林家村水庫大壩突發事件及處置措施淺析

羅安靜，伏曉娟

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

1 引言

水庫大壩是一個人為形成的自然和經濟綜合體,它具有重要的經濟、社會、和生態意義,在社會發展中發揮著不可或缺的作用。水利部2017 數據統計顯示,我國已建各類水庫大壩98795 座,包括732 座大型水庫,3934 座中型水庫[1]。我國水庫大壩數量較多的同時也面臨建設標準低、技術水平落后、工程質量差等眾多問題,水庫大壩存在潰壩風險,形成的次生災害嚴重威脅到下游人民生命財產安全[2]。其中洪水漫頂潰壩是最重要的潰壩影響因素之一,突發洪水將引起上游水位的快速上升,防洪調度不合理將引起潰壩事件[3-4]?？梢娡话l洪水事件嚴重威脅著社會經濟和生態環境的可持續發展。因此,對突發洪水事件進行分析并設置相應的處置措施對提高水庫大壩的安全系數,保障工程和人民生命財產安全至關重要。

2 工程概況

林家村水庫是在原溢流壩的基礎上加高壩體,增設泄洪、排砂閘孔,壩后電站的二期續建項目,整個工程由大壩主體工程、壩后電站、鐵路防護工程和庫區淹沒處理工程四大部分組成,屬中型Ⅲ等工程。林家村樞紐水庫由攔河壩、灌溉孔、排砂底孔、溢流孔、發電引水孔及壩后電站等組成。其中攔河壩重力式砼壩,壩長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,防洪標準按50 年一遇洪水設計, 500 年一遇洪水校核。自水庫大壩建成投運,2003 年7 月下閘蓄水運行至今,工程各項技術指標基本達到了設計要求,大壩總體運行工況良好。

由于流域地處大陸腹地,年蒸發量1200 mm～1500 mm,平均相對濕度一般不大于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℃。實測最大風速25 m/s,風向多為東北、西南向。水庫以上渭河流域的洪水主要由西太平洋副高穩定類暴雨形成,暴雨多發生每年7 月～8 月份,暴雨中心多發生在葫蘆河流域,期間暴雨頻繁、強度大、雨量多,易形成洪水。水庫以上渭河流域的洪水上主要來自黃土丘陵區內的支流,特點是峰高、量大、含沙量大、洪水陡漲陡落、歷時短。林家村水庫大壩自建成投運以來,水庫最大泄量2660 m3/s,發生在2013 年7 月22 日,水庫最高蓄水位636 m。

3 突發事件分級

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

Ⅰ級（特別重大）：遭遇超標準洪水時,水庫水位達到或超過校核洪水位634.2 m以上且無法控制運行,大壩可能出現潰壩,無法搶險,社會環境風險影響特別重大,生命損失達到大于50 人。

Ⅱ級（重大）：遭遇超標準洪水時,水庫水位達到或超過設計洪水位625.1 m,但低于校核洪水位,大壩可能出現裂縫、滲漏,具備搶險條件,險情基本可控,社會環境風險影響較大,生命損失達到大于10 人。

Ⅲ級（較大）：水庫水位達到或超過汛限水位,但低于水庫正常蓄水位,大壩可能出現裂縫、滲漏,具備搶險條件,險情完全可控,社會環境風險影響較大,生命損失達到大于3 人。

Ⅳ級（一般）：水庫水位達到或超過汛限水位,但低于水庫正常蓄水位,大壩一般險情完全可控,社會環境風險影響一般,生命損失小于3 人。

4 突發事件類型及處置措施

可能導致水庫工程出現重大險情的主要因素包括：（1）遭遇超標準洪水；（2）庫水面附近山體的滑坡塌方等地質災害；（3）超過設計標準的地震災害；（4）恐怖事件及人為破壞。

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

4.1 突發洪水事件及處置措施

林家村水庫大壩局部潰決時,其運行調度的設定,應按最不利條件選擇,考慮到在壩下游寶雞市區渭河河道防洪設計標準為100 年一遇洪水校核實際,選以下三種水庫運行調度狀態作為水庫局部潰決時的庫水位和初始下泄流量。

（1）正常高水位潰決：水庫處于正常高水位運行,當灌溉、發電引水流量共50 m3/s時庫水位處于最高、滿庫不利狀態。

（2）設計洪水位潰決：遭遇50 年一遇的入庫洪水,此時水庫處于設計蓄水位以下,潰決流量與最大泄洪流量遭遇的不利狀態,水庫開閘高蓄泄流,庫水位達到設計洪水位625.9 m,最大泄洪流量6040 m3/s時,大壩潰決。

