金沙江白格堰塞湖处置中水库应急调度经验与启示

第50卷第3期2019年3月
人民长江Yangtze River Vol.50,
No.3Mar.,2019
收稿日期:2019-02-10作者简介:陈
敏,男,教授级高级工程师,长江委防汛抗旱办公室主任,主要从事流域防汛抗旱管理工作。E -mail :7466601@
qq.com
文章编号:1001-4179(2019)03-0010-05
金沙江白格堰塞湖处置中水库应急调度经验与启示
(长江水利委员会防汛抗旱办公室,湖北武汉430010)
摘要:2018年10、11月金沙江四川、西藏交界的白格村接连发生两次山体滑波并引发堰塞湖险情。长江水利委员会按照水利部统一部署,
及时启动应急响应,科学分析堰塞湖洪水风险,提前研究工程处置方案,科学调度金沙江中游水库,
为成功处置这两次堰塞湖险情提供了强有力的技术支撑。详细介绍了溃坝洪水演进过程,以及在处置“11·3”堰塞湖洪水期间,提出的针对堰塞体溃决前后两阶段四步走的腾库实施方案。通过
优先使用梨园、
阿海、金安桥水库拦蓄洪水,金沙江中游梯级水库约腾出13亿m 3
库容消纳溃坝洪水,将金沙江上游万年一遇洪水消减为一般洪水,全力保障下游水库安全,成功实现堰塞湖应急处置。关
词:堰塞湖;溃坝洪水;水库应急调度;金沙江
中图法分类号:TV697
文献标志码:A
DOI :10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.03.003
2018年10月10日22:00,西藏自治区昌都市江
达县波罗乡白格村境内金沙江右岸(左岸为四川省白玉县绒盖乡则巴村)发生山体滑坡。滑坡堵塞金沙江形成堰塞湖并自然溃决。堰塞湖最大蓄水量2.9亿m 3,对下游四川、西藏、云南三省金沙江沿岸居民生命财产及基础设施构成严重威胁。11月3日17:00,
同一位置金沙江右岸再次发生大规模山体滑坡,滑坡堵塞金沙江并形成堰塞湖。由于此次金沙江“11·3”
白格堰塞湖堰顶垭口高程较“10·10”
白格堰塞湖高出约35m ,
如果发生漫溃时最大蓄量将比上次多约4.8亿m 3(达7.7亿m 3
),灾情将更为严重,处置更为困难。
险情发生后,党中央、国务院高度重视,中央领导先后作出重要指示批示。长江水利委员会(以下简称
长江委)按照水利部统一部署,
及时启动应急响应,举全委之力组织200多名技术骨干分别赶赴第一线参加现场指挥和开展应急监测,
后方同步滚动会商,科学分析洪水风险,
研究处置方案建议,科学调度水库,为堰塞湖应急处置提供技术支撑。西藏、
四川和云南三省(自治区)各级党委、
政府全力开展抢险应急处置工作,
及时转移受威胁地区众,最大限度减少灾害损失,实现无一人员伤亡,堰塞湖抢险应急处置工作取得
全面胜利。下文主要对堰塞湖处置过程中的水库应急调度进行经验总结。
1白格堰塞湖基本情况
1.1“10·10”白格堰塞湖
堰塞体顺河长约2km ,宽约450 700m ,堰塞体
整体呈左高右低之势,
左侧最高点高程3005m ,右侧垭口高程2931.4m ,堰塞体高度61 100m ,估算体积约2500万m 3
堰塞湖从10月12日17:15开始漫溢自然过流,13日00:45堰塞湖坝上水位达到最高值2932.69m ,
对应蓄水量2.9亿m 3
。13日01:00过流明显增加,06:00过流流量达到最大值10000m 3/s ,此后开始消
退,
13日14:30基本退至基流。梨园水库15日14:00最大入库流量4880m 3
/
s 。
经过水流冲刷,形成长1622m 、底宽80 120m 的泄流槽。泄流槽口门高程约2888m ,出口底板高程
2872m ,对应堰塞湖蓄水量约0.5亿m 3
1.2“11·3”白格堰塞湖
11月3日,“10·10”白格滑坡的残余滑坡体再次
第3期陈敏:金沙江白格堰塞湖处置中水库应急调度经验与启示
下滑堵塞泄流槽,在原残余堰塞体基础上形成新的堰
塞体,并形成“11·3”白格堰塞湖。堰顶垭口宽约195
m,长约273m,堰顶高程约2966m,较“10·10”堰塞
体顶高程高约30m,堰塞体高出水面58.24m。如果
蓄满最大库容7.7亿m3,将会给上下游人民众生命
财产和重要基础设施造成非常严重的损失。
同时,因上游来水明显小于10月中旬,漫溃发生
