217141
1.0H
B KW 2
14141
1.0H
B KW b
3.2 大坝溃决分析
3.2.1可能导致大坝溃决的主要因素
**水库可能出现大坝溃决的主要因素、形式见3.1.1条。
3.2.2可能发生的水库溃坝形式
水库溃坝的主要形式有漫坝溃决、管涌溃决。**水库可能发生的水库溃坝形式是发生了超标准洪水超过泄洪能力造成洪水漫坝溃坝。
3.2.3 溃坝洪水计算
**水库坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高*** m ，坝顶高程*** m ，防浪墙顶高程***m ，最大库容10460万m 3，坝顶长度***m 。**水库采用洪水漫坝造成水库逐渐溃决进行洪水计算。
(1)溃坝决口宽度估算
①根据铁道科学研究院推荐的经验公式估算。计算公式为： b= 式中：b 溃坝决口宽度(m)，W 水库总库容(万m3)，B 坝顶长度(m)，H 最大坝高(m)，K 经验系数，对于该水库属土石混合坝K 值为
1.19。
b=26.18m
②根据黄河水利委员会经验公式估算
式中：b 为溃口宽度(m)，W 为水库总库容(万m 3)，B 为主坝长度(m)，H 为坝高(m)，K 为经验系数(粘土类取0.65，壤土取1.30)。
b=26.84m
③参考中国水利水电科学研究院陆吉康经验公式计算。
b = 0.180×3×kW 0.32 H 0.19
H 为溃决水深(水库溃决时刻水位- 坝址断面平均底高程)(m),W 为水库有效下泻库容(m 3),b 为最终溃口的平均宽度(m),K 为修正系数,对于漫顶造成的溃决K = 1 。
b=25.32m
以上三种方法计算决口宽度均在经验误差范围内，取情况最恶劣计算坝址溃坝最大流量，即溃坝决口宽度26.84m。
(2) 溃口坝址最大流量估算
溃口坝址最大流量根据肖克列奇经验公式估算:
式中：Q max溃口坝址最大流量(m3/s)，B坝顶长度(m)，b溃坝决口宽度(m)，H0溃坝前上游水深(m)。
Q max = 38768.09 m3/s
**水库坝址处溃坝最大流量：38768.09 m3/s。
表2：**水库溃坝计算成果表
3.2.4溃坝洪水对下游防洪工程、重要保护目标等造成的破坏程度和影响范围
根据有关资料分析，水库溃坝时洪水可能导致水库下游的**、**两个集镇镇(街)的企业、学校、村庄、农田和鱼塘受淹浸，摧毁房屋及其他公共设施，冲毁水陂、渠道，国道**段中断，损失严重。
3.2.5溃坝对上游可能引发滑坡崩塌的地点、范围和危害程度
根据有关分析，导致**水库对上游可能引发滑坡崩塌的部位主要集中在***，其危害程度可能造成滑坡。
工程初步设计阶段 溃坝洪水计算大纲 1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社；
(2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977年1月； (8) 黄委会科研所，溃坝水流计算方法初步探讨，水利科技情报，1976年9月； (9) 彭登模，溃坝最大流量及溃坝流量过程计算的体会及建议，人民长江，1965年第5期。 3 基本资料 3.1 地形资料 (1) 水库及下游河道地形图； (2) 坝址横断面图； (3) 下游河道纵横断面资料。 3.2 水库库容曲线 收集水库原始库容及运行若干年后的剩余库容曲线。 水库库容曲线 表 1
FCD13030 FCD 水利水电工程初步设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1997年8月 1
水电站技术设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 主编单位: 主编单位总工程师: 参编单位: 主要编写人员: 软件开发单位: 软件编写人员: 勘测设计研究院 年月 2
目次 1.流域及工程概况 (4) 2.设计依据 (4) 3.基本资料 (5) 4.计算原则 (7) 5.溃坝计算方法及内容 (8) 6.溃坝洪水计算成果及分析 (10) 7.应提供的设计成果 (11) 3
1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社； (2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977 4
堤坝溃决洪水演进的理论分析 摘要：崩滑堵江事件在世界范围内，尤其在山区广泛存在。每年因为类似事件 的发生都会至少造成数以千万计人的生命财产受到不同程度的威胁及伤害，崩滑堵江事件及其灾害链已严重影响人类的工程经济活动。因此对于堤坝溃决洪水的演进分析便显得尤为紧迫。本文对洪水演进进行了理论分析，得出了相关结论，为日后的工程实际活动很好地提供了理论指导。 