山区水库致灾因素分析研究
【摘要】山区水库主要受山洪影响，山洪具有突发性，破坏性强，极易造成生命财产的重大损失，由于致灾突然、空间尺度小、分布数量多、成灾迅速，使其致灾机理关键参数难以准确获，本文系统总结了山区水库的致灾因子，为山区水库的防灾减灾提供了技术支撑。
【关键词】山区；水库；致灾因素
在全球气候变化的大趋势下，自然灾害正进入频发的时期。全国多地区降雨、山洪频发，山洪诱发水库灾害时有发生，尤其在四川、云南、贵州等地山区，每年都有山洪灾害发生，给人民生命财产带来重大损失。研究山区水库致灾因素，以降低山洪易发区水库灾害所造成的生命财产损失，已成为防灾减灾领域亟待研究的重点问题。
通过对致灾因素的分析，结合典型的水库致灾的案例，将山区水库致灾因素从以下几个方面做了分类，基本总结出水库的主要致灾因素。
1 自然致灾因素
1.1山洪致灾
山洪是引发山洪是水库致灾最主要的因子之一，暴雨、融雪、冰川融化导致水库水位快速抬升，产生超标准洪水，由于泄流能力不足往往导致漫坝、溃坝。在我国绝大部分水库失事都是由于漫顶溃坝，历史上发生过不少重大的暴雨洪水导致水库失事的事件。暴雨山洪导致水库溃坝的案例很多。云南昭通七仙湖水库位于云南省昭通市彝良县，7月17日至20日，彝良县北部山区连降大到暴雨（降雨140mm），导致七仙湖水库蓄水量猛增，库水位维持在高水位运行，库水位持续上涨；7月21日凌晨6:20时左右，大坝右坝肩及右坝段瞬间发生崩塌，垮塌坝体约占坝体总量的一半；溃坝下泄洪水冲毁了大坝下游三个社队。河北刘家台水库位于河北省保定市西北满城县，是一座中型水库，因遭遇超标准洪水，1963年8月8日凌晨4点大坝漫顶溃决，后无修复。水库下游共计68个村庄13996户64941人受灾，67721间房屋被冲毁（其中，4个村全部冲散），造成约948人丧生，10000多头畜生死亡，2.3万亩农田被冲毁，12万余株果树被冲倒，249辆车被冲走。舟山沈家坑水库溃位于浙江省舟山市岱山县，集雨面积0.26 km2，土坝高28.5m，总库容23.8万m³。2012年8月受台风“海葵”影响，连日暴雨引发山洪，8月10日沈家坑水库发生垮坝，造成11人死亡，27人受伤。1889年5月，美国约翰斯敦宾夕法尼亚山顶水库堤坝崩裂，2000多万m³的水冲下水库，冲毁了周围的几个城镇，约翰斯敦城受灾最为严重，几乎变成了废墟，死亡人数超7
000人，这场洪灾被命名为“约翰斯顿洪灾”。2006年6月18日，广东省连州市暴发局部特大山洪，该市3座电站堤坝被冲毁（白水寨电站、锦潭三级电站、龙潭坑电站），倒塌房屋27间，3.5万多人受灾，大量农田基础设施受损。
1.2 泥石流致灾
山洪冲击山区河道及沟谷，造成山体滑坡和大量水土流失，掺杂在水流中下泄的过程，对下游的水库、村庄、公路交通设施都会造成非常大的破坏。泥石流对水库的影响主要是冲毁大坝、水电站、引水渠道及过水建筑物，淤积水库、磨蚀坝面等。全国各地特别是西部山区每年都会发生很多起山洪事件，很多的小型水库、电站在泥石流灾害中被冲毁，还有很多水库收到泥石流的影响，淤积导致库容损失，大坝出现病险。2000年４月9日西藏林芝地区易贡拉雍嘎布山发生特大泥石流山体滑坡，泥石流堆积成坝，造成易贡河堵塞，湖水上涨。6月11日，易贡湖因泥石流堆积，大坝溃决，下游道路、桥梁冲毁严重。2008年汶川地震后，位于四川省汶川县境内太平驿水库告急，300m长、126m宽的泥石流冲击水库大坝，出现险情。