时间较上次也将明显延长。经现场查勘和分析,11月
5日决定对堰塞体采取工程措施开挖泄流槽引流。现
场先后调用工程机械18台,其中挖掘机13台,装载机
5台。至11月11日下午泄流槽开挖完成,泄流槽长
220m,泄流槽底坎高程2952.52m,顶宽42m,底宽3
m,最大深度15m。溃决时堰塞湖坝前水位达到最高
值2956.40m,总涨幅64.04m,对应蓄水量5.78亿
m3。
2堰塞湖下游水库情况
堰塞体下游主要有金沙江上游叶巴滩、拉哇、巴塘
和苏洼龙等4座在建水电站和金沙江中游梨园、阿海、
金安桥、龙开口、鲁地拉和观音岩等6座已建水电站。
一旦堰塞湖溃决,堰塞体下游水电站将承受难以估量
的损失。为降低上游直接溃堰带来的风险,苏洼龙水
电站上游围堰已破堰拆除,最大程度减小了对下游苏
洼龙乡、索多西乡两岸人民众所造成的财产损失。
由于金沙江上游梯级多数在建,水库应急调度余地不
大,因此本文重点分析金沙江中游已建水电站的设计
标准及泄流能力情况。
2.1中游已建梯级水库
金沙江中游河段规划按“一库八级”进行开发,目
前梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉和观音岩等6级
已建成,龙头水库上虎跳峡和两家人水库尚未开工。
表1为金沙江中游梯级已建梯级水库。
表1金沙江中游梯级已建梯级水库
Tab.1Built cascade reservoirs in middle JinshaRiver
水库名称控制流
域面积/
万km2
正常
软性电路板
蓄水位/
m
防洪
高水位/
m
汛期防
洪限制
水位/m
水位/
m
总库容/
亿m3
正常蓄水
位以下库
容/亿m3
调节
库容/
亿m3
防洪
库容/
亿m3
装机
容量/
MW
业主
单位
梨园22.00161816181605.01605.08.057.271.731.732400金中公司阿海23.54150415041493.31492.08.858.062.382.152000金中公司金安桥23.74141814181410.01398.09.138.473.461.582400汉能集团龙开口24.00129812981289.01290.05.585.071.131.261800华能集团鲁地拉24.73122312231212.01216.017.1815.483.765.642160金中公司
液体速凝剂观音岩25.65113411341122.3/
1128.8
1122.322.5020.725.55
5.42/
2.53
3000大唐公司
2.2水库设计洪水标准与泄流能力
2.2.1梨园水库
梨园水电站大坝及泄水建筑物的设计洪水标准为500a一遇,相应洪峰流量12200m3/s,按PMF洪水校核,相应洪峰流量17400m3/s;厂房设计洪水标准为200a一遇,相应洪峰流量11200m3/s,校核洪水标准为1000a一遇,相应洪峰流量13000m3/s;消能防冲建筑物设计洪水标准为100a一遇,相应洪峰流量10400m3/s。
梨园水库死水位1605m时泄流能力4280m3/s,正常蓄水位(设计洪水位)1618m时泄流能力13000 m3/s,校核洪水位1623.21m时泄流能力17145m3/s。死水位1605m以下,水库可通过底孔放空水库。
2.2.2阿海水库
阿海水电站枢纽挡水建筑物设计洪水标准为500 a一遇,相应洪峰流量14400m3/s,校核洪水标准为5000a一遇,相应洪峰流量17500m3/s。厂房设计洪水标准为200a一遇,相应洪峰流量13200m3/s,校核洪水标准为1000a一遇,相应洪峰流量15300m3/s。消能防冲建筑物洪水标准100a一遇,相应洪峰流量12200m3/s。
阿海水库死水位1492m时泄流能力为7150 m3/s,正常蓄水位(设计洪水位)1504m相应泄流能力15000m3/s,校核洪水位1507.48m相应泄流能力16900m3/s。
2.3约束条件
考虑水库库岸稳定,梨园、阿海水库水位日变幅一般情况下不宜超过3m。
3“10·10”白格堰塞湖水库应急调度
3.1溃决前洪水风险分析
“10·10”白格堰塞湖险情发生后,长江防总、长江委立即行动,组织水文局、长科院、设计院等单位技术骨干滚动会商分析堰塞湖溃决洪水风险,重点讨论分析两个溃决时间方案。
