土石坝溃决冲刷与洪水演进研究

发布时间：2019-09-09 08:51

【摘要】：我国建设了大量的水库大坝,它们在发挥重要作用的同时,由于许多大坝历时较久、管理不当,因其自身安全性所导致的溃坝洪水风险问题,也会给相关地区带来潜在的安全隐患。无论是土石坝还是堰塞湖,都存着溃坝风险,且后果严重。近一个世纪以来,溃坝研究一直是研究的热点和难点,众多学者针对溃坝问题进行了大量研究探索,并取得了丰硕的成果。但到目前为止,土石坝溃决的相关理论仍未成熟,已有研究成果预测溃坝洪水的能力与现实情况仍有较大差距。本文主要开展了相关研究,并得到了以下结论:(1)在现有溃坝数值模型的基础上,基于敏感性分析方法,对比了三种典型溃坝BREACH、DB-IWHR、HEC-RAS模型的适用性,研究了溃坝洪水过程。通过对三种模型的反演计算和敏感性分析发现,其中DB-IWHR模型提供Excel格式的计算软件,数值分析稳定性好,使用简洁客观,可供溃坝应急处置计算时使用。(2)基于Preissmann差分方法和VBA语言,建立了洪水演进计算模型,形成快速计算的EXCEL表格。该模型可与DB-IWHR溃坝模型耦合,进行溃坝-洪水演进全过程计算。利用唐家山溃决洪水演进的相关数据进行验证,发现结果模拟良好,验证了模型的可靠性。(3)基于地理空间信息系统,在ArcGIS平台上研究溃坝洪水演进的可视化方法。通过对延安地区湫沟坝系DEM数据的处理,得到洪水计算的结果,在GIS平台上进行了可视化探究,形成了虚拟动画工程案例。可视化方法可以较好地反映溃决洪水在下游地区的演进,为洪水预警提供参考。(4)基于转筒冲刷设备,开展土料冲刷特性研究,针对易贡和小岗剑的土料测定其抗冲启动流速及冲刷速率,研究土料冲刷特性曲线,发现土料的侵蚀率和冲刷速度在低流速的情况下,符合双曲型关系,其结果与EFA的测试结果一致。根据对剪应力的研究计算,发现实验结果得到的剪应力与侵蚀率的关系符合双曲型关系,与EFA的实验结果一致。这说明在溃决计算时,用双曲型冲刷模型是比较准确的。
【图文】：

命、财产和环境可能造成巨大的威胁Ｗ。逡逑止到２０１１年，我国已建和在建共９８００２水库，总库容９３２３．１２亿１１１３（水库大项数量已居世界首位。但由于历史、经济与技术原因，近１／３邋＾＾；１。１９５４年至２０１３年，己有３５２８座水库大巧发生溃决，为我国的经济的损失。我国历史上溃顷数量较多的时期出现在６０到７０年代前后，，中国对大量病险水库进行了除险加固；但２０１０－２０１３年，仍有２０座决。历年累积溃巧百分数见图１－邋１。有统计显示，中国部分城市处于水库若发生溃决，这些城市与水库都有很高的风险。逡逑表１－１不同规模水库数量和总库容汇总表Ｗ规模逦合计逦大型逦中型逦小型逡逑小计逦大（１）逦大（２）逦小计逦小（１）（座）逦％００２逦７５６逦１２７逦６２９逦３９３８逦９巧０８逦１７９４９库容逦９３２３．１２逦７４９９．８５逦５６６５．０７逦１８３４．７８逦１１１９７６逦７０３．５１逦４９６．３８方米）－逦逡逑

中国水利水电科学研究院学位论文利部大顷安全管理中也２００８年普查资料，图＾２和图＾３统型的溃巧百分比Ｗ，１９５４－２００７年，我国共有３５０３座水库发生上是±石项，年平均溃项概率为７．６Ｘ１０？＾而自１９００年１＾来Ｘ１０■＾可知，我国的大顷年平均溃巧率远高于世界其它地区驻马庙＂７５巧＂板桥、石漫滩梯级连续溃决事件，造成２９个没，有１７００万亩耕地、１１００万人受灾，约２．６万人死亡，经事故在发达国家也并非少见。１９７６年６月５日，位于美国Ｉｄａｈ建成后第一次蓄水即出现左岸巧肩严重渗漏，数小时后即发生，２．５万多人无家可归，冲毁铁路５１ｋｍ，总计损失约４亿美倍。法国Ｍａｌｐａｓｓｅｔ拱巧（巧高６６．５ｍ）失事、意大利瓦伊昂拱巧（类带来了惨痛的损失和教训Ｗ。逡逑0
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV641;TV122.4

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本文编号：2533496