震损水库应急抢险风险决策和技术

喻蔚然，魏迎奇

（1.江西省水利科学研究院，江西 南昌 330029；2.中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所，北京 100048）

1 研究背景

水库是国家重要的基础设施，发挥着重要的农田灌溉、发电、供水、养殖等效益。随着社会经济的发展，越来越多的人和越来越多的工矿企业聚集在水库下游。汶川“5·12”特大地震后，水利工程震损情况严重，许多水库甚至出现溃坝的高危险情，严重威胁下游的人民生命和财产安全。

我国是个水库大国，在建设过程中也按照一定的抗震等级进行了抗震设计和处理，但是地震的破坏性巨大，对水库大坝的安全造成了严重的威胁。因此，研究切实可行的应急避抢险方案并及时准确、快速地采取相应的抢险措施，尽可能减小震损破坏，是应对震损水库的有效途径。然而我国现有水库应急抢险技术的研究还不成熟，与国际先进国家相比，普遍存在不足，如紧急状况的识别、判断及评估不够准确，大多只有简单的定性评述，过于笼统。需进一步细化，并拓宽紧急事件范围，增加险情分类分级、可能危害程度等分析等。

2 “5·12”汶川大地震中震损水库基本情况［1］

地震虽然发生在四川省境内，但是周边的重庆市、陕西省、甘肃省也受到较大影响。本文仅以四川省为例进行说明。

2.1 规模和数量 据统计，在汶川大地震中，四川省1997座水库受到不同程度的震损，占已建水库的29.7%，其中：大型4座、中型61座、小（1）型335座、小（2）型1597座。在1997座震损水库中，土石坝1885座，占总数的94.4%，拱坝91座，占总数的4.6%，其他坝型21座，占总数的1.1%。

2.2 震损水库分布 震损水库分布于四川省17个市、96个县（市、区），如图1。

2.3 险情类型 震损土石坝出现的险情主要类型有裂缝、滑坡、渗漏、塌陷、涵管破损等，另外还有防浪墙破损、护坡块石脱落、管理房损坏等，50%以上的水库同时出现多种险情。

（1）裂缝。所有震损水库大坝及附属建筑物都出现了不同程度的裂缝，有的裂缝十分严重，成为危及大坝安全的主要因素。从核查的情况看，纵缝的数量和规模都远大于横缝，大部分纵缝都是坝顶附近的浅表裂缝，不会危及大坝安全。但是部分大坝的纵缝宽度大、条数多，最大的宽度已经达到60～70cm，有的坝在坝顶附近有4～5条纵缝。

图1 四川省震损水库数量及其分布

（2）滑坡、脱坡。有部分水库已经发生了滑坡，部分水库存在滑坡迹象，有部分水库存在滑坡风险。有滑坡迹象或者存在滑坡风险的水库，多表现为衬砌断裂、护坡脱落。

（3）渗漏。地震使得坝体内部出现贯穿裂缝、坝肩和坝基基岩松动、输泄水设施结构破损等，都导致坝下游渗水量增大或出现新的漏水点。

3 应急风险决策

3.1 震损水库应急抢险的风险特点 震损水库的应急抢险与水库防洪抢险、病险水库除险加固有着明显的不同，特点鲜明，主要体现在如下几个方面。

（1）震损水库数量多，范围大。一般一场洪水可以使一条河流或者一个流域内的数座或者几十座水库发生险情，但是汶川大地震可以使得震区内1997座水库发生险情，其规模远远超过了洪水的影响。这么多的震损水库首先直接影响下游很多县城和乡镇的生命财产安全，其次是影响到抗震救灾的整体工作。比如紫坪铺水库的抢险，不仅涉及到群众安全问题，而且还影响了救灾的正常秩序。

（2）震损水库险情多，风险高。险情不仅体现在震损水库出现的险情数量多，而且表现为险情种类多。统计表明，50%以上的水库同时出现多种险情。水库的险情不光是大坝安全问题，而且关系饮水安全，甚至疫情的发生，这些事态风险是很高的。

（3）震损水库资料少，处置难。水库管理设施损坏严重，水文资料、工程资料大部分丢失或损毁。尤其地震造成信息不通，余震、气象等风险因素难以确定，使得震损水库的应急处置非常艰难。

3.2 基本要求和思路

3.2.1 应急抢险要主动迅速 对震损水库进行应急避抢险，不确定的风险太多，所以要规避这种风险的叠加，最好的办法是立足于早决策、早处理，坚持对应急事件主动从速地进行处置。一方面，在第一时间到达现场开展险情检测和抢险工作，对于震损险情明显的水库制定处置方案，尽早解除险情，稳定下游人民和社会的情绪，如汶川大地震发生当天，水利部工作组、四川省水利厅工作组在地震发生后第一时间组织专家赶赴紫坪铺水库，及时排查水库险情。同时，各地震灾区市州县也立即组织专家工作组，分头到各水库开展险情核查工作。另一方面，对于震损险情不明显的水库主动地进行相关检测，判断险情是否仍在发展，是否会有新的险情发生，是否对下游会造成大的影响，从而制定相应的方案进行处置。