(1)方案1。溃决时间为10月12日20:00,相应堰塞湖蓄水量约2.6亿m3,堰塞体1/3溃,溃决历时6 h。
(2)方案2。溃决时间为10月13日08:00,相应堰塞湖蓄水量约3亿m3,堰塞体1/3溃,溃决历时6 h。
经计算,方案1溃口处洪峰流量为7000 8000 m3/s,叶巴滩水电站洪峰流量达6000 7000m3/s,巴塘水电站洪峰流量达3500 4500m3/s,苏洼龙水电站洪峰流量达3000 4000m3/s,奔子栏洪峰流量达2800 3800m3/s,石鼓洪峰流量为2600 3600
11
人民长江2019年
m 3/s 。方案2溃口处洪峰流量为8000 9000m 3/s ,
叶巴滩水电站洪峰流量为7000 8000m 3
/s ,巴塘水
电站洪峰流量为4500 5500m 3
/s ,
苏洼龙水电站洪峰流量为4000 5000m 3
/s ,
奔子栏洪峰流量为3500 4500m 3/s ,石鼓洪峰流量为3000 4000m 3
/s 。
3.2溃决后实际水情
堰塞湖10月12日17:15开始自然过流,
13日00:45,堰塞湖坝上水位达到最高值2932.69m ,对应
蓄水量2.9亿m 3
。13日01:00过流明显增加,
06:00过流流量达到最大值10000m 3
/s ,此后开始消退,
13日14:30基本退至基流。下游各主要控制站于13
15日先后起涨,叶巴滩水文站13日00:00流量开始
增加,
于13日08:00流量达到最大涨至7800m 3
/s ;巴塘水文站13日11:20起涨,
13日16:00最高涨至2487.17m (相应流量7390m 3/s ),累计涨幅9.21m ;奔子栏站14日0:10起涨,
14日08:10最高涨至2007.74m (相应流量5880m 3/s ),累计涨幅7.95m ;石鼓站14日13:25起涨,
15日03:20最高涨至1823.08m ,相应流量5120m 3
/s ,累计涨幅4.61m 。
经统计分析,巴塘站洪峰超百年一遇,奔子栏以下洪水
均为常遇洪水。图1为“10·10”白格堰塞湖溃决后下游各站实际水情过程
图1“10·10”白格堰塞湖溃决后下游各站实际水情
Fig.1
Downstream real flood conditions after "10.10"Baihe barrier dambreak
3.3水库应急调度安排
金沙江“10·10”白格堰塞湖险情发生后,长江委
立即召集技术支撑部门会商研判险情,
研究制定了堰塞湖下游受影响区域水库预泄腾库计划。
10月12日17:00向云南华电金沙江中游水电开
发有限公司、
金安桥水电站有限公司下发调度令,要求即时起逐步降低金沙江中游梨园、
阿海、金安桥3座水库水位,
并在14日8:00分别降至1612,1500,1412m ,3座水库共将腾出库容近3亿m 3,以接纳堰塞湖溃
决后的下泄水量。在堰塞湖溃决且巴塘、奔子栏等水文站陆续现峰转退后,
14日再次发出调度令,调度梨园、
阿海、金安桥3座水库水位15日08:00前分别按1614,1502,1414m 控制,合计拦蓄约1亿m 3
洪水,之后继续逐步抬升水位,将堰塞湖溃坝洪水拦蓄在水
库中,
确保了防洪安全。4“11·3”白格堰塞湖水库应急调度4.1
溃决前洪水风险分析情况
“11·3”金沙江白格堰塞湖险情发生后,长江委组织开展溃坝洪水风险分析演算,
研究制定了降低堰塞体高程工程方案。11月6日,
根据堰塞体塌方体量、
结构成分、实况来水以及人工干预能力,确定了4组方案,包括漫溃(2966m ,7.7亿m 3)、开挖引流槽至2961m (6.6亿m 3)、开挖引流槽至2956m (5.7亿
m 3)、开挖引流槽至2951m (4.9亿m 3
)4个方案。考虑苏洼龙水电站围堰已破拆,
根据最新的演算成果以及修正的水位流量关系,再次滚动分析了下游洪峰水位流量。
洪水风险分析成果见表2,根据堰塞湖溃决方案推定的溃口最大流量,
结合洪水演进方案,推算了下游沿程控制断面洪峰流量和水位,
见表3。表2溃决方案及沿程主要断面洪峰标准Tab.2钙粉加工生产线
Different dambreak schemes and flood levels at downstream sections
