挽回，但引起大壩潰決失事的原因，是有規(guī)律可尋的，多數(shù)大壩的潰決失事，是某些不安全因素由量變發(fā)展到質(zhì)變的結(jié)果。如何從大壩已經(jīng)發(fā)生的一些事故中，總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，及時(shí)采取對(duì)策，消除大壩的病害和隱患，防微杜漸，防患于未然，這是擺在廣大壩工建設(shè)和管理人員面前的重大課題。
1 主要事故回顧
我國(guó)20世紀(jì)70年代河南板橋、石漫灘兩座水庫(kù)潰壩，給社會(huì)和人民帶來(lái)極大災(zāi)難；20世紀(jì)90年代青海溝后水庫(kù)潰壩，再次造成巨大損失。這3座水庫(kù)潰壩事件，留下了讓人們永遠(yuǎn)難忘的深刻教訓(xùn)。多年來(lái)，我國(guó)大、中型水電站大壩雖未發(fā)生潰壩失事，但重大工程事故卻多次出現(xiàn)，個(gè)別裝機(jī)容量較小的大壩，也曾潰決失事?，F(xiàn)將1961至1998年之間，水電站大壩發(fā)生的21起事故。前事不忘，后事之師，認(rèn)真分析這些事故的原因，從中吸取深刻教訓(xùn)，無(wú)疑是非常必要的。
2 事故原因分析
科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，人們還不能駕馭洪水和地震，無(wú)法杜絕自然災(zāi)害的破壞，做不到確保大壩的絕對(duì)安全。但對(duì)大壩事故的反饋研究表明，絕大多數(shù)事故與人們的主觀認(rèn)識(shí)不足或工作失誤有關(guān)?，F(xiàn)結(jié)合上述典型事故，按設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行三個(gè)階段，對(duì)事故原因作概略的分析。
2．1 設(shè)計(jì)階段的失誤
在設(shè)計(jì)階段，壩址確定、總體布置、壩型選擇、洪水演算等重大問(wèn)題的決策若有失誤，將會(huì)給建成以后的大壩，帶來(lái)難以更改的先天不足，甚至鑄成重大事故。實(shí)踐證明，黃龍灘、白山等工程的總體布置，對(duì)泄洪水霧飄移危害認(rèn)識(shí)不足，廠房和開(kāi)關(guān)站置于水霧密集區(qū)，又無(wú)有效防范措施，這是造成這兩起水淹廠房事故的重要原因。選用單支墩大頭壩型時(shí)，對(duì)溫度應(yīng)力的影響程度、上游面裂縫可能產(chǎn)生的危害，和對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求等問(wèn)題，分析研究深度不夠，致使已建成的幾座單支墩大頭壩，幾乎都受到大型貫穿裂縫的困擾。梅山連拱壩在勘測(cè)選址時(shí)，對(duì)右岸的地質(zhì)、地貌判斷失當(dāng)，將右岸壩基置于一個(gè)三面臨坡的單薄山脊處，而右壩座基巖被三組裂隙交叉切割，破壞了岸體的整體性，這就為庫(kù)水滲入，裂隙揚(yáng)壓力增加，抗剪強(qiáng)度降低，引起壩體側(cè)向錯(cuò)動(dòng)創(chuàng)造了條件；在右岸裂隙發(fā)育區(qū)，未設(shè)置排水孔排水減壓，導(dǎo)致滲壓聚集到十分巨大的程度，最終超過(guò)抗滑力而發(fā)生基巖錯(cuò)動(dòng)，這一失誤的教訓(xùn)，對(duì)于其它類似大壩都有借鑒作用。紀(jì)村壩基紅層以粘土質(zhì)粉砂巖為主，粘土礦物中親水性強(qiáng)、分散性和膨脹性大的蒙脫石含量高，壩基有多條斷層穿過(guò)，壩前庫(kù)水在低水位時(shí)受附近黃鐵礦礦化帶影響呈強(qiáng)酸性，對(duì)壩基紅層有強(qiáng)烈侵蝕作用，由于前期勘探工作深度不夠，未能查清這些重要工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問(wèn)題；在設(shè)計(jì)中對(duì)紅層遭受破壞的機(jī)理認(rèn)識(shí)不足，對(duì)于一定深度內(nèi)的斷裂構(gòu)造帶的滲漏破壞問(wèn)題，沒(méi)有給予應(yīng)有的重視，當(dāng)7號(hào)壩段基坑開(kāi)挖發(fā)現(xiàn)斷層多處夾泥且有泉水出露時(shí)，只用深為80cm的常規(guī)混凝土塞處理，運(yùn)行實(shí)踐反饋說(shuō)明，這一措施沒(méi)有見(jiàn)效?？κ惨患?jí)大壩位于高地震烈度區(qū)，而粘土斜墻壩的抗震性能差，原設(shè)計(jì)在選擇這種壩型時(shí)，未能對(duì)其抗震性能作出科學(xué)論證，同時(shí)又不適當(dāng)?shù)貙⒎罎B膜放在斜墻下游側(cè)，形成潛在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震時(shí)，使大壩迎水面滑落庫(kù)中。
2．2 施工階段遺留下的隱患
