超標(biāo)準(zhǔn)洪水下中小型水庫大壩安全保障與韌性提升對策研究

Safeguarding and enhancing the resilience of small and medium-sized reservoir dams under floods exceeding design standards

景來紅1，李宏恩2

（1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，450003，鄭州；2.水利部 交通運(yùn)輸部 國家能源局南京水利科學(xué)研究院，210029，南京；3.水利部大壩安全管理中心，210018，南京）

摘要：我國現(xiàn)有各類水庫約9.5萬座，中小型水庫占比超99%，其中有80%以上建于1980年以前，且土石壩占比90.2%，壩高低于30m的占比92%。中小型水庫工程建設(shè)先天不足、洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低、泄洪設(shè)施不完備等問題突出。近年來工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，極端暴雨事件頻發(fā)，水文序列一致性假設(shè)頻繁被打破，變化環(huán)境和強(qiáng)人類活動(dòng)背景下中小型水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫壩風(fēng)險(xiǎn)驟增。在總結(jié)分析我國中小型水庫大壩安全管理成效基礎(chǔ)上，對當(dāng)前超標(biāo)準(zhǔn)洪水下中小型水庫大壩安全保障與韌性提升的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了梳理，主要包括超標(biāo)準(zhǔn)洪水內(nèi)涵定義亟待明確、變化環(huán)境下設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法亟待完善、壩面防護(hù)新型結(jié)構(gòu)與泄洪能力提升技術(shù)與裝備亟待研發(fā)等，并從理論體系構(gòu)建、工程防護(hù)優(yōu)化、應(yīng)急裝備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)體系完善等方面提出了相關(guān)對策建議。

關(guān)鍵詞：中小型水庫；土石壩；超標(biāo)準(zhǔn)洪水；安全保障；韌性提升

作者簡介：景來紅，正高級工程師，主要從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2024YFC3210600）。

DOI：10.3969/j.issn.1000-1123.2025.15.007

截至2024年年底，我國已建成各類水庫大壩約9.5萬座，總庫容約1萬億，中小型水庫占比超99%。中小型水庫中80%以上建于1980年以前，土石壩占比90.2%，壩高低于30m的水庫占比92%，整體來看，我國水庫大壩具有中小型水庫多、老舊壩多、土壩多、低壩多的工程稟賦特征。

當(dāng)前我國氣候條件復(fù)雜多變，水旱災(zāi)害呈現(xiàn)突發(fā)異常、難以預(yù)測的特點(diǎn)，且發(fā)生頻率和強(qiáng)度持續(xù)上升。極端暴雨事件頻發(fā)，不僅帶來人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，其導(dǎo)致的超標(biāo)準(zhǔn)洪水更對水庫大壩安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。土石壩在面對超標(biāo)準(zhǔn)洪水風(fēng)險(xiǎn)時(shí)十分脆弱，風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力明顯不足，漫壩甚至潰壩出險(xiǎn)事故時(shí)有發(fā)生，國內(nèi)外均有相關(guān)案例。2018年，新疆哈密射月溝水庫因短時(shí)極端暴雨導(dǎo)致漫頂潰壩，造成人員傷亡；2021年，內(nèi)蒙古永安、新發(fā)兩座梯級水庫在強(qiáng)降雨中發(fā)生連續(xù)潰決；2021年，河南鄭州“7·20”特大暴雨事件導(dǎo)致鄭州市143座水庫中有84座出現(xiàn)不同程度險(xiǎn)情，其中郭家咀水庫出現(xiàn)漫壩險(xiǎn)情，影響下游南水北調(diào)中線工程安全；2021年湖北襄陽地區(qū)普降特大暴雨，5座?。?）型水庫出現(xiàn)漫壩險(xiǎn)情；2024年，黑龍江綏化雙紅、前鋒、宏勝等3座小型土石壩工程相繼發(fā)生漫壩險(xiǎn)情，所幸處置及時(shí)未發(fā)生潰壩事故。國際上，2020年5月，持續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致美國密歇根州伊登維爾（Edenville）大壩和桑福德（Sanford）大壩相繼潰決，上萬人被迫緊急撤離；2023年颶風(fēng)“丹尼爾”引發(fā)利比亞德爾納河流域嚴(yán)重洪災(zāi)，兩座大壩同時(shí)潰決，造成眾多人員傷亡。國內(nèi)外案例說明，當(dāng)前亟須加快開展超標(biāo)準(zhǔn)洪水下中小型水庫大壩安全保障與韌性提升對策研究。

