土石坝安全风险研究分析

摘要：土石坝的质量安全情况关系到公民的人身安全，也是水利领域的重大研究课题，近几十年来，风险评估技术在发达国家的大坝安全管理中得到了快速的发展和应用，已经成为了大坝安全管理的一个重要环节。因此对土石坝的安全风险分析也就显得至关重要。从目前的统计来看，土石坝的可靠程度和理论上的可靠程度还有很大差距，大坝的安全度还应该想方设法的提高起来。从大坝溃决或者出现事故的情况来看，大部分是因为工程建设的特殊原因造成的，例如突发的洪水或是施工建设时出现的问题等等。本文就土石坝的现状、安全风险问题及如何提高土石坝的安全性作简要的分析。

关键词：土石坝 溃坝 安全性 风险分析

一、我国土石坝的现状

我国在建及已建成的土石坝有十余万座，其中病险水库大坝2万多座，且绝大部分是土石坝。我们国家政府对土石坝安全问题也十分重视，近年来陆续颁布了多项安全规章以及土石坝安全鉴定方法，来控制管理土石坝的质量，而且管理维护等方面也步入了正轨，很多对土石坝的加固工作也已经陆续完成。过去，大多数用安全系数来衡量大坝的安全程度，但安全系数存在一定的经验因素，有时会造成过于安全导致经济浪费。随着大坝安全管理技术的不断发展，风险观念逐渐在大坝安全管理中得到认可。

二、土石坝溃坝的主要风险因素

1.洪水地震

突如其来的大洪水或是地震会使土石坝使收到很大的冲击，坝顶高程发生沉降而且没有及时修补，或是大坝泄洪能力下降不能满足要求，都会使洪水超过了大坝的承载能力，造成大坝的溃决，甚至是滑坡，对群众的生命及财产安全造成威胁。

质量原因

施工建筑时存在质量问题导致坝体渗漏。一般轻微渗流是正常的现象，不会对坝体造成损害，但是如果坝体所用的材料质量有问题就会导致渗流量很大，水中掺杂着颗粒，对坝基产生渗透破坏作用。另外如果施工时坝体的各项指标没有达到要求，稳定性能不好或者产生了裂缝，都有可能发生滑坡，造成土石坝的溃坝。

后期原因

后期的管理与维护也十分重要，管理人员在汛期时处理不当，坝体出现问题时没有被及时发现，资金不足坝体老化得不到维护等问题，导致土石坝出现了安全隐患。

三、土石坝安全风险分析

如今的土石坝建设不仅仅要考虑建设时的坚固、安全等方面，风险分析也是很重要的一方面，对将来可能出现的风险，应从技术上和经济上进行评估，甚至有可能包括到政治以及社会方面的评估。

我国中小型坝体溃决较多，平时每年有几座之多，世界上每年也会出现大的坝体事故一起或是多起，为什么会出现这么多起事故，是因为洪水、地震、基础失稳、还是管理因素？所以在大坝的设计初期就应该对其可能出现的风险进行系统的分析，土石坝的建设初期，要对各种地质情况以及种种基础设施进行风险识别，确定哪一项是主要风险因素，哪一项是次要风险因素，对主要的因素提出抑制或处理措施，同时对事件发生的可能性，和风险发生后产生的后果进行分析论证处理，经过了这种分析，提出了设计中的问题，在施工和作业后的可能出现的危险，才能尽可能地避免大的事故的发生。下面对土石坝的安全风险问题做简要论述：

1.当主要影响因素为工程的水文以及洪水复杂时，工程被称为风险因素，这种情况应当在初期的设计中对其进行补充解释，提高坝体的高度和蓄水、泄洪能力，适当必要的时候对其进行PMF或是其他的有效分析并且采取相应的工程措施。

2.当主要影响因素为地震时，地震就被称之为风险因素，然后就应该对地震进行危险性分析，从而确定出地震的加速度，振幅影响等参数，有时候还涉及到对地震风险进行破坏分析和模型试验，根据分析出来的数据，确定真正发生地震时可能出现的破坏情况，以及地震带来的连带影响。

3.对一些土石坝建筑的水库，其主要影响因素为人工控制时，比如风险来自闸门未启动带来的，就应当在其管理使用和电源可靠性方面找原因，也可以动用临时的紧急开启与关闭办法。