3.2.2 统筹兼顾，综合风险最小 每一座震损水库都有可能存在多种风险，处置这些风险也存在多种方法和手段，这些方法和手段有的可以相容，有的则可能相斥，也就是说，在处置某一风险时，有可能使得另一风险增大或者使得另一风险无法处置。此时，必须考虑各种方案的综合风险，把握统筹兼顾，综合风险最小的原则处置风险。综合风险最小的方案并不是说能解决所有的风险，而是为了规避最大的风险，必须要敢于承担次一级的风险，在这种情况下，看似承担了一定风险，但是综合起来，它的综合风险是最小的。

比如说，应急抢险时存在余震、滑坡、洪水等风险，这些风险是巨大的，一不小心有可能对抢险人员造成新的伤害，对抢险成功形成阻碍。如果仅考虑这些风险，则抢险不可行，施工都无法进行。但是考虑到一旦溃坝将对下游的人民造成更大的损失，则相对来说抢险的风险是小的，是可行的。总而言之，在不是单一风险的前提下，一定要综合考虑各类风险，能够达到综合风险最小来进行处置。

3.2.3 风险应合理分担 承担风险的人群大致可以分为以下3类：震损水库下游的灾区群众、人民政府以及抢险队伍，其中包括各级水利部门和指导水库抢险的专业人员。同时，政府部门和抢险队伍也是风险的消除者。面对震损水库的威胁，合理地分担风险是应急抢险取得成功的保障。首先，灾区群众本身就是风险的承担者，有积极参与抢险或主动规避的义务，可以有效降低震损水库的风险。其次，政府有责任主动地转移群众，或者有序地组织部分群众参与抢险，也是降低风险的有效手段。再次，专业人员在承担风险的同时积极应对各种风险，并将其消除，使灾区群众和政府安心。因此，在复杂的风险条件下要合理地分担风险，即灾区群众应该承担主动规避风险的义务，政府和抢险队伍应该承担解除风险的责任，二者必须有机地统一。

3.2.4 建立有效的风险决策机构和应急机制 决策机构是应急抢险的指挥中心，是震损水库应急处置的有力保证。决策指挥机构主要由抗震救灾指挥部、各工作组以及现场指挥部组成。指挥部是领导核心，负责部署、决策各项抗震救灾工作，其中包括震损水库的应急抢险，统一指挥、协调各方面的力量开展水利抗震救灾和灾后重建工作。指挥部可设综合协调组、工程抢护组、水情测报组、专家组、后勤保障组等相关工作组，各司其职且又相互联系，如综合协调组负责组织协调人员、物资，工程抢护组负责水库的抢险指挥等等。

应急机制包括内部机制和外部机制。内部机制是在应急抢险过程中风险决策机构运转正常的工作机制，其特点是合署办公、集体协商、共同决策、地方落实；外部机制是在应急抢险过程中风险决策机构与外界联系的合作机制，其特点是广泛合作、信息共享、相互协调、形成合力。通过风险决策机制的实施，可以保证震损水库应急处置迅速、科学。

汶川地震后震损水库时应急抢险和决策是成功的，为我国今后面临类似问题提供了经验和积累。

4 主要险情应急抢险技术与决策［2］

4.1 渗漏（管涌） 并非所有的渗漏都需要进行应急抢险，要进行判别。一般来说，当渗漏对大坝安全造成较大影响时才需要及时抢险，主要有以下几种类型：（1）存在漏洞，集中渗漏量较大，类似于管涌；（2）较大范围的集中渗漏区，可见明显细颗粒被带出；（3）大面积的散浸区；（4）管涌或流土；（5）有渗漏，坝坡较陡，存在滑坡的可能性；（6）坝下涵管破损，引发较大的接触渗漏。

大坝渗漏与库水有着密切的关系，进行渗漏应急抢险首要的就是降低库水位，不仅可以直接减少大坝的渗漏量，还可以减轻大坝内部的渗透压力，防止渗透破坏。采取的措施可以是拓宽溢洪道、挖深溢洪道、坝下涵管（泄洪洞）放水、抽水，对泄洪能力不足的水库，根据具体情况采取打开非常溢洪道、降低堰顶高程等措施，少量震损严重、不具备正常挡水能力的大坝可开挖临时泄洪缺口，并进行口门及下泄通道的临时防护。若险情发展迅速，已来不及等水位下降时，可先实施抢险，待险情稳定后降低水位。必须要注意的是，当放水涵洞存在严重的渗漏对大坝稳定有较大威胁时，须控制放水，注意观察水流状态。

