1.1　堤坝溃决洪水灾害

1.1.1　溃堤洪水灾害

堤防是沿江河、湖泊、海洋的岸边或蓄滞洪区、水库库区的周边修建的防止洪水漫溢或风暴袭击的挡水建筑物，是防洪工程体系中的重要组成部分。世界各国都根据各自的自然、社会条件在重要的流域建设了堤防工程。堤防工程在防洪减灾中起到了非常重要的作用，大大减少了洪水带来的损失，防洪效益十分显著（刘仲桂，1996）。据美国陆军工程师兵团的分析，在1993年洪水期间，防洪工程共减少191亿美元的损失，其中依靠密苏里河的堤防工程减少损失41亿美元（陆德福，2000）。但是任何堤防工程都不可能是绝对安全的，自从人们建筑了堤防，堤防失事就成为洪水灾害暴发的一个重要因素和特征，绝大多数的洪水灾害都伴随有决口事件的发生。

历史上我国堤防溃决的记录是惊人的：1985年，辽河、浑河、太子河同时出现洪水，决口4000多处，受灾人口1200多万人，直接经济损失47亿元；新中国成立前的1000年中黄河决口达1500次，大改道26次；1998年九江大堤决口，使城区西部受淹，情况十分危急；1998年，簲洲湾大堤中堡村魏家码头堤段溃决，造成了40余人死亡和数10亿元的经济损失；2010年抚州市临川区抚河干流右岸唱凯堤溃决造成受灾乡镇4个、受灾村41个，被淹区平均水深1～2m，4个乡镇共计15万人，其中罗针镇、唱凯镇受灾最严重，整个被淹区人口10万人；2013年黑龙江发生1984年以来最大洪水，8月16日、22日和23日，黑龙江干流二九〇农场堤段、萝北县柴宝段、同江市八叉乡堤段先后决口，据《中国水旱灾害公报2013》（国家防汛抗旱总指挥部办公室、中华人民共和国水利部，2014）统计，黑龙江省有126县（市、区）916乡（镇、场）受灾，受灾人口541.59万人，因灾死亡7人，农作物受灾面积265.404万hm2，倒塌房屋7.4万间，直接经济损失327.47亿元。图1.1为黑龙江干流溃口情形。

图1.1　2013年8月16日黑龙江干流二九〇农场堤段溃口（引自《中国水旱灾害公报2013》）

1.1.2　溃坝洪水灾害

建坝是为了控制调节洪水、水力发电、灌溉、供水和改造自然等。据我国第一次全国水利普查工作统计，我国现有水库大坝9万多座。另据中国大坝委员会统计（2005），截至2005年年底，全世界坝高超过15m的水库大坝有5万多座，其中我国坝高超过15m的有2万多座，坝高超过30m的也有4860座，具体的分布如图1.2所示。

图1.2　我国坝高30m以上的水库大坝数目分布

我国的大坝数量居世界首位，然而我国的溃坝率也居世界前列。据杜雷功等（2001）对1954—2001年的溃坝统计，我国大坝年溃坝率达到8.76×10－4。据何晓燕等（2008）的统计分析表明，1954—2003年的50年中，我国各类水库失事3481座，平均溃坝率为8.18×10－4。根据Singh（1996）的统计，美国年均溃坝率为2.0×10－4，日本年均溃坝率为0.4×10－4，世界年均溃坝率为2.0×10－4。可以明显看出，我国大坝年均溃坝率远高于世界其他国家。20世纪80年代后，我国政府吸取了以前溃坝的经验教训加强了大坝安全管理工作，溃坝率有明显的下降，但仍有造成重大人员伤亡的垮坝事件发生，如1993年8月青海沟后水库垮坝，近300人丧生。大坝安全问题仍是当前水库建设和管理的核心问题。

所谓溃坝洪水是指水库大坝在蓄水状态下突然溃决而形成的向下游急速推进的巨大洪流，通常把因地震、滑坡或冰川堵塞河道引起的堰塞湖的突然溃决而引发的洪水也归入溃坝洪水。溃坝洪水属于一种低概率、高危害事件。溃坝的发生和溃坝洪水的形成通常历时短暂，往往难以准确预测。溃坝洪水波常以立波或涌波的形式向下游急速推进，所经之处河道水位瞬息剧涨，水流汹涌湍急，下游临近地区通常难以从容防护，使得其危害性要远大于一般的河道洪水。

历史上曾发生多起影响较大、损失严重的溃坝事件。1959年，法国Malpasset大坝溃决，溃决水流以极快的速度和十几米高的波浪沿河谷而下，所到之处，一些基础设施如铁路、公路和桥梁等均被冲毁，421人遇难，财产损失达300亿法郎；1975年8月，我国淮河发生大洪水，使河南省驻马店地区包括板桥、石漫滩两座大型水库在内的数十座水库漫顶垮坝，造成1050万人受灾，超过2.6万人死亡，经济损失近百亿元，成为世界最大的水库垮坝惨剧（邢华，2006）；1976年，美国Teton坝溃决，造成下游2.5万人受灾，14人死亡，经济损失4亿美元；1991年，美国Centralia市东部地区的一个条带状混凝土供水水库突然溃决，13250m3水沿着一条比较窄的河道冲入市区，造成严重灾害；1998年4月25日，西班牙Seville地区的一个尾矿坝溃决，导致400万～500万m3的含锌有毒废水流入Agrio河。

正是由于溃坝洪水的巨大危害性，早在100多年前溃坝波在下游的演进理论就已经受到研究者的关注。但是由于溃坝问题的复杂性，使得该问题一直是工程界的热点和难点问题。