多营坪水文站“7·15”洪水成因分析_屠胜.pdf

四 川 水 利2023.No.3多营坪水文站“715”洪水成因分析屠 胜，罗咏涛，雷德洪(四川省雅安水文水资源勘测中心，四川 雅安，625000)【摘要】2021 年 7 月 15 日青衣江多营坪发生了一次洪水过程，在监测过程中发现流量出现了异常偏高情况，文章通过对多营坪水文站上游暴雨洪水成因、特点、水利工程的作用进行了分析，弄清了本场洪水流量异常偏高的成因。为研究该流域暴雨洪水和制定决策提供了科学依据。【关键词】暴雨洪水青衣江多营坪水文站洪水成因流量异常中图分类号:TV122.1文献标志码:A文章编号:20951809(2023)030108051背景2021 年 7 月 15 日凌晨，青衣江流域普降暴雨，造成青衣江洪水上涨。多营坪水文站监测数据显示 15 日凌晨 0 00 青衣江流量为 298m3/s，5 30 洪峰流量为 6040m3/s，涨幅巨大。其中从4 30 到 5 30 一小时期间流量从 4030m3/s 上涨到 6040m3/s;青衣江水位从 585.94m 上升到587.8m，涨幅 1.86m。根据同时段流域内降雨及上游支流来水情况分析，该时段青衣江流量涨幅异常偏高。因此对此次洪水成因进行分析。2青衣江流域概况青衣江属大渡河左岸支流，以宝兴河为其正源发源地。宝兴河发源于宝兴、小金、汶川三县交界处巴朗山蜀西营向阳坪，河源蚂蝗沟，汇纳众山溪，自东北向西南流过宝兴县境。流过芦山，纳大支流玉溪河(芦山河)，转南偏西纳老场河，至天全县飞仙关处右纳大支流荥经河和天全河，以下即称青衣江。由于地处峨眉山青衣江暴雨区，青衣江及其支流流域内暴雨频繁、夜雨较多、强度较大、范围较广、持续时间较长，洪水组成较复杂，加之受各支流电站调蓄影响，洪水暴涨暴落，影响因素众多，洪水传播时间较短，洪峰维持时间短暂，危害大，洪水预报困难大，不利于防洪。3站网分布青衣江多营坪以上集水面积 8777km2，上游布设有荥经河荥经水文站、天全河天全水文站、宝兴河宝兴水文站、芦山河芦山水文站(详见图 1青衣江及支流水文站位置分布示意)，对青衣江上游来水可通过上游水文站点予以基本控制，为雅安市及沿江各县、市防洪提供及时、准确、客观的暴雨、洪水及洪水预报等有关水情数据，为防洪指挥决策提供科学依据。图 1青衣江及支流水文站位置分布示意4降雨分析4.1降雨时空分布4.1降雨时空分布根据雅安水文中心雨量站统计，14 日 20 时至 15 日 8 时，青衣江流域降雨量超过 20mm 的站点共有 87 个，其中超过 50mm 的站点有 55 个;超过 100mm 的站点有 11 个。各支流水文站与多营坪降雨量对比见图 21。8012023.No.3四 川 水 利图 2青衣江上游流域各支流控制站降雨量对比4.24.2降水特点降水特点青衣江流域普遍降雨，历时长，高强度降雨相对集中，此次的暴雨主要集中在天全河、荥经河、芦山河、宝兴河，降雨面积较大、位置相对稳定且集中在上游;与前期降雨间隔时间短，流域土壤含水量趋于饱和状态，产流快，易形成洪水。因此此次洪水主要来源也是天全河、荥经河、芦山河、宝兴河。5洪水分析5.15.1洪水组成洪水组成7 月 15 日起青衣江干支流先后涨水，此次洪水多营坪站流量过程发展迅速，上涨回落过程很快。为便于分析，将洪水过程分为飞仙关电站以上和飞仙关电站以下。15 日 5 时 30 分青衣江多营坪站出现洪峰流量为 6040m3/s。上游芦山站、荥经站洪峰出现在 3 时 50 分，洪峰流量分别为1030m3/s、1390m3/s，3 时 05 分天全站出现洪峰流量为 470m3/s，宝兴站流量变化较小，最大流量出现在 5 时 30 分为 163m3/s。根据水量平衡计算，上游各支流来水总和远小于青衣江干流多营坪站洪峰流量，初步计算有大约 2000m3/s 的流量缺口，所以初步认为青衣江迅速涨水过程也受到上游电站调蓄的影响。青衣江多营坪站及上游支流主要控制站点15 日012 时的水位变化过程见图 3。图3 多营坪站及上游支流控制站15日012时流量变化过程5.25.2多营坪水文站以上电站情况多营坪水文站以上电站情况多营坪水文站上游共有 6 座电站，分别为花滩电站、川王宫电站、丁村坝电站、乐英电站、飞仙关电站、雨城电站。电站相对位置见图 4。图 4电站相对位置5.35.3电站数据分析电站数据分析根据监测数据发现，7 月 15 日青衣江流域上下游站点存在水量不平衡的情况。因此对上游 5个电站15 日凌晨的运行状况进行了调查2，具体调查情况如下。5.3.15.3.1花滩电站花滩电站花滩电站 7 月 15 日凌晨到早上运行情况见表 1。从表 1 可以看出:其闸门开启是逐步增大的，3 个闸门均没有突然开启尺寸很大的情况。