水库下游洪水风险分析研究

以大隆水库下游为例,综合研究了水库下游洪水风险分析技术,采用溃坝模型计算了溃坝洪水流量过程,在其他设计标准洪水下通过水库调度模型计算了相应水库下泄流量过程,通过洪水演进模型模拟洪水淹没过程,计算了淹没水深、范围、流速等多种洪水淹没要素,采用GIS叠置分析方法并结合洪水演进计算结果计算了淹没损失。获得了可信的洪水风险分析结果,为水库下游洪水风险分析提供了技术支持。     

考虑混凝土坝溃决过程的溃口流量过程线分析

为获得较合理的溃口流量过程线,从混凝土坝溃决的基本特点出发,假定其溃决过程为以坝基中心线为轴,坝体整体向后倾倒。对该溃决方式进行水动力分析,得到混凝土坝倾倒过程的溃口流量计算公式,并以此计算公式结合概化典型流量过程线法得到了新的溃口流量计算方法。以某工程为例,得出该计算方法与经典的混凝土坝瞬溃计算方法所得溃口流量过程线整体一致,但开始阶段更符合实际情况。新的溃口流量计算方法可为类似工程的大坝溃口流量分析提供参考。     

珊溪水库溃坝洪水预测分析

采用漫项渍坝计算模型分析了珊溪水库在设计洪水、500 a一遇洪水、1 000 a一遇洪水三种工况下突发渍坝洪水事件的过程,由水库调洪演算、溃口冲刷计算、溃口扩展计算耦合获得了各工况下的洪量大小及洪峰时间,通过水量平衡关系验证了该模型在珊溪水库混凝土面板堆石坝溃决计算中的合理性程度.计算结果可为编制珊溪水库防洪预案及面板堆石坝水库溃坝洪水计算提供参考.     

基于Infoworks RS的新沭河溃堤洪水风险分析

为分析新沭河沿线堤防的溃堤洪水风险,基于Infoworks RS建立了新沭河片防洪保护区一、二维耦合水动力学模型,依据道路和堤防的实测高程更新地形数据,采用抽稀技术将道路和堤防节点均匀化、优化网格,提高了模型计算精度和效率。通过计算新沭河不同洪水量级和不同溃口位置的多种溃堤洪水方案,得到各类洪水的风险要素,并与空间地理关系进行叠加分析,统计得到不同洪水方案的洪灾损失。结果表明,新沭河溃堤洪水风险与溃口位置和洪水量级直接相关;新沭河中下游溃堤洪水风险明显高于上游;随着洪水量级增大,溃口流量增大,洪水影响程度增大。     

基于分段模型法的尾矿库溃坝影响预测分析

尾矿库溃坝对下游居民生命财产及生态环境有严重威胁。为预测其溃坝后对下游的影响情况,以湖北省某尾矿库为例,采用DAMBRK模型和MIKE21水动力模型相结合的分段模型法,建立尾矿库溃坝数值分析模型,模拟下泄砂流演进过程,重点分析了下泄砂流的淹没范围、淹没深度及关键位置处的流量。结果表明该方法运用简便,模拟结果符合一般砂流的运动规律,可为尾矿库溃坝灾害应急预案的编制及溃坝灾害评估提供参考。     

溃坝洪水数值模拟研究

以MATRIN的试验模型为例,针对溃坝洪水流场中相与相间的压力、速度、边界条件问题,提出了采用YOUNGS-VOF方法进行数值模拟,并采用人工压缩方法对溃坝洪水行进中自由面进行数值模拟.与已有结果对比,计算更方便且准确度高.     

