从台风影响谈对水库加固建设与管理的几点反思

郭广军，贺芳丁

（1.山东省水利工程管理局，250013，济南；2.山东省水利科学研究院，250013，济南）

作为我国北方的经济大省、人口大省，山东旱涝多发、水资源相对紧缺，对水库的依赖性大，水库的安危关系着全省社会稳定大局和经济建设的成败。2018年汛期“摩羯”“温比亚”两场台风带来的强降雨，造成山东部分地区发生严重洪涝灾害，水利工程受损严重。通过对水库调度、工程水毁和下游洪灾情况的调查分析，当前认真吸取经验教训，做好下一步的水库管理、加固和河道治理等工作是摆在水利工作者面前的主要任务。

一、山东省水库概况

截至2017年年底，山东省共注册登记水库6300座，其中大中型水库238座，小型水库6062座，分布在全省17个市130个县（市、区），总库容176.5 亿 m3，兴利库容 96.6 亿 m3，调洪库容69.7亿m3。水库保护着50个县级以上城市、铁路（高铁）干线、高速公路等重要基础设施以及工矿企业的防洪安全，在防洪、灌溉、供水及生态方面发挥着不可替代的作用。从新中国成立至今，全省水库防洪效益2000余亿元。

二、“摩羯”“温比亚”台风对山东的影响

第14号台风“摩羯”和第18号台风“温比亚”是2018年汛期影响山东的两个主要台风，在解决旱情、增加蓄水的同时，也造成了山东部分地区的严重洪涝灾害。

受“摩羯”影响，8月13日3时至15日8时，全省平均降雨量62.5 mm，有 25个县（市、区）超过 100 mm，78个县（市、区）超过50 mm。全省半数以上的水库接近或达到汛限水位，增加了后期水库调度的压力。台风造成全省22.37万人受灾，直接经济损失5.57亿元。

“摩羯”余威未消，“温比亚”便携风带雨而来，受其影响，山东创下自1951年以来过程降雨量历史最高纪录。8月17日8时至20日8时，全省平均降雨量140.6 mm，有26个县(市、区）超过 200 mm、82 个县(市、区)超过100 mm、121 个县(市、区)超过 50 mm。东营市遭遇有气象记录以来最强暴雨，达301.94 mm，泰安市徂徕镇土门村点雨量达511.00 mm，降雨强度之大历史罕见。潍坊、东营、菏泽、泰安等13个市受灾严重。初步统计，全省受灾人口526.48万人；农作物受灾面积62.05万hm2，绝收面积4.45万hm2；倒塌房屋14130间，严重损坏房屋13047间。直接经济损失222.92亿元。

两场台风带来的强降雨使水利工程遭受了严峻考验。全省158座水库、648座塘坝严重受损；受损堤防1500处、决口194处；损坏护岸1781处、水闸232座、机电泵站1092座、灌溉设施2710处、机电井4846眼、水文测站17个。全省有33座大中型水库超汛末蓄水位。潍坊弥河谭家坊水文站流量2420 m3/s，为1976年建站以来最大值。

表1 潍坊市53座水库险情分类统计

三、大中型水库调度运行情况及对弥河防洪问题的反思

暴雨洪水发生后，潍坊市按照水库调度规程和汛期调度运行计划对水库进行调度，在确保水库大坝安全的前提下，为减轻下游河道行洪压力，对上游水库采取拦洪削峰调度，有效减轻了洪水对下游的冲击性灾害。

1.部分大中型水库调度运行情况

高崖水库（大型）流域平均降雨255.4 mm，水库入库洪峰1970 m3/s，相当于50年一遇洪峰流量。为最大限度减轻水库下游沿河两岸的洪灾损失，综合考虑水库自身工程状况和上游降雨情况，水库一直控制泄洪，控制最大下泄流量900 m3/s，削减洪峰54.3%，出现历史最高水位155.62 m，超过了155.26 m的100年一遇的设计洪水位，连续10个小时超警戒水位运行。

