水库大坝安全管理应急预案编制的经验与建议

摘要:结合水库大坝安全管理应急预案多年编制实践,从突发事件分析及计算工况确定、洪水分析、风险图绘制、预案运行机制、预案文本编制等方面对应急预案编制经验进行了总结。基于近年我国应急预案编制和管理基本情况,从管理层面和技术层面提出了提高我国大坝安全管理应急预案编制的建议:管理层面应明确水库运行管理单位、主管部门和政府在管理上的责任,尽快制定水库大坝安全管理应急预案管理办法,加强预案演练演习;技术层面应从工程实际出发开展预案编制,以事前概念为基础制定预测与预警标准,具体人员信息可单独造册。应急预案编制经验和技术的总结对于提高预案编制水平具有重要意义。关键词:水库大坝;安全管理;应急预案;洪水分析;突发事件Preparation of emergency plans for safety of reservoir dams:experiences and recommendations //Wang Xiaohang,

Sheng Jinbao,Zhang Shichen,Zhou Kefa

Abstract:Through reviewing practices of emergency plan preparation for safety of reservoir dams over the past years,summaries are conducted for evaluating emergency preparedness,defining calculation working conditions,flood analysis,risk map drawing,examining emergency plan operation mechanism and report preparation.Taking the current situation of emergency preparedness and response into consideration,suggestions are made so as to improve preparation of emergency plans for safety of reservoir dams in China,from both managerial and technical dimensions.It is

suggested to specify the responsibilities of operating unit,department in charge and government for reservoir management,formulate rules and regulations for emergency plan preparation and dam safety management as early as

possible,conduct emergency plan exercises.It is also suggested to prepare the plan according to actual conditions and formulate forecasting and early-warning standards based on prior concepts and register the data of specific personnel

and put on separate record.The summary of these experiences and technologies are of great significance to capacity building for emergency preparedness and response.Key words:reservoir dam;safety management;emergency plan;flood analysis;emergency

中图分类号:TV64+X92

文献标识码:B

文章编号:1000-1123(2018)20-0028-03

水库大坝安全管理应急预案编制的

经验与建议

王晓航1,2,3,盛金保1,2,3,张士辰1,2,3,周克发1,2,3

(1.南京水利科学研究院,210029,南京;2.水利部大坝安全管理中心,210029,南京;

3.水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,210029,南京)

收稿日期:2018-09-25

作者简介:王晓航,高级工程师,主要从事大坝应急预案编制和风险分析研究。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(51509156、41671504),国家重点研发计划课题(2016YFC0401601),南京水利科学研究院基本科研业

务费专项资金(Y718004)。

水库大坝安全管理应急预案是为避免或减少水库大坝发生突发事件造成生命和财产损失而预先制定的方案,是提高社会公众及水库运行管理单位应对突发事件能力、降低大坝风险的重要非工程措施,是风险管理理念下的重要制度性文件。

2007年5月,水利部发布了规范

性文件《水库大坝安全管理应急预案(试行)》,要求所有水库大坝均应编制应急预案。2015年9月,结合近年相关研究工作,并总结应急预案编制经验,水利部发布了行业标准《水库大坝安全管理应急预案编制导则》(SL/Z 720—2015)(以下简称《导则》)。

经过10多年的发展,水库大坝安全管理应急预案已经成为水库大坝安全管理和风险管理建设的基本制度之一,预案框架不断完善,编制技术不断成熟,预案评价技术有了一定发展。

作者团队主持了《导则》编制,近年结合《导则》宣贯培训和示范应用,先后完成了贵州花溪和松柏山水库、黄河万家寨水利枢纽、安徽港口湾水

库等多座重要水库大坝安全管理应急预案编制,取得了一些经验。本文从技术层面对应急预案的编制经验进行了系统总结,并从提高应急预案实用性和可操作性角度,从技术层面和管理层面对应急预案的编制提出了建议,对进一步提高我国水库大坝安全管理应急预案编制水平及下阶段《导则》修编具有重要意义。

一尧应急预案编制经验

在地方政府总体应急预案和其他各部门应急预案组成的地方应急体系中,水库大坝安全管理应急预案处于局部预案的地位。

应急预案编制包括洪水分析、风险图制作、后果评价、避难转移规划等技术方面内容,涉及水力学、水文学、土力学、泥沙运动、坝工、交通学、社会学、地理信息系统、风险分析等学科,是一项技术性很强的工作,一般由水库运行管理单位委托设计单位或科研机构编制。

1.突发事件分析及计算工况确定

水库大坝突发事件分析应首先确定突发事件的类型。突发事件可分为四类:自然灾害类、事故灾难类、社会安全类、其他突发事件。值得说明的是,《导则》中包含了所有可能的突发事件类型,而某一具体工程的应急预案中可能只包含部分突发事件类型。在开展突发事件分析时,应结合水库工程的管理现状,综合考虑上下游情况,分析致灾因子,进而确定可能突发事件,不能照搬《导则》。

