五花山水庫工程臨時戧堤潰壩分析

楊云龍

(正業(yè)勘測設(shè)計集團(tuán)有限公司， 哈爾濱 150000)

技術(shù)論壇

五花山水庫工程臨時戧堤潰壩分析

楊云龍

(正業(yè)勘測設(shè)計集團(tuán)有限公司， 哈爾濱 150000)

五花山水庫施工過程中，若發(fā)生較大洪水僅靠導(dǎo)流洞導(dǎo)流，有可能發(fā)生圍堰潰壩現(xiàn)象，水庫內(nèi)的水瞬間下泄，在短時間內(nèi)會對大壩下游造成非常大的破壞。故需通過大壩缺口同時泄洪，降低水庫水位，以保證防洪安全。因大壩缺口現(xiàn)正在施工中，圍堰一旦潰壩，洪水將從大壩缺口瞬間下泄，因此大壩缺口的填筑高程直接影響到下泄流量的大小。根據(jù)施工進(jìn)度安排，對施工過程中不同時期大壩缺口高程時，圍堰潰壩后下泄洪水對工程本身及下游綏陽鎮(zhèn)的影響進(jìn)行分析。

五花山水庫； 施工； 戧堤；潰壩；泄流

1 工程概況

五花山水庫位于黑龍江省綏芬河流域小綏芬河干流上游，下游距東寧縣北部的綏陽鎮(zhèn)12km，東南方向距綏芬河市約20km，地理坐標(biāo)為E130°59′、N44°29′。

五花山水庫是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼顧發(fā)電、森林防火及改善生態(tài)環(huán)境等綜合利用任務(wù)的中型水庫工程。水庫建成后供水量可以滿足綏芬河市和綏陽鎮(zhèn)近遠(yuǎn)期生產(chǎn)、生活用水需求，同時利用水頭及剩余水量發(fā)電，優(yōu)化東寧電網(wǎng)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，緩解電力電量供需矛盾。

水庫總庫容8266×104m3，正常蓄水位425.20m，相應(yīng)庫容7535×104m3；死水位405.00m，死庫容868×104m3；調(diào)節(jié)庫容6667×104m3；設(shè)計洪水位425.20m，校核洪水位426.53m，相應(yīng)庫容8266×104m3，調(diào)洪庫容731×104m3。

2 施工安排

根據(jù)《五花山水庫初步設(shè)計報告》，攔河壩于第1年的5月10日開始施工至第2年5月為1期工程。對主河槽兩側(cè)的壩體進(jìn)行填筑。第2年5月截流至第2年7月為2期工程，對主河槽進(jìn)行基礎(chǔ)處理，壩體填筑等施工，在右側(cè)壩體留缺口，并對缺口進(jìn)行護(hù)砌。第2年9月—第3年11月為3期工程，進(jìn)行缺口的填筑，直至完成。

3 現(xiàn)狀施工情況

五花山水庫上游圍堰按10a一遇春汛洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，圍堰長210m，頂寬6m，高程405.0m，上游坡比1∶2.5，下游坡比1∶2。按《五花山水庫初步設(shè)計報告》提供的大壩導(dǎo)流特性指標(biāo)表，10a一遇春汛在導(dǎo)流洞過流情況下，壩前水位為402.94m，加安全超高，圍堰頂高程為404.24m，目前圍堰高程為405.0m，與右壩段壩體共同擋春汛。

現(xiàn)大壩右壩段瀝青混凝土心墻及兩側(cè)砂礫石過渡帶已填筑至高程414.0m,堆石填筑在高程415.0m。目前溢洪道工程已完成，正在進(jìn)行閘門的安裝及上游側(cè)的邊坡護(hù)砌工作，導(dǎo)流洞已完全過流。

4 臨時戧堤潰壩分析計算

綏陽鎮(zhèn)位于五花山水庫下游12km處，小綏芬河干流在鎮(zhèn)內(nèi)穿過，鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)除沿河兩岸地勢較低外，其它大部分均位于高崗漫坡上，兩岸現(xiàn)有堤防3.2km，對保護(hù)綏陽鎮(zhèn)防洪安全起到了重要作用。綏陽鎮(zhèn)防洪任務(wù)由堤防和新建防洪墻承擔(dān)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇洪水。

