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，由于洪水遠遠超過設計標準，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，進庫洪水比最大庫容多2億m3，最大進庫流量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，洪水有不可預見性，嚴格按調(diào)度規(guī)定調(diào)度，泄洪設施處于良好狀況均十分重要。大壩洪水設計標準、安全超高、水庫調(diào)度、泄洪設施可靠等因素對大壩防洪安全至關重要。

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。大壩未設齒墻，也未進行基礎灌漿。關于圣弗蘭西斯壩的潰決原因，事故陪審團的裁決報告結(jié)論認為：圣弗蘭西斯壩的潰決并非由于壩的斷面設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，而壩的設計未能和低劣的地基條件相適應，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，應采取工程措施進行改良，達到建壩和保證長期穩(wěn)定運行的條件。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300億法郎，約是工程投資的52倍。當時全世界已建的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)查委員會進行事故調(diào)查、鑒定，并由法庭進行審理。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力作了復核，還對拱的獨立工作工況進行了校核，對左岸重力墩也進行了復核，在拱圈單獨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識。但壩工界絕大多數(shù)專家都認為壩基內(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計及所用筑壩材料等方面并沒有錯誤，而真正導致大壩最終出事故的實際上是地質(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，那么工程建設將會獲得成功。反之，輕者會延誤工期，導致投資增加；重者無法正常運營，或者失去效益；更有甚者，水利工程突然損毀，給國家建設和人民生命財產(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項目的這些最基礎性的工作，將直接影響到水利工程建筑的經(jīng)濟效益、安全性、可靠性、穩(wěn)定性和正常運營，一定不可以掉以輕心。通過調(diào)查和研究，進行預測這些地質(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，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)濟建設做貢獻。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)標準，準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

[1]王應全.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