潰壩洪水

大壩或其他擋水建築物、擋水物體突然潰決，發生水體突泄所形成的洪水。因地震、滑坡或冰川堵塞河道壅高水位後，堵塞處突然崩潰引發的洪水，也常劃入潰壩洪水。

① 潰壩的發生和潰壩洪水的形成屬於非正常和難於預測的事件。突然失去阻攔的水體常以立波的形式向下遊急速推進，水流洶湧湍急，時速常達20～30km以上，下游臨近地區，難以防護。②洪峯高、水量集中。洪水過程變化急驟。最大流量即產生在壩址處，出現時間在壩體全潰的瞬間稍後，庫內水體常常在幾小時內泄空。

分自然和人為兩大因素。如超標準洪水、冰凌、地震等導致大壩潰決屬於自然因素。設計不周、施工不良、管理不善、戰爭破壞等導致大壩潰決屬於人為因素。

潰壩洪水的洪峯流量、運動速度、破壞力遠遠大於一般暴雨洪水或融雪洪水。其破壞能力與庫蓄水體、壩前上游水深、水頭、潰決過程及壩址下游河道的兩岸地形有密切關係。潰前庫蓄水體越大，壩址水頭越高，破壞力也越大。潰壩洪水造成的災害往往是毀滅性的。例如1933年岷江上游迭溪地震，坍塌的石方堵塞岷江達45d（天）,使上游出現深約100m的湖泊，其後擋水體部分潰決，水體突然泄放,衝去灌縣的一條街,使流經成都平原的岷江金馬河段改道。1975年 8月淮河上游大水，沖毀板橋、石漫灘兩座大型水庫,淹地1500萬畝,沖毀京廣鐵路82km，中斷運輸18d。又如1976年6月5日,美國的蒂頓土壩，在首次蓄水時由於壩的右側底部發生管湧導致潰決，使庫內3.03億立方米水體突然下泄，淹沒壩下游780平方公里，其中耕地60萬畝，洪水摧毀愛達荷州的雷克斯堡和休格兩座城鎮，死亡14人，25000人無家可歸,損毀鐵路51km，損失10億美元。

①目的：估算潰壩洪水的大小對下游影響範圍和到達下游的時間，為潰壩洪水的防範提供依據。

②內容：分析研究水庫失事時壩址上下游水流狀態和可能的決口形式，計算壩址處最大流量及洪水過程線、潰壩洪水在下游的沿程水位和流量過程線。對梯級水庫還應計算上游水庫失事對下游水庫的影響，及可能造成連鎖反應的後果。

③方法：可分為數學模型、物理模型和兩者結合等三種類型。在通常情況下采用數學模型進行分析計算；對壩下游影響重大、潰壩會造成嚴重損失的大壩要採用物理模型進行模型試驗，或採用數學模型分析與物理模型試驗結合進行研究。

④大壩的潰決形式與壩址最大流量計算：大壩的潰決形式可分為全潰或局部潰(見圖)、瞬時潰或逐漸潰等類型。對瞬時全潰、潰前下游水深較小時,採用裏特爾-聖維南法計算壩址最大流量。對瞬時全潰、潰前下游水深較深時，建立上下游相對壩址處的水流連續性方程和動力方程（波額方程），聯解計算壩址最大流量。對瞬時局部潰決，其潰口斷面流態類似寬頂堰，分別繪製潰口處水深與下泄堰流曲線及水深與庫區下泄補給水量曲線，兩者的交點即所求的壩址最大流量。

⑤潰壩洪水過程計算：壩址處潰壩洪水過程線與潰前上下游水位、庫蓄潰泄水體、入庫流量、大壩的缺口類型和尺寸以及潰壩最大流量有關。一般採用在模型試驗的基礎上分析出來的概化過程線，推求近似的潰壩洪水過程線。對壩址上下游地形資料齊全可用河渠非恆定流分析計算中的動力方程和連續方程，加正負波向上下游推進的波額方程為邊界條件逐時計算。

⑥潰壩洪水向下遊推進的演變過程計算：潰壩洪水向下遊推進波前為不連續波，除波前的下邊界應滿足波額流動方程外，其餘內容與一般河渠漸變非恆定流（見明渠非恆定流）的計算方法相同。

壩體或擋水物體潰決的原因，分自然的和人為的兩大類， 如超標準洪水、 冰凌、地震等屬於自然因素；設計不周、 施工不良、管理不善、 戰爭破壞等， 則屬於人為因素。潰壩洪水的大小，可用庫蓄潰泄水體、壩址最大瞬時流量、 壩下游沿程最大波高或最高水位表示、它們與潰壩時的庫水位、蓄水量、壩下游水位、壩體缺口形狀和大小等有關， 其壩址處水體突泄流量過程線，還受水庫形狀和潰泄水時段內入庫流量的影響。潰壩洪水的破壞力與庫蓄水體、壩前(上游)水深及壩址上、下游的河道和兩岸地形等有密切關係。 ^[1] 

壩瞬時全潰時水流過程如圖1。潰壩初瞬壩上游水位陡降，形成逆流負波向上遊傳播，相應水量下泄，波形隨時間逐漸展平;壩下游水位陡漲，形成順流正波，常出現立波(不連續波)，水急浪大，伴有波的折射、反射、疊加和漩滾以及強烈的泥沙運動;經過較長河段的槽蓄及河道阻力作用，立波不斷衰減而消失。瞬時潰壩最大流量出現在潰壩初瞬，其流量過程線成下凹形退水曲線，潰壩洪水波向下遊傳播的總趨勢是不斷坦化。逐漸潰壩最大流量一般出現在最終潰口形成的瞬時。當潰口尺寸相等時，漸潰最大流量要小於瞬潰的數值，且洪水過程線較瞬潰的平緩。 ^[2] 

19世紀和20世紀初已有人研究潰壩最大流量的計算，如瑞特(Ritter)、肖克利契(Schocklitsh)等就提出潰口最大流量計算公式。根據水量平衡推求潰壩流量過程線，然後進行下游河道演進計算的方法屬於半經驗半理論的簡化計算方法。20世紀40年代到50年代Re (1946)、Dressler (1954)等根據聖維南方程組(當瞬潰時加入立波公式)用特徵差分或有限差分等數值計算求解。60年代以來中國的潰壩洪水計算也有長足的發展，一方面對簡化算法進一步完善，同時對詳算法進行深入研究，山區河道一維不恆定流方法及平原區漫流潰壩的平面二維不恆定流潰壩洪水計算都已成功運用到工程規劃和設計中。詳算法可以從水庫回水末端一直到水庫下游邊界作為一個整體進行計算，而不必如簡算法那樣分潰壩最大流量、壩址流量過程線及下游河道演進3步進行計算。堤防潰決與潰壩機理是相似的，故潰壩洪水計算同樣適用於堤防潰決洪水計算。 ^[2] 

控制潰壩首先應對壩精心設計、嚴格施工、保證質量、完善運行管理。對自然因素潰壩主要是加強觀測和預報。當壩出現異常時，應及時降低庫水位騰空庫容，可有效減少潰壩最大流量及潰壩洪量。設計應做出各種潰壩情況的洪峯到達時間及淹沒範圍方案。對於壩下游應建立預警通信系統，當潰壩時，及時預報組織撤退轉移，使災害降到最低限度。 ^[2]