追踪丨老挝桑片-桑南内水电站溃坝事件的初步分析与思考

2018年7月23日20时左右，位于老挝南部地区的桑片-桑南内(Xe Pian-Xe Namnoy)水电站工程发生溃坝事件， Xe-Namnoy水库(总库容10.43亿m3)坝高16m的D副坝溃决，溃坝洪水淹没了老挝南部阿速坡省(Attapeu) Sanamxay 地区数个村庄。溃坝洪量较大(根据业主PNPC签发的告急函，相关媒体报道下泄洪水达50亿m3，笔者经查阅大量资料，认为该数据不实)，截至7月27日，已有28人死亡，130多人失踪，溃坝洪水导致6600多人流离失所。

(来源：中国水利水电科学研究院、中国大坝工程学会秘书处 微信公众号“大坝新闻”作者：徐泽平 郑璀莹)

图1 溃坝工程位置示意图

老挝桑片-桑南内水电站的溃坝事件一经披露，立刻在国际社会形成了巨大的反响，引起了国内外水利水电工程界的密切关注。目前，缺少该工程溃决的详细原因分析，根据资料查询和相关报道可对这一事件做出初步分析，并由此进行相关思考。

1. 工程项目概况

桑片-桑南内水电站位于老挝东南部占巴塞省(Champasack)北松地区(Paksong)的布拉万高原，距离老挝首都万象东南约550km。该工程由Xe-Namnoy、Xe-Pian和Houay Makchanh三座大坝、五座副坝、输水系统以及发电厂房组成，总装机容量410MW。

工程总体布置及发电引水系统见图2和图3。Houay Makchanh水库控制流域面积81km2，大坝为混凝土溢流坝，最大坝高8.5m，坝轴线长1789.0m，坝顶高程814.5m，通过引水渠将水引至Xe-Pian水库。Xe-Pian水库控制流域面积271km2，大坝为混凝土重力坝与黏土心墙堆石坝组合坝(图4)，最大坝高48m，坝轴线长1307.0m，坝顶高程799.5m，水库总库容2000万m3;Xe-Pian水库通过7.96km的引水渠与Xe-Namnoy水库相连。Xe-Namnoy为大型水库，控制流域面积522km2，大坝为黏土心墙堆石坝(图5)，最大坝高73.7m，坝轴线长1600m，坝顶高程792.5m，水库总库容为10.43亿m3。发电引水隧洞，将水从Xe-Namnoy水库引至发电厂房。

图2 桑片-桑南内(Xe Pian-Xe Namnoy)水电站工程布置示意图(源自项目报告)

图3 水库及发电引水系统示意图(源自项目报告)

图4 Xe Pian大坝

图5 Xe Namnoy大坝

该工程由PNPC公司(Xe-Pian Xe-Namnoy Power Company)投资，2013年2月开始建设，计划2019年投产发电。PNPC公司是韩国SK建设株式会社(SKEC，持股26%)、泰国Ratchaburi发电公司(RATCH，持股25%)、韩国西部电力(KOWEPO ，持股25%)和老挝控股国有企业(LHSE，持股24%)于2012年3月组成的合资企业。该项目投资约10.2亿美元，PNPC公司与老挝政府签署了特许经营协议，电站投入商业运营后特许经营27年，370MW的电力将出售给泰国电力公司(EGAT)，40MW的电力将出售给老挝电力公司(EDL)。

2. 溃坝事件

此次发生溃决事故的大坝是位于Xe-Namnoy水库西南侧的D副坝(Saddle Dam D)，其位置如图6所示。D副坝坝型为土坝，坝高16m，坝轴线长770m，坝顶宽8m。

图6 Xe-Namnoy水库D副坝位置示意

根据法新社25日援引一名韩国国会议员收到的报告报道，7月20日，D副坝“中部出现11厘米沉陷”。 韩国西部电力公司发言人表示：“不清楚为何水坝发生部分结构沉陷、形成裂缝。不过，所有这些都在大雨情况下发生的。”

7月23日，PNPC移民安置部向巴塞省和阿速坡省移民安置管理部门发出告急信函(图7)，指出由于北松地区的严重暴雨导致库水漫过D副坝的坝顶，情况非常危急，要求紧急疏散Xe Pian河下游居民。中午12时，当地政府下令下游村民撤离。当晚8时左右，D副坝溃决，库水倾泻而下，向西流入Xe Pian河。由于Xe Pian河道容量有限，洪水漫出河道，下游顿成泽国。阿速坡省Sanamxay 地区多个村庄被淹，包括Mai村、HinLath村、ThaSengchan村、Thahintai村、Sanong村、Thae村、Phonsa-ath村和Nongkhae村等，其中Hinlath村和Mai 村受灾最为严重。溃坝洪水路线及受影响区域如图8，淹没情况见图9。

图7 PNPC签发的告急函(源自澎湃新闻)

图8 溃坝洪水路线及受影响区域(源自欧盟联合研究中心，7月25日)