進(jìn)入21世紀(jì)后，我國水庫的年均潰壩率已降至0.5?以下，達(dá)到國際低潰壩率水平，然而，因超標(biāo)準(zhǔn)洪水造成的潰壩比例卻呈現(xiàn)明顯增長趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000—2024年，全國因超標(biāo)準(zhǔn)洪水潰壩45座，占同期潰壩總數(shù)的46%。近5年出險(xiǎn)的29座水庫均為中小型水庫，28座與超標(biāo)準(zhǔn)洪水或強(qiáng)降雨有關(guān)。其中，土石壩占比約90%，小型水庫占比約76%，壩高15m以下的水庫17座，壩高15～30m的水庫8座。由此可見，當(dāng)前亟須提高中小型土石壩水庫應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水的工程韌性和應(yīng)急保障能力。進(jìn)一步分析相關(guān)案例發(fā)現(xiàn)，10余座中小型土石壩（壩高均低于30m）遭遇強(qiáng)降雨發(fā)生漫頂或接近漫頂險(xiǎn)情，但通過在壩頂應(yīng)急鋪設(shè)尼龍彩條布或土工織物、及時(shí)拓挖臨時(shí)溢洪道等措施，實(shí)現(xiàn)了“漫而未潰”，突破了土石壩“漫頂即潰”的傳統(tǒng)認(rèn)知。對于水頭較低、潰壩影響相對有限的中低型土石壩，通過優(yōu)化壩面防護(hù)措施和改進(jìn)泄流技術(shù)，不僅能有效延緩漫頂潰決進(jìn)程，還能在增強(qiáng)大壩抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水能力的同時(shí)，為下游人員疏散爭取關(guān)鍵時(shí)間窗口。目前中小型水庫中低土石壩防漫潰技術(shù)與裝備研究工作尚處于起步階段，多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題仍存在瓶頸。

近5年我國水庫出險(xiǎn)或潰壩情況統(tǒng)計(jì)（單位：座）

確保超標(biāo)準(zhǔn)洪水下的庫壩安全對保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展具有重大現(xiàn)實(shí)意義，是做好極限狀態(tài)下水庫大壩安全管理的必然要求。本文針對超標(biāo)準(zhǔn)洪水下中小型水庫大壩安全保障與韌性提升的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn)，在總結(jié)分析我國中小型水庫大壩安全管理成效的基礎(chǔ)上，從理論體系構(gòu)建、工程防護(hù)優(yōu)化、應(yīng)急裝備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)體系完善等方面提出了相關(guān)對策建議。

超標(biāo)準(zhǔn)洪水庫壩安全研究進(jìn)展

1.變化環(huán)境下水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法研究取得初步成果

洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定與國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平密切相關(guān)，我國根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平不斷對水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和完善，已經(jīng)形成一整套較為完整的體系，相關(guān)配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)齊全，可操作性好。然而在氣候變化背景下，中小型水庫面臨水文序列一致性假設(shè)失效、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算偏差顯著、實(shí)際防洪標(biāo)準(zhǔn)不足等關(guān)鍵問題。河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害事件后，水利部組織開展了水庫工程防洪能力提升專項(xiàng)研究，部分省區(qū)根據(jù)暴雨序列延長、下墊面變化等實(shí)際情況對相應(yīng)轄區(qū)的暴雨徑流查算圖表進(jìn)行修訂，及時(shí)更新修正相關(guān)圖集及參數(shù)，在暴雨設(shè)計(jì)值推求、極端暴雨事件移植分析、產(chǎn)匯流參數(shù)校核以及區(qū)域洪水綜合分析方法研究等方面已取得階段性進(jìn)展。在《水庫大壩風(fēng)險(xiǎn)等級劃分與評估導(dǎo)則》（SL/T 829—2024）中，基于風(fēng)險(xiǎn)理念提出了考慮變化環(huán)境及與我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的中小型水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法，為提升水庫防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水能力提供理論方法基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

