大新水庫不同潰壩高度的洪水演進(jìn)過程模擬研究

張松松，張 衛(wèi)*，國 林，史明志

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)教育部長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究中心，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 哈爾濱 150081)

洪水潰壩問題一直以來是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點問題，大壩一旦潰決將對人們的生命和財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，尤其在極端天氣變化的環(huán)境下，發(fā)生潰壩的風(fēng)險明顯增加。潰壩洪水的演進(jìn)過程受多種因素影響，如潰口形狀、洪水類型、庫容、庫區(qū)長度和寬度、潰決模式等，且潰壩機(jī)理復(fù)雜多變，因此如何在資料缺乏地區(qū)和復(fù)雜的地形條件下對潰壩洪水的演進(jìn)規(guī)律、淹沒范圍、淹沒水深等要素進(jìn)行有效的模擬，并預(yù)測洪水風(fēng)險逐漸成為當(dāng)今研究的熱點。

19世紀(jì)70年代，圣維南提出的圣維南方程組，奠定了潰壩問題水力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)，此后各國學(xué)者在此基礎(chǔ)上對潰壩水流理論進(jìn)行了逐步完善。20世紀(jì)中后期，隨著計算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計算方法的迅速發(fā)展，數(shù)值求解圣維南方程組的黎曼問題逐漸成為研究潰壩問題的主要手段，其中MIKE軟件能較好地模擬潰壩洪水的演進(jìn)過程，在洪水潰壩的研究中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了豐碩的研究成果。在國內(nèi)，周興波等使用MIKE11軟件模擬了堰塞壩潰決洪水流量過程、潰口展寬、侵蝕流速及潰口底高程的沖刷過程，模擬結(jié)果均與實測資料接近；沈洋等以金牛山水庫為例，設(shè)計了洪水和水庫水位多種組合工況，利用MIKE軟件模擬了主壩潰決后洪水在下游的演進(jìn)過程，獲得了淹沒水深、淹沒范圍和流速等洪水風(fēng)險信息；劉娜等為分析超標(biāo)洪水引起閘壩式電站的潰壩現(xiàn)象，利用MIKE11軟件開展了多種組合工況下潰決洪峰流量演進(jìn)計算，得到了各代表斷面的洪峰流量和洪水水位。在國外，Jacob等采用MIKE11軟件對巴拉塔普扎盆地河流進(jìn)行了標(biāo)定，并采用耦合的1D-2D模型對2002年洪水淹沒程度進(jìn)行了模擬；Beden等采用ArcGIS編制了Samsun地區(qū)的地形模型，利用MIKE11軟件模擬了該地區(qū)洪水的演進(jìn)過程，并對洪水風(fēng)險進(jìn)行了定量評估。

大新水庫興建于1971年，1982年竣工，1994年被確定為龍井市飲用水水源地，1997年9月正式供水，成為龍井市的主要供水水源，對龍井市的發(fā)展和居民生活起到了重要作用。由于大新水庫大壩興建至今已有50年，壩體逐漸老化，且該流域夏季降水集中，常有暴雨，受極端天氣的影響較大，該水庫存在潰壩風(fēng)險。潰壩高度與洪水對下游的破壞性存在規(guī)律性的關(guān)系，且潰壩高度是最容易預(yù)估和快速獲得的數(shù)據(jù)，因此本文基于MIKE11軟件建立大新水庫潰壩洪水演進(jìn)過程的一維數(shù)值模型，對不同潰壩高度下潰壩洪水的演進(jìn)過程進(jìn)行模擬計算，并結(jié)合GIS技術(shù)繪制潰壩洪水的淹沒范圍圖，實現(xiàn)洪水淹沒范圍的二維展示，分析不同潰壩高度情況下洪水的演進(jìn)過程和變化規(guī)律，同時根據(jù)模擬結(jié)果對潰壩洪水風(fēng)險進(jìn)行定量評估并提出相關(guān)的防洪建議，以為該地區(qū)潰壩洪水災(zāi)害的預(yù)防和應(yīng)急預(yù)案的制定提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

