SHANXI WATER RESOURCES
天鎮縣孤峰山水庫潰壩問題的探討與研究
史鵬飛
（山西省防汛抗旱保障中心，
山西太原
043100）
［摘要］孤峰山水庫位于山西省大同市天鎮縣縣城南約10km 的孤峰山腳下，控制流域面積291.2km 2，總庫容2115萬m 3，是一座以防洪為主，兼顧農業灌溉的中型水利樞紐工程。為提高孤峰山水庫突發事件應對能力，文章對水庫潰壩時壩址最大潰壩流量、潰壩下游流量、潰壩洪水傳播時間等導致的水庫防汛安全重大險情威脅的問題進行了分析計算，提出了潰壩應急逃生方案。
［關鍵詞］水庫；流域面積；輸水洞［中圖分類號］TV122+.4
［文獻標識碼］C
［文章編號］1004-7042（2020）10-0030-03
孤峰山水庫位于山西省大同市天鎮縣縣城南約10km 的孤峰山腳下，控制流域面積291.2km 2，總庫
容2115萬m 3，是一座以防洪為主，
兼顧農業灌溉的中型水利樞紐工程。水庫興建于1958年，1960年大壩
攔洪蓄水，投入運行，1961年7月完成左右壩端輸水
灌溉涵洞；1964年完成溢洪道工程；1966年改造東輸水洞為有壓輸水洞，內砌鋼板，直徑1.5m ，出口設閥
門；1975年由于水庫淤積嚴重，
又興建了沖沙閘。為了提高孤峰山水庫突發事件應對能力，針對因突發事件導致的影響孤峰山水庫防汛安全的重大險
情威脅，對水庫潰壩問題進行研究。切實做好水庫遭遇突發事件時的防洪、搶險、調度和險情搶護工作，力保水庫工程安全，最大程度地保障人民群眾生命財產安全。1
工程概況
孤峰山水庫樞紐由主壩、
副壩、溢洪道、沖沙泄洪洞、深孔泄洪閘和東、西灌溉洞等六部分組成，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，防洪標準為100年
一遇洪水標準設計，1000年一遇洪水標準校核。水庫
死水位1072.204m 、正常蓄水位1089.17m ，設計洪水位1089.91m ，校核洪水位1091.94m 。水庫調度運行方式為：正常運行時壩前水位汛期不超過設計汛限
水位1087.93m ；目前由于庫區淤積嚴重，近期汛限水位1072.204m ，即空庫度汛；非汛期壩前最高水位不
超過正常蓄水位1089.17m 。主壩為粘土斜墻土壩，最大壩高25.2m ，壩頂高程1092.904m ，壩頂長507m ，壩
頂寬8.9m ，壩頂設防浪墻，防浪墻頂高程1093.904m 。副壩為粘土斜墻土壩，最大壩高8.0m ，壩頂高程1093.805m ，壩頂長80m ，壩頂寬8.9m 。在除險加固
中，水庫壩基、壩肩及建筑物結合處未進行防滲、防漏處理。目前壩后泄洪洞沖坑處依然有涌水現象。
溢洪道位于大壩左岸，為開敞式寬頂堰，無控制設施，堰頂高程1088.104m ，寬50m ，長123m ，縱坡
為11.3%，末端為差動式挑流鼻坎，高低齒挑射角分別為25°和35°，底板為混凝土襯砌，
側墻為漿砌石，設計泄量459m 3/s ，最大泄量583m 3/s 。
2
工程運行特性
沖沙泄洪洞位于溢洪道右側80m 處，是一座
直徑為3.3m 的鋼筋混凝土壓力圓洞，進口底高程
1072.204m ，進口設進水塔，
裝有4.28m ×3.7m 的平面鋼板工作閘門和檢修閘門各一扇，
工作門采用100t 單吊點卷揚式啟閉機啟閉，
檢修門采用2×40t 雙吊點卷揚式啟閉機啟閉，泄洪洞長66.7m ，縱坡1%，出口
為挑流消能，設計泄量131.2m 3/s ，最大泄量139.4m 3/s 。
深孔泄洪閘位于大壩右壩肩，主要建筑物有閘室、泄槽、消力池、護坦、
海漫等。進口底高程1072.204m ，
設6m ×6m 潛孔弧形鋼閘門控制，閘門采用2×40t 雙吊點卷揚式啟閉機啟閉。泄槽寬6~
10m ，工程全長429m ，出口為底流消能。設計泄量
487.8m 3/s ，最大泄量524.35m 3/s 。閘室段布置在壩軸
線右端緊靠山體一側，基礎完全座于基巖上，安全可靠。
東灌溉洞位于大壩右岸，
深孔泄洪閘左側，進口設進水塔，裝有1.5m ×1.5m 鑄鐵平板工作和檢修閘門各一扇，采用手電兩用20t 螺桿啟閉機啟閉。涵洞