1.3 滑坡致灾
库岸滑坡是影响水库安全的重要因素之一。水库内的滑坡会产生水库的库容损失，造成水库淤积，使得水位骤涨，还会影响到有些河道型水库的通航。近坝库岸边坡滑坡除了能直接破坏建筑物，还有可能堵住防水涵洞，泄洪闸门，造成水库事故。此外，滑坡涌浪，会对大坝及下游造成很大破坏，有时可能会导致溃坝。最典型案例有意大利瓦伊昂水库事件。该坝位于意大利阿尔卑斯山东部瓦依昂河下游河段，距离最近的城市为瓦依昂市。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高262m，水库设计蓄水位722.5m，有效库容1.65亿m³。1963年10月9日晚上22时靠近大坝的山体岸坡发生了大面积整体滑坡，长约2km、宽约1.6km，体积达2.4亿m³的滑坡体将坝前1.8km长的库段全部填满，淤积体高出库水面150m。滑坡时，涌浪高达250m，漫过坝顶，漫顶水深约150m。约有300万m³水注入深200多米的下游河谷，涌浪前锋到达下游距坝1.4km的瓦依昂峡谷出口处，立波还高达70m，下游村庄大部分被冲毁，共计死亡1925人。
1.4 地质原因
水库大坝建造地所处的地质环境好坏会影响到大坝的安全，历史有很多水库大坝溃坝失事都与地质条件有关，坝基不稳定、坝肩岩体松动都会导致大坝失稳或者溃决。典型案例有
法国马尔帕塞溃坝。该坝位于法国东南部瓦尔省Rayran河上，大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高66.0m，水库总库容0.51亿m³。1959年12月2日大坝突然溃决，造成500余人死亡和失踪，财产损失达300亿法郎。玛尔帕塞拱坝溃坝是法国坝工史上的重大事故。世界上很多专家很长一段时间都在研究其失事的原因，主要的原因是弱风化地质造成坝基变形，左岸坝肩滑动，坝体整体失稳。
1.5 地震致灾
地震的危害巨大，对水库的危害也是显而易见的。地震会造成大坝失稳和溃决，地震引起的库岸滑坡也会危及到水库的安全。历史上发生的康定大地震、叠溪大地震，都发生过堰塞湖溃坝，造成的死亡人数远远超过地震死亡人数。
2008年汶川地震使岷江上的紫坪铺大坝受损，造成了水坝结构裂缝及电厂墙壁倒塌，山体滑坡进入了水库导致水库沿岸大量的建筑物受损大坝向下游移动了60厘米。2010年玉树地震摧毁了玉树镇，并且破坏了位于长江支流上的三个水利枢纽，包括西航、当代和禅古坝。日本是个多地震国家，由于开始建坝的质量较差，从1939起40 年间地震造成29 座水库溃坝失事。1964年生地震造成日本东北146座水库大坝受到不同程度的震害，7座水库大
坝失事。1968年5月，十胜冲地震中有10座坝溃决[1]。
6 水库淤积
山洪引起的滑坡和泥石流，以及库区水土流失等，是的山洪下泄时夹杂着大量的推移物，是山洪易发区水库淤积的主要原因。水库淤积体对大坝本身压力也会影响大坝的安全，库容损失，在遭遇暴雨时，漫坝溃坝的风险变大。因此水库淤积也是水库致灾因子之一。
2 .设计缺陷
