浅谈石堡川水库溃坝计算及影响范围

赵胜利

（渭南市石堡川水库灌溉管理局 陕西 澄城 715200）

在石堡川水库防汛抢险预案中，溃坝洪水计算是其重要组成部分。水库发生溃坝将会造成巨大损失，进行溃坝洪水计算，可预测溃坝时洪水淹没范围和程度，溃坝洪水计算成本将为水库溃坝时下游受威胁地区人员及财产转移提供重要依据，确保下游人民群众生命财产损失，最大限度减少灾害带来的损失。

1 石堡川水库概况

石堡川水库位于洛河水系的石堡川河上，该河全长81.1km，流域面积959.8km2，河床比降8.3‰，径流深78mm，入库径流量为2.4m3/s，Cv为0.9，Cs/Cv为2.5，多年平均入库流量为2.03m3/s，平均入库水量为7600万m3，该流域年平均暴雨3～5场，多在50mm～125mm之间，降水面积较大，一般占到流域面积的1/2；石堡川水库库容6375万m3。其中兴利库容4585万m3，滞洪库容1015万m3，死库容775万m3；校核洪水位939.67m，设计洪水位936.31m，正常高挡水位936m，死水位905.7m，库容系数50.5%，水量利用系数47.8%。水库水面面积246.5万m2，回水总长度7.6km。石堡川下游河道自石堡川水库坝址至汇入洛河入口处长20km，同时在其下游还有盘曲河、聿津河、史家河、衣家河、成家河、刘家河、沙家河、马家河、李家河和法家河等河流汇入到石堡川河。

2 石堡川流域暴雨和洪水特征

石堡川水库地处黄龙山麓，该流域暴雨雨型主要为付热带西北气流型和付热带西南气流型，西北气流型暴雨主要以雷阵雨形式出现，由于副热压脊线移动和黄龙山地抬升作用，往往造成暴雨，特点为历时短，面积小，暴雨强度大，降雨不均匀，洪水陡涨陡落，峰高量小；而大暴雨形成主要受西南副热气压影响，这种暴雨是南海和太平洋暖温气流与西伯利冷空气强烈作用的结果。大洪水多由7月、8月份暴雨形成，但9月、10月份阴雨历时长，笼罩面积大，强度小，森林水文效益明显，洪水缓涨缓落，使土壤饱和，径流系数相对较高，易产生径流，形成较大洪水。

3 石堡川水库突发事件危害性分析

根据水库实际情况，由于超标准洪水、工程隐患、上游水库溃坝可能导致水库工程出现重大险情，经过近几年水库的运行情况及大坝存在的病害问题，在汛期坝体可能出现裂缝。石堡川水库大坝自建成运行20多年期间，先后多次出现裂缝，多集中于大坝左右两肩。大部分已做了开挖回填处理，部分做了临时开挖封堵处理。因此，在汛期高水位运行期间，有可能因横向裂缝造成坝体渗漏，导致坝体背水坡滑坡，或因渗漏出现管涌导致坝体失稳破坏。在坝肩结合处绕坝渗漏造成坝体滑坡、失稳；若水库遭遇500年一遇以上特大洪水，浸溢坝顶、裂缝漏水形成管涌、因地质灾害坝坡发生滑坡等因素都会造成水库溃坝。

4 石堡川水库溃坝洪水计算

4.1 石堡川水库超设计（保坝）标准洪水演算

依据石堡川水库72年对保坝洪水推演的计算方法，即采用辽宁院经验公式计算，溃坝单宽流量，其中H为水位与下游河床高差，以坝顶高程941m溃坝高程做为计算值，即H=941-884=57m，经计算：q=392.5m3/s。

全溃坝流量Qm=qB+Q泄，其中B为溃坝长度，取平均值250m，Q泄为水库泄洪设计流量取399m3/s，经计算：溃坝流量98524m3/s

表1 石堡川区域各河流洪水流量与高度计算成果表

表2 石堡川河下游淹没范围及撤离方案表

溃坝洪水向下游演进流量计算公式为∶

式中，Qn——溃坝演进到下游某处的溃坝最大流量；

W——为水库溃坝时的库容为6220万m3；

Qm——为坝址处最大流量；

L——为下游某处距坝址的距离；

V洪——河道洪水期历时最大流速，根据本工程扩大初设，采用6.5m/s；

K——为经验系数，石堡川位于山区，采用1.1～1.5之间。

经计算，下游河道超设计即在保坝情况下，溃坝后区域内洪水最大流量与洪水高度的标准洪水演算结果见表1。

4.2 石堡川水库设计标准溃坝演算

参照保坝洪水推演计算方法，即亦采用辽宁院经验公式计算溃坝单宽流量：

石堡川水库溃坝洪水推演，全溃坝流量Qm=qB+Q泄，其中Q泄取339m3/s，Qm=83589m3/s，全溃坝洪水向下游演进流量计算公式为∶Qn=W/(W/Qm+L/V洪K)，其中W取相应库容4426万m3，下游河道在设计标准情况下，溃坝后区域各河流溃坝洪水最大流量与洪水高度的标准洪水演算结果见表1。

5 石堡川水库溃决影响范围分析

石堡川下游河道自坝址至汇洛口处长20km，此段均系山区地带，沟壑纵横，地势较陡，河谷狭窄，设计标准下溃坝和溃坝洪水淹没水深均在8.5m以上，淹没损失基本一致，故不再加以区别。据统计，溃坝后直接影响到各河流两岸居住的村民生命财产安全，做好这些人的安全转移是水库溃坝时要做的重要工作，当石堡川河流域连降暴雨，水库下泄流量大于399m3/s时，库水位达到933m且不断上涨，即石堡川水库出现重大险情时，由渭南市防汛指挥部发布撤离命令，由洛川、白水县人民政府组织石堡川河淹没区人民群众安全撤离；同时石堡川管理局组织专人沿村通知水库下游淹没区村组织群众撤离。渭南市防汛办向省防总汇报，督促组织延安市洛川、宜君两县沿石堡川河、洛河淹没区群众安全撤离。在撤离过程中，要做好群众的思想教育工作，对个别不愿意撤离者，要强行撤离，对行动不便的老、弱、病、残人员要落实协助撤离的负责人，首先撤离行动不便的老、弱、病、残人员及妇女、儿童。具体撤离方案见表2。

同时也危及洛川、白水、宜君、蒲城、大荔等地群众达上万人，淹没农田十多万余亩，冲毁下游铁路桥5座，公路桥12座，水电站3座，万亩抽水站18处，临时抗旱小型抽水站190处，造成经济损失1.8亿元以上。淹没不仅造成以上的损失，对洛河流域也会造成很大的损失。其中汇洛口处超设计标准下的洪水流量为14567m3/s，设计标准下洪水流量12272m3/s，提请渭南市防汛办同有关洛河沿岸洛川、宜君、白水、澄城、蒲城、大荔等县政府取得联系，做好洪水流经时两岸群众和建筑物的安全防范工作，确保洪水能安全流过。

6 结论

在全球气候变暖的背景下，极端天气事件有增多趋势，局部暴雨频发、单点暴雨突出、洪旱灾害交错等自然灾害时有发生，所以说在水库防汛期间，渠首管理站工作人员要加强流域雨情水情和险情监测巡视，做到早发现，早报告，不断完善水库抢险预案和人员转移预案，提高渡汛预案可操作性，当出现洪水超标准设计时，采取正确应急抢险措施，做好水库合理调度，加大洪水下泄流量，控制水库险情，保障水库安全运行。