大桥水库大坝逐渐溃决的数值模拟

根据逐渐溃坝模型原理和FLUENT软件的二次开发程序,建立两种逐渐溃坝模型,编制水库水位随溃坝洪水下泄而变化的UDF程序和溃口动态变化的UDF程序,对大桥水库大坝溃决过程和溃坝水流进行三维数值模拟,较准确地描述了大坝溃决的机理、溃口发展过程、坝址处洪水的水位和流量过程线,对比分析了线性模型和冲蚀模型的水位过程、流量过程、水面形态、流速分布等模拟结果。分析表明,三维逐渐溃坝模拟能形象而精确地展示溃口的水面形态和流速场分布。     

基于HEC-RAS的沥青混凝土心墙坝溃坝洪水过程模拟分析

大坝溃口发展过程模拟是开展溃坝洪水分析的基础,不同坝型溃口发展过程不同,溃口流量(下泄洪水)过程差异很大。文章通过对某水电站沥青混凝土心墙坝溃口形式的研究,采用HEC-RAS(Hydrologic Engineering Centers-River Analysis System)软件进行溃坝洪水模拟,旨在探讨沥青混凝土心墙坝在水库溃坝风险中的关键因素,着重考虑沥青混凝土心墙对溃口发展的影响。结果显示,初始运行水位、洪峰流量的重现期、溃坝历时及泄水建筑的泄流方式对溃口流量产生显著影响。研究成果为未来水利工程的安全可靠建设提供了科学依据。     

HEC-RAS软件在珠江三角洲河道溃堤洪水模拟中的应用

运用HEC-RAS软件构建珠江三角洲一维河网非稳定流水动力模型,利用该模型与侧向水工结构溃坝模块(Lateral Structure Breach),进行湖涌停车场所在佛山市罗格围的溃堤模拟计算。得到不同溃口宽度、溃口修复时间等条件下溃口处的流量过程、外江水位过程、围内水位过程。实例结果表明,溃口宽度是影响围内设计水位的重要因素,当溃口宽度达某一值时,围内设计水位将趋于稳定。基于HEC-RAS的溃堤模型可与当地防汛抢险相结合进行溃堤影响分析,可为珠江三角洲堤围内停车场设计提供可靠的技术支持,供借鉴。     

HEC-RAS软件在珠江三角洲河道溃堤洪水模拟中的应用

运用HEC-RAS软件构建珠江三角洲一维河网非稳定流水动力模型,利用该模型与侧向水工结构溃坝模块(Lateral Structure Breach),进行湖涌停车场所在佛山市罗格围的溃堤模拟计算。得到不同溃口宽度、溃口修复时间等条件下溃口处的流量过程、外江水位过程、围内水位过程。实例结果表明,溃口宽度是影响围内设计水位的重要因素,当溃口宽度达某一值时,围内设计水位将趋于稳定。基于HEC-RAS的溃堤模型可与当地防汛抢险相结合进行溃堤影响分析,可为珠江三角洲堤围内停车场设计提供可靠的技术支持,供借鉴。     

瞬溃条件下不同溃决形式的溃口水力特性研究

以混凝土坝瞬间溃决为研究基础,分析了混凝土坝溃决时的溃口特征,比较研究了溃口横向溃决和垂向溃决时的溃口及大坝上、下游的水力学特征。结果表明:横向溃决和垂向溃决随着溃口面积的增大,溃口流量、流速和上、下游水位在最大值与变化趋势上都有明显的不同。在溃口面积相等的条件下,横向局部溃决比垂向局部溃决具有更大的溃口峰值流量和溃口流速,上、下游水位变化也更加突出,即横向溃决比垂向溃决具有更大的危害;溃口面积较小时,这种差别更明显。     

某水利枢纽混凝土面板堆石坝漫顶溃决过程分析

利用笔者开发的混凝土面板堆石坝漫顶溃决过程数学模型和计算机软件,对某水利枢纽混凝土面板堆石坝的漫顶溃决过程进行分析。模拟了该坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位时由于防浪墙倒塌发生漫顶溃决的全过程,获取了大坝在各工况下发生1/3溃决、1/2溃决和全溃决时的溃口流量过程数据,为该水利枢纽溃坝洪水风险分析及溃坝应急预案的编制提供了理论依据和技术支撑。     

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。     

金沙江白格堰塞坝自然泄流冲刷溃决过程数值模拟

堰塞坝冲刷溃决及溃决洪水演进过程十分复杂,其溃决洪水对下游人民生命财产构成巨大威胁。利用数值分析方法对大型滑坡堰塞坝的溃决演进过程进行模拟和重演,对堰塞湖下游的避险与防灾减灾具有重要指导意义。以2018年金沙江"10·11"白格滑坡堰塞湖为例,基于无人机获取的地形数据,建立白格滑坡堰塞坝的三维数值模型,采用Flow-3D软件对堰塞坝的自然泄流冲刷溃决过程进行模拟,分析泄流槽内的流速、冲淤变化特征以及下游溃口处的洪峰流量演变过程。模拟结果表明:堰塞坝漫顶冲刷可以划分为溃决冲刷前、溃口快速拓展阶段、洪峰时刻、溃口稳定发展阶段4个时间段;溃决泄流过程中,泄流槽斜坡道上的水流流速较大,冲刷深度最大,堰塞坝下游出现明显淤积;白格堰塞湖溃决过程中出现了明显的溯源侵蚀现象,在泄流槽不断下切的过程中,泄流槽跌坎不断向上游移动。模拟结果有助于进一步深化对金沙江"10·11"白格滑坡堰塞坝冲刷溃决过程和机理的认识,对于堰塞湖应急处置措施和科学避险方案的制定具有一定的参考价值。     

混凝土坝不同溃决方式下溃口水力学试验研究

混凝土坝溃决一般在极短时间内发生,以往研究很少考虑其溃决过程和溃决方式。根据混凝土坝结构特征和受力特点,假定了滑动式、倾倒式、开门式3种可能的溃决方式,通过物理模型试验研究了3种溃决方式的溃口水力学特征,并同经验瞬溃计算结果进行了比较。成果表明:溃口峰值流量试验值一般比计算值要小,3种溃决方式中,滑动式溃口峰值流量最大,危害最大。试验考虑了混凝土的溃决过程和溃决方式对溃口水流特征的作用,可为经验公式修订和溃坝机理研究提供指导。     

尾矿库漫顶溃决动态演化及溃口展宽模型试验

为研究尾矿库漫顶溃决动态演化过程与溃口发展机理及规律,通过3组相似模型试验,对溃口展宽过程和演变机理进行了系统分析,提出了尾矿坝漫顶模式下溃口展宽速率的幂函数公式,并讨论了库水位上升阶段浸润线的变化过程及溃决阶段不同浸润线埋深条件下流速、流量、溃口宽度的变化过程。研究结果表明：尾矿坝的溃决过程可分为坝面漫流与冲沟形成、坝体崩塌与溃口快速扩张及稳定泄流3个阶段;浸润线埋深对流量、流速及溃口最终宽度有较大影响,排渗失效时峰值流量及溃口最终宽度接近正常排渗时的1.5倍,峰值流速可达1.2～1.3倍;降低浸润线高度可以延缓溃决泥石流到达下游的时间,紧急撤离时间也可延长3 min左右;提出的幂函数公式计算值与实测值吻合较好。