黔中水利枢纽一期工程平寨水库大坝突发事件应急处置

2022-08-10李杰

大科技 2022年32期

李杰

（贵州省黔中水利枢纽工程建设管理局，贵州贵阳 550002）

0 引言

当水库大坝遭遇暴雨、洪水、地震地质灾害、恐怖事件等突发事件使水库水位严重壅高，出现漫坝或者渗透破坏的现象，导致水库大坝出现险情，危机水库大坝自身安全，同时也会造成水库大坝下游出现大范围淹没突发险情的出现。本文将对突发事件后果进行分析，提出应急措施，将可能出现的灾害控制在有限范围内，使对下游群众生命财产安全损失降到最低。

1 工程概况

黔中水利枢纽工程是贵州省首个大型跨地区、跨流域长距离水利调水工程。平寨水库是黔中水利枢纽工程的水源工程，坝址选在三岔河中游六枝与织金交界的平寨河段，坝址以上集水面积为3492km2，正常蓄水位1331m，死水位1305m，总库容10.89 亿m3。工程为Ⅰ等工程，工程规模为大（一）型。枢纽主要建筑物混凝土面板堆石坝、开敞式溢洪洞、泄洪放空洞、低部位放空洞、灌溉及供水取水口、发电取水口等。主要建筑物防洪标准按500 年一遇洪水设计，5000 年一遇洪水校核。大坝设计地震烈度为Ⅶ度，坝顶高程1335.00m，最大坝高157.5m，坝顶净宽10.6m，坝顶上设“L”型钢筋混凝土防浪墙高4.5m。泄洪建筑物由开敞式溢洪洞及单独布置泄洪放空洞组成。开敞式溢洪洞布置在右岸山体内，由引渠段、控制段、收缩段、洞身泄槽段及挑流消能工组成，水平总长约976.8m。泄洪放空洞进口平面位置介于洞式溢洪道进口与发电引水隧洞进口之间，位于坝轴线右岸偏上游的岩坎上，由进口引渠段、控制段、洞身段、出口及挑流消能工段组成，水平总长约为916.68m（含引渠）。最大流速为30.0m/s，最大泄洪流量为860m3/s。

水库若发生溃坝事故，将对三岔河平寨水库以下流域产生极大的破坏，平寨水库大坝下游至阿珠水库库尾段是高边坡地带，居住群众多、村寨靠近河岸，共计7 个行政村16 个组1396 户5535 人。

2 突发事件分析

黔中水利枢纽一期工程平寨水库是以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用，无防洪任务。根据《黔中水利枢纽一期工程初步设计报告》（2009 年11 月）、《黔中水利枢纽一期工程平寨水库正常蓄水位1331m蓄水安全鉴定报告》（2016 年7 月），结合枢纽工程运行情况，平寨水库大坝突发事件可分为以下3 类。

（1）自然灾害类事件：因暴雨、洪水等原因造成的溃坝、超标准泄洪、紧急泄洪。

（2）社会安全类事件：恐怖袭击、人为破坏等原因造成的溃坝、超标准泄洪。

（3）工程险情类事件：泄水建筑物闸门故障无法正常泄洪造成库水位升高导致大坝漫顶或闸门冲毁造成洪水无控制下泄（开敞式溢洪洞或泄洪放空隧洞闸门一般性故障）；平寨电站厂房、渠首电站厂房破坏；大坝面板止水破坏、消能防冲建筑物破坏；下游量水堰渗漏量突然增大；面板或上游“L”墙出现裂缝；库岸边坡失稳等一般工程险情[1]。

以上3 类突发事件中，暴雨、洪水、地震地质灾害或恐怖袭击是可能导致大坝溃决的重要因素。

2.1 暴雨、洪水突发事件及其后果分析

根据国内外溃坝资料的统计分析发现，无论何种致灾原因，混凝土面板坝的溃决的最终表现形式均为漫顶破坏或渗透破坏溃坝，所有溃坝突发事件严重程度均为特别重大（I 级）。结合本工程实际，针对暴雨、洪水或恐怖袭击导致大坝溃决突发事件进行分析，选取最危险工况，计算了大坝在遭遇5000 年一遇洪水（校核洪水）发生漫顶溃决情况下洪水向下游演进时的沿程洪水要素，绘制洪水风险图，统计淹没区基本情况，估算突发洪水事件后果。

采用《水库大坝安全管理应急预案编制导则》（SL/Z 720—2015）[2]条文说明4.3 推荐的“陈生水模型”进行逐步溃坝溃口洪水计算。对水库下游基础地理信息进行加工处理，形成不同的空间地理图层，作为洪水风险图的工作底图。将洪水演进计算得到的各洪水风险要素进行可视化处理，叠加在工作底图上，得到相应风险要素的洪水风险图。基础地理信息采用国家地理空间数据云网站提供的SRTMDEM90M 分辨率原始高程数据（比例尺1:50000）。典型断面位置及与大坝距离见表1。

表1 典型断面位置及与大坝距离

库水位在校核洪水位1333.52m 下，遭遇5000 年一遇洪水（校核水位），大坝发生漫顶溃坝。经计算，溃口峰值流量（Qp）、溃口最终顶宽（Bt）、溃口最终底宽（Bb）、溃口峰值流量出现时间（Tp）及残余坝高（Hr）如表2 所示，溃口流量过程、溃口发展过程及残余坝高发展过程如图1～图3 所示。

