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        貴州省格八水庫(kù)潰壩洪水對(duì)下游梯級(jí)的影響分析

        2019-02-21 02:36:34昊,張
        陜西水利 2019年1期
        關(guān)鍵詞:調(diào)洪過(guò)程線黃家

        吳 昊,張 僑

        (貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,貴州 貴陽(yáng) 550002)

        潰壩洪水是指堤壩或其他擋水建筑物瞬時(shí)潰決,發(fā)生水體突泄所形成的洪水,其破壞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般暴雨洪水,一旦水庫(kù)發(fā)生潰壩,巨大的潰壩洪水瞬間宣泄,對(duì)下游重要的防護(hù)對(duì)象將造成毀滅性的災(zāi)害。本文以發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致的格八水庫(kù)潰壩事件為研究對(duì)象,分析探討格八水庫(kù)潰壩對(duì)下游黃家灣水庫(kù)的影響。

        1 格八水庫(kù)潰壩洪水

        貴州省格凸河上游右岸一級(jí)支流貓營(yíng)河上已建有格八水庫(kù),水庫(kù)壩址以上流域集水面積224 km2,水庫(kù)規(guī)模為中型;格八水庫(kù)壩址下游格凸河干流上擬建黃家灣水庫(kù),水庫(kù)壩址以上流域集水面積969 km2,水庫(kù)規(guī)模為大(2)型,格八水庫(kù)壩址距黃家灣壩址約45 km。黃家灣水庫(kù)大壩校核標(biāo)準(zhǔn)為2000 年一遇(P=0.05%),上游格八水庫(kù)大壩校核標(biāo)準(zhǔn)為500 年一遇(P=0.2%),若格八水庫(kù)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(guò)壩頂溢流,可能導(dǎo)致潰壩,因此,計(jì)算格八水庫(kù)1000 年一遇設(shè)計(jì)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(jì)算格八水庫(kù)壩址斷面潰壩最大流量。

        圣維南公式(參考文獻(xiàn)3)(壩體瞬間全垮):

        計(jì)算得格八水庫(kù)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(shí)間

        格八水庫(kù)壩址至黃家灣壩址區(qū)間河段長(zhǎng)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(jìn)行計(jì)算。

        公式[3]:Qm控=V/(V/Qm潰+L/(KVm))

        計(jì)算得格八水庫(kù)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(kù)潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址的時(shí)間根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算。

        公式[3]:t=Kt×L^1.4/V^0.2/h0^0.5/hm^0.25

        計(jì)算得格八水庫(kù)潰壩最大流量傳播至黃家灣壩址的時(shí)間:t=3.5h。

        3 格八水庫(kù)潰壩洪水到達(dá)黃家灣壩址處洪水過(guò)程線

        3.1 格八水庫(kù)壩址潰壩洪水過(guò)程線

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

        3.2 格八水庫(kù)潰壩洪水到達(dá)黃家灣壩址處洪水過(guò)程線

        根據(jù)前述計(jì)算成果可知格八水庫(kù)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(shí)間為3.5 h,潰壩時(shí)蓄水庫(kù)容為1150 萬(wàn)m3,可擬合得到格八水庫(kù)潰壩洪水到達(dá)黃家灣壩址處洪水過(guò)程線(如圖1)。

        圖1 格八潰壩到達(dá)黃家灣壩址洪水過(guò)程線

        3.3 到達(dá)黃家灣壩址潰壩洪水過(guò)程線與天然洪水過(guò)程線疊加

        潰壩洪水過(guò)程線與黃家灣天然洪水過(guò)程線疊加(見(jiàn)圖2)需考慮洪水傳播時(shí)間[4],確定疊加節(jié)點(diǎn),考慮兩種不同情況,情況①:峰對(duì)峰疊加,洪峰出現(xiàn)時(shí)間第12 h;情況②:格八水庫(kù)洪峰出現(xiàn)時(shí)間為10 h,潰壩應(yīng)在此時(shí)潰壩,潰壩后洪水傳播時(shí)間為3.5 h,黃家灣壩址洪峰出現(xiàn)時(shí)間為第12 h,潰壩洪水到達(dá)黃家灣壩址時(shí)間約在第14 h。

