馱英水庫施工期破堰影響分析

陶昌弟，楊曉慶

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

馱英水庫壩址位于珠江流域西江水系左江支流明江的一級支流公安河上游峽谷出口處，地處廣西寧明縣那堪鄉(xiāng)垌中村蒲城屯附近，是一座以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫，為廣西左江治旱馱英水庫及灌區(qū)工程供水的龍頭水庫。壩址集水面積599 km2，水庫正常蓄水位226.50 m，興利庫容1.52億m3，總庫容2.28億m3。

馱英水庫樞紐主要建筑物包括攔河壩、溢洪道及泄洪隧洞、灌溉發(fā)電引水系統、壩后河道電站發(fā)電引水隧洞、渠首電站及壩后河道電站廠房、升魚機系統、進場交通道路等。

2 施工導流方式及施工進度面貌

馱英水庫樞紐工程采用一次攔斷河床、隧洞全年導流方式。大壩上游圍堰采用堰壩結合型式，導流建筑物的設計洪水標準為10 a 一遇。根據施工進度安排，大壩圍堰填筑后的第一個汛期（2019 年5～10 月）利用上游圍堰擋水施工，上游圍堰壩型為瀝青混凝土心墻堆石壩，堰頂高程為207.00 m，擋水標準為全年10 a 一遇，相應洪峰流量為2670 m3/s，度汛堰前水位為205.83 m，最大下泄流量為1260 m3/s。當汛期出現超10 a 一遇小于20 a 一遇洪水時，將采取臨時增加子堰擋水的措施，子堰加高至211.50 m，相當于可擋20 a一遇洪水；當遭遇20 a一遇洪水時，相應洪峰流量為3407 m3/s，相應堰前水位為210.69 m，最大下泄流量1374 m3/s。當汛期根據施工洪水預報將發(fā)生超20 a一遇洪水時，提前5 h對大壩圍堰右岸壩肩進行拆除至200.00 m高程。

截至2019年5月底，馱英水庫樞紐工程各工作面施工形象面貌如下：大壩圍堰（堰壩結合區(qū)）填筑至207.00 m高程；完成大壩基礎處理工作并正常開展大壩瀝青混凝土心墻以及壩體填筑；完成導流泄洪洞進口放水塔208.00 m高程以下塔體施工、導流泄洪洞出口護坦以及下游左右岸護岸工程施工；完成灌溉發(fā)電引水隧洞進口進水塔207.00 m 高程以下塔體施工、進口檢修閘門的安裝和調試，并具備擋水條件。

3 重大工程險情分析

導致水庫工程施工期出現重大險情的主要因素包括：施工期間發(fā)生強降雨，導致庫區(qū)水位急劇上升；因發(fā)生超標準洪水而導致的漫壩事故；上游較大漂浮物撞擊大壩、圍堰等水工建筑物導致的壩體變形、開裂等事故；超標準地震災害引起的壩體、圍堰變形、開裂、破堰等事故；由于人為疏忽造成大壩、圍堰失火危及大壩安全。

可能出現重大險情的種類包括：在洪水長時間作用下，大壩圍堰堰體頂部或坡面出現縱向或橫向裂縫，使大壩破損出險；在高水位長時間作用下，滲漏水過大導致大壩圍堰外坡失穩(wěn)；在高水位或雨水浸注情況下，大壩圍堰發(fā)生局部凹陷；大壩圍堰堰體滲漏，庫里的水透過壩體從大壩的背水坡面滲出；洪水漫壩事故，可導致大壩壩坡受漫壩水流沖刷，致水毀嚴重；超標準地震災害引起的壩體變形、開裂等事故，可引起局部壩段失穩(wěn)、垮塌并導致整個大壩潰決；破堰事故，導致水庫工程失去功能，破堰洪水給下游帶來毀滅性災難。

4 大壩破堰分析

馱英水庫2019 年汛期填筑后的大壩上游圍堰破堰可能性極小，但若遭遇超標準洪水時，還是有可能產生破堰洪水，給下游帶來極其嚴重的危害。

4.1 破堰分析范圍

破堰分析范圍為上游圍堰至寧明縣城161 km河道，重點分析范圍為上游圍堰至公安河河口47 km 河道。馱英水庫壩址下游沿線村屯分布情況見表1～表2。

表1 馱英水庫壩址下游公安河沿線村屯情況表

表2 馱英水庫壩址下游明江干流沿線村屯情況表

4.2 破堰類型及最大流量計算

馱英水庫上游圍堰位于峽谷區(qū)，圍堰采用堆石壩，破堰原因主要為洪水漫頂、基礎管涌、滲漏，雖然堆石壩屬于逐漸破堰類型，但由于引起破堰的水流沖擊能力極強，從決口開始到基本形成穩(wěn)定的潰決斷面，整個過程時間非常短暫（一般半個小時左右），故考慮上游圍堰為瞬時全部破堰。根據度汛安排，分析以下6種工況，并根據《水力計算手冊（第二版）》（中國水利水電出版社）中對瞬時全部破堰水流的計算方法，計算各種工況的壩址處破堰最大流量，計算成果見表3。