施工是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)藍(lán)圖的重要階段，從基礎(chǔ)開(kāi)挖、壩體澆筑、設(shè)備安裝到竣工清理的一道道工序中，某一道工序出現(xiàn)失誤，都可能遺留下產(chǎn)生事故的隱患。湖南鎮(zhèn)大壩12號(hào)壩段壩踵部位基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)，尚有超過(guò)20m2的緩傾角裂隙覆蓋層未予撬除就搶澆基礎(chǔ)薄層混凝土，并受到周圍基礎(chǔ)開(kāi)挖放炮的震動(dòng)影響；當(dāng)壩體混凝土澆筑到一定高度后該壩段留作施工導(dǎo)流過(guò)水缺口，后在長(zhǎng)期間歇的混凝土上快速澆筑上部壩體，一、二期冷卻工序未能跟上，沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定溫度即進(jìn)行甲、乙縱縫灌漿，導(dǎo)致縱縫張開(kāi)0。6～1。0mm，使上游面壩基垂直應(yīng)力受到損失，這些因素致使12號(hào)壩段帷幕前壩基面和淺層基巖成為滲流暢通的薄弱部位，是帷幕在高水頭作用下失穩(wěn)的重要原因。鳳灘大壩溢流面混凝土墩未清理，天橋大壩檢修平臺(tái)施工門封堵不嚴(yán)，都造成水淹廠房的重大事故。白山大壩基礎(chǔ)帷幕前的鉆孔，在施工時(shí)沒(méi)有灌漿也未封堵，這一遺忘險(xiǎn)些造成重大損失。柘林泄洪放空洞左孔檢修門槽的破壞，主要原因是未按圖紙施工，沒(méi)有將護(hù)角板(水封座板)與主軌用螺栓穿孔連接起來(lái)并整體封焊，而是將護(hù)面板切割成槽形插在螺栓處，且未封焊；其次是二期混凝土質(zhì)量差，在長(zhǎng)期泄洪水流的沖擊振動(dòng)和護(hù)角板與二期混凝土之間滲壓的作用下，導(dǎo)致護(hù)角板翹起破壞。紀(jì)村壩基紅層迅速泥化、軟化的一個(gè)重要原因，是施工中的失誤和事故，該壩壩基開(kāi)挖時(shí)部分壩段欠挖1m左右，遺留下滲透性大的表層破碎巖石；在接近建基面30～50cm范圍未按要求用人工撬挖，仍放炮松動(dòng)，造成軟弱紅層表面裂隙增多；澆筑基礎(chǔ)混凝土前，曾用高壓水沖洗建基面；有部分壩段未及時(shí)澆筑基礎(chǔ)層混凝土，致使建基面長(zhǎng)期暴露經(jīng)受日曬、雨淋、水泡，使紅層遭受一定程度的破壞；7號(hào)壩段上游側(cè)固結(jié)灌漿時(shí)由于下游側(cè)基礎(chǔ)層混凝土僅厚0。75～1。0m，齡期僅10d，灌漿壓力也未能適當(dāng)控制，結(jié)果造成下游側(cè)基巖抬動(dòng)，基礎(chǔ)層混凝土產(chǎn)生大面積X型裂縫，縫長(zhǎng)達(dá)33。5m，最大縫寬達(dá)5mm，未作徹底處理即在其上繼續(xù)澆筑混凝土，這一事故與該部位紅層惡化有著直接關(guān)系。龔嘴大壩尾水部位4。7萬(wàn)m3施工棄碴未予清除，不僅抬高尾水位降低了發(fā)電廠房的防洪標(biāo)準(zhǔn)，也是形成淘刷兩岸側(cè)墻破壞力的主要因素之一?？κ惨患?jí)大壩在1982年前施工中，無(wú)論是壩體還是防滲斜墻，都未進(jìn)行碾壓，相對(duì)密度低，強(qiáng)震時(shí)容易液化和沉陷，是1985年大壩整體破壞的原因之一。
2．3 運(yùn)行管理中的諸多問(wèn)題
相對(duì)于設(shè)計(jì)和施工階段，運(yùn)行階段是受益階段，但在發(fā)揮工程效益的過(guò)程中，一定要貫徹安全第一的方針，否則，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)和全局利益考慮，不僅不能獲得效益，反而可能會(huì)造成重大災(zāi)害，或者使大壩遭受嚴(yán)重?fù)p壞。佛子嶺大壩1969年的漫壩事故，其重要原因就是因?yàn)槊つ孔非蠊喔刃б妫涣私夂樗霈F(xiàn)的隨機(jī)特性，汛期不適當(dāng)?shù)靥Ц哌\(yùn)行水位，減少了防洪庫(kù)容。陳村大壩1977～1979年下游面大型水平裂縫明顯擴(kuò)展，壩體嚴(yán)重受損的一個(gè)重要原因，也是因?yàn)槠孀非笙掠蔚墓喔刃б?，在這幾年之內(nèi)，當(dāng)?shù)靥鞖飧珊担瑏?lái)水量少，大壩長(zhǎng)期遭遇低水位與高溫、低溫組合的不利運(yùn)行荷載，當(dāng)庫(kù)水位已下降至死水位時(shí)，仍敞開(kāi)中孔放水，使庫(kù)水位在3年中有720d低于死水位，壩頂向上游的位移量逐步加大，造成下游面水平裂縫不斷擴(kuò)展。運(yùn)行管理中的一些疏忽或失誤，往往直接造成事故，帶來(lái)重大損失，如佛子嶺大壩1969年汛期提升閘門的關(guān)鍵時(shí)刻，閘門開(kāi)啟2／3時(shí)電源中斷，因無(wú)備用電源，閘門不能全開(kāi)，影響了泄洪，是造成洪水漫壩事故的原因之一。回龍山大壩因?yàn)闊o(wú)可靠電源和閘門操作不規(guī)范，先后兩次造成洪水漫過(guò)閘門頂?？κ惨患?jí)大壩1998年泄洪時(shí)，在閘門提起過(guò)程中因輸電桿倒桿失電，又無(wú)備用電源，使閘門開(kāi)度不足，影響泄洪能力，這是該壩洪水漫壩導(dǎo)致潰壩的一個(gè)重要原因。