牟山水库（大型）最大入库洪峰流量4150 m3/s，最大出库流量2200 m3/s，削减洪峰47.0%。

冶源水库（大型）入库最大洪峰流量2000 m3/s，最大出库流量700 m3/s，削减洪峰65%。

黑虎山水库（中型）入库最大洪峰流量1780 m3/s，接近100年一遇设计洪峰流量1815 m3/s；最大出库流量960 m3/s，削减洪峰46.0%。水库最高水位达到167.84 m，接近168.19 m的100年一遇设计洪水位。

嵩山水库（中型）最大入库洪峰流量278 m3/s，最大出库流量120 m3/s，削减洪峰56.8%。

2.对弥河防洪问题分析

冶源、黑虎山、嵩山水库均位于弥河上游（或上游支流）。弥河总流域面积3847.5 km2，冶源、黑虎山、嵩山3座大中型水库的控制流域面积分别为786 km2、190 km2、151 km2， 合计 1127 km2，占弥河总流域面积的29%。3座大中型水库错时段调洪，对削减弥河洪峰、减轻下游洪灾发挥了重要作用。若没有3座水库的削峰作用，预计弥河谭家坊水文站洪峰流量可能会达到3500 m3/s左右，将会给弥河沿岸带来更大的损失。同时，弥河河道标准低、中游缺乏骨干型控制工程、下游排水不畅等成为造成这次洪灾的主要原因。若要长远解决弥河中下游的防洪问题，在提高弥河治理标准的同时，应借鉴在黄河上修建小浪底水库的经验，论证在弥河中游适当位置修建控制性水利枢纽的可行性。

四、两场台风中水库水毁特点

全省因8月份两场台风影响而损毁较严重甚至溃决的水库有158座，山东省水利科学研究院对潍坊市损毁的53座水库进行了现场抽样调查，对险情和病险进行了分类统计，详见表1。

根据统计数据，并结合其他地区受损严重的水库综合分析，本次因台风影响损毁水库的主要问题表现在以下3个方面：

①溢洪道水毁。全省发生损毁的158座水库中，溢洪道都出现不同程度的毁坏，水库泄洪流量大都超过了水库消能防冲工程设计标准，造成溢洪道消能工、出水渠等出现了不同程度的水毁。昌乐县荆山水库（中型）挑流鼻坎基础几乎悬空。

②坝体滑坡。大部分地区一周之内遭受了两次暴雨袭击，连续强降雨造成水库水位猛涨，坝体浸润线升高，加之部分水库坝顶、坝坡排水不畅造成坝体土含水量加大甚至饱和，滑动力增大，阻滑力降低，引起大坝滑坡。泰安市徂徕镇土门水库大坝背水侧大面积滑坡就是一个典型的例子。

③小型水库决口。超标准洪水导致上游小型水库决口，造成下游串联库溃决。昌乐县丹河上游的小（2）型张家河洼水库因超标准洪水漫顶而决口，造成下游串联的小（1）型南郝水库洪水漫顶决口，又继续影响到再下游的小（1）型张家龙湾水库严重水毁。

五、对水库加固建设、运行管理与下游河道治理的几点反思

1.水库加固和建设仍应考虑应对超标准洪水的工程措施

我国在“75·8”洪水以后，对水库防洪标准进行了全面复核，并采取了相应的工程措施，其后，不少水库建有非常溢洪道，用以宣泄大洪水，或者专设可分洪的副坝，遭遇超标准洪水或大坝出现严重险情时，可以采取破副坝的措施，尽量避免主坝溃坝，最大程度减少灾害损失。

而山东省在2000—2010年间实施的大规模水库除险加固实践中，却几乎将原来超标准洪水时“可以破的副坝”加固改造成和主坝同样标准的枢纽工程，摈弃了破副坝的概念，一般也不再保留非常溢洪道，这就造成水库宣泄超标准洪水的能力不足。相应的防汛抢险应急预案中超标准洪水对策措施，也将遭遇超标准洪水“启用非常溢洪道或者破副坝分洪”的措施改为“抢筑子埝或应急加高大坝”，给防汛抢险带来被动。近年，乳山市等地在小型水库加固时考虑了非常溢洪道宣泄超标准洪水的工程措施，降低了超标准洪水漫坝的风险，值得各地借鉴。

