HEC-RAS在二维溃坝模拟中的应用——以红旗水库为例

利用HEC-RAS软件对红旗水库进行溃坝模拟,研究溃口流量过程线、溃口下游局部流态、溃坝洪水波在洪泛区的传播和溃坝洪水造成的生命损失等。对溃口流量过程线分析发现瞬时溃口尺寸越大,初始下泄流量越大,初始下泄流量过程线变化越快,而溃口尺寸越小溃口流量过程线变化越缓慢。对洪水流速和洪水淹没水深分布等进行研究,并绘制淹没水深风险图。进行溃坝生命损失评估时发现,无预警时生命损失达210人,预警时间越长,生命损失及其严重程度系数越低,预警时间提前1 h,生命损失明显降低,预警时间提前3.5 h,生命损失为0。     

山丘区水库溃坝洪水数值模拟研究

以山东省利用亚行贷款地下水漏斗区域综合治理示范工程昌乐县南寨水库增容工程为背景,结合山丘区水库特点,分析计算确定大坝溃口位置、溃口宽度及溃坝流量过程,采用Mike 21水动力模块对溃坝后洪水在下游河道演进过程进行数值模拟,提取洪水到达历时、淹没水深和淹没范围等基本要素;并运用GIS技术,绘制不同时刻溃坝洪水的淹没范围、淹没水深图等成果。     

一二维联解溃坝洪水数学模型应用研究

在前人研究成果的基础上,建立了一个包括上游库区洪水演进、溃坝过程和下游淹没影响区洪水演进的溃坝数学模型,并采用经验公式和实验结果分别对溃口流量和二维渍坝洪水传播进行了验证。利用所建模型对某水库溃坝洪水演进过程进行了模拟,结论表明所建溃坝洪水模型能较好的模拟洪水从库尾向坝址的传播以及溃坝洪水在下游淹没影响区的演进过程,可以用于实际工程计算。     

韩江南北堤防洪保护区溃坝洪水演进数值模拟研究

洪水分析计算是洪水风险图编制的基础。基于一维、二维水力学耦合模型,建立了韩江南北堤防洪保护区溃坝洪水演进数学模型,分析探讨了韩江南北堤瞬溃后溃口流量水位关系、主要地物特征点的水位和流速变化以及洪水演进过程。结果表明:溃口峰值流量出现在溃坝瞬间,随外江水位下降,溃口流量减小,至溃坝99 h后基本为0。湘桥区距溃口最近,受洪水破坏最严重,最大流速值超过1. 3 m/s。云路镇、登岗镇和湘桥区由于地势较低,最大淹没水深普遍在2 m以上。     

改进DB-IWHR模型及其在尾矿库溃坝影响分析中的应用

为预测尾矿库溃坝对下游的影响,基于修正的Shields曲线,改进了DB-IWHR模型中临界剪应力的计算,并通过唐家山堰塞坝实例验证了改进DB-IWHR模型具有更高的溃坝溃口和下泄流量过程演化精度。采用改进DB-IWHR模型及二维水动力模型建立了某尾矿库溃坝影响数值分析模型,预测了尾矿库漫顶溃坝时下游的淹没范围、淹没深度、淹没出现时间以及溃坝对下游关键敏感点的影响程度,分析了改进模型对溃口初始宽度及冲刷侵蚀参数的敏感性,结果表明:改进DB-IWHR模型结合二维水动力模型能较好地模拟尾矿库溃坝过程和下泄沙流演进过程,结果符合沙流演进的一般规律;该模型对于初始溃口宽度的敏感性不强,但对于冲刷侵蚀参数的敏感性较强。     

