除三峽大壩外 中國竟還有8萬個「定時炸彈」!(圖)

原標題:從中國病險水庫的主要原因看水庫大壩的使用壽命

2019-09-07 08:45 作者:王維洛 桌面版 简体 4
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中國十萬座大壩中,八萬座已接近壽終(AFP/AFP/GettyImages)

【看中國2019年9月7日訊】2019年6月11日在國務院舉行政策例行吹風會上,水利部水旱災害防禦司司長田以堂介紹說,中國9.8萬多座水庫大壩,6.6萬多座水庫大壩曾經是病險水庫大壩,另外1.6萬多座是現行的病險水庫大壩,急需盡快除險加固。根據這個數據,曾經的和現行的病險水庫大壩一共是8.2萬多座,佔中國水庫大壩總數的百分之八十四。田以堂把中國病險水庫大壩的主要原因之一歸之於多數水庫大壩都是50年代到70年代修建的。就是說,這些水庫大壩已經使用了40多年到60多年。如果按水庫大壩的正常使用年限50年計算,這些水庫大壩已經來了正常使用期的末尾階段或者已經是超期服役了。田以堂把病險水庫大壩的問題歸於這些水庫大壩多數是50年代到70年代修建的,這種解釋對於目前正在熱論的三峽工程使用壽命也許有所幫助。

一、中國9.8萬多座水庫大壩,6.6萬多座曾經是病險水庫大壩,另外1.6萬多座是現行的病險水庫大壩

2019年6月11日在國務院舉行政策例行吹風會上,國家防汛抗旱總指揮部秘書長、水利部副部長兼應急管理部副部長葉建春、水利部水旱災害防禦司司長田以堂和應急管理部應急指揮專員張家團出席了會議,向記者們介紹當前了當前防汛抗旱情況。

田以堂介紹說,中國有9.8萬多座水庫大壩,多數都是50年代到70年代修建。「那個時候修建水庫標準不高,質量也不是很好,運行了幾十年,到現在多多少少都有這樣那樣的毛病。問題發現以後,水利部通過十幾年連續除險加固,目前加固了6.6萬座,還有1.6萬座沒有除險加固,就是所謂的病險水庫。」

這是關於中國水庫大壩總數與病險水庫大壩數量的最新資料:中國9.8萬多座水庫大壩,6.6萬多座水庫大壩曾經是病險水庫大壩,另外還有1.6萬多座是現行的病險水庫大壩,急需盡快除險加固。曾經的和現行的病險水庫大壩一共是8.2萬多座,佔中國水庫大壩總數的百分之八十四。

其實,關於病險水庫大壩的調查和統計起始於1975年發生的板橋潰壩事件,當時潰壩的一共有六十多座水庫大壩,其中兩座是中型水庫——板橋水庫和石漫灘水庫,造成死亡人數24萬。據說這個調查報告是錢正英主持完成的,但是完成後並沒有公開,只是說全國的病險水庫大壩大約佔三分之一。調查報告報上去以後,中央政府就緊急撥款,責成水利部迅速採取措施治理病險水庫大壩。十多年過去後,大量的資金投進去了,第二個調查報告又出爐了,結果是病險水庫大壩的數量不但沒有減少反而增加了,病險水庫大壩所佔的比例也增加了。對於病險水庫大壩的投資和實施除險加固的工程措施,中國政府是「屢戰屢敗,屢敗屢戰」,情況沒有得到根本的改善。根本原因是只看問題表象,不究問題的本質。從此,病險水庫大壩就成為一種常態了,或者稱新常態了。特別是那些已經拿到投資、並實行了工程措施的所謂的得到治理的病險水庫大壩,不時地不時地又回到新的病險水庫大壩行列中。比如2018年發生的山東壽光洪水,壽光彌河上游有一個大型水庫冶源水庫與兩個中型水庫,分別是黑虎山水庫和嵩山水庫。冶源水庫大壩是大躍進和人民公社的產物,建成於1959年。冶源水庫大壩曾兩次被列入病險水庫的行列,於 1997年和2011年實施除險加固工程。黑虎山水庫於文化大革命開始的1966年11月9日動工,動用數萬民工於1970年初建成。王慶博在碩士論文《青州市黑虎山水庫除險加固工程研究與設計》中指出黑虎山水庫大壩存在諸多安全問題:

首先,大壩填筑質量差,上游干砌亂石段護坡質量差、風化嚴重、未設反濾層,塌陷變形,壩後無排水體;主壩上游壩坡在正常工況與地震設防烈度Ⅶ度條件下,抗滑穩定安全係數均不滿足規範要求;大壩清基不徹底,基岩透水率大,主壩齒槽與壩基卵礫石和副壩壩基黃土狀壤土(具中等強烈濕陷性)與壩基卵礫石問發生接觸沖刷破壞;主、副壩壩體及副壩上游鋪蓋發生多條裂縫,主壩裂縫未處理,副壩未作防滲工程壩段仍產生裂縫;主壩右岸山岩裂隙發育,透水率大,繞滲嚴重,與壤土心牆間存在滲透變形隱患。非常溢洪道下游為村莊和耕地,不具備運行條件。

其次,壩下放水洞管身與壩體填土間存在接觸沖刷的可能;洞基井柱樁坐落在不同岩性土基上,不均勻沉降已引起洞身裂縫嚴重,內襯鋼管鏽蝕嚴重;豎井強度及地基承載力不滿足要求;閘門與啟閉機設施老化鏽蝕、破損嚴重,不能安全運行。

第三,溢洪道兩岸山體陡立,頁岩夾層破碎,抗風化能力低,穩定性差,護砌工程不完善,挑流坎防沖齒槽不滿足防衝要求,泄流回水沖刷;溢洪道無閘控制,不能充分發揮工程防洪、興利效益。

儘管黑虎山水庫大壩工程通過除險加固工程,險情有所緩緩,但是許多安全問題是通過補救工程無法消除的,比如非常溢洪道下游為村莊和耕地,根本不具備運行條件等。在2018年洪水過程中,黑虎山水庫調度存在嚴重問題。在暴雨到來之前繼續採取蓄水措施,致使暴雨來臨時,水庫已經沒有多少庫容可以容納洪水。當黑虎山水庫的水位持續上升,大壩填筑質量差的問題就顯露出來了,大壩有潰壩的危險。黑虎山水庫就加大下泄流量,當下泄流量尚沒有到達溢洪道設計最大泄量1523立方米/秒時,溢洪道就被沖壞。幸虧暴雨持續時間不長,才避免一場潰壩的災難。壽光洪水之後,政府投入六千萬元用於加固黑虎山水庫大壩和改建溢洪道。

二、保證水庫安全度汛是各級抗旱防汛指揮部的首要任務

在國務院的政策例行吹風會上田以堂繼續指出,水庫是一把「雙刃劍」,一方面,水庫在國家經濟社會發展過程中對防洪和供水發揮著重要作用;另一方面,水庫如果管不好,汛期出現問題,甚至潰壩,就有可能造成滅頂之災。田以堂說,水利部對水庫安全度汛非常重視,加強水庫汛限水位監管,嚴控超汛限水位運行。

緊接著,田以堂談到了大家關心的三峽工程。田以堂說:「三峽水庫按規定是6月10號到汛限水位145米,今年6月6號就消落到位,提前了4天,騰出221.5億立方米防洪庫容,為攔蓄汛期洪水做好準備。水利部要求汛前所有水庫都要消落到汛限水位,騰出防洪庫容攔截洪水,為下游防洪安全提供保障。」

如果沒有理解錯的話,田以堂認為三峽工程也是一把「雙刃劍」,如果管不好,汛期出現問題,甚至潰壩,就有可能造成滅頂之災。但是1992年鄒家華副總理向全國人大代表解釋三峽工程,沒有提到「雙刃劍」的概念。田以堂是否要把記者引入這麼一個思路,三峽工程按規定將水位降低到汛限水位145米,是為了防止在汛期出現問題,甚至潰壩,可能造成滅頂之災。

接著,田以堂又說,對於剛才提到的病險水庫,現在還增加加了兩條措施:有病有險、有安全隱患的要降低水位運行,汛期不得高於汛限水位,甚至更低;有重大安全隱患的,要求空庫運行。

