史鵬飛

（山西省防汛抗旱保障中心，山西 太原 043100）

孤峰山水庫(kù)位于山西省大同市天鎮(zhèn)縣縣城南約10 km 的孤峰山腳下，控制流域面積291.2 km2，總庫(kù)容2 115 萬(wàn)m3，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的中型水利樞紐工程。水庫(kù)興建于1958 年，1960 年大壩攔洪蓄水，投入運(yùn)行，1961 年7 月完成左右壩端輸水灌溉涵洞；1964 年完成溢洪道工程；1966 年改造東輸水洞為有壓輸水洞，內(nèi)砌鋼板，直徑1.5 m，出口設(shè)閥門(mén)；1975 年由于水庫(kù)淤積嚴(yán)重，又興建了沖沙閘。

為了提高孤峰山水庫(kù)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力，針對(duì)因突發(fā)事件導(dǎo)致的影響孤峰山水庫(kù)防汛安全的重大險(xiǎn)情威脅，對(duì)水庫(kù)潰壩問(wèn)題進(jìn)行研究。切實(shí)做好水庫(kù)遭遇突發(fā)事件時(shí)的防洪、搶險(xiǎn)、調(diào)度和險(xiǎn)情搶護(hù)工作，力保水庫(kù)工程安全，最大程度地保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 工程概況

孤峰山水庫(kù)樞紐由主壩、副壩、溢洪道、沖沙泄洪洞、深孔泄洪閘和東、西灌溉洞等六部分組成，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3 級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，1 000 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。水庫(kù)死水位1 072.204 m、正常蓄水位1 089.17 m，設(shè)計(jì)洪水位1089.91m，校核洪水位1 091.94 m。水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行方式為：正常運(yùn)行時(shí)壩前水位汛期不超過(guò)設(shè)計(jì)汛限水位1 087.93 m；目前由于庫(kù)區(qū)淤積嚴(yán)重，近期汛限水位1 072.204 m，即空庫(kù)度汛；非汛期壩前最高水位不超過(guò)正常蓄水位1 089.17 m。主壩為粘土斜墻土壩，最大壩高25.2 m，壩頂高程1 092.904 m，壩頂長(zhǎng)507 m，壩頂寬8.9 m，壩頂設(shè)防浪墻，防浪墻頂高程1 093.904 m。副壩為粘土斜墻土壩，最大壩高8.0 m，壩頂高程1 093.805 m，壩頂長(zhǎng)80 m，壩頂寬8.9 m。在除險(xiǎn)加固中，水庫(kù)壩基、壩肩及建筑物結(jié)合處未進(jìn)行防滲、防漏處理。目前壩后泄洪洞沖坑處依然有涌水現(xiàn)象。

溢洪道位于大壩左岸，為開(kāi)敞式寬頂堰，無(wú)控制設(shè)施，堰頂高程1 088.104 m，寬50 m，長(zhǎng)123 m，縱坡為11.3%，末端為差動(dòng)式挑流鼻坎，高低齒挑射角分別為25°和35°，底板為混凝土襯砌，側(cè)墻為漿砌石，設(shè)計(jì)泄量459 m3/s，最大泄量583 m3/s。

2 工程運(yùn)行特性

沖沙泄洪洞位于溢洪道右側(cè)80 m 處，是一座直徑為3.3 m 的鋼筋混凝土壓力圓洞，進(jìn)口底高程1 072.204 m，進(jìn)口設(shè)進(jìn)水塔，裝有4.28 m×3.7 m 的平面鋼板工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)各一扇，工作門(mén)采用100 t單吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，檢修門(mén)采用2×40 t 雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，泄洪洞長(zhǎng)66.7 m，縱坡1%，出口為挑流消能，設(shè)計(jì)泄量131.2 m3/s，最大泄量139.4 m3/s。

深孔泄洪閘位于大壩右壩肩，主要建筑物有閘室、泄槽、消力池、護(hù)坦、海漫等。進(jìn)口底高程1 072.204 m，設(shè)6 m×6 m 潛孔弧形鋼閘門(mén)控制，閘門(mén)采用2×40 t 雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。泄槽寬6～10 m，工程全長(zhǎng)429 m，出口為底流消能。設(shè)計(jì)泄量487.8 m3/s，最大泄量524.35 m3/s。閘室段布置在壩軸線右端緊靠山體一側(cè)，基礎(chǔ)完全座于基巖上，安全可靠。

東灌溉洞位于大壩右岸，深孔泄洪閘左側(cè)，進(jìn)口設(shè)進(jìn)水塔，裝有1.5 m×1.5 m 鑄鐵平板工作和檢修閘門(mén)各一扇，采用手電兩用20 t 螺桿啟閉機(jī)啟閉。涵洞為直徑1.5 m 的鋼管壓力圓洞，長(zhǎng)92.8 m，進(jìn)口底高程1 076.904 m，出口底高程1 075.704 m，縱坡1%，與東一干渠相接，設(shè)計(jì)流量19 m3/s，最大流量19.6 m3/s。

西灌溉洞位于大壩左端，沖沙泄洪洞右側(cè)，洞徑1.0 m。長(zhǎng)118 m，進(jìn)口底高程1 072.704 m，出口底高程1 070.124 m，縱坡1%，洞后設(shè)有直徑1 m 的閥門(mén)控制，與西一干相接，設(shè)計(jì)流量6.4 m3/s，最大流量6.6 m3/s。

