三峡巴西公司大坝安全管理实践

2022-08-24刘明敏

大坝与安全 2022年3期

杨艳，刘明敏

（1.中国三峡国际股份有限公司，北京，100033；2.中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌，443000）

0 引言

巴西地处南美热带地区，降水量充足，亚马逊、巴拉那和圣弗朗西斯科三大河系纵横，水能资源蕴藏量居世界前列。巴西很早就开始开发和利用国内的水资源，用于灌溉、养殖、发电、通航等。自20世纪60年代起，巴西大力开发水电资源，积累了丰富的水电建设和运营经验。巴西全国修建的大坝共有13 529座，大坝用途主要可分为四类：第一类为综合利用大坝，占86.8%，用于蓄水供农田灌溉、畜牧业、鱼虾养殖等；第二类为水力发电大坝，共有1 261座，占比10%，提供了巴西全国近60%的电力产能；第三类用于矿山尾矿处理，占2.0%；第四类用于工业废弃物处理，占1.9%。

中国三峡集团有限公司于2013年进军巴西电力市场，在巴西圣保罗注册设立中国三峡（巴西）有限公司（以下简称“三峡巴西”），目前持有14座控股水电站、3座联合控股水电站和11座参股风电场，可控和权益装机共828万kW，是巴西第三大发电公司，其中14座控股水电站由三峡巴西负责日常运营管理。三峡巴西14座控股水电站大坝主要为土石坝和混凝土坝，具有投运时间长、技术多样、结构复杂、土石坝和混凝土坝共存的特点。表1为三峡巴西14座大坝主要参数。

表1 三峡巴西14座大坝主要参数Table 1 Main parameters of 14 dams of CTG Brasil

1 巴西水电站大坝安全监管要求

巴西负责水力发电大坝监管的机构主要是巴西国家电力局（ANEEL），还于1979年成立了水坝委员会，致力于推广大坝安全管理经验，组织召开大坝安全会议、培训，以及发行出版物。

巴西针对大坝安全管理的法律主要包括联邦政府2010年出台的12334/2010《大坝安全法》和巴西国家电力局于2015年颁布的RN 696/2015《大坝安全条例》。

其中，巴西联邦政府12334/2010《大坝安全法》主要规定了大坝业主的义务，包括通过必要的努力保持大坝运行稳定，在所有异常情况下及时向国家电力局报告，制定和执行大坝安全管理计划（DSP）和大坝应急预案（EAP），定期由外部有资质公司开展大坝安全评价，开展年度检查，根据需要开展专项检查等。

巴西国家电力局RN 696/2015《大坝安全条例》主要对大坝安全风险等级评定进行了规定，并针对不同风险等级的大坝，规定了制度编制、日常维护、安全评价周期、报告提交等方面的一些要求。

2019年1 月，巴西东南部米纳斯吉拉斯州一处铁矿废料矿坑堤坝发生决堤事故，引发大规模泥石流，对附近车辆、建筑物和一列货运火车造成毁灭性掩埋，事故造成235人死亡、35人失踪。事故后，巴西联邦政府对事故进行了反思，加强了大坝安全管理。2020年9月，联邦政府出台了14066/2020号法律，该法律主要对12334/2010《大坝安全法》、7797/1989《国家环境基金法》、9433/1997《水资源法》、227/1967《矿开采规范》四部法律进行了补充。其中，针对12334/2010《大坝安全法》，主要明确了大坝溃坝后对居民的警示、疏散义务。

巴西政府和监管机构对发电公司大坝监测维护和大坝安全应急管理要求非常严格，若违反相关法律，公司相关负责人可能会受到非常严厉的惩罚，包括罚款和承担刑事责任。

2 三峡巴西大坝安全管理相关组织机构

2.1 应急管理委员会

应急管理委员会负责总体管理三峡巴西公司应急工作，负责人由公司总经理担任。应急管理委员会分为决策组与技术支持组。决策组由公司领导层构成；技术支持组由安全、技术、环境、法律、宣传、后勤、人资、合规和风险管控等多个部门负责人组成，负责为决策组提供决策和专业技术支持，并执行决策组的决定。

2.2 大坝安全委员会

三峡巴西大坝安全委员会的职能主要包括：

（1）组织编制、修订、审核大坝安全应急预案，组织应急预案演练；

（2）检查评估公司大坝安全管理，以确认满足巴西监管和法律法规要求；

（3）组织落实大坝安全计划和大坝安全应急预案的相关项目和措施，审核技术方案。

委员会负责人由三峡巴西分管大坝安全业务的公司副总经理担任。

2.3 运行应急委员会

三峡巴西运行应急委员会主要职责是在公司应急管理委员会的指导下，安排和指挥集中调控中心（COG）和电站开展各项运行应急工作，其中一项重要任务就是防汛，包括负责编制三峡巴西年度防汛计划、部署防汛工作安排和指挥防汛抢险等工作。三峡巴西集中调控中心负责人为运行应急委员会负责人。三峡巴西各电站成立了防汛应急指挥部，落实运行应急委员会的各项防汛任务和措施，负责本电站防汛应急处置的具体安排和实施。

