老挝一水电站大坝坍塌
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转载自《水利学报》2018年7月23日20时左右，位于老挝、越南、柬埔寨三国接壤地区的桑片-桑南内（Xepian-Xenamno）水电站发生溃坝事件，导致水库蓄水下泄，淹没老挝南部阿速坡省数个村庄，目前已造成数十人死亡，数百人失踪，大坝溃决产生的洪水泛滥导致6000多人流离失所。老挝桑片-桑南内（Xepian-Xenamno）水电站的溃坝事件一经披露，立刻在国际社会形成了巨大的反响，也引起了国内外水电工程界的巨大关注。尽管目前相关的技术资料不详，但根据有限的网络报道也可大致对这一事件做出初步的分析，并由此进行一些相关的思考。1. 工程项目概况老挝桑片-桑南内（Xepian-Xenamno）水电站位于老挝东南部占巴塞省（Champasack）北松地区（Paksong）的布拉万高原，距离老挝首都万象东南约550km。项目业主桑片-桑南内电力公司是2012年由韩国SK工程建设公司（SKE&C）、韩国西部电力公司（KOWEPO）、泰国发电公司（Ratchaburi）发电控股公司（RATCH）以及老挝控股国有企业（LHSE）成立的合资企业，其中，韩国SK工程建设公司持股24%，老挝控股国有企业持股26%，韩国西部电力和泰国Ratchaburi发电控股公司各持股25%。电站工程由HouayMakchanh、Xe-Namnoy及Xe-Pian三座大坝、五座副坝、输水系统以及发电厂房组成，总装机容量410MW（图1）。
图1 桑片-桑南内（Xepian-Xenamno）水电站项目规划示意图（源自项目报告）从规划图看，项目涵盖的水系包括Xe Kong河的两条支流Xe Pian河（向西）和Xe Namnoy河（向东），相关的四个小流域在图中分别用不同颜色区分，其中深黄色的流域流向Xe Pian河，浅黄色、绿色和紫色的流域流向Xe Namnoy河。电站水库的主体位于绿色流域部分。工程规划在浅黄色流域建坝形成水库，用水渠引至深黄色流域，再在深黄色流域建坝形成水库，用水渠引至绿色流域。然后在绿色流域中建坝形成一个较大的水库，并在此开挖发电引水隧洞，将水流引入东南侧山下的发电厂房。水库及发电引水系统如图2所示。
图2 水库及发电引水系统示意图（源自项目报告）Xepian-Xenamno水电站的三座大坝分别为Houay Makchanh大坝、Xe Pian大坝和Xe Namnoy大坝，其中Houay Makchanh大坝为混凝土溢流坝，最大坝高8.5m，坝轴线长1789.0m，坝顶高程814.5m。XePian大坝为混凝土重力坝与黏土心墙堆石坝的组合（图3），最大坝高47m，坝轴线长1250.0m，坝顶高程799.5m。水库正常蓄水位791.9m，大坝拦蓄库容2.872亿立方米。Xe Namnoy大坝为黏土心墙堆石坝（图4），最大坝高75.5m，坝轴线长1430m，坝顶高程792.5m。水库正常蓄水位786.5m，大坝拦蓄库容10.43亿立方米。
图3 Xe Pian大坝
图4 Xe Namnoy大坝2. 溃坝事件此次发生溃决事故的大坝是位于Xe-Namnoy水库西南侧的D副坝（Saddle Dam D），其位置如图5所示。图中从北到南每个副坝依次编号为A~F。D副坝坝型为土坝，坝高16m，坝轴线长770m，坝顶宽8m。
