大坝施工安全技术论文

2022-04-18

7月的丰满水库，高峡平湖，静谧安详。百米高坝之上，激流俯冲而下，远处，松花江则逶迤北奔。虽年届“古稀”，丰满大坝至今仍在正常运转。丰满水电站位于吉林省吉林市东南24公里处，是目前东北电网最大的水电站，装机百万千瓦，库容百亿立方米，属国家电网公司(下称国家电网)旗下的东北电网有限公司(下称东北电网)所有。今天小编给大家找来了《大坝施工安全技术论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

大坝施工安全技术论文篇1：

新时期我国水库大坝安全管理若千思考

摘要：水库大坝是我国重要的基础设施，在社会经济发展中发挥着不可替代的作用。大坝安全关系到社会公共安全，加强水库大坝安全管理，保障大坝安全运行意义重大。新时期我国治水思路与国内外环境发生变化，科技进步革新时刻推动管理向更高效、更先进的方向提升。深度剖析了我国大坝安全现状及大坝安全管理体系，从工程实践的角度分析目前大坝安全管理面临的挑战，并结合多年服务大坝安全管理单位的经验提出几点思考和建议，以期为加强我国大坝安全管理提供参考。

关键词：水库大坝;大坝安全;新时期;水库管理;病险水库

中图法分类号：TV698 文献标志码：A DOI：10.15974/i.cnki.slsdkb.2020.01.010

1 我国大坝安全现状

1.1 大坝统计

水库是调控水资源时空分布、优化水资源配置的重要工程措施，是江河防洪体系不可替代的重要组成部分[1]，为国家经济社会建设发挥了巨大作用。新中国成立以来，我国水库大坝建设先后经历了恢复与组建（1949～1957年）、曲折发展（1958～1976年）、稳定前进（1977～1990年）和快速发展（1991～至今）4个阶段。据2017年全国水利发展统计公报，我国现有水库98795座，水库总库容约9035亿m³，其中大型水库732座，中型水库3934座，小型水库94129座。我国现有水电站46758座，规模以上水电站中，大、中、小型水电站数量分别为142，477座和21571座[2]。

当前，我国筑坝技术处于世界领先水平，已建的三峡大坝（高181m）、锦屏一级混凝土双曲拱坝（高305m）、水布垭混凝土面板堆石坝（高233m）和龙滩碾压混凝土重力坝（高216m）均代表了当今世界筑坝技术最高水平。国际大坝委员会规定，坝高大于15m或者坝高5～15m但库容大于300万m³的坝为大坝。据此定义，我国共有大坝40183座，不同坝型占比如图1（a）所示。从坝型分布规律来说，我国大坝坝型以土坝为主，占比达81.77%，堆石坝占2.2%，混凝土坝占5.02%，砌石坝占10.47%，其他坝型占比为0.54%[3]。从坝高分布规律来说，我国30m以下大坝33698座，占比达83.9%;3060m之间的大坝有5643座，占比为14.0%;200m以上高坝有20座，占全世界高坝的21.6%，如图1（b）所示。

总体而言，我国大坝具有总数多、分布广、空间差异大、土石坝占比大、坝型种类多、高坝特高坝数量多的特点，因此大坝安全管理任务繁重。

1.2 大坝安全现状

大坝安全关乎社会公共安全，近年来国家政府和各级大坝主管单位高度重视大坝安全问题，通过全面落实大坝安全责任制、集中开展水库大坝除险加固、加强监督检查等一系列举措，使我国大坝安全态势得到明显改善，但水库大坝安全隐患依然存在。

（1）高坝大库运行安全状况总体良好。目前，我国已建大型水库有700余座，200m以上高坝20座，由于运行管养经费相对充足、管理程序较规范、专业技术力量配备较高，我国高坝大库总体运行状况良好，除1975年板桥和石漫滩大型水库发生溃决，近40a来我国再未出现高坝大库溃决事件。

（2）病险水库除险加固成效显著。我国水库大多兴建于20世纪50～70年代，占已建水库的81.8%[4]。然而受經济、技术等历史因素的影响，大部分坝先天存在防洪标准低、工程质量差和安全隐患多等问题。加之管理体制不顺，专业队伍素质不高，经费不足，水库病险率曾一度高达44%。1998年以来，我国加大投人，对病险水库进行了多轮除险加固，水库病险率下降明显。

（3）小型水库安全问题依旧突出。我国小型水库有94129座，约占水库总数的95%。尽管一部分水库通过除险加固基本消除了病险问题，但至2016年仍有超过1万座小型病险水库被纳入除险加固规划。表1给出了某省542座小型水库的抽样分析结果，其病害问题包括防洪能力不足、渗漏问题突出、结构稳定性不足、金属结构失修等。小型水库安全问题仍是我国水库大坝安全管理的难点和薄弱环节。

（4）水库出险甚至溃坝事故时有发生。自1954年以来，我国溃坝总数达3533座[5]，溃坝集中在20世纪80年代前，尤其是1971～1980年间全国共溃坝2038座。改革开放以来，随着水库管理工作的逐步规范，溃坝数明显减少，目前我国已进入低溃坝率国家行列。然而，近几年仍有水库出险及溃坝事件发生，且多以小型水库为主，如2018年湖北黄石东方山水库渗漏事故，2013年山西洪洞曲亭水库、新疆联丰水库、黑龙江星火水库溃坝事故，2018年新疆哈密射月沟水库溃坝事故。

2 我国水库大坝安全管理体系

2.1 管理主体

我国大坝按照主管部门的不同主要分为水库大坝和水电站大坝。

水库大坝以防洪、灌溉为主，由国务院水行政主管部门会同国务院有关主管部门对全国的水库大坝安全实施监督，县级以上地方人民政府水行政主管部门会同有关主管部门对本行政区域内的大坝安全实施监督。各级人民政府及其水库主管部门对其所管辖大坝的安全实行行政领导负责制，各级水利、能源、建设、交通、农业等有关部门是其所管辖大坝的主管部门。

水电站大坝以发电为主，电力企业是水电站大坝运行安全的责任主体。国家能源局负责大坝运行安全综合监督管理，其派出机构具体负责本辖区大坝运行安全监督管理，国家能源局大坝安全监察中心负责大坝运行安全技术监督管理服务。

2.2 法规标准

我国于1991年颁布了（（水库大坝安全管理条例》，之后又先后颁布了《水库大坝安全鉴定办法》《小型水库安全管理办法》《水库大坝安全评价导则》等一系列相关法律法规和技术标准，现行法律9部、行政法规8项、部门规章14项、相关技术标准36项（见图2），已经形成了以《水法》《防洪法》为基础，以《水库大坝安全管理条例》为核心，法律法规相对完善、部门规章配套、技术标准支撑、符合国情的大坝安全法规与技术标准体系。

2.3 管理实践

近30 a来，通过全面加强水库大坝安全管理，落实大坝安全责任，建立完善水库大坝安全管理法规与技术标准体系，开展病险水库除险加固建设，建立运行管理督查制度，大力推进水库管理体制改革，加强大坝安全应急管理，我国大坝安全状况和管理水平显著提高。

（1）落实责任，推进改革。各级水库大坝管理单位在不断完善管理制度标准体系的同时，落实大坝安全责任制，按要求对水库大坝进行注册登记及对水库进行确权划界，并建立水利工程管理考核制度，实施水管单位年度自检、主管部门年度考核。同时，推进管理体制改革，不断完善长效运行机制。

（2）开展大规模除险加固。水利部将病险水库除险加固作为工作的重点，不断加大资金投人，全面开展除险加固工作，基本消除了5万余座病险水库的安全隐患，保障大坝及下游人民群众的安全，提高了水库防洪及水资源调控能力。