為直徑1.5m 的鋼管壓力圓洞，長92.8m ，進口底高程
山西水利
1076.904m ，出口底高程1075.704m ，縱坡1%，與東
一干渠相接，設計流量19m 3/s ，最大流量19.6m 3/s 。西灌溉洞位于大壩左端，
沖沙泄洪洞右側，洞徑1.0m 。長118m ，進口底高程1072.704m ，出口底高程1070.124m ，縱坡1%，洞后設有直徑1m 的閥門
控制，與西一干相接，設計流量6.4m 3/s ，最大流量6.6m 3/s 。
沖沙泄洪洞的進水塔內裝有4.28m ×3.7m 的平
面鋼板工作閘門和檢修閘門各一扇，
工作門采用100t 單吊點卷揚式啟閉機啟閉，
檢修門采用2×40t 雙吊點卷揚式啟閉機啟閉。
深孔泄洪閘設6m ×6m 潛孔弧形工作門，
設計水頭19.73m ，操作方式為動水啟閉，支鉸高度7.5m 。閘門采用2×40t 雙吊點卷揚式啟閉機啟閉。
東灌溉涵洞進水塔塔筒內裝有1.5m ×1.5m 鑄鐵
平板工作和檢修閘門各一扇，最大工作水頭15m ，采用手電兩用20t 螺桿啟閉機啟閉。
西灌溉涵洞洞后設有直徑1m 的閥門控制。西灌溉涵洞未經改造建設，啟閉設備嚴重老化失修。3潰壩計算
3.1
壩址最大潰壩流量孤峰山水庫為粘土斜墻土壩，潰決一般由漫頂或
滲透破壞（管涌、接觸沖刷）引起，潰決方式多為逐步潰決。但是為了安全，根據潰決原因，可分別采用瞬時全潰、瞬時橫向局部一潰到底兩種情況簡化計算。水庫大壩分為主壩和副壩，主壩壩頂高程1092.904m ，最大壩高25.2m ，壩頂長507m ，防浪墻頂高程1093.904m 。副壩壩頂高程1093.805m ，最大壩高
8.0m ，壩頂長80m 。壩前淤積面高程1088.104m ，
淤積厚度16m 左右。壩址最大潰壩流量Q M 公式如下：
Q M =827
g
√月
b
()
1/4
bH 3/2
式中：B ———壩頂長，m ；
b ———潰壩決口平均寬度，m ；
W ——
—潰壩時蓄水量，萬m 3；H 0———潰壩時壩前水深，m ；
k ———系數，粘土壩取0.65。
孤峰山水庫主壩加副壩總壩長B =587m ，壩前水
深按壩前淤積高程至壩頂高程計，潰壩時最大流量詳見表1。3.2
潰壩下游流量的計算
壩址下游任意斷面最大流量采用以下經驗公式
計算：
Q LM =
W
W Q M +L
vK
式中：Q LM ———壩址下游任意斷面最大流量，m 3/s ；
W ———水庫潰壩時庫容，
萬m 3；Q M ———壩址最大潰壩流量m 3/s ；
L ——
—距壩址的距離，km ；v ———河道洪水期斷面最大平均流速，m/s ；K ———經驗系數。
半山區河道vK 取4.76。3.3
潰壩洪水傳播時間
潰壩洪水比一般洪水的傳播要快得多，
其波速在壩址附近最大，距壩址越遠，波速削減越快。黃河水利委員會水利科學研究所根據實驗求得潰壩洪水傳播
時間計算公式如下：
t 1=K 1
L 1.75
（10-h 0）1.3
W 0.2
H 0.35
t 2=K 2L 1.4W 0.2H 0.50h 0.25
M
t 3=2W Q LM
+t 1
式中：t 1———洪水起漲時間，s ；
t 2———洪峰到達時間，s ；
t 3———洪水消落時間，s ；L ———距壩址距離，m ；
H 0———壩上游水深，m ；
W ———可泄庫容，m 3；
h 0———潰壩洪水到達前下游計算斷面的平均水
深，m ；
K 1———系數，取平均值值0.70×10-3；
K 2———系數，取中間值1.0；
h M ———潰壩最大流量時平均水深，m ；W ———下泄總水量，m 3；
Q LM ———壩址下游任意斷面最大流量，m 3/s 。
項目
單位數值
備注
壩址最大流量Q /（m 3/s ）5730
720瞬時全潰/計算參數
潰決寬度b /m 587
37
瞬時橫向局部潰決
潰壩時蓄水量W /（萬m 3）780壩頂高程1092.904m 對應
庫容壩頂長B /m 587主壩+副壩長
壩前水深H /m 4.8壩頂高程-壩前淤積高程系數k
0.65
粘土取值
表1
