浅谈飞来峡水利枢纽遭遇洪水事件分析2

浅谈飞来峡水利枢纽遭遇洪水事件分析2
浅谈飞来峡水利枢纽遭遇洪水事件分析
朱勇明
（广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东，清远 511825）
摘要：本文对飞来峡大坝可能遭遇溃坝洪水的事件及溃决形式进行了分析；针对溃坝的薄弱环节，以主坝河床段为例，分析其遭遇10000年一遇洪水时溃坝的过程及对周边堤围产生的影响，说明一旦遭受破坏，对下游的影响是巨大的，因此应当引起重视。

关键词：飞来峡水利枢纽；溃坝；洪水分析
1 概况
飞来峡水利枢纽位于北江中下游，是以防洪为主，兼顾发电、航运等综合利用水利工程，大坝按500年一遇洪水标准设计，混凝土坝按5000年一遇洪水标准校核，土坝按10000年一遇洪水标准校核。

枢纽运用正常水位24m，相应库容4.23亿m3,调节库容3.14亿m3，仅占坝址多年平均径流量347亿m3的0.9%，属于日调节水库。

防洪限制水位18m，相应库容1.09亿m3，设计洪水位31.17m，相应库容14.15 m3，校核洪水位33.17m，总库容19.04亿m3，其中防洪库容13.07亿m3。

飞来峡水利枢纽主要保护对象是包括广州在内的北江大堤保护区，防洪目标是“通过飞来峡水库蓄泄兼施控制北江洪水，与北江大堤、潖江天然滞洪区联合运用，在北江大堤完成加固达标后，将北江大堤防洪控制站石角站的300年一遇洪水削减为100年一遇洪水”。

2 溃坝洪水分析
2.1溃坝洪水事件遭遇分析
大坝可能造成溃坝重大险情的突发事件有：遭遇超标准洪水造成大坝溃决；上游水库溃坝造成大坝溃坝；工程出现重大险情，大坝溃决；上游大体积漂浮物的撞击造成大坝溃决；地震或地质灾害造成大坝溃决；战争、恐怖事件、人为破坏等其他原因造成大坝溃决。

（1）遭遇超标准洪水
飞来峡大坝按500年一遇洪水标准设计，混凝土按5000年一遇洪水标准校核，土坝按10000年一遇洪水标准校核。

飞来峡水利枢纽300年一遇洪水防洪高水位31.17m；考虑到动库容的影响，实际的防洪高水位为33.17m，此后，出库流量等于入库流量，以确保大坝的安全。

飞来峡水利枢纽10000年一遇校核洪水洪峰流量28700亿m 3/s （坝址），相应坝下游水位为25.84m 。

按飞来峡泄洪设计原则，当库水位达33.17m 时，15孔泄水闸门全开（堰顶高程9m ，孔口宽14m ，高12m ），最大出库流量可达34000m 3/s,一旦发生超标准洪水，应采取以下应急措施：①15孔泄水闸全开，泄洪量可达34000m 3/s ；②排漂孔全开泄洪（堰顶高程16m ，孔口宽14m ，开敞式），水库水位为33.17m 时，下泄流量1900m 3/s ；
③3号副坝闸门全开泄洪（堰顶高程11.4m ，3孔，孔宽3.3m ，孔高4m ），水库水位为33.17m 时，下泄流量330m 3/s ；④采用以上三种措施后，总下泄流量可达36200 m 3/s ，如
果有必要，再研究爆破3号副坝或1号副坝泄洪(见下图1)[1]。

因此，即使发生10000年一遇洪水，如果飞来峡大坝采用以上四种措施联合泄洪，还是可以将洪水泄走，但是如果发生10000
年一遇洪水时，可能因枢纽泄洪不及时造成大坝漫顶、溃决等突发事件。

图1 飞来峡大坝及副坝溃决位置示意图
（2）上游水库溃坝飞来峡水库正常蓄水位24m ，24m ~25m 库容7355万m 3,上游中小型水库溃坝难以对付飞
来峡大坝构成危害。

飞来峡水库24m~33.17m库容14.8亿m3,北江上游主要的大型水库有：①南水水库，正常水位220m，相应库容10.5亿m3,距飞来峡坝址约160km；②长湖水库，正常水位62m，
相应库容1.27亿m3，距飞来峡坝址约58km；③白石窑水库，正常水位36.6m，相应库容1.08亿m3，距飞来峡坝址约75km。