大新水庫位于吉林省東部龍井市大新村，距離龍井市區(qū)約20 km，在研究區(qū)內(nèi)，水庫下游河水依次流經(jīng)六道河和海蘭河兩條主河道，如圖1所示。該地區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候，冬季漫長而寒冷，夏季短而炎熱，多年平均降水量為522.3 mm。大新水庫兩岸為陡峭山體，植被茂密，水庫主要接受大氣降水和徑流補(bǔ)給，以徑流和蒸發(fā)方式排泄。

圖1 大新水庫河網(wǎng)和典型斷面的構(gòu)建Fig.1 Construction of river network and typical sections in Daxin Reservoir

大新水庫是以防洪、城市供水、農(nóng)田水利灌溉為主，養(yǎng)殖漁業(yè)、種植為輔的一座中型水庫，壩體類型為混凝土重力壩，壩長約430 m、高30 m、頂寬4 m，壩體西端修有溢洪道。大新水庫設(shè)計水庫總庫容為1 637 萬m，興利庫容為1 310 萬m，正常庫容為1 410 萬m，汛前庫容1 137 萬m，設(shè)計洪水為百年一遇洪水，為龍井市區(qū)城市居民用水以及智新、東盛涌2個鎮(zhèn)的農(nóng)用水利灌溉、防汛、抗旱提供了安全保障。

2 潰壩洪水演進(jìn)過程數(shù)值模型的構(gòu)建

本次模擬數(shù)據(jù)來源于“長吉圖經(jīng)濟(jì)區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與區(qū)劃”計劃項目。本文采用MIKE11軟件對大新水庫潰壩洪水的演進(jìn)過程進(jìn)行模擬和計算。MIKE11軟件是研究一維水動力、水質(zhì)、洪水預(yù)報、潰壩等方面的專業(yè)水利軟件，包含降雨徑流(NAM)、水動力(HD)、潰壩(DB)、洪水預(yù)報(FF)和對流擴(kuò)散(AD)等模塊，其中水動力(HD)模塊采用 Abbott六點隱式格式來求解一維河流非恒定流計算方程——圣維南方程組。該方程組遵循垂向積分的物質(zhì)和動量守恒，具有穩(wěn)定性好和計算精度高的優(yōu)點。圣維南方程組如下：

式中：

Q

為流量(m/s)；

q

為側(cè)向入流流量(m/s)；

A

為過水?dāng)嗝婷娣e(m)；

h

為水位(m)；

R

為水力半徑(m)；

β

為動量修正系數(shù)；

g

為重力加速度(m/s)；

n

為糙率系數(shù)；

t

為時間(s)；

x

為距水道某固定斷面沿流程的距離(m)。

本次模擬首先采用MIKE11軟件的水動力(HD)模塊建立大新水庫潰壩洪水演進(jìn)過程的一維數(shù)值模型，再采用洪水潰壩(DB)模塊對該水庫潰壩產(chǎn)生的非穩(wěn)定流洪水流量進(jìn)行計算。

2.1 河網(wǎng)文件的構(gòu)建

由于六道河和海蘭河的支流流量相對大新水庫潰壩洪水流量非常小，因此本次模擬中忽略支流的影響，只考慮六道河和海蘭河干流，模擬河道總長度為40 600 m。將帶有等高線的ArcGIS底圖導(dǎo)入MIKE11軟件，設(shè)定模擬范圍，軟件自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分，見圖1。

