西南某特高心墙堆石坝溃坝概率研究

针对我国西南地区拟建的某特高心墙堆石坝,基于工程资料分析得到了大坝风险要素,采用FMECA法分析确定了大坝主要溃坝模式为漫顶溃坝和渗透破坏溃坝,其中,漫顶溃坝有5种溃坝路径,渗透破坏溃坝有3种溃坝路径;利用事件树法计算这8种溃坝路径的溃坝概率,最终计算得到综合溃坝概率。该计算结果可为编制应急预案和工程建成投运后的突发事件监测预警及应急处置提供科学依据。     

小型水库溃坝初步统计分析与后果分类研究

小型水库是我国水库大坝数量的主体,在保障农村经济发展、粮食安全、农村社会稳定等方面发挥着不可替代的重要作用。对1990年后我国溃坝的小型水库初步统计分析表明,溃坝水库较集中于集水面积50 km2、坝高30 m以下的小(2)型水库,洪水漫顶与质量问题仍是水库溃坝的主要原因。结合小型水库应急事件转移人口,提出了按风险人口进行分级的后果分类标准,并对我国小型水库管理发展提出了相应建议。     

广西驮英水库施工围堰溃坝洪水分析

以驮英水库施工围堰溃坝洪水分析为例,结合水库施工方案拟定不同溃坝计算工况,推求施工围堰遭遇超标准洪水漫顶造成围堰溃决后溃坝最大流量、溃坝洪水向下游演进过程,分析溃坝洪水对下游的淹没影响,为编制水库施工期安全度汛应急预案提供技术参考,为水库工程施工及下游防洪安全提供保障。     

土石坝水库溃坝洪水非恒定流演进计算应用研究

本文通过对老鹰嘴水库工程土石坝溃坝洪水研究,预测水库大坝溃口发生的过程(如形状、深度、宽度、溃口扩张的速度等),计算溃口出水流量,通过水库库容演算,预测水库溃口过流量的过程线;对大坝在正常蓄水位、大坝校核洪水、大漫顶三种情况下的溃坝洪水,进行了下游河段洪水非恒定流演进计算,分析最不利为大坝漫顶工况,并在大坝漫顶工况下根据不同溃决状态,分别计算出1/4溃决、1/2溃决、全溃决的下游淹没水位、影响范围人口等数据,为制定相应的应急措施提供依据。     

基于事件树分析法的大坝可能破坏模式分析

水库大坝一旦失事,势必对下游地区造成重大生命财产威胁.运用事件树分析法原理,以油罗口水库大坝洪水荷载作为初始事件,对大坝可能的破坏模式及其溃坝概率进行了分析和计算.结果表明,该水库大坝最大可能破坏模式为坝体管涌破坏,且溃坝风险远大于安全可接受值,上述结论与水库大坝存在的主要病险问题具有较强的吻合性.研究结论在一定程度上为水库管理单位预防溃坝事件的发生提供了理论依据.     

2000—2018年中国水库溃坝规律分析与对策

截至2018年底,我国已建成各类水库98 822座,总库容8 953亿m3。水库工程不仅是我国防洪体系的重要组成部分,更是优化水资源配置的关键工程措施。水库大坝一旦溃决将严重危及公共安全,从历史溃坝事件中吸取教训并分析溃坝特征规律,对提高水库安全管理和防灾减灾水平具有重要意义。在收集我国1954—2018年发生的3 541起溃坝事件的基础上,重点针对2000—2018年发生的84起溃坝事件,从空间分布、水库规模、坝高、坝型、溃坝原因、溃坝率等方面进行了详细统计分析,系统梳理了21世纪以来我国溃坝事件的规律趋势特征,主要包括:（1）气候变化背景下超标准洪水成为水库漫顶溃决的主因;（2）水库因工程质量导致的溃坝问题突出;（3）水库运行管理不当成为溃坝事件重要诱因;（4）西部地区溃坝率较其他地区仍然偏高。为进一步加强我国水库大坝安全管理,提出必须重视气候变化对水库大坝安全运行风险的影响、完善工程建设与运行安全监管体系、改善中西部地区大坝安全管理运行条件、兼顾水库安全管理工程措施与非工程措施等对策建议。     

水库大坝的险情识别

溃坝事故的发生将会对下游经济社会产生灾难性的影响，对水库大坝的险情分析将有助于全面掌握水库大坝的健康状况，因而有着重要的意义。提出三种不同险情程度的水库大坝识别标准．进而统计分析国内外溃坝资料，据此对渍坝宏观机理（即溃坝模式和溃坝路径）进行分析，提出了水库大坝渍坝模式模糊识别方法和溃坝路径的区间层次分析方法。     