南水水库库容大，地势高，但距离飞来峡水库较远；
长湖水库距坝址较近，但库容较小。

这两座水库溃坝后对飞来峡大坝安全有多大影响尚没有分析研究成果。

如果南水、长湖水库溃坝洪水冲击波直冲飞来峡大坝，也可能引起飞来峡大坝溃坝。

（3）工程出现重大险情
飞来峡水利枢纽运行以来还没有发现重大工程安全隐患，但是飞来峡大坝中有两个坝段比较薄弱：一是主土坝河床段，长350m，厚层沙基础，下游河床高程约9m，此段-
12m~9m是沙基，坝体部分14m以下高程为沙质，14m以上才是粘土；另一处是主土坝软基段，长350m，厚层淤泥基础，下游河床高程约18m。

2007年6月，飞来峡水库遭遇了建库以来最大的一场洪水，此次洪水洪峰流量为17400m3/s，接近50年一遇洪水标准流量，在主土坝河床段的沙基坝段出现管涌，经抢险才确保大坝无事，安全度汛。

（4）上游大体积漂浮物的撞击
北江上游船只多为300t以下，失控船只撞击大坝，不至于对大坝构成重大险情，泄水闸胸墙对漂浮物有阻挡作用，可保护闸门安全运行，漂浮物对排漂孔闸门可能造成危害，可能造成排洪不畅，但在非超标准洪水的条件下不至于造成溃坝。

（5）地震或地质灾害
飞来峡水利枢纽设计地震列度为7度，如果发生较大地震，混凝土大坝应该是安全的，但飞来峡坝段中有来两个坝段比较薄弱，此两
处薄弱坝段在水库正常蓄水位24m时，可能因地震出现滑坡和溃坝的重大险情。

（6）战争、恐怖事件、人为破坏等其他原因
如果进入战争状态，建议降低飞来峡水库水位至17m~18m运行（可通航），水库应急调度可以按紧急程度，选择出库流量为6000m3/s、10000m3/s、15000m3/s的方案：①以清远站不超过警戒水位12m为目标，选择出库流量6000m3/s；②以石角站不超过警戒水位
11m为目标，选择出库流量10000m3/s；③以石角站不超过50年一遇洪水位11.48为目标，选择出库流量15000m3/s。

恐怖事件为突发性事件，当飞来峡在正常库水位24m时，大坝受到重大爆炸破坏的可
能条件有：①全部泄水闸门因爆炸事件垮掉，最大出库流量17800m3/s；②混凝土坝段闸
墩以上结构全部被炸毁。

最大出库流量为21000m3/s；③主土坝河床段因爆炸事件溃坝。

3 大坝溃决形式
水库溃决形式主要与主坝的坝型、构筑材料、基础和上游来水方式等因素有关。

水库大坝的溃坝形式按溃坝过程的时间长短而言，可分为瞬时溃坝与逐渐溃坝。

按溃口断面形式可分为矩形决口、梯形决口、三角形决口、二次抛物线决口和四次抛物线决口等；从溃口规模大小而言，可分为全部溃坝和局部溃坝。

局部溃坝可分为两种形式：一种是决口末扩展到整个坝长，一部分缺口的溃决深度已达到坝基，称横向局部溃坝；另一种是溃坝缺口深度还未达到坝基，尚残留一定垂直方向坝体，这种叫垂向局部溃坝。

两者兼有的称为双向局部溃坝。

[2]
飞来峡枢纽由主坝、船闸、厂房和副坝等组成，从左岸向右岸依次布置为船闸、厂房、溢流坝和主土坝。

飞来峡大坝自建成以来运行无重大安全隐患，但存在两处薄弱坝段：一是主土坝河床段，长350m，厚层沙基础，下游高程约9m，此段-12m~9m是沙基，坝体
部分14m以下为沙质，14m以上为粘土，在2006年7月洪水曾发生过管涌；另一处是主土坝软基段，长350m，厚层淤泥基础，下游河床高程17.8m。