2.2 斷面文件的構(gòu)建

考慮到空間步長及模型的穩(wěn)定性，根據(jù)地形變化在大新水庫選取了25個斷面，斷面的河道部分設(shè)定為V形河谷，超過河面部分按等高線投影描繪，由于地形和地勢變化會影響潰壩洪水的演進(jìn)過程，故在河道走向和地勢明顯變化的村莊處選取斷面一、二、四、五4個典型斷面，并在模擬河流末端即海蘭河出口處增設(shè)1個典型斷面六，由于永豐屯-東北屯居民較多，且斷面二和斷面四之間距離較遠(yuǎn)，難以研究兩斷面之間的潰壩洪水演進(jìn)情況，因此在永豐屯-東北屯處增設(shè)1個典型斷面三，共選取6個典型斷面以便對潰壩洪水在下游的演進(jìn)過程進(jìn)行重點研究，典型斷面位置詳見圖1和表1。

表1 大新水庫典型斷面的位置Table 1 Location of typical sections of Daxin Reservoir

2.3 邊界條件和參數(shù)設(shè)定

上邊界條件設(shè)置為流量邊界，流量隨時間發(fā)生變化；下邊界條件設(shè)置為流量與水深的關(guān)系。為了預(yù)測大新水庫洪水潰壩產(chǎn)生的最不利后果，按照瞬時潰壩的情況計算，同時選取最大庫容和最高水位進(jìn)行計算。大新水庫的水文基礎(chǔ)參數(shù)，見表2。

表2 大新水庫的水文基礎(chǔ)參數(shù)Table 2 Basic hydrological parameters of Daxin Reservoir

大新水庫潰壩處洪水最大流量采用矩形河谷自由出流理論的瞬時全潰公式進(jìn)行計算，其計算公式為

式中：

Q

為壩址處洪水峰值流量(m/s)；

B

為壩體寬度(m)；

g

為重力加速度(m/s)；

H

為潰壩高度(m)。

大新水庫潰壩洪水流量隨時間的變化過程采用概化典型流量過程線法進(jìn)行計算，其計算公式為：

(0≤

t/T

≤0

.

3)

式中：

Q

為壩址處洪水峰值流量(m/s)；

Q

為

t

時刻壩址處洪水流量(m/s)；

T

為潰壩出流總時間(s)，

T

=(4

.

6×

W

)÷

Q

；

W

為水庫庫容(m)。

初始條件設(shè)置六道河和海蘭河流量均為15 m/s；海蘭河糙率系數(shù)設(shè)為0.035，六道河糙率系數(shù)設(shè)為0.045。在潰壩高度的設(shè)置上，首先考慮了可能出現(xiàn)的最危險的全潰情況，而與大新水庫在庫型和氣候等條件上類似的遼寧省德力吉水庫發(fā)生過全潰，因此設(shè)置了一組潰壩高度為30 m的瞬時全潰模擬；此外，根據(jù)大新水庫實際調(diào)查結(jié)果，由于建壩較早，壩體有老化現(xiàn)象，存在滲透破壞垮壩等非全潰類型的潰壩風(fēng)險，因此又設(shè)置了潰壩高度為10 m和20 m的兩組非全潰模擬。本次共設(shè)置潰壩高度分別為10 m、20 m和30 m的三組潰壩模擬。

3 模擬結(jié)果與分析

3.1 潰口處洪水演進(jìn)過程分析

根據(jù)模擬和計算結(jié)果，得到大新水庫不同潰壩高度潰口處的洪水峰值流量、潰壩出流總時間和洪水峰值水位(見表3)，以及不同潰壩高度潰口處的洪水流量過程線(見圖2)。

表3 大新水庫不同潰壩高度潰口處的洪水峰值流量、潰壩出流總時間和洪水峰值水位Table 3 Peak flow,outflow time and peak water level of the breach flood with different dam-break heights in Daxin Reservoir

圖2 大新水庫不同潰壩高度潰口處的洪水流量過程線Fig.2 Flood flow process line of the breach with different dam-break heights

