第十四讲：水库大坝安全评价

主讲人：盛金保，王昭升

（主讲人单位：水利部大坝安全管理中心）

我国现有8.7万余座水库，大多建于20世纪50～70年代，限于当时的经济社会条件制约，普遍存在防洪标准低、工程质量差等缺陷，加上长期维修养护不够，其中约40%为病险水库。病险水库不仅不能正常发挥效益，而且存在很高的溃坝风险，严重威胁下游公众安全与经济社会的可持续发展。定期开展水库大坝安全评价，了解大坝安全状况，以便有针对性地采取措施，对确保大坝安全和公共安全具有十分重要的意义。

我国目前的大坝安全评价体系完整，有相应的法律法规作指导，有规程、规范及标准作依据。现对现行大坝安全评价进行回顾，并对未来的大坝安全评价进行展望。

一 现行大坝安全鉴定评价体系及相关规定

我国现行的水库大坝安全评价体系是在多年实践和认识判断的基础上形成的，并已经法规化和标准化。评价体系以大坝工程安全为核心，对建设期完工的水库大坝，在蓄水验收及投入运用前要进行蓄水安全鉴定，对处于运行期的水库大坝则需要定期或根据需要进行安全鉴定，见图1。

图1 现行水库大坝安全鉴定流程图

水库大坝安全鉴定主要依据的法律、法规为《水库大坝安全管理条例》（1991年），《水库大坝安全鉴定办法》（水建管〔2003〕271号）。根据规定，水库大坝安全鉴定工作实行定期安全鉴定制度，首次安全鉴定应在竣工验收后5年内进行，以后每隔6～10年开展一次。其间当大坝出现严重险情或水库运行条件发生重大改变时，应进行专门的安全鉴定。

安全评价工作以《水库大坝安全评价导则》（SL 258-2000）为指导，根据现行有关设计、施工等规范，在现场安全检查、补充工程地质勘察、混凝土与金属结构检测等工作基础上，对涉及水库安全的7个方面，即大坝工程质量、运行管理、防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全、金属结构等进行评价。在评价中，首先要依据设计标准，确定工程等别及建筑物级别，进而确定工程的防洪标准及抗震设防标准。在此基础上取用相应的结构、渗流、抗震、金属结构等安全设计准则及要求，作为评价依据和评价标准。

在鉴定工作组织上，实行分级负责。大型水库和影响县城安全或坝高50m以上的中型水库由省级水行政主管部门组织鉴定，中型水库和影响县城安全或坝高30m以上的小型水库由地（市）级以上水行政主管部门组织鉴定，其他小型水库由县级以上水行政主管部门组织鉴定，流域机构负责其直属水库大坝安全鉴定，水利部负责部直属水库大坝安全鉴定。

鉴定程序如下：主管部门下达鉴定任务，编制大坝安全鉴定工作计划；组织现场安全检查；资料准备，对大坝安全进行分析评价；组建大坝安全鉴定专家组，召开大坝安全鉴定会，由鉴定专家审查分析评价报告和现场安全检查报告，讨论提出安全鉴定结论（一类坝、二类坝、三类坝）；编写大坝安全鉴定总结，上报和存档。

单位职责上，鉴定组织单位（水库管理单位或水行政主管部门）按照《大坝安全鉴定办法》要求，定期组织大坝安全鉴定工作。制定大坝安全鉴定工作计划，并组织实施；委托鉴定承担单位进行大坝安全评价工作；组织现场安全检查；向鉴定承担单位提供必要的基础资料；筹措大坝安全鉴定经费。鉴定承担单位（设计院、科研单位、高校）参加现场安全检查，并负责编制现场安全检查报告；收集有关资料，并根据需要开展地质勘探、工程质量检测、鉴定试验等工作；按有关技术标准对大坝安全状况进行评价，并提出大坝安全评价报告；按鉴定审定部门的审查意见，补充相关工作，修改大坝安全评价报告；起草大坝安全鉴定报告书。成立大坝安全鉴定委员会（专家组）；组织召开大坝安全鉴定会；审查大坝安全评价报告；审定并印发大坝安全鉴定报告书。

