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        長江不同潰口潰堤風險分析

        2022-08-31 08:25:00魏建華
        陜西水利 2022年8期
        關鍵詞:潰堤九連圩區(qū)

        魏建華

        (江西省安瀾工程咨詢有限公司,江西 南昌 330001)

        1 引言

        河流潰堤具有較為嚴重的影響后果,潰堤后洪水流量大、速度快,將造成經濟損失、人員傷亡[1-3]。因此,分析潰口潰決風險是十分必要的,可為防洪排澇規(guī)劃、設計、實施提供參考。水動力模型方法是研究洪水風險的常用方法,通過區(qū)域水文參數的確定,可模擬分析洪水過程,計算結果較為可靠,計算速度快,在眾多工程應用中取得了良好的應用效果[4-7]。長江是我國重要的河流,沿線城鎮(zhèn)經濟發(fā)達、居民眾多,一旦發(fā)生潰堤將造成不可估量的損失。

        2 長江1954 年100 年一遇洪水

        以1954 年,長江發(fā)生100 年一遇洪水為計算工況,考慮長江在安定街、二壩鎮(zhèn)、臨江站、黃山寺4 處位置發(fā)生潰堤。1954 年百年一遇洪水流量過程見圖1。為了研究長江不同潰口的潰堤風險,采用一維、二維水動力模型進行分析,根據目前常用的水動力模型計算方法,計算區(qū)域按糙率分區(qū)處理[8-10],不同地形地貌特征糙率取值見表1。

        圖1 1954 年100 年一遇洪水流量過程

        表1 糙率分區(qū)表

        3 不同潰口潰堤風險分析

        3.1 安定街潰堤

        安定街潰口位于左堤,潰口寬度采用600 m,安定街潰決時洪水水位13.168 m。潰口流量峰值11257.56 m3/s,潰堤后河道水位最大降低1.167 m。

        圖2 安定街潰堤水位及流量過程

        潰決后洪水演進過程分析:

        潰堤1 天,長江洪水淹沒西河上游右岸的練塘圩、西二十四圩等圩區(qū),洪水前鋒漫過西河堤防到達永安河右岸圩區(qū),同時由于西河堤防的導水作用,洪水沿西河向下游演進進入上九連圩。

        潰堤5 天,洪水向西淹沒黃陂湖;向北淹沒西大圩東大圩及永安河右岸圩區(qū);向東繼續(xù)演進淹沒上下九連圩,由于西河堤防及裕溪河堤防的擋水作用,上下九連圩積水加深。

        潰堤10 天,洪水漫過西河堤防淹沒官圩、閘圩等無為縣城附近圩區(qū);漫過裕溪河右堤進入裕溪河,由于受裕溪河河道的導水作用,洪水在蟹子口處向右岸滿溢,淹沒楊柳圩進入和縣江堤保護區(qū)。

        潰堤20 天,洪水向北沿長江左岸圩區(qū)演進到含山縣、和縣;同時洪水沿裕溪河向裕溪河上游推進,在巢湖市洪水將漫過堤防,進入巢湖,之后巢湖保護區(qū)范圍內淹沒水深趨于穩(wěn)定。

        根據水動力模型計算的淹沒水深圖可知,安定街潰堤后長江洪水淹沒區(qū)主要分布在無為縣、含山縣、和縣圩區(qū),這些圩區(qū)高程多在5 m~7 m,淹沒水深超過4 m,危害極大。

        根據水動力計算結果,洪水模型進洪時長648 h,進洪量80.16 億m3,安定街潰決后,淹沒面積約為2744.57 km2,其中,最大水深7.42 m,平均最大水深4.05 m。

        圖3 安定街潰口潰口20 天淹沒范圍

        3.2 臨江站潰堤

        臨江站潰口,潰決寬度600 m,潰決時洪水水位12.002 m。潰口流量峰值7531.06 m3/s,潰堤后河道水位最大降低0.98 m。

        圖4 臨江站潰堤河道水位及流量過程

        臨江站潰堤后洪水演進過程分析:

        潰堤1 天,由于西河堤防阻擋,上下九連圩積水不斷加深,洪水向上下九連圩演進,直至到達裕溪河堤防,由于裕溪河堤防導流,洪水向二壩鎮(zhèn)方向推進。

        潰堤5 天,上下九連圩積水不斷加高,直至超過西河堤防,之后將淹沒西河下游左岸圩區(qū);同時,洪水將漫過堤防匯入裕溪河,向裕溪河右岸滿溢,淹沒楊柳圩。

        潰堤10 天,洪水向裕溪河右岸滿溢,淹沒楊柳圩,之后沿后河牛屯河左岸圩區(qū)經過含山縣、和縣到達和縣江堤保護區(qū);然后洪水繼續(xù)沿裕溪河推進,在河道上游向兩岸滿溢,下游漫過左堤進入練鋼圩。