黃龍灘、天橋等大壩泄洪時(shí)水淹廠房，與設(shè)計(jì)、施工中的一些失誤固然有關(guān)，但運(yùn)行人員思想麻痹，安全檢查不嚴(yán)，防范措施不周，水情預(yù)報(bào)不準(zhǔn)，排水泵運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，備用電源中斷等方面的問(wèn)題，也是造成事故的一些原因。當(dāng)大壩已有嚴(yán)重缺陷急需補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)，管理人員的掉以輕心或者方案長(zhǎng)期不定，往往會(huì)貽誤時(shí)機(jī)造成損失，如豐滿大壩施工質(zhì)量差，運(yùn)行年代長(zhǎng)，遭受凍融破壞嚴(yán)重，混凝土老化脆弱，需要及時(shí)維護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)加固，電廠曾多次申報(bào)，但因方案久議不決，資金來(lái)源渠道不暢等原因，未能防范在先，直到溢流面混凝土1986年大面積沖刷破壞后，才被迫承險(xiǎn)搶修。大壩加固方案缺乏科學(xué)論證，也有可能達(dá)不到加固目的，如新豐江大壩1962年地震破壞之前，1960年曾發(fā)生過(guò)地震，研制加固方案時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)抗震荷載和抗震措施分析研究得不夠，加固后1962年地震時(shí)仍受到破壞，1962年的加固措施也有一些不合理的地方，有待進(jìn)一步探討和研究?？κ惨患?jí)大壩1985年被地震嚴(yán)重?fù)p壞后，為了能在短時(shí)段內(nèi)恢復(fù)發(fā)電，只對(duì)大壩做了修復(fù)，受損閘體未做根本處理，給1998年大洪水泄洪時(shí)遺留下重大隱患，是造成潰壩的主要原因之一；1998年潰壩后修復(fù)設(shè)計(jì)方案中，未將壩頂防浪墻與粘土心墻連接起來(lái)，1999年特大洪水時(shí)水位超過(guò)粘土心墻頂0。63m，洪水已經(jīng)漫壩，只是歷時(shí)較短，才未再次造成洪水漫壩導(dǎo)致潰壩的嚴(yán)重事故。
3 對(duì)策
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)政府以及壩工界廣大科技人員，為確保水電站大壩的安全，努力探索，勇于實(shí)踐，將國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與我國(guó)國(guó)情相結(jié)合，采取了一系列重大舉措，取得了顯著的成效。隨著社會(huì)的發(fā)展和公共安全觀念的普及，對(duì)水電站大壩的安全可靠性，有了更高的要求。本文在總結(jié)10多年來(lái)工作的基礎(chǔ)上，參照國(guó)際上大壩安全技術(shù)的最新發(fā)展情況，歸納出以下6條安全對(duì)策。
3．1 強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，加強(qiáng)法制建設(shè)
實(shí)踐證明，大壩的建設(shè)和管理，必須轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)觀念，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。首先，要對(duì)大壩的特殊性有充分的認(rèn)識(shí)，水電站大壩是一種特殊建筑物，其特殊性，一方面體現(xiàn)在大壩一旦失事，將給下游造成無(wú)可挽回的重大災(zāi)難；另一方面，與一般建筑物相比較，大壩的體量龐大，邊界約束條件復(fù)雜，在勘測(cè)設(shè)計(jì)中壩體本身及其地基的許多性能和技術(shù)參數(shù)，還難以準(zhǔn)確查明和確定，有的壩型如土石壩的設(shè)計(jì)還需以經(jīng)驗(yàn)為主，大壩施工周期一般較長(zhǎng)，干擾因素多，難以完全達(dá)到設(shè)計(jì)藍(lán)圖的要求，建成后的大壩，不僅長(zhǎng)期承受水壓力、滲壓力等巨大荷載，并不斷遭受到滲流、溶蝕、沖刷、凍融等有害作用，還有可能遭遇特大洪水和地震的破壞，因此，每座大壩實(shí)際上都存在一定的失事風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于習(xí)慣于按確定論思考問(wèn)題的我們來(lái)說(shuō)，對(duì)此要有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。其次，大壩的安全應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行每個(gè)環(huán)節(jié)都得到保證，這是強(qiáng)化大壩風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的另一個(gè)重要問(wèn)題。