大型水库死库容应急运用的实践与思考

□ 魏恒志（河南省白龟山水库管理局）

0 引言

大型水库死库容的设计都是安全合理的，随着极端天气现象的增多和水资源的匮乏，有效应对极端缺水情况已成为水利管理者面临的现实问题。白龟山水库今年连续动用死库容，在应急供水和工程安全防护方面，进行了有效的尝试。

1 死库容运用的必要性

白龟山水库是平顶山市城区唯一地表集中式饮用水水源。从今年初至7月9日连日干旱使库水位已降至97.63m，距离死水位仅0.13m，由于昭平台水库水位也接近死水位，无法再调水，天气预报近期仍无有效降雨，供水需水形势极其严峻。白龟山水库主要供给城区居民生活用水和工业用水。城市工业生活日用水40万m3，其中自来水用量25万m3，而备用水源仅能提供每日4万m3水量。为确保平顶山市生活用水需要及社会稳定，动用死库容供水是必需的。

2 死库容运用的可行性

2.1 上游黏土铺盖情况

白龟山水库大坝黏土铺盖，根据历次地质勘查资料，大坝上游黏土铺盖是连续的，无高差突变，黏土铺盖顺河向长度为85～100m，大坝黏土铺盖顶高程为93.50～94.50m，主坝部分坝段铺盖高程达到了95.50m，经过多年运行，铺盖上面有1.00m左右的淤积厚度。历次探测和今年水下摸查认为:大多数裂缝变浅变窄，缝被淤填，甚至淤平，表明黏土铺盖及坝基壤土的固结已基本完成，铺盖裂缝问题一般不再对坝基的渗流安全构成威胁。

2.2 大坝观测资料分析

根据LC1000X56号测压管资料，2014年4月16日至5月14日，库水位由98.18m下降至97.84m，下降了0.34m；管水位由89.60m下降至89.56m，下降了0.04m，坝体内水位下降速度小于库水位下降速度。因此当库水位下降时，坝体仍维持较高的浸润面；水库水位降落的速度越快，坝体内的浸润面位置越高，对坝体稳定性的影响越大。只要合理控制库水位下降幅度，将有利于坝体稳定。

2.3 大坝边坡稳定复核

以0+800和1+450断面进行稳定计算分析。坝体及坝基各土层参数如表1。

计算工况设定三种:工况1:汛限水位101.00m降至96.50m；工况2:水位97.50m降至97.00m；工况3:水位97.50m降至96.50m。计算结果表明:虽然是稳定的，但计算结果均大于规范规定值1.20。

3 动用死库容运用方案研究

白龟山水库管理局组织编制了《河南省白龟山水库紧急情况下动用死库容部分水量保证城市供水初步方案》上报省水利厅，省厅组织专家进行了评审并批复，同意动用死库容应急供水，应急供水水位不得低于97.20m，总批复水量686万m3。7月18日首次动用死库容应急供水。

7月22日，王铁副省长到白龟山水库检查指导应急供水工作时，要求抓紧完成白龟山水库继续动用死库容的研究论证及各项准备工作。7月30日，水库管理局请示继续动用死库容应急供水，省防办批复供水最低水位96.90m。7月30日，白龟山水库第二次动用死库容应急供水，批复水量641万m3。

表2 3种工况坝坡稳定计算成果表

7月31日，水利部建设与管理司副司长徐元明、国家防办副主任万海斌带领专家组到白龟山水库调研应急供水和水库大坝工程安全工作。白龟山水库管理局第三次编制完成了应急供水再次动用死库容供水方案，经专家论证通过，8月17日批复第三次动用死库容供水方案，批复水量789万m3。

4 动用死库容管理措施

4.1 非工程措施

白龟山水库管理局编制了《河南省白龟山水库死库容运用应急预案》，从组织及技术保障、水雨情预报监测及调度、大坝安全管理、险情预警及抢护、物资保障、水资源保护等多方面细化安排。白龟山水库管理局印发了《白龟山水库非正常运行工程巡查办法》，对动用死库容应急供水情况下的工程检查、隐患处置、工程监管、工程巡查范围、工程巡查内容、工程巡查办法、巡查工作要求及责任制作了进一步规定。

白龟山管理局印发了《白龟山水库应急供水的水位运行坝坡保护临时处置方案》，对工程现状、处置原则、处置方法及要求、物资设备人力计划等进行明确。白龟山管理局连续下发紧急通知，对各坝段责任领导、责任科室、责任科长、责任人进行详细分工，成立了专题工作组和工程巡检组，认真落实责任，切实有效地完成任务。

