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國內(nèi)外水利工程事故原因分析

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國內(nèi)外水利工程事故原因分析

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(xiǎn)因素存在于各類施工現(xiàn)場,很多危險(xiǎn)源沒有徹底根治和真正控制,導(dǎo)致安全生產(chǎn)事故時(shí)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(jì)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(shí)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(gè)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(tái)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(gè)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(shí)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(shí)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(jì)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(bào)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(jì)錯(cuò)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(jì)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(shí)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(huì)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(jì),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(shí)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(cái)產(chǎn)損失達(dá)300億法郎,約是工程投資的52倍。當(dāng)時(shí)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(shí)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(huì)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(bào)告,委員會(huì)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(huì)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(shí)候壩的斷面設(shè)計(jì)及所用筑壩材料等方面并沒有錯(cuò)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(huì)獲得成功。反之,輕者會(huì)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(cái)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(jì)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(jià)是大壩安全定期檢查的重要技術(shù)過程。大壩安全性評價(jià)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(jià)要素,確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確評價(jià)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)

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