郯城縣會師水庫潰壩洪水后果分析

于升鳳

（郯城縣水利局，山東 郯城 276100）

會師水庫位于山東省臨沂市郯城縣郯城街道郯東村東南，馬陵山林場山北，屬于淮河流域沭河水系。水庫于1959年10月興建，1960年3月竣工，于2009年進行了除險加固。控制流域面積2.21 km2，水庫總庫容107.05萬m3，死庫容為6萬m3，校核洪水位56.36 m，設計洪水位為55.9 m，興利水位55.69 m。會師水庫保護著下游郯東村、二旺村0.41萬人，280 hm2耕地，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、生態保護等綜合效益于一體的多年調節的小（1）型水庫。工程等別為Ⅳ等，設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為100年一遇。會師水庫主要由大壩、溢洪道、放水洞等主要建筑物組成。

土石壩潰壩主要由于超校核標準洪水導致漫頂潰壩、正常蓄水位遭遇地震導致大壩滑坡潰壩、正常蓄水位遭遇穿壩建筑物發生接觸滲漏潰壩等情況。潰壩原因包括漫頂、滲透破壞與變形、基礎抗剪強度不足，溢洪道泄洪能力不足，運行不當，庫岸滑坡等。

1 洪水分析

1.1 出庫洪水

1）潰壩情況。會師水庫為小（1）型水庫，大壩結構為土石壩，按逐步潰決情況進行潰壩洪水計算。

（1）潰壩洪水計算。潰壩口寬度按下式計算：

式中：W為水庫庫容，萬m3；B為主壩壩頂長度，m；H為壩高，m；K為經驗系數，土石混合壩取值1.19。

經計算，水庫在20年一遇設計洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m情況下的潰壩寬度分別為2.89 m和2.93 m。

（2）潰壩最大流量計算。根據潰壩形式分析，潰壩最大流量計算采用肖克列奇經驗公式：

式中：B為潰壩時沿壩軸方向水面寬或壩頂長度，m；b為潰壩決口寬度，m；H0為潰壩時壩前水深，m；g為重力加速度，取值9.8。

經計算，在20年一遇設計洪水位55.9 m和100年一遇校核洪水位56.56 m潰壩時，壩址處最大潰壩流量分別為288 m3/s和320 m3/s。

2）不潰壩情況。發生設計及校核洪水不潰壩情況時，需做好溢洪道正常調洪核算。會師水庫調洪演算，按照《山東省小型水庫洪水核算辦法》規定,采用用三角形調洪法，進行流域參數、多年平均最大24 h降雨量H24及變差系數Cv，設計標準的單位面積洪峰流量模數qm、最大洪峰流量、洪峰總量及洪水調節計算，得出水位、庫容、溢洪道相應泄量結果，見表1。

表1 水庫水位～庫容～溢洪道泄量

會師水庫根據調洪演算圖表結果進行調度運行，確保溢洪道及下游行洪河道安全泄洪。

1.2 洪水演進

1）潰壩下游流量計算。水庫潰壩在下游某斷面處形成的最大流量，采用經驗公式（3）：

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，m3/s；Qm為壩址處的潰壩最大流量，m3/s；V為水庫潰壩時的庫容，m3；L為距壩址的距離，m；Uk為經驗系數，會師水庫按照平原河道UK=3.13。

潰壩后下游各斷面流量計算表見表2。

表2 會師水庫潰壩下游各斷面流量計算表

2）潰壩洪水傳播時間。洪水起漲時間按公式（4）計算：

式中：L為距壩址距離，m；H0為壩上游水深，m；V為可泄庫容（可泄總水量），m3；h0為潰壩洪水到達前下游計算斷面平均水深，m；k1為系數，取平均數為0.7×10－3；t1為洪水起漲時間，s。

3）最大流量到達時間按式（5）計算：

式中：k2為系數，等于0.8～1.2；hm為最大流量時的平均水深，m；t2為最大流量到達時間，s。

4）潰壩下游流量過程線。將下游流量過程線概化為三角形，起漲點時間為t1，三角形頂點（最大流量）時間為t2；洪水終止時間為t3，由式（6）計算：

式中：QLM為計算斷面處最大流量，m3/s；V為下泄總水量，m3。

計算潰壩時，洪水概化過程見表3。

表3 會師水庫潰壩洪水概化過程線

2 潰壩影響分析

2.1 洪水淹沒區及轉移線路圖

根據下游工程和重要保護目標所在位置，分別設立斷面進行計算，得到各斷面的淹沒水位，根據高程確定洪水淹沒邊界，繪制出會師水庫下游淹沒及群眾路線轉移圖，如圖1所示。

圖1 淹沒范圍及轉移人口線路圖

2.2 潰壩洪水破壞程度和影響范圍

會師水庫潰壩后，郯薛線、S323省道、師郯路范圍內將被淹沒，影響下游郯東村、二旺2個村、耕地282.67 hm2，4 079人，經濟作物損失約為600萬元。

3 結語

1）通過對導致水庫潰壩影響因素的分析，為后續運行管理工作提供了基礎，促進年度維修養護的投入，將加快推進郯城縣小水庫標準化管理及智慧水利的創建。

2）通過對會師水庫潰壩洪水后果分析，掌握壩洪水在下游河道中的演進過程，獲得了潰壩洪水到達下游各河段的峰值流量、水位、時間等參數。根據下游最大淹沒范圍，編制了人員應急轉移線路圖，為會師水庫應急搶險及調度運行提供了依據，大大提高處置水庫大壩突發安全事件的防預能力，最大程度地減少人員傷亡和財產損失。