由圖2和表3可知：大新水庫3種潰壩高度的洪水流量過程線呈現(xiàn)相同的變化趨勢即在潰壩瞬間，洪水流量迅速達(dá)到峰值，之后迅速下降并逐漸趨于平緩，潰口越大，洪水峰值流量越大，潰壩出流總時間越短，洪水流量更快恢復(fù)到初始值；當(dāng)潰壩高度為10 m時，洪水峰值流量為12 612.69 m/s，當(dāng)潰壩出流總時間為1 990.11 s；當(dāng)潰壩高度為20 m時，洪水峰值流量為35 674.07 m/s，潰壩出流總時間為1 407.22 s；當(dāng)潰壩高度為30 m時，洪水峰值流量為65 537.46 m/s，潰壩出流總時間為1 148.99 s。

大新水庫不同潰壩高度潰口處的洪水水位過程線，見圖3。

圖3 大新水庫不同潰壩高度潰口處的洪水水位 過程線Fig.3 Process line of flood water level in breach with different dam-break heights in Daxin Reservoir

由圖3可知：大新水庫潰壩瞬間洪水水位達(dá)到峰值，之后又迅速下降；潰壩高度越大，洪水峰值水位越大，當(dāng)潰壩高度分別為30 m、20 m、10 m時，洪水峰值水位分別為425.97 m、423.17 m、419.62 m，說明潰壩高度越高，恢復(fù)初始水位的速度越快。

3.2 下游洪水演進(jìn)過程分析

由于洪水流量、洪峰到達(dá)時間、洪水峰值水位和最大水深4個指標(biāo)最能反映洪水的破壞性，所以本文從這四個方面分析下游洪水的演進(jìn)過程。

3.2.1 洪水流量和洪峰到達(dá)時間分析

根據(jù)模擬和計算結(jié)果，得到大新水庫不同潰壩高度下典型斷面的洪水到達(dá)時間、洪峰到達(dá)時間和洪峰流量以及洪水流量過程線，見表4和圖4。

由表4可知：當(dāng)大新水庫潰壩高度為30 m時，洪水到達(dá)典型斷面一、二、三、四、五、六的時間依次為151 s、395 s、502 s、686 s、1 387 s、1 424 s，洪峰到達(dá)時間依次為729 s、1 478 s、1 992 s、3 090 s、3 854 s、5 303 s，洪峰流量依次為17 140.63 m/s、12 504.33 m/s、9 510.82 m/s、5 808.42 m/s、5 110.03 m/s、19.77 m/s;當(dāng)潰壩高度為20 m時，洪水到達(dá)典型斷面一、二、三、四、五、六的時間依次為155 s、408 s、521 s、711 s、1 446 s、1 587 s，洪峰到達(dá)時間依次為868 s、1 776 s、2 445 s、4 192 s、6 169 s、7 660 s，洪峰流量依次為10 050.07 m/s、7 316.98 m/s、5 348.93 m/s、3 587.78 m/s、1 891.86 m/s、18.07 m/s；當(dāng)潰壩高度為10 m時，洪水到達(dá)典型斷面一、二、三、四、五、六的時間依次為163 s、418 s、537 s、729 s、1 502 s、1 874 s；洪峰到達(dá)時間依次為1 173 s、2 569 s、3 346 s、5 163 s、7 602 s、10 171 s，洪峰流量依次為3 879.51 m/s、2 933.43 m/s、2 475.15 m/s、1 691.73 m/s、691.13 m/s、16.86 m/s。

表4 不同潰壩高度H下典型斷面的洪水到達(dá)時間、洪峰到達(dá)時間和洪峰流量Table 4 Flood arrival time,peak arrival time and peak discharge of typical sections with different dam-break heights(H)

由圖4可知：同一潰壩高度下，6個斷面的流量變化趨勢相同，分為三個階段，第一階段洪水到達(dá)斷面后流量迅速增大并達(dá)到峰值，第二階段洪水流量迅速下降，第三階段洪水流量逐漸恢復(fù)至初始流量值，其中斷面一、二、三、四、五洪水流量過程線波峰較高，洪峰流量值非常大，若溢流出河道會對沿岸居民的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，斷面五到斷面六洪水流量過程線逐漸趨于平緩，且斷面六洪水流量值波動較小，沿岸居民安全；不同潰壩高度下，潰壩洪水流量過程線變化趨勢相同。