织布机维修方案处置措施溃决时水位/m
蓄水量/亿m 3断面流量苏洼龙
奔子栏
石鼓
1漫溃29667.7洪峰万年一遇洪峰万年一遇洪峰万年一遇2开挖29616.6洪峰万年一遇洪峰万年一遇洪峰千年一遇3开挖29565.7洪峰万年一遇洪峰千年一遇洪峰千年一遇
4
开挖
2951
4.9
---
注:根据堰塞湖实际水位,不再分析计算方案4。
表3不同方案下下游各控制点洪峰流量Tab.3
Flood flow at different sections under three dambreak schemes
断面距离/km 不同方案溃决流量/(m 3·s -1)
方案1方案2方案3溃坝处025000 3000022000 2600019000 23000叶巴滩坝址5623000 2500019000 2200016000 19000巴塘水文站
190
19000 2200016000 1800013000 16000苏洼龙水电站225
18000 2100015000 1700012000 14000奔子栏水文站38216000 1900013000 1500010000 12000石鼓水文站
574
13000 16000
10000 12000
8000 10000
注:苏洼龙水电站及以下各断面洪峰流量的分析计算,考虑了苏洼龙水
电站围堰破拆。
4.2溃决后实际水情
根据部际联合工作组应急处置安排,“11·3”白
格堰塞湖采取了人工干预措施,
8日起开始进行泄流2
1
第3期陈敏:金沙江白格堰塞湖处置中水库应急调度经验与启示槽工程施工,
11日16:00泄流槽工程完工。堰塞湖水体12日早开始进入泄流槽,
12日10:50开始贯通过流,
13日13:45,堰塞湖坝前水位达到最高值2956.40m ,总涨幅64.04m ,对应蓄水量5.78亿m 3
18:00过流流量达到最大值31000m 3
/s 。下游叶巴滩站13日19:50出现最大流量28300m 3/s (远超万年一遇洪峰
流量10600m 3
/s ),
巴塘站14日01:40出现最大流量20900m 3/s (远超万年一遇洪峰流量11000m 3/s ),奔
子栏站14日13:00出现最大流量15700m 3
单晶硅生产工艺/s (大于
万年一遇洪峰流量13400m 3
/s ),
石鼓站15日08:40出现最大流量7170m 3
/s (已演变为常遇洪水),梨园水库15日14:00出现最大入库流量7410m 3
/
s (图2)
图2“11·3”溃决后下游各控制站流量过程Fig.2
Flow process at downstream sections in "11.3"dambreak
4.3水库应急调度安排
金沙江“11·3”白格堰塞湖险情发生后,水利部、
长江委高度重视,滚动会商研判险情和金沙江中游水库调度方案。根据溃坝洪水分析成果及水库运行情况,
提出分堰塞体溃决前和溃决后两阶段四步走的腾库实施方案,
金沙江中游梯级水库腾出足够库容消纳溃坝洪水,
优先使用梨园、阿海、金安桥水库拦蓄洪水,努力将溃坝洪水消纳在金沙江中游,全力保障水库安全。
第一阶段分三步实施,分别于11月5日、7日、9日下达调度令,逐步降低金沙江中游梯级水库水位。根据堰塞体引流槽开挖进展和梨园水库第一位的迎洪作用,
11月10日下达67号调度令,将梨园、阿海、金安桥水库应对溃坝洪水起调水位分别调整为1592.0,1493.3,1406.0m 。11月12日14:00,金沙江中游梯
级水库全部完成腾库计划,
共腾出库容8.07亿m 3
,可用调节库容13.0亿m 3
做好了应对金沙江“11·3”白格堰塞湖溃坝洪水的准备。截止11月13日20:00,
金沙江中游各梯级水库调度情况见表4[1]
堰塞体溃决后,继续密切监视溃坝洪水演进,利用
溃坝洪水到梨园水库两天左右的传播时间,
根据计算溃口流量过程及叶巴滩、
巴塘等站的实测流量过程,科学精细制定金沙江中游梯级水库拦洪方案,
并分别于11月14日、15日下达两道调度令,调度梨园、阿海等水库安全稳妥拦蓄洪水。11月15日,金沙江“11·3”白格堰塞湖溃坝洪水通过梨园水库,最大入库流量
7410m 3/s ,最大出库流量4490m 3/s ,将金沙江上游
万年一遇洪水消减为一般洪水。
