论文部分内容阅读
【摘要】通过对水库应对突发或重大险情的预测分析，对提高水库应对突发事件能力，切实做好水库防洪调度和险情抢护工作上有着积极的作用。为力保水库工程安全，最大程度地保障人民群众生命财产安全做到未雨绸缪。
【关键词】重大险情 大坝 危害性
一、水库基本情况简介
岗南水库位于子牙河系滹沱河中游平山县岗南镇，是河北省辖第一大库。控制流域面积15900平方公里，现状总库容17.04亿立方米，是以防洪为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的大（I）型水利枢纽工程。岗南水库与下游28公里处的黄壁庄水库梯级开发，联合运用，可基本控制滹沱河山区洪水。岗、黄两库不仅担负着省会石家庄和下游铁路、公路、华北油田及冀中平原的防洪保护任务，同时还向该地区提供农业、工业和城市供水，其地理位置和作用都十分重要。
二、重大工程险情分析
2.1 可能导致水库工程出现重大险情的主要因素分析
⑴ 大坝发生严重裂缝、滑坡、管涌及渗漏时，可能引发大坝险情。
⑵ 发生大洪水时，由于溢洪道启闭设备失灵可能危及大坝安全。
⑶ 超设防标准地震导致大坝严重裂缝、基础破坏危及大坝安全。
⑷ 战争或恐怖事件等人为破坏引发水库大坝安全险情。
⑸ 水库上游中小型水库溃坝，造成超标准洪水危及大坝安全。
2.2 可能出现重大险情的种类、易发部位及程度分析
⑴洪水漫坝
漫坝易发部位为主、副坝防浪墙所留豁口处。根据水库工程管理的实际需求，为便于大坝上游侧的大坝维修、监测、输水洞及泄洪洞进口闸门启闭或维修等工作，个别坝段坝顶防浪墙留有检修通道豁口，计有9个共长30.5米，一旦预测来较大洪水，需采取临时封堵措施。相对浆砌石防浪墙挡水，这些临时封堵部位的防护是薄弱环节。
⑵地质和地震灾害引发大坝裂缝、沉陷、渗漏、滑坡或地基滑动
土坝地质和震害的主要表现形式有：裂缝、沉陷、渗漏、滑坡和地基滑动等。结合岗南水库工程状况，预估可能发生地质、地震灾害的种类、易发部位主要有：①主坝上游坝坡在桩号0+720～0+780 段塌滑。因在该段高程166.0～171.0m范围，粘土斜墙上游保护料原设计为砂砾料，但在施工中却采用坝前淤积的细砂、粉砂代替，干砌石护坡下面存在约30cm的细砂层，这种均匀饱和松细砂，当承受地震荷载时，很易液化失去抗剪能力，导致上部护坡局部失稳塌滑，进而可能影响粘土斜墙安全。②左岸6#副坝、10#副坝基岩分别有F1、F2断层通过，当承受地震荷载时，可能出现贯穿性裂缝。③右岸2#副坝基岩有一条破碎带及F3、F4两条断层通过，同时有各种岩脉穿插，当承受地震荷载时，可能出现多条贯穿性裂缝或塌陷。④主坝坝体较高，抗震能力较差，特别是主坝右岸河谷岸坡较陡，地震时相应容易在接合部位出现横向裂缝。⑤左岸0#副坝与第一溢洪道的连接处，若出现不均匀沉降过大，易造成接合处裂缝，可能出现集中渗流。⑥输水洞、泄洪洞、两个溢洪道建筑物，震害可能为伸缩缝被拉裂、结构变形及边墙、底板、闸墩（尤其第一溢洪道闸墩质量较差）出现裂缝等。⑦水库蓄水投入运用以来，高水位时左岸3#、4#、10#副坝、右岸0#、2#副坝等部分坝段坝基曾出现渗漏水现象，其中右岸0#、右岸2#、左岸10#副坝较为严重，除险加固虽对右岸0#坝段进行了帷幕灌浆，但效果有待观察。⑧从原始资料看，由于冬季施工的缘故，左岸5#、8#、9#副坝及右岸1#、4#副坝工程质量较差，其中左岸8#、9#副坝早期曾出现过裂缝。
⑶ 漂移物撞击事件导致泄洪设施启闭失灵或泄量失控