2.提升水庫大壩防洪能力的工程措施技術(shù)取得長足發(fā)展

為應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水沖擊，提升水庫大壩防洪能力的工程措施主要集中在提升水庫泄洪能力和洪水?dāng)r蓄能力兩個(gè)方面。通過加大泄洪設(shè)施規(guī)模提升泄洪能力，通過加大壩體擋水高度提升攔蓄能力，同時(shí)還可通過設(shè)置應(yīng)急放空設(shè)施、加固土石壩壩面等方式提高水庫在遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水等極端工況時(shí)的應(yīng)對能力。

在提高泄洪能力方面，不同地區(qū)結(jié)合工程實(shí)際采取的措施主要分為兩類：一是擴(kuò)大原有泄洪設(shè)施規(guī)模，二是新建泄洪設(shè)施。部分地區(qū)設(shè)置了非常溢洪道，在水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)啟用，如浙江等地新建放空設(shè)施兼顧考慮預(yù)泄，并結(jié)合壩址處的地形地質(zhì)條件、下游河道條件等因素綜合比選確定。

在提升攔蓄能力方面，加高大壩在增加防洪庫容的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致洪水期庫區(qū)臨時(shí)淹沒面積的增加，需對臨時(shí)淹沒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。大壩壩型不同，其加高方式也有所不同，除大壩整體加高外，部分水庫可探索應(yīng)用在壩頂上游側(cè)增設(shè)防浪墻的方式。

在采用新型防漫潰筑壩技術(shù)方面，膠結(jié)顆粒料壩、堆石混凝土壩等新壩型不斷涌現(xiàn)，此類壩型與傳統(tǒng)土石壩相比具有一定抗沖刷和抗洪水漫頂能力，可提高壩體抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂風(fēng)險(xiǎn)的能力，施工工藝和質(zhì)量也相對容易達(dá)到，對于提升中小型水庫防洪能力具有較強(qiáng)的適用性。

在新型壩坡防護(hù)材料技術(shù)方面，利用抗沖蝕材料或土壤改良材料，對土石壩下游坡面實(shí)施抗沖刷防護(hù)，可有效抵御短時(shí)漫溢洪水侵蝕作用，該措施現(xiàn)已成為增強(qiáng)中小型水庫防洪效能的重要技術(shù)手段。膠結(jié)料表層加固、鋪設(shè)土工織物、鋪設(shè)尼龍彩條布等抗沖蝕卷材加固方式具有就地取材、抗沖蝕效果顯著、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，已在湖北、江西、湖南等地多個(gè)工程超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂過程中應(yīng)用，證明采取合適壩坡永久或臨時(shí)防護(hù)技術(shù)可為實(shí)現(xiàn)中小型水庫“漫而不潰”目標(biāo)提供有力支撐。

3.防洪搶險(xiǎn)避險(xiǎn)應(yīng)急措施在近年來數(shù)次實(shí)戰(zhàn)中取得顯著成效

當(dāng)土石壩面臨超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，其潰決風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。這種情況下迅速實(shí)施應(yīng)急防護(hù)以阻止漫頂或延緩潰壩進(jìn)程，對減輕災(zāi)害損失至關(guān)重要。相關(guān)研究證實(shí)，漫頂至潰決的演變過程受多重因素影響，包括水庫庫容、壩體高度、漫頂流量、初始潰口尺寸及筑壩材料特性等。各地結(jié)合上述影響因素從應(yīng)急泄放騰出防洪庫容、增加臨時(shí)應(yīng)急泄洪通道、應(yīng)急加高壩體及壩面防護(hù)等方面不斷總結(jié)提出各類應(yīng)急措施，切實(shí)提升水庫在超標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

在應(yīng)急泄放騰出防洪庫容方面，根據(jù)水情預(yù)報(bào)結(jié)合上下游水庫調(diào)蓄能力、來水量、險(xiǎn)情嚴(yán)重程度等情況綜合分析，建議合理利用水庫現(xiàn)有泄洪設(shè)施進(jìn)行預(yù)泄，必要時(shí)增設(shè)臨時(shí)排水設(shè)備加大下泄流量，確保充分預(yù)留防洪庫容。實(shí)踐證明該措施較容易實(shí)現(xiàn)，但由于小型水庫庫容和泄洪能力有限，遭遇連續(xù)短歷時(shí)大洪量超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，很難在二次洪峰形成前再次騰出庫容。