田以堂指出,技術責任人要到水庫大壩去查看有沒有險情,看看有沒有問題,有沒有裂縫,有沒有滲漏;巡查責任人每天都要在堤上巡查。請注意這兩個詞:一是裂縫,一是滲漏。2019年7月初三峽集團微信公眾號承認三峽大壩有形變,同時又說是在設計的許可範圍之內,但是又不公布設計許可範圍是多少。至於滲漏的數據,三峽集團微信公眾號沒有公布。田以堂認為大壩有沒有發生滲漏,對於大壩安全很重要。希望三峽集團微信公眾號能夠盡早公布三峽大壩滲漏數據,同時公布設計許可範圍,讓全國老百姓放心。如果三峽集團還不公布滲漏數據,筆者將公布三峽大壩的滲漏數據。

2019年7月4日下午,葉建春主持召開主汛期重點地區水旱災害防禦視頻會商會,分析研判主汛期全國洪水乾旱趨勢,指出確保水庫安全度汛,是各級防汛抗旱指揮部的最主要任務。

緊接著7月8日,長江委召開兩次會商會,滾動研判近期水雨情發展趨勢,部署流域近期強降雨洪水防禦工作。會商強調,受前期降雨影響,當前江河水位偏高,土壤含水量偏飽和,要高度關注和重點防範近期強降雨和洪水所帶來惡劣形勢,切實做好各項工作,確保防洪安全。一要進一步加強監測預報預警,密切關注水雨情。二要按照水利部要求,嚴格監督管理流域超汛限水位運行水庫,確保水庫安全度汛。三要及時發布汛情通報與洪水預警,提醒兩湖地區相關省市提前做好堤防防守等暴雨洪水防禦工作,切實保障人民群眾生命安全。四要滾動會商三峽水庫來水情況,加強與國家電網等單位溝通協調,提前制定相關調度方案,做好調度安排。五要毫不鬆懈做好近期強降雨防範工作,嚴格防汛紀律,加強24小時值班制度,強化堤防巡查防守,一旦發現險情要及時上報通報、應急處置。

無論是國務院的政策例行吹風會,還是全國抗旱防汛總指揮部召開的水旱災害防禦視頻會商會,還是長江委召開兩次會商會,都強調一件事:要確保水庫(大壩)安全度汛!要確保水庫(大壩)安全度汛!要確保水庫(大壩)安全度汛!

水庫大壩是中國政府防汛抗旱的最主要工程措施,是當初從斯大林那裡取來的「真經」。希望把洪水期的洪水攔蓄在水庫裡,供乾旱季節使用,既能防洪又能抗旱。1992年國務院副總理鄒家華在給全國人大代表介紹三峽工程時,用了大量篇幅來講解三峽工程的防洪效益。1998年發生長江所謂的百年不遇洪水時,三峽集團老總陸佑楣說,若有三峽工程在,豈容洪水逞凶狂。那時三峽工程尚在建設之中,無法用實踐來證明三峽工程巨大的防洪效益。2019年,三峽大壩已經橫立在長江上,似乎好像應該如毛澤東所期望的那樣,在三峽卡住長江洪水;似乎好像應該如陸佑楣所說,長江洪水不能再逞凶狂。可惜,2019年長江中下游的湖南、江西等省,洪水災害十分嚴重,幾百萬災民在洪水中等待來自上面的救災物質、救災資金。

現在建設水庫大壩的防洪抗旱功能沒有人提了,最要緊的是「確保水庫(大壩)安全度汛」。建設水庫大壩工程前的許諾,好像都忘在腦後了。人們不禁要問:建造這些水庫大壩的真正目的是什麼?是製造一些病險水庫大壩讓人擔驚受怕的?是製造一些病險水庫大壩讓人多花一些冤枉錢的?是製造一些水庫大壩來確保它們本身的安全度汛?