上游大体积漂移物撞击事件对水库水工建筑物的危害主要是破坏水库泄洪建筑物的安全运行。上游大体积漂移物撞击事件有可能直接造成水库泄洪设施的闸门变形、破损，亦有可能堵塞泄洪通道甚至破坏溢洪道建筑物结构。溢洪道的闸门变形、破损将可能导致闸门启闭失灵或泄量难以控制，泄洪通道堵塞或溢洪道建筑物结构破坏将导致泄量失控。
⑷ 恐怖袭击或爆炸造成水库建筑物的破坏
恐怖事件不但有可能破毁泄洪建筑物特别是溢洪道的启闭设施，也有可能针对水工建筑结构。恐怖事件可能造成水库大坝及泄洪建筑物的局部破损，水库高水位时若处置不当或不及时，有可能诱发水工建筑物的严重破损，造成灾害和损失。
2.3 可能出现的重大险情对水库工程安全的危害程度分析
洪水漫顶引起水库大坝的破坏通常为垮坝，后果将不堪设想；坝体裂缝尤其是防渗体的水平裂缝和垂直于坝轴线的横向裂缝危险性大，一旦贯穿坝身，在高水位下有可能引起溃坝；坝体上游护坡保护料存在的均匀细砂层，在地震力和孔隙水压力共同作用下，可使砂质基础液化，失去承载力，易导致坝体上游护坡局部滑坡、坍塌；坝体发生较大滑坡、塌坑时，若抢护不及时，在风浪淘刷或暴雨冲刷下将会迅速扩延，影响坝体局部抗渗能力和稳定，甚至可能引发坝体溃决。
三、大坝溃决分析
参照上节重大工程险情分析可知，导致水库大坝溃决的主要因素有以下几方面：①超标准洪水和非常规洪水调度導致的洪水漫坝。②坝体发生垂直于坝轴线的贯穿性横向裂缝或主坝及左岸8#、9#副坝发生防渗体的水平裂缝。③由于各种原因坝体出现滑坡、塌坑、渗水和漏洞时抢护不及时或处置不当。④超标准地震引起坝体地基滑动等。
现根据有关资料，给出几组主坝溃坝数据和有关信息，仅供参考。
岗南水库溃坝时岗、黄区间可能淹没情况见表3-1。溃坝洪水岗、黄区间淹没图见附图。
表3-1 岗南水库溃坝时岗、黄区间可能淹没情况表
水 位（米） 208
相应库容（亿立方米） 13.5
溃 坝 状 况 横向局部瞬时一溃到底
最大洪水流量（万立方米每秒） 28 断面位置 距坝址距离（公里） 地面高程（米） 洪水位（米） 相应時间（分钟）
田 兴 5 137 159 3
李家庄 10 132 134 9.4
沿 庄 15 119 131 16.6
水库泄空时间（小时） 5.3
说明：入黄库最大流量19万立方米每秒。
以上表摘自《岗南水库调度运用工作手册》。
洪水影响范围包括：石家庄市、衡水市、沧州市、天津市的城市及广大地区，涉及北京市、多条交通干线、华北油田等工业基地。此次溃坝风险分析情况见表3-2。
表3-2 岗黄两库溃坝风险分析表
水库
名称 淹没
面积
（km2） 淹没
耕地
（万亩） 市县
个数
（个） 城镇
个数
（个） 人口
（万人）
工农业产值
（亿元） 溃坝流量
（万m3/s）
岗南
黄壁庄
17200
1610
36
366
1130
1070 15.00
9.00
注： 因岗黄水库雨情、工情变化，表中数据仅供参考
四、 影响范围内有关情况
岗南水库地理位置十分重要，岗南水库的防洪安全与黄壁庄水库紧密相连，一旦失事，将引起连锁反应，势必打乱整个海河流域南系的防洪部署。首当其冲遭灾的就是下游60公里处的省会石家庄市，使这座具有200多万人口的政治、经济、文化、工业和交通重镇遭到灭顶之灾，而且冲毁朔黄、京广、京九、津浦等铁路干线和京深高速、津石高速、京沪高速、307国道、107国道、106国道等公路干线以及通讯光缆干线（铁路防洪安全标准为300年一遇，铁路桥行洪安全流量为16500m3/s），淹没大港油田、华北油田等重要工矿设施，同时使下游30多个县市、1000多万人口、1800万亩耕地遭受严重灾害。若滹沱河北大堤不保，将直接威胁京、津两市的安全，后果不堪设想。
