【正文】 大壩事故與安全 1949年以來(lái)，我國(guó)的水利建設(shè)取得了令世人矚目的成就，已成為過(guò)我國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但在贊賞成就的同時(shí)，不能忘記了我們的失誤和挫折。壩工可謂世界上水利工程中應(yīng)用最為普遍的工程型式之一，現(xiàn)已壩工事故尤其是以土石壩為例反省我們半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)水利建設(shè)的失誤，重溫我們?cè)?jīng)歷過(guò)的挫折，并對(duì)之進(jìn)行理性的分析和思考，希冀能為當(dāng)今和后世的水利工程者敲響警鐘。 土石壩是世界范圍內(nèi)也是我國(guó)水壩中數(shù)量最多的壩工型式，占總壩工數(shù)量的 90%以上，而且土石壩的建設(shè)歷史悠久，發(fā)生事故的案例也最多，可以說(shuō)所謂大壩安全，主要是指土石壩安全。 土石壩是世界范圍內(nèi)也是我國(guó)水壩中數(shù)量最多的壩工型式，占總壩工量的 90%以上，其建設(shè)歷史悠久，發(fā)生事故的案例最多，可以說(shuō)所謂大壩安全，主要是指土石壩安全。 一、土石壩優(yōu)點(diǎn) 世界絕大多數(shù)國(guó)家中，土石壩都占絕大多數(shù)，中國(guó)的土石壩占世界土石壩總數(shù)的一半以上。這是因?yàn)橥潦瘔斡邢铝袃?yōu)點(diǎn)： ①使用條件廣，能廣泛應(yīng)用各種不同地形、地質(zhì)和氣候條件，任何不良的壩址地基和深層翻蓋層，經(jīng)過(guò)處理后均可填筑土石壩。幾乎所有的土石料都可分區(qū)上壩使用，盡管壩體量比混凝土重力壩大 4～ 6倍，但其在國(guó)外僅為混凝土的 1/15～ 1/20，有些國(guó)家甚至降到 1/30～ 1/70。 ②就地取材，造假低廉。 ③施工速度快。 ④施工導(dǎo)流易解決，拆除圍堰也方便。 ⑤抗震性能好。 ⑥有幾千年的土壩修筑經(jīng)驗(yàn)，且隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科技水平的提高，對(duì)過(guò)去不能解決的一些技術(shù)難題也部分得到解決，更促進(jìn)了土石壩的大量修建。 因此，世界各國(guó)和地區(qū)修建的水壩中以土石壩居多。 二、 1949年至今我國(guó)的土石壩的廣泛建設(shè)（大致可分為 3個(gè)階段） ① 20世紀(jì) 50年代，首先在海河流域的永定河上修建了北京官?gòu)d水庫(kù)、在淮河流域上修建了河南省石漫灘、白沙、南灣、板橋和薄山等水庫(kù)，都是土石壩，壩高在 50m以下。主要以人力為主，輔以少量機(jī)具，施工質(zhì)量較好。由于施工機(jī)具的限制，堆石壩沒(méi)有得到發(fā)展，唯獨(dú)四川獅子灘水電站采用混凝土重力式防滲墻的人工拋填堆石壩。 ② 1958年大躍進(jìn)開始到 70年代，高壩大庫(kù)不斷出現(xiàn)，壩高超過(guò)了 100m，當(dāng)壩型仍以均質(zhì)土壩及粘土或斜墻的砂礫石壩為主。大部分工程仍以人力施工為主，因機(jī)具少。地基處理上開始引進(jìn)混凝土防滲墻，可有效地處理深厚砂礫石覆蓋層，擴(kuò)大了壩址建壩范圍。如北京市密云白河土壩，海南省松濤，云南省毛家村，河北省崗南、黃壁莊、王快、西大洋等大型水庫(kù)土石壩，都是碾壓式土石壩。