（3）瞬時部分潰決：庫水位處于相對較高狀態,入庫洪水等于寶雞市區城防段設計洪水百年一遇標準,此時大壩五個中孔及三個底孔全開,最大泄流量7140 m3/s,相應水位628.3 m,下游水位611.84 m,發生的瞬時部分潰決。

寶雞峽林家村水庫不論在蓄滿達到正常高水位時局部潰決或發生百年一遇入庫洪水達到其相應水位時局部潰決,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渭河防洪設計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 突發地震事件防震預警及實施

林家村水庫受較強地震影響,可能發生大壩和主要建筑物出現裂縫、漏水等嚴重破壞,甚至由于地震波沖擊,會使大壩產生橫向貫通性裂縫或壩體產生局部垮塌和失去穩定,庫水大量滲入壩體發生潰決,造成下游交通、通訊干線中斷,危脅人民生命財產安全。

水庫防震預警分為Ⅲ級,Ⅰ級預警：水庫大壩震后壩體出現裂縫、漏水等破壞。Ⅱ級預警：泄水建筑物閘門和啟閉設備發生嚴重變形,電源出現故障。Ⅲ級預警：受地震波沖擊,大壩產生橫向貫通性裂縫、壩體產生局部垮塌失去穩定,壩體發生潰決。

相應等級預警實施,Ⅰ級預警：由林家村水庫管理站做好水庫大壩的檢查和監測工作,開啟排沙底孔降低庫水位。Ⅱ級預警：林家村水庫管理站全體人員立即進入臨戰狀態,隨時待命,同時向上級主管部門匯報險情,啟動壩區備用發電機電源,檢查修復供電線路確保壩頂機閘設備能夠正常使用,迅速組織人員啟用壩頂航吊車,下放壩前事故閘對出現險情的閘門進行搶修處理,采取沖砂底孔（3孔）、泄洪中孔（5孔）相互交替操作,降低庫水位。由寶雞市應急聯合指揮部組織搶險隊伍立即對水庫采取工程措施排除險情,動員組織水庫大壩淹沒區群眾做好人員轉移準備工作。Ⅲ級預警：寶雞峽管理局立即報告寶雞市應急聯合指揮部啟動“防、搶、撤”緊急預案。指揮部全體成員按各自分工緊急疏散轉移水庫淹沒區人員,搶險人員有序撤離大壩搶險現場,最大限度地減輕地震造成的損失。

4.3 突發水污染環境事件及處置措施

林家村水庫水源地起始于上游渭河甘肅省渭源縣烏鼠山,沿線較長,水庫主要以農業灌溉、發電、防汛、兼顧生態水供給為主,非人畜飲用水源地。經環保部門定期檢測林家村水庫水質達到地表水質Ⅲ類。庫區上游沿線兩岸無大型生產工礦企業及污染化工企業。

可能導致水庫上游水源污染的因素包括：（1）庫區兩岸隴海鐵路線、310 國道因交通意外事故導致運輸化工原料、汽煤油、及其它重大污染源,傾覆泄露庫區河道內影響水質。（2）企業和個人違法違規向庫區河道內排放污染物、傾倒生活建筑垃圾污染水質。

水環境污染處置措施：林家村水庫巡查人員定期對庫區巡查,巡查時若發現上游管護河道內人為排放污水、傾倒生活建筑垃圾,造成水庫水質污染,依法依規制止。因意外交通事故傾覆、泄露污染物至河道內,導致水面大面積污染,水生態環境遭到破壞時,立即向市應急指揮部及環保部門報告,采取緊急處理措施,防止水環境污染進一步擴大。

5 結語

基于寶雞峽灌區林家村水庫工程概況、水文氣象、多年實際運行情況等基本信息,對水庫大壩突發事件的分級進行討論,并將突發事件分為四級。對工程突發洪水事件及其后果進行分析,并討論突發洪水事件的應急處置措施。結果表明,林家村水庫不論在蓄滿達到正常高水位時局部潰決或發生百年一遇入庫洪水達到其相應水位時局部潰決,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渭河防洪設計的百年一遇洪水的堤頂高程,潰決洪水的行洪是安全的。對突發地震和突發水污染環境提出了相應預警及處置措施,研究成果對保證水庫大壩的應急處置水平和安全管理應急預案提供基礎。