【关键词】重大险情 大坝 危害性
一、水库基本情况简介
岗南水库位于子牙河系滹沱河中游平山县岗南镇，是河北省辖第一大库。控制流域面积15900平方公里，现状总库容17.04亿立方米，是以防洪为主，兼顾灌溉、发电等综合利用的大（I）型水利枢纽工程。岗南水库与下游28公里处的黄壁庄水库梯级开发，联合运用，可基本控制滹沱河山区洪水。岗、黄两库不仅担负着省会石家庄和下游铁路、公路、华北油田及冀中平原的防洪保护任务，同时还向该地区提供农业、工业和城市供水，其地理位置和作用都十分重要。
二、重大工程险情分析
2.1 可能导致水库工程出现重大险情的主要因素分析
⑴ 大坝发生严重裂缝、滑坡、管涌及渗漏时，可能引发大坝险情。
⑵ 发生大洪水时，由于溢洪道启闭设备失灵可能危及大坝安全。
⑶ 超设防标准地震导致大坝严重裂缝、基础破坏危及大坝安全。
⑷ 战争或恐怖事件等人为破坏引发水库大坝安全险情。
⑸ 水库上游中小型水库溃坝，造成超标准洪水危及大坝安全。
2.2 可能出现重大险情的种类、易发部位及程度分析
⑴洪水漫坝
漫坝易发部位为主、副坝防浪墙所留豁口处。根据水库工程管理的实际需求，为便于大坝上游侧的大坝维修、监测、输水洞及泄洪洞进口闸门启闭或维修等工作，个别坝段坝顶防浪墙留有检修通道豁口，计有9个共长30.5米，一旦预测来较大洪水，需采取临时封堵措施。相对浆砌石防浪墙挡水，这些临时封堵部位的防护是薄弱环节。
⑵地质和地震灾害引发大坝裂缝、沉陷、渗漏、滑坡或地基滑动
土坝地质和震害的主要表现形式有：裂缝、沉陷、渗漏、滑坡和地基滑动等。结合岗南水库工程状况，预估可能发生地质、地震灾害的种类、易发部位主要有：①主坝上游坝坡在桩号0+720～0+780 段塌滑。因在该段高程166.0～171.0m范围，粘土斜墙上游保护料原设计为砂砾料，但在施工中却采用坝前淤积的细砂、粉砂代替，干砌石护坡下面存在约30cm的细砂层，这种均匀饱和松细砂，当承受地震荷载时，很易液化失去抗剪能力，导致上部护坡局部失稳塌滑，进而可能影响粘土斜墙安全。②左岸6#副坝、10#副坝基岩分别有F1、F2断层通过，当承受地震荷载时，可能出现贯穿性裂缝。③右岸2#副坝基岩有一条破碎带及F3、F4两条断层通过，同时有各种岩脉穿插，当承受地震荷载时，可能出现多条贯穿性裂缝或塌陷。④主坝坝体较高，抗震能力较差，特别是主坝右岸河谷岸坡较陡，地震时相应容易在接合部位出现横向裂缝。⑤左岸0#副坝与第一溢洪道的连接处，若出现不均匀沉降过大，易造成接合处裂缝，可能出现集中渗流。⑥输水洞、泄洪洞、两个溢洪道建筑物，震害可能为伸缩缝被拉裂、结构变形及边墙、底板、闸墩（尤其第一溢洪道闸墩质量较差）出现裂缝等。⑦水库蓄水投入运用以来，高水位时左岸3#、4#、10#副坝、右岸0#、2#副坝等部分坝段坝基曾出现渗漏水现象，其中右岸0#、右岸2#、左岸10#副坝较为严重，除险加固虽对右岸0#坝段进行了帷幕灌浆，但效果有待观察。⑧从原始资料看，由于冬季施工的缘故，左岸5#、8#、9#副坝及右岸1#、4#副坝工程质量较差，其中左岸8#、9#副坝早期曾出现过裂缝。
⑶ 漂移物撞击事件导致泄洪设施启闭失灵或泄量失控