水电站溃坝风险评估及安全防护措施应用

为了分析水电站溃坝风险并掌握其破坏范围，以某大坝为例，利用瞬时全溃公式计算出溃坝处的最大流量，并通过Mikell模型模拟计算溃坝洪水向下游的演进过程。结果表明，随着溃坝高度的增大，出流库容和流量峰值也随之增大，出流总时间则呈现降低趋势；在溃口深度为5m时，岸边部分村镇居民区就会被洪水所淹，随着溃口深度的增加，村镇被淹没范围逐渐增大，在溃口深度达到20m时，村镇区域就已被完全淹没；水电站附近为中等级别的抗损坏性岩体，上部土层厚度较小，比较适合地表工事构筑，可在水电站周围的山脊和地势较高处建造安全防护设施，建造方式选择机械构工；如果有特殊情况发生，要提前降低库水位和库容，让库水位低于警戒线；要快速、合理地疏散可能会受到洪水威胁的居民，保证其安全；对大坝局部区域进行加固，提高大坝强度；在重要的生活设施和工业厂区附近修建防护工程，保证其正常运转。     

基于HEC-RAS的百花滩水电站溃坝洪水演进过程及影响分析

水库一旦遭到破坏,将给人民生活和国家地区经济建设带来巨大的损害。利用Google地球和ArcGIS提取百花滩电站上下游地形信息,基于枢纽1∶1 000地形图采用HEC-RAS建立河道数值分析模型,计算分析了9种溃坝方案下溃坝洪水在下游的演进过程和影响范围,明确了沿线淹没范围和转移路线。结果表明,溃口流量取决于溃口宽度,溃坝洪水在行进过程中,随着入库洪水的持续,下游各断面洪峰流量略有下降,但幅度较小;入库洪水越大,下游各断面峰现时间越早;下游郭余社、史华村、菜园子、安宁村峰会产生一定范围的淹没。分析结果为电站安全运行和防洪应急管理提供科学依据,也可为类似闸坝工程溃坝分析提供参考。     

梯级水库溃坝洪水对下游城市的淹没过程分析

溃坝洪水的演进过程及其对下游城市的淹没影响是大坝安全的重要研究内容之一。以我国南方某山区河流为例,采用数值计算方法,针对该流域上并(串)联的4座水库在多种溃坝模式下,对下游城市的淹没过程进行了计算和讨论分析。研究结果表明溃坝洪水在下游城市的淹没速度和最大淹没面积主要与最大溃坝流量相关,即与溃坝水头和溃口大小相关;最大淹没面积的达到时间主要与城市与水库间的行洪距离有关。梯级水库发生连溃时,溃坝洪水对下游城市的淹没速度和淹没面积都较单个水库溃坝更加严重,不过连溃洪水在下游城市呈现淹没快、退水也快的特征。城市洪水的淹没历时主要与溃坝水库的容积相关,与最大溃坝流量的关系不大。     

小型水库超标准洪水溃坝模拟及风险分析

我国小型水库数目众多，承担着防洪、灌溉、供水等重要作用。为减少水库遇超标准洪水溃坝后下游风险区的生命财产损失，以南王水库为研究对象，考虑水库遇超标准洪水下瞬时溃坝与渐进式溃坝两种溃坝形式，采用DB-IWHR溃坝模型模拟溃口流量过程，利用MIKE软件构建一二维耦合模型模拟洪水演进情况并进行风险分析。结果表明，下游淹没情况符合溃坝洪水演进的一般规律，模型可较好模拟超标准洪水引起大坝溃决的溃口流量与洪水演进过程，可为小型水库超标准洪水溃坝应急预案提供参考。     

面板堆石坝溃坝洪水演进模拟及影响分析

水库大坝溃决洪水模拟计算与影响分析是水利工程防灾减灾领域的研究重点。为研究面板堆石坝溃坝对下游淹没范围和程度的影响,在分析面板堆石坝溃决特点的基础上建立了面板堆石坝至其下游电站库区河段的一维非恒定流水动力模型,以某一面板堆石坝为工程实例模拟计算了大坝在不同溃决模式下的洪水传播过程,得到了坝下河道沿程典型断面的洪峰流量、最高洪水位及相应的出现时间。结果表明:溃坝历时、溃坝最终溃口尺寸和溃坝前坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素,溃坝历时越短、最终溃口尺寸越大、溃坝前坝前水位越高,坝址处洪峰流量越大。在各种溃坝工况中,下游河道两岸重要乡镇的大部分地区被淹没。研究成果可为面板堆石坝水库运行期溃坝洪水的应急抢险方案制定和灾情评估提供科学依据。