摘 要：本文對江西省某水電站發(fā)生極端潰壩情況進行預設，同時分析水電站下游發(fā)生的洪水過程，并對下游生命損失進行估算。通過分析發(fā)現(xiàn)：電站潰壩洪水最大流量到達下游村莊的最短時間僅為2.85min，汛期水電站管理單位應加強巡檢，由于群眾對潰壩事件和洪水嚴重性的理解程度難以改善，因此有效減少生命損失的方法是縮短警報時間。

關鍵詞：潰壩；洪水；生命損失

中圖分類號：TV 122" " 文獻標志碼：A

一旦水電站潰壩，就會直接影響電站下游人民群眾的生命及財產(chǎn)安全，導致下游交通、電力、通信中斷。特別是在極端降水頻發(fā)的情況下[1-3]，更應該關注大壩下游的人口安全。潰壩分析一直受到眾多學者關注，例如，李雷等[4]利用洪水潰壩軟件分析了沙河電站潰壩的嚴重性，估算了風險人口。盛金保等[5]對我國歷史潰壩事件進行統(tǒng)計分析，研究了潰壩的主要原因，并提出潰壩防范對策。本文假設在超標準洪水情況下，江西省某水電站發(fā)生極端潰壩事件，通過分析其對下游群眾造成的損失影響，為極端洪水情況提供決策支撐。

1 潰壩洪水分析

本電站位于低山丘陵區(qū)，永久性建筑物的擋水高度低于15m，且上下游水頭差小于10m，屬于低水頭河床式水電站工程。一般來說，電站大壩潰壩前蓄水體、閘址水頭越高，破壞力也越大，其破壞能力與蓄水體、壩前上游水深、水頭、潰決過程以及閘址下游河道的兩岸地形密切相關。由于本電站水頭低，因此在正常運行過程中，須根據(jù)水情變化及時啟閉閘門泄洪，通常不會發(fā)生電站突然被洪水沖垮的情況。這種壩的潰決屬于逐漸潰壩類型，引起潰壩的水流沖擊能力極強，從決口開始時刻到基本形成穩(wěn)定的潰決斷面時，整個時間過程非常短暫，并可能會全部潰決。因此為了安全，當計算壩址最大流量時，須考慮大壩可能瞬間全部潰決的情況。

1.1 潰壩斷面流量

經(jīng)分析，水電站潰壩決口后，潰壩洪水沿河道將到達人口密集區(qū)，附近有居民區(qū)、行政區(qū)、學校、醫(yī)院等，本文在人口密集區(qū)及下游淹沒末端設立最大流量計算斷面。電站潰壩沿程所選斷面潰壩最大流量的計算過程如公式（1）所示。

（1）

式中：Q控M為控制斷面處潰壩最大流量（m3/s）；V為水電站潰壩時的蓄電站容（m3）；QM為壩址段面潰壩最大流量（m3/s）；L為壩址斷面至控制斷面的距離（m）；VM為洪水期河道斷面最大流速（m/s），在有資料的地區(qū)可采用特大洪水的最大流速，如無資料，那么山區(qū)可采用3.0m/s～5.0m/s，半山區(qū)可用2.0m/s～3.0m/s，平原區(qū)可采用1.0m/s～2.0m/s；K為經(jīng)驗系數(shù)。

1.2 潰壩洪水到達時間

本文分別計算了潰壩后不同斷面的洪水起漲時間和洪水到達時間，計算結(jié)果見表1。洪水起漲時間的計算過程如公式（2）所示。

（2）

式中：L為距壩址距離（m）；H0為壩上游水深（m）；V為電站潰壩時的蓄電站容（m3）；h0為潰壩洪水到達前下游計算斷面的平均水深（m）。

最大流量到達時間的計算過程如公式（3）所示。

（3）

式中：HM為最大流量時的平均水深，由已求出的最大流量和水位流量關系曲線求得。

從表1可知，離電站較近的斷面1的最大流量為4538m3/s，最大流量到達時間為2.85min。離電站較遠的斷面4的最大流量為1841m3/s，最大流量到達時間為108min。當電站遭遇超標準洪水潰壩時，潰壩洪水將對下游產(chǎn)生重大經(jīng)濟損失。為了減少潰壩洪水產(chǎn)生的巨大損失，電站管理單位應24h加強檢查工程運行狀況，當大壩發(fā)生滑坡潰決或壩體滑動失穩(wěn)跡象時，立即報告防汛抗旱指揮部，爭取更多時間應對潰壩洪峰，以最快速度將潰壩洪泛區(qū)內(nèi)的人員和重要財物轉(zhuǎn)移到安全地帶。