如前所述，設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中的任何失誤和疏忽，都將影響到大壩的風(fēng)險(xiǎn)度，都有可能釀成大禍；這三個(gè)階段是一個(gè)連貫的整體，必須加強(qiáng)全過(guò)程安全管理，相互之間應(yīng)按照有關(guān)技術(shù)規(guī)程和規(guī)范，加強(qiáng)協(xié)作，有機(jī)聯(lián)系，要精心設(shè)計(jì)，精心施工，嚴(yán)格進(jìn)行蓄水和竣工安全鑒定，為大壩運(yùn)行提供安全基礎(chǔ)，運(yùn)行要主動(dòng)為設(shè)計(jì)、施工反饋信息，共同努力，提高設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理水平，確保大壩的安全。
1987年《水電站大壩安全管理暫行辦法》由原水利電力部頒發(fā)，這是我國(guó)政府以及壩工界大壩風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)明顯增強(qiáng)的反映，是在依法管壩道路上邁出的第一步。10多年的實(shí)踐充分說(shuō)明，立法工作是確保大壩安全最重要的一項(xiàng)措施。當(dāng)前，根據(jù)國(guó)家機(jī)構(gòu)改革和政府職能調(diào)整的實(shí)際情況，要繼續(xù)加強(qiáng)法制建設(shè)，不斷完善法規(guī)體系，尤其是要抓緊以下幾方面的立法工作：由于保證大壩安全不僅僅是一個(gè)企業(yè)行為，而且是一個(gè)公共安全問(wèn)題，因此，要通過(guò)立法，明確大壩業(yè)主或主管部門的責(zé)任，還要明確各級(jí)政府應(yīng)負(fù)的責(zé)任和具有的權(quán)力；在由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變過(guò)程中，對(duì)承擔(dān)大壩安全檢查、加固等工作的單位，進(jìn)行資質(zhì)確認(rèn)，對(duì)參加定期檢查專家組的技術(shù)人員進(jìn)行資格考核，這些都是事關(guān)大壩安全管理工作質(zhì)量的關(guān)鍵，需用立法加以具體規(guī)定。
3．2 堅(jiān)持實(shí)施定期檢查
我國(guó)自1987年開(kāi)始的水電站大壩安全定期檢查(定檢)，是對(duì)大壩結(jié)構(gòu)性態(tài)和安全狀況的全面檢查和評(píng)價(jià)，至1998年底，按計(jì)劃完成了96座水電站大壩的首輪定檢。在首輪定檢中，根據(jù)設(shè)計(jì)復(fù)核、施工復(fù)查、運(yùn)行總結(jié)和現(xiàn)場(chǎng)檢查的情況，從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、壩基隱患、壩體穩(wěn)定、泄洪消能以及近壩庫(kù)岸滑坡等方面，對(duì)20世紀(jì)80年代末以前投入運(yùn)行的96座大壩安全狀況，作出了評(píng)價(jià)，被評(píng)為險(xiǎn)壩的2座，病壩7座，其余87座壩為正常壩。9座險(xiǎn)、病壩的缺陷嚴(yán)重，亟待加固處理，而其它正常壩一般也都不同程度地存在著一些缺陷。通過(guò)首輪定檢，摸清了影響大壩安全的幾個(gè)重要問(wèn)題：①防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低是主要問(wèn)題之一，約有1／3的大壩，原設(shè)計(jì)時(shí)采用的防洪標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，或是因上游梯級(jí)水庫(kù)未建使防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿足要求，個(gè)別大壩泄洪設(shè)施存在嚴(yán)重缺陷影響泄洪能力；②混凝土壩產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象十分普遍，約有2／3的混凝土壩存在較多的裂縫，有的壩裂縫規(guī)模大，破壞了大壩的整體性，有的壩裂縫已貫穿上下游或與伸縮縫連通，因而滲漏嚴(yán)重，個(gè)別壩的裂縫已影響到壩體的穩(wěn)定；③混凝土低強(qiáng)、老化和凍融破壞也是一個(gè)重要問(wèn)題，尤其是修建年代較早、位于高寒地區(qū)的大壩，這類問(wèn)題比較突出，由于這些壩混凝土強(qiáng)度偏低、密實(shí)性差、凍融剝蝕嚴(yán)重，降低了大壩的安全度；④壩基存在隱患、滲流有異?，F(xiàn)象的大壩約占總數(shù)的1／3，有的大壩斷層和軟弱夾層處理效果不理想，有的壩基防滲帷幕隨著時(shí)間的推移，防滲能力明顯降低；⑤大壩監(jiān)測(cè)設(shè)施是保證大壩安全運(yùn)行的耳目，其作用十分重要，但約有80%的大壩，存在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不全，監(jiān)測(cè)設(shè)施陳舊，監(jiān)測(cè)成果精度低，可靠性差等問(wèn)題，個(gè)別壩甚至沒(méi)有布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施．