在增加臨時(shí)應(yīng)急泄洪通道方面，根據(jù)中小型水庫壩址周邊地形地質(zhì)條件，通過開挖壩址上游兩岸天然埡口或利用有利地形構(gòu)建臨時(shí)泄洪通道，可有效實(shí)現(xiàn)入庫洪水分流，該措施已在多個(gè)水庫搶險(xiǎn)案例中得到成功驗(yàn)證。面對超標(biāo)準(zhǔn)洪水，河南鄭州郭家咀（漫頂）、山東龍門（滑坡）、湖北彭溝（漫頂）、湖北郭水灣（漫頂）、江西?？樱ɑ伦枞绾榈溃┑人畮炀扇×碎_挖臨時(shí)泄洪通道降低庫水位，有效延緩了大壩險(xiǎn)情發(fā)展，取得較好效果。

在應(yīng)急加高壩體及壩面防護(hù)方面，相較于傳統(tǒng)應(yīng)急加高措施（如砌筑土料/土袋/樁梢子埝、純土子壩、柳石枕子壩等），近年來發(fā)展的防洪管袋式子堤、魚鰭式防洪屏等新型結(jié)構(gòu)，以及吸水膨脹材料等創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用為大壩應(yīng)急加高提供了多種可選途徑。壩頂、壩坡過流面防護(hù)主要采取臨時(shí)過流面防護(hù)材料（土工膜或彩條布）覆蓋和坡腳擋護(hù)等措施，如湖北龍崗、三桐等水庫出現(xiàn)漫頂險(xiǎn)情后，及時(shí)在壩面鋪設(shè)彩條布，有效阻止了壩體被沖毀潰決，取得較好效果；2021年鄭州郭家咀水庫土石壩洪水漫溢持續(xù)近7.5h，雖然下游壩坡遭到嚴(yán)重沖刷破壞，但依靠壩頂瀝青混凝土路面和下游坡混凝土上壩踏步防護(hù)作用，大壩最終未潰決，也驗(yàn)證了只要壩面防護(hù)和排水措施得當(dāng)，適當(dāng)延長土石壩“漫而不潰”時(shí)間是可以做到的

4.水庫大壩運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控與預(yù)警能力不斷提升

水庫大壩多源信息透徹感知是超標(biāo)準(zhǔn)洪水下水庫大壩安全風(fēng)險(xiǎn)防控的重要支撐，目前圍繞極端暴雨洪水災(zāi)害防控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已建立了系統(tǒng)的技術(shù)體系：①在災(zāi)害模擬方面，開發(fā)了流域水文-水動(dòng)力耦合模型、城市雨洪數(shù)值模擬系統(tǒng)及融合深度學(xué)習(xí)的快速洪水演進(jìn)算法；②在監(jiān)測預(yù)警方面，構(gòu)建了山洪多級預(yù)警體系、下墊面響應(yīng)評估方法和多尺度氣象-水文耦合預(yù)報(bào)系統(tǒng)；③在風(fēng)險(xiǎn)管控方面，提出了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法、水庫群協(xié)同調(diào)度模型和防洪實(shí)時(shí)決策支持技術(shù)。此外，隨著衛(wèi)星、雷達(dá)、遙感等現(xiàn)代監(jiān)測手段的快速發(fā)展以及大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的迭代更新，結(jié)合現(xiàn)代化水庫運(yùn)行管理矩陣建設(shè)，聚焦短期洪水預(yù)報(bào)精度不足、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估能力有限等關(guān)鍵問題，目前研究重點(diǎn)還包括雨水情監(jiān)測預(yù)報(bào)“三道防線”建設(shè)及預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案“四預(yù)”關(guān)鍵模型等。