潰壩是毀滅性的洪水災害，必須不惜一切代價避免這種重大事故的發(fā)生。如果發(fā)生了這種事故，就應采取各種有效措施，努力減少災害造成的損失。

當電站有潰壩跡象或垮壩風險時，應立即采取以下措施。1）及時用電臺、電話分別向電站防汛領導小組、鎮(zhèn)防汛辦、縣水利局、縣防指匯報，并及時通知下游沿岸各單位，鄉(xiāng)鎮(zhèn)通知轄區(qū)有關行政村，由各行政村通知各自然村，立即組織村民和沿岸有關人員撤離到安全區(qū)。2）將老人、小孩安置到安全區(qū)域，告誡居民不要在低洼區(qū)活動，轉(zhuǎn)移貴重財產(chǎn)、牲畜。由各社區(qū)（村）居民小組長負責清查本社區(qū)（村）人員是否都撤離。3）轉(zhuǎn)移路線和地點可根據(jù)當?shù)氐匦翁攸c，以轉(zhuǎn)移方便、快速為原則，防洪搶險隊伍、安全保衛(wèi)工作人員幫助沿途居民、群眾進行疏散轉(zhuǎn)移。

2 損失估算

2.1 潰壩洪水嚴重性

潰壩洪水嚴重性Sd是一個表示洪水對居民等毀損程度的參數(shù)，Sd=水深（D）×流速（V）?？捎糜嬎銛嗝娴臐魏樗逯盗髁颗c最大水面寬度之比DV值和某個斷面的最大水深（Dmax）與最大流速（Vmax）的乘積來綜合判定潰壩洪水嚴重性。

本次潰壩下游河段評價長度共16.2km，淹沒面積共6.418km2，潰壩受影響人口總計3145人。電站下潰壩游洪水嚴重性見表2。

2.2 生命損失估算

潰壩生命損失估算應考慮風險人口PAR、潰壩洪水嚴重性Sd、警報時間 WT、風險人口對潰壩洪水嚴重性的理解程度Ud等主要影響因素?？捎肎raham法計算潰壩生命損失，如公式（4）所示。

LOL=PAR·f" " （4）

式中：PAR為潰壩洪水淹沒范圍內(nèi)的風險人口；f為風險人口死亡率。

本次采用Graham法估算了在不同警報時間下（Wr=0h，0.25h，0.5h，1.0h，2.0h）的生命損失LOL，計算結(jié)果見表3。從表3可以看出，潰壩洪水嚴重性相對固定，群眾對潰壩事件和洪水嚴重性的理解程度在短時間內(nèi)難以改變，風險人口固定不變，變化最大的是警報時間。如果警報時間為0，那么將會有958人死亡；如果警報時間為2h，那么只會有1人死亡。生命損失隨著警報時間增加而迅速減少，如圖1所示。

上述分析的前提是電站必須具有較為完備且操作性較強的應急預案，一旦警報發(fā)出，應急指揮機構(gòu)就可以立即啟動應急預案，并有序地組織群眾有效撤退，否則生命損失將會增加。

3 潰壩應急響應

3.1 應急響應分類

應急指揮機構(gòu)根據(jù)事件報告、降雨量、庫水位、出庫流量、工程險情以及下游災情等情況，組織應急會商，分析研判事件性質(zhì)、發(fā)展趨勢、嚴重程度、可能后果等，確定預警級別和響應措施，并適時向下游公眾、參與應急響應和處置的部門和人員發(fā)布預警信息。

發(fā)布事件預警級別根據(jù)可能后果劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級。

3.2 應急響應啟動

應急響應級別對應預警級別，相應啟動Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級響應，并根據(jù)事態(tài)發(fā)展變化及時調(diào)整響應級別。應根據(jù)突發(fā)事件預警級別確定應急響應級別。Ⅰ級、Ⅱ級響應由縣防汛抗旱指揮部啟動，Ⅲ級、Ⅳ級響應由縣防汛抗旱指揮部或由其授權(quán)啟動。

突發(fā)事件警報和預警信息發(fā)布后，啟動相應級別應急響應。預案啟動后，應急組織體系開始運轉(zhuǎn)，相關人員在規(guī)定的時間內(nèi)就位，應急處置隨即開始，同時，向公眾發(fā)布預警信息，做好應急撤離準備。

3.3 應急響應終止

Ⅰ級、Ⅱ級響應降級或終止是由縣防汛抗旱指揮部發(fā)布，Ⅲ級、Ⅳ級響應降級或終止是由縣防汛抗旱指揮部或由其授權(quán)發(fā)布。

當嚴重的洪水災害趨勢減緩，工程險情得到有效控制且完成災區(qū)衛(wèi)生防疫工作后，結(jié)束相應應急響應，同時縣防指協(xié)助進一步恢復正常生活、生產(chǎn)、工作秩序、修復水毀基礎設施，盡可能減少突發(fā)事件帶來的損失和影響。

按照有關緊急防汛、防汛期間規(guī)定，在汛期結(jié)束后應及時歸還征調(diào)的物資、設備和交通運輸工具等。如果造成損失或者無法歸還，就按照國家有關規(guī)定給予適當補償或作其他處理。取土占地，砍伐林木的物品，在汛期結(jié)束后依法向有關部門補辦手續(xù)并對取土后的土地進行復墾，對砍伐的林木進行補種。