表2 校核洪水位大坝溃决模型计算值

图1 大坝校核洪水位漫顶溃坝溃口流量过程

图2 大坝校核洪水位漫顶溃坝溃口发展过程

图3 大坝校核洪水位漫顶溃坝残余坝高发展过程

大坝在校核洪水位条件下发生漫顶溃决，溃口最大流量达190523.6m3/s，突发事件严重程度为特别重大（I 级）。下游典型断面洪水峰值流量和洪峰出现时间见表3。

表3 平寨水库校核洪水位大坝溃决下游典型断面最大洪峰流量、出现时间和水深范围

2.2 地震及地质灾害突发事件及其后果分析

根据水库蓄水前和蓄水前期的地震台网监测，所发生地震震级主要集中在ML0.2～ML1.5 之间；该区域地震震源深度多在l5km 以内，平均震源深度为7.6km。大坝所在区域构造基本稳定，地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，而大坝设计地震烈度为Ⅶ度。

地震灾害可能导致水库出现的工程险情：使水库水位严重壅高或坝体严重渗漏，坝基受到破坏。

平寨水库为峡谷型水库，正常蓄水位以下三岔河干流、水公河、扈家河支流，库岸绝大部分为三叠系中、下统、二叠系上统灰岩、白云质灰岩和白云岩及少量砂页岩组成，库岸边坡绝大部分为岩质边坡。河谷两岸零星分布有阶地沉积物；由砂页岩等软质岩组成的库岸，主要分布在岔河上下游的近坝库区及支流水公河一带，库岸边坡结构以走向谷为主。水库区近坝库岸边坡总体属稳定、次稳定型，产生高速滑坡可能性不大。但田坝寨滑坡及岔河（彭家寨）堆积体为次稳定边坡，尤其是彭家寨滑移体，方量大，距坝址较近，运行期间若发生失稳，可能会对水库大坝产生影响，造成涌浪、大坝漫顶等。

平寨水库库区范围内，于纳雍河下游卢家渡口～岔河汇口（杨家寨）宽谷区河段，发育有北西向纳雍河舒缓背斜，该背斜核部为P2L 地层，岩性为砂岩、泥页岩夹煤。因河流切割，于本河段形成长约5km、宽约1.5km的宽谷，本河段河床高程1210～1220m，两岸缓坡段高程1220～1420m，两岸宽谷缓坡以上为陡崖。在卢家渡口～杨家寨宽谷河段有四个煤矿，最下游的麻柳塘煤矿距离平寨水库坝址直线距离约6km。四个前期煤炭开采已形成采空区，由于煤矿煤层覆岩厚度小于煤层安全开采深度，已形成的采空区将来可能引起地表变形、滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷等地质灾害，可能对水库造成库水位壅高、坝基破坏和坝体渗漏等。

2.3 恐怖事件及其后果分析

若发生恐怖袭击水库枢纽工程及交通、通信供电等设施遭到破坏，可能导致溃坝，或造成交通、通信、电力中断，使水库处于瘫痪状态，无法有效组织抗洪抢险。

3 应急处置

针对当水库大坝遭遇暴雨、洪水、地震地质灾害、恐怖事件等突发事件使水库水位严重壅高，出现漫坝或者渗透破坏的现象，导致水库大坝出现应急情况时，应急处置应以“以人为本、分级负责、预防为主、科学有效、便于操作、协调一致、动态管理”为原则[3]。实行分级负责、属地管理，对相关人员的权利、职责和义务作出明确规定；要与当地人民政府及其相关部门的公共突发事件应急预案协调和衔接，应急保障资源应尽量共享。

（1）应急指挥机构。按照“分级负责、属地管理”的原则[4]，成立黔中水利枢纽一期工程平寨水库突发事件应急指挥机构，应急指挥机构是应急组织体系的核心，是应急处置过程中的领导者和决策者，其他部门和人员要服从应急指挥机构的工作安排。应急指挥机构在指挥长领导下，主要负责工程突发事件预警信息的发布与报告，以及应急预案的具体实施，包括预案启动、应急调度、应急抢险、险情监测和巡查、人员应急转移、善后处理、信息发布等。同时，应急指挥机构有责任召集专家组、应急抢险和救援队伍、应急指挥机构日常办事机构及应急保障机构人员，在未发生突发事件时，对应急保障的平时准备工作进行确定、协调等，确保预案的可行性、有效性。由于水库大坝突发事件非水库管理单位和主管部门或某专业部门所能独立处置，必须以政府为统领，通力协调，利用一切可用资源，将灾害控制在有限范围，将损失降低到最低，因此，贵州省人民政府防汛抗旱指挥部为应急组织体系的最高指挥机构，水库大坝安全管理政府责任人为应急指挥机构的指挥长。

（2）当突发事件可能导致下游淹没时，采取应急调度和应急抢险措施仍无法控制事态发展时，为保障生命安全，需要对下游风险人口实施应急转移。

根据洪水淹没区居民点、安置点、交通条件的分布情况，以及洪水演进速度，分片确定转移人员和财产的数量、次序、转移路线、距离、时间要求、交通方式、安置点等。在进行应急转移安置时，应优先考虑就地转移安置，转移至临近高地或结构坚固的高层房屋；在就地转移安置难以实现的情况下再考虑异地转移安置。平寨水库若发生溃坝事故，将对三岔河平寨水库以下流域产生极大的破坏，对平寨水库坝后平寨电站、湾河电站、懒龙河水库工程造成冲毁，对水库下游低凹处通信线路、输电线路等重点保护目标，造成冲毁；对下游六枝特区梭夏乡、牛场乡、新场乡、岩脚镇等的7 个行政村下设的16 个村寨及沿河两岸耕地造成毁灭性打击；对住在低凹居处民点5535 人构成威胁，必须转移撤退。