横泉水库溃坝与下游区间洪水及其演进分析

受地形和天气的影响,黄土高原山区水库以土石坝为主。由于降雨期主要集中在汛期,存在短时间内洪水量大、洪水演进速度快的特点,有较大的溃坝风险。溃坝突发性强,破坏力大,开展水库溃坝洪水计算及洪水演进分析是对水库发生事故时进行科学决策的基础。以横泉水库为例,从溃坝方式的确定到水文计算的合理性分析,通过对比不同溃坝洪水与区间洪水的组合方式,确定了可能出现的最大流量,得到下游各断面水力要素成果。此研究可为政府科学决策、合理安排下游发展规划,以及水库的防洪体系建设和防洪应急抢险预案提供关键技术支撑。     

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。     

花凉亭水库溃坝洪水演进研究

为提高花凉亭水库大坝安全管理水平和应对突发事件的能力,增强溃坝和超标准泄洪等突发事件防控能力,确保下游生命财产安全,维持社会经济可持续发展,针对花凉亭水库3种溃坝洪水工况,采用BREACH-MIKE21耦合模型,对坝址溃口流量及溃坝下泄洪水演进进行了分析计算及灾后损失评估,结果表明：花凉亭水库遭遇10 000年一遇校核洪水导致漫顶溃坝为最不利溃坝工况,该工况下,水库下游溃坝洪水淹没面积共956.44 km²,坝址处洪峰流量达到66 213 m³/s,最大淹没水深为17.61 m, 7 h后洪水将到达距坝址最远处控制断面,预估受灾人口接近69.45万人,预估损失GDP达到287.54亿元。计算结果可为溃坝洪水灾害预防,提高大坝安全管理应急预案的可行性及有效性提供支撑。     

某水库溃坝洪水计算

通过进行溃坝洪水计算,可预测溃坝后,溃水的淹没范围和程度,以便采取措施,减少损失 。     

基于MIKE的松江河梯级水库溃坝洪水风险分析

为最大程度减少溃坝造成的人员伤亡和财产损失,运用MIKE11软件对松江河流域的小山、双沟、石龙梯级水库进行溃坝洪水影响分析。通过建立梯级水库库区河道一维水动力模型,计算不同工况下各水库溃坝洪水过程,并利用MIKE21软件模拟梯级水库下游洪水演进,提取最大淹没水深、最大流速,得到梯级水库下游村屯淹没影响数据。研究成果可作为突发事件应急处置的依据,为应急决策和减灾提供技术支撑。     

中小型水库溃坝洪水估算

对水库溃坝洪水进行估算,可预测洪水对下游造成的淹没范围和程度,以便做出防范措施和编制应急计划.介绍了溃坝洪水佑算的方法,对于在溃坝数据不足及计算工具不完善情况下的溃坝洪水计算有一定的帮助.     

昌马水库溃坝洪水分析

通过对昌马水库渍坝洪水分析，预测溃坝洪水的最大流量、到达时间、淹没范围及深度，以便采取相应措施，减少损失。     

陡河水库溃坝洪水淹没计算分析

通过进行溃坝洪水计算,可预测其淹没范围和程度,以便采取措施,减少损失,为下游的防洪减灾提供数据支撑。     

城市地区水库溃坝洪水演进模拟

因水库下游的地形、边界、糙率等存在明显不同,城市水库溃坝后的下泄演进与山区水库可能存在显著差异。针对城市水库下游区域建筑物众多、糙率复杂的特点,利用地理信息系统(GIS)技术生成高仿真的数字高程模型(DEM),对不同地表类型赋予不同的糙率值并生成糙率场。以深圳龙口水库为例,利用MIKE21水动力模块构建溃坝洪水演进模型,假设主坝瞬间全溃后对下泄洪水进行演进模拟。计算结果表明:模型能较好地模拟城区建筑物的雍水效应,较能反映城市主干道在洪水演进过程中的引导作用以及局部地区洪水迅速涨落和消退的特点,说明高仿真的DEM和多元分布的糙率场对保证城市水库溃坝模拟演进的合理性具有重要作用。     

上游梯级水库对设计洪水的影响分析

上游具有一定调蓄能力的水库建成后,将会对洪水产生一定程度的调蓄作用,文中考虑降雨的分布情况,并通过梯级洪水的计算,分析上游水库对索风营电站的设计洪水调节及削减洪峰的影响程度.     