圖4 大新水庫不同潰壩高度下典型斷面的洪水流量過程線Fig.4 Flow process lines of typical sections with different dam-break heights in Daxin Reservoir

由于同一潰壩高度下大新水庫潰壩洪水流量過程線的變化趨勢相同，為對比潰壩高度對潰壩洪水演進(jìn)過程流量的影響，選取斷面三繪制了不同潰壩高度下的洪水流量過程線，見圖5。

圖5 大新水庫不同潰壩高度下斷面三的洪水流量過程線Fig.5 Flood flow process lines of section 3 with three different dam-break heights in Daxin Reservoir

由圖5可知:潰壩高度越大，洪水到達(dá)斷面三的時間越早且洪峰流量越大;3種潰壩高度情況下，洪水恢復(fù)到初始水位的時間基本相同。

3.2.2 洪水峰值水位分析

大新水庫不同潰壩高度下各典型斷面處的洪水峰值水位,見圖6。

圖6 大新水庫不同潰壩高度下典型斷面處的洪水峰值水位Fig.6 Flood peak water levels at a typical section with different dam-break heights in Daxin Reservoir

由圖6可知:大新水庫潰壩洪水峰值水位沿河流呈下降趨勢，且潰壩高度越大，洪水峰值水位越高，不同潰壩高度的洪水峰值水位沿河流越來越接近初始水位;在斷面六處3種潰壩高度下洪水峰值水位基本與初始水位相同，說明洪水到達(dá)斷面六處基本不再對沿岸居民產(chǎn)生影響。

3.2.3 最大水深分析

大新水庫不同潰壩高度下典型斷面處的最大水深,見圖7。

圖7 大新水庫不同潰壩高度下典型斷面處的最大水深Fig.7 Peak water depths at a typical section with different dam-break heights in Daxin Reservoir

由圖7可知:大新水庫潰壩洪水最大水深沿河流呈下降趨勢，在斷面一處，潰壩高度為30 m時的最大水深最大，潰壩高度為10 m的最大水深最小，在斷面二處,潰壩高度為20 m時的最大水深最大，潰壩高度為10 m時的最大水深最小，洪水到達(dá)斷面三后潰壩高度越大，最大水深越大，這是由于潰壩高度越大，水流速度越快，洪水迅速到達(dá)斷面并達(dá)到峰值流量，之后迅速流到下一個斷面，使得潰壩高度為30 m時水流能夠更快地恢復(fù)到初始水深。在斷面三到斷面四處，最大水深減小，這是由于斷面三較斷面四處地形較為平緩，流量較小時，經(jīng)過該斷面水深減小。

3.3 洪水最大淹沒范圍確定

根據(jù)MIKE11軟件模擬得到的大新水庫25個斷面的洪水水位峰值，采用ArcGIS的DEM功能在1∶50 000的地質(zhì)圖上生成相應(yīng)的高程點，再用平滑曲線連接生成的高程點，建區(qū)得到3種潰壩高度下洪水的最大淹沒范圍，實現(xiàn)了洪水淹沒范圍的二維展示，見圖8。

圖8 大新水庫3種潰壩高度下洪水的最大淹沒范圍Fig.8 Maximum inundated range of floods with the three dam-break heights in Daxin Reservoir