（3）加强监督检查。加强水利行业强监管需建立务实高效管用的监管体系和责任追究机制，根据运行管理问题的数量与类别，明确整改措施、整改时限、整改责任单位和责任人等。同时，建设水利市场信用体系，加快信用信息平台建设步伐，加大对严重失信行为的曝光力度，建立诚信红黑名单制度和守信激励、失信惩戒机制。

（4）大坝安全日常与应急管理。各级水库管理单位对水库进行日常维修养护管理，定期进行大坝安全检查，安装相关安全监测设施，并制定科学水库调度方案，确保水库大坝安全和效益最优。同时，逐库落实水库大坝安全管理应急预案的编制，提高应急预案针对性、有效性和可操作性。

3 中外水库大坝安全管理特点对比

经过多年的发展，我国在大坝安全管理方面已形成了安全建设和管理体系，初步建立了长效运行机制，病险水库数量逐步减少，工程安全状况显著改善，信息化、智能化等先进技术应用程度不断提高。整体而言，我国已由大规模筑坝转人水库大坝运营与管理阶段。

美国、澳大利亚等国家水电建设起步早，在大坝安全管理方面的研究与实践时间相对较长。以美国为例，在20世纪30年代美国国内建坝已基本完成，之后进人大坝管理时代，先后经历了初期（1929～1970年）、发展（1970～1986年）和法制化、科学化管理（1986-至今）等几个阶段。

考虑到中西方文化差异以及实际国情，我国大坝安全管理与西方国家有所差异，与此同时，其他国家在大坝安全管理方面的实践经验对我国大坝安全管理有一定的借鉴意义。各国大坝安全管理体系对照见表2。

（1）大坝安全监管方面。国外大坝安全管理体系中，通常由业主进行大坝日常运行维护以及安全检查、检测等，并定期向管理机构提交大坝安全报告。因所拥有的水库能产生效益，所以业主可充分发挥经营管理自主权，更好地管理水库。政府则负责制定法律法规，设置监管机构，对大坝业主实施监督。

我国政府部门和企业之间对大坝安全监管职责存在界定不清晰的现象。我国小型水库占比约95%，大多位于农村或偏远山区，这些小型水库基本上归国家或农村集体所有，其中小（1）型水库多属国家所有，小（2）型水库大部分属农村集体所有。然而由于小型水库数量多、归属权复杂且部分位于偏远地区，监管存在落实不到位的情况。

（2）法律法规体系建设方面。国外从法律上规定了业主对大坝安全负责，形成了相对完备的法律体系，详细规定设计、施工、运行各个阶段的管理内容。如美国颁布的《水资源开发法案》中的“国家大坝安全计划（NDSP）”将分散的管理机构和部门纳人完整的管理体系，并明确了具体分工，有计划、分步骤实施大坝安全管理的行政措施和技术方案。

我国《水库大坝安全管理条例》作为大坝安全管理重要的法律文件，明确了大坝安全的主管部門及其责任和权限。然而，经过多年的发展，条例很多地方已经不适应当前形势需求，如法律环境、水库大坝功能和水库管理范围也发生了很大变化，此外水库大坝应急管理、降等报废、年度报告等新的制度推行仍需要法规依据。

（3）风险管理与应急预案方面。欧美国家的法律法规和大坝安全管理机构，明确要求大坝业主和管理部门必须制定简洁明了的应急行动方案，规定各级政府、业主、管理人员、军队、消防、警察等人员的责任，保证在紧急时刻能及时调动和联络相关部门及人员。同时必须针对紧急行动方案进行演练、检查、修订和修改，保证方案随时都处于可操作的状态。

我国颁布的《水库防洪应急预案编制导则》《洪水风险图编导则》《国家突发公共事件总体应急预案》《水库大坝安全管理应急预案编制导则》等对大坝管理单位制定水库应急调度方案、工程应急抢险计划、溃坝应急逃生方案、预警和预报、人员转移的应急措施等有明确要求，但对于突发紧急事件的识别、判断及事件影响评估多为定性描述，尚难以指导实际操作。此外，需对溃坝洪水与淹没分析进行进一步研究，同时应结合应急预案加强对公众的宣传、培训与演练[6]。

4 对我国大坝安全管理的几点思考

2018年10月，水利部部长鄂竟平在中国水利水电科学研究院参加“现代治水与科技创新高端论坛”上明确指出：我国治水工作重心转变为“水利工程补短板、水利行业强监管”，意味着大坝安全成为我国当前以及未来一段时间的水利工作重点。与此同时，我国数量众多的水库大坝面临着“老龄化”“四高一深”（高地震烈度、高海拔、高寒、高陡边坡、深厚覆盖层）“安全态势感知不足”“安全监管缺位”等环境、技术、保障问题，大坝安全管理工作任重道远。由此提出以下几点思考。

（1）树立全生命周期安全理念，构建大坝安全文化。水库大坝全生命周期包括规划决策、勘察设计、施工建设、运行、退役多个阶段，在此过程中面临着对自然认知不足、工程质量隐患、自然环境影响及人为因素等风险。大坝安全文化是关于大坝的安全理念、安全意识以及在其指导下的各项行为的总称，主要包括安全观念、行为安全、系统安全、技术安全等。大坝安全文化应贯穿于大坝全生命周期，对参与大坝安全管理的决策层、管理层和个人应有相应的要求：①对决策层的要求。政府须加强对大坝安全督查力度，拥有足够的人力、资金和权力等履行其义务，创造有利于大坝安全的工作环境，让大坝安全理念深入人心。②对管理层的要求。水库大坝管理部门须进行职责界定，对大坝安全文化进行评估、比较，对人员定期进行大坝安全文化培训，制定相应的奖励与惩罚制度，并与国外大坝安全管理进行对标，识别薄弱环节并提出改进建议。③对个人的要求。对于每一个参与大坝安全管理的个体而言，安全文化是责任心，一切活动都要围绕维护大坝安全。因此，设计者、建设者、运行者等须严谨认真，要有敢于质疑的工作态度，注重沟通交流。

（2）建立大坝安全经验反馈机制，减少安全事故发生。我国目前大坝安全管理主要依据其工程规模，采用水利主管部门分级管理模式，这样的分区域、分级管理存在着信息条目较少，相互之间难以共享的缺陷。此外，在水库大坝运行管理过程中出现问题时，很多时候运行管理人员隐瞒不报，容易造成严重后果。经验反馈是指对水库大坝的安全事件、质量问题和良好实践等信息进行收集、筛选、评价、分析、处理和分发，总结推广良好实践经验，防止类似事件和问题重复发生。在水库大坝运行管理过程中，鼓励运行管理人员发现异常情况及时报告上级主管部门，并根据监测指标初步分析异常事件原因，主动上报异常情况且说明原因的可免处罚。管理部门根据异常事件报告进行分析和评价，并根据现有资料分析原因，评价水库大坝安全状态，对异常时间进行分级，确定下一步采取的行动。在异常事件处理后，对外发布异常事件的分析报告，发现安全管理的缺陷，改进技术手段和管理措施，修改或完善法律法规。

（3）提高大坝风险管理水平，由事后管理变为主动预防。大坝风险管理是一种以风险控制为核心，以事前、主动预防为特征的全过程动态管理，主要包括风险识别、风险评估和风险处置等几部分，是更加科学合理的现代大坝安全管理模式。目前，应急预案、大坝安全年度报告、降等报废等风险管理技术和工具已经得到初步应用，然而受各种不确定性影响，大坝风险评估和风险管理技术以基于专家经验的定性和半定量方法为主，通过定量计算溃坝后果难度较大，大坝风险标准未形成共识，因此需进一步开展溃坝风险预警与应急响应信息系统[11]以及水库报废决策方法和生态修复技术的研究。

