国内外大坝失事或水电站事故典型案例原因汇集.pdf

20151 大坝与安全 大坝安全管理的目的是要杜绝溃坝， 防范漫 坝、 水淹厂房等恶性事故的发生。为了编制 水电 站大坝运行安全评价导则 ， 对国内外大坝失事或 水电站事故典型案例原因进行了收集， 主要汇总了 8个失事或事故案例的工程概况、 事故损失和原因 概述。从这些典型案例的事故原因中可以抓住大 坝安全管理的重点和关键。 1 板桥、 石漫滩水库大坝失事 板桥水库位于洪汝河上游， 大坝为黏土心墙 砂壳坝， 坝高 24.5 m， 长 2 020 m。水库最大库容 4.92亿m3。石漫滩是一座均质土坝， 最大坝高25 m， 坝顶宽 5 m， 长 500 m， 水库最大库容 0.47 亿 m3。 1975年8月8日， 由于洪水远远超过设计标准， 位 于暴雨中心的板桥、 石漫滩、 田岗水库相继垮坝 失事。 1975年8月的这次暴雨在板桥水库上游， 3天 降雨1 030 mm， 进库洪水比最大库容多2亿m3， 最 大进库流量13 000 m3/s， 为水库最大泄洪量的8倍。 8月7日夜， 水位急剧上涨， 8日零时20分， 洪水超 过防浪墙， 防浪墙被冲倒， 板桥大坝砂壳首先被冲 走， 接着翻过大坝的激流淘空坝脚， 最后大坝垮掉。 值得注意的是暴雨发生前的几个月中， 河南南 部正出现旱情， 农田缺水， 大部分水库蓄水位很低， 不能满足灌溉和供水的需求。月日该地区受 台风影响开始降雨， 各地水库纷纷蓄水， 抬高水位， 用于抗旱， 这个蓄水过程持续到月日。暴雨区 内的大中型水库拦蓄洪水45亿m3， 约为洪水总量 的1/3， 降低了后续削减洪峰、 拦蓄洪量的能力。三 条水系同时出现特大洪水， 大大超过水库蓄洪和河 道泄洪能力， 板桥水库水位很快上升到最高蓄水 位， 超过警戒水位， 这时需要紧急开启溢洪道闸门， 可是水库泄洪道闸门锈死， 无法开启， 造成失事。 板桥、 石漫滩水库大坝失事警示， 洪水有不 可预见性， 严格按调度规定调度， 泄洪设施处于良 好状况均十分重要。大坝洪水设计标准、 安全超高、 水库调度、 泄洪设施可靠等因素对大坝防洪安全至 关重要。 2 美国的圣佛兰西斯坝 圣佛兰西斯坝位于加利福尼亚州洛杉矶市附 近的圣佛兰西斯溪上， 水库为洛杉矶市供水， 是一 座实体重力坝， 平面上呈拱形布置。坝高62.5 m， 顶 宽5 m， 底宽53.4 m， 库容4 700万m3。工程于1924 国内外大坝失事或水电站事故典型案例原因汇集 张秀丽 （国家能源局大坝安全监察中心， 浙江 杭州， 310014） 摘要： 为了编制 水电站大坝运行安全评价导则 ， 对国内外大坝失事或水电站事故典型案例原因进行了收集， 汇总了8个失事或事故案例的工程概况、 事故损失和原因概述， 供从事大坝安全管理的人员抓住重点和关键， 提 高大坝安全管理水平。 关键词： 大坝失事； 水电站事故； 原因 title: collection of typical cases of dam failures and accidents at hydropower stations /by zhang xiu- li/ large dam safety supervision center of national energy administration abstract: to compile the guide for safety assessment of hydropower dams in operation, the author collect ed the cause reasons for the typical cases of dam failures and accidents at hydropower stations domestic and abroad. this paper presents 8 cases, for reference. key words: dam failure; accidents of hydropower stations; cause reason 中图分类号： tv698.2文献标志码： a文章编号： 1671-1092 （2015） 01-0013-04 张秀丽： 国内外大坝失事或水电站事故典型案例原因汇集 13 dam and safety 20151 年4月开工， 1926年5月建成。