贵州省格八水库溃坝洪水对下游梯级的影响分析

吴 昊，张 侨

（贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002）

溃坝洪水是指堤坝或其他挡水建筑物瞬时溃决，发生水体突泄所形成的洪水，其破坏力远远大于一般暴雨洪水，一旦水库发生溃坝，巨大的溃坝洪水瞬间宣泄，对下游重要的防护对象将造成毁灭性的灾害。本文以发生超标准洪水导致的格八水库溃坝事件为研究对象，分析探讨格八水库溃坝对下游黄家湾水库的影响。

1 格八水库溃坝洪水

贵州省格凸河上游右岸一级支流猫营河上已建有格八水库，水库坝址以上流域集水面积224 km2，水库规模为中型；格八水库坝址下游格凸河干流上拟建黄家湾水库，水库坝址以上流域集水面积969 km2，水库规模为大（2）型，格八水库坝址距黄家湾坝址约45 km。黄家湾水库大坝校核标准为2000 年一遇（P=0.05%），上游格八水库大坝校核标准为500 年一遇（P=0.2%），若格八水库遭遇1000 年一遇洪水，溢洪道泄流能力不能满足泄流要求，洪水将漫过坝顶溢流，可能导致溃坝，因此，计算格八水库1000 年一遇设计洪水位为1157.57 m，溃口宽度取坝址河谷平均宽度113.254 m，考虑最不利的坝体瞬间全垮的工况，采用圣维南公式计算格八水库坝址断面溃坝最大流量。

圣维南公式（参考文献3）（坝体瞬间全垮）：

计算得格八水库坝址断面溃坝最大流量Qm＝18000 m3/s。

2 溃坝最大流量传播至黄家湾坝址断面的流量及时间

格八水库坝址至黄家湾坝址区间河段长约45 km，溃坝最大流量传播至黄家湾坝址流量可以采用以下公式进行计算。

公式[3]：Qm控=V/(V/Qm溃+L/（KVm)）

计算得格八水库溃坝最大流量传播至黄家湾坝址处最大流量：Qm控=1660 m3/s。

格八水库溃坝最大流量传播至黄家湾坝址的时间根据以下公式进行计算。

公式[3]：t=Kt×L^1.4/V^0.2/h0^0.5/hm^0.25

计算得格八水库溃坝最大流量传播至黄家湾坝址的时间：t=3.5h。

3 格八水库溃坝洪水到达黄家湾坝址处洪水过程线

3.1 格八水库坝址溃坝洪水过程线

格八水库坝址处溃坝洪水过程线根据《水利工程实用水文水力计算》中的概化过程线确定坝址断面溃坝洪水过程线。通过溃坝洪水概化过程线可得到格八水库坝址处溃坝洪水过程线，水库泄空时间约为0.73h，即44 分钟。

3.2 格八水库溃坝洪水到达黄家湾坝址处洪水过程线

根据前述计算成果可知格八水库溃坝后最大流量传播至黄家湾坝址处流量为1660 m3/s，传播时间为3.5 h，溃坝时蓄水库容为1150 万m3，可拟合得到格八水库溃坝洪水到达黄家湾坝址处洪水过程线（如图1）。

图1 格八溃坝到达黄家湾坝址洪水过程线

3.3 到达黄家湾坝址溃坝洪水过程线与天然洪水过程线叠加

溃坝洪水过程线与黄家湾天然洪水过程线叠加（见图2）需考虑洪水传播时间[4]，确定叠加节点，考虑两种不同情况，情况①：峰对峰叠加，洪峰出现时间第12 h；情况②：格八水库洪峰出现时间为10 h，溃坝应在此时溃坝，溃坝后洪水传播时间为3.5 h，黄家湾坝址洪峰出现时间为第12 h，溃坝洪水到达黄家湾坝址时间约在第14 h。

图2 黄家湾坝址洪水过程线

4 格八水库溃坝后对黄家湾的影响分析

格八溃坝后，黄家湾水库按两种调洪方式进行坝址洪水调节计算：（1）按水库调度方式，即自正常蓄水位起调，逐步开启闸门，直至全开。（2）开始预泄洪水，腾空部分库容，按最大下泄能力下泄。根据格八溃坝后对黄家湾水库影响情况[5]，对情况①和情况②的洪水过程线进行调洪计算，得出情况①：正常调度黄家湾水库最高库水位为1056.66 m，预泄调度黄家湾水库最高库水位1055.69 m；情况②：正常调度黄家湾水库最高库水位为1056.31m，预泄调度黄家湾水库最高库水位1055.52 m。影响分析见表1。

表1 格八溃坝后对黄家湾水库调洪影响成果表（P=0.1%）

5 极端情况格八水库溃坝后对黄家湾的影响分析

极端情况下，考虑格八水库发生1000 年一遇洪水后溃坝，区间发生2000 年一遇设计洪水（黄家湾水库校核标准），洪水叠加组合后，考虑两种不同情况，情况①：峰对峰叠加，洪峰出现时间第12 h；情况②：黄家湾天然洪水主峰2 h 后出现溃坝洪峰,洪峰出现时间第14 h。

此时黄家湾水库发生超标洪水，黄家湾水库按照预泄调度方式调洪，上述极端情况下调洪最高库水位1056.98 m，比黄家湾水库天然校核标准洪水位低0.26 m。影响分析如表2。

表2 极端情况格八溃坝后对黄家湾水库调洪影响成果表

6 结论

从格八水库溃坝后对黄家湾水库的调洪成果来看，格八水库、黄家湾水库若同时遭遇1000 年一遇洪水，格八水库发生溃坝后，溃坝洪水和区间相应洪水组成黄家湾水库入库洪水，此时黄家湾水库按照预泄方式或正常调度的调洪方式进行洪水调节计算，调洪最高水位均未超过黄家湾水库校核洪水位。

当极端情况下，格八水库按1000 年一遇洪水标准发生溃坝，而格八至黄家湾水库区间发生2000 年一遇洪水，溃坝洪水和区间2000 年同频洪水组成黄家湾水库入库洪水，该工况下黄家湾水库调洪最高库水位为1056.98 m，比黄家湾校核水位低0.26 m。

由于黄家湾水库规模为大（2）型，库容较大，有一定的削峰滞洪作用，且校核标准为2000 年一遇洪水，高于上游格八水库1000 年一遇的校核标准，格八水库若发生超标洪水导致溃坝，并考虑各种洪水遭遇组合后，都将抬升下游黄家湾水库洪水位。因此，黄家湾水库通过预泄调度可降低溃坝洪水位，并保证溃坝洪水位低于黄家湾天然校核洪水位。对于溃坝洪水的应急处理，还应建立梯级溃坝洪水预报系统，便于下游梯级及时做好抢险应急及预泄调度措施。