4.主要影响因素为低级存在的缺陷时，这种原因可能成为使用时出现的隐患，除了建设时对地基加固，而且要在后期维护中提出加固措施或是对土石坝的安全预警等措施，避免危险和事故的发生。

上面的种种风险分析是从技术角度进行的，采取了抑制、减免的方法。除此以外，不只是要针对应对什么风险可能出现，而且要应对风险出现后带来的不利影响做出风险分析，对其带来的损失进行计算。如果超标的洪水导致坝体的溃决，坝体溃决后对下游造成淹没范围内的经济及其各方面的损失的分析计算，从坝体的泄洪工程的形式结构分析进行综合论证，土石坝的缺陷就会在此体现出来，在这一点上，混凝土坝会更为安全，但是造价会高出很多。总之，各种自然灾害、火灾、战争等等特殊因素都被考虑进去之后，就可以在工程实施过程中采取有效的控制措施，减少危害的发生，是风险的出现尽可能的减小，堆积风险发生后的影响范围予以限制，除了在工程施工中对其采取的控制措施之外，也可以采用近代工程的管理办法，使得有危害的风险加以回避、减小、抑制、必要时的分析可以把保险也加入其内，使得在风险发生后能够得到相应的补偿。

四、提高土石坝的安全性

1、合理设计、保证施工质量

多数土石坝都是边勘探边设计，合理的设计对于整个大坝的安全性是非常重要的。单纯的提高了坝体的安全系数不一定可以达到坝体的安全的目的，同时还要保证可靠度，安全系数并不是越高越好，应当控制在一定适合的范围以内。合理选择抗力的种种参数，选取其中对坝体安全性影响大的构成风险的隐患的地方，在设计的过程中要给予充分重视，进行进一步的分析认证，就算有了一个好的设计方案，没有好的施工单位负责也无济于事。施工时材料也选取是其中重要组成部分，最好根据各种概率统计等方法作为判定标准，质量好的材料可以有效地减少渗透，减少大坝的溃决的风险。总之，土石坝的设计、施工、分析缺一不可，三者应该有机地结合，保证土石坝的安全性。

2、加强管理

施工时使用及后期的管理也都相当重要，如果有一个好的施工管理系统，会使工程的质量有显著的提高。使用期的一个好的加固管理，能提高坝体的强度，增加大坝的使用年限。近些年来提出了对坝体的风险管理，这种管理针对在坝体运行过程中有可能出现的危险进行识别和处理，对风险发生后的产生的危害进行分析，找出最优的处理办法，同时也要考虑到经济方面的因素。加强坝体管理有助于提高坝体的安全性。

3、注重土石坝的监测和维护

对坝体的监测不能间断，这是一个长期连续的工作。要想及时监测突发事件的发生，对土石坝的观测分析就要及时，如果有异常情况要及时发出警报，并采取相应的处理措施，否则很可能酿成大祸，损失惨重。根据历史的监测结果以及经验对可能发生的危险进行预测，做到重点分析，以保证土石坝的安全性。保证土石坝的养护工作要定期进行，当发现土石坝的出现老化，导致坝体沉降等问题时要尽早维护，减少隐患。

五、结语

我国人口众多，已建大坝老化现象严重，目前很难达到这个风险标准。因此必须结合我国国情，选择恰当的风险值。不断提高筑坝水平和大坝安全管理水平，加强病险水库大坝的除险加固工作，逐步接近国际容许风险值是我国今后在大坝安全方面的努力方向。

参考文献：

[1]曹楚生.从大坝设计和风险分析看大坝安全.水利水电工程设计，2000（1）

[2]李超等.小型土石坝安全监测研究.水利科技与经济，2010(1)

[3]胡军.土石坝自动化安全监测系统设.计水电能源科学，2010（4）

[4]谢洪等.大坝安全与大坝风险分析估计方法介绍.水资源与水工程学报，2007(5)

[5]张其一.土石坝状态评估方法研究及其应用软件开发.北京工业大学，2004

[6]岳荣宾.模糊层次和投影寻踪法在大坝安全风险评价中的应用.山东大学，2009