（4）健全大坝安全管理法规、标准，以适应时代的需求。《水库大坝安全管理条例》是我国大坝安全管理重要的法律文件，然而该条例缺乏对库区管理体制、管理单位职责等制度的规定，水库管理体制及法律环境发生变化使条例不能适应当前大坝管理的业务需求。此外，坝高小于15m的小（二）型以下水库没有相应的安全评价标准可循，大坝安全评价缺乏第三方监督检查及评价机制。因此，大坝安全管理法律法规须在现有的基础上进一步完善。

（5）建立流域（区域）安全管理模式，优化资源配置。我国绝大多数水库大坝管理单位存在财政困难、人不敷出的问题，面对辖区内中小水库工程老化、病险隐患较多的现状，其日常维护、维修等存在困难。对于中小型水库，专业技术人员、专职管理人员甚至基础管理设施的缺乏困扰很多大坝主管单位。作为水库业主，既要保证资产增值又要确保水库大坝安全，单个水库管理模式下，中小型水库很难为业主提供资产保值增值的条件，可以适当借鉴诸如国电大渡河公司、雅砻江公司、清江公司等流域开发公司对流域内水电站进行集群化管理的做法，按流域、区域划分水库群，由专业管理公司实行水库群运营管理，既可带来一定经济效益，又能促进大坝安全管理正常开展。

（6）加大大坝安全创新技术应用，全面提升感知、处置能力。我国病险水库数量大、坝型多、病险隐患复杂，在工程规划、设计、建设阶段，要充分利用包括三维地质勘测可视化、高坝体型设计优化、三维协同设计、深厚覆盖层渗流控制、筑坝新材料、防震抗震等先进筑坝技术成果，确保筑坝过程安全可靠。在大坝运行阶段，着重关注大坝安全诊断、除险加固与维护相关技术的应用，主要包括大坝水下检测[12]、渗漏探测、混凝土结构无损探伤、大坝防护材料等新技术、新成果，使“隐患查得到、病害治得了”。此外，有必要结合当前主流的BIM、物联网、云计算、大数据、边缘计算、区块链等信息技术，融合水利专业知识、算法等，开展“智慧大坝”研究与应用，建立大坝全生命期资产管理，依托流域（区域）大坝安全主管单位建立流域（区域）大坝安全态势感知中心，实现流域（区域）中心的信息数据互联互通。

（7）推进小型水库安全鉴定工作，建立病险水库除险加固后评估机制。我国大坝数量位居世界第一，且95%以上为小型水库，坝型以土坝为主。受经济、技术等历史因素的影响，加上对大坝管理不到位，大部分水库病险问题较为严重，且溃坝比例相对较高，应进一步推进小型水库安全鉴定工作，并对加固后水库安全状态进行评估。①加强小型水库安全鉴定，建立第三方的监督检查及评价机制，强化安全鉴定成果核查，对存在安全问题的大坝进一步分加固运用、降等运用和报废改造等类别。②落实病险水库除险加固责任制，明确责任，在病险水库加固完成后，委托第三方對水库安全状态进行评估，评估合格方可进行竣工验收。③对于已达或接近设计寿命、功能效益缺失、经加固后仍风险极大、环保督查明令退出的水库、水电站大坝，需专门开展退出机制、退出方案等方面的研究。

（8）重视环境、生态安全管理，走可持续发展道路。受人类活动和全球气候变化影响，水资源短缺、水生态损害、水环境污染等一系列问题逐渐凸显。习近平总书记视察长江和黄河时提出“生态优先、绿色发展”和加强生态环境保护的理念，表示要在坚持生态环境保护的前提下，推动流域生态保护和高质量发展。因此，要确立“人水和谐”的理念，加强环境、生态安全管理，使水库安全管理工作更加尊重自然规律，降低水库安全风险。①加强流域层面水库群生态调度及生态流量确定方法研究，保障河湖基本生态用水，改善梯级开发运行对重要水生生物和水生态环境的影响。②全面梳理现行生态安全制度，建立较为完善的生态安全监管体系、生态安全法律体系、生态安全应急救援体系和生态安全预警机制、生态安全趋势的预测机制以及保障生态安全的组织机制。5结语

经过几十年的发展，我国水利事业取得巨大成就，水库大坝安全保障体系不断加强，安全状况明显改善，但新时期对大坝安全的要求越来越高，面临的挑战更为艰巨。因此，一方面需要深入研究大坝安全性态演化规律，加大安全创新技术应用，并通过工程手段加强病险水库加固、灾害防治和预警等工程建设，提高大坝自身的安全性;另一方面要健全完善法规、技术标准体系，提升大坝风险管理水平，树立全生命周期安全理念，建立大坝安全经验反馈机制，重视环境、生态安全，确保水库大坝安全运行。

参考文献：

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[3]贾金生，王莎，郑璀莹，等.捷克水库大坝、水电工程管理及对我国的启示[J].水力发电学报，2018，37（7）：98-105.

[4]张建云，杨正华，蒋金平.我国水库大坝病险及溃决规律分析[J].中国科学：技术科学，2017， 47（12）：1313-1320.

[5]马婧.土石坝病险识别及溃坝风险分析关键技术研究[D].西安：西安理工大学，2019.

[6]李雷.第十讲：大坝风险管理与应急预案——现代大坝安全理念[J].中国水利，2009（22）：63-66.

[7]郭军.美国大坝安全管理现状分析及启示[J].中国水利水电科学研究院学报，2007（4）：47-253.

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[9]贾金生，徐耀，郑璀莹.国外水电发展概况及对我国水电发展的启示（六）——澳大利亚大坝安全管理[J].中国水能及电气化，2010（10）：25-28.

[10]Dong-Hoon Shin，Ki-Young Kim，Jeong-Yeol Lim，等.韩国基于风险的大坝安全管理研究现状[J].大坝与安全，2015（6）：75-79.

[11]谭界雄，陈尚法，翁永红，等.水库大坝安全管理與应急响应信息系统研究[J].人民长江，2014，45（14）：102-106.

[12]谭界雄，田金章，王秘学.水下机器人技术现状及在水利行业的应用前景[J].中国水利，201802）：33-36.

（编辑：李慧）

收稿日期：2019-09-30

基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0401604）

作者简介：谭界雄，男，副主任，教授级高级工程师，主要从事水库大坝安全领域的研究。E-mail：tanjiexiong@cjwsjy.com.cn

作者：谭界雄李星杨光何向相

大坝施工安全技术论文篇2：

丰满大坝拆修争议

7月的丰满水库，高峡平湖，静谧安详。百米高坝之上，激流俯冲而下，远处，松花江则逶迤北奔。虽年届“古稀”，丰满大坝至今仍在正常运转。

丰满水电站位于吉林省吉林市东南24公里处，是目前东北电网最大的水电站，装机百万千瓦，库容百亿立方米，属国家电网公司(下称国家电网)旗下的东北电网有限公司(下称东北电网)所有。

作为中国第一座大型水电站，丰满电站在中国水电界影响深远，培养了大批水电界专业人士，堪称中国水电界的“黄埔军校”。

但不久以后，丰满电站尚在正常运转的大坝或许将被拆除，取而代之的是一座新建的大坝。

丰满大坝的重建之说源于其自身的安全隐患，这座伪满洲国时期由日本人主持修建的大坝，存在诸多设计和施工缺陷，一直带病运行，且已接近安全使用年限。

丰满大坝重建已由东北电网做出预可行性研究报告，通过专家组审评，并获得国家发改委批复同意开展前期工作，目前重建项目已进入环评预可行性研究阶段。

重建的各项筹备工作正在紧锣密鼓进行，但是否需要重建的争议却始终激烈。其中，坚决反对重建的，正是中国水电大坝安全的最高技术监管机构——国家电力监管委员会大坝安垒监察中心(下称大坝中心)。