孤峰山水庫潰壩流量計算表
設計與施工·2020年第10期
SHANXI WATER RESOURCES
4潰壩應急逃生方案
防汛指揮部根據天鎮縣人民政府指示，
由指揮長發出撤離命令，利用各種新聞媒體和現代通信手段向
社會公布災情，緊急動員，引導和教育災區群眾自覺服從指揮顧全大局，積極配合和支持搶險救災和緊急轉移工作措施的落實。
當潰壩突發事件發生時，
對群眾生命構成嚴重威脅，立即向預先設定的淹沒范圍以外的臨時安置地
點，迅速有序地進行轉移安置。由應急指揮部根據情況決定啟用緊急轉移分隊，組織實施災區群眾安全轉移。
［作者簡介］史鵬飛（1986-），男，2009年畢業于太原理工大學水利水電工程專業，工程師。
［收稿日期］2020-08-13；［修回日期］2020-09-21
序號距離/m Q LM /（m 3/s ）序號距離
/m Q LM /（m 3/s ）序號距離
/m Q LM /（m 3/s ）瞬時全潰局部瞬時全潰局部瞬時全潰局部10
5730720301450017705605929000105046025005320
710
31
15000
1730
560
60
29500
1030460310004960710321550016905506130000102046041500465070033160001650550623050010004505200043806903416500162055063310009904506250041306903517000158054064315009804507300039206803617500155054065320009604408350037206703718000152053066325009504409
400035406703818500149053067330009404401045003380660391900014605306833500930440115000323066040195001430520693400092043012550031006504120000140052070345009104301360002980640422050013805207135000900430146500286064043210001350510723550088043015700027506304421500133051073360008704201675002660630452200013005007436500860420178000256062046225001280500753700085042018850024806204723000126050076375008404201990002400610482350012404907738000830410209500
2320610492400012204907838500830410211000022506005024500120049079390008204102210500219060051250001180480803950081041023110002120590522550011604808140000800410241150020705905326000114048082405007904002512000201058054265001130480834100078040026125001960580552700011104708441500770400271300019105805627500109047085420007704002813500186057057280001080470864250076039029140001810570582850010604608743000750
390
表2
孤峰山水庫壩址下游潰壩最大流量計算結果表
序號轉移目標
轉移至
1西沙河、上吾其、
東沙河、趙小堡、東宋家廠、
西宋家廠、七里墩、閆家園、坨子村
天走路段路八里以南地帶和
南河堡村一帶安置在學校、
鄉政府等公共場所2
縣城西北街、西南街
天走路路八里村以南；南環路以南安全地帶
表猿轉移線路表
