小型水库大坝溃坝风险识别研究

小型水库遭破坏的危险主要是溃坝风险,为了给小型水库大坝安全提供资料,对小型水库大坝溃坝历史资料进行统计,分析泰安市岱岳区18座小型水库安全鉴定资料,并利用事件树法分析了小型水库大坝的主要溃坝模式和溃坝路径。结果表明,小型水库主要的溃坝原因是漫顶和坝体施工质量,在3 339座溃坝事故中,漫顶1 737座,占50.2%,由坝体施工质量引起的溃坝1 205座,占34.8%。溃坝模式和溃坝路径的提出,为小型水库大坝溃坝概率的确定以及溃坝风险分析评价奠定基础,并为其除险加固提供依据。     

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。     

美国斯宾塞溃坝事件对寒冷地区大坝安全管理的启示

2019年3月,受极端冻雨和流冰影响,美国内布拉斯加州斯宾塞大坝漫顶后溃决,溃坝洪水造成1人死亡及部分基础设施损毁.对斯宾塞大坝失事过程及应急处置措施进行了介绍,从水文气象、大坝结构、运行管理等方面分析了溃坝原因.我国寒冷地区也曾发生过因冰冻荷载或冰冻灾害引发的对水工建筑物的破坏事故,对斯宾塞大坝溃坝事故经验教训进行反思与总结,以期对我国寒冷地区大坝安全监管和运行管理提供参考.     

土石坝漫顶逐渐溃坝模型的建立及应用

本文根据漫顶溃坝的机理和过程,利用堰流公式,结合水量平衡原理和溃口发展模式的假定建立漫顶逐渐溃坝计算模型,并将该模型应用于甘肃党河土坝溃坝实例计算,模拟结果与实际较为吻合,可应用于实际工程溃坝分析。     

大坝洪水漫顶风险评估

洪水漫顶是导致大坝溃坝的主要原因之一,大坝洪水漫顶风险评估是大坝风险评估的重要组成部分。为此,简要介绍了大坝洪水漫顶的风险模型,并通过实例详细地讨论了模型中各有关参数的不确定性处理方法,探讨了入库洪水的不确定性对洪水漫顶风险率的影响以及按规范设计的大坝的防洪能力问题。     

土坝风险分析方法及应用

针对坝坡失稳、渗透破坏和洪水漫顶3种溃坝失事的风险分析问题,利用全概率公式建立了考虑库水位随机变化的坝坡失稳和渗透破坏风险数学模型,利用皮尔逊Ⅲ型曲线建立了超标洪水漫顶风险分析模型,提出了将风险积分式离散后用Monte-Carlo法计算的求解方法。某土坝风险分析结果表明:坝坡稳定安全系数总体随库水位的降低而增大,失效概率随库水位的降低而减小,坝坡失稳风险可接受;临界渗透坡降小于某界限值时,坝体渗透失效概率明显增大;超标洪水漫顶风险为2.246%。     

基于GeoDam-BREACH与Graham法的溃坝生命损失估算

应用GeoDam-BREACH工具包模拟了超标准洪水状况下小井沟水库下游的溃坝洪水演进过程,得到水库溃坝下游淹没范围与淹没区水深分布,然后采用Graham法对溃坝导致的生命损失风险进行分析。分析结果表明,小井沟水库发生漫顶破坏时,溃坝洪水对下游产生严重影响,下游村镇有受淹风险;下游溃坝淹没区域的风险人口死亡率较高,并且随着警报时间的减小而增大,从而得出警报时间和风险人口对溃坝洪水严重性的理解程度是生命损失的重要影响因素、应当加强水库大坝的日常巡查工作和预警系统的结论。研究成果为小井沟水库的防洪调度和应急预案编制提供了有效支持,对于同类水库的防洪和安全管理亦具有参考价值。     

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。     

平原河网地区水库溃坝洪水数值模拟分析——以江西省柘林水库为例

为了克服传统一维水动力学模型在模拟平原河网地区溃坝洪水中的不足，准确模拟洪水漫溢堤防后泛洪区溃坝洪水演进过程，建立了平原河网地区水库溃坝洪水计算的一维-二维耦合模型。以江西省柘林水库为例，计算了水库不同工况下的溃坝洪水及其在下游洪泛区的演进过程，分析了溃坝洪水的淹没风险。结果表明：柘林水库遭遇可能最大洪水漫顶溃决和管涌渗透破坏溃决工况，坝址洪峰流量分别为87 000 m³/s和46 000 m³/s;修河干流柘林坝址至虬津河段两侧有山头控制，溃坝洪水可被约束在狭窄的山谷内，水位涨幅较大；虬津以下为开阔的滨湖平原，水位涨幅下降明显。研究成果可为平原河网地区溃决洪水计算提供借鉴，并为柘林水利枢纽工程突发溃坝事件应急处置提供技术支撑。     