關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題

1.超標(biāo)準(zhǔn)洪水內(nèi)涵定義亟待明確

在氣候變化、大規(guī)模城鎮(zhèn)化的背景下，洪水成因機(jī)制日趨復(fù)雜，土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、工程建設(shè)等多重人類活動(dòng)對水文循環(huán)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。以往基于時(shí)間序列的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算分析方法面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)假設(shè)條件下確定的設(shè)計(jì)洪水參數(shù)與實(shí)際存在較大偏差。特別是在中小流域，突發(fā)性洪水往往在短時(shí)間內(nèi)形成高強(qiáng)度洪峰，給水庫泄洪能力帶來了極大考驗(yàn)。然而，在當(dāng)前流域防洪體系建設(shè)過程中，對水庫大壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水的內(nèi)涵尚缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，限制了其在防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案制定和工程韌性評估等實(shí)踐環(huán)節(jié)中的有效應(yīng)用。因此，在氣候變化與人類活動(dòng)耦合作用背景下，亟須從理論與實(shí)踐兩個(gè)層面明確超標(biāo)準(zhǔn)洪水的科學(xué)內(nèi)涵，建立完備的中小型水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)確定方法，同時(shí)應(yīng)系統(tǒng)評估現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范體系的適應(yīng)性，厘清其在多類型庫壩、不同區(qū)域洪水風(fēng)險(xiǎn)背景下的適用條件及合理性，為后續(xù)工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整優(yōu)化提供技術(shù)支撐。

2.變化環(huán)境下設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法亟待完善

面對氣候變化帶來的不確定性，如何合理確定水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)已成為保障工程防洪安全的關(guān)鍵問題。國內(nèi)外具有代表性的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算手冊包括美國《水文學(xué)手冊》、英國《洪水估算手冊》和我國的《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》等。由于多數(shù)中小型水庫所在流域缺乏實(shí)測水文數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算主要依賴暴雨等值線圖和經(jīng)驗(yàn)公式。在氣候變化和人類活動(dòng)雙重影響下，歷史暴雨資料代表性減弱，流域產(chǎn)匯流特性發(fā)生明顯改變，顯著增加了設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的不確定性。按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201—2014），已建中小型水庫在規(guī)劃初期常采用標(biāo)準(zhǔn)下限，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期僅10~50年，快速城鎮(zhèn)化背景下水庫下游保護(hù)對象發(fā)生顯著變化，沿用原標(biāo)準(zhǔn)將導(dǎo)致洪水標(biāo)準(zhǔn)明顯偏低。

因此，當(dāng)前中小型水庫面臨水文數(shù)據(jù)一致性假設(shè)失效、設(shè)計(jì)洪水推求結(jié)果偏離實(shí)際、防洪標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性不足等突出技術(shù)難題，亟須在系統(tǒng)分析我國中小型水庫超標(biāo)準(zhǔn)洪水多發(fā)區(qū)域空間特征演化規(guī)律基礎(chǔ)上，深入研究不同資料條件下考慮水文數(shù)據(jù)非一致性設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法，進(jìn)一步研究考慮變化環(huán)境及與我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的中小型水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法，為提升中小型水庫抗御超標(biāo)準(zhǔn)洪水能力提供理論方法基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

設(shè)計(jì)洪水是水庫、堤壩等防洪工程的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，其核心是基于一定的洪水風(fēng)險(xiǎn)概率，推求出相應(yīng)的洪水量級。一般而言，設(shè)計(jì)洪水的確定依賴于相對完整的歷史水文資料序列、可靠的暴雨參數(shù)和合理的計(jì)算方法，其成果需在長期運(yùn)行與實(shí)際洪水事件中不斷得到驗(yàn)證與修正。然而，在氣候變化背景下，原有設(shè)計(jì)洪水成果的安全裕度正在受到嚴(yán)峻考驗(yàn)，暴露出部分區(qū)域洪水計(jì)算體系中失真、偏小、滯后等問題。我國大型水庫由于其工程等級高、防洪責(zé)任重大，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)相對較高，往往具備較長時(shí)段、較高質(zhì)量的實(shí)測水文序列，歷史極值事件記錄相對完備，計(jì)算成果具備較強(qiáng)的代表性與安全性。然而，多數(shù)中小型水庫，尤其是丘陵山區(qū)、黃土高原及西南山地地區(qū)的眾多?。?）、?。?）型水庫，由于建庫時(shí)間早、布設(shè)分散、資料基礎(chǔ)薄弱，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低（多為20年一遇~50年一遇），且缺乏完整的實(shí)測水文序列，只能借助區(qū)域經(jīng)驗(yàn)公式、暴雨參數(shù)圖集等間接方法進(jìn)行推求。由于資料短缺與代表性不足、設(shè)計(jì)方法間接推求誤差大、水文非一致性現(xiàn)象突出、設(shè)計(jì)成果缺乏動(dòng)態(tài)復(fù)核機(jī)制等問題，中小型水庫洪水計(jì)算成果失真的問題十分突出，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法必須充分考慮當(dāng)前水文氣候的突變性和未來趨勢，建立動(dòng)態(tài)更新機(jī)制，提升設(shè)計(jì)成果的適應(yīng)性與前瞻性，才能有效保障庫壩工程在極端條件下的運(yùn)行安全。

