第1篇　风险与风险管控

第1章　绪言

水是重要的自然资源和战略物资,也是重要的可再生清洁能源。水利水电工程是国民经济的重要基础设施。由于水资源短缺、分布不均,水旱灾害频繁,生态环境脆弱、水污染严重,我国面临繁重的防治水旱灾害、水污染治理和兴修水利水电工程的任务。

新中国成立以来,我国水利水电事业经历了两个大发展时期：一为1958年“大跃进”时期,全民大办水利,在地势相对比较平缓的中东部地区建设了56000多座以中小型水库和土石坝为主的水利水电工程,为我国农业及水利事业的发展奠定了基础,也遗留下约1/3病险水库。二为改革开放30多年,为适应我国经济高速发展的需要,以水资源可持续利用为原则,兴利除害相结合,开源节流并重,防洪抗旱并举,建设了一大批防洪、节水、灌溉、供水、生态、航运、渔业、水土保持、生态环境及调水工程,取得了瞩目的成就,同时也建设了一大批高坝大库和大型水电站工程,水利水电建设进入第二次飞跃发展阶段。

截至2013年,全国水库从新中国成立前的20多座增加到9.8万座；累计新修加固堤防26万km,初步形成了七大江河的防洪体系；全国供水能力增加到5800亿m3,其中城市供水470亿m3,供水普及率达96.8%,累计解决农村1.2亿人、13亿头牲畜的饮水困难；灌溉面积发展为6134万hm2,基本形成全国农田灌排体系；初步治理水土流失,治理面积增加到108万hm2；城市污水日处理能力增加到10300万m3；水电装机容量从36万kW增加达2.8亿kW,完成447个农村初级电气化县建设,其中水利系统装机占全国电力总装机容量的35.7%。

建设了三峡、小浪底、尼尔基、右江百色、澧水皂市、紫坪铺等一大批水利枢纽,其中三峡枢纽发挥了防洪、发电、航运等重大作用,混凝土重力坝坝高181m,坝顶长2309.47m,库容393亿m3,可使荆江堤防的防洪能力从10年一遇提高到100年一遇洪水,年单向通航能力5000万t,装机2240万kW,是当今世界上装机规模最大的综合利用水利枢纽。

我国调水工程不论数量或规模在世界上均属一流水平,其中南水北调工程不论调水能力还是干线长度均比一些调水大国相应工程规模大、长度长(表1.1-1)。

我国水能资源蕴藏量6.8亿kW,可开发的水能资源3.78亿kW,不论蕴藏量、可开发量均占世界第一位。

改革开放30多年来,在流域统一规划的前提下,为适应国民经济发展需要,充分利用水能资源,积数十年水电建设经验,除三峡外还高速兴建了一批高坝大库,如小湾、白鹤滩、溪洛渡、锦屏等,不仅水电站数量和装机居世界前沿,而且各种类型大坝高度及技术水平也在国际上处于一流或领先水平(表1.1-2)。截至2013年,已装机2.4亿kW,占蕴藏量总量的35%,占可开发储量的64%(表1.1-3)。在确保生态环境要求并与能源需求相适应的前提下,我国的水电事业仍有一定发展潜力。

30多年来水利水电建设成绩巨大,我国已是当今水利水电建设大国,我国水利水电工程技术水平位于世界前列。

随着一大批大型水利水电工程的建成投产,已建工程的数量剧增,我国将面临更为繁重的运行管理任务。

水利水电工程建设是局部改变水土条件、打破原有动态平衡、构建新的动态平衡的过程,由于工程外部条件及工程本身的复杂性、人们认识的局限性及其他诸多原因,在工程建设及运行过程中都存在一定风险,特别是最近这一时段的水利水电建设具有下述特点：

(1)随着水利水电事业的发展,具有复杂工程地质和水文地质问题的工程数量明显增多,特别是由于我国水利水电工程建设正向西部发展,复杂的区域地质背景、强震、滑坡、泥石流、岩溶、深厚覆盖层等不良地质问题众多,技术难度越来越大。

(2)气候异常,特大暴雨频发,超标洪水屡见,水文资料的不确定性显现,抗洪形势仍然严峻。

(3)随着城市化进程加快,工业及城市供水矛盾日趋突出,跨流域大范围长距离调水已成为当今水利工程特色,农业与城镇用水矛盾、大范围内水资源平衡等已成为不可回避的问题,节约用水已成为永恒的话题。

(4)淹没占地赔偿难度越来越大,水污染问题越发复杂,由此而引起的社会矛盾和经济压力越来越沉重。

(5)集中高速开发,必要的勘探、设计、试验、研究周期较难保证,管理和人为因素突现。大批水利水电建设项目竣工,特别是重建设轻管理的习俗,以及梯级开发中各电力公司分段分片建设,流域及梯级统一管理有待完善,水利水电工程安全管理日益突出。

(6)随着时间的推移,我国一些水利水电工程步入老年,超期服役,留下安全隐患,虽几经除险加固,但仍存在较大风险。

在我国水利水电事业取得巨大成绩、对我国社会主义建设做出巨大贡献的同时,由于种种原因,也出现了一些问题,甚至溃坝。1962年、1979年、1991年水利部对全国溃坝事件做了统计,据汝乃华、牛运光、解家华等专家分析：

(1)我国1959—2009年的共50年间,溃坝3496座,溃坝率3.9%,平均每年溃坝69.92座,是溃坝较多的国家。

(2)我国溃坝主要集中于1959—1961年和1973—1975年,即“大跃进”和“文化大革命”时代。其中,1959—1961年溃坝463座,占溃坝总数的13.2%；1973—1975年溃坝1241座,占溃坝总数的35.5%,其中1973年一年溃坝554座,为溃坝最多的年份。进入20世纪80年代后,溃坝数量明显减少。