鉴定承担单位资质要求：大型水库和影响县城安全或坝高50m以上中型水库的大坝安全评价，由具有水利水电勘测设计甲级资质的单位或水利部公布的有关科研单位和大专院校承担；其他中型水库和影响县城安全或坝高30m以上小型水库，由乙级以上（含乙级）资质单位承担；其他小型水库，由丙级以上（含丙级）资质单位承担。

鉴定专家组组成及资质要求：专家数量及资质要求，大型水库和影响县城安全或坝高50m以上中型水库9名以上（其中6名以上为高级职称），中型水库和影响县城安全或坝高30m以上小型水库7名以上 （其中3名以上为高级职称），小型水库5名以上 （其中2名以上为高级职称）；专家配备要求，主管部门所在行政区域以外的专家不少于1/3（属地化），参与工程设计、施工、监理的人员不得超过1/3（回避），涉及水文、地质、水工、金属结构和管理等专业（专业配套）。

二 基础资料及现场安全检查

需要收集的基础资料主要包括：工程规划、勘测与设计资料；工程地质与水文地质资料；工程施工、质量控制与质量检测（查）资料；工程验收资料；大坝安全监测资料；工程运行管理资料；工程运行过程中历次加固处理资料及补充勘探、试验与检测资料；此前的大坝安全评价资料等。对于“三无”“三边”工程，基础资料缺乏的水库大坝、运行环境变化较大的水库，应补充必要的工程地质勘察、混凝土与金属结构检测、水库地形测量等。

大坝现场安全检查组根据大坝安全鉴定工作计划，通过座谈、查阅档案资料、现场察看与询问以及测量等手段，对水库枢纽工程主要建筑物的运行现状及大坝安全管理的各个环节进行全面、系统的检查，填写现场安全检查表，编写现场安全检查报告，并对安全鉴定工作提出指导性意见。

三 大坝安全专项分析评估

1.工程质量评价

根据原设计、施工、运行管理、现场巡视检查、历史资料考证分析、补充勘探及试验成果、检测成果等，按现行设计与施工规范对工程质量进行综合分析评价。内容包括：评价工程地质及水文地质条件；评价工程的实际施工质量（含基础处理、结构形体和材料等）是否满足国家现行规范、规程或规定要求；核查工程投入运用后在质量方面的实际情况和变化，能否确保工程安全运行；为大坝安全评价提供符合工程实际的原体参数。

各方面工程质量均达到规定要求，且运行中未暴露出质量问题，为“优良”；如工程质量大部分达到规定要求，运行中暴露出某些质量缺陷，但尚不影响工程安全，为“合格”；工程质量大部分达不到规定要求，且运行中暴露出严重质量问题，影响工程安全，为“不合格”。

2.运行管理评价

包括对大坝运行、维修、安全监测等方面的评价，从管理机构、管理队伍、管理制度、运行情况、防汛交通与通信、工程维修养护、防洪调度、历年发生险情及除险加固情况、安全监测与检查等方面进行评述。

当运行、维修、安全监测三方面均达到要求时，大坝处于完整的可运行状态，评价为“好”；三方面大多满足有关要求，大坝运行基本正常，评价为“较好”；三方面大多达不到有关要求，大坝无法正常运行，评价为“差”。

3.防洪安全复核

防洪安全复核分析的内容包括：考虑建坝后环境的改变，复核流域特征值；复核水库设计洪水标准或“三查三定”时确定的洪水标准是否满足《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）及《防洪标准》（GB 59201-94）要求；根据运行期延长的水文资料对设计洪水进行复核；按工程现状复核水位—库容—泄量关系曲线；调洪演算；按现状实际最低坝顶或防浪墙顶高程复核坝顶超高是否满足防洪安全要求，同时需复核防渗体顶高程是否高于最高静止水位；评估下游淹没范围与淹没损失。

大坝的实际抗洪能力达到《防洪标准》（GB 50201-94）规定，定为A级；达不到GB 50201-94规定，但满足《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》（水规〔1989〕21号）要求，定为B级；达不到《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》（水规〔1989〕21号）要求，定为C级。