1928年3月12日午 夜突然溃决， 约70 min内库水全部泄出， 滔滔洪水 以排山倒海之势推向下游， 造成重大损失， 该坝是 迄今为止所有失事重力坝中最高的一座。 圣佛兰西斯坝坐落在云母片岩 （左岸约占坝基 2/3） 和红色砾岩 （右岸约占坝基1/3） 的坝基上， 两 种岩层的接触部分为一断层， 大坝跨在断层上。右 岸地基的红色砾岩有遇水软化崩解的特性。大坝 未设齿墙， 也未进行基础灌浆。关于圣佛兰西斯坝 的溃决原因， 事故陪审团的裁决报告结论认为： 圣 佛兰西斯坝的溃决并非由于坝的断面设计错误或 所用筑坝材料的缺陷， 而是由坐落的地基岩层破坏 所造成。坝所坐落的基岩岩石质量低劣， 而坝的设 计未能和低劣的地基条件相适应， 是造成事故的全 部或部分原因。 坝基地质条件是保证大坝安全的重要条件。 坝基必须有足够的承载力、 抗滑稳定性、 渗透稳定 性。坝址选择时必须充分论证， 对于局部不能满足 要求的选定坝址， 应采取工程措施进行改良， 达到 建坝和保证长期稳定运行的条件。对坝基岩体遇 水会膨胀或泥化软化的、 有浅层或深层抗滑稳定问 题的， 特别要谨慎对待。 3 法国马尔帕塞拱坝的失事 马尔帕塞拱坝位于法国东部莱郎河上， 坝址距 出海口14 km， 专为附近70 km范围内供水、 灌溉和 防洪等需要而建成。该坝由法国著名的柯因-贝利 艾公司设计， 是一座双曲薄拱坝， 坝高66 m， 坝顶长 223 m， 拱圈中心角135， 坝顶厚1.5 m， 拱冠梁底厚 度6.76 m。左岸有带翼墙的重力推力墩， 长22 m， 厚6.5 m， 到地基面的混凝土最大高度为11 m， 开挖 深度6.5 m。在坝顶中部设无闸门控制的溢洪道。坝 基为片麻岩。坝址范围内有两条主要断层： 一条为近 东西向的f1断层， 倾角45， 倾向上游， 断层带内充填 含粘土的角砾岩， 宽度80 cm； 另一条为近南北向的 f2断层， 倾向左岸， 倾角7080。 工程于1952年开工， 1954年全部建成。水库 库容 5 100 万 m3。土石方 1.8 万 m3， 混凝土 4.8 万 m3， 工程总投资仅5.8亿法郎。水库建成后， 历时4 年一直未蓄满水。1959年12月， 由于连降暴雨， 水 库首次蓄满， 大坝突然溃决失事， 造成421人死亡， 100余人失踪， 有2 000多户居民流离失所， 财产损 失达300亿法郎， 约是工程投资的52倍。当时全世 界已建的600多座拱坝中， 它是第一座失事的现代 双曲拱坝， 也是直到当时拱坝建筑史上唯一一座瞬 间几乎全部破坏的拱坝。 法国政府先后三次组织调查委员会进行事故 调查、 鉴定， 并由法庭进行审理。1962年夏对外公 布官方的最终报告， 委员会委托法国电力公司对大 坝应力作了复核， 还对拱的独立工作工况进行了校 核， 对左岸重力墩也进行了复核， 在拱圈单独作用 下重力墩是安全的。冲走的附有基岩的大量混凝 土块， 均未发现混凝土与岩石接触面有破坏迹象， 混凝土质量良好， 由此判断， 坝失事是由坝基岩石 引发的。委员会认为， 水的渗流在坝下形成的压力 引发了第一阶段的破坏。马尔帕塞坝失事至今已 50多年， 其失事的原因一直未取得完全一致的认 识。但坝工界绝大多数专家都认为坝基内过大的 孔隙水压力引发坝肩失稳是造成失事的主要原因。 马尔帕塞拱坝的失事警示， 必须十分重视坝肩 稳定问题， 重视不利地质构造和长期运行的渗透水 压力对坝肩稳定的不利影响。 4 意大利瓦依昂拱坝失事 瓦依昂拱坝位于意大利东部阿尔卑斯山区派 夫河的支流瓦依昂河上， 坝址河谷深而窄， 坝顶弦 长仅160 m， 地基岩石为灰岩， 节理发育。瓦依昂拱 坝厚3.4 m， 坝高262 m， 拱冠梁底厚22.1 m， 厚高比仅 0.08， 是当时世界上已建最高， 可能也是最薄的拱 坝。