简讯

大尺度溃坝首次试验开展大尺度溃坝首次试验日前在安徽滁州大洼水库进行。本次试验是“十一五”国家科技支撑计划重点项目“水库大坝安全保障关键技术研究”的课题之一。大洼水库位于安徽省滁州市施集镇花山村境内,控制流域面积2·71km2,总库容约10万m3,以灌溉为主,水库大坝总长120m,坝顶宽3m,最大坝高10m。本次试验技术难度大,技术要求高,进行如此大尺度的溃坝试验在国内外尚属首次。大洼水库大尺度溃坝试验旨在建立大尺度物理模型,模拟上游水库、下游河道的实际情况,并尽量保证坝体的结构、材料、力学性能相似。开展洪水漫顶、坝基管涌等导致的溃坝模型试验,从整体上观测大坝溃口形态、溃口形成发展过程、上游库水位降落过程、溃坝流量过程和下游洪水演变过程,进一步研究溃口冲蚀下切、横向扩展和溃坝流量(流速)之间的相互关系,探究溃坝形成机理,为溃坝预防、预警及溃坝应急、应对提供技术支撑。溃坝机理和溃决洪水研究是水库大坝安全保障体系的关键内容,是直接关系到降低大坝风险、应对突发性洪水事件能力建设的一项基础性研究。由于大坝坝型众多,溃决过程的复杂性、不确定性,至今人们对溃坝机理和溃坝洪水运动规律的认识仍有待进一步深化。我国大坝数量、坝型...     

BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过ArcGIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。     

国家水安全战略目标下水电站大坝安全管理的启示

从水库大坝发挥的作用角度强调了水库大坝安全对国家水安全战略和实现双碳目标的重要性;从历次大坝漫坝溃坝事故警示了水库大坝安全运行始终面临严峻形势和风险;通过回顾和总结水电站大坝安全监管工作,提出可供行业参考的启示.     

Experimental study of dam-break flow in cascade reservoirs with steep bottom slope

Dam break can cause a significant disaster in the downstream, especially, in a valley with cascade reservoirs, which would aggravate the disaster extent.The experimental studies of the dam-break flow of cascade reservoirs are few and far between at the present.Most of related studies concern the failure of a single dam..This article presents an experimental study of the characteristics of an instantly filled dam-break flow of cascade reservoirs in a rectangular glass flume with a steep bottom slope.A new method was used to simulate the sudden collapse of the dam.A series of sensors for automatic water-levels were deployed to record the rapid water depth fluctuation.The experimental results show that, the ratio of the initial water depth of the downstream reservoir to that of the upstream reservoir would greatly affect the flood peak water depth in the downstream reservoir area and in the stream channel behind the downstream dam, while the influence of the dam spacing is insignificant.In addition, the comparison between the single reservoir and the cascade reservoirs shows some difference in the dam-break flow pattern and the stage hydrograph at the corresponding gauging points.     

ONE-AND TWO-DIMENSIONAL COUPLED HYDRODYNAMICS MODEL FOR DAM BREAK FLOW

1-D and 2-D mathematical models for dam break flow were established and verified with the measured data in laboratory. The 1-D and 2-D models were then coupled, and used to simulate the dam break flow from the reservoir tail to the dam site, the propagation of dam break waves in the downstream channel, and the submergence of dam break flow in the downstream town with the hydrodynamics method. As a numerical example, the presented model was employed to simulate dam break flow of a hydropower station under construction. In simulation, different dam-break durations, upstream flows and water levels in front of dam were considered, and these influencing factors of dam break flow were analyzed, which could be referenced in planning and designing hydropower stations.     

溃坝洪水研究进展

溃坝洪水研究的目的是计算溃决坝址的流量、水位过程线,并向下游作洪水演进得到沿程的流量、流速、水位、波前与洪峰的到达时间,评估下游洪水淹没损失情况,以便于采取措施,降低洪水风险。从溃坝水流理论研究、溃坝问题的试验研究、溃坝模拟及洪水在下游演进这3个方面对溃坝洪水研究进行了综述,回顾和总结了国内外溃坝洪水研究的发展历程、已取得的成果和近些年的进展,提出了将来要研究的重点,并对研究前景进行了展望。目前溃坝理论的数值求解发展迅速,由试验提出了溃坝机理,研究不断模型化;但高强输沙理论未建立,溃口冲刷过程未能准确表达,对梯级溃坝和冰湖溃决洪水研究较少。今后应加强溃坝水流理论研究,开展大尺度、多库溃坝模型试验研究,积极做好梯级溃坝和冰湖溃决洪水模拟,进一步建立快捷可靠的区域溃坝洪水预报系统。     