所以溃坝位置要考虑此两处薄弱坝段。

主土坝河床段在出现超标准洪水时可能发生管涌，严重时可能溃决，按最不利原则，按此350m坝段全溃考虑，一直溃至河床高程9m，溃口形状假定为梯形[3]。

4 实例
以主坝河床段遭遇10000年一遇洪水时溃坝的情况进行分析（P=0.01%）。

飞来峡上游发生10000年一遇洪水，主坝河床段溃坝及各围溃决顺序见表1，北江主要控制断面溃坝洪峰流量与传播时间见表2，最高水位见表3；北江干流沿程主要控制断面流量曲线见图1，北江干流沿程主要控制断面水位曲线见图2，北江干流沿程最高水面线见图3。

在飞来峡溃坝之前潖江滞洪区、大塘围、清东围先行溃决，芦苞涌、西南涌开始分洪；飞来峡大坝水位到达校核水位33.17m时主坝河床段溃坝，坝址处溃坝最大流量为
83540m3/s（包括泄洪道下泄流量）；洪水马上向下传播，由于坝下两岸堤防较低（约
23m~25m）,溃坝洪水迅速进入两岸洪泛区；进入潖江滞洪区分洪口的洪峰流量为
3219m3/s，洪峰在溃坝后2.58h出现，此时外江相应流量38114m3/s，外江相应水位
27.48m 3/s ；清西围在溃坝后0.58h 漫顶溃决，此时清远流量27299m 3/s ，清远水位
17.32m ，因清远至石角区间洪水漫堤进入洪泛区，且清东清西分洪约5000m 3/s ，此时流到石角流量为20466m 3/s ，石角水位14.53m ；洪峰到达清远时是溃坝后4.08h,洪峰流量为29673m 3/s ，清远最高水位是17.9m ；清东围分洪口在溃坝后7.92h 出现洪峰，洪峰流量2552m 3/s ，此时，外江相应流量28054m 3/s ，外江相应水位15.15m ；在溃坝后23.33h ，北江大堤大塘段水位超过北江大堤
100年一遇洪水位14.5m ，北江大堤溃决，溃口洪峰在溃坝后28.0h 出现，溃口洪峰为3918m 3/s ，此时大塘段外江流量为23004m 3/s ，外江水位为14.5m ；由于清东围洪泛区洪水回流入北江，洪峰到达石角时是溃坝后28.58h ，洪峰流量为23012m 3/s ，石角最大水位是15.27m ；清西围分洪口在溃坝后29h 出现洪峰，洪峰流量3241m 3/s ，此时外江相应流量25029m 3/s ，外江相应水位15.27m ；大旺围不溃决[3]。

溃坝出现在横石洪峰到达之后，在溃坝之前，潖江滞洪区、大塘围与清东围先行溃决，对石角洪峰有一定削弱作用，但由于飞来峡入库洪水峰高量大，又出现飞来峡溃坝，洪水影响范围较大，潖江滞洪区、清西围、大塘围、北江大堤均溃决;另外，从结果可以看到，由于九十年代北江下游河床下切的影响，相同水位下流量增加，如石角站，当石角水位到达
15m(相当于100年一遇水位)，此时石角流量已经到达22000m 3/s （相当于300年一遇流量）。

表1 河床段溃坝各围溃决情况溃决顺序时刻（年-月-日-时：分）溃坝后时间（h ）横石流量（m 3/s ）坝下流量（m 3/s ）清远流量（m 3/s ）石角流量（m 3/s ）清远水位(m)石角水位（m ）潖江滞洪区1968-6-22 2:30-68.51523812215124961228714.3812.43大塘围1968-6-23 10:30-56.52027915124163461704915.814.01清东围1968-6-24 15:25-27.582773921721200131939216.4114.28溃坝1968-6-25 19:000.002616083991219981930816.7514.45清西围
1968-6-25 19:350.582629578346272992046617.3214.53北江大堤
1968-6-26 18:2023.332452728470250962263417.6115.17
大旺围不决堤表2 河床段溃坝北江沿程主要控制断面洪峰流量与传播时间
洪峰（m 3/s ）
时刻（年-月-日-时：分）溃坝后时间（h ）芦苞涌分洪流量
12001968-6-23 3:55-63.08大塘围分洪流量
17691968-6-23 10:30-56.6西南涌分洪流量1100
1968-6-23 15:40
-51.33通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。

