第３期总第１９９期 浙江水利科技 Ｎｏ．３ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１９９ ２０１５年５月 Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓ Ｍａｙ ２０１５ 土石＝Ｉ［贝溃＝Ｉ［贝下游洪水风险分析昀摄讨 周清勇’，洪文浩’，周建云 （１．江西省水利科学研究院，江西 南昌３３００２９； ２．江西省袁惠渠工程管理局，江西 新余３３８０２５） 摘要：土石坝溃坝的发生将会对下游居民、经济、社会环境产生灾害性的影响，水库大坝的洪水风险分 析有助于掌握水库的健康运行状况，有着重要的指导意义。通过二维水力学有限元法模拟溃坝下游洪水演进， 并获取溃坝洪水风险图，制定相应的应急处理预案。 关键词：风险分析；二维水力学有限元法；溃坝洪水风险图 中图分类号：ＴＶ１２２ ．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８．７０１Ｘ（２０１５）ｏ３．００１０－０３ ＤＯｈ １０．１３６４１／ｊ．ｃｎｋｉ．３３—１１６２／ｔｖ．０２１５．０３．００４ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｆｌｏｏｄ Ｒｉｓｋ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅａｒｔｈ－－ｒｏｃｋｆｉｌｉ Ｄａｍ Ｂｒｅａｋ Ｚｈｏｕ Ｑｉｎｇ一 ，Ｈｏｎｇ Ｗｅｎ－ｈａｏＩ，Ｚｈｏｕ ＪｉａＩＩ．ｙａｈ２ （１．Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｅｈａｎｇ ３３００２９，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｘｉ Ｙｕａｎｈｕｉ Ｃａｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｘｉｎｙｕ ３３８０２５，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｒｅａｋ ｏｆ ｅａｒｔｈ—ｒｏｃｌｄｉｌ ｄａｍ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ａ ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｏｎ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｒｅｓｉｄｅｎｔｓ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｈｏｏｄ ｒｉｓｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｈｅ ｔｏ ｇｒａｓｐ ｓｏｕｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｓｅ￣ｏｋ ｄａｍ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ￣ａｉｎｇ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｆｌｏｏｄ ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｆｔｈｅ ｄａｍ ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｗｉｈｔ ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｉｎｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｇｏｔ ｔｈｅ ｆｌｏｏｄ ｒｉｓｋ ｍａｐ ｏｆ ｂｒｏｋｅｎ ｄａｍ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｌｎａ￣． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄａｍ ｒｉｓｋ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｄａｍ—ｂｒｅａｋ ｆｌｏｏｄ ｒｉｓｋ ｍａｐ 由于大坝建设浪潮期的“重建轻管”及忽视水文、地 土石坝溃坝洪水过程线预报而开发的数学模型软件。二维 质、设计、施工和老化等原因，导致现阶段部分大坝潜伏 水力学有限元数学模ｆｆ￣６２３是分析下游洪泛区溃坝处持续发 着各种不安全稳定因子，伴随着国内已发生了几起严重的 展中的入流水位、时间及流量过程的软件，以此推求出溃 水库大坝溃坝事件，并且考虑到我国大坝年溃坝率远高于 坝洪水引起的下游淹没动态信息。 世界平均水平。