大壩群安全亟待重視――專訪中國國際工程咨詢公司能源業務部杜景燦博士
大壩群的安全及其對下游多達數百萬河谷居民生命財產安全的影響，正是我們最為關注而目前又尚未深入研究的大問題
文/本刊記者 趙沛楠
擁有水庫大壩8.7萬多座、成為世界之最的中國，開始為這些龐然大物的安全而擔憂。水利部安監司副司長張汝石在近日召開的中國大壩協會2011年學術年會上透露，一項覆蓋全國重點水庫大壩的摸底調研即將全面鋪開。
2011年伊始，中央“一號文件”便明確提出要“興水利、除水害”；而水電作為中國能源結構中的重要組成部分，繼續健康有序地快速開發，對國家的發展、對控制溫室氣體的排放，是有利的，也是必須的。移民安置、環境保護和大壩安全，則是水利水電開發需直面的3大問題。
在中國國際工程咨詢公司能源業務部杜景燦博士看來，雖然水利水電工程建設引發的環境保護問題和移民問題經常成為人們討論的焦點，但作為水電行業的一線咨詢評估人員，他認為對人類自身影響最大的還是水利水電工程的大壩安全問題。
“特別是近些年，水電開發速度越來越快，如大渡河、雅礱江等原來只有一兩個水電站的河流，目前已迅速建設了近10座水電站，而且在不久的將來，按河流梯級開發規劃，將在每條河流上建成超過20座水電站”，杜景燦告訴記者，“這些水電站的大壩將在各自流域形成大壩群，這些大壩群的安全、上下游大壩相互之間的安全影響及其對下游多達數百萬河谷居民生命財產安全的影響，正是我們最為關注而目前又尚未深入研究的大問題”。
《中國投資》：大壩及大壩群安全多年來并未引起特別關注，請您先簡單介紹一下保證大壩安全對于水電建設有何意義？
杜景燦：水庫垮壩悲劇，如同陰影，伴隨著人類水庫興建史，一再重演，少有人知曉。歷史記載的近20起大壩災難性事故中，單個水庫大壩失事最多造成約1萬人死亡；而按全球最著名的紀實節目――探索頻道(Discovery Channel)的統計排名，在人類歷史上“人為技術錯誤造成的災害”的名次，居于印度博怕爾化工廠泄毒事件和前蘇聯切爾諾貝利核電站爆炸事件之上，名列第一的，是在我國1975年河南板橋水庫和石漫灘水庫等近30座水庫大壩群的垮壩，打撈到的尸體10萬多具，后續因缺糧、感染、傳染引起的死亡14萬，共24萬多人死亡，與次年的最大自然災害唐山大地震死亡人數相仿。
當時板橋水庫的潰壩破壞能力，大大超出了人們的預料和想象。板橋水庫大壩高僅25米，庫容5億立方米，板橋水庫最大潰壩流量竟達到78200立方米/秒。這個最大潰壩流量超過了宜昌站實際觀測到的長江歷史最大洪水量，而板橋水庫所在的淮河支流汝河，與浩浩蕩蕩的長江相比，微不足道。板橋水庫潰壩洪水沖到下游約40公里處的遂平縣城時，還有53400立方米/秒的洪峰流量，該流量與長江干流宜昌站的10年一遇洪水流量相當。潰壩洪水以立浪或涌波形式向下游急速推進，時速30-50公里，下游居民沒有時間防范和逃避。潰壩洪水的波峰在傳播初期很高，立波經過處的河槽水位瞬息劇漲，水流洶涌湍急，破壞力特別強，甚于海嘯。
潰壩洪水從淮河支流涌入淮河干流，沖潰了河堤，將村莊和房屋一掃而光。為了保護淮河下游水庫大壩和居民，不得不采取爆破開口分洪的手段，分別在淮河中下游多處炸毀堤壩分洪，以增加受災面積來減小潰壩洪水的毀壞力量。這次災害共殃及河南、安徽、江蘇3省的20多個縣市，1200萬人，直接經濟損失共約100億。