1954年施工， 1960年建成， 混凝土量35.3万m3， 水库正常高水位722.5 m， 满库时库容1.69亿m3。 瓦依昂坝由意大利著名坝工专家西门扎设计， 尼西尼公司负责施工。大坝混凝土浇筑于1959年 底完成， 同年12月， 法国马尔帕塞拱坝失事后， 考 虑到瓦依昂坝址两岸坝座上部岩体内裂隙发育， 采用100 t预应力锚索对两岸坝肩部位岩体进行 了加固。锚索长55 m， 左岸125根， 右岸25根。此 外还使用了大量一般锚筋， 对波速低于3 000 m/s 的岩体进行固结灌浆加固。加固工程于1960年9 月完成。 1963年10月9日夜， 瓦依昂水库水位达700 m 高程， 大坝上游近坝左岸约 2.5 亿 m3巨大岩体突 by zhang xiu-li:collection of typical cases of dam failures and accidents at hydropower stations 14 20151 大坝与安全 然发生高速滑坡， 以 25 m/s 的速度冲入水库， 使 5 500万m3的库水产生巨大涌浪。大约有3 000万 m3的水翻越坝顶泄入底宽仅20 m的狭窄河谷。翻 坝的水流在右岸超出坝顶高度达 250 m， 左岸达 150 m。水流以巨大流速滚向下游。在滑坡与漫 顶同时发生的情况下， 主坝体经受住了远超过设 计标准的巨大推力考验， 并未倒塌， 但大滑坡的石 碴掩埋了水库， 堆石高度超过坝顶百余米， 使大 坝、 电站、 水库完全报废。 瓦依昂坝失事的人为因素主要在于工程施工 前没有查明库区岸坡的稳定性； 没有对水库蓄水后 库区地质条件的改变做出评估； 在工程施工期和蓄 水之后， 未对岩体的位移和地下水位进行全面观测 和认真研究； 钻孔和探洞数量少， 深度不够， 影响到 对滑坡范围和特性的正确了解。值得注意的是， 岸 坡有限的变形、 测压管测值均反映有测值累计增加 和速率激增现象， 如引起重视， 可有效预警。 瓦依昂坝的失事警示， 在大坝安全评价中， 必 须重视近坝库岸边坡的稳定性和塌滑后果危害性， 同时必须重视监测成果的及时整理分析和应用。 5 中国青海省沟后水库面板坝失事 沟后水库位于流经青海省共和县恰卜恰镇的 恰卜恰河上游， 距城镇13 km， 大坝为钢筋混凝土面 板沙砾石坝， 最大坝高71 m， 坝顶长265 m， 宽7 m， 设有5 m高的防浪墙， 上游坡1 1.6， 下游坡1 1.5。 水库设计总库容为330万m3， 坝顶高程为3 281 m， 正 常蓄水位、 设计洪水位和校核洪水位均为3 278 m， 汛期限制水位3 276.72 m。 该坝于1985年8月正式动工兴建， 经招标确定 由铁道部第二十工程局负责施工。1989年9月下 闸蓄水， 1990年10月完工， 1992年9月通过竣工验 收。施工被评为 “优良” 工程。1989年底由共和县 成立水库管理局， 负责水库和工程管理。 失事时间是1993年8月27日22时， 实测库水 位3 277 m， 垮坝时最高库水位3 277.25 m， 约超过 防浪墙底座上游平台 0.00.25 m， 此时水库蓄水量 为318万m3。失事造成288人遇难者， 40人失踪， 直接经济损失达人民币1.53亿元。 失事的直接原因是防浪墙底座与面板间水平 接缝和防浪墙分段之间的止水失效， 库水通过水平 接缝直接进入坝体， 坝体排水不畅， 发生渗流破坏 和多次浅层滑动， 库水直接冲刷坝体， 面板失去支 撑而折断， 最终大坝溃决。大坝施工存在的严重质 量问题和坝体设计上的缺陷给水库留下了致命的 隐患， 是垮坝的主要原因。 沟后水库大坝失事警示， 必须重视坝顶构造 （特别是水平和垂直止水、 防渗体高程） 、 重视坝体 分区和防渗设计、 施工质量。 6 美国汤溯抽水蓄能电站上库溃决 美国汤溯 （taum sauk） 抽蓄工程的上水库位于 proffit山的山顶， 主要靠开挖山顶形成水库。上水 库的修建主要采用了来自山体的开挖料， 其中， 细 骨料含量为020%， 另外， 在坝体某些局部， 沙粒尺 寸的原料含量高达45%。