當(dāng)時(shí)的工程都是在“三邊”（邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工）的情況下進(jìn)行的，特別是小型水庫(kù)在“四不清”（流域面積不清、來(lái)水量不清、庫(kù)容不清、基礎(chǔ)不清）的情況下就動(dòng)工興建。有些工程雖完成，但工程質(zhì)量較叉，“后遺癥”多，留下了許多隱患，造成了大批病險(xiǎn)水庫(kù)。但事務(wù)要一分為二地看，這一大批水庫(kù)，若不在這一高潮中興建，以后也許就上不去了。因此，對(duì)這一時(shí)期修建的工程應(yīng)該實(shí)事求是地評(píng)價(jià)：成績(jī)是主要的，缺點(diǎn)也不少。 ③自 20世紀(jì) 70年代以來(lái)至今，以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，我國(guó)高土石壩建設(shè)有了突破性的發(fā)展。壩高接近 200m，壩型仍以碾壓式為主，防滲體主要采用土質(zhì)心墻和混凝土面板。此外瀝青混凝土及土工合成材料反滲體也開始試用。土質(zhì)心墻堆石壩已建成的有云南的魯布革（壩高 103m）、河南小浪底（壩高 167m、覆蓋層深達(dá) 80m）；擬建的瀑布溝（壩高 188m、覆蓋層 75m）等，其規(guī)模和難度都處于國(guó)際前列?；炷练罎B墻技術(shù)已成熟，造孔機(jī)具已有沖擊反循環(huán)、液壓抓斗等機(jī)具；墻體材料還發(fā)展了塑性混凝土、自凝灰漿等低彈模材料，墻的深度已達(dá) 80m，正向 100m深度努力。還有其它一些相關(guān)技術(shù)也得到或正在努力改進(jìn)。 大中型水庫(kù)的壩型、壩高和庫(kù)容。截至 2022年底，已建成大中小型水庫(kù) 85120座，大型水庫(kù)（ 1億 m3） 420座，中型水庫(kù)（ 1000萬(wàn)～ 1億 m3） 2704座，小型水庫(kù)（ 10萬(wàn)～1000萬(wàn) m3） ，數(shù)量很大，但總庫(kù)容僅占 12%。 20世紀(jì) 80年代，曾將大中型水庫(kù)的的壩型、壩高和庫(kù)容進(jìn)行過(guò)分析，表明我國(guó)大中型水庫(kù) 90%以上是土石壩，小型水庫(kù)絕大多數(shù)是土石壩，且絕大部分小型水庫(kù)是均質(zhì)土，目的是為了施工方便。絕大部分屬中、低壩，壩高在 15～ 60m的占 %，超過(guò) 60m的僅占 %。 這些水庫(kù)作用顯著，但事故（包括破壞或叫潰壩和損壞）也發(fā)生了不少。 三、世界范圍的潰壩與研究 20世紀(jì) 30年始，美國(guó)建土石壩總數(shù)近 2022座， Justin . 介紹了 26座土壩的事故案例，列舉了 80多座潰壩數(shù)據(jù)，引述了對(duì) 102座潰壩所作的分析，這是世界對(duì)土石壩事故研究的開始。 1944年美國(guó)的 Greager 《 大壩工程 》 第三卷，補(bǔ)充到 1938年底的35座土壩破壞和局部破壞案例。 1952年 Middlebrooks .（美國(guó)陸軍辦工程師團(tuán)土工處總工程師）收集了北美洲 206座土石壩事故，對(duì)原因和運(yùn)行期作了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析。此后，日本、英國(guó)等曾作過(guò)類似研究。 20世紀(jì) 60年代起，美國(guó)大壩委員會(huì)和國(guó)際大壩委員會(huì)曾多次進(jìn)行更全面的調(diào)查分析。 國(guó)際大壩委員會(huì)的調(diào)研，第一次統(tǒng)計(jì) 1900～ 1965年底全球 500多宗壩工事故，其中屬于大壩范圍的 290宗，包括 90宗潰壩案例。 