五花山圍堰現(xiàn)狀高程為405m，遇10a一遇春汛洪水時，壩前水位達(dá)402.94m。大壩缺口處現(xiàn)狀高程為406m，現(xiàn)大汛即將來臨，僅靠導(dǎo)流洞導(dǎo)流，若發(fā)生較大洪水，壩前水位超過圍堰頂高程405m時，有可能發(fā)生圍堰潰壩現(xiàn)象，水庫內(nèi)的水瞬間下泄，在短時間內(nèi)會對大壩下游造成非常大的破壞。因此，當(dāng)汛期來臨時，僅通過導(dǎo)流洞泄洪是不行的，需通過大壩缺口同時泄洪，降低水庫水位，以保證下游防洪安全。

因大壩缺口現(xiàn)正在施工中，圍堰一旦潰壩，洪水將從大壩缺口瞬間下泄，因此大壩缺口的填筑高程直接影響到下泄流量的大小及壩前水位的高度。現(xiàn)根據(jù)施工進(jìn)度安排，對不同時期大壩缺口情況分別進(jìn)行圍堰垮壩分析計算。

根據(jù)施工進(jìn)度安排，6月30日前大壩缺口高程填筑至406m；至7月10日，大壩缺口高程填筑至408.5m；至7月20日，大壩缺口高程填筑至412.5m；至7月31日，大壩缺口高程填筑至415m。現(xiàn)對施工過程中不同時期大壩缺口高程時，圍堰潰壩后下泄洪水對工程本身及下游綏陽鎮(zhèn)的影響進(jìn)行分析。

4.1 大壩缺口高程406m

現(xiàn)狀大壩缺口高程為406m，當(dāng)壩前水位達(dá)到405m時，圍堰潰壩，由導(dǎo)流洞和大壩缺口同時泄洪。水庫下游12km處有綏陽鎮(zhèn)，下泄洪水與水庫壩址至綏陽鎮(zhèn)區(qū)間洪水共同作用于下游綏陽鎮(zhèn)堤防。調(diào)洪計算成果及下游控制斷面處洪水成果見表1。

表1 大壩缺口高程406m調(diào)洪成果表

由表1可知，大壩缺口高程在406m的情況下，水庫遇10a一遇洪水時，壩前最高水位為408.47m，下泄流量為193m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水為263m3/s，柳茅河入口處洪水為485m3/s，均小于該處20a一遇洪水619 m3/s、824 m3/s，不會對綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生威脅。當(dāng)遇20a一遇洪水時，壩前最高水位為410.28m，其下泄流量為344 m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處，洪水流量為462m3/s，小于該地區(qū)20a一遇洪水，柳茅河入口處洪水為832m3/s，達(dá)到該地區(qū)20a一遇洪水，會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生一定威脅。當(dāng)水庫遇50a一遇洪水時，壩前最高水位為412.59m，其下泄流量為583m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處，洪水流量為722m3/s，柳茅河入口處洪水為1366m3/s，大于該地區(qū)20a一遇洪水，主要是由于發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，導(dǎo)致該處洪水超過綏陽鎮(zhèn)堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，堤防將發(fā)生潰堤，嚴(yán)重威脅兩岸居民生命及財產(chǎn)安全。

由此可知，在大壩缺口為406m時，水庫遇5a一遇洪水時，圍堰即發(fā)生潰壩現(xiàn)象，遇10a一遇以下洪水時，不會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生影響，當(dāng)水庫遇50a一遇以上洪水時，下泄流量與寒蔥河匯入洪水共同作用，導(dǎo)致下游綏陽鎮(zhèn)堤防潰堤，自壩址至下游綏陽鎮(zhèn)的潰壩洪水淹沒面積為5.43 km2。