均质土坝漫顶溃坝模型相似准则研究

由于土石坝溃坝过程具有强非线性,溃坝机理非常复杂,土石坝溃坝模型试验相似理论研究有较大的难度。基于近年来南京水利科学研究院开展的5次国内外最高黏性土均质坝漫顶溃坝实体试验及20多组室内漫顶溃坝试验,"陡坎"式侵蚀被认为是土石坝漫顶溃坝的重要机理之一。从这一机理出发,该文推导获得了均质土坝漫顶溃坝过程模型试验的两个重要相似准则:"陡坎"移动速度相似比尺λR及溃口流量过程时间比尺λt。两次现场大尺度溃坝试验数据验证表明,该文获得的溃坝模型相似率能够较好的反演均质土坝漫顶溃坝过程,有较好的参考价值。     

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。     

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.     

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。     

基于HEC-RAS及HEC-GeoRAS的溃坝洪水分析

洪水漫顶、渗漏等原因引起的垮坝失事,将会给下游人民带来巨大的生命财产损失,因此,对溃坝洪水引起的淹没范围的准确预测至关重要。通过对大渡河上22座梯级水电站进行对比分析,选定长河坝电站水库大坝为研究对象,分析洪水漫顶引起的长河坝溃坝,及由其引起的下游黄金坪、泸定水电站的连续溃坝对泸定县的淹没范围。首先利用HEC-GeoRAS和Google地球提取研究区域的地形数据,然后将建好的模型导入到一维溃坝洪水计算工具HEC-RAS中进行溃坝洪水演进模拟,最后通过HEC-GeoRAS分析研究区域的洪水淹没范围及流速分布。结果表明:由长河坝溃坝引起的下游泸定县的洪水淹没范围为左右岸平均漫堤宽度约200 m,已经淹没到了城区;从流速分布图得出河道中心的流速均较大,最大流速为16.217 m/s。研究结果可为洪水风险图的制作及防洪决策提供一定的技术支持。     

基于ＨｙｄｒｏＩｎｆｏ软件的溃坝水流模拟

溃坝是一种伴随有巨大破坏力的灾害性的水流现象。溃坝常会造成坝体下游河床的水流急剧 增长甚至漫槽形成立波向下游急速推进,对大坝下游造成强烈破坏,从而引起巨大的经济损失甚至人员 伤亡。因此,针对瞬间全溃模型,利用ＨｙｄｒｏＩｎｆｏ软件三维自由水面模型,采用分层Ｅｕｌｅｒ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ计算 模式建立平面上非结构化网格及垂向分层动网格,并采用ＶＣ方式的非结构化有限体积方法离散浅水方 程求解,模拟溃坝水流的流动过程。结果表明,该软件能够准确模拟溃坝水流的传播过程。     

基于工程实例的重力坝溃决模式和溃决路径分析

基于典型溃坝案例,结合重力坝工作机理,总结了重力坝溃决原因,并分析与讨论了溃决模式和溃决路径。经分析,重力坝溃决的主要影响因素为洪水漫顶、基础缺陷和战争。基于溃坝统计和溃坝原因分析,提出了重力坝主要的3类溃决模式、11条溃决路径。     

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。     

溃坝事件统计分析及其警示

采用数理统计与概率论方法,对历史溃坝事件进行了统计分析,结果表明:大坝总体失效概率为10-4的失效概率数量级;混凝土坝溃坝相对比率与土石坝相接近,但堆石坝的大坝结构失效概率最高,较其他坝型几乎高一个数量级;混凝土坝设计使用年限虽然长,大坝结构失效概率处在平均水平,拱坝的失效概率略高于平均水平;低坝是溃坝的重灾区,30 m以下中小型水库占溃坝数的70%以上,但大中型水库带来危害性更大,甚至是毁灭性的;大坝结构失效原因是多方面的,可划分为17类,相应失效概率亦不同,归结起来有超标准洪水(泄洪能力不足)、工程(尤其坝体)结构强度不够、以及人为和地基条件恶化等方面,最终体现于工程承受的荷载超过结构发挥的抗力。     

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。     

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。