1965年底共建大壩 9000座，調(diào)查結(jié)果 《 壩的事故教訓(xùn) 》 一書于 1973年公布。第二次調(diào)研范圍擴(kuò)大到壩的老化、損傷等方面，結(jié)果《 壩和水庫(kù)的退化 》 一書于 1983年出版。 配合國(guó)際大壩委員會(huì)的調(diào)研，美國(guó)大壩委員會(huì)在 20世紀(jì) 70和 80年代 2次全面事故調(diào)查，1976年和 1988年出版 《 從壩的事故中吸取教訓(xùn) 》 第一、二卷。第一卷收集了截至 1972年12月底的重大事故案例 349宗，其中屬土石壩 249宗，占總數(shù) %，包括潰壩 52宗。當(dāng)時(shí)美國(guó)已建大壩 4974座，其中土石壩 3896座。土石壩事故率為 %。第二卷收集了1973~1985年底大壩事故 258宗，其中土石壩 201宗，包括潰壩 13宗。書中列有分類統(tǒng)計(jì)和每宗事故的詳細(xì)數(shù)據(jù)。 國(guó)際委員會(huì) 1988年第三次調(diào)研，由當(dāng)時(shí)的副主席 serofim領(lǐng)導(dǎo)，設(shè)立“潰壩統(tǒng)計(jì)分析專門委員會(huì)”，由葡萄牙 Coimbra大學(xué)師生配合，首次運(yùn)用電腦作全面鑒別和分析。內(nèi)容縮小為專門對(duì)潰壩事故的統(tǒng)計(jì)分析，其中不包括中國(guó)的數(shù)據(jù)。因該委員會(huì)將來(lái)自中國(guó)和其他國(guó)家的數(shù)據(jù)作比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)二者已建的大壩總數(shù)大致相近，而潰壩數(shù)量二者之比僅為 3:180,即使考慮中國(guó)的壩都在 1955年建成，將其他國(guó)家的建壩總數(shù)是也取相同時(shí)期數(shù)作比較，其比值仍為 3:，就沒(méi)將中國(guó)數(shù)據(jù)包括在內(nèi)。調(diào)研成果于 20世紀(jì) 90年代初發(fā)表在國(guó)際大壩委員會(huì)第 99號(hào)專題報(bào)告（ Bulletin 99）內(nèi)。結(jié)果表明： ①潰壩率： 1900～ 1951年，共建各種大壩 5286座，其中潰壩 117座，潰壩率 %；1951~1986年共建大壩 12138座，其中潰壩 59座，潰壩率 .%，反映出 1950年后大壩安全狀況大有改善。 ②按潰壩建成年代統(tǒng)計(jì)， 1910～ 1920年內(nèi)建成的壩潰壩最多，其次為 1950～ 1960年建成的潰壩多。這兩個(gè)潰壩高峰期與兩次世界大戰(zhàn)相近，是否有關(guān)尚待考證。 按潰壩壩型統(tǒng)計(jì)，土石壩潰壩數(shù)量最多，其潰壩數(shù)占總潰壩數(shù)的 70%，主要是由于土石壩的建壩數(shù)量最多。 ③將土石壩的潰壩數(shù)劃分成 1950年前后兩個(gè)時(shí)段統(tǒng)計(jì)，則更加明顯反映出后者數(shù)量明顯減少，同樣說(shuō)明土石壩技術(shù)隨時(shí)代發(fā)展的進(jìn)步。 ④按壩高統(tǒng)計(jì)。 70%的高度都 30m，但如將壩高分成三段統(tǒng)計(jì)，則其潰壩數(shù)百分比與相應(yīng)建壩數(shù)的百分率并無(wú)明顯差異，說(shuō)明低壩的潰壩數(shù)高主要是由于其建壩數(shù)量多。 按潰壩時(shí)已運(yùn)行的年數(shù)統(tǒng)計(jì)。