徐子軒

摘 要：以清遠(yuǎn)市井坑塘水庫(kù)主壩為工程實(shí)例，推求水庫(kù)潰壩洪水及演進(jìn)過(guò)程，確定潰壩洪水淹沒(méi)范圍，為確保水庫(kù)下游人民群眾的安全，以及評(píng)估潰壩對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響提供重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水庫(kù);潰壩;下游;農(nóng)業(yè);影響

文章編號(hào)：1004-7026（2019）14-0039-02? ? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：F323.2? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1? 工程概況

井坑塘水庫(kù)位于清遠(yuǎn)市清城區(qū)，壩址以上集雨面積1.14 km2，干流河長(zhǎng)0.86 km，平均河床坡降3.15%。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。水庫(kù)主壩為均質(zhì)土壩，壩頂軸線長(zhǎng)180 m，最大壩高10.1 m。水庫(kù)正常蓄水位18.50 m，校核洪水位19.88 m，總庫(kù)容144.0萬(wàn)m3。

井坑塘水庫(kù)無(wú)生活、工業(yè)用水供水功能，僅有農(nóng)田灌溉功能，是一座灌溉、防洪等綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮?kù)工程。水庫(kù)灌溉與供水調(diào)度任務(wù)主要是在滿足防洪調(diào)度的前提下，保證灌溉需求，主要擔(dān)負(fù)清遠(yuǎn)市清城區(qū)東城街道平塘村委會(huì)的農(nóng)田灌溉任務(wù)，設(shè)計(jì)灌溉面積186.7 hm2，實(shí)際灌溉面積100 hm2。

2? 潰壩分析計(jì)算

2.1? 水庫(kù)潰壩型式

井坑塘水庫(kù)位于低丘區(qū)，大壩為均質(zhì)土壩，散粒體結(jié)構(gòu)，整體性較差，且主壩較長(zhǎng)，丘陵區(qū)水庫(kù)一般僅潰決主要部分，即為橫向局部潰壩。出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，整個(gè)過(guò)程比較短暫，水庫(kù)潰壩按瞬時(shí)局部潰壩進(jìn)行處理。

2.2? 壩址最大潰壩流量計(jì)算

壩體瞬時(shí)局部潰壩時(shí)，壩址處最大潰壩流量采用里特爾（A.Ritter）公式[1]進(jìn)行計(jì)算。

式中：Qm為潰壩時(shí)壩址處最大流量;λ為流量參數(shù);B為壩址斷面的平均寬度;h0為潰壩前的壩前水深，取校核洪水位水深;b為缺口寬度。

流量參數(shù)見(jiàn)下式。

式中：m為河槽或缺口形狀指數(shù)，本次按二次拋物線取m=1.5，計(jì)算得流量參數(shù)λ=0.23。

土壩潰壩決口寬度b值，根據(jù)黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院公式計(jì)算。

式中：k為與壩體土質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，本次按壤土取值約為1.3;W為潰壩時(shí)蓄水量。計(jì)算得土壩潰壩決口寬度b=52.4 m。

根據(jù)上述潰壩洪水計(jì)算方法可計(jì)算出，潰壩洪水最大潰壩流量Qm=1 647 m3/s。

2.3? 潰壩洪水沿程演進(jìn)估算

2.3.1? 水庫(kù)下游控制斷面的潰壩最大流量

水庫(kù)潰壩洪水向下游演進(jìn)時(shí)，下游控制斷面潰壩最大流量有一定削減，其流量計(jì)算采用李斯特萬(wàn)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

式中：QLm為當(dāng)潰壩最大流量演進(jìn)至距壩址為L(zhǎng)處時(shí)，在該處出現(xiàn)的最大流量;L為距壩址的距離;v為河道洪水期斷面最大平均流速，平原區(qū)取1.0～2.0 m/s;K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，平原區(qū)取0.9。

2.3.2? 潰壩洪水傳播時(shí)間和流量過(guò)程線

黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，根據(jù)實(shí)驗(yàn)求得潰壩洪水傳播時(shí)間及概化流量過(guò)程線如下。

（1）洪水起漲時(shí)間計(jì)算公式。

式中：t1為洪水起漲時(shí)間;K1為系數(shù)，范圍為0.65×10-3～0.75×10-3，取平均值0.7×10-3;h為潰壩洪水到達(dá)前下游計(jì)算斷面的平均水深，取1.0 m。

（2）最大流量到達(dá)時(shí)間計(jì)算公式。

式中：t2為最大流量到達(dá)時(shí)間;K2為系數(shù)，范圍為0.8～1.2，取1.2;hm為最大流量的平均水深，根據(jù)河道斷面水位流量關(guān)系插補(bǔ)。

（3）洪水消退時(shí)間計(jì)算公式。

水庫(kù)潰壩洪水向下游演進(jìn)相關(guān)計(jì)算成果見(jiàn)表1。

3? 潰壩風(fēng)險(xiǎn)及影響分析

清遠(yuǎn)市井坑塘水庫(kù)建成至今，在水位正常消落中均沒(méi)有出現(xiàn)不良地質(zhì)問(wèn)題。水庫(kù)潰壩時(shí)，因水庫(kù)水位驟降、劇烈震動(dòng)等，可能會(huì)造成水庫(kù)上游局部已經(jīng)全風(fēng)化的邊坡發(fā)生滑動(dòng)或坍塌。根據(jù)水庫(kù)潰壩洪水沿程演進(jìn)估算結(jié)果，可劃出壩址下游洪水淹沒(méi)范圍，對(duì)潰壩進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。主壩潰壩后，淹沒(méi)面積為1.8 km2（估算到大學(xué)城涌河口），共涉及5個(gè)自然村、7所學(xué)校以及市政道路、設(shè)施等，影響人口約5.8萬(wàn)人、農(nóng)田約133.3 hm2。一旦井坑塘水庫(kù)潰壩，巨大的水流將會(huì)把影響范圍內(nèi)的河段兩岸變成一片澤國(guó)，農(nóng)田及作物會(huì)被沖毀，該地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)將遭受巨大的打擊和威脅。

參考文獻(xiàn)：

[1]李煒.水力計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.