4.结构安全评价

复核计算大坝、近坝库岸及与大坝安全有关的其他建筑物在静力条件下的变形、强度及稳定是否满足现行有关规范的要求。计算分析内容包括土石坝变形及稳定分析，混凝土坝、浆砌石坝及泄、输水建筑物的强度及稳定分析。评价时，首先通过现场检查观测大坝是否存在直观上的险情，然后再结合监测资料分析和计算进行综合评判，分析结果应可相互验证和补充。

土石坝结构安全评价分析内容包括变形分析、应力应变分析及抗滑稳定分析。对有监测资料的大坝，首先应作监测资料分析，观测资料分析应包括过程线图、分布图等。缺乏监测资料且大坝已有异常变形或开裂疑虑的，应进行变形及裂缝计算分析。当有监测资料且进行有限元法计算时，应通过反演计算确定有关参数。坝坡抗滑稳定分析时，计算工况应根据规范确定及实际运用条件确定，并采用防洪标准复核确定的特征水位；当坝顶兼作公路时，分析中应计及车辆荷载；当坝体或坝基物理力学状态变化较明显时，应通过钻探取样及试验重新确定相关指标值；稳定渗流下的坝体孔隙水压力可根据观测资料、有限元法计算或钻孔静止水位等确定，水位降落期上游坝壳内的孔隙水压力可根据近似方法估算或有限元法计算确定；评价标准应与计算方法相对应。

混凝土坝或浆砌石坝的结构安全评价复核内容主要包括：应力复核与局部配筋验算；沿坝基面或基础软弱面的抗滑稳定性，或拱坝拱座抗滑稳定性，或支墩坝支墩的侧向稳定性等。评价方法有：现场检查法，对结构安全作初步判断；监测资料分析法，了解大坝有无异常及变化规律，通过监测量实测值或数学模型推算值与容许值比较，进一步判断大坝的结构安全性；计算分析法，按有关设计规范或手册方法，如材料力学方法、有限元法分析。计算分析参数应符合实际情况，必要时应补充地勘及试验，作用荷载及荷载组合符合规范要求和实际运行情况。

泄、输水建筑物结构安全评价（包括影响大坝安全的溢洪道、隧洞、进水口和其他附属水力设施，以及挡土建筑物如翼墙、挡土墙等）过程与原则同上，具体复核内容、计算分析方法、控制标准等按有关设计规范或设计手册执行。

结构安全评价应回答5个方面的内容：大坝抗滑稳定是否满足规范要求，大坝是否产生危及安全的变形（含裂缝或接缝），大坝（混凝土坝与浆砌石坝）强度是否满足规范要求，与大坝安全有关的其他建筑物的强度、稳定性及变形是否满足规范要求，近坝库岸是否稳定。

当5个方面均满足要求，大坝结构安全，定为A级；其中某一方面（以上）不满足要求，且可能产生巨大危害的（如拱坝拱座的稳定性及土石坝的坝坡抗滑稳定性不满足），大坝结构不安全，定为C级；危害不大（如局部裂缝、应力不满足、配筋率略低等情况），可以通过加强观测及时予以补救处理的情况，定为B级。

5.渗流安全评价

渗流隐患是大坝的主要病害之一，很多结构稳定问题（如滑坡、裂缝、塌陷等）也是因渗流问题引起的。渗流破坏有很多惨痛教训，必须高度重视。在近年的除险加固工程中，也多次发生由接触渗透破坏导致溃坝事件，如新疆生产建设兵团八一水库（2004年1月22日），新建泄洪闸周围回填土挡水后发生渗透破坏；甘肃小海子水库（2007年4月19日），坝基粉细砂层因渗透变形坝基形成上下游贯穿的渗漏通道，导致坝体沉降、坍塌等。

