貴州省格八水庫潰壩洪水對下游梯級的影響分析

吳 昊，張 僑

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002）

潰壩洪水是指堤壩或其他擋水建筑物瞬時潰決，發(fā)生水體突泄所形成的洪水，其破壞力遠遠大于一般暴雨洪水，一旦水庫發(fā)生潰壩，巨大的潰壩洪水瞬間宣泄，對下游重要的防護對象將造成毀滅性的災害。本文以發(fā)生超標準洪水導致的格八水庫潰壩事件為研究對象，分析探討格八水庫潰壩對下游黃家灣水庫的影響。

1 格八水庫潰壩洪水

貴州省格凸河上游右岸一級支流貓營河上已建有格八水庫，水庫壩址以上流域集水面積224 km2，水庫規(guī)模為中型；格八水庫壩址下游格凸河干流上擬建黃家灣水庫，水庫壩址以上流域集水面積969 km2，水庫規(guī)模為大（2）型，格八水庫壩址距黃家灣壩址約45 km。黃家灣水庫大壩校核標準為2000 年一遇（P=0.05%），上游格八水庫大壩校核標準為500 年一遇（P=0.2%），若格八水庫遭遇1000 年一遇洪水，溢洪道泄流能力不能滿足泄流要求，洪水將漫過壩頂溢流，可能導致潰壩，因此，計算格八水庫1000 年一遇設計洪水位為1157.57 m，潰口寬度取壩址河谷平均寬度113.254 m，考慮最不利的壩體瞬間全垮的工況，采用圣維南公式計算格八水庫壩址斷面潰壩最大流量。

圣維南公式（參考文獻3）（壩體瞬間全垮）：

計算得格八水庫壩址斷面潰壩最大流量Qm＝18000 m3/s。

2 潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址斷面的流量及時間

格八水庫壩址至黃家灣壩址區(qū)間河段長約45 km，潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址流量可以采用以下公式進行計算。

公式[3]：Qm控=V/(V/Qm潰+L/（KVm)）

計算得格八水庫潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址處最大流量：Qm控=1660 m3/s。

格八水庫潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址的時間根據(jù)以下公式進行計算。

公式[3]：t=Kt×L^1.4/V^0.2/h0^0.5/hm^0.25

計算得格八水庫潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址的時間：t=3.5h。

3 格八水庫潰壩洪水到達黃家灣壩址處洪水過程線

3.1 格八水庫壩址潰壩洪水過程線

格八水庫壩址處潰壩洪水過程線根據(jù)《水利工程實用水文水力計算》中的概化過程線確定壩址斷面潰壩洪水過程線。通過潰壩洪水概化過程線可得到格八水庫壩址處潰壩洪水過程線，水庫泄空時間約為0.73h，即44 分鐘。

3.2 格八水庫潰壩洪水到達黃家灣壩址處洪水過程線

根據(jù)前述計算成果可知格八水庫潰壩后最大流量傳播至黃家灣壩址處流量為1660 m3/s，傳播時間為3.5 h，潰壩時蓄水庫容為1150 萬m3，可擬合得到格八水庫潰壩洪水到達黃家灣壩址處洪水過程線（如圖1）。

圖1 格八潰壩到達黃家灣壩址洪水過程線

3.3 到達黃家灣壩址潰壩洪水過程線與天然洪水過程線疊加

潰壩洪水過程線與黃家灣天然洪水過程線疊加（見圖2）需考慮洪水傳播時間[4]，確定疊加節(jié)點，考慮兩種不同情況，情況①：峰對峰疊加，洪峰出現(xiàn)時間第12 h；情況②：格八水庫洪峰出現(xiàn)時間為10 h，潰壩應在此時潰壩，潰壩后洪水傳播時間為3.5 h，黃家灣壩址洪峰出現(xiàn)時間為第12 h，潰壩洪水到達黃家灣壩址時間約在第14 h。

圖2 黃家灣壩址洪水過程線

4 格八水庫潰壩后對黃家灣的影響分析

格八潰壩后，黃家灣水庫按兩種調洪方式進行壩址洪水調節(jié)計算：（1）按水庫調度方式，即自正常蓄水位起調，逐步開啟閘門，直至全開。（2）開始預泄洪水，騰空部分庫容，按最大下泄能力下泄。根據(jù)格八潰壩后對黃家灣水庫影響情況[5]，對情況①和情況②的洪水過程線進行調洪計算，得出情況①：正常調度黃家灣水庫最高庫水位為1056.66 m，預泄調度黃家灣水庫最高庫水位1055.69 m；情況②：正常調度黃家灣水庫最高庫水位為1056.31m，預泄調度黃家灣水庫最高庫水位1055.52 m。影響分析見表1。

表1 格八潰壩后對黃家灣水庫調洪影響成果表（P=0.1%）

5 極端情況格八水庫潰壩后對黃家灣的影響分析

極端情況下，考慮格八水庫發(fā)生1000 年一遇洪水后潰壩，區(qū)間發(fā)生2000 年一遇設計洪水（黃家灣水庫校核標準），洪水疊加組合后，考慮兩種不同情況，情況①：峰對峰疊加，洪峰出現(xiàn)時間第12 h；情況②：黃家灣天然洪水主峰2 h 后出現(xiàn)潰壩洪峰,洪峰出現(xiàn)時間第14 h。

此時黃家灣水庫發(fā)生超標洪水，黃家灣水庫按照預泄調度方式調洪，上述極端情況下調洪最高庫水位1056.98 m，比黃家灣水庫天然校核標準洪水位低0.26 m。影響分析如表2。

表2 極端情況格八潰壩后對黃家灣水庫調洪影響成果表

6 結論

從格八水庫潰壩后對黃家灣水庫的調洪成果來看，格八水庫、黃家灣水庫若同時遭遇1000 年一遇洪水，格八水庫發(fā)生潰壩后，潰壩洪水和區(qū)間相應洪水組成黃家灣水庫入庫洪水，此時黃家灣水庫按照預泄方式或正常調度的調洪方式進行洪水調節(jié)計算，調洪最高水位均未超過黃家灣水庫校核洪水位。

當極端情況下，格八水庫按1000 年一遇洪水標準發(fā)生潰壩，而格八至黃家灣水庫區(qū)間發(fā)生2000 年一遇洪水，潰壩洪水和區(qū)間2000 年同頻洪水組成黃家灣水庫入庫洪水，該工況下黃家灣水庫調洪最高庫水位為1056.98 m，比黃家灣校核水位低0.26 m。

由于黃家灣水庫規(guī)模為大（2）型，庫容較大，有一定的削峰滯洪作用，且校核標準為2000 年一遇洪水，高于上游格八水庫1000 年一遇的校核標準，格八水庫若發(fā)生超標洪水導致潰壩，并考慮各種洪水遭遇組合后，都將抬升下游黃家灣水庫洪水位。因此，黃家灣水庫通過預泄調度可降低潰壩洪水位，并保證潰壩洪水位低于黃家灣天然校核洪水位。對于潰壩洪水的應急處理，還應建立梯級潰壩洪水預報系統(tǒng)，便于下游梯級及時做好搶險應急及預泄調度措施。