絕大多數(shù)的潰壩都在投入平行 10年內(nèi)發(fā)生，如進(jìn)一步將這10年內(nèi)的潰壩數(shù)逐年統(tǒng)計(jì)，則蓄水運(yùn)行第一年的潰壩數(shù)最多。 ⑤按潰壩原因統(tǒng)計(jì)：洪水漫頂始終是土石壩的主要潰壩原因，占 39%；其次為壩體滲透破壞，占 18%；再次是壩基滲透破壞，占 12%。 ⑥附屬結(jié)果物引起潰壩的事例中，溢洪道容量不足是最主要原因。 ⑦潰壩后的處置方式，按原設(shè)計(jì)重建的占 16%，重新設(shè)計(jì)再施工的占 17%，放棄不建的占 36%，其他為情況不明。 四、中國(guó)潰壩的統(tǒng)計(jì)與登記 我國(guó)對(duì)潰壩失事的統(tǒng)計(jì)先后進(jìn)行了 3次： ① 1962年，水利電力部水利管理司根據(jù)各地潰壩報(bào)告資料匯編，刊印了 《 水庫(kù)失事資料匯編 》 ，再如 1954～ 1961年底的失事壩共 532座，包括大型水庫(kù) 8座，占當(dāng)時(shí)大型水庫(kù)總數(shù)的 %；中型水庫(kù) 76座，占當(dāng)時(shí)中型水庫(kù)綜述是的 %；小型水庫(kù) 448座。 ② 1979年起，水利部工程管理局在 1962年資料匯編的基礎(chǔ)上，在各省、直轄市、自治區(qū)水利管理部門的配合與協(xié)作下，進(jìn)一步補(bǔ)充核對(duì)，比較詳細(xì)地整理編制了 《 全國(guó)水庫(kù)垮壩登記冊(cè) 》 。截至 1980年底，全國(guó)大中小水庫(kù)潰壩（包括溢洪道和輸水洞的沖毀）共 2976座，平均潰壩率為 %。其中，大型水庫(kù) 2起，占當(dāng)時(shí)大型水庫(kù)總數(shù)的 %；中型水庫(kù) 117起，占當(dāng)時(shí)中型水庫(kù)總數(shù)的 %；小（ 1）型水庫(kù) 594起，占當(dāng)時(shí)?。?1）型水庫(kù)總數(shù)的 %；小（ 2）型水庫(kù) 2263期砸，占當(dāng)時(shí)小（ 2）型水庫(kù)的 %。在潰壩總數(shù)中，發(fā)生在運(yùn)行期的占 74%，發(fā)生在施工期的占 26“%。小型水庫(kù)潰壩占 96%，全國(guó)平均每年潰壩 110起，其中數(shù)量最多的是 1973年，達(dá) 554座。 1979～ 1989年最少的是 1980年，為63起。按行政區(qū)劃分，潰壩數(shù)以四川省為最多， 285起。 按壩型劃分，潰壩總數(shù)中土石壩最多，為 2925起，堆石壩 17起，混凝土只有 1起。 按破壞部分和時(shí)段劃分，壩體破壞占 2586起（ %），溢洪道破壞占 197起（ %），輸水洞破壞占 157起（ %），情況不明的 36起（ %）。 ③ 1991年，水利部水利管理司繼續(xù)登記了 80年代（ 1981~1990年）潰壩的 266座水庫(kù)，編寫成 《 全國(guó)水庫(kù)垮壩統(tǒng)計(jì)資料 》 。在此基礎(chǔ)上，張秀玲、文明宣和李君純等先后結(jié)合第一、二次統(tǒng)計(jì)資料，作了精辟的分析，揭示出一些重要特征，這是迄今為止較為全面的材料，今歸納摘錄如下： 按水庫(kù)類型分類，小型水庫(kù)占總水庫(kù)數(shù)的 %，其潰壩數(shù)占總潰壩數(shù)的 %。反映出中國(guó)大壩安全的重點(diǎn)在于小型水庫(kù)的壩工建設(shè)與管理。 按壩高統(tǒng)計(jì)，低于 15m的水壩潰壩 1662座， 309座壩高不明。