井坑塘水库溃坝对下游农业的影响分析

徐子轩

摘 要：以清远市井坑塘水库主坝为工程实例，推求水库溃坝洪水及演进过程，确定溃坝洪水淹没范围，为确保水库下游人民群众的安全，以及评估溃坝对当地农业经济的影响提供重要依据。

关键词：水库;溃坝;下游;农业;影响

文章编号：1004-7026（2019）14-0039-02         中国图书分类号：F323.2        文献标志码：A

1  工程概况

井坑塘水库位于清远市清城区，坝址以上集雨面积1.14 km2，干流河长0.86 km，平均河床坡降3.15%。设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为500年一遇。水库主坝为均质土坝，坝顶轴线长180 m，最大坝高10.1 m。水库正常蓄水位18.50 m，校核洪水位19.88 m，总库容144.0万m3。

井坑塘水库无生活、工业用水供水功能，仅有农田灌溉功能，是一座灌溉、防洪等综合利用的小（一）型水库工程。水库灌溉与供水调度任务主要是在满足防洪调度的前提下，保证灌溉需求，主要担负清远市清城区东城街道平塘村委会的农田灌溉任务，设计灌溉面积186.7 hm2，实际灌溉面积100 hm2。

2  溃坝分析计算

2.1  水库溃坝型式

井坑塘水库位于低丘区，大坝为均质土坝，散粒体结构，整体性较差，且主坝较长，丘陵区水库一般仅溃决主要部分，即为横向局部溃坝。出现超标准洪水时，整个过程比较短暂，水库溃坝按瞬时局部溃坝进行处理。

2.2  坝址最大溃坝流量计算

坝体瞬时局部溃坝时，坝址处最大溃坝流量采用里特尔（A.Ritter）公式[1]进行计算。

式中：Qm为溃坝时坝址处最大流量;λ为流量参数;B为坝址断面的平均宽度;h0为溃坝前的坝前水深，取校核洪水位水深;b为缺口宽度。

流量参数见下式。

式中：m为河槽或缺口形状指数，本次按二次抛物线取m=1.5，计算得流量参数λ=0.23。

土坝溃坝决口宽度b值，根据黄河水利委员会水利科学研究院公式计算。

式中：k为与坝体土质有关的系数，本次按壤土取值约为1.3;W为溃坝时蓄水量。计算得土坝溃坝决口宽度b=52.4 m。

根据上述溃坝洪水计算方法可计算出，溃坝洪水最大溃坝流量Qm=1 647 m3/s。

2.3  溃坝洪水沿程演进估算

2.3.1  水库下游控制断面的溃坝最大流量

水库溃坝洪水向下游演进时，下游控制断面溃坝最大流量有一定削减，其流量计算采用李斯特万经验公式计算。

式中：QLm为当溃坝最大流量演进至距坝址为L处时，在该处出现的最大流量;L为距坝址的距离;v为河道洪水期断面最大平均流速，平原区取1.0～2.0 m/s;K为经验系数，平原区取0.9。

2.3.2  潰坝洪水传播时间和流量过程线

黄河水利委员会水利科学研究院，根据实验求得溃坝洪水传播时间及概化流量过程线如下。

（1）洪水起涨时间计算公式。

式中：t1为洪水起涨时间;K1为系数，范围为0.65×10-3～0.75×10-3，取平均值0.7×10-3;h为溃坝洪水到达前下游计算断面的平均水深，取1.0 m。

（2）最大流量到达时间计算公式。

式中：t2为最大流量到达时间;K2为系数，范围为0.8～1.2，取1.2;hm为最大流量的平均水深，根据河道断面水位流量关系插补。

（3）洪水消退时间计算公式。

水库溃坝洪水向下游演进相关计算成果见表1。

3  溃坝风险及影响分析

清远市井坑塘水库建成至今，在水位正常消落中均没有出现不良地质问题。水库溃坝时，因水库水位骤降、剧烈震动等，可能会造成水库上游局部已经全风化的边坡发生滑动或坍塌。根据水库溃坝洪水沿程演进估算结果，可划出坝址下游洪水淹没范围，对溃坝进行风险分析。主坝溃坝后，淹没面积为1.8 km2（估算到大学城涌河口），共涉及5个自然村、7所学校以及市政道路、设施等，影响人口约5.8万人、农田约133.3 hm2。一旦井坑塘水库溃坝，巨大的水流将会把影响范围内的河段两岸变成一片泽国，农田及作物会被冲毁，该地区的农业经济将遭受巨大的打击和威胁。

参考文献：

[1]李炜.水力计算手册[M].北京：中国水利水电出版社，2006.