水库的设计是至关重要的，然而历史上出现的很多水库失事事件都是由于勘测设计方面的问题造成的，我国一半以上的水库建于建国初期，大多是 “三边”工程，设计防洪标准低，泄流能力不足，很多水库都没有设置溢洪设施，是导致水库溃坝等灾害发生的主要原因。国外也出现过不少设计缺陷或者不足导致溃坝的事故。如美国圣弗朗西斯重力坝1928年3月12日发生溃坝，大坝在设计及建设过程中存在着问题，但这并没有引起重视。在建设过程中先后两次将大坝各抬高3m。将混凝土大坝加高6m米后却未能相应加宽地基，是导致溃坝发生的重要因素。1993年8月27日23时左右。青海省海南藏族自治州共和县境内的沟
后水库发生溃坝，砂砾石坝体未设置排水层是坝体结构设计的严重失误；高程3255.00m面板的水平缝问题，存在着明显的渗漏通道；坝顶防浪墙及其与面板顶部水平止水连接存在着设计失误[2-3]。1979年四川省有28座水库溃坝，都是没有做勘测设计，防洪标准偏低造成。宁夏自1958年到1979年统计的21座小型水库溃坝，都由于勘测设计不到位，一般都没有泄洪设施，加上水库淤积日益严重，抗洪能力逐年降低。
3. 质量问题
我国很多病险水库是在“大跃进”时期快速建成的，施工质量普遍存在问题。据统计，在1954～2003年的50年中，我国已溃大中型水库中超过半数是在施工期发生的，而绝大部分的施工期是在“大跃进”时期。对全国1954～2003年已溃水库的溃坝原因进行统计，结果表明泄流能力不足和质量问题是导致溃坝发生的主要原因，其中泄洪能力不足导致溃坝的比例超过40%，质量问题导致溃坝的比例超过35%。1962年7月25日，辽宁省德力吉水库溃坝，水库失事的主要原因是由于工程存在着严重的质量问题。坝端与山体结合部分存在施工质量问题，产生严重渗漏；右坝头出现裂缝，大坝加高部分质量较[4]。1979年陕西省有15座小型水库失事，其中土层碾压不实、坝体与坝内埋管和岸坡结合等施工导致的就有8
座。新疆的文洛克水库，自1974年建成，发生垮坝事故5次，都是由于质量问题。甘肃省于家海子水库，由于大坝填土质量差，辗压不实导致无降雨情况下垮坝。新疆第二水库由于闸室处坝体发生管涌，造成闸室周边出现渗水通道，闸室整体沉陷，坝体溃决。湖南省佛光水库因涵洞漏水溃决。福建省莆明水库由于坝体与山坡结合差、夯筑不实垮坝[5]。
4 .故障事故
水库安全需要每一个建筑物正常运行，当然也应该保证所有的机械电气设备工作正常。但是很多水库由于运行时间长，设备老化，管理维护不善，造成水库在遭遇暴雨洪水时，供电系统出现故障，闸门卡滞、启闭设备无法运行、泄洪设施不能工作导致溃坝的事件也经常发生。因此故障事故的发生也是导致水库灾害的因子之一。2010年7月27日吉林省桦甸市大河水库溃坝，水库遭遇超标洪水，因断电原因溢洪道闸门没有全部开启，水库泄流量达不到设计要求，导致溃坝。
5.管理问题
我国水库一直都有重建造轻管理的问题，水库管理对于水库的安全运行至关重要。很多水
库失事都是由于管理不当造成，管理制度不健全，操作运行人员责任不明确，闸门启闭机等设备维护不到位，都给水库运行留下了安全隐患。一旦出现险情，没人发现或发现不及时，设备无法运行，极有可能会造成水库失事。1993年2月云南梅子阱水库溃坝，是由于盲目超蓄，水库高水位运行时管理人员不在场导致。1991年8月云南三台城水库溃坝，也是因为长期无人管理。甘肃省党河水库、四川省青龙洞、长田青水库、湖北省古塘水库、江西省环溪水库均因为汛期违规超蓄，造成漫坝。湖南省高岩坝水库、左右冲水库、广东省崖子山水库，都是由坝上扒口放水造成垮坝。