4.2 工程措施

拦河坝坝坡黏土层部分裸露，采用厚200mm的石沫覆盖，并洒水保湿，局部采用土工膜覆盖，石沫盖压。北坝头大坝与山体连接处库底裸露部分采用同样方法处置。顺河坝0+000—0+200段情况同拦河坝，处理方法也一样，目的是保湿，防止土层干缩裂缝。顺河坝4+000—7+500段坝前草皮台地无护面护坡裂缝，采用洒水盖膜的方法保湿；宽度超过5mm的裂缝进行黏土无压灌浆，临时覆膜，上松铺400mm后的粘土。紧急时采用细土填缝，用水洇实，上松覆黏土。顺河坝7+000附近水边检查发现有几个陈旧性土坑，经开挖探查，询问附近村民，确定是以前炸鱼留下的，而且已经淤满，干缩产生龟裂，采取换土回填夯实处置。

4.3 机械措施

土粒粉碎机:粉碎黏土，以便更好的制浆；泥浆搅拌机:粘土加水充分搅拌均匀，人工填满裂缝；发电机:提供可靠的动力电源；水泵:对已铺设石沫的部位和黏土层裂缝部位每天进行抽水喷洒，以保证湿度，防止继续风干和开裂；传送斗车:根据工程位置和实际需要，技术人员自行设计和加工了一套电动卷扬机控制的料斗运输设备，提高了效率。

4.4 技术保障

管理局组织技术力量投入应急供水工作，自行编制了第一次动用死库容方案；加强调度管理和总结工作，配合设计部门开展第二次、第三次动用死库容研究，参加论证意见。

水利部建管司、国家防总、中国水利规划总院、水利部大坝管理中心、省水利厅领导、水利厅总工程师、水利厅防汛督察专员等，多次到现场调研，判断隐患和确定处置方案。水库管理局明确一名班子成员负责技术措施的制定，并经过认真讨论，形成可操作的方案。

5 动用死库容调度工程防护效果分析

针对拦河坝上游出现坝坡裸露和顺河坝上游坡出现裂缝情况，水库管理局组织人员进行了摸查，并采取紧急处置措施。防护处置后，拦河坝出现的粘土裸露，因其下层为干砌石护坡，经过覆盖石沫和土工膜，并洒水防护，没有出现土层开裂，更没有发现干砌石层出现隐患，而且坝前粘土铺盖尚未裸露，应该是安全而有效的；顺河坝102台地裂缝没有继续增大和发展；顺河坝100高程以下补强防渗粘土层小裂缝喷水自愈，大裂缝灌浆填充，其上松填40cm黏土后，采取保湿或是防晒措施，对防止裂缝发展继续都起到了很好的作用。

6 大型水库动用死库容调度非正常运用的思考

思考一，水利部《综合利用水库调度通则》兴利调度规定，遇到特殊干旱年份，水库管理单位应制定应急供水方案并调减水库水量供应。白龟山水库蓄水量严重不足，城市需水量大，供需矛盾突出，动用死库容应急供水符合规定。

思考二，动用死库容供水，属水库非正常运用工况，会对工程产生不利影响，应积极采取措施，进行工程防护和处置。应研究编制《水库死库容调度运用规程》，水库管理单位应该编制《动用死库容大坝安全应急预案》。

思考三，按照水库调度规定，动用死库容时，仅供应城市居民用水，停止非生活用水，然而在实际操作中，往往很难执行，停止工业用水更不易操作。

思考四，河南省水资源总量约414亿m3，人均占有量仅440m3，按照联合国标准，河南已严重缺水；平顶山市人均水资源量364m3，低于全省人均水平，水资源严重不足，为极度缺水地区。随着水资源的愈来愈紧缺，极端天气发生的频率增加，水利部门应该解放思想，尽早编制《动用死库容应急供水方案》，明确动用死库容的量级和最大限度，以及应急供水水库非正常运用需采取的工程保护措施。

思考五，要建立一套完善、灵活、有效的应急机制，确保分工明确，责任落实，各司其职，民生问题、工程问题同等重要。

总之，今年是白龟山水库建库以来首次长时间低水位运行，且首次连续动用死库容应急供水，首次做低水位工程防护工作，既有教训吸取，也有经验总结，不仅考验了工程，检验了抢险队伍，更重要的是锻炼了职工，同时提出了加快水库死库容调度运用的研究，加快河湖水系连通，强化水资源管理“三条红线”，强化水利工程管理的紧迫性。