三、劉崇熙教授關於胡佛大壩與三峽大壩使用壽命的論述

許多網友在討論三峽大壩使用壽命時,都會提出胡佛大壩使用壽命為什麼會比三峽大壩長?在這裡摘錄劉崇熙教授的論述,內容來自劉崇熙與汪在芹的《壩工混凝土耐久壽命的現狀和問題》,發表在2000年2月《長江科學院院報》第17卷第一期上。

「美國的胡佛大壩建成於1935年。大壩壩高 221.4米,長279米,混凝土總方量248.5萬立方米,是當時世界上最高,體積最大的世界級混凝土高壩。胡佛大壩的興建標誌著大體積混凝土大壩建設進入快速發展的時代,標誌著大型混凝土壩施工技術革命時代的開始。胡佛大壩成為建壩的新紀元。當今世界各國的筑壩技術基本上是因循胡佛大壩的技術體系。1985年國際大壩會議的各國專家雲集美國,慶祝胡佛壩50壽誕。他們驚奇地看到運轉已半個世紀的胡佛大壩,依然如一座剛剛落成的新壩,壩體沒有滲漏痕跡,沒有剝落的鱗痕。儘管大壩沒有被加固維修過,但大壩混凝土岩芯所顯示的強度和性能卻在增長,各國壩工專家一致認定這是一座世界長壽壩。1998年,世界各國建築大師評選20世紀十大建築物,胡佛大壩即是其中之一。我國興建的長江三峽大壩,其規模堪稱世界第一的混凝土大壩。在創世界級長壽大壩方面,我們曾建議把胡佛大壩作為三峽大壩的「樣板壩」,構想建成 500年耐久壽命的長壽大壩。日本在建設長壽大壩方面是認真的。據奧田徹等的調查報告,截至1987年,日本共建有 2850座水壩,其中混凝土壩962座 (日本電力公司有265 座,約佔1/3)。大部分混凝土壩耐久性狀良好。其中優秀的是大井壩(1921至1924年建造),已有85年的壩齡;還有塚原壩(1938年建成),已有60年的壩齡。 這兩個長壽壩的特點和秘訣是: 採用波特蘭水泥,若外摻火山灰時,則同時補鈣(波特蘭水泥1+火山灰1/3+ C年O1/6);選用低水灰比和較富的水泥用量(220(內部)∼ 273(外部)kg /立方米)。運轉60多年,大壩混凝土表面中性化厚度為0.19∼ 0.36毫米, 34年齡期強度增加到 396 kg /平方厘米(91d為 169 kg /平方厘米)。 綜合考察,壩工混凝土組成設計上,採用純波特蘭水泥或補鈣措施,保持高鈣物質組成和低水灰比,較富裕的水泥用量,強化冷混凝土澆筑和壩塊冷卻,以及加氣-減水劑技術等,是創建長壽大壩的公開 「訣竅」。」

劉崇熙與汪在芹指出:「40餘年來 ,我國壩工混凝土執行著「按強度設計混凝土」的傳統模式。混凝土材料設計僅是滿足強度達標和堅持節約資金。混凝土超強和後期強度增長部分,被譏為浪費,都必須用大水灰比,大量外摻混合材料來沖淡強度和水化熱。有時也引入某些耐久性指標(抗凍標號),但缺乏理論依據。混凝土建築物的耐久壽命 ,迄今不存在評估和預報的概念。建築物的業主僅對任期內的工程興建硬指標負責,至於建築物的運轉問題,那是後任者的事。工程的承包商,在承包施工簽約時,只滿足工程部位驗收的目標,不對耐久壽命即供用期承擔責任,「驗收」就是目的。工程設計師則重點只在結構力學計算分析傳統方法上下功夫,幾十年後或百年後建築物狀況如何,卻從未估量。他們相信「後代的智慧將超過當代,沒有必要提前研究」。這些短期行為導致我國垮壩、垮橋、垮路、垮樓、垮洞等工程質量事故的發生。我國工程界普遍認為:混凝土沒有不裂縫的,裂縫是混凝土的常發病。這些錯誤認識,導致工程隱患叢生。在「按強度設計混凝土」的傳統模式支配下,40餘年來,迄今我國壩工混凝土主要參數的設計情況統計如下。

水泥:在各種硅酸鹽水泥的基礎上,現場大量外摻粉煤灰、煤渣、礦渣、燒粘土、天然火山灰質材料,以降低工程造價,從而沖淡了混凝土強度和水化熱。實際的所謂「膠凝材料」(水泥+混合材料)中C年O總量僅有15%∼35%,混凝土嚴重貧鈣,抗中性化能力低下。

