淺談石堡川水庫(kù)潰壩計(jì)算及影響范圍

趙勝利

（渭南市石堡川水庫(kù)灌溉管理局 陜西 澄城 715200）

在石堡川水庫(kù)防汛搶險(xiǎn)預(yù)案中，潰壩洪水計(jì)算是其重要組成部分。水庫(kù)發(fā)生潰壩將會(huì)造成巨大損失，進(jìn)行潰壩洪水計(jì)算，可預(yù)測(cè)潰壩時(shí)洪水淹沒(méi)范圍和程度，潰壩洪水計(jì)算成本將為水庫(kù)潰壩時(shí)下游受威脅地區(qū)人員及財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移提供重要依據(jù)，確保下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失，最大限度減少災(zāi)害帶來(lái)的損失。

1 石堡川水庫(kù)概況

石堡川水庫(kù)位于洛河水系的石堡川河上，該河全長(zhǎng)81.1km，流域面積959.8km2，河床比降8.3‰，徑流深78mm，入庫(kù)徑流量為2.4m3/s，Cv為0.9，Cs/Cv為2.5，多年平均入庫(kù)流量為2.03m3/s，平均入庫(kù)水量為7600萬(wàn)m3，該流域年平均暴雨3～5場(chǎng)，多在50mm～125mm之間，降水面積較大，一般占到流域面積的1/2；石堡川水庫(kù)庫(kù)容6375萬(wàn)m3。其中興利庫(kù)容4585萬(wàn)m3，滯洪庫(kù)容1015萬(wàn)m3，死庫(kù)容775萬(wàn)m3；校核洪水位939.67m，設(shè)計(jì)洪水位936.31m，正常高擋水位936m，死水位905.7m，庫(kù)容系數(shù)50.5%，水量利用系數(shù)47.8%。水庫(kù)水面面積246.5萬(wàn)m2，回水總長(zhǎng)度7.6km。石堡川下游河道自石堡川水庫(kù)壩址至匯入洛河入口處長(zhǎng)20km，同時(shí)在其下游還有盤(pán)曲河、聿津河、史家河、衣家河、成家河、劉家河、沙家河、馬家河、李家河和法家河等河流匯入到石堡川河。

2 石堡川流域暴雨和洪水特征

石堡川水庫(kù)地處黃龍山麓，該流域暴雨雨型主要為付熱帶西北氣流型和付熱帶西南氣流型，西北氣流型暴雨主要以雷陣雨形式出現(xiàn)，由于副熱壓脊線移動(dòng)和黃龍山地抬升作用，往往造成暴雨，特點(diǎn)為歷時(shí)短，面積小，暴雨強(qiáng)度大，降雨不均勻，洪水陡漲陡落，峰高量小；而大暴雨形成主要受西南副熱氣壓影響，這種暴雨是南海和太平洋暖溫氣流與西伯利冷空氣強(qiáng)烈作用的結(jié)果。大洪水多由7月、8月份暴雨形成，但9月、10月份陰雨歷時(shí)長(zhǎng)，籠罩面積大，強(qiáng)度小，森林水文效益明顯，洪水緩漲緩落，使土壤飽和，徑流系數(shù)相對(duì)較高，易產(chǎn)生徑流，形成較大洪水。

3 石堡川水庫(kù)突發(fā)事件危害性分析

根據(jù)水庫(kù)實(shí)際情況，由于超標(biāo)準(zhǔn)洪水、工程隱患、上游水庫(kù)潰壩可能導(dǎo)致水庫(kù)工程出現(xiàn)重大險(xiǎn)情，經(jīng)過(guò)近幾年水庫(kù)的運(yùn)行情況及大壩存在的病害問(wèn)題，在汛期壩體可能出現(xiàn)裂縫。石堡川水庫(kù)大壩自建成運(yùn)行20多年期間，先后多次出現(xiàn)裂縫，多集中于大壩左右兩肩。大部分已做了開(kāi)挖回填處理，部分做了臨時(shí)開(kāi)挖封堵處理。因此，在汛期高水位運(yùn)行期間，有可能因橫向裂縫造成壩體滲漏，導(dǎo)致壩體背水坡滑坡，或因滲漏出現(xiàn)管涌導(dǎo)致壩體失穩(wěn)破壞。在壩肩結(jié)合處繞壩滲漏造成壩體滑坡、失穩(wěn)；若水庫(kù)遭遇500年一遇以上特大洪水，浸溢壩頂、裂縫漏水形成管涌、因地質(zhì)災(zāi)害壩坡發(fā)生滑坡等因素都會(huì)造成水庫(kù)潰壩。

4 石堡川水庫(kù)潰壩洪水計(jì)算

4.1 石堡川水庫(kù)超設(shè)計(jì)（保壩）標(biāo)準(zhǔn)洪水演算

依據(jù)石堡川水庫(kù)72年對(duì)保壩洪水推演的計(jì)算方法，即采用遼寧院經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，潰壩單寬流量，其中H為水位與下游河床高差，以壩頂高程941m潰壩高程做為計(jì)算值，即H=941-884=57m，經(jīng)計(jì)算：q=392.5m3/s。

全潰壩流量Qm=qB+Q泄，其中B為潰壩長(zhǎng)度，取平均值250m，Q泄為水庫(kù)泄洪設(shè)計(jì)流量取399m3/s，經(jīng)計(jì)算：潰壩流量98524m3/s