96座大壩首輪定檢的成果有力地證明，定檢是一項(xiàng)確保大壩安全的行之有效的重要措施，應(yīng)持續(xù)不斷地定期開(kāi)展下去。自1997年開(kāi)始，我國(guó)水電站大壩第二輪定檢拉開(kāi)序幕，計(jì)劃到2003年底，完成130座大壩的定檢任務(wù)(其中二輪二次定檢的大壩為94座)。截止2000年4月底，已有18座大壩完成了二輪定檢(其中二輪二次定檢的大壩10座)，還有27座大壩正在進(jìn)行二輪定檢。二輪二次定檢應(yīng)在首輪定檢的基礎(chǔ)上適當(dāng)簡(jiǎn)化，重點(diǎn)檢查首次定檢后大壩的現(xiàn)狀及運(yùn)行性態(tài)，將大壩水下檢查、水工金屬結(jié)構(gòu)檢測(cè)和大壩觀測(cè)資料分析作為檢查工作的重點(diǎn)內(nèi)容。
3．3 及時(shí)維修、加固和改造
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)90多座大、中型水電站大壩10多年來(lái)共完成規(guī)模較大的維修、加固和改造項(xiàng)目600多項(xiàng)，大致可歸納為以下10個(gè)方面：①壩頂、防浪墻頂、防滲心墻頂加高；②壩體裂縫處理；③壩體、壩基預(yù)應(yīng)力錨固；④壩基防滲補(bǔ)強(qiáng)；⑤壩體防滲和壩面保護(hù)；⑥溢洪道、泄洪洞、泄洪閘加固或擴(kuò)建；⑦壩后尾水消能防沖；⑧邊坡防護(hù)；⑨監(jiān)測(cè)設(shè)施更新改造；⑩水工金屬結(jié)構(gòu)維護(hù)或更新。經(jīng)過(guò)10多年的不懈努力，我國(guó)水電站大壩安全狀況得到全面改善，根據(jù)1986年普查情況，計(jì)劃于2000年以前進(jìn)行除險(xiǎn)加固的22座大壩，除個(gè)別大壩外已基本完成除險(xiǎn)加固任務(wù)，在首輪定檢9座缺陷嚴(yán)重的險(xiǎn)、病壩中，青銅峽大壩已經(jīng)“脫帽”，修文、綠水河、以禮河四級(jí)3座大壩已基本具備“脫帽”條件。
大壩維修、加固和改造需要有一定的資金投入，前述600多項(xiàng)工程累計(jì)投入的總費(fèi)用約8億元。但事實(shí)表明，多數(shù)大壩是以較小的資金投入獲取明顯的發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會(huì)效益。就水電站的發(fā)電而言，能按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)擋水和泄洪的大壩，是保證正常發(fā)電的基本條件。少數(shù)缺陷嚴(yán)重曾被迫降低水位運(yùn)行的大壩，消除缺陷后水庫(kù)運(yùn)行水位恢復(fù)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，減少了電能損失，如洪門和南水大壩，加固后每年減少電能損失分別約為4500萬(wàn)kW·h和205萬(wàn)kW·h；紀(jì)村大壩加固前年發(fā)電量?jī)H為設(shè)計(jì)年發(fā)電量的15％～10％，加固過(guò)程中運(yùn)行水位逐步抬高，年發(fā)電量隨之增加，至加固結(jié)束時(shí)已達(dá)年設(shè)計(jì)發(fā)電量的75%。個(gè)別大壩加固后可抬高汛限水位，減少棄水增加電能，如大洪河大壩擴(kuò)建溢洪道后增大了泄洪能力，可將汛限水位抬高2m，每年約可增發(fā)電能1000萬(wàn)kW·h。在防洪方面，一些缺陷嚴(yán)重而又承擔(dān)重要防洪任務(wù)的大壩，通過(guò)加固消除缺陷后，發(fā)揮出巨大的作用。1995年?yáng)|北松花江發(fā)生大洪水時(shí)，經(jīng)過(guò)補(bǔ)強(qiáng)加固、安全狀況得到改善的豐滿大壩，與上游白山大壩水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，充分發(fā)揮滯洪削峰作用，大大減輕了下游洪水壓力，避免了第二松花江堤防決口，僅吉林省范圍就減少損失達(dá)176。8億元。1996年安徽南部發(fā)生100年一遇大洪水，曾因缺陷嚴(yán)重被迫長(zhǎng)期降低水位運(yùn)行，加固至1993年底才達(dá)到正常壩標(biāo)準(zhǔn)的陳村大壩，兩次發(fā)揮滯洪削峰作用，使下游災(zāi)情得以最大程度的控制，減災(zāi)效益達(dá)51。6億元。柘溪大壩曾因缺陷嚴(yán)重被列為全國(guó)重點(diǎn)加固工程，在1996年湖南發(fā)生大洪水時(shí)經(jīng)受住了1000年一遇特大洪水的考驗(yàn)，與五強(qiáng)溪、鳳灘大壩聯(lián)合滯洪削峰，使下游總共952萬(wàn)人口、597億元固定資產(chǎn)得以安全渡汛。柘林大壩也曾因缺陷嚴(yán)重被列為全國(guó)重點(diǎn)危險(xiǎn)大壩，經(jīng)過(guò)多次補(bǔ)強(qiáng)加固，增強(qiáng)擋水能力，在1998年長(zhǎng)江大洪水中共攔蓄洪水近60億m3，對(duì)降低鄱陽(yáng)湖水位、減少淹沒(méi)損失和保衛(wèi)京九鐵路大動(dòng)脈的暢通，作出了巨大貢獻(xiàn)。
