水库溃坝洪水预测方法研究及应用

为了研究区域洪水风险、开发区域防洪风险图、预警系统和各种紧急预案,溃坝洪水因其突发性与破坏性极强,对区域可持续发展构成严重威胁,成为防洪研究中的重要内容.为此,提出了将参数模型、物理成因模型和瞬时全溃模型等有机结合来研究溃坝洪水,通过在四川省广安市全民水库的实际应用,结果表明:将以上3种模型有机结果能够提高溃坝洪水预测精度、并且也能确定其可能的变化范围,从而为制定有效的防洪措施或实际运行中是否启动应急预案提供决策依据.     

矿山尾矿库事故预防措施探讨

通过对我国山西省临汾市襄汾县发生的尾矿坝特大溃坝事故的原因分析入手,分别从尾矿库选址,坝的选型、设计、施工以及尾矿库的运营及维护等方面阐述了尾矿库事故预防的相关措施,以期对减少尾矿库事故的再次发生提供一些帮助。     

中国实行溃坝洪水保险的可行性研究

在分析我国实行溃坝洪水保险的必要性与重要性的基础上,研究了我国实行溃坝洪水保险的可行性,为研究适合我国国情的溃坝洪水保险模式提供参考。     

一维溃坝波在斜底坡河道中演进的解析解

应用特征线理论建立了一维瞬时全溃洪水在下游无水、斜底、梯形河道中演进的解析模型,结果显示Ritter解为本文模型在平坡底、矩形断面河道下的一个特解。依据导出的解析模型,对河道底坡的影响进行了分析计算,表明正坡会加速溃坝洪水的演进而逆坡有阻滞作用,而且这种底坡促流或阻流效应具有随时间增长的特点。     

任意形状溃口突泄坝无因次过程线计算方法

本文发展了有关决口形状与水力特性的数学模型和计算方法，由于形热参数的分离，而克服了决口不光滑造成的计算困难。与层流边界层理论Ｐｏｌｈａｕｓｅｎ方法类似，相似变量的求出，未知变量的数目减少，使数学模型有了进展。本文提出水力参数与时间的关系可用水力参数与一个无因次量关系的无因次过程表示，并对一个任意溃坝决口提供了计算无因次过程线的方法和算例。     

动床条件下溃坝水流的二维水沙耦合模型

现有大部分溃坝水流模型仅适用于模拟定床条件下的水流演进,但溃坝水流经常可在动床条件下演进。因此非常有必要同时模拟溃坝洪水演进时的水沙输移及床面冲淤过程。本文首先建立了动床条件下溃坝水流的二维水沙耦合模型。该模型主要由二维浑水控制方程、非均匀沙不平衡输移方程及河床冲淤方程组成,采用水沙耦合解法以及基于无结构三角网格下的有限体积法离散。同时利用Roe-MUSCL方法以及时间方向的预测-校正格式,使模型在时空方向具有二阶计算精度。然后采用已有算例及水槽试验资料对模型进行了初步验证。最后采用该模型研究了均匀沙及非均匀沙床面对典型溃坝水流演进的影响。模拟结果表明溃坝水流在定床及动床条件下的演进过程明显不同。溃坝水流因流速大,床面变形较快,且床面冲淤速率可与水流变化速率相当,故需要采用浑水控制方程及耦合解法。     

溃坝洪水研究进展

溃坝洪水研究的目的是计算溃决坝址的流量、水位过程线,并向下游作洪水演进得到沿程的流量、流速、水位、波前与洪峰的到达时间,评估下游洪水淹没损失情况,以便于采取措施,降低洪水风险。从溃坝水流理论研究、溃坝问题的试验研究、溃坝模拟及洪水在下游演进这3个方面对溃坝洪水研究进行了综述,回顾和总结了国内外溃坝洪水研究的发展历程、已取得的成果和近些年的进展,提出了将来要研究的重点,并对研究前景进行了展望。目前溃坝理论的数值求解发展迅速,由试验提出了溃坝机理,研究不断模型化;但高强输沙理论未建立,溃口冲刷过程未能准确表达,对梯级溃坝和冰湖溃决洪水研究较少。今后应加强溃坝水流理论研究,开展大尺度、多库溃坝模型试验研究,积极做好梯级溃坝和冰湖溃决洪水模拟,进一步建立快捷可靠的区域溃坝洪水预报系统。     

用LEVEL SET方法计算溃坝波的传播过程

溃坝波的数值模拟在于正确地计算坝体溃决后上下游水面的迅速变化过程。本文研究了近年发展起来的求解两种流体界面的Level Set方法及其在具有自由表面的水动力学问题中的应用。对不同底坡上的二维溃坝波进行了计算，取得了和实验资料符合良好的结果。     

ONE-AND TWO-DIMENSIONAL COUPLED HYDRODYNAMICS MODEL FOR DAM BREAK FLOW

1-D and 2-D mathematical models for dam break flow were established and verified with the measured data in laboratory. The 1-D and 2-D models were then coupled, and used to simulate the dam break flow from the reservoir tail to the dam site, the propagation of dam break waves in the downstream channel, and the submergence of dam break flow in the downstream town with the hydrodynamics method. As a numerical example, the presented model was employed to simulate dam break flow of a hydropower station under construction. In simulation, different dam-break durations, upstream flows and water levels in front of dam were considered, and these influencing factors of dam break flow were analyzed, which could be referenced in planning and designing hydropower stations.     

基于二阶差分法和非结构网格的有限体积法的溃坝模拟

非结构的三角形网格适应于复杂不规则的边界,在此基础上采用有限体积法离散浅水波方程,并结合有限差分法建立了一种新的离散格式,使得界面通量计算达到二阶精度。通过对典型算例的模拟计算,此格式在溃坝计算中能很好地捕捉溃坝波的前进,具有很强的模拟间断的能力,模拟溃坝洪水波间断的形状和位置都能得到很满意结果。