表1 石堡川區(qū)域各河流洪水流量與高度計(jì)算成果表

表2 石堡川河下游淹沒(méi)范圍及撤離方案表

潰壩洪水向下游演進(jìn)流量計(jì)算公式為∶

式中，Qn——潰壩演進(jìn)到下游某處的潰壩最大流量；

W——為水庫(kù)潰壩時(shí)的庫(kù)容為6220萬(wàn)m3；

Qm——為壩址處最大流量；

L——為下游某處距壩址的距離；

V洪——河道洪水期歷時(shí)最大流速，根據(jù)本工程擴(kuò)大初設(shè)，采用6.5m/s；

K——為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，石堡川位于山區(qū)，采用1.1～1.5之間。

經(jīng)計(jì)算，下游河道超設(shè)計(jì)即在保壩情況下，潰壩后區(qū)域內(nèi)洪水最大流量與洪水高度的標(biāo)準(zhǔn)洪水演算結(jié)果見(jiàn)表1。

4.2 石堡川水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)潰壩演算

參照保壩洪水推演計(jì)算方法，即亦采用遼寧院經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算潰壩單寬流量：

石堡川水庫(kù)潰壩洪水推演，全潰壩流量Qm=qB+Q泄，其中Q泄取339m3/s，Qm=83589m3/s，全潰壩洪水向下游演進(jìn)流量計(jì)算公式為∶Qn=W/(W/Qm+L/V洪K)，其中W取相應(yīng)庫(kù)容4426萬(wàn)m3，下游河道在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)情況下，潰壩后區(qū)域各河流潰壩洪水最大流量與洪水高度的標(biāo)準(zhǔn)洪水演算結(jié)果見(jiàn)表1。

5 石堡川水庫(kù)潰決影響范圍分析

石堡川下游河道自壩址至匯洛口處長(zhǎng)20km，此段均系山區(qū)地帶，溝壑縱橫，地勢(shì)較陡，河谷狹窄，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下潰壩和潰壩洪水淹沒(méi)水深均在8.5m以上，淹沒(méi)損失基本一致，故不再加以區(qū)別。據(jù)統(tǒng)計(jì)，潰壩后直接影響到各河流兩岸居住的村民生命財(cái)產(chǎn)安全，做好這些人的安全轉(zhuǎn)移是水庫(kù)潰壩時(shí)要做的重要工作，當(dāng)石堡川河流域連降暴雨，水庫(kù)下泄流量大于399m3/s時(shí)，庫(kù)水位達(dá)到933m且不斷上漲，即石堡川水庫(kù)出現(xiàn)重大險(xiǎn)情時(shí)，由渭南市防汛指揮部發(fā)布撤離命令，由洛川、白水縣人民政府組織石堡川河淹沒(méi)區(qū)人民群眾安全撤離；同時(shí)石堡川管理局組織專(zhuān)人沿村通知水庫(kù)下游淹沒(méi)區(qū)村組織群眾撤離。渭南市防汛辦向省防總匯報(bào)，督促組織延安市洛川、宜君兩縣沿石堡川河、洛河淹沒(méi)區(qū)群眾安全撤離。在撤離過(guò)程中，要做好群眾的思想教育工作，對(duì)個(gè)別不愿意撤離者，要強(qiáng)行撤離，對(duì)行動(dòng)不便的老、弱、病、殘人員要落實(shí)協(xié)助撤離的負(fù)責(zé)人，首先撤離行動(dòng)不便的老、弱、病、殘人員及婦女、兒童。具體撤離方案見(jiàn)表2。

同時(shí)也危及洛川、白水、宜君、蒲城、大荔等地群眾達(dá)上萬(wàn)人，淹沒(méi)農(nóng)田十多萬(wàn)余畝，沖毀下游鐵路橋5座，公路橋12座，水電站3座，萬(wàn)畝抽水站18處，臨時(shí)抗旱小型抽水站190處，造成經(jīng)濟(jì)損失1.8億元以上。淹沒(méi)不僅造成以上的損失，對(duì)洛河流域也會(huì)造成很大的損失。其中匯洛口處超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的洪水流量為14567m3/s，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下洪水流量12272m3/s，提請(qǐng)渭南市防汛辦同有關(guān)洛河沿岸洛川、宜君、白水、澄城、蒲城、大荔等縣政府取得聯(lián)系，做好洪水流經(jīng)時(shí)兩岸群眾和建筑物的安全防范工作，確保洪水能安全流過(guò)。

6 結(jié)論

在全球氣候變暖的背景下，極端天氣事件有增多趨勢(shì)，局部暴雨頻發(fā)、單點(diǎn)暴雨突出、洪旱災(zāi)害交錯(cuò)等自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，所以說(shuō)在水庫(kù)防汛期間，渠首管理站工作人員要加強(qiáng)流域雨情水情和險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)巡視，做到早發(fā)現(xiàn)，早報(bào)告，不斷完善水庫(kù)搶險(xiǎn)預(yù)案和人員轉(zhuǎn)移預(yù)案，提高渡汛預(yù)案可操作性，當(dāng)出現(xiàn)洪水超標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，采取正確應(yīng)急搶險(xiǎn)措施，做好水庫(kù)合理調(diào)度，加大洪水下泄流量，控制水庫(kù)險(xiǎn)情，保障水庫(kù)安全運(yùn)行。