表3 馱英水庫上游圍堰破堰計算方案表

4.3 破堰洪水向公安河下游演進計算

4.3.1 壩址流量過程線

采用水量平衡法，推求導流洞下泄流量的壩址破堰洪水過程線，成果見表4。

表4 壩址洪峰流量過程線計算成果表

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 367 753 1855 832 436 366 334 306 278 250 222 194 166 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 431 518 1165 1260 1208 1099 931 531 447 362 310 257 215 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 505 836 1255 1374 1353 1280 1183 1058 874 496 403 320 249 91 104 117 131 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4242 4226 4220 4219 4217 4163 4058 3942 3804 3647 3487 3328 3172 2942 2800 2737 2676 1951 1375 1164 105 120 135 140 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4931 4924 4747 4745 4744 4683 4566 4435 4280 4103 3923 3744 3568 3310 3150 3079 3011 2195 1547 1310 110 130 135 140 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 3522 3517 3516 3515 3514 3469 3382 3285 3170 3039 2906 2773 2643 2452 2333 2281 2230 1626 1146 970

4.3.2 考慮壩址～公安河河口區(qū)間洪水過程線

馱英壩址距公安河河口47 km，壩址～公安河河口區(qū)間集水面積439 km2，集水面積較大，本次破堰洪水向下游演進分析需考慮區(qū)間洪水。采用壩址洪水過程線錯時段疊加公安河馱英壩址至河口區(qū)間同頻來水過程，即工況1 洪水過程線采用壩址天然下泄洪水過程線疊加區(qū)間P=20%頻率洪水過程線，工況2、4 洪水過程線采用壩址洪水過程線疊加區(qū)間P=10%頻率洪水過程線，工況3、5采用壩址洪水過程線疊加區(qū)間P=5%頻率洪水過程線，工況6 采用壩址洪水過程線疊加區(qū)間P=4%頻率洪水過程線。本次分析的6種工況采用的洪水向下游演進分析洪水過程線見表5。

表5 考慮壩址～公安河河口區(qū)間洪水過程線成果表

75 80 85 90 95 100 626 557 493 441 390 339 75 80 85 90 95 100 878 763 645 561 477 403 75 80 85 90 95 100 1478 1253 834 700 576 464 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4524 4297 4083 3878 3684 3500 3325 3159 3001 2950 2300 1800 1500 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4805 4565 4336 4120 3914 3718 3532 3355 3188 3028 2423 1938 1550 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4255 4093 3915 3734 3567 3402 3176 3032 2967 2903 2207 1673 1480

4.3.3 破堰洪水向下游演進分析

以公安河和明江干流流量過程線為上邊界條件，明江干流最下游寧明縣城水文站斷面水位流量關系成果為下邊界，河道糙率取0.045，采用MIKE11軟件，通過非恒定流解法向下游推演，求得壩址下游至寧明縣城河段兩岸各村屯的流量演進過程線、水位演進過程線，同時計算出下游洪峰到達的時間。計算結果見表6。

表6 馱英水庫上游圍堰破堰影響

由表6可以看出：

（1）當壩址遭遇20 a 一遇及以下標準洪水，圍堰不破堰時，公安河河段村屯房屋建基面高程均高于20 a 一遇標準洪水水位，基本不受洪水影響；明江干流沿河那堪、海淵鎮(zhèn)、北江鄉(xiāng)、板棍、海邱、安東、明江、寨密、寧明縣城房屋受洪水影響，可能造成影響的人口約4.40萬人。

（2）當遭遇10 a一遇洪水，如圍堰發(fā)生破堰時，相應壩址最大流量為32 825 m3/s，最大洪峰傳至公安河河口枯改斷面的傳播時間為155 min，至最上游的江叫屯傳播時間為4 min，對下游村屯可能造成影響的人口約0.60萬人；最大洪峰傳至寧明縣城斷面的傳播時間為952 min，至最上游的那堪鄉(xiāng)傳播時間為233 min，可能造成影響的人口約2.00萬人。

（3）當遭遇20 a 一遇洪水，如圍堰加子堰發(fā)生破堰時，相應壩址最大流量為37 524 m3/s，最大洪峰傳至公安河最下游的枯改傳播時間為154 min，至最上游的江叫屯傳播時間為4 min，下游村屯可能造成影響的人口約0.85萬人；最大洪峰傳至寧明縣城斷面的傳播時間為779 min，至最上游的那堪鄉(xiāng)傳播時間為214 min，可能造成影響的人口約4.90萬人。

（4）當發(fā)生25 a 一遇洪水，搶險隊伍對子堰進行拆除，同時將上游圍堰拆除至200 m，上游圍堰發(fā)生破堰時，相應壩前最大流量為19 396 m3/s，最大洪峰傳至最下游的枯改傳播時間為235 min，至最上游的江叫屯傳播時間為22 min，下游村屯可能造成影響的人口約0.72萬人；最大洪峰傳至寧明縣城斷面的傳播時間為965 min，至最上游的那堪鄉(xiāng)傳播時間為251 min，下游村屯可能造成影響的人口約5.40萬人。

5 結語

根據馱英水庫施工期破堰影響分析，水庫樞紐大壩在發(fā)生超標準洪水或其他突發(fā)事件導致破堰將會對下游產生較大的影響。為減輕因突發(fā)事件給水庫庫區(qū)及下游地區(qū)所造成的災害，應科學合理編制庫區(qū)及壩址下游防汛搶險應急預案，做到有計劃、有步驟、有準備地防御應急事件，迅速、及時和有效地控制防洪工程險情的發(fā)生，確保馱英水庫施工期安全度汛，保障馱英水庫庫區(qū)及下游公安河及明江沿岸人民群眾生命與財產的安全。

（責任編輯：劉征湛）