我国水电站大坝事故分析与安全对策.docx

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我国水电站大坝事故分析与安全对策

编号：

SY-AQ-09838

我国水电站大坝事故分析与安全对策

DamaccidentanalysisandsafetycountermeasuresofhydropowerstationsinChina

（安全管理）

单位：

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审批：

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日期：

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我国水电站大坝事故分析与安全对策

导语：

进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。

在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。

　　摘要：

对水电站大坝事故的反馈分析表明，大多数事故与设计阶段的失误、施工过程遗留下的隐患、运行管理中的差错等因素有关。

应强化设计、施工、运行全过程的风险意识和安全管理。

对运行中的大坝要坚持实施定期检查，及时维修加固和改造，认真进行安全注册，严密制定汛期和低水位时的防范措施，加大科研力度和开展险情预计，以防止重大事故的突然发生。

　　关键词：

水电站大坝；大坝失事；溃坝；大坝安全

　　我国是世界坝工大国，修建了8万多座坝，水库总库容约4700亿m3，这些工程兴利除害，为国民经济发展发挥了巨大作用。

我国由电力部门负责管理的130多座水电站大坝，从数量上看，虽然只占全国筑坝总数的很小一部分，但在国计民生中却占有特别重要的地位，这130多座水电站的装机容量，约占全国水电总装机的60%。

在130多座大坝中大多数为高坝大库，总库容约2000亿m3，这些大坝的安全，不仅直接影响到水电站自身发、供电效益的发挥，并与下游人民的生命财产、国民经济建设命脉乃至生态环境密切相关。

水电站大坝与世界上所有建筑物一样，都有一个建成使用、渐趋老化直到消亡的过程，人们奋斗的目标，就是要对这一过程实行有效的控制，延长大坝的正常使用年限，避免大坝溃决失事造成巨大灾难。

大坝溃决失事是一种突发性事件，当其发生时已无法挽回，但引起大坝溃决失事的原因，是有规律可寻的，多数大坝的溃决失事，是某些不安全因素由量变发展到质变的结果。

如何从大坝已经发生的一些事故中，总结出经验教训，及时采取对策，消除大坝的病害和隐患，防微杜渐，防患于未然，这是摆在广大坝工建设和管理人员面前的重大课题。

　　1主要事故回顾

　　我国20世纪70年代河南板桥、石漫滩两座水库溃坝，给社会和人民带来极大灾难；20世纪90年代青海沟后水库溃坝，再次造成巨大损失。

这3座水库溃坝事件，留下了让人们永远难忘的深刻教训。

多年来，我国大、中型水电站大坝虽未发生溃坝失事，但重大工程事故却多次出现，个别装机容量较小的大坝，也曾溃决失事。

现将1961至1998年之间，水电站大坝发生的21起事故。

前事不忘，后事之师，认真分析这些事故的原因，从中吸取深刻教训，无疑是非常必要的。

　　2事故原因分析

　　科学技术发展到今天，人们还不能驾驭洪水和地震，无法杜绝自然灾害的破坏，做不到确保大坝的绝对安全。

但对大坝事故的反馈研究表明，绝大多数事故与人们的主观认识不足或工作失误有关。

现结合上述典型事故，按设计、施工和运行三个阶段，对事故原因作概略的分析。

　　2．1设计阶段的失误

　　在设计阶段，坝址确定、总体布置、坝型选择、洪水演算等重大问题的决策若有失误，将会给建成以后的大坝，带来难以更改的先天不足，甚至铸成重大事故。

实践证明，黄龙滩、白山等工程的总体布置，对泄洪水雾飘移危害认识不足，厂房和开关站置于水雾密集区，又无有效防范措施，这是造成这两起水淹厂房事故的重要原因。

选用单支墩大头坝型时，对温度应力的影响程度、上游面裂缝可能产生的危害，和对混凝土强度的要求等问题，分析研究深度不够，致使已建成的几座单支墩大头坝，几乎都受到大型贯穿裂缝的困扰。

梅山连拱坝在勘测选址时，对右岸的地质、地貌判断失当，将右岸坝基置于一个三面临坡的单薄山脊处，而右坝座基岩被三组裂隙交叉切割，破坏了岸体的整体性，这就为库水渗入，裂隙扬压力增加，抗剪强度降低，引起坝体侧向错动创造了条件；在右岸裂隙发育区，未设置排水孔排水减压，导致渗压聚集到十分巨大的程度，最终超过抗滑力而发生基岩错动，这一失误的教训，对于其它类似大坝都有借鉴作用。