图5 Xe-Namnoy水库副坝位置示意（源自欧洲应急响应中心的灾害地图）根据法新社25日援引一名韩国国会议员收到的报告报道，7月20日，D副坝“中部出现11厘米沉陷”。 韩国西部电力公司发言人说：“不清楚为何水坝部分结构沉陷、形成裂缝。不过，所有这些都在大雨情况下发生。”7月23日，业主公司给当地政府发出告急信函（图6），要求紧急疏散下游Xe Pian下游居民。当晚8时左右，D副坝溃决，库水倾泻而下，向西流入Xe Pian河。由于Xe Pian河道容量有限，洪水漫出河道，下游顿成泽国。图7所示为中科院中国遥感卫星地面站获取的7月13日和7月25日的雷达卫星图像，图像可见下游村庄密集区大部被淹没。
图6 业主公司的告急信（源自澎湃新闻）
图7 水库及其下游的雷达卫星图像（源自中科院中国遥感卫星地面站）3. 溃坝原因的初步分析从溃坝事件的发展过程看，最晚在7月20日之前，项目公司就发现了D副坝坝顶的结构缺陷。从报告的描述看，坝顶结构的缺陷主要是裂缝和沉陷。从网上发布的溃坝现场照片看（图8），裂缝主要为顺坝轴线方向的纵向裂缝，以及部分垂直于坝轴线的横向裂缝。D副坝的坝型为土坝，从结构上分析，造成坝顶裂缝的原因主要包括：（1）坝体填筑不密实，水库蓄水后坝体的湿化变形造成坝体上、下游方向的不均匀沉陷，从而在坝顶表现出顺坝线方向的裂缝。（2）由于坝体材料或施工质量的问题，造成副坝中部（鞍形垭口底部）与岸坡处的不均匀变形，从而形成垂直于坝轴线方向的裂缝，通常，这种裂缝主要分布在坝肩部位。（3）坝体渗流控制措施存在缺陷，在高水位情况下，坝体内部出现渗透破坏，坝体内细颗粒流失后造成坝顶塌陷。通常，从溃坝的过程上看，土石坝是一种渐溃式的坝型。由于土石坝的坝型特点，从其破损的出现到最终溃决，将会有一个逐渐发展的过程。在这个过程中，如果处置及时，完全有可能避免最终溃决的发生。由此可见，建设单位的应急处置可能存在较大问题。
图8 溃坝现场图片（源自网络报道）从上述分析看，连日大雨导致坝体裂缝和沉降的说辞并不可信。东南亚热带地区建设的大坝都会遭遇雨季暴雨的情况。一个设计完备、施工质量良好的大坝是不可能经受不住连续几天暴雨的考验的。从另一个方面看，老挝属热带、亚热带季风气候，5月~10月为雨季，11月至次年4月为旱季。作为一个库容如此巨大的水库，对于雨季的水库运行，应该在设计阶段就会有一个明确的防洪度汛计划，在水库投入运行后，还需要根据水、雨情的变化，及时进行调整、应对。Xe-Namnoy水库在进入雨季前是否提前预留了防洪库容？在水库水位涨起来的时候是否及时开闸泄洪？这些情况目前尚不得而知。但从现场的情况看，D副坝溃决时，水库为满库或接近为满库，最终溃决时，库水漫过坝顶，形成冲蚀溃决。综合上述初步分析，D副坝溃决的原因一方面有可能是副坝的设计（变形控制措施和渗流控制措施）或施工（筑坝材料、坝体填筑质量）存在重大缺陷，使大坝在结构上存在隐患，在高水位情况下产生裂缝、坍塌等结构破坏，从而导致大坝溃决。另一方面有可能是项目在管理上存在问题，雨季洪水期的防洪度汛方案不合理，缺乏有效的应急抢险预案，项目的安全管理和应急响应措施都存在较大缺陷。4. 关于事故教训的思考目前，关于此次老挝Xe-Namnoy水库副坝溃决事件的详细技术调查和分析尚未明确，相关资料也比较缺乏。但针对此次事件的初步思考，也可为我们得出一些有益的教训。（1） 大坝安全是一个涉及社会公共安全、关乎人民生命财产的重大问题，来不得丝毫的疏忽。这虽然是老生常谈，但是每一次大坝安全事故，都会为大坝工程师敲响警钟。考虑到大坝失事的严重后果，大坝建设工程师必须时刻紧绷大坝安全的责任担当。大坝建设的管理也必须层层设防，严格把关，确保大坝安全万无一失。（2） 在安全管理领域，一个重要的概念是要保证其管理主体的本质安全。