2.4 水工维护及大坝安全分部

三峡巴西发电资产管理部下设水工维护及大坝安全分部。水工维护及大坝安全分部设有经理1名，下设大坝安全组、水文测量组和工程维护组共3个工作组，每个工作组均设有负责人1名。大坝安全组主要负责大坝定期和专项检查、大坝状态评估，协助进行大坝安全评价、大坝安全监测数据录入、系统维护与更新；水文测量组主要负责各电站来水量、上下游水位、降雨量、大坝蓄水率等水文数据监视与预测；工程维护组主要负责大坝及电站水工建筑物维护与检修。此外，水工维护及大坝安全分部还负责大坝巡检手册等技术文档的编制与更新，以及参与各电站防汛与应急工作。

3 管理标准

三峡巴西在国家法律的基础上，结合自身特点，建立了一系列制度和标准，指导日常工作，包括：

（1）大坝安全计划：包括大坝基本信息、监视与测量、记录与报告、安全评价与审查等内容。

（2）大坝巡检手册：包括巡检内容、项目、频次、巡检记录与报告等内容。

（3）大坝维护规程：包括水工建筑物及闸门启闭机等金结设备的定期维护、专项维护及设备技术改造等。

（4）大坝仪器检查手册：包括仪器数据读取及上传、仪器维护更换等。

4 大坝监测与维护

三峡巴西按照大坝安全计划及相关巡检维护规程，开展月度、年度大坝巡检，定期采集大坝监测数据（约4 000个点），并对数据进行分析。

由于三峡巴西大多数电站投运时间早，大坝监测自动化水平不高，近几年，三峡巴西持续开展大坝安全监测自动化升级改造工作，更换和新增流量计、测压计、测量仪等用于大坝流量、压力及变形监测的仪器仪表，为三峡巴西各大坝运行数据监测和状态分析提供强有力的保障。

目前，三峡巴西在电站运维管理系统SISOP上开展大坝安全管理的数据汇总和分析工作。该系统具备信息存储、数据分析和自动生成报告等功能，但是存在自动化程度不高、管理功能模块不全面和扩展性较差等缺点。针对这些问题，三峡巴西已着手新建一个大坝安全管理系统，能集中开展三峡巴西14座电站的大坝安全管理相关工作，具有自动化程度高、功能全面和人机交互便捷等优点，将极大提高大坝安全管理水平。目前大坝安全管理系统陆续完成了数据分析及建模、仪器注册、点位设置、历史数据迁移、大坝安全计划导入等工作，正在进行集中调试，准备上线。新的管理系统上线后，也将实现与集团总部大坝管理系统的对接。

5 大坝安全评价

巴西国家电力局RN 696/2015《大坝安全条例》对大坝风险等级分类制定了具体方法，发电公司每年自行根据大坝技术特性、结构特点、风险类别、对下游潜在危害等情况进行评价打分，并根据综合分数匹配对应的分数表，最终确定大坝分类等级，上报国家电力局确认。巴西大坝风险等级分类标准如表2所示。

表2 巴西大坝风险等级分类标准Table 2 Classification standard of dam risk grades

按照该分类标准，三峡巴西所有大坝都归为B类。根据条例对B类大坝的要求，三峡巴西每年需对大坝进行一次例行年度检查评价，辨识大坝安全风险，论证是否具备开展水库调度和电力生产的条件，同时向巴西国家电力局提交年度安全检查报告，并接受国家电力局开展的针对大坝安全、水库调度及电力生产的年度抽查。

根据条例要求，发电公司至少每7年需聘请外部有资质的专业公司对大坝安全进行检查评价。目前三峡巴西按照5年1次的频次组织外部安全评价工作。外部安全评价范围涵盖永久性挡水、泄水消能、输水发电、过坝等建筑物及有关闸门、启闭设备，近坝库岸及枢纽区边坡，以及安全监测设施等。安全评价内容包括大坝结构稳定性分析、水工建筑物状态评估、水文资料技术审查、溢洪道泄洪能力评估、大坝监测数据分析等。通过各项评估数据对大坝进行综合的安全诊断，给出安全评定等级，分为“正常”“关注”“危险”。其中，“正常”指大坝安全无异常，无影响大坝稳定运行的缺陷存在；“关注”指存在异常或缺陷，但短时间内不会影响大坝安全稳定运行，需要对该异常或缺陷加强监视和控制；“危险”指存在异常或缺陷已影响大坝的正常运行，需要立即处理。评价结束后，三峡巴西根据专家组撰写的评价报告制定改进和提升计划，限期解决存在的问题，改进和提升大坝安全管理。

6 大坝安全应急管理

6.1 三峡巴西大坝安全应急管理组织机构

如上所述，三峡巴西大坝安全应急管理相关组织包括应急管理委员会、大坝安全委员会、运行应急委员会、水工维护及大坝安全分部等，其中运行应急委员会主要为防洪的协调组织机构。