渗流安全评价主要复核原设计、施工的渗流控制措施和当前的实际渗流状态能否保证大坝按设计条件安全运行；复核工程的防渗与反滤排水设施是否完善，设计、施工(含基础处理)是否满足现行有关规范要求；检查工程运行中发生过何种渗流异常现象，判断是否影响工程安全；分析工程现状条件下各防渗和反滤排水设施的工作性态，并预测它们在未来高水位运行时的渗流安全性；对存在渗流问题的大坝，应分析原因和可能产生的危害。

评价主要是根据现场安全检查、监测资料分析、计算分析进行评价。当各种岩土材料的实际渗流比降小于规范允许下限，坝基扬压力小于设计值，且运行中无渗流异常征兆时，大坝渗流性态安全，定为A级；各种岩土材料的实际渗流比降大于规范允许下限，但未超过其上限或同类工程的经验安全值，坝基扬压力不超过设计值，或有一定渗流异常但不影响大坝安全时，渗流性态基本安全，定为B级；各种岩土材料的实际渗流比降大于规范或经验类比的上限或破坏值，坝基扬压力大于设计值，或工程已出现严重渗流异常现象时，渗流性态不安全，定为C级。

6.抗震安全评价

地震常导致建筑物出现坝体结构开裂、滑坡、液化、震陷、渗漏，泄洪设施闸门与门槽变形，无法开启，严重时可导致溃坝事件的发生。

抗震安全复核依据 《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203-97）及有关设计规范进行。首先需要复核地震基本烈度Jc，然后根据规范要求确定是否需要进行抗震复核。复核内容包括：大坝抗震设防类别；对大坝、地基及可能发生地震塌滑的近坝库岸等进行地震稳定性分析；对各类混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢或木结构等还应进行抗震强度分析计算；对烈度7度以上的1、2级建筑物宜进行地震应力与变形开裂计算；对土石坝（包含坝基和近坝库岸）可液化土层的液化可能性及抗震工程措施应进行评价；对坝基防渗、软弱层加固、结构的整体性和刚度、施工接缝处理等方面抗震设施的质量和运行现状进行安全评价。抗震结构计算根据规范选用拟静力法或动力有限元法。

当复核成果满足规范要求且采取的抗震措施有效时，可认为大坝或建筑物能抗御设防的地震，抗震安全性为A级；当复核计算成果等于或略低于规范要求的最小值，或抗震措施不够完善时，认为抗震安全性偏低，为B级；当复核计算成果小于规范要求的最小值且没有有效的抗震措施时，认为抗震安全不满足，为C级。

7.金属结构安全评价

结合现场安全检查进行评价，必要时应对金属结构进行安全检测。评价主要复核泄、输水建筑物的闸门与启闭机在现状下能否按设计条件安全运行，包括闸门的强度、刚度和稳定性；启闭机的启闭能力与供电安全等。评价应对下列问题作出明确结论：金属结构的强度、刚度及稳定性能否满足规范要求；启闭机的启闭能力能否满足要求；在紧急情况下，能否保证闸门正常开启。

四 大坝安全综合评价

依据防洪、结构、渗流、抗震、金属结构安全等复核计算结果，结合工程质量评价，并考虑溃坝后果及大坝运行管理情况，综合评定大坝安全类别。

各方面安全性级别均达到A级，为“一类坝”，安全可靠，能按设计条件安全运行；各方面安全性级别均达到A级或B级，为“二类坝”，基本安全，可在加强监控下运行；安全性级别中有一项以上C级，为“三类坝”，不安全，属病险水库。对定为“三类坝”的水库，应提出保证工程安全的运行方式（包括加强监测）以及除险加固的建议。

五 国内外大坝安全评价（复核）对比

目前我国开展的是基于规范的传统评价体系，具有以下优点：体系完善，有相应的法规、标准为依据；采用确定性的评价方法，安全评价内容明确；评价体系工作分工明确；评价方法可操作性强，可对单一评价项目进行评价，易被接受。现有体系的不足如下：工程等别划分不合理；评价结论无法体现病险的严重程度；较难处理各种不确定因素的影响，也较难考虑大坝安全程度与下游的影响；对不确定性因素量化及专项分析间的逻辑关系处理不明晰。