上水库最大坝高27.43m， 但 下部22.74m的坝体在修筑过程中都未经机械压实， 只有上部4.69 m的坝体修筑时采用了机械压实。 2005年12月14日， 汤溯抽水蓄能电站上水库 失事， 53万m3的水泄入black河， 造成9人受伤和财 产损失， 损毁了johnson shut-ins公园。 汤溯抽水蓄能电站上水库失事的原因有很多， 包括设计、 施工不当， 监测仪器方面的失误和人为 失误等， 但有4点是致命的。 （1） 监测仪器原因。 由于监测仪器的布置和安装等原因， 仪器系统 失效， 水位传感器读数偏低， 低于真实水位值34.2 英尺 （91.44128 cm） 。 （2） 自动控制装置安装位置错误和运行中的错 误。 原设计的自动控制装置的作用是， 当水位上升 到距离坝顶2英尺 （60.96 cm） 时， 自动关停抽水机 组， 但漫坝时该系统未启动。并且该系统的安装高 程高于挡水墙的最低高程， 不能起到报警和关停抽 水机组的作用。 （3） 大坝预留安全超高不足。 上水库原设计中， 预留水面到坝顶的距离为2 英尺 （60.96 cm） ， 但大坝建成42年来， 大坝沉降了1 英尺 （30.48 cm） ， 有的部分甚至超过了1英尺， 因 此， 坝顶到水面的预留距离仅1英尺或不到， 即安 全超高仅30 cm左右。 （4） 未设置溢洪道。 张秀丽： 国内外大坝失事或水电站事故典型案例原因汇集 15 dam and safety 20151 尽管导致溃坝的原因很多， 但如果大坝设置了 自流式溢洪道的话， 就绝不可能发生这样的悲剧。 汤溯抽水蓄能电站上库溃决的原因让大家看 到监测系统的重要， 监测系统除了起到大坝安全耳 目的作用外， 有运行控制功能的仪器也是安全的生 命线。保证监测系统的完备和监测数据的可靠是 保证大坝安全的重要支柱之一。 7 俄罗斯萨扬舒申斯克水电站事故 俄罗斯萨扬舒申斯克水电站是叶尼塞河梯级 的第4级， 总装机容量640万kw， 水库正常蓄水位 540 m时相应库容313亿m3， 是俄罗斯最大的水力 发电站。大坝为混凝土重力拱坝。最大坝高245.5m， 坝顶弧线长1 066.1 m， 坝顶高程547 m， 坝顶宽25 m， 坝基宽105.7 m。坝体混凝土量达850万m3。大坝 承受的水推力接近3 000万t， 其中60%由坝体自重 承担， 其余40%由两侧山体承担。电站于1960年 开始筹建， 1972年10月起浇筑大坝混凝土，1978 年启用。 萨扬舒申斯克水电站事故发生在2009年8月 17日当地时间上午8点13分。萨扬-舒申斯克水电 站发生水轮机层的天花板垮塌， 导致水轮机层和发 电机层被淹。事故造成74人死亡， 1人失踪， 直接 经济损失约16.5亿卢布 （5.23亿美元） 。据初步估 计， 修复工作需要至少400亿卢布 （12.68亿美元） 。 事故调查委员会认为事故的直接起因为： 对2 号机组的操作失误， 安全系统出现故障， 自动设备 因设置位置不利在遭到水流冲击后出现故障， 并且 输水通道的紧急关闭装置没有备用电源。 值得注意的是， 事故中大坝坝身和输水通道 本体未被损坏， 仅是 2 号机组破坏造成库水涌 出。事故发生后， 电站失去电源， 3 h 19 min后， 应 急备用电源才得以启动； 在2号机发生涌水事故后 的1 h 7 min后， 进水口事故门才由人工关闭； 自动 设备因设置位置不利在遭到水流冲击后出现故障， 安全系统未发挥作用。这些成为造成灾难性后果 的最关键原因。 除了萨扬舒申斯克水电站事故外， 1979年印度 默区2级大坝， 曾发生因暴雨电力中断， 18孔闸门 中13孔开启受阻， 洪水漫坝溃决。1982年西班牙 tous坝也曾因暴雨电力中断， 溢洪道平板闸门操作 失灵， 大坝漫顶溃决。1997年巴西dacupha大坝， 操作人员擅离岗位， 归途被洪水阻断， 闸门开启不 及时， 洪水漫坝垮坝。1995年美国folsom大坝， 溢 洪道弧形闸门在提升过程中发生支臂压屈变形失 事， 造成水库无控制泄放。由此可