上述例子足以說明大壩群潰決的嚴重后果，大壩群安全無疑是目前水電建設面臨的最重要問題。據統計，影響大壩安全的主要原因是泄洪能力不足、大壩質量問題和地質缺陷等。我國許多高壩大庫位于地震高烈度地區，距離活斷層近，有些大壩壩址甚至位于潛在的震源上方，雖然在汶川大地震中大自然照顧我們，沒有因次生水患造成更大的災害，但強震對整個西部大壩群的安全風險不容忽視。近些年，極端氣候的頻繁出現，也在提醒我們需要密切關注超標準洪水對大壩群安全的潛在威脅。
梯級開發大壩群成安全隱患
《中國投資》：那么目前我國現存大壩及大壩群主要面臨哪些方面的風險？
杜景燦：結合對我國西部數十個大中型水電項目的評估，我們分析，當前我國大壩群主要面臨如下5大安全風險：
首先，流域梯級開發造成的大壩群安全風險。
為了充分利用水資源和水力資源，我國在每條大江大河上都不會只建設一座水利水電工程，而是建設多個梯級水利水電工程。如大渡河干流規劃了25個梯級水電站，這些水電站壩址區基本烈度均在VII度以上。大渡河沿岸多為高山峽谷區，人口較密集的城鎮和居民點如金川、丹巴、瀘定、石棉、金口河、樂山市等，多分布在河谷兩岸。按已經進行的幾個梯級的潰壩分析，若其中一個大壩發生潰決，下游梯級和城鎮很難做出有效反應，可能引發下游梯級大壩的連潰。目前在大中型河流上修建的很多水利水電工程，規模遠大于板橋，潰壩洪水將沿狹窄且坡降很大的河道以排山倒海之勢快速涌向下游，所到之處均一掃而空，后果極其嚴重，不堪設想。
更為嚴重的是，如同板橋水庫大壩群連潰，影響范圍從淮河支流擴大到淮河干流一樣，長江上游的某一條支流上大壩群如果發生連續潰決，多個水庫庫水疊加形成的洪水規模將越來越大，其影響范圍將很可能從最先潰決的大壩開始，到該支流匯入長江的河口，進一步擴大到河口以下的長江干流，甚至影響到處于長江入�？谔幍纳虾Ｊ�。對于黃河等其他流域同樣如此。
目前的設計標準、規范均是將每個水電站作為獨立的個體進行規定，由于位于河流上游大壩的安全直接影響其下游大壩的安全，整個流域梯級大壩群系統的安全風險和造成的危害，肯定遠大于其中某個梯級大壩。但對大壩群中各個大壩相互之間的影響以及如何避免因上游大壩潰決對下游大壩毀滅性的影響等問題，目前還沒有開始進行深入的研究。隨著各大河流流域梯級水電大壩群的形成，這種研究越發緊迫。
第二點就是流域梯級大壩之間安全標準的協調。
因目前的設計標準、規范均是將每個水電站作為獨立的個體進行規定的，各梯級電站之間的安全標準存在不協調的問題。如大渡河上的大崗山水電站和瀘定水電站，約5000年一遇的地震參數分別為0.57g和0.53g，相差不大，而僅因為壩高和庫容有差異，按現行抗震規范規定：大崗山大壩因大壩高度和水庫庫容大，按約5000年一遇進行抗震設計，10000年一遇進行抗震校核；瀘定大壩僅因為大壩高度和水庫庫容相對較小，按約500年一遇抗震設計，2500年一遇抗震校核。
第三點在于專業規范之間安全標準的協調。
目前水電行業內部各專業之間的設計標準、規范也是相對獨立的，各專業標準之間也存在不協調甚至矛盾的地方。如瀘定水電站大壩，洪水按1000年一遇設計，10000年一遇校核；而根據現行抗震規范，僅按約500年一遇設計，約2500年一遇進行抗震校核。
第四點，水電開發進度與設計及施工質量仍存在隱患。
自原國家電力公司進行改革，將電源建設分別由5大發電集團公司負責后，由于利益驅動，水電建設速度大大加快；地方政府因稅收及地方官員5年一個任期的原因，對項目的促進力度也在加大，經常以變換開發商，對水電站開發業主施加壓力。在這種情況下，設計單位和施工單位近些年一直在加班加點地趕搶工程設計和建設進度。一些工程由沒有經驗的同志負責設計，工作粗糙，質量難以保證；由于歷史原因，施工單位競爭激烈，利潤較薄，人才流失嚴重，而且具體施工工作大量聘請農民工隊伍完成，工程質量較難控制。