关键词：堤坝溃决；洪水演进；理论分析 Theoretical analysis of flood routing after dam break The natural damming of rivers by landslides is a significant hazard in many areas. Landslide damming is particularity common in mountainous regions.Every year,related events have caused at least tens of millions of people's life and property being threatened and damaged.Debris blocking river events and disasters chain has serious impact on human engineering activity.So it’s necessary to carry on theoretical analysis of flood routing after dam break.This paper has worked on the theoretical analysis,related conclusions have been drawn,which could well provide a theoretical guidance on further engineering practical activity. Key words: dam break;flood routing;theoretical analysis 1.研究目的与意义 崩滑堵江形成的天然堵江(堆石)坝高几米至几百米,其最大坝高比目前世界上已建、在建或拟建的人工土石坝均高;堰塞湖体积从几十万方至上百亿方,大者足以与人工水库相媲美;存在时间由几十分钟至上千年;溃坝后形成的洪水异常凶猛,洪峰高几米至几十米,演进过程中造成严重灾害[6]。 因此, 认识掌握堤坝溃决机理并对堤坝溃决过程进行模拟, 对于建立堤坝溃决的早期预警体系、人员紧急疏散预案和基于风险的堤坝设计方法等都具有重要意义.对于洪水演进进程作理论研究与分析，旨在了解整个发生过程，为实际发生的工程事件提供理论支撑。 2.国内外研究动态
现行有效水利技术标准（2020年12月24日） 2014版体系表号标准名称英文名称标准编号专业门类功能序列发布日期实施日期主持机构 281灌区改造技术标准Technical code for renovation of irrigation districts GB/T50599-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 286微灌工程技术标准Technical code for microirrigation engineering GB/T50485-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 288渠道防渗衬砌工程技术标准"Technique specification for seepage control and lining engineering on canal" GB/T50600-2020农村水利建设2020-6-92021-3-1 318淤地坝技术规范Technical specification of check dams for farmland forming SL/T 804—2020水土保持建设2020-11-302021-2-28 675水利水电工程水泵基本技术条件 "Fundamental technical requirements for Pumpsof water and hydropower projects" SL/T 806-2020机电与金属结构建设2020-11-302021-2-28 500水工纤维混凝土应用技术规范Technical specification for fiber reinforced hydraulic concrete SL/T 805-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 523水工混凝土试验规程Test code for hydraulic concrete SL/T 352-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 448水利水电工程地质测绘规程Code for geological mapping of water and hydropower projects SL/T 299-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 475碾压土石坝设计规范Design code for rolled earth-rock fill dams SL 274—2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 488水利水电工程进水口设计规范Design specification for intakes of water and hydropower projects SL 285—2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 364绿色小水电评价标准Standard for evaluation of green small hydropower stations SL/T 752—2020农村水电综合2020-11-302021-2-28 776水利网络安全保护技术规范 Technical specification for cybersecurity of water resources SL/T 803—2020其它建设2020-11-302021-2-28 534水工建筑物水泥灌浆施工技术规范"Technical specification for cement groutingof hydraulic structures" SL/T 62-2020水工建筑物建设2020-11-302021-2-28 680水利水电工程压力钢管设计规范"Design specification for steel penstocks of water conservancyand hydropower engineering" SL/T 281-2020机电与金属结构建设2020-11-302021-2-28