所发生溃坝事件的经验教训表明，大坝的 风险分析及安全管理是当前国内病险水库保护中重要的非 ２溃坝洪水风险图 工程措施，风险分析中的溃坝洪水风险图的运用有助于提 溃坝洪水风险图＿３ Ｊ是标识区域内洪水成因、量级、特 高对水库大坝风险管理的水平。 性、应急对策及危及对象等风险信息分布特征的综合分析 ｌ风险分析 图。溃坝洪水风险分析图见图１，溃坝洪水风险分析的步骤 如下： 风险分析作为一种技术手段，是对领域内项目存在的 Ｉ糙率参数选取ｌ ｌ大坝溃坝概率 ——］ 各种风险进行的识别估计分析及评价分析，并采用风险管 理应急处理手段作出对应决策，对风险实施有效管控，妥 善处理灾情损失，以最优的成本达到最佳的安全保障。 蕤 匿＠ 土石坝溃坝 下游洪水风险分析 １ＢＲＥＡＣＨｉｎｇ／ｌ ｌ应急预案｝ 水库溃坝风险分析主要任务是计算出溃口流量和水位 过程线，及向下游洪水演进得出沿程各处的流量、水位、 图１ 溃坝洪水风险分析图 流速、波前和洪峰到达时间。 （１）分析可能的溃坝模式（如漫顶、渗透、管涌、塌 风险分析中的土石坝溃决模型ＢＲＥＡＣＨ＿】Ｊ是一个基于 岸），结合事件树分析法及相关专家的经验，初步确定大坝 收稿日期：２０１４—１２—２５ 溃坝概率，获取所发生位置的状态。 作者简介：周清勇（１９８６一），男，助理工程师，硕士，主要从 （２）采用并处理空间全要素数据信息，提供溃坝洪水 事大坝安全鉴定、管理及风险评估等工作。 演进区域内地形数据。 （３）针对土石坝溃坝洪水的特点，选取大坝相关参数 ・ １Ｏ・ 周清勇，等：土石坝溃坝下游洪水风险分析的探讨 溃坝洪水深度（Ｄ）与洪水流速（ ）的乘积函数，对淹没 一水库大坝坝址至十七都村段进行了溃坝洪水演进淹没分 范围内的 用参数ＤＶ值进行定性划分。参数ＤＶ代表溃 析，数据分析计算得到各个部分溃坝洪水严重性程度见表 坝洪水洪泛区内所引起破坏性的大致平均水平，并不能代 １。通过模拟７ ｈ的演进分析，选择几个代表性的时间点进 表任何单一建筑物的水深与流速。 行计算相关的流速和水深，而后统计获取模拟时间内的平 根据模拟的溃坝洪水下泄淹没风险范围，本文仅对七 均值。 表１ 溃坝洪水严重性质程度表 七一水库大坝坝址至十七都村的模拟范围内，进行了 生命及财产安全。 溃坝洪水演进分析，通过统计表１所表述的范围内的溃坝 洪水都为高严重性，两岸的人口分布大致统计村庄和数字 ４结语 见表２。 溃坝下游洪水风险图的运用是当前各重点水库管理的 表２两岸的人口分布表 重要措施，有很强的实际指导意义。结合突发事件应急预 两岸村庄 人口数／人 两岸村庄 人口数／人 案的编制，能保障“以人为本”和全面、协调、可持续发 徐村村 ５ ７５８ 竹枧村 ２ ５５６ 展的科学管理水库大坝。 桥村村 １ ２７９ 潭头村 ２ ３９０ 目前，洪水风险图主要用于灾前防洪规划、防洪调度、 家湖村 ５００ 四股桥村 ３ ６１６ 洪灾预估及灾后评估等，对于将洪水风险图与实时洪水预 下喻村 ２ ５８０ 十七都村 ２ ２３３ 丁村村 ２ ２６５ 万花村 １ ９８０ 报及防洪调度系统耦合以提高洪水风险图辅助实时防洪减 灾决策的能力还需进一步研究。 模拟范围内，统计的人口数约２．５万人，通过表１分析 参考文献： 可知，人口和村庄将会受到严重性的危害，若发生溃坝将 对生命产生灾害性的损失，村庄也将夷为平地。所以，通 ［１］ＦｒｅａｄＤＬ．Ａ ｂｒｅａｃｈ ｅｒｏｓｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒ ｅａｒｔｈｅｎｄａｍｓ．ＮａｔｉｏｎａｌＷｅａｔｈｅｒ 过溃坝洪水风险图的模拟，可知下游模拟洪泛区的信息， Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＮＷＳ）Ｒｅｐｏｒｔ［Ｒ］．ＮＯＡＡ，Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇ，ＭＡ，１９８４ｂ． 提前制定相应的应急处理预案，为可能发生的溃坝选择理 ［２］Ｐｅｔｅｒ Ｓｔｅｍｅｒ，ＪｕｌｉａＢｌａｃｋｂｕｎｒ．Ｔｗｏ—Ｄｉｍｅｎ—ｓｉｎｏａｌ Ｄｅｐｈｔ Ａｖｅｒａｇｅｄ 想的撤退路径。 Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｒｉｖｅｒ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｒ］．Ｃａｎａｄａ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｌｂｅｒｔａ， ２００２． 土石坝溃坝洪水风险图，可提前获知在非常汛期（校 ［３］曹东，金东春．洪水风险图及其作用［Ｊ］．东北水利水电， 核水位及以上）的情况下，遇特殊状况必须加大溢洪道宣 １９９８（８）：８—１０． 泄、灌溉隧洞及副坝全力排泄洪水，全力保护七一水库主 （责任编辑姚小槐） 坝的安全度汛，制定大坝应急处理预案，顺利转移下游的 ・ １２・