黔中水利樞紐一期工程平寨水庫大壩突發事件應急處置

李杰

（貴州省黔中水利樞紐工程建設管理局，貴州 貴陽 550002）

0 引言

當水庫大壩遭遇暴雨、洪水、地震地質災害、恐怖事件等突發事件使水庫水位嚴重壅高，出現漫壩或者滲透破壞的現象，導致水庫大壩出現險情，危機水庫大壩自身安全，同時也會造成水庫大壩下游出現大范圍淹沒突發險情的出現。本文將對突發事件后果進行分析，提出應急措施，將可能出現的災害控制在有限范圍內，使對下游群眾生命財產安全損失降到最低。

1 工程概況

黔中水利樞紐工程是貴州省首個大型跨地區、跨流域長距離水利調水工程。平寨水庫是黔中水利樞紐工程的水源工程，壩址選在三岔河中游六枝與織金交界的平寨河段，壩址以上集水面積為3492km2，正常蓄水位1331m，死水位1305m，總庫容10.89 億m3。工程為Ⅰ等工程，工程規模為大（一）型。樞紐主要建筑物混凝土面板堆石壩、開敞式溢洪洞、泄洪放空洞、低部位放空洞、灌溉及供水取水口、發電取水口等。主要建筑物防洪標準按500 年一遇洪水設計，5000 年一遇洪水校核。大壩設計地震烈度為Ⅶ度，壩頂高程1335.00m，最大壩高157.5m，壩頂凈寬10.6m，壩頂上設“L”型鋼筋混凝土防浪墻高4.5m。泄洪建筑物由開敞式溢洪洞及單獨布置泄洪放空洞組成。開敞式溢洪洞布置在右岸山體內，由引渠段、控制段、收縮段、洞身泄槽段及挑流消能工組成，水平總長約976.8m。泄洪放空洞進口平面位置介于洞式溢洪道進口與發電引水隧洞進口之間，位于壩軸線右岸偏上游的巖坎上，由進口引渠段、控制段、洞身段、出口及挑流消能工段組成，水平總長約為916.68m（含引渠）。最大流速為30.0m/s，最大泄洪流量為860m3/s。

水庫若發生潰壩事故，將對三岔河平寨水庫以下流域產生極大的破壞，平寨水庫大壩下游至阿珠水庫庫尾段是高邊坡地帶，居住群眾多、村寨靠近河岸，共計7 個行政村16 個組1396 戶5535 人。

2 突發事件分析

黔中水利樞紐一期工程平寨水庫是以灌溉、城市供水為主，兼顧發電等綜合利用，無防洪任務。根據《黔中水利樞紐一期工程初步設計報告》（2009 年11 月）、《黔中水利樞紐一期工程平寨水庫正常蓄水位1331m蓄水安全鑒定報告》（2016 年7 月），結合樞紐工程運行情況，平寨水庫大壩突發事件可分為以下3 類。

（1）自然災害類事件：因暴雨、洪水等原因造成的潰壩、超標準泄洪、緊急泄洪。

（2）社會安全類事件：恐怖襲擊、人為破壞等原因造成的潰壩、超標準泄洪。

（3）工程險情類事件：泄水建筑物閘門故障無法正常泄洪造成庫水位升高導致大壩漫頂或閘門沖毀造成洪水無控制下泄（開敞式溢洪洞或泄洪放空隧洞閘門一般性故障）；平寨電站廠房、渠首電站廠房破壞；大壩面板止水破壞、消能防沖建筑物破壞；下游量水堰滲漏量突然增大；面板或上游“L”墻出現裂縫；庫岸邊坡失穩等一般工程險情[1]。