在非工程措施比较完备的今天，抵御超标准洪水的工程措施仍必不可少。水库建设和加固仍应考虑超标准洪水的因素，并采取相应的工程措施。应摈弃那种“遭遇超标准洪水水库溃坝是正常合理的”观念，尽量从工程措施上减小超标准洪水带来的危害。

2.水库加固设计中应对坝顶超高预留一定的富余度

近20年来，在中小型水库的除险加固设计中，考虑节省投资等因素，部分设计单位设计的坝顶超高富余度不足，甚至没有富余度，特别是有防浪墙的水库，往往取校核洪水的静水位作为坝顶设计高程（甚至都不考虑预留沉降）。这种设计理念虽然不违背《碾压式土石坝设计规范》（SL 274）的规定，但加固后的水库在运行几年后再次进行鉴定复核时，如果洪水系列延长、设计洪水增大时，就可能造成因坝顶高度不足致使防洪能力达不到国标要求，而沦为新的病险水库。为了十几、几十厘米的高度，再重新拆除防浪墙、加高培厚大坝，然后复建防浪墙和下游草皮护坡，是劳民伤财的做法。所以，建议在水库加固设计中，坝顶高度除了满足“不低于校核洪水的静水位”要求，还应适当考虑预留几十厘米或者半米以上的富余度。

3.水库加固和管理应充分考虑坝顶、坝面排水等细节的设计、施工和建后维护

小型水库加固通常投资少，设计时间紧，施工工期短，多由丙级资质的设计单位承担。由于设计单位经验不足，往往对坝顶、坝面排水的细节设计不到位，施工、监理单位也把主要精力放在主体工程上，而忽视了坝顶排水坡度、坝坡排水设施等细节方面的质量控制。加之小水库多由村级集体管理，后期运行管理和维护不到位，就容易造成坝顶、坝面（坝坡）排水不畅，过多降雨渗入坝体，特别是连续多日降雨时，可能造成整个坝体的饱和，进而引发大坝滑坡、溃决的危险。2013年7月招远市小（2）型朱家沟水库溃坝和2018年8月20日泰安市小（2）型土门水库大坝滑坡的直接原因均为长时间降雨导致坝体土饱和，造成土体黏聚力和抗剪强度下降、滑动力增大引发坝体裂缝直至滑坡、溃坝。

4.水库加固工程覆土培厚坝坡时应注意新老坝体接合部的施工质量

坝体单薄或坝坡较陡抗滑稳定性不足是小型水库存在的主要病险问题之一，加固工程一般需要采取覆土培厚的加固措施。有时为解决大坝防洪标准不够的问题，在采取加高坝体措施的同时也通常需要培厚坝坡。除险加固的施工图设计有时忽视了新老坝体接合部的施工方法和质量控制说明，若再遇到经验不足的施工企业，加固后的工程有时会存在新老坝体接合不好的现象，运行一段时间或者遇到降雨后，就会出现新覆土坝坡脱坡甚至带动部分老坝体一起滑坡的问题。这样的问题不仅在小型水库工程中屡见不鲜，在大中型水库工程中也会偶有出现，所以今后水库加固中应作为重要问题来对待。

5.在注重信息技术的同时，水库防汛、通信的传统手段不能丢

受台风影响，潍坊几座大中型水库在8月19日夜间至20日凌晨防汛紧张时刻，均不同程度地出现了供电中断、通信失联（无线手机、座机信号均出现中断）等问题，各水库管理局均启用了备用发电机组供电，才保证了溢洪闸闸门启闭。

以高崖水库为例，自8月19日11时45分停电到8月21日7时30分恢复正常供电的43.45小时中，使用电网供电仅2.05小时，备用发电机供电41.40小时，两台备用发电机累计发电1600多kWh。20日凌晨，突然出现计算机不能上网和手机信号不通的情况，后勤保障组在联系移动和联通等部门抓紧抢修的同时，采用人工传递信号的方式，及时将指令传达到位，保障了联络畅通，确保了下游6个村3100人的安全转移。

