陆浑水库防洪抢险方案中物料装载重量的修正

□ 韩明海 □ 付为敏（河南省陆浑水库管理局）

1 水库工程概况

陆浑水库是中华人民共和国建国后“二·五”期间河南省建设的大型水库之一。水库位于黄河流域伊河支流的嵩县境内，距洛阳市67km,是一座集防洪发电、灌溉、供水、养殖为一体的大（1）型水利枢纽工程。控制流域面积3492km，总库容13.20亿m3，水库防洪标准为千年一遇设计，万年一遇校核，设计总泄量5622m3/s。水库地理位置非常重要，下游有洛阳、郑州、开封3个重要工业城市及以此为中心的中原经济区，有陇海、焦枝、京广3条铁路干线和连—霍、洛—界、洛—栾等高速公路及著名的世界文化遗产龙门石窟，故确保水库下游社会环境安全具有重大战略意义。

2 防洪抢险方案及险情抢护简介

2.1 防洪抢险方案概述

陆浑水库现行最主要抢险方案有《防洪预案》《防洪抢险应急预案》《防汛抢险措施及兵和部署方案》3部预（方）案，均系2007年修订延伸至今的最新版本。预（方）案中均设想枢纽工程的核心部位—大坝可能出现的3种险情:遭遇超标准洪水、坝基渗透破坏发生管涌、上游坝坡水位骤降发生滑坡。预（方）主旨内容大致相同，但各有侧重。

2.2 主要险情抢护措施简介

2.2.1 超标准洪水抢护

分3步实施:①当水位升至327.26m，必须在6h之内将大坝东、西坝头2个梯道口和西边界门路口用麻袋装土（2/3体积），堆垒至防浪墙顶高程（334.70m）；②当水位升至330.92m时，必需在6h之内，将大坝桩号0+271.4～1+170每隔4.00m在防浪墙后用麻袋装土（2/3体积）做成1.00m宽的戗台，堆垒至防浪墙顶高程（334.70m），再用圆木杆（小头直径≥13cm，长≥3.80m）棚在戗台上；③当库水位上升至333.63米且仍有上涨趋势时，务必在8h之内，将大坝沿防浪墙统长，在334.70m的基础上，再用编织袋装土加高130cm，使堰顶高程达到336.02m。

2.2.2 坝基渗透破坏发生管涌抢护

具体方法:先用砂袋（2/3体积）密铺厚约30cm；后在砂袋上密铺1层30cm厚碎石袋（2/3）；最后在碎石袋上加压40cm厚大块石1层，直至压住为止，使浑水变清，翻砂停止。

2.2.3 上游坝坡水位骤降发生滑坡抢护

分3步实施:①用编织袋装砂（2/3体积）从滑坡部位的左右两侧沿斜墙面实施无缝密铺，向中心合拢，砂袋铺垫厚度应≥30 cm；②采取流水做业法再铺垫1层袋装碎石子（2/3体积），厚度≥30cm；③紧接着在碎石子袋上迅速压砌大块石，也可用混凝土块体，严防风浪冲击破坏反滤料层。

3 近来防汛抢险演练中存在的问题

陆浑水库最近举行的防汛抢险演练是在2012年6月20日。演练是以《陆浑水库防汛抢险应急预案》中水库大坝遭遇超标准洪水为背景，演练地点位于右坝肩处，部位选择在东坝头梯道口和大坝桩号0+900以东局部段防浪墙加高。演练时间自15时50分开始，至18时结束，用时2个小时。参演人员共计200名，其中驻汛127师侦查营官兵100名，水库处职工80名，防汛指挥部干部20名。动用挖掘机1部，机动三轮车2部，人力架子车10部。由于是抢险演练，恰好选择在一年之中的最热季节“五黄六月”，时间节点又正好选择在一天之中的最热时刻下午3时50分，当时室外气温高达35℃，演练按照2名男职工负责装料、1名女职工负责张口、扎袋、部队士兵负责搬运、码放，水库处工程师负责现场技术指导的预先计划方案进行，2个小时内完成“堵口”及戗台堆磊和加高任务。整个演练过程人员角色分工明确、路线明确，气氛紧张有序、安全高效，抢险步骤环环相扣，演练效果超过预期设想。演练过程中，无论是普通职工干部，还是部队官兵，均表现出“献身、负责、求实”的水利行业精神，特别是人民子弟兵发扬“不怕苦、不怕累、连续作战，敢打硬仗、勇于胜利”的优良作风给广大干群印象深刻，真正感觉到人民解放军是抗洪抢险的“中流砥柱”。事后，在总结演练成果时，通过和部队官兵座谈，发现抢险方案中局部可操作性不强，存在弊端，比较突出和一致的意见就是涉及物料装载重量、体积过大，抢险时造成单体搬运困难，体力消耗过大，影响抢险速度、影响堆磊戗台稳定。针对此问题，技术部门对抢险方案中不符合实际及缺乏操作的技术数据进行实验和修正。