以上3 類突發事件中，暴雨、洪水、地震地質災害或恐怖襲擊是可能導致大壩潰決的重要因素。

2.1 暴雨、洪水突發事件及其后果分析

根據國內外潰壩資料的統計分析發現，無論何種致災原因，混凝土面板壩的潰決的最終表現形式均為漫頂破壞或滲透破壞潰壩，所有潰壩突發事件嚴重程度均為特別重大（I 級）。結合本工程實際，針對暴雨、洪水或恐怖襲擊導致大壩潰決突發事件進行分析，選取最危險工況，計算了大壩在遭遇5000 年一遇洪水（校核洪水）發生漫頂潰決情況下洪水向下游演進時的沿程洪水要素，繪制洪水風險圖，統計淹沒區基本情況，估算突發洪水事件后果。

采用《水庫大壩安全管理應急預案編制導則》（SL/Z 720—2015）[2]條文說明4.3 推薦的“陳生水模型”進行逐步潰壩潰口洪水計算。對水庫下游基礎地理信息進行加工處理，形成不同的空間地理圖層，作為洪水風險圖的工作底圖。將洪水演進計算得到的各洪水風險要素進行可視化處理，疊加在工作底圖上，得到相應風險要素的洪水風險圖。基礎地理信息采用國家地理空間數據云網站提供的SRTMDEM90M 分辨率原始高程數據（比例尺1:50000）。典型斷面位置及與大壩距離見表1。

表1 典型斷面位置及與大壩距離

庫水位在校核洪水位1333.52m 下，遭遇5000 年一遇洪水（校核水位），大壩發生漫頂潰壩。經計算，潰口峰值流量（Qp）、潰口最終頂寬（Bt）、潰口最終底寬（Bb）、潰口峰值流量出現時間（Tp）及殘余壩高（Hr）如表2 所示，潰口流量過程、潰口發展過程及殘余壩高發展過程如圖1～圖3 所示。

表2 校核洪水位大壩潰決模型計算值

圖1 大壩校核洪水位漫頂潰壩潰口流量過程

圖2 大壩校核洪水位漫頂潰壩潰口發展過程

圖3 大壩校核洪水位漫頂潰壩殘余壩高發展過程

大壩在校核洪水位條件下發生漫頂潰決，潰口最大流量達190523.6m3/s，突發事件嚴重程度為特別重大（I 級）。下游典型斷面洪水峰值流量和洪峰出現時間見表3。

表3 平寨水庫校核洪水位大壩潰決下游典型斷面最大洪峰流量、出現時間和水深范圍

2.2 地震及地質災害突發事件及其后果分析

根據水庫蓄水前和蓄水前期的地震臺網監測，所發生地震震級主要集中在ML0.2～ML1.5 之間；該區域地震震源深度多在l5km 以內，平均震源深度為7.6km。大壩所在區域構造基本穩定，地震動峰值加速度為0.05g，相應的地震基本烈度為Ⅵ度，而大壩設計地震烈度為Ⅶ度。

地震災害可能導致水庫出現的工程險情：使水庫水位嚴重壅高或壩體嚴重滲漏，壩基受到破壞。

平寨水庫為峽谷型水庫，正常蓄水位以下三岔河干流、水公河、扈家河支流，庫岸絕大部分為三疊系中、下統、二疊系上統灰巖、白云質灰巖和白云巖及少量砂頁巖組成，庫岸邊坡絕大部分為巖質邊坡。河谷兩岸零星分布有階地沉積物；由砂頁巖等軟質巖組成的庫岸，主要分布在岔河上下游的近壩庫區及支流水公河一帶，庫岸邊坡結構以走向谷為主。水庫區近壩庫岸邊坡總體屬穩定、次穩定型，產生高速滑坡可能性不大。但田壩寨滑坡及岔河（彭家寨）堆積體為次穩定邊坡，尤其是彭家寨滑移體，方量大，距壩址較近，運行期間若發生失穩，可能會對水庫大壩產生影響，造成涌浪、大壩漫頂等。

