驮英水库施工期破堰影响分析

陶昌弟，杨晓庆

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

驮英水库坝址位于珠江流域西江水系左江支流明江的一级支流公安河上游峡谷出口处，地处广西宁明县那堪乡垌中村蒲城屯附近，是一座以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用的大（2）型水库，为广西左江治旱驮英水库及灌区工程供水的龙头水库。坝址集水面积599 km2，水库正常蓄水位226.50 m，兴利库容1.52亿m3，总库容2.28亿m3。

驮英水库枢纽主要建筑物包括拦河坝、溢洪道及泄洪隧洞、灌溉发电引水系统、坝后河道电站发电引水隧洞、渠首电站及坝后河道电站厂房、升鱼机系统、进场交通道路等。

2 施工导流方式及施工进度面貌

驮英水库枢纽工程采用一次拦断河床、隧洞全年导流方式。大坝上游围堰采用堰坝结合型式，导流建筑物的设计洪水标准为10 a 一遇。根据施工进度安排，大坝围堰填筑后的第一个汛期（2019 年5～10 月）利用上游围堰挡水施工，上游围堰坝型为沥青混凝土心墙堆石坝，堰顶高程为207.00 m，挡水标准为全年10 a 一遇，相应洪峰流量为2670 m3/s，度汛堰前水位为205.83 m，最大下泄流量为1260 m3/s。当汛期出现超10 a 一遇小于20 a 一遇洪水时，将采取临时增加子堰挡水的措施，子堰加高至211.50 m，相当于可挡20 a一遇洪水；当遭遇20 a一遇洪水时，相应洪峰流量为3407 m3/s，相应堰前水位为210.69 m，最大下泄流量1374 m3/s。当汛期根据施工洪水预报将发生超20 a一遇洪水时，提前5 h对大坝围堰右岸坝肩进行拆除至200.00 m高程。

截至2019年5月底，驮英水库枢纽工程各工作面施工形象面貌如下：大坝围堰（堰坝结合区）填筑至207.00 m高程；完成大坝基础处理工作并正常开展大坝沥青混凝土心墙以及坝体填筑；完成导流泄洪洞进口放水塔208.00 m高程以下塔体施工、导流泄洪洞出口护坦以及下游左右岸护岸工程施工；完成灌溉发电引水隧洞进口进水塔207.00 m 高程以下塔体施工、进口检修闸门的安装和调试，并具备挡水条件。

3 重大工程险情分析

导致水库工程施工期出现重大险情的主要因素包括：施工期间发生强降雨，导致库区水位急剧上升；因发生超标准洪水而导致的漫坝事故；上游较大漂浮物撞击大坝、围堰等水工建筑物导致的坝体变形、开裂等事故；超标准地震灾害引起的坝体、围堰变形、开裂、破堰等事故；由于人为疏忽造成大坝、围堰失火危及大坝安全。

可能出现重大险情的种类包括：在洪水长时间作用下，大坝围堰堰体顶部或坡面出现纵向或横向裂缝，使大坝破损出险；在高水位长时间作用下，渗漏水过大导致大坝围堰外坡失稳；在高水位或雨水浸注情况下，大坝围堰发生局部凹陷；大坝围堰堰体渗漏，库里的水透过坝体从大坝的背水坡面渗出；洪水漫坝事故，可导致大坝坝坡受漫坝水流冲刷，致水毁严重；超标准地震灾害引起的坝体变形、开裂等事故，可引起局部坝段失稳、垮塌并导致整个大坝溃决；破堰事故，导致水库工程失去功能，破堰洪水给下游带来毁灭性灾难。

4 大坝破堰分析

驮英水库2019 年汛期填筑后的大坝上游围堰破堰可能性极小，但若遭遇超标准洪水时，还是有可能产生破堰洪水，给下游带来极其严重的危害。

4.1 破堰分析范围

破堰分析范围为上游围堰至宁明县城161 km河道，重点分析范围为上游围堰至公安河河口47 km 河道。驮英水库坝址下游沿线村屯分布情况见表1～表2。

表1 驮英水库坝址下游公安河沿线村屯情况表

表2 驮英水库坝址下游明江干流沿线村屯情况表

4.2 破堰类型及最大流量计算

驮英水库上游围堰位于峡谷区，围堰采用堆石坝，破堰原因主要为洪水漫顶、基础管涌、渗漏，虽然堆石坝属于逐渐破堰类型，但由于引起破堰的水流冲击能力极强，从决口开始到基本形成稳定的溃决断面，整个过程时间非常短暂（一般半个小时左右），故考虑上游围堰为瞬时全部破堰。根据度汛安排，分析以下6种工况，并根据《水力计算手册（第二版）》（中国水利水电出版社）中对瞬时全部破堰水流的计算方法，计算各种工况的坝址处破堰最大流量，计算成果见表3。