目前国际上，综合考虑不确定因素及后果危害的风险方法已成为人们重新审视和评价大坝安全的新视角。加拿大、澳大利亚等国建立了大坝风险评价指南，并不断进行修订。对比而言，我国与目前国外的大坝安全评价体系（以加拿大为例）主要有以下不同点：

1.工程等别与设计洪水标准、地震设计标准不同

目前在国外发达国家，从风险角度，根据后果确定工程设计洪水标准及地震标准。我国是以工程规模、工程效益及影响共同确定的，难以考虑同规模水库特征差异对下游安全的影响以及下游经济社会发展对水库标准的影响。

2.评价（复核）的依据不同

加拿大的大坝安全复核主要依据加拿大大坝安全协会1999编制的《大坝安全指南》，各省又根据该指南制订了自己的指南，这些指南均不具法规地位，不具强制性约束力，其只规定了大坝安全复核工作应该做什么、谁去做，而没有规定如何去做。我国有关大坝安全鉴定的法规文件和规程较为完备，不仅规定了大坝安全鉴定工作应该做什么、谁去做，而且规定了如何去做。

3.评价（复核）的周期不同

在我国，大坝安全鉴定的时间间隔对所有规模、不同安全程度、不同影响程度的大坝都是统一规定，不尽合理。建议借鉴加拿大的做法，在基于风险的分析方法仍没有引入大坝安全管理领域中之前，可按工程规模和重要性来确定鉴定周期。

4.评价（复核）的组织不同

在加拿大，大坝安全复核完全是大坝业主的行为，负责大坝安全的业主工程师发挥着主要的组织作用。在我国，由于管理体制不同，大坝安全鉴定工作不仅涉及水库管理单位（业主），还涉及水行政主管部门（鉴定组织与审定单位）。

5.评价（复核）的资质要求不同

在加拿大，只有具备相应资质的工程师才能从事大坝安全复核工作。在我国，《水库大坝安全鉴定办法》规定了必须具备相应资质的单位才能开展大坝安全分析评价工作，而对从业人员没有资质要求，造成很多大坝安全鉴定成果质量不高。建议借鉴加拿大的做法，对从事大坝安全鉴定分析的评价工程师也要提出资质要求。

6.评价（复核）工作的侧重点不同

在加拿大，由于大坝安全复核工作开展得较早和比较规范，大多数水库大坝已经做过多次安全复核，基础资料较为齐备。目前的大坝安全复核比较重视现场安全检查工作，以及对OMS及EPP的复核。根据现场安全检查结果决定是否需要做进一步的分析论证工作。我国绝大多数水库大坝都是首次进行安全鉴定，基础资料匮乏，强调基础资料的收集。对运行多年的大坝，要求补充钻探试验与检测工作，对大坝安全做全面的分析评价，而对现场安全检查与OMS、EPP的复核不够细致，今后应加强这方面的复核工作。

7.对评价（复核）结论的处理方式不同

在加拿大，一旦复核结论表明大坝安全不满足要求，即要求复核工程师研究提出相应的除险措施；除险措施既要考虑工程措施，也要考虑非工程措施。我国大坝安全鉴定与除险加固设计分属两个阶段，大坝安全鉴定阶段一般只提指导性的建议，然后由设计工程师拟订除险加固方案；由于设计工程师不熟悉大坝安全鉴定工作或对鉴定结论理解不够透彻，难以保证加固措施的针对性和科学性。除险方案主要考虑工程措施，而对非工程措施考虑得少。

六 对我国大坝安全评价工作的展望

我国目前的大坝安全评价工作应继续以现行评价体系为基础开展水库大坝的安全鉴定工作，将定期开展大坝安全评价工作落到实处，加强对从业人员资质的要求，更加细致全面的现场安全检查工作。同时也应积极开展风险评价技术的推广与应用，探索建立基于风险的大坝安全评价体系，按风险划分工程等别，确定设计洪水标准、抗震设计标准及评价周期；重视对非工程措施的评价（OMS及EPP）；为水库风险管理提供技术支撑。