为满足下一步防汛工作需要，潍坊市政府计划给辖区内大中型水库全部配备卫星电话，但防汛联络和人员转移涉及下游沿河各乡镇、村庄以及所有受影响的群众，全部配备卫星电话是不现实的。本次台风带来的降雨仅是接近水库的设计洪水标准，一旦出现校核标准洪水或者超标准洪水，所遇到的挑战将会更大。所以在修编水库大坝安全管理应急预案和防汛抢险应急预案时，传统的通信预警和报警手段仍要作为必要的措施提出，并作为预案演习、演练中的重要科目内容；有溢洪闸的水库要在汛前做好备用发电机组的试车，并在汛期储备足够量的燃料。

6.应进一步提高水库大坝安全管理应急预案和防汛预案的可操作性

目前，在水库大坝安全管理应急预案和防汛预案的编制中，限于经费等原因，在预案编制的关键项目上往往存在两方面不足：

①下游洪水淹没线不完善、不准确。大中型水库防洪高水位确定，一般是根据下游河道防洪标准和保护目标的重要性取20年一遇～50年一遇洪水标准。当发生超过20年一遇～50年一遇洪水时，就会漫堤影响两岸安全。根据下游实际防洪需要，在应急预案的制定和修编时，应考虑超过下游河道安全泄量及不同量级洪水的淹没范围、洪峰到达时间，以作为下游群众转移的参考，所以大中型水库应急预案的附图中，应至少包含4条淹没线，即设计标准洪水泄洪淹没线、校核标准洪水泄洪淹没线、正常蓄水情况溃坝淹没线，以及超标准洪水溃坝淹没线，并标明下游不同防护对象的洪水到达时间，以便发生洪水时及时转移受影响区群众，而又不会牵扯更多的不受影响的无辜群众。

②群众转移的联络方式不够细化，可操作性差，主要表现在乡、村一级。预案中一般只负责将报警、报汛信息通知到村委会负责人或村支部书记，而人口较多的村庄往往有数百上千户居民，在紧急情况下特别是深夜，仅靠村委一两个负责同志通知全村是不现实的，所以应急预案中应对群众转移的联络方式进一步细化，或明确各受影响村庄应单独编制群众转移的专项预案。

7.在做好水库加固的同时应同步做好下游河道的治理和清障工作

本次洪水造成弥河下游多处溃堤的原因，除超标准洪水外，主要是河道尚未进行综合治理和清障。由于历史遗留等原因，下游河道存在多处“卡口”河段，并常见树木和高秆作物侵占河道的现象，沿河甚至还有房屋、厂矿、养殖场等违章建筑，不仅直接影响行洪安全，还容易引发社会矛盾，给上游水库的正常调度带来不利影响。而在本次暴雨中，经过“清河行动”清障的安丘市汶河卧龙闸段流量超2500 m3/s、青云湖闸段流量超3000 m3/s，均超过了汶河的设计流量，但汶河未出现决堤等险情。

水库与河道是一个整体的防洪体系，在做好水库加固的同时，为保证下游河道防洪安全，应尽早实施河道治理工程，并结合实施河长制的有利时机，彻底做好河道清障工作，确保标准内洪水的行洪安全。

六、结 语

根据2018年汛期山东省水库水毁情况，提出了几点反思，希望对今后的水库加固和运行管理工作有所启示。在党中央、国务院和山东省委、省政府的领导下，山东掀起灾后重建的高潮，但水利工程建设与管理的欠账不是一蹴而就、一朝一夕就能解决的。在灾后重建和水利设施的修复上应做好规划，充分考虑水利建设所需的人力、物力、财力的条件限制，不可采取一哄而上的做法。要深化前期工作，对重建（加固）方案进行充分论证，合理安排施工工期，抓好工程建设质量，严格工程验收，给党和人民交出一份合格的答卷。