(3)在各种规模的水利水电工程中,小型工程的溃坝数量占溃坝总数的96%,中型工程的溃坝数量占3.9%,大型工程的溃坝数量占0.6%,小型工程安全问题应予高度关注。

(4)在各类水工建筑物问题所引起的溃坝事件中,因坝体自身问题而溃坝的事件占溃坝总数的86.9%。因此,坝体的自身安全是溃坝的主要原因。

(5)施工期间因坝体自身问题而溃坝的比例为26%,施工期坝体的自身安全问题不容忽视。

(6)各类坝型中,土石坝溃坝比例最高,占溃坝总数的93%；相对而言,混凝土坝的溃坝数量较少,仅0.34%,溃坝概率较低。

(7)土坝中均质土坝溃坝数量较多,占土石坝溃坝总数的85.89%,远高于心墙坝、斜墙坝及分区土石坝。

关于土石坝溃坝的原因,不同专家的分类及关注点不一样,结论也不一样。解家华认为土石坝溃坝原因为：洪水漫坝、设计和施工质量、管理不当及其他原因等,其中洪水漫坝占溃坝总数的50.6%,设计和施工质量占38%,管理不当占5.3%。

据1952年对北美206座土石坝事故原因的分析统计：①洪水漫坝占30%；②渗流破坏占25%；③沿坝基埋管壁等接触渗漏破坏占13%；④坝坡滑坡占15%；⑤护坡占5%；⑥其他占7%；⑦原因不明占5%。

相比较,我囯土石坝溃坝事件中因洪水漫坝而溃坝的比例大于国外。

几乎所有专家均认为：洪水漫坝和接触渗流破坏是土石坝溃坝的主要原因。在我国洪水漫坝溃坝事件中,超标洪水占12.9%,泄洪能力不足占34.9%。这就要求我们：在确保各水工建筑安全运行的同时,更关注大坝安全；在大坝安全中更关注土石坝安全；在土石坝安全中更关注洪水漫坝、更关注泄洪能力等问题。

(8)混凝土坝溃坝率仅0.34%,较低。据其原因分析统计：①因基础地质问题而溃坝占45%；②洪水漫坝占35%；③水力学及其他人为问题占20%。另外还有因温度应力和温控问题、碱骨料反应等引起的溃坝。

混凝土坝的地基问题,如万家寨坝基软弱夹层引起的浅层抗滑稳定、李家峡坝基和坝肩稳定；如纪村和沙坡头膨胀岩变形,底板脱空开裂；如新安江软岩及葛洲坝、八盘峡软弱夹层泥化；如城东闸坝扬压力异常等。洪水漫坝问题,如五强溪的洪水漫坝、消力池冲毁。不良水力学问题,如进水口前的立柱漩涡,压力洞室的水锤、明满流过渡,高速水流的冲蚀和空蚀问题。另外,还应关注如丰乐和响水、普定等拱坝在高温低水位期间的坝体变形、坝体裂缝及温控和温度应力问题,关注如鼓后池拱坝混凝土碱骨料反应导致坝体开裂、膨胀、剥蚀甚至废弃等问题。

这说明在关注混凝土坝洪水漫坝问题的同时,也应关注坝基坝肩地质问题、温度控制问题、泄洪消能安全问题和碱骨料问题等。

(9)我国自1985年引进面板坝,至2012年30年来,已建成高度大于30m的面板坝204座。其中1971年沟后面板坝因洪水冲蚀而溃坝,死亡288人,失踪44人,成为震惊中外事件。面板坝溃坝率不高,仅0.5%,但株树桥、白云、茄子山等面板坝曾严重渗漏,天生桥一级、紫坪铺、三板溪、布西等面板曾挤压破坏。据不完全统计,约有20%面板坝在蓄水10年左右时间内因面板漏水而需放空水库处理。鉴于面板坝是刚性面板铺筑于柔性填筑料上的复合材料坝,面板与填筑料之间的变形不协调是这种坝型的根本问题,这就要求我们在关注洪水漫坝、坝体坝基渗流破坏问题外,对面板的工作性态、裂缝发展、止水破坏等问题也予以格外关注。

(10)改革开放以来,我国把安全问题提高到空前的地位,溃坝事件显著减少,但一些中小型工程仍然会出现险情,安全形势依然严峻。如2013年全国有120座大中型水库和1121座小型水库出现险情,5座小型水库垮坝。其中山西省洪桐县曲亭水库系已运行40多年的中型病险水库,2004—2008年除险加固,经省级验收被评为优良工程。2013年2月15日输水涵洞的新老混凝土接头部位垮塌,长300m坝体塌陷,洪水下泄,淹没附近村庄,迫使同蒲铁路8组列车停运,13组列车改道,成为影响巨大的安全事故。

成就与风险并存。建设环境越复杂,技术难度越大,技术起点越高、规模越大、发展速度越快,安全管理越易粗放松懈,风险往往越大。这些风险既包括外部自然与人为管理及环境给水利水电工程带来的影响。也包括水利水电工程对外部环境的影响。这些风险往往表现为技术风险、环境风险、社会风险和投资风险等。面对这些风险,必须强调的是：

(1)水利水电工程施工期虽易发生一些人身伤亡和工程事故,但水利水电行业不是高危行业。

(2)水利水电工程的风险客观存在,风险贯穿于规划、勘测、设计、施工、运行各阶段,风险的危害取决于风险发生概率、严重程度及管控的能力。随着水利水电建设技术的发展,在当今所遇到的技术问题中,已不存在可制约水利水电工程建设的难题,只要精心勘测设计、慎重立项、精心施工、精心管理,搞好风险管控工作,水利水电工程风险是可控的,重大安全事故是可以防范的,水利水电工程的本质安全是可以得到保证的。