出山店水库溃坝洪水数值模拟研究
发布时间：2021-09-09 18:54
溃坝洪水严重威胁下游地区人民的生命财产安全,准确预测溃坝洪水的影响范围至关重要。针对出山店水库的溃坝洪水,应用高精度二维浅水动力学模型模拟洪水在下游河道的演进过程,采用洪水灾害风险指标量化洪水的灾害程度,研究不同溃决情景下溃坝洪水的动力学特性、下游地区淹没范围和受灾程度的变化情况。结果表明:溃坝初始阶段淹没面积增加主要与流量峰值有关,最终淹没面积大小与溃决后水库下泄水量密切相关。
【文章来源】：人民黄河. 2020,42(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
溃坝洪水特征沿程变化
为了详细描述溃坝洪水演进过程与特征,且工况2洪水淹没范围最大,因此选取工况2下9个典型断面的洪水过程进行分析(见图2)。从图2可以看出,洪水经过0.45 h到达杨山寺,在2.16 h达到峰值,峰值流量为35 595 m3/s,到17.48 h流量回落到7 620 m3/s(下游20 a一遇洪水峰值)以下,之后断面流量过程主要受入库流量影响。洪水经过1.57 h到达长台关,在4.1 h达到峰值,峰值流量为33 593 m3/s,到19.68 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过2.36 h到达薛庄,在5.23 h达到峰值,峰值流量为25 255 m3/s,到21.4 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过4.12 h到达陡沟,在9.23 h达到峰值,峰值流量为17 332 m3/s,到25.83 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过5.45 h到达潘店,在12.53 h达到峰值,峰值流量为13 801 m3/s,到32.83 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过10.15 h到达息县,在25.63 h达到峰值,峰值流量约为10 170 m3/s,到48.00 h流量回落到7 620 m3/s。洪水经过20.20 h到达长陵乡,在36.78 h达到洪水峰值为7 756 m3/s。长陵乡在40.08 h达到峰值7 019 m3/s,这表明溃坝洪水在长陵乡没有形成20 a一遇洪峰,流量峰值主要受入库洪水的影响。踅孜集及以下洪水峰值没有超过7 620 m3/s,这表明溃坝洪水在踅孜集及其下游河段没有形成20 a一遇洪峰,流量峰值主要受入库洪水的影响。从表2和图3可以看出,峰值水位和峰值流量沿程逐渐衰减,且衰减速率越来越小。对比不同断面洪水到达时间和出现峰值时间差可以看出,越往下游,洪水到达时间与出现峰值时间差值越大(见表2和图3),符合一般洪水传播规律。
将二维水动力模拟结果叠加在卫星图片上进行洪水淹没过程分析。图4为不同时刻淹没水深分布情况。从图4(a)中可以看出陡沟以上河段淹没范围集中在河道两侧;陡沟到断面E段淹没范围沿程逐渐扩大;潘店到息县段淹没范围宽度8～20 km;息县以下淹没范围先突然减小,然后沿程逐渐增加到长陵乡附近达到最大,淹没范围宽度约为20 km;长陵乡到踅孜集河段河道两岸淹没范围较小,踅孜集到淮滨的左岸淹没范围较大,淮滨以下两岸淹没范围皆较大。对比图4(a)和图4(b)可以看出,淹没范围增加段集中在陡沟到潘店段,陡沟以上河段淹没面积有所减少,淹没水深逐渐减小。对比图4(c)和图4(b)可以看出,息县以上区域淹没面积显著减少,踅孜集以下河段淹没面积变化不大。为了更加直接地对洪水灾害进行评估,采用英国环境署制定的洪水灾害风险指标[6]量化洪水灾害程度。其中:灾害指标 ΗR=h(1.5+ u 2 +v 2 ) ,水深单位为m,流速单位为m/s。根据英国环境署的相应成果,HR<0.75为警告级别,0.75≤HR≤1.25为对老人、小孩和残疾人有危险级别,1.25<HR≤2.0为对绝大部分人群都有危险,HR>2.0为对所有人群都有危险级别。为了简便起见,本研究将HR<0.5视为安全,将HR>1.0视为危险。