大新水庫3種潰壩高度下洪水的最大淹沒面積和淹沒區(qū)域，見表5。

由表5可知：當(dāng)潰壩高度為10 m時，洪水最大淹沒面積為3 466.83 km，洪水主要淹沒區(qū)域包括新興屯、柞樹屯、明新屯、勝地橋、財巖屯、六道河路、龍江村、龍明村、海蘭橋，海蘭橋東部河流拐點處洪水高水位與河岸高度相等，下游洪水不會溢出河道，沿岸區(qū)域不受洪水的影響；當(dāng)潰壩高度為20 m時，洪水最大淹沒面積為5 294.62 km，洪水主要淹沒區(qū)域包括新興屯、柞樹屯、明新屯、勝地橋、勝地村、水隅、財巖屯、新安村、六道河路、龍江村、龍明村、海蘭橋、龍光村、五戶屯、維新屯、維新坪、帽兒山屯，帽兒山屯下游洪水最高水位不超過河岸高度，洪水不會溢出河道，沿岸區(qū)域不受洪水的影響；當(dāng)潰壩高度為30 m時，洪水最大淹沒面積為6 383.82 km，主要淹沒區(qū)域包括龍巖、新興屯、柞樹屯、依泉村、明新屯、勝地橋、勝地村、水隅、財巖屯、新安村、龍江村、六道河路、龍門橋、龍明村、龍勝路、龍光村、海蘭橋、五戶屯、維新屯、維新村、維新坪、石井村、帽兒山屯、東成橋、平安村，平安村下游洪水最高水位低于河岸高度，洪水不會溢出河道，沿岸區(qū)域不受洪水的影響。

表5 大新水庫3種潰壩高度下洪水的最大淹沒面積和淹沒區(qū)域Table 5 Maximum inundated area and inundated range of flood with three dam-break heights in Daxin Reservoir

3.4 潰壩洪水風(fēng)險評估與管控建議

根據(jù)大新水庫下游情況，對3種潰壩高度下洪水造成的生命損失和經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行定量評估，為不同村莊的洪水風(fēng)險管控提供更加精確的建議。

本文采用Graham法對大新水庫3種潰壩高度下下游居民的生命損失值進(jìn)行估算，其估算公式為：

L

=

fP

式中：

L

為生命損失值，指受到潰壩洪水淹沒而遇害的死亡人數(shù)(人)；

P

為風(fēng)險人口，指下泄洪水或潰壩洪水淹沒范圍內(nèi)的人數(shù)(人)；

f

為Graham法的風(fēng)險人口死亡率，按照我國的風(fēng)險人口死亡率建議表取值，潰壩高度分別為10 m、20 m和30 m時依次取值為0.3、0.15和0.03。

經(jīng)濟(jì)損失值(DEL)考慮工程損毀、農(nóng)業(yè)損失、工商業(yè)損失、基礎(chǔ)設(shè)施損失、居民財產(chǎn)損失五個方面，取這五個方面的損失值之和進(jìn)行估算。

通過計算可得到大新水庫3種潰壩高度下洪水造成的生命損失值和經(jīng)濟(jì)損失值，見表6。

表6 大新水庫不同潰壩高度下洪水造成的生命損失值和經(jīng)濟(jì)損失值Table 6 Value of loss of life and economic loss caused by flood with different dam-break heights in Daxin Reservoir

由表6可知，當(dāng)潰壩高度為10 m時，預(yù)估大新水庫下游受影響的村(屯)有6個，受影響的居民為5 750人，生命損失值為173人，經(jīng)濟(jì)損失值為465萬元；當(dāng)潰壩高度為20 m時，預(yù)估受影響的村(屯)有14個，受影響的居民為14 950人，生命損失值為2 243人，經(jīng)濟(jì)損失值為1 209萬元；當(dāng)潰壩高度為30 m時，預(yù)估受影響的村(屯)有19個，受影響的居民為24 150人，生命損失值為7 245人，經(jīng)濟(jì)損失值為1 953萬元。表明潰壩高度越大，洪水災(zāi)害的影響范圍越大，造成的生命和經(jīng)濟(jì)損失越大。

根據(jù)上述模擬和潰壩洪水風(fēng)險預(yù)估結(jié)果，可以得出潰壩洪水風(fēng)險最高的村(屯)為新興屯、柞樹屯、明新屯、財巖屯、龍江、龍明村，在潰壩高度為10 m時就會受到影響；勝地村、水隅、新安村、龍光村、五戶屯、維新屯、維新坪、帽兒山屯潰壩洪水風(fēng)險稍低，在潰壩高度為20 m時會受到影響；龍巖、依泉村、龍江村、龍明村、維新村、石井村、平安村在全潰情況下會受到影響，風(fēng)險相對較低。因此，須對潰壩洪水風(fēng)險最高的新興屯、柞樹屯、明新屯、財巖屯、龍江、龍明村進(jìn)行重點管理和洪水預(yù)報。

