国内外水利工程事故原因分析

板桥水库位于洪汝河上游，大坝为黏土心墙砂壳坝，坝高24.5m，长2020m。水库最大库容4.92亿m3。石漫滩是一座均质土坝，最大坝高25m，坝顶宽5m，长500m，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，3d降雨1030mm，进库洪水比最大库容多2亿m3，最大进库流量13000m3/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。8月4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8月7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。

圣弗兰西斯坝位于加利福尼亚州洛杉矶市附近的圣弗兰西斯溪上，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62.5m，顶宽5m，底宽53.4m，库容4700万m3。工程于1924年4月开工，1926年5月建成。1928年3月12日午夜突然溃决，约70min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，该大坝是迄今为止所有失事重力坝中最高的一座。升弗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。关于圣弗兰西斯坝的溃决原因，事故陪审团的裁决报告结论认为：圣弗兰西斯坝的溃决并非由于坝的断面设计错误或者所用筑坝材料的缺陷，而是由坐落的地基岩层的破坏所造成的。坝所坐落的地基岩石质量低劣，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。

马尔帕塞拱坝位于法国东部莱郎河上，坝址距出海口14km，专为附近70km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66m，坝顶长223m，拱圈中心角135°，坝顶厚1.5m，拱冠梁底厚度6.76m。左岸有带翼墙的重力推力墩，长22m，厚6.5m，到地基面的混凝土最大高度为11m，开挖深度6.5m。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80cm；另一条为近南北向的F2断层，倾向左岸，倾角70~80°。工程于1952年开工，1954年全部建成。水库库容5100万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2000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。