考虑地震与溃坝洪水共同作用的土石坝坝坡稳定分析方法

地震与洪水作用是影响土石坝坝坡稳定的主要因素,在梯级水库中,上游溃坝洪水的影响尤为显著。以上一梯级溃坝洪水引起的坝前水位变化模拟洪水作用,提出在毕肖普法基础上,考虑坝体材料变异系数,大坝遭遇上游溃坝洪水与地震共同作用时的坝坡稳定分析方法。以"卜寺沟-双江口"两梯级为例,假定卜寺沟发生溃坝,进行下游梯级"双江口"下游坝坡稳定的可靠度风险分析。计算结果表明,双江口在遭遇上游溃坝洪水和地震的极端情况下,下游坝坡失效概率为1.571×10~(-6),对应的可靠度指标为4.667,满足规范对I级建筑物发生二类破坏的要求。     

溃坝洪水演进及溃坝水流对下游坝体冲击研究

坝体溃决后大量库水会在短时间内下泄形成溃坝洪水,会对下游结构物安全存在巨大威胁。本文基于RNG k-ε湍流模型对三维溃坝洪水的演进及溃坝波与下游坝体的相互作用开展系统数值研究,主要讨论了溃坝波的演进规律、下游垂直坝体处冲击压强随时间的变化和分布规律,以及上下游不同水深比α对冲击峰值压强的影响。研究表明:溃坝波在演进时会导致下游水面线峰值呈现一个先增加随后坦化的趋势,随后受到下游坝体壁面的影响,溃坝波接触壁面后发生壅水,波高迅速增加。上下游水深比α=0.3时,其下泄洪水波的相对峰值达到最大值。随后随着水深比增大,其溃坝波传播速度和各监测点水位峰值均减小;瞬时冲击压强值随着水深比α增大而减小且与第一次冲击后最大压强值的比值减小。造成下游坝体上部分测点的压强主要为静水压强,下部分测点压强则主要是冲击压强和静水压强;垂直方向的峰值压强分布呈现先减小再变大再减小的趋势而水平方向呈对称分布,且最大冲击压强出现在下游水深之上的第一个点,由冲击压强产生。     

淤地坝淤积对漫顶溃坝洪水影响数值模拟研究

为分析淤地坝淤积高度对漫顶溃坝洪水的影响,选择理想沟道和某小流域内的淤地坝为研究对象,采用耦合溃口演变过程的水动力数值模型,模拟分析了不同淤积程度下淤地坝溃坝洪水过程。研究表明:溃坝洪水流量随淤积高度的增加而减小,且洪峰流量与淤积高度的关系可用二次多项式拟合,相关系数均在0. 99左右,拟合精度较高;淤积高度至坝高20%和40%时,洪峰流量削减率分别达40. 50%和68. 71%,可见在淤地坝运行初期和中期,淤积对洪峰流量的削减效果显著。研究成果对淤地坝系规划及安全度汛有指导意义。     

