第1期（总第219期）
摘要︓
文中通过利用我国中小型水库常用的溃坝模型对某水库如果发生溃坝时的溃坝洪水计算与洪水演进分析，确定相关参数，计算得到最大洪峰流量为43862.09m 3/s ，泄空时间为0.625h ，溃
坝洪水量极大、洪水演进迅速。通过分析溃坝洪水过程及其对下游的影响，为当地相关部门采取措施，防止溃坝洪水对下游造成的危害提供依据。
关键词：水库；溃坝洪水；洪水演进中图分类号：TV122+.4
文献标识码：B
Analysis on Flood Dam-break of a Rervoir
NING Guo-feng Abstract:In this paper ，the dam-break flood calculation and flood routing analysis of a rervoir are carried out by
using the dam-break models commonly ud in medium and small-sized rervoirs in China ，and the related parameters
are determined.The maximum peak discharge is 43862.09m 3/s ，and the discharge time is 0.625h ，the amount of dam-break flood is very large and the flood routing is rapid.Through the analysis of the process of dam-break flood and
its impact on the downstream ，the paper provides the basis for local departments to take measures to prevent the damage
caud by dam-break flood to the downstream.Key words ：rervoir ；dam-break flood ；flood routing
某水库洪水溃坝分析
宁国锋
（晋中市水利勘测设计院山西晋中030600）
收稿日期：2020-11-12
修回日期：2020-11-17
作者简介：宁国锋（1986-），女，2013年工程硕士研究生毕业于北京工业大学水利水电工程专业，
工程师。文章编号：1006-8139（2021）01-035-02
山西水利科技
大坝溃决是一种低概率、危害高的社会灾害。溃坝后，将对当地社会造成不可估量的损失。近年来，随着经济社会的不断发展。溃坝洪水越来越得到人们高度重视。本文对山西中部盆地地区某中型水库如果发生溃坝时的溃坝洪水进行计算。通过分析知，水库溃坝后将造成6个乡镇，106个村庄受灾，
淹没面积186km 2，涉及人口达19.4万人，耕地1.87万hm 2。因此，当地部门应根据实际情况，提前采取相关措施，避免灾害发生。
1
水库概况
1.1水文概况
水库距某县城25km ，属于黄河流域汾河水系，水
库控制流域面积576km 2。干流长56km ，纵坡13.7‰。其中：土石山区472km 2，占流域面积的82%。森林区104km 2，
占流域面积的18%，平均宽10.3km 。水库总库容2449.5万m 3。防洪标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。
1.2工程概况
该水库是一座以防洪、灌溉、城市供水、农村人畜
吃水、下游开发区供水及下游湿地注水为一体的中型水库。水库枢纽由大坝、输水洞、泄洪洞三部分组成。大坝为碾压均质土坝，坝高44m ，坝顶长502m ，顶宽
6m 。
水库建成以来灌溉效益逐年增加，水库为下游灌溉、城市供水、农村人畜吃水、下游开发区供水总量
35
2021年2月