符合國(guó)際大壩委員會(huì)定義壩高 15m以上的小型水庫(kù)潰壩為 1271座，其中，壩高 15～ 30m的1173座，占 %； 30～ 55m的 98座，占 %。 20m左右的壩潰壩最多，這和國(guó)際統(tǒng)計(jì)結(jié)果小于 30m基本一致。我國(guó)尚無(wú)壩高超過(guò) 55m的潰壩記錄。 按年代統(tǒng)計(jì)， 1954～ 1990年間， 2個(gè)潰壩高峰在 1959～ 1961年和 1973～1975年，這正是“大躍進(jìn)”和“十年動(dòng)亂”后期?！按筌S進(jìn)” 3年內(nèi)潰壩 463座，占總潰壩數(shù)的 %?！笆陝?dòng)亂”期潰壩 1241座，占 %。其中 1973年 1年潰壩 554座，為平常年份的 8倍。但進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代后，潰壩數(shù)明顯減少， 10年潰壩 266座，僅占 %。 90年代則更少。 按潰壩發(fā)生階段統(tǒng)計(jì)， 76%潰壩發(fā)生在運(yùn)行階段， 24%發(fā)生在施工階段。大型水庫(kù)無(wú)施工期潰壩記錄，中型水庫(kù)則相反，施工期潰壩數(shù)量占總數(shù) 58%，小型水庫(kù)則都在運(yùn)行期失事。 按省份統(tǒng)計(jì)，潰壩率最高三省都在北方，潰壩率最低的三省都在南方。據(jù)李君純分析，這與北方比南方干旱、寒冷、土料內(nèi)含粘土少、地區(qū)僻遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)有關(guān)。 按事故原因統(tǒng)計(jì)，洪水漫頂，大都因水文資料短缺，洪水設(shè)計(jì)不當(dāng)，標(biāo)準(zhǔn)太低和泄洪能力不足造成；設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量差，主要是壩和地基防滲和穩(wěn)定性不足，引起管涌、滑坡和開裂而破壞；運(yùn)行管理不善，包括防汛準(zhǔn)備不足，缺少安全監(jiān)測(cè)，水庫(kù)操作不當(dāng)或泄洪閘門故障等；其它，包括臨時(shí)扒口、泄洪設(shè)施失效，人為干預(yù)等；原因不詳。其中，洪水漫頂事故最多，這和國(guó)際大壩委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)相同。滲透破壞和滑坡、開裂占第二位，其它事故較少。 全國(guó)已建水庫(kù)和潰壩水庫(kù)分布圖（截至 1980年底） 全國(guó)已建水庫(kù)與潰壩水庫(kù)分布圖 五、 土石壩事故的原因十分難弄清楚 欲弄清壩工事故的真正原因或主次原因非常不易 .因?yàn)椋? ①絕大多數(shù)國(guó)家、單位和個(gè)人，在工程建設(shè)中都有一種報(bào)喜不報(bào)憂的心態(tài)，樂(lè)于宣揚(yáng)工程的成就，而不愿透露失敗的情節(jié)，因而很難得到事故案例的真實(shí)詳細(xì)文字材料； ②每當(dāng)事故發(fā)生后，有關(guān)當(dāng)局的精力和財(cái)力都會(huì)集中在事故的善后處理和法律程序上，很少會(huì)顧及學(xué)術(shù)性的調(diào)查研究；再則事故涉及到當(dāng)局的法律責(zé)任和行政過(guò)失，即使有文字報(bào)道，報(bào)道的內(nèi)容也會(huì)受到一定制約，往往羅列現(xiàn)象居多，而且缺少第一手調(diào)查材料和專家分析。失事原因多被籠統(tǒng)地歸于老天爺，或歸于土地爺