2010年5月31日，中国能源报发出报道《“中国水电之母”丰满大坝将重建》，称丰满大坝“‘病入膏肓’无奈重建”，“大坝的安垒指标已不能满足国家的规范要求，对下游的生产生活安垒产生了极大的威胁”。

该报道发出后，随即遭到大坝中心的质疑。6月18日，中国能源报刊出大坝中心撰文《丰满大坝非“病险坝”》，文中认为，丰满大坝主要技术指标基本满足现行规范要求，监测数据表明大坝目前运行稳定，通过维修，尚可运行相当长时司。“病人膏肓”，“大坝的安全指标已不能满足国家的规范要求”，“亟须重建”等说法，夸大了司题，与事实不符。

大坝所有者不惜巨金重建以“保障安全”，专司大坝安全的大坝中心却相反主张经济实用的维修方案，此种怪象，耐人寻味。一面是电力巨擘斥资近百亿元的魄力，一面是大坝安全国家技术监管部门的权威意见，丰满大坝是修是拆，到底计依何方?

而尚处正常运转的丰满大坝重建计划在争议中强势推进，反映出当前水电管理体制上存在的漏洞，亦折射出电力巨擘之强，国家监管之弱。

对于有八万余座各类水坝的中国，丰满大坝重建更可能带来“范例”效应。

大坝之“病”

丰满大坝始建于1937年，1943年3月第一台机组发电。从1946年开始，大坝历经一系列续建、改建，至1953年全部建成，至今运行67年，是目前中国运行时间最长的大型混凝土重力坝。

按照国际标准，大型混凝土重力坝的安全使用年限一般为70年-120年。67岁的丰满大坝，即将成为中国第一座接近安全使用年限的大坝。

丰满大坝虽然即将到龄，但根据国际经验，这样的大坝经过维修加固后，仍可以延长相当的使用年限，是否有必要拆除重建，美键在于其安垒性司题能否得到解决。

由于丰满大坝的大部分坝体施工于日伪统治时期，受当时设计、施工以及建设管理水平的限制，其存在诸多先天缺陷，主要有四大问题：一是坝体上游和表面混凝土不满足抗渗、抗冻要求，特别是坝体的渗控缺陷，致使溢流面混凝土冻害日益严重，从而影响泄洪安全性；二是校核洪水工况下大坝防洪能力不足；三是坝体纵缝的存在，造成设计地震工况坝体内部产生拉应力；四是F67断层的存在使34号-36号坝段整体抗滑稳定性安全裕度不足(设计过程中，针对大坝系统的稳定临界点，设计一个超出这一陌界点的值，使得大坝系统在更大一个工作范围内都能保持稳定状态，这个设计值超出陌界点的部分就是安全裕度)。

因为上述原因，丰满电站多年来，一直对大坝持续修补，其中包括三次大规模的系统改造。通过努力，影响大坝的缺陷虽未得彻底解决，其安全运行状况却是无忧。

比如，丰满大坝建设时期并没有对混凝土提出抗渗和抗冻性要求，因此大坝在蓄水初期，渗漏十分严重，坝体最大渗漏量达每分钟16380升。经过三次补强加固后，坝体渗漏量基本维持在每分钟30升以下。

正因如此，在监管者看来，大坝亦远非病人膏肓。

过去的十余年，大坝中心组织专家对丰满大坝进行过两次例行定期安垒检查。根据定检情况分析，大坝中心对丰满大坝的安垒状况颇为“乐观”。

首次检查始于1995年5月，历时三年半，由14位国内权威专家参与，丰满大坝被定为“正常坝”。

2003年9月，丰满大坝的第二次定检开始，于2005年年底结束。经过十多家单位的13位专家论证分析，最终达成共识：丰满大坝在建基条件、坝体抗滑稳定、结构应力、近坝库岸稳定、设计洪水标准下的防洪能力方面都满足现行规范的要求。

但此次定检后的2007年，丰满大坝还是被评为“病坝”。大坝中心相关负责人解释，主要原因是在首次定检中，大坝中心对丰满大坝渗漏问题提出的处理要求没有得到业主的落实，尤其是溢流面混凝土冻胀开裂，溢流坝面破损程度比首次定检时加剧，渗漏冻胀引起下游坝面渗水面积扩大，可能影响泄洪安全，达到了评为“病坝”的标准。

按照大坝安全等级规定，大坝根据隐患严重程度不同，被分为“险坝”“病坝”“正常坝”三类。其中，“险坝”为有危险类型的坝，安全隐患最严重。“病坝”为带病运行的坝，需要维修加固。“正常坝”也可能有缺陷，只是这些缺陷近期对安全的影响轻微。同时，大坝安全等级具有时效性，“正常坝”只代表在今后的五年内可以安全运行；“病坝”代表在今后的三年内可以带病运行，但必须维修加固消除“病症”；“险坝”则必须限期除险，以确保大坝安全，然后实施永久除险加固措施恢复正常。

大坝中心认为，被评为“病坝”并不意味着丰满大坝状况十分危险。目前，丰满大坝在静载情况下，大坝的应力和抗滑稳定性基本能满足现行规范的要求，水库可以不降低正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位运行。按照标准，丰满大坝尚不到险坝需要应急处置的程度，更未到需要推倒重建的程度。

第二次定检被评为“病坝”后，大坝业主东北电网对整个溢流坝段渗漏进行维修，2008年汛前维修工程完成，形成了较好的坝体防渗帷幕。因此，丰满大坝被评为“病坝”的主因已经消除。

据东北电网内部人士透露，从维修后的状况来看，丰满水库事实上已经是运行良好的“正常坝”。

因为大坝安垒定检为五年一次，在重建方案紧锣密鼓推进的同时，20l0年5月，大坝中心启动丰满大坝第三次大坝安全定期检查。

参加对丰满大坝第三次定检的中国工程院院士谭靖夷告诉《财经》记者，从对大坝资料的分析和现状来看，它的运行状况是较好的。2007年2008年，

受东北电网委托，中国水电顾问集团华东勘测设计研究院对丰满大坝钻孔取混凝土样2700余米检测，结论显示，除局部混凝土质量较差外，大坝整体安全性较好。

谭靖夷认为，丰满大坝虽然存在一些先天性问题，但并没有达到必须拆除重建的地步，只要加强维护，还可以正常运转相当长时间。

事实上，业主对丰满大坝存在安全隐患的态度起初也颇为乐观。东北电网在2006年3月1日第二次定检期司曾发“东电电源[2006]96号”文，向大坝中心上报，丰满大坝第二次定检自评确定的安垒等级为“正常坝”。同时通过种种途径希望能评为“正常坝”。

先入为主的论证会?