58222万m3，累计水费1437.03万元。拦蓄大小洪水共21次，1977年7月经受了历史上罕见的特大洪水袭击，入库洪峰达1832m3/s，而出库最大泄量仅为407m3/s，消减洪峰78%，为下游人民避免了一场灾难性的损失，经济评价防洪总效益为71176万元。2大坝溃决分析
2.1溃坝可能发生的原因
导致大坝发生溃决的主要因素是超标准地震及战争或恐怖活动，超标准洪水也是导致大坝溃决的主要因素。
2.2假定溃坝的形式
水库的溃决形式一般从规模上分为全溃和局部溃决；从时间上分为瞬时溃和逐渐溃。大坝的溃决形式主要取决于坝的类型、坝的基础和溃坝的原因。2.3溃坝过程
瞬时溃坝最大流量出现在溃坝初瞬，其流量过程线呈下凹形退水曲线，溃坝洪水波向下游传播的总趋势是不断坦化。逐渐溃坝最大流量一般出现在最终溃口形成的瞬时。当溃口尺寸相等时，渐溃最大流量要小于瞬溃的数值，且洪水过程线较瞬溃的平缓。3溃坝洪水计算
该水库大坝为碾压均质土坝，溃决形式一般为逐渐局部溃决。溃坝洪水采用水力计算手册第二版（武汉大学水利水电学院水力学流体力学教研室主编）中公式进行计算。
1）土坝溃决口门平均宽度值采用下列公式[1]：
b=k（W
√×B
√×H）1/2
式中：b——
—土坝溃决口门平均宽度，m；
W——
—溃坝时库蓄水量，为2115.5万m3；
B0——
—溃坝时坝前水面宽度，为495m；
H0——
—溃坝时坝前水深，为32.53m；
k——
—
与坝体土质有关的系数，壤土取1.3。
将参数代入式中，计算得溃决口门平均宽度为237.2m。
2）水库溃坝坝址处最大流量值采用下列公式[1]：
Q max=827g√B b[]14bH3/20
式中：Q max——
—溃坝时坝址处最大流量；
B——
—大坝断面平均宽度，为300m；
H0——
—溃坝前坝前水深，为32.53m；
g——
—
重力加速度。
将参数代入式中，求得Q max为43311.49m3/s。
水库遭遇特大洪水时输水洞、泄洪洞双洞最大下泄流量为550.6m3/s，在坝址下游不远处注入河道，因此溃坝流量计算时应计入双洞最大下泄流量，即：水库溃坝坝址处最大流量Q M=Q max+Q双洞=43311.49+ 550.6=43862.09m3/s。
4溃坝洪水演进
1）沿程洪峰流量计算。
溃坝洪水演进至下游断面时洪峰流量按下列公式[1]计算：
Q L=W
W/Q M+L/（vk）
式中：L——
—距坝址距离，m；
W——
—水库溃坝时的库容，m3；
Q M——
—坝址处的溃坝最大流量，m3/s；
K——
—经验系数，半山区河道取1.0；
v——
—河道洪水期断面最大平均流速，半山区采
用2.0~3.0m/s，本文根据实际情况取值；
Q L——
—计算断面最大流量，m3/s。
计算求得水库溃坝洪水自坝址向下游共14个断面处的最大流量，见表1。
2）水库泄空时间计算
库水泄完时间T按下式[1]计算：
T=KW/Q M
式中：K——
—经验系数，取4.5；
Q M——
—坝址处的溃坝最大流量，m3/s；
W——
—水库溃坝时的库容，m3。
经试算，T=0.625h，即37.5min库水泄完。3）确定溃坝时泄流历时值计算公式[1]如下：
t2=K2L1.4
W0.2H00.5h0.25
M
式中：L——
—距坝址距离，m；
W——
—可泄库容，m3；
t2——
—洪峰到达时间，s；
H0——
—坝上游水深，m；
h M——
—溃坝最大流量时平均水深；
K2——
—系数取值为0.8~1.2，本文根据实际情况取1.0。
水库溃坝洪水计算结果见表1。
宁国锋：某水库洪水溃坝分析
（下转第39页）36
第1期（总第219期）5
影响范围内有关情况
水库溃坝后将造成6个乡镇及一个乡镇的106
个村庄受灾，淹没面积186km 2，涉及人口达19.4万人，耕地1.87万hm 2。
6结语
由于水库溃坝机理及情况复杂，资料又不完善，
各种计算方法结果可能相差较大。此次水库溃坝洪水分析只是粗略估算，可为今后该水库溃坝洪水精确分析提供参考依据。参考文献：
［1］李炜.水力计算手册第二版［M ］.北京：
中国水利水电出版社，2006.