6.2 相关应急预案

6.2.1 防洪应急操作手册

三峡巴西每个电站都有一套防洪应急操作手册，由三峡巴西自行编制和管理，监管机构不作强制要求。防洪应急操作手册是为了保证水库安全运行而编制的一套操作和维护的标准和程序，涉及技术、组织和管理方面。应急操作涵盖了各种水库运行紧急情况，用于指导运行人员自行开展相关应急操作，以确保大坝安全，包括控制最大和最小出库流量、厂用电全停后恢复、黑启动操作等。每套操作手册包括了系统整体设计概述、水库水力手册、泄洪设备操作手册、设备维护手册、后勤保障手册等。

汛前，三峡巴西开展防洪应急操作培训项目，包括培训、演练和评估等工作，向所有运行人员讲解洪水期间的运行应急操作原则和程序，开展演练和效果评估。根据预案，每年汛期到来前，三峡巴西会制定防洪方案，并对所有泄洪闸进行全开关行程试验。每年，三峡巴西会与巴西国家电力调度中心配合，对每个电站开展黑启动试验。

6.2.2 大坝安全应急预案（EAP）

根据巴西联邦政府法律和巴西电力局条例相关要求，发电公司需针对每个电站建立大坝安全应急预案。三峡巴西每个电站大坝安全应急预案分为内部应急预案和外部应急预案。其中，内部应急预案是三峡巴西内部使用的预案，包括大坝主要参数、大坝风险等级、风险管控措施、紧急通知流程、事故淹没区域、事故后果研究情况、垮坝后洪水参数、应急资源等。外部应急预案提供给监管机构和当地政府民防部门，包括三峡巴西大坝安全管理组织架构及应急联系方式、交通图、大坝风险等级、紧急通知流程、垮坝后洪水参数、应急警报系统、大坝下游受影响区域和居民情况等。

6.3 自救区（ZAS）

6.3.1 法律要求

根据2020年巴西联邦政府颁布的14066/2020号法律要求，发电公司需与当地民防部门一起，定义大坝下游溃坝自救区。自救区内，当溃坝事故发生时，当地民防部门来不及对民众进行预警，因此要求发电公司负责建立预警系统，对民众进行预警通知，并通知当地民防部门。发电公司的具体义务包括：溃坝影响区域的确定和调研；建立自救区的预警系统，事故时及时通知自救区居民和民防部门；对自救区居民进行必要的宣传和培训，组织事故演练等。根据该法律要求，当地民防部门也需要建立地区应急预案（PLANCON），负责确定居民临时应急避难所，如当地学校等。发电公司的大坝应急预案和民防部门的应急预案必须有效配合和衔接，才能保证事故发生时的有效组织。

该法律还规定，自救区外的区域为二次安全区（ZSS），由当地民防部门负责对居民的预警。

14066/2020 《大坝安全法》和RN 696/2015《大坝安全条例》都没有明确如何确定自救区，只在巴西水利部（ANA）2017年颁布的236号决议中进行过明确。按照水利部的定义，自救区是指大坝溃坝后洪水在30 min内到达的区域或沿河道10 km以内的区域。

根据14066/2020号法律要求，三峡巴西对大坝应急预案进行了修订，主要补充了与自救区相关的内容。

6.3.2 确定自救区

发电公司需确定自救区，包括范围和居民。三峡巴西在2020年完成了调研，与当地民防部门一起确定了14座电站的自救区，完成了自救区地图的编制，也更新了大坝应急预案。图1～2为三峡巴西朱茹梅里电站和萨尔托电站的自救区划定图。

图1 朱茹梅里电站自救区Fig.1 Self-rescue area of Jurumirim hydropower station

图2 萨尔托电站自救区Fig.2 Self-rescue area of Salto hydropower station

根据统计，三峡巴西14个电站自救区涉及的电站工作人员和居民数量共1 131人。

6.3.3 建设溃坝预警系统和疏散路线指示

发电公司负责在自救区安装警报器、建设疏散路线指示（见图3～4），确保该区域居民在大坝发生紧急情况时都能得到通知，并根据疏散路线自行转移到安全集合点。

图3 夏文特电站应急避难指示牌Fig.3 Evacuation sign of Chavantes hydropower station

图4 警报器Fig.4 Siren

三峡巴西目前正在进行溃坝预警系统的建设。该系统预警网络由多个警报器组成，完全覆盖电站下游社区相关区域，具有预警及时、覆盖全面和稳定可靠等优点，另外制定疏散路线指示牌。计划14个电站共建设45个警报器，预计2022年年底全部建设完成。

为进一步完善溃坝预警系统，及时通知下游社区居民，有力保障当地群众的生命财产和设施安全，三峡巴西整合相关资源，积极开展溃坝预警系统平台的研发工作。该系统以专门开发的网站平台和手机软件为载体，对三峡巴西防汛管理和溃坝应急措施进行了介绍，在大洪水来临或溃坝前，结合社区广播通知、电话告警、电子邮件和社交媒体等多种方式，及时向当地居民发送预警信息，提供撤离路线、避难集合点和安全注意事项等重要信息。目前，以朱比亚电站为试点项目，该系统已完成开发并正式公开发布，向朱比亚电站下游社区群众进行宣传和推广。2022年，继续开发和完善预警系统，实现对其他电站下游社区的预警功能，并在当地社区进行全面宣贯普及。