考虑地震与溃坝洪水共同作用的土石坝坝坡稳定分析方法

地震与洪水作用是影响土石坝坝坡稳定的主要因素,在梯级水库中,上游溃坝洪水的影响尤为显著。以上一梯级溃坝洪水引起的坝前水位变化模拟洪水作用,提出在毕肖普法基础上,考虑坝体材料变异系数,大坝遭遇上游溃坝洪水与地震共同作用时的坝坡稳定分析方法。以"卜寺沟-双江口"两梯级为例,假定卜寺沟发生溃坝,进行下游梯级"双江口"下游坝坡稳定的可靠度风险分析。计算结果表明,双江口在遭遇上游溃坝洪水和地震的极端情况下,下游坝坡失效概率为1.571×10~(-6),对应的可靠度指标为4.667,满足规范对I级建筑物发生二类破坏的要求。     

溃坝洪水数值模拟

在已有溃坝洪水数学模型基础上建立的溃坝洪水计算模型，可对洪水由库尾向坝址的传播过程、溃坝洪水向下游的推进过程、溃坝洪水漫过堤防后在下游城镇内的淹没过程进行水动力学模拟．利用所建立的溃坝洪水计算模型，对某水电站大坝溃坝洪水在拟定的各工况下进行的坝下游洪水预测表明，溃坝历时、水库上游来流量及溃坝时不同的坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素．     

堰塞坝溃坝洪水影响因素试验

针对影响堰塞坝溃坝洪水的主要因素制定室内水槽试验方案,分析入库流量、坝体物质组成、坝后坡度、坝顶长度及开槽宽度等5种因素对堰塞坝溃坝洪水的影响,采用水位计量测坝前库水位,根据水库水量动态平衡方程计算溃口下泄流量,通过对各种影响因素不同工况下的溃口流量过程线进行比较分析,得出规律如下:堰塞坝的入库流量和坝后坡度与最大洪峰流量正相关,与峰现时间反相关;坝体粗沙含量及坝顶长度与最大洪峰流量反相关,与峰现时间正相关;坝顶开槽宽度与最大洪峰流量及峰现时间反相关。     

考虑致灾后果的溃坝洪水风险评估与等级划分

针对溃坝洪水风险受环境-荷载-人多种因素影响的不确定性,将不同洪水要素(水深、流速)联合考虑,分析洪水致灾的危险性。运用HEC-RAS二维水动力学模型和地理信息系统(GIS)空间分析技术,模拟溃坝洪水演进过程,从洪水到达时间、淹没范围等维度分析承载体的暴露度。针对人口分布与地理位置特征,基于人体失稳试验数据的统计规律、建筑物损毁标准进行承灾体脆弱性分析,提出基于灾害系统理论的溃坝洪水风险分析方法和溃坝洪水风险等级划分标准。可用于评估水库大坝失事风险,划分溃坝淹没区人口风险等级,为水库大坝突发事件应急救助和人口转移提供技术支持。     

变坝坡赤泥库漫顶溃坝模型试验研究

赤泥是氧化铝厂生产排放的一种性质独特的弃渣,因颗粒极细,赤泥库一旦溃坝,具有特殊的规律。本文以某赤泥库及下游沟道为整体研究对象,采用尾矿库物理模型试验方法,对赤泥尾矿库漫顶溃坝的发展过程及其机理进行分析。其结果表明:赤泥尾矿库溃坝发展规律比较复杂,在过程上可划分为洪峰前段、洪峰段及洪峰后段,且每阶段都有接近动态平衡的趋势;较大的坝坡变化使坝面空间上存在冲淤分区现象。最后,推导了赤泥流在下游沟道内演进的最大淹没高度计算公式,并利用模型试验资料对该公式进行了检验。     

土石坝风险实时评估与综合预警模型

为探讨土石坝风险实时评估方法,采用点估计法进行土石坝溃坝概率的实时分析。基于BREACH模型与HEC-RAS程序计算溃坝损失,综合前人研究成果提出改进的土石坝风险评价标准及与之相衔接的土石坝风险预警标准,并结合现有突发事件预警标准,构建一种新的土石坝综合预警模型。算例计算结果表明,基于点估计法的土石坝溃坝概率实时分析方法能同时满足风险实时评估对计算精度与计算效率的要求,此综合预警模型可有效提高早期预警能力,并在一定程度上降低过度预警造成的损失,可为土石坝风险管理提供理论依据与技术支撑。     

极端条件下堆石坝溃坝风险及应急预案

考虑洪水漫顶条件下的溃决模式,拟定汛限水位、校核洪水位与校核洪水流量、多年平均入库流量的极端组合方式,采用DB-IWHR模型计算堆石坝溃坝洪水过程;利用MIKE 21模拟洪水演进过程,取支流历史最大洪水过程并使其与干支流洪峰遭遇,评估洪水对下游的淹没风险。以涔天河大坝为例,根据库容、堆石材料参数等确定不同入库洪水组合方式及坝体侵蚀特性,结果表明:构建的溃坝及洪水演进模型能较好模拟溃坝过程及溃坝洪水对下游的淹没风险特征。最后提出库坝安全运行建议,并制定避洪转移预案。