纪村坝基红层以粘土质粉砂岩为主，粘土矿物中亲水性强、分散性和膨胀性大的蒙脱石含量高，坝基有多条断层穿过，坝前库水在低水位时受附近黄铁矿矿化带影响呈强酸性，对坝基红层有强烈侵蚀作用，由于前期勘探工作深度不够，未能查清这些重要工程地质和水文地质问题；在设计中对红层遭受破坏的机理认识不足，对于一定深度内的断裂构造带的渗漏破坏问题，没有给予应有的重视，当7号坝段基坑开挖发现断层多处夹泥且有泉水出露时，只用深为80cm的常规混凝土塞处理，运行实践反馈说明，这一措施没有见效。

喀什一级大坝位于高地震烈度区，而粘土斜墙坝的抗震性能差，原设计在选择这种坝型时，未能对其抗震性能作出科学论证，同时又不适当地将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，使大坝迎水面滑落库中。

　　2．2施工阶段遗留下的隐患

　　施工是实现设计蓝图的重要阶段，从基础开挖、坝体浇筑、设备安装到竣工清理的一道道工序中，某一道工序出现失误，都可能遗留下产生事故的隐患。

湖南镇大坝12号坝段坝踵部位基础开挖时，尚有超过20m2的缓倾角裂隙覆盖层未予撬除就抢浇基础薄层混凝土，并受到周围基础开挖放炮的震动影响；当坝体混凝土浇筑到一定高度后该坝段留作施工导流过水缺口，后在长期间歇的混凝土上快速浇筑上部坝体，一、二期冷却工序未能跟上，没有达到稳定温度即进行甲、乙纵缝灌浆，导致纵缝张开0。

6～1。

0mm，使上游面坝基垂直应力受到损失，这些因素致使12号坝段帷幕前坝基面和浅层基岩成为渗流畅通的薄弱部位，是帷幕在高水头作用下失稳的重要原因。

凤滩大坝溢流面混凝土墩未清理，天桥大坝检修平台施工门封堵不严，都造成水淹厂房的重大事故。

白山大坝基础帷幕前的钻孔，在施工时没有灌浆也未封堵，这一遗忘险些造成重大损失。

柘林泄洪放空洞左孔检修门槽的破坏，主要原因是未按图纸施工，没有将护角板（水封座板）与主轨用螺栓穿孔连接起来并整体封焊，而是将护面板切割成槽形插在螺栓处，且未封焊；其次是二期混凝土质量差，在长期泄洪水流的冲击振动和护角板与二期混凝土之间渗压的作用下，导致护角板翘起破坏。

纪村坝基红层迅速泥化、软化的一个重要原因，是施工中的失误和事故，该坝坝基开挖时部分坝段欠挖1m左右，遗留下渗透性大的表层破碎岩石；在接近建基面30～50cm范围未按要求用人工撬挖，仍放炮松动，造成软弱红层表面裂隙增多；浇筑基础混凝土前，曾用高压水冲洗建基面；有部分坝段未及时浇筑基础层混凝土，致使建基面长期暴露经受日晒、雨淋、水泡，使红层遭受一定程度的破坏；7号坝段上游侧固结灌浆时由于下游侧基础层混凝土仅厚0。

75～1。

0m，龄期仅10d，灌浆压力也未能适当控制，结果造成下游侧基岩抬动，基础层混凝土产生大面积X型裂缝，缝长达33。

5m，最大缝宽达5mm，未作彻底处理即在其上继续浇筑混凝土，这一事故与该部位红层恶化有着直接关系。

龚嘴大坝尾水部位4。

7万m3施工弃碴未予清除，不仅抬高尾水位降低了发电厂房的防洪标准，也是形成淘刷两岸侧墙破坏力的主要因素之一。

喀什一级大坝在1982年前施工中，无论是坝体还是防渗斜墙，都未进行碾压，相对密度低，强震时容易液化和沉陷，是1985年大坝整体破坏的原因之一。

　　2．3运行管理中的诸多问题

　　相对于设计和施工阶段，运行阶段是受益阶段，但在发挥工程效益的过程中，一定要贯彻安全第一的方针，否则，从长远观点和全局利益考虑，不仅不能获得效益，反而可能会造成重大灾害，或者使大坝遭受严重损坏。

佛子岭大坝1969年的漫坝事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，不了解洪水出现的随机特性，汛期不适当地抬高运行水位，减少了防洪库容。

