井坑塘水庫潰壩對下游農業的影響分析

徐子軒

摘 要：以清遠市井坑塘水庫主壩為工程實例，推求水庫潰壩洪水及演進過程，確定潰壩洪水淹沒范圍，為確保水庫下游人民群眾的安全，以及評估潰壩對當地農業經濟的影響提供重要依據。

關鍵詞：水庫;潰壩;下游;農業;影響

文章編號：1004-7026（2019）14-0039-02? ? ? ? ?中國圖書分類號：F323.2? ? ? ? 文獻標志碼：A

1? 工程概況

井坑塘水庫位于清遠市清城區，壩址以上集雨面積1.14 km2，干流河長0.86 km，平均河床坡降3.15%。設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為500年一遇。水庫主壩為均質土壩，壩頂軸線長180 m，最大壩高10.1 m。水庫正常蓄水位18.50 m，校核洪水位19.88 m，總庫容144.0萬m3。

井坑塘水庫無生活、工業用水供水功能，僅有農田灌溉功能，是一座灌溉、防洪等綜合利用的小（一）型水庫工程。水庫灌溉與供水調度任務主要是在滿足防洪調度的前提下，保證灌溉需求，主要擔負清遠市清城區東城街道平塘村委會的農田灌溉任務，設計灌溉面積186.7 hm2，實際灌溉面積100 hm2。

2? 潰壩分析計算

2.1? 水庫潰壩型式

井坑塘水庫位于低丘區，大壩為均質土壩，散粒體結構，整體性較差，且主壩較長，丘陵區水庫一般僅潰決主要部分，即為橫向局部潰壩。出現超標準洪水時，整個過程比較短暫，水庫潰壩按瞬時局部潰壩進行處理。

2.2? 壩址最大潰壩流量計算

壩體瞬時局部潰壩時，壩址處最大潰壩流量采用里特爾（A.Ritter）公式[1]進行計算。

式中：Qm為潰壩時壩址處最大流量;λ為流量參數;B為壩址斷面的平均寬度;h0為潰壩前的壩前水深，取校核洪水位水深;b為缺口寬度。

流量參數見下式。

式中：m為河槽或缺口形狀指數，本次按二次拋物線取m=1.5，計算得流量參數λ=0.23。

土壩潰壩決口寬度b值，根據黃河水利委員會水利科學研究院公式計算。

式中：k為與壩體土質有關的系數，本次按壤土取值約為1.3;W為潰壩時蓄水量。計算得土壩潰壩決口寬度b=52.4 m。

根據上述潰壩洪水計算方法可計算出，潰壩洪水最大潰壩流量Qm=1 647 m3/s。

2.3? 潰壩洪水沿程演進估算

2.3.1? 水庫下游控制斷面的潰壩最大流量

水庫潰壩洪水向下游演進時，下游控制斷面潰壩最大流量有一定削減，其流量計算采用李斯特萬經驗公式計算。

式中：QLm為當潰壩最大流量演進至距壩址為L處時，在該處出現的最大流量;L為距壩址的距離;v為河道洪水期斷面最大平均流速，平原區取1.0～2.0 m/s;K為經驗系數，平原區取0.9。

2.3.2? 潰壩洪水傳播時間和流量過程線

黃河水利委員會水利科學研究院，根據實驗求得潰壩洪水傳播時間及概化流量過程線如下。

（1）洪水起漲時間計算公式。

式中：t1為洪水起漲時間;K1為系數，范圍為0.65×10-3～0.75×10-3，取平均值0.7×10-3;h為潰壩洪水到達前下游計算斷面的平均水深，取1.0 m。

（2）最大流量到達時間計算公式。

式中：t2為最大流量到達時間;K2為系數，范圍為0.8～1.2，取1.2;hm為最大流量的平均水深，根據河道斷面水位流量關系插補。

（3）洪水消退時間計算公式。

水庫潰壩洪水向下游演進相關計算成果見表1。

3? 潰壩風險及影響分析

清遠市井坑塘水庫建成至今，在水位正常消落中均沒有出現不良地質問題。水庫潰壩時，因水庫水位驟降、劇烈震動等，可能會造成水庫上游局部已經全風化的邊坡發生滑動或坍塌。根據水庫潰壩洪水沿程演進估算結果，可劃出壩址下游洪水淹沒范圍，對潰壩進行風險分析。主壩潰壩后，淹沒面積為1.8 km2（估算到大學城涌河口），共涉及5個自然村、7所學校以及市政道路、設施等，影響人口約5.8萬人、農田約133.3 hm2。一旦井坑塘水庫潰壩，巨大的水流將會把影響范圍內的河段兩岸變成一片澤國，農田及作物會被沖毀，該地區的農業經濟將遭受巨大的打擊和威脅。

參考文獻：

[1]李煒.水力計算手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2006.