具体采用哪种方法，要根据渗漏的类型、水库地形、抢险队伍人员素质和经验、现有抢险材料和设备等条件综合选定，不一定要选用技术最先进、装备最好的技术手段。

4.2 裂缝及其引发的滑坡 当地震造成坝体出现较大的裂缝后，大坝整体性遭到破坏，库水通过裂缝渗入坝体，不仅增大了大坝内部的渗透压力，而且降低了土体的抗剪强度，使得坝坡出现滑坡等险情；若已经产生滑坡，坝体断面变小，稳定性有所降低，当库水位在较高的情况下，易产生溃坝险情，因此，应急抢险第一项措施就是尽可能迅速降低库水位。针对裂缝具体的应急抢险技术包括裂缝开挖、回填、封堵、覆盖，滑坡坡脚压重及上部削坡减载，贴坡反滤排水结合导渗沟等，方法简单，易操作，无需大的设备。

针对滑坡采取的具体的应急抢险技术应根据情况而定。一种情况是：震损出现的滑坡常伴随严重裂缝，采取的措施可以有：换土回填，固结灌浆，桩基加固滑动面或滑动带，增加抗滑能力；上下游坝坡压重固脚，防止新的滑动；放缓上下游坝坡，提高加固体回填土的干密度等。另一种情况是震损出现的滑坡主要是由于渗漏所致，可按渗漏抢险的措施进行处理，如挖导渗沟、铺设反滤等。

4.3 决口（漫溢） 虽然汶川地震未造成水库大坝决口溃决，但是四川省有69座水库具有溃坝的高危险情。作为最为严重的险情，其抢险决策有别于其他险情。

对于有溃坝危险但尚未决口的大坝，首先应采取的措施是尽可能降低水库水位，然后按照上述有关险情的应急抢险措施进行抢险。

对于已经库水漫溢或者已经决口的大坝，应考虑采用合适的堵口技术，尽早堵复。堵口方法有多种，传统的堵口方法主要有平堵、立堵和混合堵3种。随着科学技术的发展，新机械、新设备、新材料不断出现，施工技术、施工工艺不断创新，堵口的方法也越来越先进。近年来出现的新方法有钢木土石组合坝堵口技术、沉箱堵口技术、铁菱角堵口技术等。

采用哪种方法，要根据口门过流量、水位差、地形、地质、料物采集及抢险人员对堵口方法的熟练程度等条件综合选定。

决口抢险需要注意的是：（1）由于地震的突然性，受条件限制，大多不能当即堵口合龙，且决口初期水流压力大，流速快，堵口的难度很大，所以应考虑在水位下降到一定程度后进行堵口；（2）宜根据口门条件、堵口方式、易于施工、断流迅速、就地取村、不危及对岸堤防安全等原则慎重选定坝轴线，一般有3种形式：（1）按原坝轴线堵口；（2）外堵，即坝轴线向上游侧凸出前进；（3）内堵，即坝轴线向下游侧凹入。

4.4 非工程措施的采用 非工程措施在应急抢险中是必不可少的，主要有以下几个方面：（1）启动应急预案，落实各级部门和人员的责任制。对于已经决口或即将决口的水库，加紧实施群众转移疏散，以保生命为主；对有溃坝险情和高危险情的水库，进一步细化群众疏散转移预案，做好紧急撤离的准备；（2）加强水库安全巡查和监测，随时了解水库大坝的危险情况，若水库已经决口，需关注水流、水位变化情况；（3）建立会商制度，及时通报有关工作进展情况，加强实施堵口的各项工作联系；（4）加强宣传工作，一方面及时说明情况的严重性，让大家做好相关撤离、抢险准备，另一方面注意不要引发混乱，否则反而影响抢险工作。

5 结语

水库大坝应急处置问题不再仅仅是各级政府、水行政主管部门和水库管理单位关心的工程安全问题，已成为公众关注的公共安全热点问题。震损水库的应急抢险不同于一般的防汛抢险，它风险数量多，类型多，各种不确定性因素多，因此，应急抢险的风险决策显得尤为重要。本文总结了多种应急抢险的经验教训和应急抢险的技术手段和方法，尤其是风险决策的基本思路和要求，希望有助于今后震损水库的应急抢险的成功实施。

［1］四川省农田水利局.汶川地震震损水库险情排查、复查与资料收集分析研究［R］.成都：四川省农田水利局，2010.

［2］刘志明.四川震损水库的特点及震害处理［J］.中国水利，2008（14）：9-12.