大坝的本质安全存在于其诞生过程中的各个阶段，各阶段的安全因子与大坝的最终安全状态存在着相互作用关系。将安全管理的理念贯彻于大坝规划、勘测、设计、施工、运行的各个阶段，对于形成大坝安全保障的综合系统将具有突出的意义。任何一座大坝的溃决，一定都会在勘测、设计、施工和运行管理的某一阶段或几个阶段中找到原因。以Xepian-Xenamno水电站为例，在项目的规划阶段，是否对流域的水文条件有了充分的了解？大坝设计的防洪能力是否满足要求？在设计阶段如何充分考虑土石坝的特点布置泄洪设施？在运行阶段如何实现有效的安全管理？所有这些都与工程的本质安全有着直接的联系。（3） 对于土石坝工程而言，造成其溃决失事的最主要的原因一个是漫顶引起的外部冲蚀破坏，另一个是渗流引起的内部冲蚀破坏。对于漫顶破坏，一方面有可能是坝体过大的沉降变形或塌陷导致库水漫顶，这属于结构方面的因素。另一种就是水库泄流能力不够（水文方面因素）或泄流设施损坏（结构因素）。因此，对于土石坝工程而言，除了要首先保证其大坝结构设计、施工质量的可靠外，对于泄洪设施的能力和可靠性要高度重视，目前，对于高坝大库通常都会考虑多种泄洪形式的并用。（4） 在大坝安全管理中，大坝的设计和运行管理要充分考虑极端气象条件的应对措施，建立行之有效的应急预警系统。从此次Xepian-Xenamno水电站事故看，项目的设计和运行管理很有可能存在重大缺陷，这与项目建设的管理模式有可能有着直接的联系，不排除项目建设中存在着只追求经济效益而忽视设计上必要安全余量的可能性，以及对运行和应急安全管理方面漠视的可能性。目前，对于重要工程的设计，通常都会适当地考虑一些必要的冗余措施，以形成多道安全保障。（5） 随着中国“一带一路”战略的实施，越来越多的中国水电企业走向海外，如何对这些海外工程实行有效的管理，将国内的安全控制措施延伸到海外？这是一个需要高度重视的问题。可喜的是中国电建等一批央企在在这方面作出了非常好的表率。作为老挝最大的中资企业，中国电建集团对其建设的项目严把工程质量，设计审查、施工质量控制、蓄水安全鉴定等措施逐一落实。此次Xepian-Xenamno水电站事故后，电建集团及时对其30余个在建项目进行了安全自查，以确保每个项目安全度汛。（6） 从目前国际上大坝安全管理的发展现状看，发达国家的大坝安全管理水平较高，与大坝相关的公共安全措施也相对比较到位。中国在多年的大坝建设中也形成了具有自身特色的大坝安全管理体系。中国企业在海外拓展的过程中，不但需要在工程建设中打出品牌，同时也需要在充分借鉴发达国家成功经验的基础上，促进发展中国家大坝安全管理体系的建设。参考资料：http://www.chinanews.com/gj/2018/07-25/8579429.shtmlhttps://www.toutiao.com/i6582340795267809796/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&from=groupmessage×tamp=1532585844&app=news_article_lite&utm_source=weixin&isappinstalled=0&iid=39005507815&utm_medium=toutiao_android&wxshare_count=1http://news.sina.com.cn/w/2018-07-27/doc-ihfvkitx7315716.shtmlhttp://news.sina.com.cn/o/2018