上游大体积漂移物撞击事件对水库水工建筑物的危害主要是破坏水库泄洪建筑物的安全运行。上游大体积漂移物撞击事件有可能直接造成水库泄洪设施的闸门变形、破损，亦有可能堵塞泄洪通道甚至破坏溢洪道建筑物结构。溢洪道的闸门变形、破损将可能导致闸门启闭失灵或泄量难以控制，泄洪通道堵塞或溢洪道建筑物结构破坏将导致泄量失控。
⑷ 恐怖袭击或爆炸造成水库建筑物的破坏
恐怖事件不但有可能破毁泄洪建筑物特别是溢洪道的启闭设施，也有可能针对水工建筑结构。恐怖事件可能造成水库大坝及泄洪建筑物的局部破损，水库高水位时若处置不当或不及时，有可能诱发水工建筑物的严重破损，造成灾害和损失。
2.3 可能出现的重大险情对水库工程安全的危害程度分析
洪水漫顶引起水库大坝的破坏通常为垮坝，后果将不堪设想；坝体裂缝尤其是防渗体的水平裂缝和垂直于坝轴线的横向裂缝危险性大，一旦贯穿坝身，在高水位下有可能引起溃坝；坝体上游护坡保护料存在的均匀细砂层，在地震力和孔隙水压力共同作用下，可使砂质基础液化，失去承载力，易导致坝体上游护坡局部滑坡、坍塌；坝体发生较大滑坡、塌坑时，若抢护不及时，在风浪淘刷或暴雨冲刷下将会迅速扩延，影响坝体局部抗渗能力和稳定，甚至可能引发坝体溃决。
三、大坝溃决分析
参照上节重大工程险情分析可知，导致水库大坝溃决的主要因素有以下几方面：①超标准洪水和非常规洪水调度導致的洪水漫坝。②坝体发生垂直于坝轴线的贯穿性横向裂缝或主坝及左岸8#、9#副坝发生防渗体的水平裂缝。③由于各种原因坝体出现滑坡、塌坑、渗水和漏洞时抢护不及时或处置不当。④超标准地震引起坝体地基滑动等。
现根据有关资料，给出几组主坝溃坝数据和有关信息，仅供参考。
岗南水库溃坝时岗、黄区间可能淹没情况见表3-1。溃坝洪水岗、黄区间淹没图见附图。
表3-1 岗南水库溃坝时岗、黄区间可能淹没情况表
水 位（米） 208
相应库容（亿立方米） 13.5
溃 坝 状 况 横向局部瞬时一溃到底
最大洪水流量（万立方米每秒） 28 断面位置 距坝址距离（公里） 地面高程（米） 洪水位（米） 相应時间（分钟）
田 兴 5 137 159 3
李家庄 10 132 134 9.4
沿 庄 15 119 131 16.6
水库泄空时间（小时） 5.3
说明：入黄库最大流量19万立方米每秒。
以上表摘自《岗南水库调度运用工作手册》。
洪水影响范围包括：石家庄市、衡水市、沧州市、天津市的城市及广大地区，涉及北京市、多条交通干线、华北油田等工业基地。此次溃坝风险分析情况见表3-2。
表3-2 岗黄两库溃坝风险分析表
水库
名称 淹没
面积
（km2） 淹没
耕地
（万亩） 市县
个数
（个） 城镇
个数
（个） 人口
（万人）
工农业产值
（亿元） 溃坝流量
（万m3/s）
岗南
黄壁庄
17200
1610
36
366
1130
1070 15.00
9.00
注： 因岗黄水库雨情、工情变化，表中数据仅供参考
四、 影响范围内有关情况
岗南水库地理位置十分重要，岗南水库的防洪安全与黄壁庄水库紧密相连，一旦失事，将引起连锁反应，势必打乱整个海河流域南系的防洪部署。首当其冲遭灾的就是下游60公里处的省会石家庄市，使这座具有200多万人口的政治、经济、文化、工业和交通重镇遭到灭顶之灾，而且冲毁朔黄、京广、京九、津浦等铁路干线和京深高速、津石高速、京沪高速、307国道、107国道、106国道等公路干线以及通讯光缆干线（铁路防洪安全标准为300年一遇，铁路桥行洪安全流量为16500m3/s），淹没大港油田、华北油田等重要工矿设施，同时使下游30多个县市、1000多万人口、1800万亩耕地遭受严重灾害。若滹沱河北大堤不保，将直接威胁京、津两市的安全，后果不堪设想。