就在大坝中心组织专家对丰满大坝进行论证，出具维修加固意见时，大坝的所有者也正在设法为大坝“治病”。不同的是，他们最终选择的“治病”方法更为彻底：拆除旧坝，重建新坝。

早在2006年2月，国家电网便向国家发改委报送了《关于丰满发电厂水库大坝全面加固工程按基本建设程序开展前期工作的请示》(国家电网发展[2006]65号)。

2006年4月，国家发改委办公厅复函(发改办能源[2006]683号)，同意对丰满大坝展开垒面加固工程的前期准备，并确定了“彻底解决、不留后患、技术可行、经济合理”的原则。同时，复函还要求对大坝加固及重建等各种技术方案进行深入研究和充分论证，科学选择全面治理方案。

在丰满大坝被评为“病坝”以后，国家电网加强了对丰满大坝的全面治理，并委托水利部水利水电规划设计总院负责丰满大坝全面治理工程的预可行性研究设计。此后，由水利水电规划设计总院牵头，制定了五个丰满大坝垒面治理方案，通过筛选，最终选择了“灌浆加固”和“下游重建”两个方案。

业主单位对“下游重建”方案情有独钟。按此方案，现有的丰满大坝将被拆除，另在原坝址下游约120米处新建一座碾压混凝土重力坝，并新建引水发电系统，建设总工期约为62个月。

华东水电勘测设计院承担了“灌浆加固”方案的预可行性研究。“灌浆加固”方案的设计投资为23亿元。与之相比，重建方案则投入巨大，2009年7月专家论证会上，重建预可行性研究报告称，重建工程总投资额为53.7亿元。2010年6月，《财经》记者获悉，重建方案投资额已增至88.5亿元。如果算上拆除原坝和电厂损失的约10亿元，总投资已经逼近100亿元。据东北电网内部人士透露：“100亿元还不是最终的，大坝建成的垒部投资肯定还会超过这个数。”

按照常规，水利水电规划设计总院为丰满大坝全面治理工程的可行性研究和审查机构，其应组织专家论证会，并为国家发改委提供决策依据。但当2009年7月30日～31日丰满大坝垒面治理方案论证会举行时，与会者却发现国家电网才是此次论证会的主办方。

论证会有著名水利专家潘家铮等13名专家参加，国家发改委、电监会、环保部等部门亦派员出席。

据参加此次会议的专家介绍，会议预先导向明确，论证会的领衔专家潘家铮本身就是国家电网高级顾司。

《财经》记者从与会专家处了解到，在论证会举行之前，业主单位即给准备参会的专家呈送《会议简单汇报》，表示重建是从根本上解决丰满大坝工程司题的最好方法，建议专家推荐“下游重建”方案。

而作为国家大坝安全技术监管部门，大坝中心虽然被邀请出席论证会，但是却没有人进入专家组，也未被安排发言。大坝中心将事先准备的发言稿《丰满大坝安全监管情况说明》在宾馆发送给与会专家，此举随即“引发业主的强烈反感”。

大坝中心的发言稿称，丰满大坝运行安全状况已明显改善，目前大坝能正常挡水运行，还不到需拆除重建的阶段。

国家发改委确定的“彻底解决、不留后患、技术可行、经济合理”原则最终成为专家组论证意见的重要依据。

经过一天的论证，2009年7月31日，专家组做出了符合国家电网思路的结论，一致赞同重建方案。专家组的论证意见认为，“灌浆加固”方案技术上可行，并具有投资少、工期短、对周边和下游供水基本无影响等优势，但不能完全满足国家发改委提出的“彻底解决、不留后患”的要求。“考虑丰满大坝的重要性，为了更好地保证公共安全，达到‘彻底解决、不留后患’的目的，选择重建方案是合适的。”

领衔论证的专家潘家铮亦承认，丰满大坝是“病坝”，但不是垂死的绝症，通过精心治疗和护理，还可以活相当长时司。潘家铮认为：对于“技术可行”，两方案都可行。对于“经济合理”，灌浆方案明显有利，可节省30多亿元。司题在于“彻底解决、不留隐患”上，两方案有区别；在工程的“现代化改造”上，两方案更有区别，重建方案在这方面确可称得上“完全满足”，而“灌浆方案”则有点差距，“有些问题有点说不清”。所以，方案的取舍实质上是：值不值得多花30亿元换取工程安全保证度的增加和现代化的改进?专家组给出的答案是肯定的。

重建动力

专家论证会结束后，国家电网随即印发了会议纪要，要求东北电网按照重建方案加快推进丰满大坝全面治理相关工作。此后，有关重建的环评、立项等各项工作随即展开。

2009年7月30日，国家电网副总经理栾军在丰满大坝治理方案论证会上发言，对决心重建的原因进行了阐述。栾军认为，丰满大坝存在的问题十分严重，“四五项存在的问题都是要命问题”。“实际上，大坝存在的问题，还要远比两个设计院所解释的问题要严重，就整个发电系统、地上部分，基本上已经到了寿命……”

而对于重建大坝所需的上百亿元资金，栾军认为并不是问题，他表示，“国家电网每年投资2600亿元，这两个方案造价，一个20多亿元，一个50多亿元(最初确定的重建投资额为53.7亿元)，都在国家电网公司投资承受能力之内，二十几亿没有问题，五十几亿元也没有可题。五十几个亿的投资，如果五年建设周期，每年投资十几个亿，那么资本金就是两个多亿，我们完全有能力实施这种投资。”

既然丰满大坝经过加固修理后仍能继续使用，但国家电网为何仍愿花费近百亿元，力主大坝重建?对此，大坝中心一位不愿具名的负责人表示，不合理的管理体制是丰满大坝重建的真正动力。

按照中国目前的水电管理体制，国家发改委负责电价管理和水电站建设项目审批或核准。而在水电站建设项目中，新建项目和维修项目资金来源是两个渠道。对于新建项目来说，只要是通过了国家发改委审核的项目，虽然企业需要前期投入建设资金，但可享受经营期电价，以便收回成本。“经营期电价”是指根据政府预先规定的经营期内收益率水平和社会平均成本核定的电价。

以丰满电站为例，其老厂发电入网电价为每度0.27元，而其第三期增加的两台机组入网电价则实行经营期电价，

每度为0.5元。虽然电价高了将近一倍，但通过配额入网，新增机组发出的电力并不愁没人要。

而大坝维修改造项目，则是企业通过自有的技改大修资金列支解决。一个普遍问题是，面对较大规模的大坝维修加固，企业自有大修技改资金往往不足，而投入大笔的大修资金，并不能带来直接的收益，因此，企业对投入自有资金治理大坝的动力不足。

以丰满大坝来说，如果采用全面维修方案，虽然投入相对较少，但仍然需要20多亿元。对于企业来说，电厂从发电收益中按比例提取的大修技改资金十分有限，难以承受如此规模的投资。

如果重建丰满大坝，虽然造价高达近百亿元，但因为属于新建项目，按规定，其建设瓷金可以通过经营期电价得到补偿。巨额投入最终可通过提高电价由消费者分担，同时还可获得一座新大坝。在这种情况下，重建丰满大坝，便成为现实的选择。

这种选择带来的后果也显而易见：可以继续运行的大坝遭到废弃；近百亿元国有资产投入；社会公众被动承担高电价。

事实上，像丰满大坝这样治理规模较大、投入超出企业技改能力的项目，提出的是一个新司题——哪些项目应由企业技改大修费用列支解决，哪些项目可通过政府基建程序解决，通过基建程序的项目是什么审批流程、如何核准，对此，政府尚没有一套规范、严格的管理制度。

大坝监管困局

在丰满大坝的治理过程中，作为中国大坝安垒监管最高机构的电监会大坝中心，虽坚决反对重建方案，并通过各种方式力陈理由，但是他们的意见却被搁置。探究目前中国的电力行业监管体制，或许可以找到答案。

2003年3月，电监会正式成立，中编办明确，电力系统的水电站大坝安全监管职能划归电监会，电监会下设大坝安垒监察中心，具体承担此职能。

按照电监会规定，大坝中心的两项常规工作分别是大坝安全注册和大坝定期安全检查。

其中，大坝的定期安全检查每五年开展一次，动态管理大坝安垒状态和评定大坝安全等级。具体程序是，由大坝中心组织专家组开展定期检查，并形成检查报告；报告经大坝中心审查后，形成审查意见，评定大坝安全等级，并提出存在的问题和处理意见，上报电监会备案，同时向大坝主管单位转发电监会的批复意见、大坝中心的审查意见和下一步工作意见；此后，水电站大坝主管和运行单位应按照定检要求，对大坝存在的问题进行加固补强和更新改造。

