國內(nèi)外水利工程事故原因分析

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摘要：近年來，水利施工隊(duì)伍對安全生產(chǎn)日益重視，安全生產(chǎn)保證率逐步提高，但是仍有一些安全隱患和危險因素存在于各類施工現(xiàn)場，很多危險源沒有徹底根治和真正控制，導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故時有發(fā)生。本文匯集了國內(nèi)外一些典型的水利工程事故，客觀分析了安全事故發(fā)生的原因，提出了防范安全事故的措施。

關(guān)鍵詞：水利工程；大壩安全管理；大壩失事；地質(zhì)條件

1國內(nèi)外典型水利工程事故

1.1板橋、石漫灘水庫大壩失事

板橋水庫位于洪汝河上游，大壩為黏土心墻砂殼壩，壩高24.5m，長2020m。水庫最大庫容4.92億m3。石漫灘是一座均質(zhì)土壩，最大壩高25m，壩頂寬5m，長500m，水庫最大庫容0.47億m3。1975年8月8日，由于洪水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，位于暴雨中心的板橋、石漫灘、田崗水庫相繼垮壩失事。1975年8月的這次暴雨在板橋水庫上游，3d降雨1030mm，進(jìn)庫洪水比最大庫容多2億m3，最大進(jìn)庫流量13000m3/s，為水庫最大泄洪量的8倍。8月7日夜，水位急劇上漲，8日零時20分，洪水超過防浪墻，防浪墻被沖倒，板橋大壩砂殼首先被沖走，接著翻過大壩的激流淘空壩腳，最后大壩垮掉。值得注意的是暴雨發(fā)生前的幾個月中，河南南部正出現(xiàn)旱情，農(nóng)田缺水，大部分水庫蓄水位很低，不能滿足灌溉和供水的需求。8月4日該地區(qū)受臺風(fēng)影響開始降雨，各地水庫紛紛蓄水，抬高水位。用于抗旱，這個蓄水過程持續(xù)到8月7日。暴雨區(qū)內(nèi)的大中型水庫攔蓄洪水45億m3，約為洪水總量的1/3，降低了后續(xù)削減洪峰、攔蓄洪量的能力。三條水系同時出現(xiàn)特大洪水，大大超過水庫蓄洪和河道泄洪能力，板橋水庫水位很快上升到最高蓄水位，超過警戒水位，這時需要緊急開啟溢洪道閘門，可是水庫泄洪道閘門銹死，無法開啟，造成失事。板橋、石漫灘水庫大壩失事警示，洪水有不可預(yù)見性，嚴(yán)格按調(diào)度規(guī)定調(diào)度，泄洪設(shè)施處于良好狀況均十分重要。大壩洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、安全超高、水庫調(diào)度、泄洪設(shè)施可靠等因素對大壩防洪安全至關(guān)重要。

1.2美國的圣弗蘭西斯壩

圣弗蘭西斯壩位于加利福尼亞州洛杉磯市附近的圣弗蘭西斯溪上，水庫為洛杉磯市供水，是一座實(shí)體重力壩，平面上呈拱形布置。壩高62.5m，頂寬5m，底寬53.4m，庫容4700萬m3。工程于1924年4月開工，1926年5月建成。1928年3月12日午夜突然潰決，約70min內(nèi)庫水全部泄出，滔滔洪水以排山倒海之勢推向下游，造成重大損失，該大壩是迄今為止所有失事重力壩中最高的一座。升弗蘭西斯壩坐落在云母片巖（左岸約占壩基2/3）和紅色礫巖（右岸約占壩基1/3）的壩基上，兩種巖層的接觸部分為一斷層，大壩跨在斷層上。右岸地基的紅色礫巖有遇水軟化崩解的特性。大壩未設(shè)齒墻，也未進(jìn)行基礎(chǔ)灌漿。關(guān)于圣弗蘭西斯壩的潰決原因，事故陪審團(tuán)的裁決報告結(jié)論認(rèn)為：圣弗蘭西斯壩的潰決并非由于壩的斷面設(shè)計錯誤或者所用筑壩材料的缺陷，而是由坐落的地基巖層的破壞所造成的。壩所坐落的地基巖石質(zhì)量低劣，而壩的設(shè)計未能和低劣的地基條件相適應(yīng)，是造成事故的全部或部分原因。壩基地質(zhì)條件是保證大壩安全的重要條件，壩基必須有足夠的承載力、抗滑穩(wěn)定性、滲透穩(wěn)定性。壩址選擇時必須充分論證，對于局部不能滿足要求的選定壩址，應(yīng)采取工程措施進(jìn)行改良，達(dá)到建壩和保證長期穩(wěn)定運(yùn)行的條件。對壩基巖體遇水會膨脹或泥化軟化的、有淺層或深層抗滑穩(wěn)定問題的，特別要謹(jǐn)慎對待。