图9 被淹没区域情况

3. 溃坝原因的初步分析

总体上看，季风季节以及热带风暴Son-Tinh过境引起的持续强降雨是导致洪水和溃坝发生的直接原因。全球灾害预警与协调系统(GDACS, Global Disaster Alerting Coordination System)曾于2018年7月15日发布Son-Tinh热带风暴暴雨橙色预警，受影响区域包括菲律宾、中国、越南和老挝等地区。距离受灾区域不远的Ban Veunkhen水文站点数据(图10)显示，随着Son-Tinh热带风暴7月20-21日过境导致的强降雨(7月15日-24日累计降雨量见图10)，河道水位快速上涨，7月24日达到峰值。

图10 Ban Veunkhen水文站数据

图11 7月15日-24日累计降雨量(源自NASA-GPM，7月25日)

从溃坝事件发生的过程来看，早在7月20日，PNPC就发现了D副坝坝顶的结构缺陷。从报告的描述看，坝顶结构的缺陷主要是裂缝和沉陷(如图12)，裂缝主要为顺坝轴线方向的纵向裂缝，以及部分垂直于坝轴线的横向裂缝。D副坝的坝型为土坝，从结构上分析，造成坝顶裂缝的原因可能包括：

(1)坝体填筑不密实，水库蓄水后坝体的湿化变形造成坝体上、下游方向的不均匀沉陷，从而在坝顶表现出顺坝线方向的裂缝。

(2)由于坝体材料或施工质量的问题，造成坝体中部(鞍形垭口底部)与岸坡处的不均匀变形，从而形成垂直于坝轴线方向的裂缝，通常，这种裂缝主要分布在坝肩部位。

(3)坝体渗流控制措施存在缺陷，在高水位情况下，坝体内部出现渗透破坏，坝体内细颗粒流失后造成坝顶塌陷。

图12 D副坝坝顶裂缝

图13 D副坝溃决

从管理的角度看，老挝属热带、亚热带季风气候，5月-10月为雨季。应该制定明确的防洪度汛计划，根据水、雨情的变化，及时调度运行，避免洪水漫坝。此次热带风暴Son-Tinh过境引起的持续强降雨，Xe-Namnoy水库是否提前预留了防洪库容，是否根据雨情、水情预报及时开闸泄洪，这些具体运行调度情况目前尚不得而知。但根据7月23日PNPC移民安置部发出的应急告知函和现场照片，库水已经从D副坝翻坝，水库为满库，最终导致D副坝溃决。

4. 关于事故教训的思考

大坝安全涉及人民生命财产和社会公共安全，来不得丝毫的疏忽，这已是老生常谈。每一次大坝安全事故，都会为水利水电工程从业者敲响警钟。考虑到大坝失事的严重后果，必须层层设防，严格把关，确保大坝安全万无一失。针对此次事件，有如下思考，以供借鉴和参考：

(1) 大坝安全保障取决于其全生命周期的各个阶段。将高质量建设与安全发展的理念贯彻于大坝规划、勘测、设计、施工、运行的各个阶段，对于水库大坝全生命周期的安全保障具有突出的意义。任何一座大坝的溃决，一定都会在勘测、设计、施工和运行管理的某一阶段或几个阶段中找到原因。

(2) 在大坝安全管理中，大坝的设计和运行管理要充分考虑极端气象条件的应对措施，建立行之有效的应急预警系统。

(3) 对于重大工程，在设计论证阶段进行坝型比选时，要充分考虑当地气象水文条件和下游受影响区域的重要性，优先选择混凝土坝、胶结颗粒料坝等漫顶不溃的坝型。

(4) 对于土石坝工程而言，造成其溃决失事的最主要的原因一个是漫顶引起的外部冲蚀破坏，另一个是渗流引起的内部冲蚀破坏。对于漫顶破坏，一方面有可能是坝体过大的沉降变形或塌陷导致库水漫顶，这属于结构方面的因素。另一种就是水库泄流能力不够(水文方面因素)或泄流设施损坏(结构因素)。因此，对于土石坝工程而言，除了要首先保证其大坝结构设计、施工质量的可靠外，对于泄洪设施的能力和可靠性要高度重视，目前，对于高坝大库通常都会考虑多种泄洪形式的并用。

(5) 随着中国“一带一路”战略的实施，越来越多的中国水电企业走向海外，如何对这些海外工程实行有效的管理，将国内安全控制成功的经验延伸到海外?这是一个需要高度重视的问题。中国电建、中国能建等一批央企在海外承接的众多水利水电项目，建设质量良好，广受赞誉，需要以此次事故为警示，加强管理，以确保所建设水利水电工程项目优质、安全。

(本文主要技术数据来源于业主PNPC网站、欧盟联合研究中心以及Power technology 等国外媒体发布的报告和报道，同时参考了国内能源局大坝安全监察中心、水利水电快报等的报道。在本文整理过程中，得到了中国电建集团的大力支持，在此表示感谢!)