表3 驮英水库上游围堰破堰计算方案表

4.3 破堰洪水向公安河下游演进计算

4.3.1 坝址流量过程线

采用水量平衡法，推求导流洞下泄流量的坝址破堰洪水过程线，成果见表4。

表4 坝址洪峰流量过程线计算成果表

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 367 753 1855 832 436 366 334 306 278 250 222 194 166 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 431 518 1165 1260 1208 1099 931 531 447 362 310 257 215 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 505 836 1255 1374 1353 1280 1183 1058 874 496 403 320 249 91 104 117 131 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4242 4226 4220 4219 4217 4163 4058 3942 3804 3647 3487 3328 3172 2942 2800 2737 2676 1951 1375 1164 105 120 135 140 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4931 4924 4747 4745 4744 4683 4566 4435 4280 4103 3923 3744 3568 3310 3150 3079 3011 2195 1547 1310 110 130 135 140 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 3522 3517 3516 3515 3514 3469 3382 3285 3170 3039 2906 2773 2643 2452 2333 2281 2230 1626 1146 970

4.3.2 考虑坝址～公安河河口区间洪水过程线

驮英坝址距公安河河口47 km，坝址～公安河河口区间集水面积439 km2，集水面积较大，本次破堰洪水向下游演进分析需考虑区间洪水。采用坝址洪水过程线错时段叠加公安河驮英坝址至河口区间同频来水过程，即工况1 洪水过程线采用坝址天然下泄洪水过程线叠加区间P=20%频率洪水过程线，工况2、4 洪水过程线采用坝址洪水过程线叠加区间P=10%频率洪水过程线，工况3、5采用坝址洪水过程线叠加区间P=5%频率洪水过程线，工况6 采用坝址洪水过程线叠加区间P=4%频率洪水过程线。本次分析的6种工况采用的洪水向下游演进分析洪水过程线见表5。

表5 考虑坝址～公安河河口区间洪水过程线成果表

75 80 85 90 95 100 626 557 493 441 390 339 75 80 85 90 95 100 878 763 645 561 477 403 75 80 85 90 95 100 1478 1253 834 700 576 464 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4524 4297 4083 3878 3684 3500 3325 3159 3001 2950 2300 1800 1500 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4805 4565 4336 4120 3914 3718 3532 3355 3188 3028 2423 1938 1550 210 230 250 270 290 310 330 350 360 370 480 600 660 4255 4093 3915 3734 3567 3402 3176 3032 2967 2903 2207 1673 1480

4.3.3 破堰洪水向下游演进分析

以公安河和明江干流流量过程线为上边界条件，明江干流最下游宁明县城水文站断面水位流量关系成果为下边界，河道糙率取0.045，采用MIKE11软件，通过非恒定流解法向下游推演，求得坝址下游至宁明县城河段两岸各村屯的流量演进过程线、水位演进过程线，同时计算出下游洪峰到达的时间。计算结果见表6。

表6 驮英水库上游围堰破堰影响

由表6可以看出：

（1）当坝址遭遇20 a 一遇及以下标准洪水，围堰不破堰时，公安河河段村屯房屋建基面高程均高于20 a 一遇标准洪水水位，基本不受洪水影响；明江干流沿河那堪、海渊镇、北江乡、板棍、海邱、安东、明江、寨密、宁明县城房屋受洪水影响，可能造成影响的人口约4.40万人。

（2）当遭遇10 a一遇洪水，如围堰发生破堰时，相应坝址最大流量为32 825 m3/s，最大洪峰传至公安河河口枯改断面的传播时间为155 min，至最上游的江叫屯传播时间为4 min，对下游村屯可能造成影响的人口约0.60万人；最大洪峰传至宁明县城断面的传播时间为952 min，至最上游的那堪乡传播时间为233 min，可能造成影响的人口约2.00万人。

（3）当遭遇20 a 一遇洪水，如围堰加子堰发生破堰时，相应坝址最大流量为37 524 m3/s，最大洪峰传至公安河最下游的枯改传播时间为154 min，至最上游的江叫屯传播时间为4 min，下游村屯可能造成影响的人口约0.85万人；最大洪峰传至宁明县城断面的传播时间为779 min，至最上游的那堪乡传播时间为214 min，可能造成影响的人口约4.90万人。

（4）当发生25 a 一遇洪水，抢险队伍对子堰进行拆除，同时将上游围堰拆除至200 m，上游围堰发生破堰时，相应坝前最大流量为19 396 m3/s，最大洪峰传至最下游的枯改传播时间为235 min，至最上游的江叫屯传播时间为22 min，下游村屯可能造成影响的人口约0.72万人；最大洪峰传至宁明县城断面的传播时间为965 min，至最上游的那堪乡传播时间为251 min，下游村屯可能造成影响的人口约5.40万人。

5 结语

根据驮英水库施工期破堰影响分析，水库枢纽大坝在发生超标准洪水或其他突发事件导致破堰将会对下游产生较大的影响。为减轻因突发事件给水库库区及下游地区所造成的灾害，应科学合理编制库区及坝址下游防汛抢险应急预案，做到有计划、有步骤、有准备地防御应急事件，迅速、及时和有效地控制防洪工程险情的发生，确保驮英水库施工期安全度汛，保障驮英水库库区及下游公安河及明江沿岸人民群众生命与财产的安全。

（责任编辑：刘征湛）