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user: 2. 堰塞湖整治工程施工期洪水分析 2.1. 泄洪设施现状 2015年堰塞湖整治工程施工期间，行洪通道有原红石岩电站引水隧洞 + 应急泄流洞(以下简称导流隧洞)、右岸溢洪洞(上半洞)和堰塞体上的应急泄流槽。1) 导流隧洞是2015年汛期参与泄洪的主要通道，隧洞总长3.057 km，圆形断面内径8.8 m，隧洞进口底板高程1118.5 m，“8.03”地震后，新建了1条长284.55 m、过流断面尺寸为7.5 m × 7.5 m (顶拱中心角120˚)的应急泄流洞，连接原红石岩电站引水隧洞，出口底板高程1095.5 m，已于2014年10月3日贯通。2015年汛期设置了拦污设施并对漂浮物进行了打捞，过流通畅。2) 右岸溢洪洞(上半洞)是红石岩堰塞湖整治阶段的生命线工程，隧洞总长1.28 km，过流断面上层尺寸为15.6 × 9 m (顶拱中心角120˚)，隧洞进口底板高程1177.9 m，出口底板高程1124.95 m。自2014年11月动工以来，2015年汛前已完成上层开挖及支护施工，经过云南省水利厅建设管理处和质量安全中心检查，已具备应急过流条件，是堰塞湖整治工程施工期间防洪度汛工作的重点项目。3) 堰塞体上的应急泄流槽于2014年8月25日开挖完成，泄流槽底板高程1208.0 m，底宽5.0 m，两侧坡比约1:1.5，深8米，梯形过水断面面积为136 m 2 ，在超标洪水情况下应急泄流槽也将参与泄洪。 2.2. 堰塞湖坝址设计洪水推求 堰塞湖坝址上游24.3 km处的迤车镇坪子村设有大沙店水文站(其前身是江底水文站，于1953年设立，1961年1月停测，1966年5月恢复观测至1982年12月，2011年又恢复观测至今)，流域面积11，412 km 2 ，为牛栏江干流控制站。堰塞湖坝址下游46 km处的小河镇坝统村设有小河水文站(其前身是罗家河水文站，于1959年设立，1969年因垮山停测。1972年该水文站迁至上游9.5 km处，改称小河水文站)，流域面积13，130 km 2 ，为牛栏江入金沙江控制站，控制面积占整个牛栏江流域的96%。经过分析，两站资料的精度较高，可靠性和一致性较好。将缺测年份洪峰流量系列进行插补延长及订正后，两站年最大洪峰流量系列均为1953年~2012年，共60年。在小河站和大沙店站的洪峰流量资料系列中加入历史调查洪水，用矩法公式计算统计参数，采用P-III型曲线进行适线，在参数优选的基础上按适线法调整，得出大沙店站和小河站的洪水频率计算成果，见表1。 堰塞湖坝址以上流域面积12，087 km 2 ，占小河水文站流域面积的92.1%，大沙店水文站流域面积占堰塞湖坝址控制面积的94.4%。堰塞湖坝址设计洪水以大沙店站和小河站为上下游控制站，按区间面积直线内插法计算，设计洪水成果见表2 [ 1 ] 。 2.3. 入库洪水分析 当堰塞湖水位(导流隧洞进口处，下同)低于1140.0 m，入库流量小于394 m 3 /s时，洪水不漫取水坝，流量直接从导流隧洞下泄，入流量与出流量基本一致；当水位高于1140.0 m而低于1177.9 m，堰塞湖水位与下泄流量关系较稳定，基本成线性关系，库内产生雍水；当堰塞湖水位达到1177.9 m并继续上涨时，溢洪洞(上半洞)开始过流，当水位高于1191.40 m时，溢洪洞(上半洞)为有压过流状态，堰塞湖水位与下泄流量关系稳定，成线性关系，堰塞湖水位在1177.9~1208.0 m之间时，为导流隧洞和溢洪洞(上半洞)联合泄流，泄流曲线见图1；当堰塞湖出现超标准(经分析：来水量超过200年一遇)洪水，水位高于1208.0 m时，堰塞体顶部泄流槽参与泄洪。 