郯城縣會(huì)師水庫(kù)潰壩洪水后果分析

于升鳳

（郯城縣水利局，山東 郯城 276100）

會(huì)師水庫(kù)位于山東省臨沂市郯城縣郯城街道郯東村東南，馬陵山林場(chǎng)山北，屬于淮河流域沭河水系。水庫(kù)于1959年10月興建，1960年3月竣工，于2009年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固?？刂屏饔蛎娣e2.21 km2，水庫(kù)總庫(kù)容107.05萬m3，死庫(kù)容為6萬m3，校核洪水位56.36 m，設(shè)計(jì)洪水位為55.9 m，興利水位55.69 m。會(huì)師水庫(kù)保護(hù)著下游郯東村、二旺村0.41萬人，280 hm2耕地，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、生態(tài)保護(hù)等綜合效益于一體的多年調(diào)節(jié)的?。?）型水庫(kù)。工程等別為Ⅳ等，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。會(huì)師水庫(kù)主要由大壩、溢洪道、放水洞等主要建筑物組成。

土石壩潰壩主要由于超校核標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致漫頂潰壩、正常蓄水位遭遇地震導(dǎo)致大壩滑坡潰壩、正常蓄水位遭遇穿壩建筑物發(fā)生接觸滲漏潰壩等情況。潰壩原因包括漫頂、滲透破壞與變形、基礎(chǔ)抗剪強(qiáng)度不足，溢洪道泄洪能力不足，運(yùn)行不當(dāng)，庫(kù)岸滑坡等。

1 洪水分析

1.1 出庫(kù)洪水

1）潰壩情況。會(huì)師水庫(kù)為?。?）型水庫(kù)，大壩結(jié)構(gòu)為土石壩，按逐步潰決情況進(jìn)行潰壩洪水計(jì)算。

（1）潰壩洪水計(jì)算。潰壩口寬度按下式計(jì)算：

式中：W為水庫(kù)庫(kù)容，萬m3；B為主壩壩頂長(zhǎng)度，m；H為壩高，m；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，土石混合壩取值1.19。

經(jīng)計(jì)算，水庫(kù)在20年一遇設(shè)計(jì)洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m情況下的潰壩寬度分別為2.89 m和2.93 m。

（2）潰壩最大流量計(jì)算。根據(jù)潰壩形式分析，潰壩最大流量計(jì)算采用肖克列奇經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：B為潰壩時(shí)沿壩軸方向水面寬或壩頂長(zhǎng)度，m；b為潰壩決口寬度，m；H0為潰壩時(shí)壩前水深，m；g為重力加速度，取值9.8。

經(jīng)計(jì)算，在20年一遇設(shè)計(jì)洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m潰壩時(shí)，壩址處最大潰壩流量分別為288 m3/s和320 m3/s。

2）不潰壩情況。發(fā)生設(shè)計(jì)及校核洪水不潰壩情況時(shí)，需做好溢洪道正常調(diào)洪核算。會(huì)師水庫(kù)調(diào)洪演算，按照《山東省小型水庫(kù)洪水核算辦法》規(guī)定,采用用三角形調(diào)洪法，進(jìn)行流域參數(shù)、多年平均最大24 h降雨量H24及變差系數(shù)Cv，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的單位面積洪峰流量模數(shù)qm、最大洪峰流量、洪峰總量及洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，得出水位、庫(kù)容、溢洪道相應(yīng)泄量結(jié)果，見表1。

表1 水庫(kù)水位～庫(kù)容～溢洪道泄量

會(huì)師水庫(kù)根據(jù)調(diào)洪演算圖表結(jié)果進(jìn)行調(diào)度運(yùn)行，確保溢洪道及下游行洪河道安全泄洪。

1.2 洪水演進(jìn)

1）潰壩下游流量計(jì)算。水庫(kù)潰壩在下游某斷面處形成的最大流量，采用經(jīng)驗(yàn)公式（3）：

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，m3/s；Qm為壩址處的潰壩最大流量，m3/s；V為水庫(kù)潰壩時(shí)的庫(kù)容，m3；L為距壩址的距離，m；Uk為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，會(huì)師水庫(kù)按照平原河道UK=3.13。

潰壩后下游各斷面流量計(jì)算表見表2。

表2 會(huì)師水庫(kù)潰壩下游各斷面流量計(jì)算表

2）潰壩洪水傳播時(shí)間。洪水起漲時(shí)間按公式（4）計(jì)算：

式中：L為距壩址距離，m；H0為壩上游水深，m；V為可泄庫(kù)容（可泄總水量），m3；h0為潰壩洪水到達(dá)前下游計(jì)算斷面平均水深，m；k1為系數(shù)，取平均數(shù)為0.7×10－3；t1為洪水起漲時(shí)間，s。

3）最大流量到達(dá)時(shí)間按式（5）計(jì)算：

式中：k2為系數(shù)，等于0.8～1.2；hm為最大流量時(shí)的平均水深，m；t2為最大流量到達(dá)時(shí)間，s。

4）潰壩下游流量過程線。將下游流量過程線概化為三角形，起漲點(diǎn)時(shí)間為t1，三角形頂點(diǎn)（最大流量）時(shí)間為t2；洪水終止時(shí)間為t3，由式（6）計(jì)算：

式中：QLM為計(jì)算斷面處最大流量，m3/s；V為下泄總水量，m3。

計(jì)算潰壩時(shí)，洪水概化過程見表3。

表3 會(huì)師水庫(kù)潰壩洪水概化過程線

2 潰壩影響分析

2.1 洪水淹沒區(qū)及轉(zhuǎn)移線路圖

根據(jù)下游工程和重要保護(hù)目標(biāo)所在位置，分別設(shè)立斷面進(jìn)行計(jì)算，得到各斷面的淹沒水位，根據(jù)高程確定洪水淹沒邊界，繪制出會(huì)師水庫(kù)下游淹沒及群眾路線轉(zhuǎn)移圖，如圖1所示。

圖1 淹沒范圍及轉(zhuǎn)移人口線路圖

2.2 潰壩洪水破壞程度和影響范圍

會(huì)師水庫(kù)潰壩后，郯薛線、S323省道、師郯路范圍內(nèi)將被淹沒，影響下游郯東村、二旺2個(gè)村、耕地282.67 hm2，4 079人，經(jīng)濟(jì)作物損失約為600萬元。

3 結(jié)語(yǔ)

1）通過對(duì)導(dǎo)致水庫(kù)潰壩影響因素的分析，為后續(xù)運(yùn)行管理工作提供了基礎(chǔ)，促進(jìn)年度維修養(yǎng)護(hù)的投入，將加快推進(jìn)郯城縣小水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理及智慧水利的創(chuàng)建。

2）通過對(duì)會(huì)師水庫(kù)潰壩洪水后果分析，掌握壩洪水在下游河道中的演進(jìn)過程，獲得了潰壩洪水到達(dá)下游各河段的峰值流量、水位、時(shí)間等參數(shù)。根據(jù)下游最大淹沒范圍，編制了人員應(yīng)急轉(zhuǎn)移線路圖，為會(huì)師水庫(kù)應(yīng)急搶險(xiǎn)及調(diào)度運(yùn)行提供了依據(jù)，大大提高處置水庫(kù)大壩突發(fā)安全事件的防預(yù)能力，最大程度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。