此外，結(jié)合表4，建議在潰壩高度為10 m時，新興屯、柞樹屯、明新屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后163 s內(nèi)撤離，勝地橋、財巖屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后418 s內(nèi)撤離，六道河路、龍江村、龍明村、海蘭橋居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后729 s內(nèi)撤離；當(dāng)潰壩高度為20 m時，新興屯、柞樹屯、明新屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后155 s內(nèi)撤離，勝地橋、勝地村、水隅、財巖屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后408 s內(nèi)撤離，新安村居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后521 s內(nèi)撤離，六道河路、龍明村、海蘭橋、龍光村、五戶屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后711 s內(nèi)撤離，維新屯、維新坪、帽兒山屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后1 446 s內(nèi)撤離；當(dāng)潰壩高度為30 m時，龍巖村、新興屯、柞樹屯、依泉村、明新屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后151 s內(nèi)撤離，勝地橋、勝地村、水隅、財巖屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后395 s內(nèi)撤離，新安村居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后502 s內(nèi)撤離，六道河路、龍門橋、龍明村、龍勝路、龍光村、海蘭橋、五戶屯居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后686 s內(nèi)撤離，維新屯、維新村、維新坪、石井村、帽兒山屯、東成橋、平安村居民應(yīng)在潰壩發(fā)生后1 387 s內(nèi)撤離。

4 結(jié) 論

本文采用MIKE11軟件模擬計算了大新水庫不同潰壩高度的洪水演進(jìn)過程，并結(jié)合GIS技術(shù)實現(xiàn)了潰壩洪水淹沒范圍的二維展示，同時根據(jù)模擬結(jié)果對潰壩洪水風(fēng)險進(jìn)行定量評估并提出了相關(guān)防洪建設(shè)，得到如下結(jié)論：

(1) 同一潰壩高度下，大新水庫不同斷面洪水流量的變化趨勢相同，距壩越遠(yuǎn)洪水流量和峰值水位越小，洪水流量的變化越緩慢；同一斷面上，潰壩高度越大，洪水出流時間越短，峰值流量、峰值水位越大，洪水到達(dá)時間越快，但洪水流量恢復(fù)至初始值的時間基本相同，最大水深由于受地形的影響其變化規(guī)律與洪水流量和峰值水位的變化規(guī)律有所不同。

(2) 通過定量預(yù)估大新水庫3種潰壩高度下洪水造成的生命損失值和經(jīng)濟(jì)損失值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)潰壩高度越大，生命損失值和經(jīng)濟(jì)損失值越高，受影響的村鎮(zhèn)數(shù)越多，其中新興屯、柞樹屯、明新屯、財巖屯、龍江村、龍明村為潰壩洪水風(fēng)險最高的區(qū)域，需重點加強(qiáng)洪水預(yù)報和監(jiān)測。

(3) 結(jié)合模擬得到的最大淹沒面積、最大水深、洪水水位和洪水到達(dá)時間，分析了大新水庫不同潰壩高度下洪水對下游各村鎮(zhèn)居民的影響，可為居民的具體撤離時間和防洪方案提供相關(guān)建議和數(shù)據(jù)支持。

(4) 為了確保大新水庫下游居民的生命和財產(chǎn)安全，除了制定洪水應(yīng)急預(yù)案外，建議要加強(qiáng)對大新水庫的工程管理，定期對其進(jìn)行維修和質(zhì)量檢測，同時要加強(qiáng)對研究區(qū)內(nèi)汛期降雨量的監(jiān)測和預(yù)報，做好水文資料的收集工作。