以堰塞湖发生100年一遇洪水为例，依据此标准的入库洪水过程、下泄能力和库容曲线进行调洪计算，得出调洪后堰塞湖坝前水位为1201.19 m (见表3)，其他设计标准洪水调洪计算亦是如此，调洪计算后的堰塞湖设 Table 1 Maximum flood peak flow design of Dashadian and Xiaohe hydrometric statio 站点 项目 统计参数 设计洪峰流量(m 3 /s) 均值 Cv Cs/Cv P = 0.5% P = 1% P = 2% P = 3.33% P = 5% P = 10% P = 20% P = 33.3% P = 50% 大沙店 洪峰流量 (m 3 /s) 943 0.60 4 3540 3090 2650 2330 2080 1660 1240 1020 745 小 河 1170 0.66 4 4830 4190 3550 3090 2720 2120 1540 1250 889 表1. 大沙店、小河水文站设计最大洪峰流量成果 Table 2 Maximum flood peak flow design of Red rock barrier lake dam sit 项目 设计洪峰流量(m 3 /s) P = 0.5% P = 1% P = 2% P = 3.33% P = 5% P = 10% P = 20% P = 33.3% P = 50% 洪峰流量(m 3 /s) 4050 3520 3000 2630 2330 1840 1360 1110 802 表2. 红石岩堰塞湖坝址设计最大洪峰流量成果 Table 3 Achievement of spillway cave and diversion tunnel unite discharg 洪水频率P 50% 33.3% 20% 10% 5% 3.33% 2% 1% 0.5% 洪峰流量(m 3 /s) 802 1110 1360 1840 2330 2630 3000 3520 4050 调洪后最高水位(m) 1161.27 1167.90 1181.16 1186.09 1189.17 1191.69 1195.20 1201.19 1207.00 最大下泄流量(m 3 /s) 511 543 741 1148 1580 2079 2229 2384 2524 削峰流量(m 3 /s) 291 567 619 692 750 551 771 1136 1526 削峰比例 36.3% 51.1% 45.5% 37.6% 32.2% 21.0% 25.7% 32.3% 37.7% 表3. 溢洪洞与导流隧洞联合泄流调洪成果表 图1. 库水位–下泄流量关系图 计库水位过程线见图2，堰塞湖水位–库容曲线见图3。 堰塞体下游约4 km处的天生桥水文站，在鲁甸“8.03”地震水文应急监测期间施测了水位、流量资料，经 图2. 堰塞湖设计库水位过程线 图3. 堰塞湖水位–库容曲线图 过整理分析和实时数据修正，拟定了该站的水位–流量关系线，见图4。在进行堰塞湖水量平衡分析时，根据天生桥站观测的水位值，查水位–流量关系线，即可得出流量，并以此验证堰塞湖的出流是否正常。 根据堰塞湖上游德泽水库泄洪数据、黄梨树站和大沙店站实测报汛数据，在2015年汛期的入库洪水中选取最大的三场进行入流和出流的平衡性分析，以判定堰塞湖泄洪通道是否正常。 1) 8月10日17时，德泽水库开始泄洪，最大下泄流量达250 m 3 /s。根据上游来水及降水情况分析预测：11日17时入流量约410 m 3 /s，最大流量460 m 3 /s于12日3时出现。11日8时，大沙店站实测流量260 m 3 /s，12时，堰塞湖水位为1137.3 m，水位低于取水坝顶部高程1140.0 m，经现场观测，来水量直接从导流隧洞下泄，取水坝前无雍水。