        圖2 黃家灣壩址洪水過(guò)程線

        4 格八水庫(kù)潰壩后對(duì)黃家灣的影響分析

        格八潰壩后,黃家灣水庫(kù)按兩種調(diào)洪方式進(jìn)行壩址洪水調(diào)節(jié)計(jì)算:(1)按水庫(kù)調(diào)度方式,即自正常蓄水位起調(diào),逐步開(kāi)啟閘門(mén),直至全開(kāi)。(2)開(kāi)始預(yù)泄洪水,騰空部分庫(kù)容,按最大下泄能力下泄。根據(jù)格八潰壩后對(duì)黃家灣水庫(kù)影響情況[5],對(duì)情況①和情況②的洪水過(guò)程線進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算,得出情況①:正常調(diào)度黃家灣水庫(kù)最高庫(kù)水位為1056.66 m,預(yù)泄調(diào)度黃家灣水庫(kù)最高庫(kù)水位1055.69 m;情況②:正常調(diào)度黃家灣水庫(kù)最高庫(kù)水位為1056.31m,預(yù)泄調(diào)度黃家灣水庫(kù)最高庫(kù)水位1055.52 m。影響分析見(jiàn)表1。

        表1 格八潰壩后對(duì)黃家灣水庫(kù)調(diào)洪影響成果表(P=0.1%)

        5 極端情況格八水庫(kù)潰壩后對(duì)黃家灣的影響分析

        極端情況下,考慮格八水庫(kù)發(fā)生1000 年一遇洪水后潰壩,區(qū)間發(fā)生2000 年一遇設(shè)計(jì)洪水(黃家灣水庫(kù)校核標(biāo)準(zhǔn)),洪水疊加組合后,考慮兩種不同情況,情況①:峰對(duì)峰疊加,洪峰出現(xiàn)時(shí)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(shí)間第14 h。

        此時(shí)黃家灣水庫(kù)發(fā)生超標(biāo)洪水,黃家灣水庫(kù)按照預(yù)泄調(diào)度方式調(diào)洪,上述極端情況下調(diào)洪最高庫(kù)水位1056.98 m,比黃家灣水庫(kù)天然校核標(biāo)準(zhǔn)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(duì)黃家灣水庫(kù)調(diào)洪影響成果表

        6 結(jié)論

        從格八水庫(kù)潰壩后對(duì)黃家灣水庫(kù)的調(diào)洪成果來(lái)看,格八水庫(kù)、黃家灣水庫(kù)若同時(shí)遭遇1000 年一遇洪水,格八水庫(kù)發(fā)生潰壩后,潰壩洪水和區(qū)間相應(yīng)洪水組成黃家灣水庫(kù)入庫(kù)洪水,此時(shí)黃家灣水庫(kù)按照預(yù)泄方式或正常調(diào)度的調(diào)洪方式進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算,調(diào)洪最高水位均未超過(guò)黃家灣水庫(kù)校核洪水位。

        當(dāng)極端情況下,格八水庫(kù)按1000 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生潰壩,而格八至黃家灣水庫(kù)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(kù)入庫(kù)洪水,該工況下黃家灣水庫(kù)調(diào)洪最高庫(kù)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(kù)規(guī)模為大(2)型,庫(kù)容較大,有一定的削峰滯洪作用,且校核標(biāo)準(zhǔn)為2000 年一遇洪水,高于上游格八水庫(kù)1000 年一遇的校核標(biāo)準(zhǔn),格八水庫(kù)若發(fā)生超標(biāo)洪水導(dǎo)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(kù)洪水位。因此,黃家灣水庫(kù)通過(guò)預(yù)泄調(diào)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(duì)于潰壩洪水的應(yīng)急處理,還應(yīng)建立梯級(jí)潰壩洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng),便于下游梯級(jí)及時(shí)做好搶險(xiǎn)應(yīng)急及預(yù)泄調(diào)度措施。

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