以分析新疆某枢纽工程自然灾害类突发事件为例,分析时应充分考虑到该枢纽工程所在流域的水文特征。经分析,导致库水位升高的最主要自然原因是冰川积雪消融,其次才是暴雨、洪水。此外,枢纽工程属强震地区,工程抗震设计标准较高。结合枢纽工程各水工建筑物的具体情况,其应急预案自然灾害类事件分析如下:“自然灾害类事件:因冰川积雪消融、暴雨、洪水、地震等原因造成的以

下突发事件:①溃坝;②超标准泄洪;

③泄洪建筑物闸门冲毁导致无控制泄

洪;④饮水式电站厂房、生态基流电站

厂房、消能防冲建筑物等冲毁。”

水库突发事件类型多,每个类型

下包含多个突发事件,而某个特定突

发事件发生时,因洪水频率、降雨强

度等不同,对下游的影响也不同。编

制应急预案时不可能对每个特定突

发事件都进行影响分析。但无论何种

突发事件,对下游造成的后果无非两

种:一是水库洪水下泄对下游的淹

没;二是水库水体污染对下游供水、

灌溉等的影响。因此,需要综合考虑

水库功能、工程和管理现状、历史洪

水影响、下游防洪标准等因素选择典

型突发事件进行模拟,并对其后果进

行分析。一般来说,选择的典型突发

事件既要包括遭遇常遇洪水的泄洪

事件(洪水频率已超过下游防洪标准

时),也要包括遭遇大洪水导致的溃

坝事件。对于具有供水、灌溉功能的

水库要明确其供水、灌溉范围,并及

时通知相关部门采取相应措施。

2.洪水分析

洪水分析包括溃口洪水分析和

下游洪水演进分析两部分内容。

溃口洪水分析是分析溃坝突发

事件需要开展的工作内容,主要目的

是推求溃口处的洪水流量过程线,为

下游洪水演进分析提供上边界条件。

进行溃口洪水分析时,需根据不同的

坝型采取不同的分析方法。土石坝宜

采用逐步溃坝模式,通常采用数值模

型计算,模型设置时需要考虑不同的

坝型(如均质土坝、黏土心墙坝、面板

沙砾石坝)和破坏模式(如漫顶溃决、

渗透破坏溃决),还需要明确各模型

的适用条件(如BREACH模型无法考

虑坝基冲蚀,不适用于建在可冲蚀坝

基上的高坝大库)。重力坝和拱坝宜

采用瞬时全溃或瞬时局部溃决模式,

通常为经验公式法。

下游洪水演进模拟的计算原理

和求解方法经过多年的发展已经比

较成熟。在应急预案编制中,洪水演

进分析成果体现在风险图绘制上,为

应急处置提供依据。洪水演进模型模

拟时的主要依据资料是淹没区的地

形数据。地形数据本身是对实际地形

的概化,而依据地形数据建立洪水演

进模型又是对地形数据的进一步概

化,但洪水“无孔不入”的特性又要求

洪水模拟尽可能精细化。因此,实际

工作中,模型建立要“粗细得当”,把

握好“尺度”。对于堤防、铁路、高等级

公路等重要阻水建筑物和闸、坝、桥

梁等具有调度、阻水等功能的水工建

筑物或涉水工程,建模时应着重考

虑。对于图上不能反映的对洪水演进

影响较大的地理信息,需要现场踏勘

予以确认并在模型中体现。如果影响

区地形平坦开阔,建模时的概化程度

相对于地形起伏较大地区可适当大

一些。

开展洪水演进分析前宜进行糙

率率定,主要是率定河道断面的糙

率,使水位和流量的模拟值与实测值

尽量吻合。而陆地糙率通常难以率

定,多采用经验值,根据土地利用类

型赋相应糙率值。

若水库下游淹没区为强透水下

垫面且常年处于干旱状态,一旦洪水

下泄,渗流量会很大,对下游水深、演

进速度、断面洪峰流量等洪水要素有

直接影响。因此,在洪水演进分析时

需考虑沿程下渗洪水的损失,以避免

洪水演进模拟失真。

3.洪水风险图绘制

洪水风险图绘制是洪水影响范

围及严重程度的可视化表达,应符合

相应的规范。洪水风险图可分为洪水

到达时间图、水深图、流速图、淹没历

时图等,绘制范围为水库下游整个影

响区。实际工作中,风险图绘制区域

一般较大,但图幅却有限,这将导致

洪水影响区域内信息绘制不详细,所

反映的淹没区情况无法满足应急处

置的需要。因此,在风险图绘制时,可