根据其操作记录看出，2 47 开始，3 个闸门全部开启，2 52 之前库水位变化比较缓慢，至 2 52三个闸门开度到最大，库水位下降明显。根据电站值班和管理人员反应，1 39 接上游通知，上游降雨强度很大，上游支流水位上涨迅速，因此开始逐步增加闸门开度开始泄洪。三个闸门全部开启后，由于对上游来水量预估偏大，闸门开度过大，库水位低于闸门开启高度，导致库水位迅速下降。下游荥经水文站 3 50 监测到洪峰流量1390m3/s，从花滩电站到荥经水文站还有区间产流。因此，可以初步推断花滩电站实际下泄流量小于预估流量(预估值约为 2000m3/s)。表 1花滩电站 7 月 15 日凌晨闸门开度及库水位情况时间闸门操作内容1#(m)2#(m)3#(m)库水位(m)备注1 390.3拉响警报2 100.8865.672 152.0865.812 193.5866.272 225.0866.492 236.5866.632 255.0866.672 370.5867.302 391.7867.392 403.0867.502 424.5867.582 446.0867.69901屠 胜，罗咏涛，雷德洪:多营坪水文站“715”洪水成因分析2023.No.3时间闸门操作内容1#(m)2#(m)3#(m)库水位(m)备注2 470.5867.862 522.0867.953 031.0866.353 11全关864.973 183.0863.603 253.5862.393 302.0861.974 10全关860.965 503.0860.787 510.5861.368 160.8861.865.3.25.3.2川王宫电站川王宫电站川王宫电站 7 月 15 日凌晨闸门开度、库水位和下泄流量见表 2。从表 2 可以看出，2 33 开始，泄洪闸就开始逐步开启，至 3 38 冲沙闸也开始逐步开启。4 02 之前库水位变化很小，从 4 02 之后闸门开度持续增大，水位持续下降，下泄流量不断增大，至 4 56 下泄流量达 3160m3/s 腾空库容恢复天然河道。上游荥经水文站 3 50 监测到洪峰流 1390m3/s，到川王宫电站距离较近，区间产流较小，可以推测川王宫电站加大了下泄流量。表 2川王宫电站7月15日凌晨闸门开度及下泄流量情况时间闸门操作内容冲沙闸(m)1#(m)2#(m)3#(m)库水位(m)下泄流量(m3/s)备注2 330.00.00.20.0719.201402 400.00.50.50.5719.401202 500.01.01.51.0719.402803 000.02.02.52.0719.395203 382.03.03.53.0719.459203 503.04.05.04.0719.4312804 024.55.05.05.0719.3815604 155.56.06.06.0719.2618804 256.57.07.07.0718.8022004 377.58.08.08.0718.3025204 478.59.09.09.0717.8225404 569.510.010.010.0717.333160已恢复天然河道5.3.35.3.3丁村坝电站丁村坝电站丁村坝电站 7 月 15 日凌晨闸门开度和库水位见表 3。从表 3 可以看出，从 0 05 开始逐渐开启泄洪闸，至 3 50 三个闸门开度到最大，分别是 6.0m、6.0m、7.5m。之后闸门开度开始减小，至早晨 7 08 恢复至生态流量。从表中统计的库水位可知，库水位一直处于稳定状态，最大变幅低于 0.5m。由此基本可以判定，丁村坝电站基本保持着原有库容，将上游来水全部下泄。表 3丁村坝电站7 月15 日凌晨闸门开度及库水位情况时间闸门操作内容1#(m)2#(m)3#(m)库水位(m)备注0 050.5698.890 500.8698.911 501.3698.932 301.5698.682 503.5698.703 053.5698.723 203.0698.803 15 拉响警报3 304.0698.833 356.0698.873 417.5698.903 506.0698.954 100.5698.604 251.0698.584 351.0698.547 02关闭698.507 08生态基流698.497 10关闭698.475.3.45.3.4乐英电站乐英电站乐英电站 7 月 15 日凌晨闸门开度见表 4，因为该电站只有整点库水位记录，和闸门操作时间不完全对应，将库水位另外统计见表 5。从表 4可以看出，在接到上游来水量通知后拉响警报，随后 2 35 开始打开泄洪闸泄洪。在只开启一个闸门 3m 的情况下运行约 1h 之后，同时开启三个泄洪闸门至 8m，并打开冲沙闸。