基于水动力模型的西河官圩溃堤风险研究

段建军

（江西浔禹工程管理有限公司，江西 九江 332000）

1 工程概况

溃堤洪水计算方案溃口位置设置在杭埠河入湖口与白石天河入湖口之间，分析地形得知，溃堤后淹没受影响区域主要是庐北大圩，故巢湖溃堤洪水二维模型搭建区域包含巢湖和庐北大圩，模型搭建面积1 553.70 km2，见图1。

图1 巢湖溃堤洪水模型范围

内河溃堤洪水一维模型上边界条件为巢湖闸上设计流量过程，以及缺口处设计流量过程，下边界为裕溪闸与新桥闸下水位过程，各河道区间洪水过程按源汇项加入模型中。以1969 年作为典型年，发生20 年、50 年、100 年一遇洪水过程共计31 d、93 d、93 d。通过一维、二维耦合模型，得到溃口分洪过程及计算区域内洪水淹没情况。

根据巢湖20年一遇、50年一遇、100年一遇洪水位（吴淞高程）分别为12.50 m、12.75 m、13.36 m。将巢湖各频率洪水位作为巢湖溃堤洪水演进模型的边界条件，经过洪水演进，得到巢湖溃堤洪水淹没范围，并且从模型中提取溃口流量过程，如图2所示。

图2 巢湖溃堤洪水溃口流量过程图

2 水动力模型建立

MIKE11 水动力计算模型是基于一维非恒定流Saint-Venant方程组来模拟河流或河口的水流状态。

式中：x、t计算点空间和时间的坐标，A过水面积，Q流量，h水位，q 旁侧流量，C 谢才系数，R 水力半径，α动量校正系数，g重力加速度。

根据历史资料分析，流域长历时降雨造成的洪涝灾害影响主要集中在巢湖闸下沿江平原圩区，内河溃堤分析主要选择裕溪河和西河，内河洪水分析方案中主要构建一维模型的河流见表1所示。

表1 需要搭建一维模型的河道范围表

3 溃堤风险模拟分析

3.1 20年一遇洪水西河官圩溃决

20年一遇洪水，西河官圩左堤设置蒋家湾溃口，宽度120 m，河道水位达到保证水位9.21 m 时溃决。洪水模型进洪时长1 269 h，溃口流量峰值为552.99 m3/s，进洪量2.69亿m3，溃口后河道水位最大降低0.82 m。见图3所示。

图3 20年一遇洪水西河官圩溃决河道水位及溃口流量过程图

官圩溃决前，裕溪河洪水左岸义城圩处发生少许漫溢。

官圩发生溃决，洪水演进1 d后，溃决洪水淹没官圩，受圩堤阻水作用，官圩淹没水深持续增加。

洪水演进10 d，西河溃决洪水漫过官圩圩堤向西河上下游演进，淹没上游赵翟家圩和下游闸圩；裕溪河上游漫溢洪水影响清溪河并演进至清溪镇，淹没城郊联圩、都胜圩、义城圩、岱山联圩、黄周联圩等圩区。

洪水演进30 d，洪水向开城镇方向演进，淹没水深略有增加，洪水淹没范围基本趋于平衡。

经统计，此计算方案溃口淹没面积为177.16 km2，最大水深5.26 m，平均最大水深2.09 m。

3.2 50年一遇洪水西河官圩溃决

50年一遇洪水，西河官圩左堤设置蒋家湾溃口，宽度120 m，河道水位达到保证水位9.21 m 时溃决。洪水模型进洪时长717 h，溃口流量峰值为388.88 m3/s，进洪量1.7亿m3，溃口后河道水位最大降低1.14 m。

官圩溃决前，裕溪河洪水在左岸都胜圩、义城圩处河段发生漫溢。

官圩发生溃决，东大圩蓄洪区启用蓄洪，洪水演进5 d后，溃决洪水淹没官圩并漫过官圩圩堤向西河上下游演进，淹没上游赵翟家圩和下游闸圩；裕溪河上游漫溢洪水演进至清溪镇，淹没城郊联圩、都胜圩、义城圩等圩区。

洪水演进10 d，西河溃决洪水继续向西河下游演进；裕溪河上游漫溢洪量增加。

洪水演进30 d，洪水淹没范围基本趋于平衡。

经统计，此计算方案溃口淹没面积为119.54 km2，最大水深4.97 m，平均最大水深1.72 m。

3.3 100年一遇洪水西河官圩溃决

100年一遇洪水，西河官圩左堤设置蒋家湾溃口，宽度120 m，河道水位达到保证水位9.21 m 时溃决。洪水模型进洪时长479 h，溃口流量峰值为386.73 m3/s，进洪量2.20 亿m3，溃口后河道水位最大降低1.13 m。

官圩溃决前，东大圩蓄洪区启用蓄洪，裕溪河洪水在左岸都胜圩、义城圩处河段发生漫溢。

官圩发生溃决，洪水演进5 d后，溃决洪水淹没官圩并漫过官圩圩堤向西河上下游演进，淹没上游赵翟家圩和下游闸圩；裕溪河上游洪水向两岸漫溢，左岸演进至清溪镇，淹没城郊联圩、都胜圩、义城圩、仙房圩等圩区，右岸淹没岱山联圩、黄周联圩。

洪水演进10 d，西河溃决洪水继续向西河下游演进；裕溪河上游漫溢洪量增加。

洪水演进30 d，西河溃决洪水向开城镇方向演进，淹没水深略有增加，洪水淹没范围基本趋于平衡。

经统计，此计算方案溃口淹没面积为161.12 km2，最大水深5.76 m，平均最大水深1.90。

20年一遇洪水官圩溃口淹没总人口约17.49万人，总淹没面积175.69 km2，总淹没农田面积13 372.04 hm2，淹没房屋面积417.21万m2，受影响公路长度72.12 km，受影响铁路长度10.74 km，受影响GDP 达486 232.13 万元。50 年一遇洪水官圩淹没总人口约12.13万人，总淹没面积286.74 km2，总淹没农田面积9 060.15 hm2，淹没房屋面积286.74 万m2，受影响公路长度51.17 km，受影响铁路长度9.84 km，受影响GDP 达337 064.74万元。100 年一遇洪水官圩溃口淹没总人口约15.88 万人，总淹没面积159.60 km2，总淹没农田面积12 080.70 hm2，淹没房屋面积363.05 万m2，受影响公路长度63.68 km，受影响铁路长度10.34 km，受影响GDP达441 426.81万元。

4 结论

以长江流域西河官圩为研究对象，通过建立水动力模型，对不同洪水情况下西河官圩溃堤风险，根据模拟结果可以得知：官圩溃堤后影响面积大、危害程度高、经济损失大，对交通、农业等影响极大。建议在后期工作中，加强堤防工程安全监测、预警工作，做好防洪规划，保障堤防工程安全，减小溃堤发生的概率，减轻洪水造成的危害。