梯级水库群控制梯级极端工况泄洪安全分析

河流梯级开发中,极端条件下流域安全主要取决于干流控制梯级的安全。已有研究将控制梯级特级坝分为特1级和特2级,究竟哪种等级的大坝应设置非常泄洪设施或临时措施,在较高水位时启动来降低控制梯级的泄洪风险,此项研究尚属空白。本文基于DB-IWHR模型理论框架,研制开发了水库群连溃数值模拟平台,并针对控制梯级特级坝的空间分布类型,考虑梯级水库群风险源可能出现的超标准洪水+地震引发某一泄水闸门失效的极端运用工况,从控制梯级的泄洪安全和设置非常泄洪设施的必要性角度,研究了流域梯级安全问题。结果表明:对于"上下相当"的布局,梯级水库群特1级坝须增设非常溢洪设施以应对超标准洪水、或某一闸门无法开启及其组合运用工况。对于"上小下大"的布局,由于风险触发梯级溃决预警时间常以小时计,特1级坝通过设置非常泄洪设施增大泄洪裕度可进一步降低库水位,从而使得特1级坝腾出更大的库容应对上游溃坝洪水,明显提高特1级坝的安全裕度。本文提出的理论计算方法和增大泄流能力途径可供梯级水库群设计运行参考。     

安康水库洪水传播特性水槽试验研究

本文采用大型水槽高变率变态模型非恒定试验与理论分析相结合的方法，对汉江安康水库洪水传播的若干特性进行了研究，就洪水波在水库中的传播时间、入库洪水过程的推算方法、坝址入库洪水与入库洪水和关系、各频率设计洪水的最高库水位、下泄洪水过程、调蓄滞洪历时、洪型对水库防洪的影响及水库平水区水位变化规律等问题得出相应的结果或结论，与可对比资料及安康水库蓄水运用资料吻合良好，其成果对安康水库防洪具有实用价值，对类     

堤防工程设计波浪爬高分析与计算

根据有关规范及资料,综合论述了堤防工程设计时,由风场要素推求设计波浪要素、波浪传播变形及波浪爬高分析计算方法,结合实际工程对不同方法进行比较,提出合适计算方法.     

堰塞坝溃坝数学模型研究与应用

针对堰塞坝坝体土石料的宽级配特性,引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦、遮蔽作用以及细颗粒对粗颗粒的包围、填实作用,提出了一个可模拟堰塞坝漫顶溃决过程溃口发展规律与流量过程的数值模型和相应的计算方法,利用该模型对唐家山堰塞坝泄流过程进行了模拟,得出的泄流槽发展规律与洪水流量过程与实测资料接近,验证了该模型和计算方法的合理性。进一步,利用笔者建议的数学模型及数值计算方法,比较分析了唐家山堰塞坝除险过程中泄流槽断面型式对堰塞坝泄流过程的影响,发现堰塞湖在采用泄流槽引流除险时,泄流槽深度与断面型式对其泄流过程具有重要影响,增加泄流槽深度,可明显提高泄流效率,但堰塞湖下游将承受更大的风险。对于同样深度的梯形泄流槽,如果将槽底部断面减小,形成复合梯形泄流槽,不仅可减少开挖工作量,而且没有明显降低泄流效率,同时后者的泄流过程更为平缓,最大洪峰流量减小,出现的时间滞后,堰塞湖下游承受的风险也将降低。     

察尔森水库溃坝洪水模拟计算

采用经验公式法对察尔森水库溃坝洪水进行模拟计算,根据大坝可能出现的溃坝风险,模拟了大坝溃决后保护区内洪水的演进过程,模拟的计算结果提供了淹没水深、淹没范围等洪水风险信息,为察尔森水库防洪风险管理提供了依据。     

水库溃坝洪水数值模拟及下游风险评价

以锦屏二级水库为例,利用DAMBRK和一维水动力模型模拟多种组合工况下水库溃坝和洪水演进过程,并对计算得到的溃口流量及下游洪水演进结果进行分析。根据溃坝洪水模型计算获得的水库下游地区洪水淹没情况,综合考虑洪水的危险性、暴露性和易损性,利用模糊综合评价法对水库下游8个重要乡镇进行了洪水风险评价,评价结果可以为该流域进行安全应急预案制定、洪水灾害风险管理等提供技术参考。