3.壩面防護(hù)新型結(jié)構(gòu)及泄洪能力提升技術(shù)與裝備亟待研發(fā)

依據(jù)《全國病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固實(shí)施方案（2025—2027年）》，計(jì)劃對約5000座水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固，以保障其防洪安全，其中土石壩防漫潰體系建設(shè)是確保防洪安全的核心任務(wù)。當(dāng)前技術(shù)體系存在兩大關(guān)鍵問題：一是在壩面防護(hù)方面，現(xiàn)有混凝土、土工材料等護(hù)坡型式難以適應(yīng)漫頂水流對壩頂、坡面沖刷區(qū)及壩腳等不同部位的差異性沖蝕特征，亟須建立基于水力特性的防護(hù)設(shè)計(jì)理論；二是泄洪能力提升方面，新型堰體結(jié)構(gòu)的水力性能與幾何參數(shù)關(guān)系復(fù)雜，其實(shí)際效果評估仍存在技術(shù)瓶頸。此外，應(yīng)急搶險(xiǎn)面臨時(shí)間緊迫、環(huán)境惡劣以及施工技術(shù)落后等三重挑戰(zhàn)。因此，針對超標(biāo)準(zhǔn)洪水下土石壩防漫潰應(yīng)急搶險(xiǎn)工作難點(diǎn)與材料技術(shù)裝備瓶頸，亟須研發(fā)高效、可靠、適應(yīng)惡劣搶險(xiǎn)條件、能力強(qiáng)的專用搶險(xiǎn)裝備。

超標(biāo)準(zhǔn)洪水下水庫大壩安全保障與韌性提升對策建議

1.高度重視極端天氣事件下中小型水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

近年來我國氣候系統(tǒng)呈現(xiàn)顯著變異特征，極端天氣事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度明顯增加。特別應(yīng)注意，超越歷史水文氣象記錄極值的特大暴雨事件呈現(xiàn)出高頻次、高強(qiáng)度發(fā)生態(tài)勢。2024年江西洪災(zāi)、2023年海河“23·7”流域性特大洪水、2021年河南鄭州“7·20”特大暴雨、2012年北京“7·21”特大暴雨等突發(fā)極端暴雨事件不僅造成了公眾傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重威脅著水庫運(yùn)行及下游影響區(qū)的公共安全。因此，應(yīng)針對變化環(huán)境和強(qiáng)人類活動(dòng)作用下水庫設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與洪水標(biāo)準(zhǔn)確定方法盡早組織開展研究，明確超標(biāo)準(zhǔn)洪水的定義，同時(shí)強(qiáng)化極限思維、底線思維，充分考慮極端天氣事件下水庫大壩抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水的保壩能力，以及水庫對下游公共區(qū)域的保護(hù)能力。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)及時(shí)對現(xiàn)有水庫，特別是中小型水庫的防洪能力進(jìn)行復(fù)核，開展防洪能力評估，并明確其防洪標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)等級，同時(shí)應(yīng)通過預(yù)報(bào)預(yù)警等非工程措施、修建臨時(shí)避險(xiǎn)設(shè)施等工程措施，不斷提升極端天氣導(dǎo)致的潰壩洪水風(fēng)險(xiǎn)防范應(yīng)對能力。