从 3 424 40 约1h 的时间一直保持三个闸门 8.0m 开度的闸门泄洪，再根据表 5，3 10 接川王宫通知花滩下泄3000m3/s。4 40 开始逐步关闭闸门，下泄流量减少。表 4乐英电站 7 月 15 日凌晨闸门开度情况时间闸门操作内容1#(m)2#(m)3#(m)4#(m)备注2 30拉响警报2 353.03 428.08.08.01#冲沙闸开 4m4 118.08.08.01#冲沙闸开 2m4 408.08.04.01#冲沙闸关闭4 595.08.04.05 084.08.04.05 181.08.04.05 251.08.0关闭5 403.08.06 015.08.06 258.08.06 448.00.08.07 44关闭关闭8.09 033.59 194.5表 5 统计了乐英电站 7 月 15 日凌晨 1 000112023.No.3四 川 水 利至上午 8 00 的库水位。统计的整点时间内，4 00 水位最高达 651.49m，相对 1 00 的库水位650.41m 上涨 1.08m。整体来看库水位变化比较平缓，但是荥经河属于山区性河流，暴雨形成的洪水具有陡涨陡落的特性，间隔 1h 的记录可能存在错过更高(低)值的可能。表 5乐英电站 7 月 15 日凌晨库水位及下泄流量情况时间操作内容库水位(m)备注1 002 003 004 005 003 006 007 008 002 26 下泄 100m3/s;2 36 下泄 300m3/s;3 41 申请 1#、2#停机恢复天然河道;4 04 通 知 飞 仙 关 下 泄2600m3/s 左右;4 36 将 1#、2#开机升复合至1.5 万 kW;5 34 1#、2#停机650.41650.61651.11651.49650.46650.94650.51650.79650.592 18 接川王宫通知下泄50m3/s;2 29 接川王宫通知恢复天然河道;3 08 丁村坝通知恢复天然河5.3.55.3.5飞仙关电站飞仙关电站飞仙关电站 7 月 15 日凌晨闸门开度和库水位见表 6。从表 6 看出 0 00 冲沙闸已开始开启，0 34 开始开启 3#泄洪闸，此时库水位为621.87m，随后逐渐增大闸门开启尺寸，至 3 05五个泄洪闸门已全部开启并且一直增大闸门开度到 4 35 最大，1#5#泄洪闸开启尺寸分别为10.0m、9.0m、15.0m、15.0m、10.0m。表 6飞仙关电站7月15日凌晨闸门开度及库水位情况时间冲沙闸操作泄洪闸操作内容1#(m)2#(m)1#(m)2#(m)3#(m)4#(m)5#(m)库水位(m)0 000.1621.760 060.5621.740 201.5621.790 341.51.5621.870 471.54.0622.021 001.54.0621.941 131.54.04.0621.941 311.54.04.04.0621.941 491.54.05.04.04.0622.172 001.54.05.04.04.0622.072 151.54.05.04.04.0621.852 481.54.05.04.04.05.0621.793 001.54.05.04.04.05.0621.883 051.54.05.05.04.04.05.0621.953 211.54.05.05.08.04.05.0621.914 001.54.05.05.08.04.05.0621.674 061.54.05.09.08.08.05.0621.724 201.54.010.09.08.08.05.0622.614 241.54.010.09.08.08.010.0622.974 301.54.010.09.015.08.010.0622.974 351.54.010.09.015.015.010.0622.904 511.54.010.09.015.015.010.0622.435 001.54.010.09.015.015.010.0622.275 301.54.010.09.015.015.010.0620.006 001.54.010.09.015.015.010.0617.94从库水位统计可以看出:5 00 之前库水位一直比较平稳变幅较小，但是 5 00 之后库水位迅速下降，5 00 6 00 一小时库水位降低4.33m。根据前文对上游电站和来水量分析，4 00 之前上游已经达到洪峰。飞仙关电站 4 35才开启泄洪闸开度到最大导致青衣江河道流量增加较快。5.45.4飞仙关上游来水分析飞仙关上游来水分析由于从飞仙关电站下游开始，进入青衣江干流，且从飞仙关电站到下游多营坪水文站区间没有大支流支沟汇入，因此主要分析飞仙关电站上游各支流的来水过程。