4 抢险方案中物料装载重量的分析与修正

4.1 当下物料装载重量的分析

陆浑水库现行各类《抢险方（预）案》中，抢险物料的装载均采用的是塑料编织袋。编织袋的规格在国家标准（GB/T8946-1998）中规定:编织袋的有效宽度分为450～700mm，长度为750～110mm6种。目前陆浑水库防汛仓库贮存的编织袋规格为长×宽=500mm×850mm，颜色白色。按照规定，编织袋储存日期从出厂日期算起不得超过18个月，且必须在阴凉、洁净的室内环境贮存，由于其他原因，现有库存编织袋储存日期均已超过规定时限，在防汛抢险过程中，若装载体积、重量过大，会因为材料强度减退造成“破袋”现象。

从2012年防汛演练过程分析，抢险中若按《方案》中规定的物料装载2/3体积，在大型机械运输设备无法近距离完成取料、装料、运料条件下，只有依靠人力完成材料的装填、搬运、码放等作业，存在搬运困难、体力消耗大、影响人体安全等问题。实际在抢险过程中由于环境所限（雷暴天气、地面湿滑等），搬运一般多采用的是肩扛或抱端、挟抱等方法，物料体积过大、过重，必定会影响抢险人员的身体安全，常见的可能会引起人体腰部扭伤，进而影响抢险进度。表1是按2/3体积不同材质重量的计算比对数据，则2/3袋装物料体积为:V=2/3лr2h=0.111m3，式中r=0.25m，h=0.85m。

表1 2/3体积物料装载重量数据比对表

表1中计算数据是材料处于正常环境中自然堆积密度的重量，现实中往往是防汛抢险与雷雨天气的组合状况，抢险物料多数在野外露天贮存，物料受雨水浸泡后，黏土中主要成分水合氧化铝与水结合良好，含水量可高达30%左右，雨天石子的含水量5%～8%，砂子的含水量15%～20%。基于此，抢险时即使按照2/3体积进行装料，重量亦成倍增加，按照人体负重标准，无法完成物料搬运，故需要对袋装重量进行修正。

4.2 物料装载重量的修正

中国《人因工程学》第8章〈体力工作负荷〉说明，对于65kg体重的正常人来讲，赤手能举起的重量为40～60kg,正常人步行速度为3～4km/h，1～1.50m/s左右。有资料研究表明，人体负重与速度以15kg和3～5km/h为宜。《中国职业医学》1999年04期撰文表明，若25kg为15kg的1.67倍，速度下降至1.80～2.99km/h，平均 2.395km/h，合 0.5m/s。若以此推算，以上表中2/3体积袋装粘土为例，149.85kg为25kg的5.99倍，速度则下降为0.30～0.50km/h，平均0.40km/h，合0.11m/s，可以说是“寸步难行”，由此说明，抢险物料袋装2/3体积重量是不合适、不安全的。

2012年防汛演练结束伊始，水库防汛技术人员即着手测试物料装载重量的可宜性，主要测试1/3体积重量（因文章篇幅有限数据略去）和1/4体积重量两组数据。通过测试，认为表2中计列的1/4体积测试数据比较切合实际，与相关研究资料数据比较接近。

表2 1/4体积物料装载重量数据比对表

通常情况，抢险前由机械设备将物料运至抢险地点30～50m的位置，再由人力二次搬运。以上表2中计列数据计算，人力负重67kg搬运30m和50m距离，以0.247m/s的速度，分别需耗时121s和202s，约合2.02min和3.37min。实际中，抢险由于具有时效性，可能出现“三步并作二步走”的情况，故抢险时负重行走速度要高于理论计算值，所用时间可能更短。表2中，“1/4袋装体积”的计算条件为:编织袋规格为宽500mm、长850 mm，编织袋装料高度为长度的1/4即213mm，编织袋装料张圆直径为500mm，扎口部位在1/2袋长处，余1/2作为手提或肩扛负重行走时保持料物稳定不坠落的舵绳。通过与相关研究资料比对，文章认为，1/4装载体积的物料重量与有关研究资料中65kg体重正常人负重标准较为接近，亦符合体重与负重比例1:1的常规要求，这对人体是安全的。

5 结语

现实防汛抢险过程中，“人”是最重要的因素，特别是人身安全极为重要。抢险过程中由于雷暴天气、夜间光线昏暗、地面湿滑等环境因素影响，加之受抢险时间、速度、命令、纪律所限，若人在负重过大及长时间快速行走情况下，必将会导致一系列的人体损伤。相关医学调查研究证明，在负重条件下长时间行走，极易导致应力性骨折、下肢关节疼痛、背部肌肉拉伤、腰间盘突出等损伤，进而会削弱抢险战斗力及影响抢险进度和排险效果。因此在确保抢险安全和人身安全的前提下，减少疲劳、降低损伤风险、安全高效激发人体潜能、加强自身安全防护的要求更为重要。