水灰比: 在現場大量外摻混合材料的壩工混凝土,使原有的「水工混凝土施工規範」中規定的最大「水灰比」概念,相應地發生了變化,以「水膠比」概念取代了。大壩外部混凝土的「水膠比」 (W/C+ F)為 0.6∼0.7,實際上「水灰比」 (W/C)為0.9∼1.1;大壩內部混凝土的「水膠比」為 0.7∼0.8,實際上「水灰比」為 1.4∼1.6以上。導致壩工混凝土組織結構疏鬆,耐久性低下。而美國從60年代以來,壩工混凝 土水灰比選擇是: 外部W/C+F= 0.4∼0.45,內部W/C+F= 0.5∼0.55。在「按強度設計混凝土」的傳統模式支配下,40餘年來 ,我國壩工混凝土建築物的綜合耐久壽命約為 30∼50年左右。這一估量,我國當代某些壩工權威專家是不能接受的,反思的餘地也沒有。認為這是「危言聳聽」,是中國壩工砼的困境。49年後的初期,根據毛澤東的「一定要把淮河修好」的戰略佈署,淮河流域皖西的佛子嶺大壩、梅山大壩、響洪甸大壩、磨子潭大壩、龍河口大壩等5大水庫於1954年以後相繼建成。這5大皖西名壩,施工質量控制嚴格是現今任何施工中的水壩所不可媲配的。我國壩工專家也是引以為驕傲的。「……然而經過40年運行,這批超負荷運行的老壩已‘積勞成疾’,陷入危境。……」,這是著名記者張坤於1998年2月26日在《中國青年報》社會版頭條版面寫出「中國老壩告危」的專欄報導。報導中指出:「佛子嶺大壩於 1954年建成不久,即發現壩體產生多處裂縫,曾於 1965∼1966年、1969年兩次加固修復。」「1993年10月21日,大壩觀測員通過儀器發現: 大壩在向下游位移,而且大大超過極限值。1995年專家‘會診’中,佛子嶺大壩被國家級特種檢查組宣布為‘病壩’,主要表現為壩體裂縫加大、多處滲水,強度降低、大壩嚴重位移等」。「……據水電專家介紹: 中國五、六十年代建成的老壩,都患有不同程度的疾病,不少已嚴重變形,而這些帶病運行的老壩長期得不到重視和投入,都有垮壩的隱患」。」

「在長江流域,20世紀50年代初興建的世界著名的荊江分洪閘工程,經歷30多年的環境考驗,這個巨型水閘在20世紀80年代,底板、翼牆、閘墩閘門槽、胸牆等部位,裂縫遍佈,鋼筋鏽露,成了病危工程,不得不在20世紀80年代中期投資數千萬元人民幣,予以首次維修加固。漢江的杜家臺分洪閘工程,是20世紀50年代末興建的,經歷20多年的環境考驗,這個大型水閘在20世紀80年代,底板、翼牆、閘墩閘門槽、胸牆、啟閉工作臺基礎等等,裂縫遍佈,鋼筋裸露鏽蝕,也成病危工程,不堪負役,於20 世紀80年代投資數千萬元,予以首次維修加固。再如,武漢市蔡甸區的黃陵閘,是武漢市第一防洪大閘,20世紀70年代初興建,已運轉30 年, 1998年長江大洪水,該閘剝蝕破裂嚴重,已成病險工程,於1999年冬季投資進行全面整治,此類例子不勝枚舉。我國東北地區壩工混凝土建築物凍害嚴重,其壽命大致為10∼40年左右。華東地區一些水工建築物也不理想,有些工程運轉7∼25年,就出現嚴重腐蝕破壞。」

「綜合評估,我國壩工混凝土建築物的壽命,大致為30∼50年。到此壽期時,需要投入巨資予以加固修復。歐美國家二戰前後興建的混凝土建築物運轉30∼50年後,投入加固修復的資金總額,約佔基建總投資40%∼50%或更多。21世紀,我國可能進入病壩修復的世紀。」

(文章僅代表作者個人立場和觀點)
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