由于荥经河、天全河、宝兴河水文监测站点到飞仙关电站之间来水都会受到电站的调蓄影响，因此选取各支流上电站出库流量对飞仙关电站入库进行演算(见表 7)，再加上区间产流(约 600m3/s)通过洪水传播时间演算到飞仙关断面，作为飞仙关电站的入库流量;多营坪水文站的监测流量认为是飞仙关电站的下泄流量从而进行出入库对比(见图 5)。表 77 月 15 日凌晨飞仙关电站上游来水情况时间荥经河(川王宫电站)(m3/s)天全河(切山电站)(m3/s)宝兴河(铜头电站)(m3/s)芦山河(芦山水文站)(m3/s)0 00100300150800 30100450150901 001006301501041 301109901501752 0012013501502462 3014012702005003 0052011902367663 3092010003029004 00156080025010304 3022007002308905 003160600200762图 515 日 06 时飞仙关电站上游断面来水与多营坪水文站流量过程通过分析计算，从图 5 可以看出飞仙关入库和出库之间还存在约 300m3/s 的流量缺口，初步判定 7 月 15 日凌晨青衣江洪水陡涨可能受到电111屠 胜，罗咏涛，雷德洪:多营坪水文站“715”洪水成因分析2023.No.3站调蓄的影响。6结语青衣江洪水属陡涨陡落型，洪水过程较短，洪峰持续时间短暂，峰型为尖瘦形。本次洪水过程形成的主要原因有上游降雨产汇流及上游电站调蓄影响所致。因此应加强电站和水文部门合作，建立完善的预警预报系统，提高电站对来水判断的精度，提高效益，避免人为造峰。参 考 文 献 1 朱晓元，张留柱，姚永熙水文测验实用手册 M 北京:中国水利水电出版社，20135 2 王 俊，王建群，余达征现代水文监测技术M 北京:中国水利水电出版社，201612作者简介:屠 胜(1973)，男，四川雅安人，工程师，从事水文勘测工作;罗咏涛(1984)，男，四川雅安人，助理工程师，从事水文勘测工作;雷德洪(1992)，男，四川雅安人，助理工程师，从事水文勘测工作。(上接第 66 页)在喷表面和找平时应适当加大喷射距离，此时以100cm 左右为宜，使料束分散，厚度均匀，喷射面光滑平整。(4)一般混凝土喷射完成 2h 后，开始洒水养护，养护时间不少于 10d，防止产生裂缝。2.62.6防腐处理防腐处理混凝土的腐蚀破坏是由于混凝土直接暴露在自然环境和使用环境中，尤其是海边复杂潮汐环境，使混凝土长期处于干湿交替状态，在各种外部物理、化学作用及材料内部因素的作用下，混凝土内的某些成分发生反应1。厦门某码头混凝土频繁干湿交替，在修复完成后，采用在修复层表面进行整体防腐处理。本项目混凝土表面涂层系统由底层、面层配套涂料涂膜组成，桩基及部分墩台处于浪溅区，受潮涨潮落的影响，部分区域会被海水浸泡。选择具有良好的耐碱性、耐蚀性、湿固化、耐老化、附着力强等性能的防腐材料。主要施工要点如下:(1)涂装前用水泥砂浆或与涂层涂料相容的填充料修补蜂窝、麻面等明显的缺陷，使处理后的混凝土表面具有较高的强度，具有良好的平整度。(2)海边环境施工，防腐涂装前需用淡水对基面进行冲洗，待基面干燥后进行防腐涂层施工。(3)混凝土防腐涂层需在海水淹没前凝固，严禁在雨天施工。3加固处理效果厦门某码头实践证明，根据受潮汐影响混凝土的不同病害情况，结合以上几种处理方法，尤其是灌浆法结合碳纤维布加固处理技术的应用，对常见的混凝土裂缝缺陷处理起到了良好的效果，粘贴钢板加固法延长了混凝土结构使用年限，保障了建筑物在使用过程中的安全稳定，提高了建筑物耐久性。本项目已施工完成一年之久，经过一段时间潮起潮落干湿交替外部环境影响，码头未出现新增病害现象，加固效果显著，码头运营良好，保障了建筑物安全，延长了使用寿命。4结语受海边潮汐影响的结构混凝土由于长期处于干湿交替的海水环境中，相比于内陆混凝土结构，受到腐蚀的程度要大，混凝土结构难免出现缺陷，一旦发现缺陷，应及时采取有效的补救措施进行加固。加固前，先了解混凝土缺陷位置、严重程度、形成机理、病害原因等情况，采取针对性加固措施，做到经济、可靠、安全、有效，可操作性地处理海边混凝土结构缺陷，处理后可以有效提高结构耐久性，延长使用寿命。参 考 文 献 1 赵善芬钢筋混凝土结构的腐蚀及防护措施J 水运工程，2006(08):4448DOI:1016233/jcnkiissn10024972200608010 2 JTS 3112011，港口水工建筑物修补加固技术规范 S 北京:人民交通出版社，2010作者简介:李文书(1973)，男，重庆南川人，工程师，主要从事水利水电工程施工技术管理工作。211