表1
水库溃坝洪水计算成果表土进行堵漏处理。
2）
对待处理段管道（长度约1m ）表面的环氧煤沥青涂料采取了打磨处理。
3）
在裂缝1下游侧利用厚10mm 、宽度300mm 钢板紧靠镇墩打钢抱箍，并在抱箍内与镇墩处预压直径30mm 的橡胶止水圈，其后先用油麻丝填充压实约
30mm ，
再用环氧砂浆填充约240mm 。4）
在裂缝1上游侧利用厚10mm 、宽度500mm 钢板打钢抱箍，并与下游300mm 宽的钢抱箍焊接为整体。抱箍周围（至少在顶部和底部）分别预留直径
20~30mm 的灌浆和排水孔，数量根据现场渗漏排水量和灌浆确定。这样将结合上游第二道裂缝的钢包封处理对第一道渗漏裂缝周圈全部进行封闭处理。
5）
对已包封管段底部采用临时支护措施进行支护。6）
对已包封段上游管体第二道裂缝（裂缝2）采用厚10mm 、宽度1250mm 钢板打钢抱箍，并与下游
800mm 宽的钢抱箍焊接为整体。
在距钢抱箍上游侧350mm 处的里侧位置预设直径20mm 的钢筋作为挡
块使用，钢筋外侧预压25mm ×30mm 的遇水膨胀橡胶条一圈，沿上游方向先用油麻丝填充压实约50mm ，再用环氧砂浆填充约270mm 。抱箍周围（至少在顶部和底部）分别预留直径20~30mm 的灌浆和排水孔，数量根据现场排水量和灌浆确定。这样既把第一、二道裂缝周圈全部进行封闭止水，避免以后发生漏水隐患，同时还起到加固作用。
7）
对2050mm 段抱箍内部间隙及裂缝采用微膨胀水泥砂浆进行回填灌浆处理，灌浆压力为0.4MPa 。灌浆从包封底部注浆，待顶部出浆孔出浆后，使灌浆压力控制在0.4MPa ，持续稳定5min 结束。
8）
为确保包封加固段管道与镇墩整体结合，在镇墩上游侧面沿管道周圈，在镇墩端面打锚杆，锚杆直径为25mm ，间距400mm ，伸入镇墩1000mm ，外露
150m ，
锚杆总长度为1150mm 。9）
管道局部基础处理：对开挖段管道基础铺设级配碎石垫层，利用人工夯填处理，处理厚度为开挖基坑底部至管道外径120°管基范围，处理宽度为开挖底宽。10）
钢筋混凝土包封：在钢抱箍外侧采用钢筋混凝土进行包封，混凝土强度为C25，抗渗W6，钢筋为
HRB335，
环向、纵向钢筋直径均为20mm ，环向钢筋间距250mm ，纵向间距250mm ，纵向钢筋与锚杆焊接。包封厚度为300mm ，外部采用圆形钢模板，模板不再拆除。混凝土浇筑和养护应执行相关规范，并采取冬季施工措施。
11）
回填：沟槽回填不应采用冻土，管身腰部以下压实度不小于0.95，上部不小于0.90。3回填和耕地平整
最后确定可实施场区回填工作时，按照安装
PCCP 管道回填的技术规范，
将施工范围内管线及原有耕地实施恢复，并进行移交。
王国君：PCCP 标准管折裂漏水应急处理施工工艺
（上接第36页）
距大坝
L /m 流量Q /（m 3/s ）水深
h m /m 洪水传播速度v /（m/s ）
洪峰到
达时间t 2/min 经验系数k 21480
30681
12.9 3.0
125.1 1.024******* 6.2 3.0257.5 1.0348021821 4.9 2.5413.8 1.0448019067 6.2 2.5589.4 1.0548016931 5.2 2.5781.5 1.0648015225 2.3 2.5988.1
1.0733514017 3.4
2.31175.4 1.0948011691 5.1 2.0168
3.2 1.01148010124 6.3 2.02200.6 1.0154807984 5.3 2.0334
4.2 1.01948065917.8 2.04613.6 1.024******* 4.3 2.06352.6 1.0304804454 2.6 2.08634.5 1.0344803984
5.7
2.0
10264.5 1.0
39