4.2 大壩缺口高程408.5m

當(dāng)大壩缺口高程為408.5m時，若壩前水位達(dá)到405m，圍堰發(fā)生潰壩，由泄洪洞和大壩缺口同時泄洪，調(diào)洪計算成果及下游控制斷面處洪水成果見表2。

表2 大壩缺口高程408.5m調(diào)洪成果表

由表3可知，當(dāng)大壩缺口高程在408.5m的情況下，當(dāng)遇20a一遇洪水時，壩前最高水位為412.04m，其下泄流量為284 m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為402m3/s，柳茅河入口處洪水為772 m3/s，小于該地區(qū)20a一遇洪水，因此不會對下游綏陽鎮(zhèn)堤防產(chǎn)生影響。當(dāng)水庫遇50a一遇洪水時，壩前最高水位為414.33m，其下泄流量為512m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為701m3/s，柳茅河入口處洪水為1294m3/s，大于該地區(qū)20a一遇洪水，主要是由于發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，導(dǎo)致該處洪水超過綏陽鎮(zhèn)堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，堤防將發(fā)生潰堤，嚴(yán)重威脅兩岸居民生命及財產(chǎn)安全。

由此可知，在大壩缺口為408.5m時，水庫遇5a一遇洪水時，圍堰即發(fā)生潰壩現(xiàn)象，遇20a一遇以下洪水時，不會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生影響，當(dāng)水庫遇50a一遇以上洪水時，下泄流量與寒蔥河匯入洪水共同作用，導(dǎo)致下游綏陽鎮(zhèn)堤防潰堤，自壩址至下游綏陽鎮(zhèn)的潰壩洪水淹沒面積為5.31 km2。

4.3 大壩缺口高程412.5m

當(dāng)大壩缺口高程為412.5m時，若壩前水位達(dá)到405m，則圍堰潰壩，由泄洪洞和大壩缺口同時泄洪，調(diào)洪計算成果及下游控制斷面處洪水成果見表3。

表3 大壩缺口高程412.5m調(diào)洪成果表

由表4可知，當(dāng)大壩缺口高程在412.5m的情況下，當(dāng)遇20a一遇洪水時，壩前最高水位為414.75m，其下泄流量為193 m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為310m3/s，柳茅河入口處洪水為680m3/s，小于該地區(qū)20a一遇洪水，因此也不會對下游綏陽鎮(zhèn)堤防產(chǎn)生影響。當(dāng)水庫遇50a一遇洪水時，壩前最高水位為417.11m，其下泄流量為393m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為581m3/s，小于該處20a一遇洪水，柳茅河入口處洪水為1175m3/s，大于該地區(qū)20a一遇洪水，主要是由于寒蔥河50a一遇洪水的匯入，導(dǎo)致該處洪水超過綏陽鎮(zhèn)堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，堤防將發(fā)生潰堤，嚴(yán)重威脅兩岸居民生命及財產(chǎn)安全。

由此可知，在大壩缺口為412.5m時，水庫遇5a一遇洪水時，圍堰即發(fā)生潰壩現(xiàn)象，遇20a一遇以下洪水時，不會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生影響，當(dāng)水庫遇50a一遇以上洪水時，下泄流量與寒蔥河匯入洪水共同作用，導(dǎo)致下游綏陽鎮(zhèn)堤防潰堤，自壩址至下游綏陽鎮(zhèn)的潰壩洪水淹沒面積為5.24 km2。

4.4 大壩缺口高程415m

當(dāng)大壩缺口高程為415m時，若壩前水位達(dá)到405m，則圍堰潰壩，由泄洪洞和大壩缺口同時泄洪，調(diào)洪計算成果及下游控制斷面處洪水成果見表4。