但是电监会研究室副主任吴疆表示，大坝中心出具的定期检查审查意见、安全等级评定以及对问题的处理意见，只能对大坝主管单位起指导性作用，并不具强制性。

实际上，自成立以来，电监会处境尴尬，在强势的电力企业面前，其监管能力明显有限。一个直观的例子是，电监会全国编制只有500人。相比之下，电监会的监管对象堪称“巨无霸”。比如，国家电网的全国职工多达100多万人，电监会的办公场所甚至就设置在国家电网总部大楼内。

吴疆认为，政府对电力行业的监管弱势，一方面是向电力企业倾斜的行业政策所致，一方面是监管部门自身的专业性不够，无法实现有效监管。最终的后果是，电监会在电力监管的博弈中困难重重，实际上被“架空”。

大坝中心人士认为，从丰满大坝的重建来看，目前运行水电站大坝安垒监督管理问题突出，就大坝的维修加固问题来说，电监会大坝中心负责行业安全监管——“看病”，发改委负责项目立项和核准——“治病”，然而两个部门相互不衔接；主管“看病”的部门，只能管“看病”，无法管“治病”。

丰满之忧

目前，中国拥有八万多座水坝，虽然其中绝大部分建于建国后，但随着时司的推移，满龄是无法回避的现实，丰满大坝作为中国首座即将到达安全使用年限的大型水坝，其最终的处置办法，对于中国目前拥有的八万余座水坝来说，或可提供经验与教训。

就目前来说，中国尚没有针对满龄大坝处置的经验，以及专门性法规。

惟一可做参考的是水利部2003年颁布的《水库降等与报废管理办法》，该办法第八条列明了水库报废条件：防洪、灌溉、供水、发电、养殖及旅游等效益基本丧失或者被其他工程替代，无进一步开发利用价值的；库容基本淤满，无经济有效措施恢复的；建库以来从未蓄水运用，无进一步开发利用价值的；遭遇洪水、地震等自然灾害或战争等不可抗力，工程严重毁坏，无恢复利用价值的；库区渗漏严重，功能基本丧失，加固处理技术上不可行或者经济上不合理的；病险严重，且除险加固技术上不可行或者经济上不合理，降等仍不能保证安全的；因其他原因需要报废的。

参照上述条款，丰满大坝并不符合报废标准。

同时，该《办法》只适用于水利部门主管的水库，对发电企业所有的大坝仅具有参考意义。

在2009年7月丰满水库全面治理方案论证会上，专家组的书面意见在认可重建方案后，专门提及“但这仅是个案，不具代表性”。尽管如此，大坝中心对此仍感担忧：随着运行时间延长，还会出现更多有类似缺陷的大坝。如果其他企业也按照丰满的先例拆除重建，不仅将对今后水电站大坝的安全管理造成混乱，而且会产生更庞大的资金投入。

大坝中心认为，对运行水电站大坝的废弃、拆除、重建，国家应实行严格的监管和项目核准。大坝中心透露，由丰满大坝的争议而起，电监会已开始着手制定水电大坝报废的相关标准。

作者：欧阳洪亮

大坝施工安全技术论文篇3：

论新时代水库大坝安全

摘要：中国是世界上水库大坝数量最多的国家，随着一大批高坝大库建成，流域多梯级水资源开发利用，水库大坝安全已事关国计民生及国家重大公共安全。为了提升水库大坝安全理论研究水平，促进大坝安全技术发展，重点阐述了新时代中国水库大坝安全的新思路、新要求和新挑战，主要体现在包含工程安全、生态安全、环境安全相互融合协调的全要素安全;以龙头水库为核心、梯级水库群为重点的全流域安全;以及贯穿规划、设计、建设、运行、退役不同阶段的全生命周期安全。所提出的研究思路对于开展大坝安全工程技术与管理机制的研究具有较强的针对性和指导意义，对于解决现阶段中国大坝安全面临的问题与挑战具有重要的理论意义。

关键词：

水库大坝; 全要素安全; 全流域安全; 全生命周期安全

中图法分类号： TV62

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.023

新中国成立以来，中国兴建了大量水库，这些水库在抵御洪涝灾害、提供电力能源、保证农田灌溉和城乡供水、保护生态环境、保障国民经济快速发展等方面做出了巨大贡献。然而受历史建设条件、运行功能老化等原因影响，中国水库大坝逐渐暴露诸多病害问题，在一定程度上制约了工程效益的正常发挥。中国国土地域辽阔，河流山川众多，水利资源得到了全面系统的开发。水库大坝在带来清洁能源和水资源的同时，也改变了区域环境和生态的平衡，建筑物结构逐渐出现老化，这些都影响到水库大坝的安全。中国已迈入发展的全新阶段，随着人民对美好生活的向往，水库大坝安全状况应得到更高程度的重视。为此，本文结合中国水库大坝安全现状与面临的挑战，探讨新时代水库大坝的安全健康发展之路。

1 中国水库大坝安全现状

长期以来中国面临水害灾害频发、能源资源短缺等问题，水库大坝具有防洪、发电、灌溉、供水等社会效益和经济效益，是保障人民生命财产安全和社会经济发展的必然选择。新中国成立以来，通过大规模水利建设，中国取得了举世瞩目的成就，已成为世界上拥有水库大坝数量最多的国家。

据水利部统计，截至2018年底，中国已建成各类水库大坝98 822座，其中大型736座、中型3 954座，水库总库容8 953亿m3[1]。数十年来，中国大坝建设发展迅速，已建、在建和规划建设的大坝数量及坝高仍在不断增加，其中坝高超过100.0 m的高坝已达200余座，已建成世界最高拱坝锦屏一级（坝高305.0 m），最高碾压混凝土坝光照（坝高200.5 m），最高面板堆石坝水布垭（坝高233.0 m），还有三峡、小浪底、小湾、龙滩、溪洛渡等一大批世界级的水库大坝先后建成并投入运行，建设管理技术水平已走在世界坝工领域的前沿。

中国水库大坝在取得骄人成绩的同时也面临着风险与挑战[2]。中国水库大坝中95%以上为土石坝，95%以上是20世纪80年代以前建设的老坝，病险问题、溃坝灾害不容忽视。据2007年统计，中国病险水库有3.8万座，病险率曾高达44%，且病害类型多样。经大规模病险水库除险加固，国务院批准的《全国病险水库除险加固专项规划》已全部实施。但由于中国水库大坝数量多、土石坝多，出险几率高，新的病险水库仍不断出现。2016年10月，仍有超过1万座病险水库尚需纳入除险加固规划。1954～2013年，全国共溃坝3 544座，年均溃坝高达60座。时至今日，溃坝现象仍时有发生，如2013年山西曲亭水库、黑龙江星火水库、新疆联丰水库、2018年新疆哈密射月沟水库等大坝溃决。中国大坝安全仍然存在诸多问题，大坝安全保障任重道远。

2 水库大坝安全面临的新挑战

中国水库大坝安全管理主要历经3个发展阶段[3-5]：从新中国成立到1978年的粗放管理阶段，从改革开放到20世纪90年代的制度建设完善阶段，新世纪以来以水利工程管理体制改革和病险水库除险加固为特征、以市场经济为导向的发展阶段。