1.3法國馬爾帕塞拱壩的失事

馬爾帕塞拱壩位于法國東部萊郎河上，壩址距出?？?4km，專為附近70km范圍內(nèi)供水、灌溉和防洪等需要而建成。該壩由法國著名的柯因-貝利艾公司設(shè)計，是一座雙曲薄拱壩，壩高66m，壩頂長223m，拱圈中心角135°，壩頂厚1.5m，拱冠梁底厚度6.76m。左岸有帶翼墻的重力推力墩，長22m，厚6.5m，到地基面的混凝土最大高度為11m，開挖深度6.5m。在壩頂中部設(shè)無閘門控制的溢洪道。壩基為片麻巖。壩址范圍內(nèi)有兩條主要斷層：一條為近東西向的F1斷層，傾角45°，傾向上游，斷層帶內(nèi)充填含粘土的角礫巖，寬度80cm；另一條為近南北向的F2斷層，傾向左岸，傾角70~80°。工程于1952年開工，1954年全部建成。水庫庫容5100萬m3。土石方1.8萬m3，混凝土4.8萬m3，工程總投資僅5.8億法郎。水庫建成后，歷時4年一直未蓄滿水。1959年12月，由于連降暴雨，水庫首次蓄滿，大壩突然潰決失事，造成421人死亡，100余人失蹤，有2000多戶居民流離失所，財產(chǎn)損失達(dá)300億法郎，約是工程投資的52倍。當(dāng)時全世界已建的600多座拱壩中，它是第一座失事的現(xiàn)代雙曲拱壩，也是直到當(dāng)時拱壩建筑史上唯一一座瞬間幾乎全部破壞的拱壩。法國政府先后三次組織調(diào)查委員會進(jìn)行事故調(diào)查、鑒定，并由法庭進(jìn)行審理。1962年夏對外公布官方的最終報告，委員會委托法國電力公司對大壩應(yīng)力作了復(fù)核，還對拱的獨(dú)立工作工況進(jìn)行了校核，對左岸重力墩也進(jìn)行了復(fù)核，在拱圈單獨(dú)作用下重力墩是安全的。沖走的附有基巖的大量混凝土塊，均未發(fā)現(xiàn)混凝土與巖石接觸面有破壞跡象，混凝土質(zhì)量良好，由此判斷，壩失事是由壩基巖石引發(fā)的。委員會認(rèn)為，水的滲流在壩下形成的壓力引發(fā)了第一階段的破壞。馬爾帕塞壩失事至今已50多年，其失事的原因一直未取得完全一致的認(rèn)識。但壩工界絕大多數(shù)專家都認(rèn)為壩基內(nèi)過大的孔隙水壓力引發(fā)壩肩失穩(wěn)是造成失事的主要原因。馬爾帕塞拱壩的失事警示，必須十分重視壩肩穩(wěn)定問題，重視不利地質(zhì)構(gòu)造和長期運(yùn)行的滲透水壓力對壩肩穩(wěn)定的不利影響。

2針對本文所列舉水利工程事故的觀點(diǎn)看法

根據(jù)上述列舉的水利工程事故的例子不難發(fā)現(xiàn)：很多時候壩的斷面設(shè)計及所用筑壩材料等方面并沒有錯誤，而真正導(dǎo)致大壩最終出事故的實(shí)際上是地質(zhì)條件的缺陷。因而我們從中得到的啟示：重視水利工程的地質(zhì)條件，并對水利工程周邊地區(qū)周密調(diào)查研究，充分掌握了工程區(qū)地質(zhì)條件規(guī)律，那么工程建設(shè)將會獲得成功。反之，輕者會延誤工期，導(dǎo)致投資增加；重者無法正常運(yùn)營，或者失去效益；更有甚者，水利工程突然損毀，給國家建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全帶來危害。水利工程的地質(zhì)條件勘探工作是國家重大水利工程建設(shè)項(xiàng)目的這些最基礎(chǔ)性的工作，將直接影響到水利工程建筑的經(jīng)濟(jì)效益、安全性、可靠性、穩(wěn)定性和正常運(yùn)營，一定不可以掉以輕心。通過調(diào)查和研究，進(jìn)行預(yù)測這些地質(zhì)條件和現(xiàn)象發(fā)育的規(guī)模、發(fā)展的速度以及將來的趨勢，并且提出一定的工程技術(shù)規(guī)劃設(shè)計和措施來防止或者減弱這些變形對水利工程造成的破壞。有利于我國的水利工程建設(shè)，有利于充分的發(fā)揮我國水利工程的重要作用為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做貢獻(xiàn)。大壩安全管理就是要防患于未然，大壩安全定期檢查是重要技術(shù)手段，大壩安全性評價是大壩安全定期檢查的重要技術(shù)過程。大壩安全性評價要緊緊抓住曾引起大壩失事或事故的直接技術(shù)原因作為評價要素，確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確評價大壩的安全狀況。壩安全管理的目的是要杜絕潰壩，防范漫壩、水淹廠房等惡性事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]王應(yīng)全.地質(zhì)條件對水利工程的影響分析.

[2]張秀麗.國內(nèi)外大壩失事或水電站事故典型案例原因匯集.

作者:蔡育杰 單位:青海大學(xué)