表4 大壩缺口高程415m調(diào)洪成果表

由表5可知，當(dāng)大壩缺口高程在415m的情況下，當(dāng)遇20a一遇洪水時，壩前最高水位為416.35m，其下泄流量為143 m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為260m3/s，柳茅河入口處洪水為631m3/s，小于該地區(qū)20a一遇洪水，不會對下游綏陽鎮(zhèn)堤防產(chǎn)生影響。當(dāng)水庫遇50a一遇洪水時，壩前最高水位為418.81m，其下泄流量為323m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，寒蔥河入口處洪水流量為511m3/s，小于該處20a一遇洪水，柳茅河入口處洪水為1105m3/s，大于該地區(qū)20a一遇洪水，主要是由于寒蔥河50a一遇洪水的匯入，導(dǎo)致該處洪水超過綏陽鎮(zhèn)堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，堤防將發(fā)生潰堤，嚴(yán)重威脅兩岸居民生命及財產(chǎn)安全。

由此可知，在大壩缺口為415m時，水庫遇5a一遇洪水時，圍堰即發(fā)生潰壩現(xiàn)象，遇20a一遇以下洪水時，不會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生影響，當(dāng)水庫遇50a一遇以上洪水時，下泄流量與寒蔥河匯入洪水共同作用，導(dǎo)致下游綏陽鎮(zhèn)堤防潰堤，自壩址至下游綏陽鎮(zhèn)的潰壩洪水淹沒面積為5.16 km2。

5 結(jié) 論

由上述分析可知，導(dǎo)流洞的泄洪能力非常有限，當(dāng)大汛遇5a一遇洪水時，壩前水位將超過堰頂高程，圍堰可能發(fā)生潰壩，水庫內(nèi)的水瞬間下泄，在短時間內(nèi)會對大壩下游造成非常大的破壞。因此，當(dāng)汛期來臨時，僅僅通過導(dǎo)流洞泄洪是不行的，需通過大壩缺口同時泄洪，降低水庫水位。

因大壩缺口現(xiàn)正在施工中，圍堰一旦潰壩，洪水將從大壩缺口瞬間下泄，因此大壩缺口的填筑高程直接影響到下泄流量的大小及壩前水位的高度。根據(jù)施工進(jìn)度安排，對施工過程中不同時期大壩缺口高程時，圍堰潰壩后下泄洪水對工程本身及下游綏陽鎮(zhèn)的影響進(jìn)行分析。隨著大壩缺口高程的增加，水庫泄流量減小，下泄洪水對大壩下游的程度降低。當(dāng)遇20a一遇以下洪水時，不會對下游綏陽鎮(zhèn)產(chǎn)生影響。當(dāng)遇50-100a一遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，堤防發(fā)生潰堤，小綏芬河兩岸及綏陽鎮(zhèn)人民生命財產(chǎn)將會遭受嚴(yán)重?fù)p失。

根據(jù)初步分析估算，圍堰一旦潰壩，將對下游產(chǎn)生較大的危害，淹沒約面積達(dá)5km2。其中綏陽鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)堤防保護(hù)區(qū)內(nèi)20a一遇洪水保護(hù)人口1.01萬，土地面積1.2km2。

[1]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.黑龍江省綏芬河市五花山水庫工程初步設(shè)計報告 [R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院,2009.

Analysis of Temporary Berm Failure of Wuhua Mountain Reservoir Project

YANG Yun-long

(Zhengye Investigation and Design Group Limited Company，Harbin 150000,China)

It is possible for the cofferdam to break and cause flood discharge instantly within the reservoir if only depending on diversion tunnel to diverse major flood breaking during the process of Wuhua mountain reservoir construction，and the downstream of dam will be damaged seriously for a second.Therefore，flood discharge needs to be conducted simutenously by the dam breach to reduce the water level of reservoir，so as to guarantee the safety of flood control. The dam breach is being in the construction now，once breaks，flood will discharge instantly from the dam breach，therefore，the filling elevation of dam breach will affect directly the quantity of discharge volume. According to the arrangement of schedule，the impacts due to flood discharge on the project itself and Suiyang Town located on the downstream are analyzed during the construction of dam breach elevation in different periods.

Wuhua mountain reservoir; construction; berm;dam breach; water discharge

1007-7596(2016)12-0065-04

2016-11-22

楊云龍(1987-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師。

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B