洪水演进高速模拟系统设计与实现

针对洪水灾害系统动态变化特征,以珠江流域西江浔江段防洪保护区为例,提出了基于CPU-GPU异构平台协同计算的一维-二维耦合水动力并行计算模型;在此基础上,根据防汛工程实际需求设计了洪水演进系统框架及功能架构,并采用C/S体系结构与Web服务交互方式,搭建了防洪保护区洪水演进高速模拟系统,实现了不同水文和溃口条件下洪水淹没在线快速分析及动态展示。实际应用结果表明,该系统计算效率高,展示效果好,运行稳定可靠,交互性强,可为流域防洪减灾决策提供技术支撑,具有较高的实际应用价值。     

某水库库区淤沙对溃坝洪水影响分析

为分析某淤积型水库淤沙对溃坝洪水计算的影响,将MIKE21中的水动力模块与输沙模块耦合构建了二维溃坝水沙模型、分别模拟了不考虑淤沙与考虑淤沙运动水库的溃坝洪水演进过程.模拟结果表明,与不考虑淤沙运动水库溃坝相比,考虑淤沙的水库溃坝洪水下游各断面洪峰流量减小,洪水过后水位升高,水深变化不明显.     

考虑复杂河工建筑物的漫堤洪水一、二维水动力耦合模型

针对景观坝和过水路面等河工建筑物严重影响河道排洪泄洪问题,基于MIKE FLOOD平台构建漫堤洪水一、二维水动力耦合模型,模拟分析复杂河工建筑物壅水与漫溢洪水淹没演进过程。采用Abbott六点隐式格式和显式有限体积法分别离散求解一、二维水流运动方程,利用干湿水深理论优化模型运算效率,将河道内过水路面与景观坝作为宽顶堰概化处理,同步计算桥涵淹没出流。将模型应用于宁夏茹河(店洼水库至小河河口)河道跨河工程阻水效果及漫堤洪水的数值模拟。结果表明,模拟结果较真实地反映了河工建筑物对水流的阻碍效应及桥涵动态过流效果。研究成果可为宁夏茹河及其他类似河道的整治工程规划设计及风险评价提供参考。     

不同溃口演变过程下的溃决分洪计算

为较精确计算不同溃口演变过程下的溃决分洪过程,采用一维非恒定流水动力模型,以泗河白家店溃口为例分别对瞬间溃、纵向渐变溃、横向渐变溃及纵横向渐变溃共4种堤防溃决形式进行分洪计算。在既定的水文水力条件及溃口演变等假定下,计算结果表明,瞬间溃形式的溃决洪峰及洪量均为最大;纵横向渐变溃形式的溃口在纵向及横向为二维演变,较符合实际溃决演变过程,其溃决洪峰及洪量均为最小;纵向渐变溃与横向渐变溃形式的溃决流量及水位过程发展趋势基本一致。在计算结果差别不大的情况下,采用瞬间溃形式进行分洪计算有利于防洪安全。研究结果可为分洪计算提供参考。     

溃坝洪水模拟中泥沙因素的影响

鉴于在溃坝洪水模拟中较少考虑泥沙因素的影响,采用欧拉模型即双流体模型模拟了溃坝洪水中的悬移质泥沙颗粒,通过对比来流为清水、含悬移质泥沙的水沙流两种情况下壁面剪切力,证实了悬移质泥沙可增强水流剪切作用、加速溃坝过程,并分析了淹没区障碍物对悬移质泥沙的影响,给出了溃口发展过程和下游河道泥沙淤积状况。所有模拟结果均符合实际溃坝规律,可为溃坝洪水精确模拟和灾害性分析提供参考。     

尾矿库溃坝数值模拟研究

为了研究尾矿库溃坝后水流和尾砂对下游的影响,基于水流N-S方程和RNGκ-ε紊流模型建立了三维水动力溃坝模型,并采用推移质方程和悬移质方程进行尾砂的输运计算,利用水槽溃坝试验验证了所建数学模型的准确性。进而利用该数学模型模拟了九江市城门山铜矿拟建尾矿库溃坝情况,通过设置相应的监测点,从流速场、水深和尾砂淤积三个方面分析溃坝水砂对下游村庄的影响。结果表明,尾砂并未对下游村庄安全造成影响,而水流将淹没下游部分村庄。     