表4金中梯级水库应急调度腾库情况(截止至11月13日20:00)
Tab.4
Emptying conditions of cascade reservoirs
地震的模拟实验
in middle Jinsha River (up to 20:00of 13th ,October )
水库
死水位/m
正常高水位/m 目标水位
(12日20:00)
预期可用防洪库容/亿m 313日20:00库水位/m 入库/
(m 3·s -1)出库/
(m 3·s -1)距阶段目标
水位差/m 可用防洪库容/
亿m 3
梨园1605.001618.001592.03.211591.38755-0.623.27
阿海1492.001504.001493.32.151492.756375530.552.25金安桥1398.001418.001406.02.261403.76934952.242.62龙开口1290.001298.001294.00.591291.725097742.280.90鲁地拉1216.001223.001220.01.711218.98106011401.022.28观音岩1122.001134.001130.0
1.951129.43
1090
1140
0.57
2.21合计
11.86
13.53
5经验与启示
5.1
水文应急监测为应急处置提供可靠依据
两次堰塞湖险情发生后,根据水利部的安排部署,
长江委均迅速组织了水文应急监测。尤其是“11·3”
白格堰塞湖,连夜调集测报人员、监测设备、运输车辆,紧急赶赴一线开展应急监测,前后共派出7个前方应
急监测组近百人,
在波罗、叶巴滩、巴塘、奔子栏、石鼓等水文站和日冕、
塔城、虎跳峡等水位站加密观测报汛频次,
全力做好现场应急监测工作。应急监测工作的测得到、测得准、报得出,为堰塞湖应急处置相关工作提供了可靠依据
[2]
5.2滚动会商研判为科学调度提供重要支撑
两次堰塞湖应急处置过程中,长江委共组织了24
次会商,组织委内主要技术力量反复进行溃坝洪水风
险分析演算,
研究制定降低堰塞体高程工程方案,并滚动更新。在洪水风险分析演算的基础上,
根据现场处置进展等相关情况,
科学调度金沙江中游梯级水库提前腾库迎洪,
并根据预报洪水大小实时调整水库水位和预留库容。洪水风险分析成果为应急转移和水库调度提供了重要支撑。
3
1
人民长江2019年
5.3科学精细调度为水库安全运行提供有力保障
金沙江两次堰塞湖险情应急处置,特别是“11·3”白格堰塞湖险情应急处置过程中,分阶段确定调度目标,动态调整水库预留库容,并留有余地,以策安全;堰塞体湖溃决后,根据洪水演进监测情况,及时调整调度安排。对首当其冲的梨园水库调度措施考虑尤为周全,兼顾库岸稳定合理安排消落;针对上游洪水漂浮物多情况,及时关闭排沙孔,启用拦漂设施,保障发电机组安全;合理控制梨园、阿海和金安桥水库拦洪水位,为应急处置后金沙江中游梯级水库恢复到正常蓄水位奠定了良好基础。
5.4转移避险仍是减少人员伤亡的主要手段两次白格堪塞湖处置过程中,四川、西藏、云南等省(自治区)政府迅速响应,迅速采取措施,及时转移受威胁众。“10·10”白格堰塞湖处置过程中共安置避险转移受威胁众约10500人;在应对“11·3”白格堰塞湖险情时,西藏、四川、云南3省共转移紧急转移安置约67500人。通过及时的人员避险转移,实现了堰塞湖险情中人员零伤亡。
5.5加强基础工作是提升堰塞湖应急处置能力的重要任务
堰塞湖应急处置工作中,基础资料极其重要,这两次金沙江白格堰塞湖应急抢险工作均暴露出河道地形等基础资料薄弱的问题,对相关河段在建工程状况掌握不全,很大程度上影响了洪水分析计算成果
的可靠性和准确性,需要加快建设长江流域防洪风险基础数据库。同时,堰塞湖溃决时洪峰流量大,水位涨幅大、涨率快,两次水文应急监测均暴露出已有的常规监测设备不能满足溃口洪水过程监测和应急处置要求,需要加快开发能够满足堰塞湖复杂监测条件的水文应急监测设施设备。此外,堰塞湖风险源监测预警、规律机理科学研究、灾害风险防控管理、应急体制机制完善等方面也需要进一步加强。
6结语
针对2018年10月、11月发生在川、藏交界处金沙江上的白格堰塞湖,长江委举全委之力开展了应急处置及技术支撑工作,实现了堰塞湖应急处置工作的全面胜利。主要介绍了应急处置过程中金沙江下游梯级水库的应急调度情况。我们认识到,水文应急监测、滚动会商研究判、科学的水库调度、人员转移避险是成功处置堰塞湖险情的关键。今后还应继续提升相关地形资料收集和基础研究的水平。