2.及時(shí)開展水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)普查評估與分級管控

隨著氣候變化和我國快速城市化進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，水庫遭遇極端天氣和超標(biāo)準(zhǔn)洪水事件的風(fēng)險(xiǎn)概率不斷加大，因此有必要綜合利用衛(wèi)星遙感、北斗定位、無人機(jī)、無人船等手段，盡快摸清并建立我國城市水庫和影響重要基礎(chǔ)設(shè)施“頭頂庫”清單名錄。在已有水庫防洪能力提升研究工作基礎(chǔ)上，根據(jù)水庫大壩與下游保護(hù)城市、重要基礎(chǔ)設(shè)施的空間位置關(guān)系，全面開展水庫大壩風(fēng)險(xiǎn)評估，對被評定為高風(fēng)險(xiǎn)的水庫實(shí)行分級和動(dòng)態(tài)管控，為應(yīng)急搶險(xiǎn)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐，逐步實(shí)現(xiàn)基于風(fēng)險(xiǎn)的水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)確定的制度化與常態(tài)化。

3.統(tǒng)籌工程措施與非工程措施，提升水庫大壩應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水事件的綜合韌性

針對自然災(zāi)害頻發(fā)區(qū)內(nèi)的水庫工程韌性提升問題，要統(tǒng)籌工程措施和非工程措施。①合理設(shè)計(jì)和良好施工質(zhì)量都是確保水庫大壩工程長效安全的首要基礎(chǔ)，要不斷強(qiáng)化對工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、地質(zhì)勘察、洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇、工程施工、檢測驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)的監(jiān)督管理；②針對現(xiàn)行規(guī)范中水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)無明確定量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)依據(jù)、中小型水庫的壩高重要性體現(xiàn)不充分、梯級水庫的洪水標(biāo)準(zhǔn)確定機(jī)制不明確等問題，應(yīng)基于現(xiàn)行水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理理念，有序推進(jìn)水庫防洪能力提升工作；③水庫大壩專業(yè)的管理與維護(hù)是保障工程安全運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)，須不斷強(qiáng)化對責(zé)任制、注冊登記、調(diào)度運(yùn)用、維修養(yǎng)護(hù)、安全監(jiān)測、安全鑒定、應(yīng)急預(yù)案等大壩全過程全周期監(jiān)管；④推進(jìn)水利、國土、氣象等部門水文氣象、地理測繪及重大工程信息共享，強(qiáng)化“四預(yù)”并研究提出水庫監(jiān)測預(yù)警與信息化建設(shè)技術(shù)，持續(xù)推進(jìn)現(xiàn)代化水庫運(yùn)行管理矩陣建設(shè)。同時(shí)也需著力提升中小型水庫和中低土石壩的加固改造技術(shù)以及工程與非工程措施的應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)水平，加強(qiáng)對防護(hù)技術(shù)的效果檢驗(yàn)和推廣，推動(dòng)我國超標(biāo)準(zhǔn)洪水下水庫的安全管理水平與風(fēng)險(xiǎn)防控能力發(fā)展，不斷提升水庫應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力。

4.加強(qiáng)水庫大壩應(yīng)對極端天氣事件挑戰(zhàn)的科技支撐

強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)研究，加大水庫大壩適應(yīng)氣候變化影響的科研投入，針對環(huán)境變化和劇烈人類活動(dòng)影響，研究提出適應(yīng)性對策，提高城市周邊小型水庫應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水的安全管理標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)急管理能力?？偨Y(jié)郭家咀等水庫大壩“漫而未潰”經(jīng)驗(yàn)，開展中小型水庫土石壩抵御洪水漫頂?shù)暮唵?、?shí)用、經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)研究，以及應(yīng)急搶險(xiǎn)裝備、材料和工藝研發(fā)。研發(fā)極端來水條件下水庫應(yīng)對突發(fā)性洪水的應(yīng)急調(diào)度及風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控技術(shù)，揭示多災(zāi)害耦合的土石壩潰決災(zāi)害鏈演化機(jī)制及超標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下土石壩“漫而不潰”機(jī)制，研發(fā)壩面防護(hù)條件下大壩漫頂發(fā)展演化過程數(shù)值模擬技術(shù)，提出水庫潰壩洪水過程和潰壩洪水淹沒風(fēng)險(xiǎn)快速計(jì)算方法，研究超標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下新型防洪韌性壩型，評估現(xiàn)有水庫遭受超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)的實(shí)際泄洪能力，研制緊急情況下快速降低庫水位的泄洪裝備和快速構(gòu)建應(yīng)急泄洪通道的裝備，研發(fā)中小型水庫漫頂過流壩面快速防護(hù)材料，以及新增泄水設(shè)施的新型結(jié)構(gòu)方案等。