平寨水庫庫區范圍內，于納雍河下游盧家渡口～岔河匯口（楊家寨）寬谷區河段，發育有北西向納雍河舒緩背斜，該背斜核部為P2L 地層，巖性為砂巖、泥頁巖夾煤。因河流切割，于本河段形成長約5km、寬約1.5km的寬谷，本河段河床高程1210～1220m，兩岸緩坡段高程1220～1420m，兩岸寬谷緩坡以上為陡崖。在盧家渡口～楊家寨寬谷河段有四個煤礦，最下游的麻柳塘煤礦距離平寨水庫壩址直線距離約6km。四個前期煤炭開采已形成采空區，由于煤礦煤層覆巖厚度小于煤層安全開采深度，已形成的采空區將來可能引起地表變形、滑坡、崩塌、地裂縫、地面塌陷等地質災害，可能對水庫造成庫水位壅高、壩基破壞和壩體滲漏等。

2.3 恐怖事件及其后果分析

若發生恐怖襲擊水庫樞紐工程及交通、通信供電等設施遭到破壞，可能導致潰壩，或造成交通、通信、電力中斷，使水庫處于癱瘓狀態，無法有效組織抗洪搶險。

3 應急處置

針對當水庫大壩遭遇暴雨、洪水、地震地質災害、恐怖事件等突發事件使水庫水位嚴重壅高，出現漫壩或者滲透破壞的現象，導致水庫大壩出現應急情況時，應急處置應以“以人為本、分級負責、預防為主、科學有效、便于操作、協調一致、動態管理”為原則[3]。實行分級負責、屬地管理，對相關人員的權利、職責和義務作出明確規定；要與當地人民政府及其相關部門的公共突發事件應急預案協調和銜接，應急保障資源應盡量共享。

（1）應急指揮機構。按照“分級負責、屬地管理”的原則[4]，成立黔中水利樞紐一期工程平寨水庫突發事件應急指揮機構，應急指揮機構是應急組織體系的核心，是應急處置過程中的領導者和決策者，其他部門和人員要服從應急指揮機構的工作安排。應急指揮機構在指揮長領導下，主要負責工程突發事件預警信息的發布與報告，以及應急預案的具體實施，包括預案啟動、應急調度、應急搶險、險情監測和巡查、人員應急轉移、善后處理、信息發布等。同時，應急指揮機構有責任召集專家組、應急搶險和救援隊伍、應急指揮機構日常辦事機構及應急保障機構人員，在未發生突發事件時，對應急保障的平時準備工作進行確定、協調等，確保預案的可行性、有效性。由于水庫大壩突發事件非水庫管理單位和主管部門或某專業部門所能獨立處置，必須以政府為統領，通力協調，利用一切可用資源，將災害控制在有限范圍，將損失降低到最低，因此，貴州省人民政府防汛抗旱指揮部為應急組織體系的最高指揮機構，水庫大壩安全管理政府責任人為應急指揮機構的指揮長。

（2）當突發事件可能導致下游淹沒時，采取應急調度和應急搶險措施仍無法控制事態發展時，為保障生命安全，需要對下游風險人口實施應急轉移。

根據洪水淹沒區居民點、安置點、交通條件的分布情況，以及洪水演進速度，分片確定轉移人員和財產的數量、次序、轉移路線、距離、時間要求、交通方式、安置點等。在進行應急轉移安置時，應優先考慮就地轉移安置，轉移至臨近高地或結構堅固的高層房屋；在就地轉移安置難以實現的情況下再考慮異地轉移安置。平寨水庫若發生潰壩事故，將對三岔河平寨水庫以下流域產生極大的破壞，對平寨水庫壩后平寨電站、灣河電站、懶龍河水庫工程造成沖毀，對水庫下游低凹處通信線路、輸電線路等重點保護目標，造成沖毀；對下游六枝特區梭夏鄉、牛場鄉、新場鄉、巖腳鎮等的7 個行政村下設的16 個村寨及沿河兩岸耕地造成毀滅性打擊；對住在低凹居處民點5535 人構成威脅，必須轉移撤退。

4 結語

對黔中水利樞紐一期工程平寨水庫大壩的突發事件及其后果進行了分析，選取典型潰壩工況，開展了洪水風險圖繪制和淹沒區損失評估工作，進一步提高平寨水庫大壩安全管理水平和應對突發事件能力，對切實保障水庫大壩工程安全與下游生命財產安全具有重要意義。