3．4認(rèn)真進(jìn)行大壩安全注冊(cè)
1996年原電力工業(yè)部頒發(fā)了《水電站大壩安全注冊(cè)規(guī)定》，規(guī)定電力系統(tǒng)水電站大壩均要辦理安全注冊(cè)，具體要求是，根據(jù)大壩安全狀況和管理狀況，將大壩分為甲、乙、丙三級(jí)，實(shí)行百分制分項(xiàng)評(píng)分考核，經(jīng)申報(bào)和審核合格后，發(fā)給證書，不符合條件者，不予注冊(cè)發(fā)證，并限期整改；每年公布注冊(cè)名單，若在規(guī)定期限內(nèi)無(wú)正當(dāng)理由不申報(bào)注冊(cè)登記者，屬違章運(yùn)行，造成大壩事故的，按有關(guān)法規(guī)追究責(zé)任。首批于1998年公布的1997年度審核定級(jí)名單中，共有107座壩申報(bào)注冊(cè)，其中定級(jí)為甲級(jí)壩97座，乙級(jí)壩7座，丙級(jí)壩2座，有1座壩不符合條件不予注冊(cè)；1998年又有4座壩申報(bào)注冊(cè)，經(jīng)審核和對(duì)原已注冊(cè)大壩的復(fù)查，在1999年公布的1998年度獲準(zhǔn)注冊(cè)的110座壩中，定級(jí)為甲級(jí)壩100座，乙級(jí)壩8座，丙級(jí)壩2座。
大壩安全注冊(cè)是對(duì)大壩安全程度和管理水平兩方面的綜合考核。一座符合國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、壩體自身性態(tài)完好、能正常發(fā)揮其各項(xiàng)功能并有一定安全儲(chǔ)備的大壩，是保證大壩安全運(yùn)行的基礎(chǔ)；制定嚴(yán)密的規(guī)章制度并得到認(rèn)真執(zhí)行，具備充足的檢查和加固費(fèi)用，配備了具有豐富經(jīng)驗(yàn)和工程知識(shí)的人才，是保證大壩安全運(yùn)行的必要條件。只有上述物質(zhì)基礎(chǔ)和人為因素兩方面的完整結(jié)合，才能使大壩安全得到真正的保障。
大壩安全注冊(cè)的一個(gè)重要特點(diǎn)，是實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。甲級(jí)和乙、丙級(jí)大壩有不同的注冊(cè)有效期，期滿前須申請(qǐng)換證。在有效期內(nèi)，若大壩注冊(cè)后新出現(xiàn)的重大缺陷未能按計(jì)劃消除，或不按計(jì)劃進(jìn)行定檢，或因人為原因發(fā)生重大事故，則將重新評(píng)定注冊(cè)級(jí)別或取消注冊(cè)登記；原來(lái)持有乙、丙級(jí)注冊(cè)登記證，或未取得登記證，或被取消注冊(cè)登記的大壩，具備條件時(shí)，可隨時(shí)申報(bào)升級(jí)或要求注冊(cè)。這樣的規(guī)定，適應(yīng)了大壩安全狀況的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，也促使大壩主管單位和水電廠，為改善大壩安全狀況和提高自身管理素質(zhì)而不斷地努力。
3．5 重點(diǎn)抓好汛期和低水位運(yùn)行的安全管理
我國(guó)位于亞歐大陸東南部，地域廣闊，氣候條件十分復(fù)雜，不可預(yù)見(jiàn)的因素很多，瀕臨海洋的沿海地區(qū)具有明顯的季風(fēng)氣候特點(diǎn)，內(nèi)陸地區(qū)近年來(lái)因全球氣溫變暖現(xiàn)象影響到冰雪融化，也頻繁發(fā)生特大洪水，每年汛期都是對(duì)水電站大壩的嚴(yán)峻考驗(yàn)。汛期是大壩事故的多發(fā)時(shí)段，對(duì)大壩事故的統(tǒng)計(jì)表明，1／2以上發(fā)生在汛期。要按照《水電廠防汛管理辦法》的規(guī)定，使防汛工作正規(guī)化、規(guī)范化、制度化。根據(jù)多年防汛工作的實(shí)踐情況，以下兩個(gè)重要問(wèn)題應(yīng)引起高度重視。一個(gè)是泄洪閘門啟閉設(shè)備的備用電源問(wèn)題。1969年佛子嶺洪水漫壩、1976年和1978年回龍山洪水漫過(guò)閘門頂、1998年喀什一級(jí)大壩潰壩，都與泄洪閘門失去正常啟閉電源而又無(wú)備用電源有關(guān)。另一個(gè)重要問(wèn)題是，汛期壩前水位被人為逼高，若再來(lái)一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的大洪水，就有可能引起洪水漫壩造成巨大災(zāi)難，面臨這樣的嚴(yán)峻局面，在積極向防汛指揮部門反映情況，力爭(zhēng)避免出現(xiàn)這種情況的同時(shí)，努力做好洪水預(yù)報(bào)和高水位時(shí)大壩的監(jiān)測(cè)工作，顯得更加重要，要及時(shí)將雨情、水情和大壩性態(tài)變化資料向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門反映，供決策時(shí)參考；為了使損失減輕到最小程度，各水電廠都應(yīng)制定對(duì)于超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急措施。
