郯城县会师水库溃坝洪水后果分析
2022-10-24于升凤
于升凤
（郯城县水利局，山东 郯城 276100）
会师水库位于山东省临沂市郯城县郯城街道郯东村东南，马陵山林场山北，属于淮河流域沭河水系。水库于1959年10月兴建，1960年3月竣工，于2009年进行了除险加固。控制流域面积2.21 km2，水库总库容107.05万m3，死库容为6万m3，校核洪水位56.36 m，设计洪水位为55.9 m，兴利水位55.69 m。会师水库保护着下游郯东村、二旺村0.41万人，280 hm2耕地，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、生态保护等综合效益于一体的多年调节的小（1）型水库。工程等别为Ⅳ等，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为100年一遇。会师水库主要由大坝、溢洪道、放水洞等主要建筑物组成。
土石坝溃坝主要由于超校核标准洪水导致漫顶溃坝、正常蓄水位遭遇地震导致大坝滑坡溃坝、正常蓄水位遭遇穿坝建筑物发生接触渗漏溃坝等情况。溃坝原因包括漫顶、渗透破坏与变形、基础抗剪强度不足，溢洪道泄洪能力不足，运行不当，库岸滑坡等。
1 洪水分析
1.1 出库洪水
1）溃坝情况。会师水库为小（1）型水库，大坝结构为土石坝，按逐步溃决情况进行溃坝洪水计算。
（1）溃坝洪水计算。溃坝口宽度按下式计算：
式中：W为水库库容，万m3；B为主坝坝顶长度，m；H为坝高，m；K为经验系数，土石混合坝取值1.19。
经计算，水库在20年一遇设计洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m情况下的溃坝宽度分别为2.89 m和2.93 m。
（2）溃坝最大流量计算。根据溃坝形式分析，溃坝最大流量计算采用肖克列奇经验公式：
式中：B为溃坝时沿坝轴方向水面宽或坝顶长度，m；b为溃坝决口宽度，m；H0为溃坝时坝前水深，m；g为重力加速度，取值9.8。
经计算，在20年一遇设计洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m溃坝时，坝址处最大溃坝流量分别为288 m3/s和320 m3/s。
2）不溃坝情况。发生设计及校核洪水不溃坝情况时，需做好溢洪道正常调洪核算。会师水库调洪演算，按照《山东省小型水库洪水核算办法》规定,采用用三角形调洪法，进行流域参数、多年平均最大24 h降雨量H24及变差系数Cv，设计标准的单位面积洪峰流量模数qm、最大洪峰流量、洪峰总量及洪水调节计算，得出水位、库容、溢洪道相应泄量结果，见表1。
表1 水库水位～库容～溢洪道泄量
会师水库根据调洪演算图表结果进行调度运行，确保溢洪道及下游行洪河道安全泄洪。
1.2 洪水演进
1）溃坝下游流量计算。水库溃坝在下游某断面处形成的最大流量，采用经验公式（3）：
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，m3/s；Qm为坝址处的溃坝最大流量，m3/s；V为水库溃坝时的库容，m3；L为距坝址的距离，m；Uk为经验系数，会师水库按照平原河道UK=3.13。
溃坝后下游各断面流量计算表见表2。
表2 会师水库溃坝下游各断面流量计算表
2）溃坝洪水传播时间。洪水起涨时间按公式（4）计算：
式中：L为距坝址距离，m；H0为坝上游水深，m；V为可泄库容（可泄总水量），m3；h0为溃坝洪水到达前下游计算断面平均水深，m；k1为系数，取平均数为0.7×10－3；t1为洪水起涨时间，s。
3）最大流量到达时间按式（5）计算：
式中：k2为系数，等于0.8～1.2；hm为最大流量时的平均水深，m；t2为最大流量到达时间，s。
4）溃坝下游流量过程线。将下游流量过程线概化为三角形，起涨点时间为t1，三角形顶点（最大流量）时间为t2；洪水终止时间为t3，由式（6）计算：
式中：QLM为计算断面处最大流量，m3/s；V为下泄总水量，m3。
计算溃坝时，洪水概化过程见表3。
表3 会师水库溃坝洪水概化过程线
2 溃坝影响分析
2.1 洪水淹没区及转移线路图
根据下游工程和重要保护目标所在位置，分别设立断面进行计算，得到各断面的淹没水位，根据高程确定洪水淹没边界，绘制出会师水库下游淹没及群众路线转移图，如图1所示。
图1 淹没范围及转移人口线路图
2.2 溃坝洪水破坏程度和影响范围
会师水库溃坝后，郯薛线、S323省道、师郯路范围内将被淹没，影响下游郯东村、二旺2个村、耕地282.67 hm2，4 079人，经济作物损失约为600万元。
3 结语
1）通过对导致水库溃坝影响因素的分析，为后续运行管理工作提供了基础，促进年度维修养护的投入，将加快推进郯城县小水库标准化管理及智慧水利的创建。
2）通过对会师水库溃坝洪水后果分析，掌握坝洪水在下游河道中的演进过程，获得了溃坝洪水到达下游各河段的峰值流量、水位、时间等参数。根据下游最大淹没范围，编制了人员应急转移线路图，为会师水库应急抢险及调度运行提供了依据，大大提高处置水库大坝突发安全事件的防预能力，最大程度地减少人员伤亡和财产损失。