伴随水库管理体制的不断完善，大坝安全的理念在近40 a内已经发生了巨大的变化。在20世纪70～80年代，世界上包括中国在内，都是将大坝安全狭义地理解为大坝的工程特性，即坝体结构的现状与规范要求指标的符合程度，只要大坝不破坏、恶化和溃决，大坝就是安全的。但是20世纪90年代后，大壩安全的理念已经包括了工程安全与公共安全，即风险理念，包括将风险控制在公众可接受范围的一切措施和办法[3]。随着中国经济社会的快速发展，水库大坝数量的不断增多、规模不断扩大、运行年限不断延长，对工程、生态、环境、社会等因素的影响也在不断扩大。

目前，中国200 m级以上高坝主要集中在西部地区，具有高海拔、高地震烈度、高边坡、地质条件极为复杂等工程特点，对水工建筑物的安全性、稳定性、耐久性要求十分高，由此带来的安全风险也更加突出，许多技术难题稍有不慎就可能埋下安全隐患。金沙江、雅砻江、澜沧江、大渡河等大江大河流域的梯级水库群开发利用，引发了对流域安全风险传播和风险阻断的思考，也提出了控制性龙头水库安全和梯级水库群联合安全的管理问题。

水库大坝建设管理涉及到规划、设计、建设、运行、退役等不同阶段，任何一个阶段存在薄弱环节，都会给水库大坝安全造成影响。长期以来，中国水利行业存在着“重建轻管”的普遍现象。由于缺乏系统的维护管理，工程老化加剧，水库大坝老龄化问题越来越突出。

2017年以来，中国政府提出新时代统筹推进“五位一体”战略目标，水生态文明建设、绿色发展理念已成为大坝安全理念的重要组成部分。水库大坝是推动社会可持续发展的重要基础设施，是中国推进生态文明建设的重要支撑，是实现绿水青山美丽中国梦的重要依托。新时代中国社会主要矛盾转变为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾，全社会的安全意识不断增强，对于水库大坝的安全保障和生态保护水平提出了新的更高要求。

因此，大坝安全的理念呈现出全要素安全、全流域安全、全生命周期安全等越来越多的新内涵。需要进一步开展创新研究，提高对大坝安全的认识，提出适宜于中国现代化建设实际情况的新理念和新思路，更好地推动中国大坝安全技术发展，提升中国大坝安全水平。

3 新时代水库大坝安全新内涵

3.1 全要素安全

新中国成立以来特别是改革开放以来的快速发展，使中国水利建设进入新时期，中国治水的主要矛盾已经从人民群众对除水害兴水利的需求与水利工程能力不足之间的矛盾，转变为人民群众对水资源水生态水环境的需求与水利行业监管能力不足之间的矛盾[6]。大坝安全的内涵也由传统的单一工程安全，逐渐转变为包含工程安全、生态安全、环境安全相互融合协调的全要素安全。当前，水库大坝工程安全内涵发生转变，生态安全问题凸显，环境安全面临巨大挑战。

3.1.1 工程安全内涵发生转变

工程安全是水库大坝安全最基本最重要的部分。传统意义上水库大坝的工程安全主要是指工程自身的安全，进入水利建设新时代，水库大坝的工程安全有了新的内涵：① 从工程自身安全向风险控制转变。21世纪中国提出了一系列治水新思路，在防洪减灾方面，从“洪水入海为安”转化为“承受适度风险”，从“洪水控制”转化为“洪水管理”，从采用“工程措施”转化为“综合采用工程措施和非工程措施”[7]，这大大超出了大坝自身安全的概念，正在形成一种以风险理念对大坝进行风险管理的新体系[2]。② 在强度设计基础上强化耐久性设计理念。从水利工程运行状况来看，大坝自身结构强度和稳定满足设计是工程安全运行的基础，在强度设计基础上强化耐久性设计理念就是要在确保工程安全的基础上，提升工程性能，延长工程寿命，保障水库大坝长期安全运行。③ 将传统工程安全提升至“工程+库区”安全。对于高坝大库，库区蓄水后库岸绵延数十到数百千米，库区内不良地质构造或危岩体众多，水库蓄水后库区的地质灾害问题更为突出。将传统工程安全提升至“工程+库区”安全，不仅丰富了工程安全的内涵，也是对工程安全的科学完善。

3.1.2 生态安全问题凸显

在水利建设新时代，治水的主要矛盾要求我们要牢固树立和深入践行“绿水青山就是金山银山”的理念，积极开展生态友好型水库大坝建设。生态友好型水库大坝建设就是建设生态安全的水库大坝。

当前，中国水库大坝建设对生态系统的影响突出，主要表现在以下几方面：① 高坝工程阻隔效应突显，土著鱼类洄游通道切断，低温水排泄，导致库区及下游江河鱼类资源、物种的多样性呈下降趋势。② 水文形势改变，引起原有生态系统紊乱，生物群落原有栖息地被破坏。③ 江湖关系发生变化，湖泊枯水期提前。④ 水库消落带生态难以恢复等。

此外，随着西部大开发和西电东送的大力推进，中国水电工程建设重点地域也从中、东部转向西部。西部地区多为高海拔地区，是中国生态环境最脆弱的区域，环境承载力低，生态一旦破坏，再难恢复。在该类地区开展水电工程建设，做到工程建设与生态系统的和谐共存，面临着以下巨大挑战：① 高原库坝区气候环境影响，包括高原永久冻土层融化对生态环境影响、气候改变引起冰川变化影响;② 高原库坝区河流生态环境影响，包括水量、水质变化对上下游环境与生态影响、河流生态系统变化对生物群落影响。如何应对以上问题与挑战，做到水库大坝生态安全，创造人水和谐，建设生态友好型水库，将是新时代水利建设的一个重大课题。

3.1.3 环境安全面临巨大挑战

水库大坝的环境安全不仅指修建水库大坝引起的环境改变问题，同时也包含环境对大坝安全的影响。

中国正值水利建设新时代，如何协调水库大坝与环境的关系，促进其和谐发展，同样面临诸多问题与挑战，主要表现在：① 局部气候发生改变。水库建成蓄水后，库水大量汇集，在一定程度上会影响库区降雨、温度、大气等气候环境。② 水文环境平衡被打破，原有河流的水文条件变化，影响库区生物原有栖息环境。③ 可能诱发地质灾害。库区地壳承载水压力增加，库岸边坡受力情况发生改变，可能诱发地震、库岸滑塌、滑坡等地质灾害。深入开展水库地震监测和监测资料分析，提炼水库诱震因素，揭示水库地震规律和诱震机理是水电工程建设中急需开展的攻关课题[8]。④ 泥沙淤积问题。水库大坝的修建改变了原有河道泥沙的输移沉积模式，大量泥沙淤积在库区，会降低水库有效库容，影响枢纽建筑物安全，限制发电、通航、灌溉等功能效益的發挥。⑤ 泄洪雾化问题。大坝挑流泄洪会引发强降雨及雾化区，对水利枢纽的正常运行、下游边坡稳定造成影响[9]。高水头大流量的泄洪需求、高海拔低气压的复杂气候环境以及高边坡窄河谷的复杂地形环境，使得中国高坝泄洪环境越来越复杂，泄洪雾化引发的安全问题也愈发凸显[10]。⑥ 库盆变形。高坝蓄水会引发库盆变形和谷幅收缩，可能影响大坝的工作性态和长期安全状况。如拱坝对坝基变形敏感，拱坝安全问题往往与库盆变形破坏密切相关，特别是蓄水后库盆急剧变形的时期[11]。⑦ 极端气候影响。全球气候变化引起的极端天气出现的几率更为频繁，高山峡谷地区大坝面临的自然环境更为复杂，持续高/低温、强紫外线照射、超强降雨等影响着大坝安全运行。如何应对极端气候条件下大坝面临的新问题是今后水库大坝建设、设计、运行过程中的研究新方向。