一些大壩的運(yùn)行實(shí)踐表明，低水位運(yùn)行有可能對(duì)大壩結(jié)構(gòu)造成損壞。我國(guó)20世紀(jì)五六十年代興建的拱壩，一般在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮死水位加溫升的組合情況；我國(guó)現(xiàn)行拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范，從安全和經(jīng)濟(jì)綜合協(xié)調(diào)出發(fā)，不把最大溫升或最大溫降作為溫度荷載，也不考慮最大溫升和可能出現(xiàn)的低庫(kù)水位進(jìn)行組合，但并不是這種運(yùn)行工況不存在。前述陳村拱壩1977～1979年，連續(xù)遭遇低水位高溫、低水位低溫不利荷載組合的作用后，下游壩面水平向裂縫大幅度擴(kuò)展，使壩體嚴(yán)重破損是一個(gè)典型事例，類似情況，泉水、豐樂(lè)、流溪河、里石門、響洪甸等拱壩也曾不同程度地發(fā)生過(guò)。對(duì)于拱壩而言，連續(xù)遭受低水位高溫、低水位低溫不利荷載組合后，拱壩上游面也會(huì)遭到一定程度的損害，由于此時(shí)拱軸伸展，上游壩面水平向呈受拉狀態(tài)，同時(shí)又疊加遭受低溫荷載的沖擊，將促使上游壩面產(chǎn)生豎向裂縫或使已有的豎向裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，陳村和響洪甸拱壩都曾發(fā)生過(guò)這種情況。對(duì)于體型單薄的連拱壩來(lái)說(shuō)，低水位低溫荷載組合的影響尤為敏感，它加劇拱筒收縮，促使拱筒上一些結(jié)合比較薄弱的建筑縫受拉而開(kāi)裂，如佛子嶺連拱壩經(jīng)過(guò)1954、1955和1959年冬三個(gè)低水位低溫運(yùn)行期，拱筒下部建筑縫開(kāi)裂現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重，部分產(chǎn)生滲水，1965年放空水庫(kù)時(shí)，建筑縫開(kāi)裂發(fā)展迅速，已占建筑縫總數(shù)的57。7%。在運(yùn)行中若出現(xiàn)長(zhǎng)期低水位運(yùn)行情況時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)大壩的巡視檢查和觀測(cè)資料分析，發(fā)現(xiàn)重大異常要及時(shí)上報(bào)，盡量防止對(duì)壩體形成嚴(yán)重?fù)p壞，對(duì)產(chǎn)生的危害性裂縫要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)；已經(jīng)歷長(zhǎng)期低水位運(yùn)行并遭受嚴(yán)重?fù)p害的大壩，要通過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)核，推求出最低允許運(yùn)行水位，以防壩體應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)一步惡化，避免壩體受損程度加劇。
3．6 大力開(kāi)展科研攻關(guān)和險(xiǎn)情預(yù)計(jì)工作
大壩安全理論與技術(shù)蘊(yùn)含內(nèi)容豐富，屬邊緣交叉學(xué)科，它不僅涉及到水文、氣象、地質(zhì)、地震、水工建筑、大壩性態(tài)分析技術(shù)、大壩病害診斷技術(shù)、大壩修補(bǔ)材料和施工技術(shù)等諸多學(xué)科，還與系統(tǒng)決策學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)管理學(xué)等密切相關(guān)。目前亟待研究的課題較多，其中有3個(gè)課題的研究?jī)r(jià)值尤為突出。第一個(gè)是大壩安全狀態(tài)評(píng)價(jià)方法的研究。