4 潰壩應急處置

針對極端潰壩事件帶來的巨大損失，需要采用以下7種應急處置方案。1）根據(jù)電站大壩工程實際與突發(fā)事件分析結(jié)果，建立必要的水情測報、工程安全監(jiān)測與報警設施，并結(jié)合人工巡視檢查，建立突發(fā)事件預測與預警系統(tǒng)。每次洪水來臨前，檢查電站防汛計劃工作和安全檢查的落實情況，各種防范制度和措施執(zhí)行情況，特別是抗洪搶險物資的準備情況，對查出的問題，以整改通知書的形式下達給責任單位，立即整改。2）應急搶險隊下設后勤保障組組長，負責各類監(jiān)測儀器安全保障，巡視檢查的責任人需要及時掌握并記錄雨情、水情、工情、險情和有關防汛應急工作情況，加強溝通，做好信息上傳下達。巡視檢查人員應密切監(jiān)視汛情發(fā)展動態(tài)，做好預警工作。后勤保障組可提前在廠房門口，準備好一定數(shù)量的泥砂袋和防雨布，以阻擋洪水進入廠房，并按照發(fā)電廠房搶險方案做好預防措施。3）巡視檢查責任人兼職電站突發(fā)事件信息報告員，在緊急情況下，可以通過電站設立的專用通信線對外通信，電站設有對外程控電話，當專線出現(xiàn)故障時，可用外線聯(lián)系，滿足報汛報警需要。信息報告員應當及時向水電站項目部、應急指揮機構(gòu)以及鎮(zhèn)人民政府報告突發(fā)事件信息。巡視檢查責任人應對供電線路、通信線路進行檢查清障，對設備接地進行檢查，部分設備設置必要的避雷保護措施，保證供電和通信暢通。4）警報信號的發(fā)布條件為當出現(xiàn)五十年一遇以上的洪水標準時，除報告上級防汛部門和通知縣防汛和下游有關工程單位外，須緊急組織廠內(nèi)生產(chǎn)生活區(qū)向左岸山坡轉(zhuǎn)移，同時，做好壩下游群眾及時轉(zhuǎn)移工作。開閘泄洪前30min鳴放泄洪警報。警報信號特別是人員撤離轉(zhuǎn)移信號應事先約定，納入預案，并向公眾公布。應急搶險分隊隊員進入戰(zhàn)備狀態(tài)，隨時聽從指揮。5）當預報有大暴雨經(jīng)過水電站流域時，水電站所有在職職工必須到崗，當庫水位超過汛限水位時，全面啟動《水電站防汛搶險應急預案》。6）應急指揮機構(gòu)應當及時匯總分析突發(fā)事件隱患和預警信息，必要時應組織專家組進行會商，對發(fā)生突發(fā)事件的可能性及其可能造成的影響進行評估。當發(fā)生洪水時啟用洪水預案。7）應根據(jù)事態(tài)的發(fā)展適時調(diào)整并重新發(fā)布預警級別。當事實證明不可能發(fā)生突發(fā)事件或者危險已經(jīng)解除時，應當立即宣布解除警報，終止預警期，并應解除已經(jīng)采取的有關措施，洪水回落后，全力做好災情的匯總、整理、上報工作。

5 結(jié)論

本文通過預設江西省某水電站發(fā)生潰壩，計算水電站下游發(fā)生的洪水過程，并對下游生命損失進行估算，提出應急處置方案。得出以下結(jié)論。1） 離電站較近的斷面1最大流量為4538m3/s，最大流量到達時間為2.85min。離電站較遠的斷面4最大流量為1841m3/s，最大流量到達時間為108min。當電站遭遇超標準洪水潰壩時，潰壩洪水將對下游產(chǎn)生重大經(jīng)濟損失。為了減少潰壩洪水產(chǎn)生的巨大損失，電站管理單位應24h加強檢查工程運行狀況，當大壩發(fā)生滑坡潰決或壩體滑動失穩(wěn)跡象時，立即報告縣防汛抗旱指揮部。2）潰壩洪水嚴重性相對固定，群眾對潰壩事件和洪水嚴重性的理解程度在短時間內(nèi)難以改變，風險人口固定不變，變化最大的是警報時間。如果警報時間為0，那么將會有958人死亡。生命損失隨著警報時間增加而迅速減少。

參考文獻

[1]江志紅，丁裕國，陳威霖.21世紀中國極端降水事件預估[J].氣候變化研究進展，2007，3（4）：202-207.

[2]王苗，郭品文，鄔昀，等.我國極端降水事件研究進展[J].氣象科技，2012，40（1）：79-86.

[3]張小瑩.我國極端降水時空特征及風險分析[D].上海：上海師范大學，2015.

[4]李雷，彭雪輝，周克發(fā).溧陽市沙河電站東副壩潰壩生命損失估算[J].水利水電科技進展，2008，28（1）：46-49.

[5]盛金保，李宏恩，盛韜楨.我國電站潰壩及其生命損失統(tǒng)計分析[J].水利水運工程學報，2023（1）：1-15.