14日，上游水位继续上涨，8时，德泽站流量499 m 3 /s，大沙店站流量409 m 3 /s，根据上游来水及降水情况分析预测：15日2时，堰塞湖最大入库流量将达到680 m 3 /s，入流量小于2年一遇洪水。15日11 图4. 天生桥站水位–流量关系图 时，大沙店实测流量为608 m 3 /s，12时30分，根据现场仪器监测，堰塞湖水位为1152.5 m，来水量从导流隧洞下泄，查z-q关系线得出下泄流量为467 m 3 /s，部分洪水漫过取水坝进入堰塞体前的滞洪区域。下游天生桥站当日实测最高水位1083.01 m，查天生桥站水位–流量关系曲线得出流量为479 m 3 /s，偏差仅为2.6%，入流和出流基本一致，导流隧洞无漂浮物堵塞，泄流正常。 2) 8月29日8时，上游德泽站流量373 m 3 /s，大沙店站流量620 m 3 /s，根据上游来水及降水情况分析预测：29日14时，大沙店站流量达680立方米每秒，之后水位呈缓慢上涨趋势。29日14时，实际监测到大沙店站流量为671 m 3 /s，15时30分，堰塞湖水位为1153.68 m，来水量从导流隧洞下泄，下泄流量为472 m 3 /s；30日14时，大沙店站流量下降到638 m 3 /s，但天气为中雨转小雨，由于区间来水量的加入，15时30分，堰塞湖水位为1159.8 m，来水量从导流隧洞下泄，查z-q关系线得出下泄流量为504 m 3 /s，洪水漫过取水坝进入堰塞体前的滞洪区域，入流量小于2年一遇洪水。下游天生桥站当日实测最高水位1083.25 m，查天生桥站水位–流量关系曲线得出流量为525 m 3 /s，偏差为4.2%，入流和出流基本一致，导流隧洞无漂浮物堵塞，泄流正常。 3) 10月10日8时，上游黄梨树站流量340 m 3 /s，大沙店站流量606 m 3 /s，8时大沙店站日雨量为53.5 mm。根据上游来水及降水情况分析预测：堰塞湖入库最大洪峰流量为840 m 3 /s，时间在10日15时。10日18时40分，大沙店站实测到最大洪峰流量836 m 3 /s，受区间降雨影响，考虑大沙店站至堰塞湖坝址区间面积675 km 2 的来水量，堰塞湖入库流量约900 m 3 /s，为本年最大，20时堰塞湖出现最高水位为1162.0 m。来水量从导流隧洞下泄，查z-q关系线得出下泄流量为515 m 3 /s，洪水漫过取水坝进入堰塞体前的滞洪区域，入流量大于2年一遇洪水，洪水位低于溢洪洞底板高程1177.9 m，溢洪洞未进水。下游天生桥站当日实测水位1083.28 m，查天生桥站水位–流量关系得出流量为531 m 3 /s，偏差为3.1%，入流和出流基本一致，导流隧洞无漂浮物堵塞，泄流正常 [ 2 ] 。 2015年，堰塞湖来水量在2~3年一遇之间，当来年发生更高标准的洪水时，即可按照表3的计算结果参考2015年的洪水情况进行平衡分析。当堰塞湖发生5年一遇洪水时，调洪后最高库水位为1181.16 m，仅低于堰塞湖形成期间的最高水位(1182.58 m) 1.42 m，高于右岸溢洪洞(上半洞)进口底板高程(1177.9 m) 3.26 m，最大下泄流量741 m 3 /s，洪水从导流隧洞和溢洪洞下泄，该水位级以下的人员和设备全部撤离，下游天生桥站通过实时观测水位，查水位、流量关系曲线得出出库站流量，进一步分析判定下泄通道是否正常(下同)；当堰塞湖发生10年以上200年一遇以下洪水时，调洪后最高库水位为1186.09~1207.0 m，低于堰塞体泄流槽底板高程，详见表3，洪水从导流隧洞和溢洪洞下泄，该水位级以下的人员和设备全部撤离；当堰塞湖入库洪水超过200年一遇时，洪水从导流隧洞和溢洪洞下泄，堰塞体泄流槽将开始过流，堰塞体前后施工人员及时疏散，所有设备全部撤离，同时通过预警系统提前通知下游受影响的乡镇及电站做好防洪准备。