我國(guó)在20世紀(jì)80年代研制了一套水電站大壩安全狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，與國(guó)外大壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法相比較，該方法評(píng)價(jià)的范圍，集中在壩體和壩址附近，對(duì)大壩失事風(fēng)險(xiǎn)這個(gè)極為重要的評(píng)價(jià)內(nèi)容，只在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、壩體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)計(jì)算中，從工程的重要性即工程等級(jí)上，隱含了一些對(duì)大壩失事風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，相對(duì)而言，國(guó)外的大壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)大壩失事的調(diào)查研究和分析評(píng)判比較全面，比較科學(xué)，值得我們借鑒學(xué)習(xí)。第二個(gè)是大壩觀測(cè)資料分析質(zhì)量和監(jiān)控指標(biāo)的研究。從觀測(cè)資料分析的實(shí)踐情況來(lái)看，決定分析質(zhì)量的關(guān)鍵，主要不在于分析模型的復(fù)雜程度，而是如何將數(shù)學(xué)模型分析成果，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)大壩的一些異常現(xiàn)象，作出科學(xué)合理的物理成因解釋；10多年來(lái)，有關(guān)壩體變形監(jiān)控指標(biāo)的理論研究逐步深入，但真正應(yīng)用到實(shí)踐中的比較少，必須理論聯(lián)系實(shí)際，使大壩的一些力學(xué)參數(shù)反演值更精確，研制出合乎客觀實(shí)際情況的變形監(jiān)控指標(biāo)。第三個(gè)是水下修補(bǔ)技術(shù)的研究。一些大壩的重大缺陷，由于水下修補(bǔ)材料和施工技術(shù)不能滿足要求，長(zhǎng)期以來(lái)得不到解決，要組織力量在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，盡早突破深水下修補(bǔ)這一難關(guān)。
大壩險(xiǎn)情預(yù)計(jì)工作十分重要，但我國(guó)至今尚未正式開(kāi)展這項(xiàng)工作。國(guó)外有些國(guó)家早在20世紀(jì)六七十年代就著手制定相應(yīng)的法規(guī)或法令，近年來(lái)，有的國(guó)家已在部分大壩開(kāi)始實(shí)施險(xiǎn)情預(yù)計(jì)方案。為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)大局的穩(wěn)定，在萬(wàn)一發(fā)生潰壩事故時(shí)將危害減小到最低程度，必須將險(xiǎn)情預(yù)計(jì)工作提上議事日程，逐步對(duì)每一座壩可能的失事模式、失事后果包括淹沒(méi)范圍和損失程度，以及在險(xiǎn)情出現(xiàn)和失事時(shí)如何采取應(yīng)付對(duì)策、發(fā)布警報(bào)、組織撤退等，都事先進(jìn)行預(yù)計(jì)，做到心中有數(shù)。特別是那些下游有重要城鎮(zhèn)的險(xiǎn)、病壩，在抓緊除險(xiǎn)加固的同時(shí)，應(yīng)從現(xiàn)在開(kāi)始，為開(kāi)展險(xiǎn)情預(yù)計(jì)工作做好準(zhǔn)備，盡早實(shí)施。制定出的險(xiǎn)情預(yù)計(jì)和報(bào)警計(jì)劃，應(yīng)作為內(nèi)部文件按規(guī)定報(bào)上級(jí)主管單位會(huì)同地方政府審批后，交由防汛指揮部門掌握使用。
4 結(jié)語(yǔ)
水電站大壩安全責(zé)任重于泰山。通過(guò)對(duì)21起事故的回顧和分析，說(shuō)明在大壩設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行過(guò)程中，任何失誤和疏忽都將影響到大壩的風(fēng)險(xiǎn)度，都有可能鑄成大禍，造成巨大損失，必須加強(qiáng)大壩設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行全過(guò)程的安全管理。本文重點(diǎn)針對(duì)運(yùn)行中大壩的安全問(wèn)題，在總結(jié)10多年工作的基礎(chǔ)上，參照國(guó)際上大壩安全技術(shù)最新發(fā)展情況，歸納出6條安全對(duì)策，其中有的在實(shí)踐中已被證明是確保大壩安全行之有效的重要措施，要堅(jiān)定不移地繼續(xù)貫徹下去，有的需調(diào)動(dòng)各方面力量，并與國(guó)際上致力于大壩安全的同行們通力合作，共同攻關(guān)。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的充分重視和大力支持下，通過(guò)廣大運(yùn)行管理和科技人員的不懈努力，我國(guó)必將迅速成為壩工建設(shè)和運(yùn)行管理最先進(jìn)的國(guó)家之一。