陈村大坝1977～1979年下游面大型水平裂缝明显扩展，坝体严重受损的一个重要原因，也是因为片面追求下游的灌溉效益，在这几年之内，当地天气干旱，来水量少，大坝长期遭遇低水位与高温、低温组合的不利运行荷载，当库水位已下降至死水位时，仍敞开中孔放水，使库水位在3年中有720d低于死水位，坝顶向上游的位移量逐步加大，造成下游面水平裂缝不断扩展。

运行管理中的一些疏忽或失误，往往直接造成事故，带来重大损失，如佛子岭大坝1969年汛期提升闸门的关键时刻，闸门开启2／3时电源中断，因无备用电源，闸门不能全开，影响了泄洪，是造成洪水漫坝事故的原因之一。

回龙山大坝因为无可靠电源和闸门操作不规范，先后两次造成洪水漫过闸门顶。

喀什一级大坝1998年泄洪时，在闸门提起过程中因输电杆倒杆失电，又无备用电源，使闸门开度不足，影响泄洪能力，这是该坝洪水漫坝导致溃坝的一个重要原因。

黄龙滩、天桥等大坝泄洪时水淹厂房，与设计、施工中的一些失误固然有关，但运行人员思想麻痹，安全检查不严，防范措施不周，水情预报不准，排水泵运转失灵，备用电源中断等方面的问题，也是造成事故的一些原因。

当大坝已有严重缺陷急需补强加固时，管理人员的掉以轻心或者方案长期不定，往往会贻误时机造成损失，如丰满大坝施工质量差，运行年代长，遭受冻融破坏严重，混凝土老化脆弱，需要及时维护和补强加固，电厂曾多次申报，但因方案久议不决，资金来源渠道不畅等原因，未能防范在先，直到溢流面混凝土1986年大面积冲刷破坏后，才被迫承险抢修。

大坝加固方案缺乏科学论证，也有可能达不到加固目的，如新丰江大坝1962年地震破坏之前，1960年曾发生过地震，研制加固方案时，对设计抗震荷载和抗震措施分析研究得不够，加固后1962年地震时仍受到破坏，1962年的加固措施也有一些不合理的地方，有待进一步探讨和研究。

喀什一级大坝1985年被地震严重损坏后，为了能在短时段内恢复发电，只对大坝做了修复，受损闸体未做根本处理，给1998年大洪水泄洪时遗留下重大隐患，是造成溃坝的主要原因之一；1998年溃坝后修复设计方案中，未将坝顶防浪墙与粘土心墙连接起来，1999年特大洪水时水位超过粘土心墙顶0。

63m，洪水已经漫坝，只是历时较短，才未再次造成洪水漫坝导致溃坝的严重事故。

　　3对策

　　自20世纪80年代以来，我国政府以及坝工界广大科技人员，为确保水电站大坝的安全，努力探索，勇于实践，将国外先进经验与我国国情相结合，采取了一系列重大举措，取得了显著的成效。

随着社会的发展和公共安全观念的普及，对水电站大坝的安全可靠性，有了更高的要求。

本文在总结10多年来工作的基础上，参照国际上大坝安全技术的最新发展情况，归纳出以下6条安全对策。

　　3．1强化风险意识，加强法制建设

　　实践证明，大坝的建设和管理，必须转换传统观念，强化风险意识。

首先，要对大坝的特殊性有充分的认识，水电站大坝是一种特殊建筑物，其特殊性，一方面体现在大坝一旦失事，将给下游造成无可挽回的重大灾难；另一方面，与一般建筑物相比较，大坝的体量庞大，边界约束条件复杂，在勘测设计中坝体本身及其地基的许多性能和技术参数，还难以准确查明和确定，有的坝型如土石坝的设计还需以经验为主，大坝施工周期一般较长，干扰因素多，难以完全达到设计蓝图的要求，建成后的大坝，不仅长期承受水压力、渗压力等巨大荷载，并不断遭受到渗流、溶蚀、冲刷、冻融等有害作用，还有可能遭遇特大洪水和地震的破坏，因此，每座大坝实际上都存在一定的失事风险，对于习惯于按确定论思考问题的我们来说，对此要有一个清醒的认识。

其次，大坝的安全应在设计、施工和运行每个环节都得到保证，这是强化大坝风险意识的另一个重要问题。

如前所述，设计、施工和运行中的任何失误和疏忽，都将影响到大坝的风险度，都有可能酿成大祸；这三个阶段是一个连贯的整体，必须加强全过程安全管理，相互之间应按照有关技术规程和规范，加强协作，