当土石坝遇到极端天气，如何守住安全底线？

当极端暴雨越来越频繁可见

水库安全度汛成为防汛的重中之重

我国水库80%建于20世纪50—70年代

其中土石坝占比90%以上

一旦遭遇超标准洪水

“年过半百”的土石坝如何抗住新灾？

为此记者采访了中国水利水电科学研究院

岩土所所长邓刚

土石坝是指

由当地土料、石料或混合料

经过抛填、人工或机械压实堆筑成的挡水坝

土石坝凭借其突出优点

如就地取材、地基适应性强、造价低等

在我国坝工中占据数量的绝对优势

发挥了巨大的防洪、供水、发电效益

近年来极端天气频发

这些老旧土石坝面临一些新的挑战

一是基础体质差

由于建设期条件有限

地基处理、坝体压实等标准较低

坝型多为均质土坝

或者砂壳心墙坝等

坝体主要由黏土、砂土等

细粒土填筑而成

抗渗抗冲能力和现代堆石坝

有相当差距

二是工程韧性低

坝体长期挡水运行

如出现渗流侵蚀将改变抗渗性能

产生防渗缺陷

泄洪设施规模较小

固有结构相对简单

极端条件下具有脆弱性

三是环境变化大

如今超标准洪水易发频发

大坝下游保护区经济社会高速发展

人口和经济总量大幅增加

一旦发生溃坝险情

影响范围和程度比以往更大

最典型的险情包括两类

一是漫溢冲刷

这是土石坝最致命的险情

当库水位超过坝顶高度

水流漫过大坝

会持续冲刷坝顶和下游坝坡

一旦坝顶形成溃口

冲刷会快速剧烈发展

引发较大的溃坝流量

二是渗漏侵蚀

这是土石坝常见又隐蔽的险情

超标准洪水引起库水位快速上升

或超过设计水位

高压水流会不断渗入坝体内部缺陷

冲刷带走土体细颗粒

放大隐蔽的渗漏通道

通道持续增大、贯通

最终导致坝体内部掏空、结构坍塌

一旦出现险情

抢险贵在

抢前抓早、预置前置

根据气象水文预报和大坝安全状态

提前预泄腾库

采用泄、挡、护结合的方式

增大泄洪能力

一旦预判超标准洪水漫溢

应尽快落实防护措施

若溃坝风险极高

要立即转移下游受威胁区域人员

安徽黄山市铜闸水库责任人检查彩条布铺设情况  记者 张壮 摄

在近年遭遇超标准洪水时

一些老旧土石坝

通过铺设坝面彩条布、

填筑临时挡水子堤、

开挖临时溢洪道等应急措施

一定程度上控制漫溃风险

从长效防护考虑

中国水科院提出了一套形象的

全线防护思路——

“戴帽”“围脖”“穿衣”“护脚”

①“戴帽”：坡顶硬化

在坝顶铺设高强抗冲层

上游设防浪墙，延缓漫溢

下游设减速墙，降低流速

2021年7月

河南郭家嘴水库

在遭遇漫溢险情后未发生溃决

一定程度上得益于坝顶路面的硬化措施

②“围脖”：坡颈防淘

坡颈是坝顶转向坡面的转折处

水流在这里容易产生“上抬力”

把土石料“吸”出来

用刚性反弧结构“围住脖子”

让水流紧贴坡面下泄

可避免冲刷破坏

③“穿衣”：坡面抗冲

在下游坡面构建

连续、整体的抗冲刷防护层

既表层防渗，避免水流渗入坡面

又深部排水，降低坡面下扬压力

避免坡面结构抬动

④“护脚”：坡底消能

当水流冲到坡底时速度极快

10米高的坡面理论流速可达14米每秒

在坡底设置消能结构、逆止阀等

就像给大坝“穿上护脚”

排出底部渗水，避免坡脚被淘空

2025年年底

中国水科院将柔性土工膜

作为抗冲防渗材料

在坝高11米、过流坡面净高10米的坝上

开展了土工膜洪水漫溢防护实验

经历10小时持续冲刷后

漫溢水流未造成坝体破坏

中国水科院开展“中小型土石堤坝防漫溃技术研发”大型原位试验

如今

一大批智能监测技术应用于大坝防汛

搭建起“天空地水工”一体化监测体系

实现全天候动态监测

中国水科院坡面检查机器人

下一步

邓刚建议加快应用土石坝安全监测、

检测探测及维修养护技术装备

研发推广堤坝工程检修机器人、

非开挖修复技术、

新型加固材料结构

和坝面过水防护技术

解决隐蔽渗漏通道修复、

漫溢冲刷防护等难题

中国水科院研发系列堤坝工程检修机器人（智能坡面检查机器人、智能水下检查机器人、智能坡体探测机器人、智能锥探灌浆机器人） 图为超宽频三维探地雷达机器人SkyTRADAR

在极端暴雨面前

坚持土石坝安全底线

从“漫顶即溃”到“漫而不溃”

改变的不仅是一个技术认知

更是对亿万群众生命安全的坚实守护