最后一點則在于中小型水利水電工程的威脅。
目前，我國裝機容量小于250MW的中小型水電站和一些中小型水利工程，由省級及以下地方政府核準或批復建設。這些中小型水利水電工程往往由設計、施工能力較弱的設計、施工單位負責完成，工程技術方案的審查、評估工作亦不太嚴格。大量的中小型水利水電水庫和大壩位于大江大河的支流上，若該支流發生水庫大壩群的連續潰壩，疊加洪水有可能誘發干流上大型工程的潰決，由此引起連鎖反應，造成更大的災難。
《中國投資》：針對目前流域梯級水電大壩群安全問題，您認為主要應該從哪些方面著手進行解決？
杜景燦：流域梯級水庫大壩群安全問題復雜，需要從系統工程和可靠度的角度進行研究，比如從流域系統角度分析個體水庫工程失事可能造成系統災難以確定該水庫工程的重要性，從而明確其在系統中應具備的安全責任；研究非常洪水對水庫的影響，盡力避免出現水庫連潰并提出避險和減災保證措施(如降低庫水位，采用有利壩型，研究延長潰決時間和減小潰決范圍)等，為采取措施轉移民眾提供更多的時間。從整個流域大壩群的角度，分析研究其中處于薄弱環節的大壩，提高其設防標準或推遲其建設時間，協調大壩群中各個大壩的安全標準、壩高、庫容、壩址、壩型等，使整個大壩群系統安全風險降至最低。
目前，各條大江大河上均已完成了水電梯級開發規劃，并且已經或正在修建多座大壩。已經修建的梯級難以更改，最多只能加固；規劃的修改也需要投入很大的工作量和時間。另外，考慮到我國目前的國情，過高的安全標準也是不現實的。這樣，最經濟、最實際、最快捷的辦法是制定風險預案，使事故發生時，將損失降至最小。流域大壩群安全風險預案需研究考慮以下方面的內容：
各個流域需設置專門的安全部門，統一協調流域出現大洪水或大地震等風險因素時各梯級水庫之間的調度。
各水電站或水利樞紐應按流域安全預案要求，相應制定各自的風險處理預案，并按期進行風險防范演習。
地處大壩下游，地勢低、風險較大且人口集中或重要的村莊、城鎮，需有安全風險預警機制和居民疏散預案，并進行必要的演習。當風險因素不能有效控制時，按預案及時疏散受威脅的河谷居民。居民集中的村莊和城鎮，應規劃建設安全疏散通道。相關費用納入水電站建設費用。
另外，針對目前水利水電工程設計周期和施工周期普遍偏緊的實際情況，應適當放寬設計時間。應加強第三方的咨詢、審查和評估工作，審查、評估工作應深入解決重大問題，而不是流于形式。涉及大中型工程的重大工程安全問題，需經第三方復核，復核方應承擔相應責任。應在前期工作中確保工程設計達到預定要求，避免出現重大設計缺陷和安全隱患。需進一步完善招投標制度，保障施工單位的合理利潤，保證施工合理工期，避免目前普遍出現的趕工期現象，確保工程施工質量。
規范并加強對中小型水利水電工程的規劃、設計、審查審批和施工及安全管理也應提上日程。應從規劃角度分析支流中小型水利水電水庫大壩群對干流工程的安全影響，對干流工程有較大威脅的中小型水利水電水庫大壩或大壩群，應修改規劃或提高標準，并制定相應風險預案。
最近發生的日本核泄漏事件和我國高鐵事件說明，后果極其嚴重的事件，即使發生概率極小，也容不得半點的失誤和僥幸。汶川地震中唐家山堰塞湖曾緊急疏散25萬人、預案最多疏散99萬人的事實表明，我國西南山區每一條較大規模河流的河谷中均生活著大量的居民，流域大壩群的安全是涉及到千百萬人生命財產安全的大問題，容不得等待災難發生后才去采取措施，相關預案制定和研究工作應盡早進行。