上海地区海塘堤顶越浪风险分析

为了解上海地区海塘抵御风浪越顶的能力,对海塘堤顶越浪进行了风险分析。选取典型海塘结构,采用蒙特卡罗法,对各区域的堤顶越浪概率进行了计算,指出近年建设的海塘堤顶越浪风险较小,而崇明三岛地区的越浪风险较大。并通过对影响堤顶越浪的各相关特征参数作敏感性分析,得出高潮位的参数变化是影响海塘堤顶越浪安全性最显著的因素,而适当提高海塘堤顶的安全加高值对减少堤顶越浪风险具有显著的效果。     

Investigation of non-cohesive levee breach by overtopping flow

This paper presents an experimental study of the overtopping breach of homogeneous non-cohesive levee or dike in a 180o bend rectangular flume. Detailed experimental and numerical results provide information on the breach flow discharge and longitudinal and transversal breach profiles for this type of levee. It is indicated that the water level and the flow discharge in the river and the levee material properties are significant influencing factors for the breach evolution. The plane form of the breach is approximately an asymmetrical hyperbola. A formula with a non-constant flow factor is proposed to compute this kind of breach discharge.     

无粘性土堤漫顶溃决溃口区域水力参数变化过程数模研究

结合物理模型试验建立平面二维水流数学模型,采用高分辨率有限体积格式计算漫顶溃堤洪水演进过程,并针对不同时段溃口形态建立三维几何模型进行水力参数变化规律数值模拟.研究结果发现,堤防溃决属溯源冲刷,与流速密切相关;溃决过程外江水位平稳下降,内江水位先上升后逐渐稳定,内外江水位差随溃口展宽逐渐减小;壁面剪切应力及动水压力较大区域集中在溃口内江侧与河底连接处,且随溃决过程逐渐减小.     

桃曲坡水库除险加固后漫坝风险研究

运用漫坝风险分析理论和风险评价标准,结合桃曲坡水库除险加固工程,考虑影响漫坝的洪水、风浪、库容、泄水能力等不确定性因素,建立了桃曲坡水库大坝在洪水与风浪联合作用下的漫坝风险模型,计算了大坝在洪水与风浪联合作用下的漫坝风险及安全可靠度.结果表明,漫坝风险值均小于漫坝安全评定标准,大坝安全.研究成果可为水库管理部门提供科学依据,并为充分发挥桃曲坡水库的防洪兴利效益提供技术支撑.     

土石坝漫顶过程水力特性分析

土石坝漫顶过程极其复杂,溃决过程研究成果存在诸多争议。采用标准k~ε紊流模型和VOF方法对土石坝水流漫顶过程进行了水气两相流数值模拟,对漫顶过程水流流态、流速分布等进行了详细分析,揭示了坝面切应力分布规律。该规律的发现可以用于解释笔者先前提出的"落点冲蚀"猜想及"剪剥式"冲蚀理论,即漫顶条件下最先发生冲蚀的部位可能在坝坡中上部,漫顶冲蚀以台阶式冲蚀为溃决的主要特征。     

NUMERICAL SIMULATION OF SOLITARY WAVE RUN-UP AND OVER-TOPPING USING BOUSSINESQ-TYPE MODEL

In this article,the use of a high-order Boussinesq-type model and sets of laboratory experiments in a large scale flume of breaking solitary waves climbing up slopes with two inclinations are presented to study the shoreline behavior of breaking and non-breaking solitary waves on plane slopes.The scale effect on run-up height is briefly discussed.The model simulation capability is well validated against the available laboratory data and present experiments.Then,serial numerical tests are conducted to study the shoreline motion correlated with the effects of beach slope and wave nonlinearity for breaking and non-breaking waves.The empirical formula proposed by Hsiao et al.for predicting the maximum run-up height of a breaking solitary wave on plane slopes with a wide range of slope inclinations is confirmed to be cautious.Furthermore,solitary waves impacting and overtopping an impermeable sloping seawall at various water depths are investigated.Laboratory data of run-up height,shoreline motion,free surface elevation and overtopping discharge are presented.Comparisons of run-up,run-down,shoreline trajectory and wave overtopping discharge are made.A fairly good agreement is seen between numerical results and experimental data.It elucidates that the present depth-integrated model can be used as an efficient tool for predicting a wide spectrum of coastal problems.     

堤防漫顶可靠性分析模型及其应用

针对防洪工程规划中防洪标准或堤顶高程的确定,按照风险管理方法建立了堤防的漫顶可靠性分析模型。该模型考虑了水文、水力和风等风险源的随机性。结合实例,分析了堤防的漫顶可靠度、设计洪水标准、堤顶高程、设计风速等关键指标之间的关系。成果对于今后在堤防工程规划设计中采用基于堤防可靠性的标准具有参考价值。     

土石坝漫顶应急除险技术的试验研究

为避免土石坝漫顶后迅速溃决,采用水槽试验的手段对临时加高坝顶和在坝体下游面铺设防 水布两种工程除险措施进行了研究。试验发现,临时加高坝顶后,可以有效地减缓漫顶时间,推迟洪 峰的到来,但是临时加高坝顶会使坝前水位升高,使得溃坝形成的洪峰流量值增大,因此在实践中采 用该工程措施时要慎重。而在下游坡面铺设防水布后,可以有效地减缓下游面的冲刷速度,不仅可以 将整个溃坝历时延长,推迟洪峰的出现,同时形成的溃坝洪峰值也会有所降低,相比较而言,该措施 是一种比较适宜的工程应急除险措施。     

海堤设计中的若干问题探讨

结合新颁布的海堤设计规范和工程实例,对海堤工程设计中海堤的界定、海堤防潮（洪）标准、设计波浪要素计算、复式斜坡堤波浪爬高计算及按控制越浪量确定堤顶高程等几个问题进行了探讨,提出海堤应以波高来界定、修建消浪平台的最佳位置为静水位附近、最佳宽度为入射波长的1/4及海堤设计应该直接以控制越浪量确定堤顶高程。     

强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响研究

强降雨是导致尾矿库发生溃坝灾害的重要因素。为进一步探究强降雨洪水条件下尾矿库溃坝灾害影响,依托四川某尾矿库为研究对象,分析不同降雨频率条件下（200年、500年、1000年）的洪水暴发强度,并结合FLO-2D软件对强降雨条件下尾矿库溃坝影响进行了数值模拟。研究结果表明：溃坝量对尾矿库溃坝致灾程度有显著影响,溃坝砂流的灾害影响程度随溃坝量的增加而增大;溃坝尾砂流的最大淹没高度和峰值流速随溃坝量的增加而增大,下泄砂流的沿程淹没高度随尾砂运动距离的增加呈下降趋势;在地面高程变化幅度大的区域砂流的流速明显偏大,地面高程变化对砂流流速变化有较大影响。根据溃坝模拟结果,对强降雨条件下的溃坝尾砂流致灾影响程度进行了预估,为相关尾矿库溃坝灾害预测提供了参考。