践行水库大坝与环境和谐共存的安全理念，新时代水利建设应着力突破大坝环境安全所面临的问题与挑战，深化研究，将环境安全理念切实融入到水库大坝的全要素安全中。

3.2 全流域安全

随着中国水资源的不断开发利用，一个流域内往往会建设一系列呈阶梯式的水库，形成一个水库群。如黄河上游、长江上游和清江梯级水库群等。龙头水库作为流域内的主要控制性水库，其安全至关重要，同时梯级水库群的规划设计与管理调度也不容忽视，它不仅决定着水库群发电、供水、航运等综合运用功能是否能充分发挥，而且关系到水库自身结构安全和下游地区的防洪安全。因此，以龙头水库安全为核心，重点关注梯级水库群规划设计与运行管理，对中国水资源安全具有重要的战略意义。

3.2.1 龙头水库安全

在梯级水库群中，建设有足够调控水资源能力的龙头水库是水安全的重要保障，直接影响着下游水库群的整体安全。在流域梯级龙头水库的规划及建设过程中，必须确保其安全风险最低。主要可以从以下方面考虑：① 坝址选择。龙头水库一般布置在流域上游，其坝址的选择应更加谨慎，需综合考虑地质、地形及气候等自然条件，尽量避开断层和地震多发地带。② 坝型选择。龙头水库坝型论证阶段，需要在满足任务要求、适应坝址自然条件、技术可行的基础上尽量选择可靠度更高的混凝土壩作为首选坝型。③ 坝体建设。龙头水库设计可适当提高大坝安全系数，建设应加强质量监管。

3.2.2 梯级水库群安全

目前，将梯级水库群作为一个整体，全面研究、分析和评价其安全性还较少见，现有的水库大坝安全评价标准和分析方式设定也均是基于“单库”模式，缺乏对单个水库与梯级水库群整体安全的关联性考虑[12]。对于梯级水库群安全，必须认识到某一单库失事必将对其他梯级水库带来不可忽视的影响。例如“63·8”特大洪水造成海河流域319座大坝相继溃决，受灾人口达2 200余万;“75·8”特大洪水造成洪汝河流域2座大型水库、2座中型水库和58座小型水库漫溢溃坝，直接死亡人数超2.6万[13]。上述两次特大洪水中，由于水库实有的抗洪能力明显偏低，同时流域内绝大多数为土石坝，坝型结构单一，抵抗溃坝连锁反应风险的能力较弱。因此，在梯级水库群规划设计阶段，要充分考虑各水库规模及坝型的协调性;同时在制定洪水标准时要统筹考虑梯级水库群的设计洪水标准，当新建工程上游或下游已建或规划有梯级水库时，既要考虑上游水库泄洪对本工程的影响，也要考虑本工程对下游的影响，经过统筹研究、相互协调，最终确定合理的洪水设计标准。对于防洪标准不匹配、不协调的梯级水库群，要制定与之对应的防洪调度方案及应对措施。未来要对梯级水库群的风险共担问题展开深入调查研究，形成系统的梯级水库群安全管理及风险防控机制。

在梯级水库群运行管理阶段，由于缺少流域集中管理和统筹协调，导致梯级水库群的水资源综合利用和整体效益发挥不理想，也制约了梯级水库群防洪减灾的统一部署。例如长江上游水库群建设和管理主体多，涉及流域机构、各级地方政府、发电公司以及河流开发公司等，从而大幅增加了梯级电站统一调度的复杂性[14]。因此，有必要组建流域运行管理机构，统一协调流域内水库群的建设、运行及调度管理，特别是防洪调度，以保障水库大坝全流域安全。通过流域水资源统一管理和调度，可以实现梯级水库群的综合利用，提高水库群及大坝工程的安全性。

3.3 全生命期安全

水库大坝作为事关国计民生的重要基础设施，必须贯彻落实高质量发展的要求，这就需要在大坝规划、设计、建设、运行、退役各个阶段坚持高质量标准，严格把关，从而保障水库大坝全生命周期安全可靠。

在规划阶段要开展详尽的调研工作，突出生态优先、绿色发展的规划理念，大坝坝址应尽量避开有大型断裂构造带、近坝库岸失稳区及地震活跃带等重大地质安全隐患地带，坚决落实“安全第一”理念。设计阶段在面对建设经验较少的200 m级以上超高坝时，虽然有基于安全系数或可靠度的安全冗余，其安全风险仍然不可忽视，在大型水库特别是高坝大库中应慎重采用新坝型。施工阶段要严把质量关，做好施工图审查、施工方案报批、重大工程施工组织设计等工作，对施工中发现的质量缺陷及时采取处理措施，并加强施工监管工作。在新时代水库大坝建设阶段，要重点加强高寒高海拔、高地震烈度、高陡边坡及深厚覆盖层等复杂条件下的筑坝技术研究。

水库大坝全生命周期中，“重建轻管”的现象十分普遍，因此需加强水库大坝运行及退役阶段的安全管理，并在规划设计阶段予以考虑。运行阶段应加强大坝安全监测，定期开展安全巡视检查，及时整理分析观测资料。根据工程特点及实测资料建立水库大坝安全预警指标及准则，制定适合自身需求的安全预警应急机制及应急保障体系，并针对工程运行中可能遇到的各种风险进行识别、研究、评估和处理，加强极端工况下（超标洪水、地震、爆炸）的风险分析，结合风险的可能性（即建筑物病险程度）和产生的后果进行综合评价。退役阶段需建立完善的水库大坝降等及报废机制，中国水库多建于20世纪50～70年代，根据SL654-2014《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》，很多工程已超过合理使用年限，正在超期服役，水库降等及报废工作十分紧迫。因此，需在对水库大坝超期服役安全性态评估的基础上，制定水库大坝安全提升或拆除退役处理方案，消除水库大坝降等与报废后依然存在的安全隐患并加强安全管理，深入评估退役拆除对周围生态系统的再次干扰，主要包括河流形态、泥沙运输、水生环境和生物多样性等方面的影响[15]，从时空角度开展相关影响研究[16]，并针对拆坝河流的生态恢复问题提供相应技术指导。

水库大坝全生命期安全不仅要总结已有工程经验、汲取事故教训，更要与时俱进，采用新技术、新手段、新方法：如推广应用BIM+GIS技术，从规划建设期就开始管控水库大坝工程质量与安全，模拟可能的形变、渗流、应力等情况，预测工程完成后的工作态势;综合利用互联网+大数据+云计算、5G+边缘计算等信息化手段，提高水库大坝实时监控和评价的能力与水平;结合AI摄像头实现定制化场景识别，提供不同时期大坝安全可视化监控等。

4 结语

随着中国社会经济的持续发展，公众对水库风险认知和关注程度不断提高，对水库大坝安全的要求也越来越高。为此急需建立适合中国国情的水库大坝安全管理及工程技术体系，引入工程安全、生态安全、环境安全相互融合协调的全要素安全，统筹考虑流域龙头水库及梯级水库群的全流域安全，将水库大坝安全贯穿于工程的规划、设计、建设、运行以及退役的全生命期、全过程管理与控制。这要求我们要不断研究水库大坝的自然规律，深刻认识新时代大坝安全内涵，创新理论、技术、材料和工艺，既要通过工程技术手段提升大坝工程性能，确保大坝自身的安全性，又要健全法律、完善制度、加强管理，同时加大对大坝安全管理及工程技术体系研发投入，促进中国大坝安全管理整体水平的提升，不断适应时代对水库大坝安全的新要求。

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