在管路敷设过程中，要加对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并
横石流量287001968-6-24 12:00-31.00溃坝坝址流量
835101968-6-25 19:000.00潖江滞洪区分洪流量
32191968-6-25 21:35 2.58清远流量296731968-6-25 23:05 4.08清东围分洪流量25521968-6-26 2:557.92北江大堤大塘段分洪流量39181968-6-26 23:0028.0石角流量230121968-6-26 23:3528.58清西围分洪流量32411968-6-2729.00
表3 河床段溃坝北江沿程主要控制断面最高水位
最高水位（珠基，m ）时刻（年-月-日-时：分）溃坝后时间（h ）坝前水位33.171968-6-25 18:10-0.83
坝下水位28.571968-6-25 20:20 1.33清远水位17.901968-6-25 23:10 4.17石角水位15.271968-6-26 23:0528.08西南涌水位9.141968-6-26 11:4516.75芦苞水位12.25
1968-6-28 22:3575.58图1 河床段溃坝北江沿程主要控制断面流量过程薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。

线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。

电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。

对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验
报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。

对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

图2
河床段溃坝北江沿程水位过程图3 河床段溃坝北江沿程最高水位
5 结论综合以上分析可以看出，飞来峡发生溃坝产生的破坏是巨大的，溃坝流量巨大，溃坝产生的冲击波会对下游形成极大的破坏。

如果是在主坝河床段产生溃坝，由于溃坝深度较大，
水库泄空库容最大，产生的洪峰最高，洪量也最多；主坝软基段溃坝产生的泄空库容次之，产生的洪峰、洪量次之[4]。

北江大堤的防洪标准为100年一遇，当发生万年一遇洪水，飞来峡大坝河床段溃坝及软基段溃坝时，尽管潖江滞洪区、清东围、清西围、清城联围、大塘围都已溃决滞洪，在北江大堤大塘堤段水位依然超过100年一遇设计洪水水面线，发生
溃堤，对北江大堤内地区影响较大。

潖江滞洪区、坝址至清远洪泛区、清远至石角洪泛区、大塘围、清东围、清西围等洪泛区的滞洪作用明显，经过滞洪，使到达清远与石角的洪峰流量大大降低，洪峰到达时间也
滞后，上游滞洪区及堤围的溃决能有效降低洪水对下游地区的威胁，但清东围、清西围及
清城联围的溃决，也会给清远带来较大的损失。

另外，洪泛区分洪也改变了北江单一河道
的洪水特性，单一河道上游先出现洪峰，下游后出现洪峰，而因为潖江滞洪区、清东围、
清西围、清城联围的滞洪作用，以及洪泛区洪水回流入北江，使北江河道出现下游石角洪
峰先于上游清远站的情况，再有因坝址至江口镇洪泛区洪水回流也会延缓潖江滞洪区分洪
口洪峰到达时间。

6 结语
对于稀遇洪水10000年一遇引起的溃坝，由于来水量大，水库水位高，溃坝产生的洪峰巨大，致使坝址下游清东围、清西围及清远城区大部分地区受淹，同时严重威胁北江大堤
的安全。

10000年一遇飞来峡河床段及软基段溃坝时，北江大堤大塘段溃堤，洪水进入堤内，影响严重。

如果飞来峡主坝河床段出现溃坝险情，主动炸开1#副坝分洪，降低库水位，避免主坝河床段溃坝，可以大大地降低溃坝洪峰流量，减少下游洪灾损失。

所以对于管理者而言，对于大坝的薄弱环节应引起重视，防患于未然，做好日常工作的检查及在洪水期
间重点关注，切实保证大坝的安全运行。

参考文献：
[1] 黄兆玮,李静, 等.飞来峡水利枢纽溃坝洪水分析报告书.广东省水利电力勘测设计研究院2008..
[2] 邢爱国,徐娜娜,宋新远.易贡滑坡堰塞湖溃坝洪水分析.工程地质学报, 2010.
[3] 窦亚军.溃坝洪水波数值方法研究.重庆交通大学学报,2009.
[4] 孙国浩,吴媛娇.溃坝洪水计算概况.水文学报1987.
作者简介：朱勇明（1978.8-），男，本科，水工建筑工程师，从事水利工程运行管理工作。

联系电话：139********。