参考文献:
[1]张睿,李安强,丁毅.金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究[J].人民长江,2018,49(13):22-26.
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(编辑:郑毅)
引用本文:陈敏.金沙江白格堰塞湖处置中水库应急调度经验与启示[J].人民长江,2019,50(3):10-14.
Experiences and inspirations of reservoir regulation in
urgent treatment of Baige barrier lake on JinshaRiver
CHEN Min
(Flood Control and Drought Fighting Office,Changjiang WaterResources Commission,Wuhan430010,China)Abstract:Two consecutive landslides occurred in October10and November3,2018at Baige on the border of Sichuan Prov-ince and Tibet AutonomousRegion and caused barrier lakes on the JinshaRiver.In accordance with the unified arrangements of Ministry of WaterResources,Changjiang WaterResources Commission timely started the emergency response mechanism,scien-tifically analyzed the flood risk of the dammed lake,studied the structural treatment scheme in advance,and reasonably regulated the reservoirs on the middle stream of the JinshaRiver,providing powerful technical support for the risk treatment of the damme
d lakes.This paper gives a detail introduction to routing process of the dam breaking flood and the4cascade reservoir emptying schemes before and after"11.3"barrier lake breaking.By using the reservoirs of Liyuan,A'h ai,Jin'a nqiao to retain flood,the cascade reservoirs on the middle stream of the JinshaRiver emptied1.3billion m3capacity for impounding the dammed lake breaking flood,which reduced the10000-years flood of the JinshaRiver to1000-years flood and ensured the safety of down-stream reservoirs,successfuly treated the risk of the dammed lake.
Key words:dammed lake;dam breaking flood;urgent reservoir regulation;JinshaRiver
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