        潰堤20 天,洪水沿長江左岸圩區(qū)推進,洪水前鋒已到達和縣香泉鎮(zhèn);同時裕溪河兩岸滿溢洪水將淹沒清溪河圩區(qū),并不斷向西演進,進入東大圩,此時,洪水前鋒到達黃陂湖,之后淹沒范圍及淹沒水深趨于穩(wěn)定。

        根據水動力計算結果,洪水模型進洪時長552 h,進洪量65.36 億m3,臨江站潰堤后淹沒面積2461.91 km2,最大水深6.987 m,平均最大水深3.38 m。

        圖5 臨江站潰口20 天淹沒范圍

        3.3 二壩鎮(zhèn)潰堤

        二壩鎮(zhèn)潰口,寬度600 m,潰決時洪水11.166 m。潰口流量峰值7044.994 m3/s,潰口后河道水位最大降低1.01 m。

        圖6 二壩鎮(zhèn)潰堤河道水位及流量過程

        二壩鎮(zhèn)潰堤后洪水演進過程分析:

        潰堤1 天,洪水將淹沒上、下九連圩,并且積水不斷加深,在裕溪河堤防和西河堤防的阻水和導水作用下,潰堤后洪水向上九連圩演進。

        潰堤5 天,洪水演進至上九連圩,在西河堤防的阻水作用下,上、下九連圩積水不斷加深,之后洪水漫過西河堤防,將淹沒官圩、閘圩等西河下游左岸圩區(qū),漫過裕溪河右堤進入裕溪河,洪水在蟹子口處向右岸滿溢,進入楊柳圩。

        潰堤10 天,西河下游左岸圩區(qū)積水加深,裕溪河左岸楊柳圩積水加深。

        潰堤20 天,洪水沿后河牛屯河左岸圩區(qū)演進到含山縣、和縣,進入和縣江堤保護區(qū),之后淹沒范圍及淹沒水深趨于穩(wěn)定。

        根據淹沒水深圖可知,洪水淹沒區(qū)主要分布在無為縣圩區(qū)以及含山縣部分圩區(qū),這些圩區(qū)高程多在5 m~7 m,淹沒水深超過2.5 m。

        根據水動力計算結果,洪水模型進洪時長360 h,進洪量31.11 億m3,二壩鎮(zhèn)潰堤后淹沒面積1648.86 km2,平均最大水深2.66 m,最大水深5.81 m

        圖7 二壩鎮(zhèn)潰口20 天淹沒范圍

        3.4 黃山寺潰堤

        黃山寺潰口,寬度600 m,潰決時洪水水位10.736 m。潰口流量峰值7221.82 m3/s,潰口后河道水位最大降低0.78 m。

        圖8 黃山寺潰堤河道水位及流量過程

        黃山寺潰決后洪水演進過程分析:

        潰堤1 天,在裕溪河堤防、牛屯河堤防的阻水作用下,洪水淹沒練鋼圩且積水不斷加深。

        潰堤5 天,洪水漫過牛屯河堤防淹沒部分鄉(xiāng)鎮(zhèn),前鋒到達和縣。

        潰堤10 天,淹沒區(qū)水深加深。前鋒到達香泉鎮(zhèn)。

        潰堤20 天,淹沒楊柳圩,之后淹沒范圍及淹沒水深趨于穩(wěn)定。

        根據水動力計算結果,洪水模型進洪時長384 h,進洪量27.41 億m3,黃山寺潰堤后淹沒面積903.47 km2,最大水深4.95 m,平均最大水深2.98 m。

        圖9 黃山寺潰口20 天淹沒范圍

        表2 長江潰堤洪水各方案風險信息統計表

        4 結論及建議

        利用水動力模型方法模擬分析長江不同潰口潰堤后的洪水過程,以1954 年,長江發(fā)生的100 年一遇洪水為計算工況,考慮長江在安定街、二壩鎮(zhèn)、臨江站、黃山寺4 處位置發(fā)生潰堤。通過同一量級洪水不同潰口淹沒范圍對比得知,安定街潰口、臨江站潰口、二壩鎮(zhèn)潰口、黃山寺潰口淹沒范圍依次減小,但洪水影響范圍包括多個鄉(xiāng)鎮(zhèn),影響范圍廣,將造成極為嚴重的經濟損失。

        建議在后期的工作中,加強堤防工程的監(jiān)測、預警工作,做好防洪規(guī)劃,采取相關措施,提高堤防安全性,保障沿線居民的安全。

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