沖沙泄洪洞的進(jìn)水塔內(nèi)裝有4.28 m×3.7 m 的平面鋼板工作閘門(mén)和檢修閘門(mén)各一扇，工作門(mén)采用100 t單吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，檢修門(mén)采用2×40 t 雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。

深孔泄洪閘設(shè)6 m×6 m 潛孔弧形工作門(mén)，設(shè)計(jì)水頭19.73 m，操作方式為動(dòng)水啟閉，支鉸高度7.5 m。閘門(mén)采用2×40 t 雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。

東灌溉涵洞進(jìn)水塔塔筒內(nèi)裝有1.5 m×1.5 m 鑄鐵平板工作和檢修閘門(mén)各一扇，最大工作水頭15 m，采用手電兩用20 t 螺桿啟閉機(jī)啟閉。西灌溉涵洞洞后設(shè)有直徑1 m 的閥門(mén)控制。西灌溉涵洞未經(jīng)改造建設(shè)，啟閉設(shè)備嚴(yán)重老化失修。

3 潰壩計(jì)算

3.1 壩址最大潰壩流量

孤峰山水庫(kù)為粘土斜墻土壩，潰決一般由漫頂或滲透破壞（管涌、接觸沖刷）引起，潰決方式多為逐步潰決。但是為了安全，根據(jù)潰決原因，可分別采用瞬時(shí)全潰、瞬時(shí)橫向局部一潰到底兩種情況簡(jiǎn)化計(jì)算。水庫(kù)大壩分為主壩和副壩，主壩壩頂高程1 092.904 m，最大壩高25.2 m，壩頂長(zhǎng)507 m，防浪墻頂高程1 093.904 m。副壩壩頂高程1 093.805 m，最大壩高8.0 m，壩頂長(zhǎng)80 m。壩前淤積面高程1 088.104 m，淤積厚度16 m 左右。壩址最大潰壩流量QM公式如下：

式中：B——壩頂長(zhǎng)，m；

b——潰壩決口平均寬度，m；

W——潰壩時(shí)蓄水量，萬(wàn)m3；

H0——潰壩時(shí)壩前水深，m；

k——系數(shù)，粘土壩取0.65。

孤峰山水庫(kù)主壩加副壩總壩長(zhǎng)B=587 m，壩前水深按壩前淤積高程至壩頂高程計(jì)，潰壩時(shí)最大流量詳見(jiàn)表1。

3.2 潰壩下游流量的計(jì)算

壩址下游任意斷面最大流量采用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

表1 孤峰山水庫(kù)潰壩流量計(jì)算表

式中：QLM——壩址下游任意斷面最大流量，m3/s；

W——水庫(kù)潰壩時(shí)庫(kù)容，萬(wàn)m3；

QM——壩址最大潰壩流量m3/s；

L——距壩址的距離，km；

v——河道洪水期斷面最大平均流速，m/s；

K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

半山區(qū)河道vK 取4.76。

3.3 潰壩洪水傳播時(shí)間

潰壩洪水比一般洪水的傳播要快得多，其波速在壩址附近最大，距壩址越遠(yuǎn)，波速削減越快。黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究所根據(jù)實(shí)驗(yàn)求得潰壩洪水傳播時(shí)間計(jì)算公式如下：

式中：t1——洪水起漲時(shí)間，s；

t2——洪峰到達(dá)時(shí)間，s；

t3——洪水消落時(shí)間，s；

L——距壩址距離，m；

H0——壩上游水深，m；

W——可泄庫(kù)容，m3；

h0——潰壩洪水到達(dá)前下游計(jì)算斷面的平均水深，m；

K1——系數(shù)，取平均值值0.70×10-3；

K2——系數(shù)，取中間值1.0；

hM——潰壩最大流量時(shí)平均水深，m；

W——下泄總水量，m3；

QLM——壩址下游任意斷面最大流量，m3/s。

表2 孤峰山水庫(kù)壩址下游潰壩最大流量計(jì)算結(jié)果表

4 潰壩應(yīng)急逃生方案

防汛指揮部根據(jù)天鎮(zhèn)縣人民政府指示，由指揮長(zhǎng)發(fā)出撤離命令，利用各種新聞媒體和現(xiàn)代通信手段向社會(huì)公布災(zāi)情，緊急動(dòng)員，引導(dǎo)和教育災(zāi)區(qū)群眾自覺(jué)服從指揮顧全大局，積極配合和支持搶險(xiǎn)救災(zāi)和緊急轉(zhuǎn)移工作措施的落實(shí)。

當(dāng)潰壩突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，對(duì)群眾生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅，立即向預(yù)先設(shè)定的淹沒(méi)范圍以外的臨時(shí)安置地點(diǎn)，迅速有序地進(jìn)行轉(zhuǎn)移安置。由應(yīng)急指揮部根據(jù)情況決定啟用緊急轉(zhuǎn)移分隊(duì)，組織實(shí)施災(zāi)區(qū)群眾安全轉(zhuǎn)移。

表3 轉(zhuǎn)移線路表