5.強(qiáng)化示范引領(lǐng)，推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

選取具有代表性、高風(fēng)險(xiǎn)水庫，通過工程措施與非工程措施結(jié)合開展防洪能力提升先行先試工作，逐步形成可復(fù)制、可推廣的典型樣板，為全國范圍內(nèi)的中小型水庫土石壩防洪能力提升提供技術(shù)指導(dǎo)。建議進(jìn)一步完善中小型水庫土石壩防漫潰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋洪水風(fēng)險(xiǎn)評估、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)等方面，確保各項(xiàng)技術(shù)能夠在實(shí)際應(yīng)用中落地生效，不斷提升水庫大壩應(yīng)對極端洪水風(fēng)險(xiǎn)的能力和抗災(zāi)韌性。

結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了超標(biāo)準(zhǔn)洪水下我國中小型水庫土石壩安全面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，當(dāng)前中小型水庫在洪水標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法、壩面防護(hù)結(jié)構(gòu)及應(yīng)急搶險(xiǎn)裝備等方面均存在關(guān)鍵瓶頸?；诖耍疚闹赋鰬?yīng)高度重視極端天氣事件下中小型水庫安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)開展水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)普查評估與分級管控，統(tǒng)籌工程措施與非工程措施，提升水庫大壩應(yīng)對超標(biāo)準(zhǔn)洪水事件的綜合韌性，并加強(qiáng)科技攻關(guān)及示范引領(lǐng)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)體系完善。通過構(gòu)建涵蓋理論體系、工程優(yōu)化、裝備研發(fā)、運(yùn)行管理等系統(tǒng)完備的中小型水庫土石壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水防漫潰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，切實(shí)提升中小型水庫大壩在超標(biāo)準(zhǔn)洪水下的安全保障能力與工程韌性，為守護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的防洪安全保障。

Abstract: China currently has about 95,000 reservoirs, with small and medium-sized ones accounting for over 99%. More than 80% of these reservoirs were constructed before 1980, 90.2% are earth-rock dams, and 92% have a dam height of less than 30 meters. These reservoirs commonly face challenges such as inherent construction deficiencies, low flood design standards, and inadequate flood discharge facilities. In recent years, with the acceleration of industrialization and urbanization and the increasing frequency of extreme rainfall events, the assumption of hydrological sequence consistency has been frequently violated. Under the influence of changing environmental conditions and intensified human activities, the risk of overtopping due to floods exceeding design standards has sharply increased for small and medium-sized reservoirs. Based on a review of achievements in dam safety management in China, this paper identifies and analyzes the key scientific and technical challenges in ensuring dam safety and enhancing resilience under floods exceeding design standards. These include the need to clarify the definition of floods exceeding design standards, improve the calculation of design floods and the methods for determining flood standards under changing conditions, and develop new dam surface protection structures and technologies to enhance flood discharge capacity. Corresponding countermeasures are proposed in four aspects: building a sound theoretical framework, optimizing engineering protection, developing emergency response equipment, and improving the technical standards system.

Keywordssmall and medium-sized reservoirs; earth-rock dams; floods exceeding design standards; safety safeguarding; resilience enhancement

本文引用格式：

景來紅，李宏恩.超標(biāo)準(zhǔn)洪水下中小型水庫大壩安全保障與韌性提升對策研究[J].中國水利，2025（15）：46-51.

封面供圖廣西壯族自治區(qū)水利廳

責(zé)編劉磊寧

校對董林玥

審核王慧

監(jiān)制楊軼

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。