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端天气气候事件对大坝的致灾影响分析[J]. 王珊,梁彬锐,王占军. 中国农村水利水电. 2013(01)
[2]不同河道状况下的堰塞坝溃坝洪水特性研究[J]. 黄明海,金峰,杨文俊. 人民长江. 2008(22)
本文编号：3392608
【文章来源】：人民黄河. 2020,42(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
溃坝洪水特征沿程变化
为了详细描述溃坝洪水演进过程与特征,且工况2洪水淹没范围最大,因此选取工况2下9个典型断面的洪水过程进行分析(见图2)。从图2可以看出,洪水经过0.45 h到达杨山寺,在2.16 h达到峰值,峰值流量为35 595 m3/s,到17.48 h流量回落到7 620 m3/s(下游20 a一遇洪水峰值)以下,之后断面流量过程主要受入库流量影响。洪水经过1.57 h到达长台关,在4.1 h达到峰值,峰值流量为33 593 m3/s,到19.68 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过2.36 h到达薛庄,在5.23 h达到峰值,峰值流量为25 255 m3/s,到21.4 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过4.12 h到达陡沟,在9.23 h达到峰值,峰值流量为17 332 m3/s,到25.83 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过5.45 h到达潘店,在12.53 h达到峰值,峰值流量为13 801 m3/s,到32.83 h流量回落到7 620 m3/s以下。洪水经过10.15 h到达息县,在25.63 h达到峰值,峰值流量约为10 170 m3/s,到48.00 h流量回落到7 620 m3/s。洪水经过20.20 h到达长陵乡,在36.78 h达到洪水峰值为7 756 m3/s。长陵乡在40.08 h达到峰值7 019 m3/s,这表明溃坝洪水在长陵乡没有形成20 a一遇洪峰,流量峰值主要受入库洪水的影响。踅孜集及以下洪水峰值没有超过7 620 m3/s,这表明溃坝洪水在踅孜集及其下游河段没有形成20 a一遇洪峰,流量峰值主要受入库洪水的影响。从表2和图3可以看出,峰值水位和峰值流量沿程逐渐衰减,且衰减速率越来越小。对比不同断面洪水到达时间和出现峰值时间差可以看出,越往下游,洪水到达时间与出现峰值时间差值越大(见表2和图3),符合一般洪水传播规律。
将二维水动力模拟结果叠加在卫星图片上进行洪水淹没过程分析。图4为不同时刻淹没水深分布情况。从图4(a)中可以看出陡沟以上河段淹没范围集中在河道两侧;陡沟到断面E段淹没范围沿程逐渐扩大;潘店到息县段淹没范围宽度8～20 km;息县以下淹没范围先突然减小,然后沿程逐渐增加到长陵乡附近达到最大,淹没范围宽度约为20 km;长陵乡到踅孜集河段河道两岸淹没范围较小,踅孜集到淮滨的左岸淹没范围较大,淮滨以下两岸淹没范围皆较大。对比图4(a)和图4(b)可以看出,淹没范围增加段集中在陡沟到潘店段,陡沟以上河段淹没面积有所减少,淹没水深逐渐减小。对比图4(c)和图4(b)可以看出,息县以上区域淹没面积显著减少,踅孜集以下河段淹没面积变化不大。为了更加直接地对洪水灾害进行评估,采用英国环境署制定的洪水灾害风险指标[6]量化洪水灾害程度。其中:灾害指标 ΗR=h(1.5+ u 2 +v 2 ) ,水深单位为m,流速单位为m/s。根据英国环境署的相应成果,HR<0.75为警告级别,0.75≤HR≤1.25为对老人、小孩和残疾人有危险级别,1.25<HR≤2.0为对绝大部分人群都有危险,HR>2.0为对所有人群都有危险级别。为了简便起见,本研究将HR<0.5视为安全,将HR>1.0视为危险。
【参考文献】：
期刊论文
[1]极端天气气候事件对大坝的致灾影响分析[J]. 王珊,梁彬锐,王占军. 中国农村水利水电. 2013(01)
[2]不同河道状况下的堰塞坝溃坝洪水特性研究[J]. 黄明海,金峰,杨文俊. 人民长江. 2008(22)
本文编号：3392608
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