溧阳市大溪水库超标准洪水风险分析

韩 猛，周 颖，唐 颖

（1.江苏省江都水利工程管理处，江苏 扬州 225200，2.江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223200）

1 基本情况

1.1 工程概况

大溪水库位于溧阳市西南部低丘陵山区，始建于1958年，初步建成于1960年，是一座以防洪、灌溉、城镇供水为主的国家大（二）型水库。大溪水库洪水设计标准为100年一遇，洪水校核标准为2000年一遇，下游防洪标准为20年一遇（安全下泄流量为30 m3/s）。设计水位15.48 m（青岛，下同），校核水位15.98 m，总库容1.128亿m3；水库汛限水位12.00 m，调洪库容0.66亿m3；兴利库容0.36亿m3；死水位8.20 m，死库容0.11亿m3。本库枢纽工程有：主坝、副坝、溢洪闸各一座，输水涵洞3座。

1.2 风险因素

大溪水库库区、大坝、下游地区在防洪安全中存在的主要风险因素如下：主坝溢洪闸最大设计泄流量为168 m3/s，下游溢洪河安全下泄流量为70 m3/s，超过此流量只能漫滩泄洪，影响溢洪道周边及下游城镇人民群众生命财产安全。

2 高水位下大坝安全隐患分析

2.1 渗透破坏

根椐历史洪水分析，大溪水库遭遇洪水均未达到设计标准，但在长时间高水位尤其是12.00 m以上水位运行中，坝体的浸润线会随库水位的升高而升髙。另外，当水库长期高水位运行时，会使坝体承受水压力增大，从而导致水体渗透压力增加，当渗透水流的渗透坡降超过一定限度时，渗流将逐渐带走坝体中的细小颗粒，致使土体产生管涌。

2.2 坝坡失稳

大溪水库主、副坝坝坡未见异常变形，各计算断面抗滑稳定安全系数均满足规范要求。但水库长期高水位运行，将导致坝体浸润线偏高，增加下游坝坡滑塌风险，而坝体一旦发生滑坡将可能导致溃坝。

2.3 库岸边坡失稳

大溪水库周边岸坡近坝区以基岩岸坡为主，多基岩裸露，自然岸坡稳定；不存在岸坡再造和塌岸；远坝区岸坡平缓，水库已运行多年，未发生过较大岸坡稳定问题。但当水库遭遇超标洪水，原先处于干燥状态的库岸土坡或岩质边坡裂隙因高水位时地下水位随之升高而受到浸湿时，就会软化、泥化，c，φ值都会降低，抗剪强度降低，易导致滑坡产生。而库岸滑坡产生的涌浪会对坝体产生较大的冲击压力，涌浪漫坝淘刷坝体将可能造成溃坝。

3 分析计算原理

大坝漫顶溃坝过程是以表层冲刷为主，坝体漫顶破坏溃口发展过程主要由“水流冲蚀引起的连续纵向下切和横向冲蚀”以及“溃口边坡失稳坍塌引起的间歇横向大扩展”组成。因此，采用可描述溃口发展与溃口洪水流量过程的数值模型对溃坝事件进行数值模拟。

同时在计算上游库水高程变化时，需同时考虑入库流量、溃口流量、排洪系统下泄流量，整个过程要满足水量平衡方程。对于坝顶溃口的发展，可以假设其为一个连续的过程，并且溃口边坡在失稳之前保持不变,随着溃口深度的发展，溃口边坡可能发生失稳。

4 超标准洪水方案分析

4.1 超标准洪水方案设计

通过分析水库历年洪水情况、水库防洪调度以及水库工程存在的风险因素，设置了3类超标准洪水分析方案，方案设置见表1。

表1 大溪水库洪水分析方案

4.2 水库调洪演算

大溪水库发生校核洪水（2000 年一遇）及以下洪水等级时，根据调洪规则进行水库调洪演算，水库泄洪闸正常泄洪；当水库发生超校核洪水时，采取应急扒口措施，水库通过泄洪闸和应急扒口泄洪，通过水库调洪演算得到库水位、泄洪闸和应急扒口下泄流量过程。

应急扒口流量采用宽顶堰公式计算，宽顶堰泄流公式如下：

式中，B为应急扒口宽度，m为宽顶堰流量系数，与相对上游堰高及堰头形式有关；H为不计入行进流速水头的堰上水头，即库水位与堰顶高程间的水位差；ε为闸墩侧收缩系数。本次计算综合流量系数取0.365。大溪水库各频率洪水调洪演算成果见表2。

表2 大溪各频率洪水调洪演算成果表（汛限水位12.0 m）

5 风险分析

5.1 校核洪水库区上下游风险情况

根据大溪水库调度预案，大溪水库泄洪主要从太湖冲副坝溢洪河泄洪，通过计算发现，大溪水库发生2000年一遇校核洪水时，主坝溢洪道下游没有淹没，但是溢洪道高水位会造成下游圩区高水位顶托，造成大圩地区内涝。

5.2 应急扒口下游淹没方案

当大溪水库发生超标准（5000年一遇）洪水，在太湖冲副坝主动扒口下泄洪水，设定扒口方案分别为宽度50 m、100 m、150 m 3种，大溪水库5000年一遇洪水过程见图1。

图1 大溪水库 5000 年一遇入库洪水

当大溪水库遭遇5000年一遇洪水时，不同扒口尺寸的扒口流量过程见图2。可以发现，随着扒口宽度增加，扒口下泄流量增大，应急扒口宽150 m时，最大扒口流量达到2 377.27 m3/s。

图2 水库发生5000年一遇洪水时，太湖冲通过副坝应急扒口流量过程

6 结语

本文分析了溧阳市大溪水库遭遇超标准洪水的风险情况，当水库遇设计标准内洪水时，合理控制下泄流量，保障下游防洪安全；遇超设计标准洪水时，优先保障水库大坝安全，尽量减少下游灾害损失；遇超校核标准洪水时，按照全力保障水库大坝安全的原则实施调度。同时，管理人员应加强大坝和泄洪建筑物渗流监测，水位监测，库区气温和雨量监测。本文对于提高大溪水库应对超标准洪水突发事件的应对能力，做好应急处置工作具有一定的参考意义。