基于MIKE软件的溃坝洪水数值模拟

为模拟水库溃坝,以金牛山水库为例,在分析设计洪水和水库水位多种组合下利用MIKE软件模拟了主坝溃决后洪水在下游的演进过程,获得了淹没水深、淹没范围及流速等洪水风险信息,为金牛山水库下游防洪决策提供了依据。     

均质粘性土坝漫顶溃决过程试验研究

为研究均质粘性土坝不同几何断面对溃坝过程的影响,设计了四组物理模型试验,对比研究了不同坝坡比、坝高、坝顶宽度情况下均质粘性土坝溃坝的流量过程与溃口宽度的变化过程,同时通过理论计算验证模型的准确性。试验结果表明,整个溃决过程大致可分为冲刷沟形成阶段、冲刷沟扩展阶段、溃口坍塌阶段、溃口趋于稳定阶段4个阶段;坝坡比、坝体高度分别对下游坝坡的中下部和顶部的溃口宽度起主要作用,而坝顶宽度对溃口形状的影响不大。     

斜流泵压力脉动模型试验研究

为探究斜流泵叶轮进出口处压力脉动的分布规律,通过模型试验测量斜流泵在不同叶片安装角度及扬程下叶轮进出口的压力脉动,运用时域和频域分析法对比分析压力脉动。结果表明,当扬程低于额定扬程时,随着扬程增加,泵运行趋于稳定,压力脉动相对幅值逐渐减小,当扬程达到额定扬程后,压力脉动相对幅值达到恒定值;叶轮出口处离转轮位置较近,受叶片旋转作业的影响较大,导致出水流道处压力脉动相对幅值较进口处大;叶轮进口处压力脉动频率以3倍转频为主,2倍转频脉动干扰较明显;叶轮出口压力脉动较复杂,在6倍转频处波动最大,同时伴有低频脉动。研究成果可为斜流泵设计与管理提供理论依据。     

唐家山滑坡坝溃坝洪水数值模型研究

以唐家山滑坡坝为例,通过分析唐家山滑坡坝及堰塞湖的基本特征,获取溃坝洪水数值模型的输入参数,并根据唐家山滑坡坝的物质组成及地质结构特征对选定的BREACH模型中的竖向冲蚀公式和线型参数Br进行改进。同时应用原模型及改进模型预测唐家山滑坡坝溃坝洪水的峰值流量、峰值段持续时间、总泄洪量等水力学参数,并将两模型的预测值与实际观测值进行对比,结果表明改进模型的预测精度明显提高。对改进模型的主要参数进行敏感性分析,发现坝体物质的孔隙率为最敏感参数。这为类似滑坡坝溃决的水力学参数预测提供了参考。     

水槽中闸门瞬时溃决时上下游水深及流量特性试验研究

鉴于研究水库溃坝时溃坝波传播过程及流量变化规律对大坝安全管理具有十分重要的意义,特做了30组工况下的平底无阻力矩形水槽瞬时溃坝模型试验。结果表明,瞬时溃坝后下游无水时的溃坝波呈反"S"型向下游演进,下游有水时会有相对稳定的激波区产生;渐进流区水力特性仅受初始上游水深影响,而激波区水力特性除受上游水深影响外,还受初始下游水深比的影响,随着下游水深的增大,所涌起的激波区范围越广水深越大,但溃坝流量越小。研究结果为大坝或水闸设计及其安全管理提供了参考依据。     

一种基于DEM的入库洪水及坝址洪水计算方法

针对现行水库洪水预报方法存在的问题,提出了一种基于DEM的入库洪水及建库后坝址洪水计算方法,计算了进入库面边界的区间入库单位线、均匀进入库面边界的1个单位水量在坝址处形成的无因子单位线、考虑汇流时间的库面降雨在坝址处形成的单位线及区间入库单位线与无因子单位线卷积后得到的区间净雨在坝址处形成的单位线,确定了入库洪水流量过程和坝址处总洪水流量过程,并以燕山水库为例,利用HEC-HMS模型系统模拟了其入库及坝址洪水过程,计算结果与实际情况相吻合。