基于对溃坝洪水计算的分析 [摘要]兴修水库，对防洪、灌溉、发电、航运、养殖都起着很大的作用，一般情况下，必须而且可以确保大坝的安全。但是，由于某些特殊原因，例如战争、地震、超标洪水、大坝的施工质量不佳，地基不良及水库调度管理不当等，都会使坝体突然遭到破坏，而形成灾难性的溃坝洪水，给下游带来极其严重的危害。因此，研究和预估溃坝洪水，对于合理确定水库的防洪标准和下游安全措施是非常必要的。 【关键词】洪水；计算；分析 1.前言 溃坝可分为瞬时全溃、部分溃和逐渐全溃。不过，由于导致溃坝的因素甚为复杂，难于事先全面考虑，从最不利的结果着想，可以认为溃坝是瞬时完成的。因此，以下仅对瞬时全溃或部分溃的情况进行讨论，所谓全溃是指坝体全部被冲毁；部分溃则指坝体未全冲毁，或溃口宽度未及整个坝长，或深度未达坝底，或二者兼有的情况。 实验表明溃坝水流的物理过程，如图1所示，溃坝初期，库内蓄水在水压和重力作用下，奔腾而出，在坝前形成负波，逆着水流方向向上游传播，称为落水逆波；在坝下形成正波，顺着水流方向向下游传播，称为涨水顺波。由于波速随水深而增加a，所以落水逆波前边的波速总大于后面的波速，使其波形逐渐展平；坝下游涨水顺波的变化正相反，因为后面的波速总大于前面的波速，于是形成了后波赶前波的现象，使波额变陡，成为来势凶猛的立波。例如，1928年美国圣弗兰西斯科坝失事，下游2.2km处观测得波额高达37m，万吨大的混凝土巨块都被冲走，不过，经过一段河槽调蓄及河床阻力作用之后，立波逐渐坦化，最终消失。图2示意地表示出一次溃坝洪水在坝址及下游各断面的流量过程线，从图上可以看出，坝址处峰形极为尖瘦，溃坝后瞬息之间即达最大值，然后随时间的推移而急速下降，呈乙字形的退水线。随着溃坝洪水向下游的演进，过程线逐渐变缓。 1.坝址断面（第I断面）； 2.坝下游第II断面； 3.坝下游第III断面； 4.坝下游第IV断面。 根据对溃坝水流物理过程的试验研究，曾提出许多关于溃坝流量过程计算方法及其向下游传播的演算方法，其中有些在理论上是比较严密的。但这些方法计算工作量大，资料条件要求高，限于溃坝的边界条件难以定准，其计算成果的精度并不一定高。因此，对于中小水库，多采用具有一定精度、且较为简便的半理论半经验公式或经验公式，计算坝址处溃坝最大流量及其向下游的传播。 2.坝址处溃坝最大流量的计算 调查溃坝的情况表明，中小水库的土坝、堆石坝短时间局部溃的较多，刚性坝（如拱坝）和山谷中的土坝容易瞬间溃毁，为安全计，对于设计情况可考虑按瞬间溃坝处理，以瞬间全溃及局部溃的最大水流理论为指导，在总结国内外各种计算方法的基础上，对所做600多次试验资料综合归纳，得到了适合于瞬间全溃或局部溃的坝址处溃坝最大流量计算公式。经使用200多组溃坝试验记录和实际的溃坝资料，对该公式和国内外的其他公式进行检验，表明该公式适用条件广、计算精度高，误差均不超过20%。 Qm=0.27√g（L/B）1/10（B/b）1/3b（H-K’h）3/2 （1）
水电工程溃坝洪水计算 赵太平 （国家电力公司水电水利规划设计总院） 摘要：某电站为一待建电站，位于高山峡谷区，河道比降较大。其下游为某城市，一旦大坝溃决，将对人民的生命财产安全造成极大的威胁。为此，进行溃坝洪水计算，可预测溃坝后，洪水的淹没范围和程度，以便提早采取相应的措施，减少损失。 关键词：溃坝; 洪水; 预测; 不恒定流 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK模型［１］。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。 2.1.1 溃口形态确定 溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝
217141 1.0H B KW 2 14141 1.0H B KW b 3.2 大坝溃决分析 3.2.1可能导致大坝溃决的主要因素 **水库可能出现大坝溃决的主要因素、形式见3.1.1条。 3.2.2可能发生的水库溃坝形式 水库溃坝的主要形式有漫坝溃决、管涌溃决。**水库可能发生的水库溃坝形式是发生了超标准洪水超过泄洪能力造成洪水漫坝溃坝。 3.2.3 溃坝洪水计算 **水库坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高*** m ，坝顶高程*** m ，防浪墙顶高程***m ，最大库容10460万m 3，坝顶长度***m 。**水库采用洪水漫坝造成水库逐渐溃决进行洪水计算。 (1)溃坝决口宽度估算 ①根据铁道科学研究院推荐的经验公式估算。计算公式为： b= 式中：b 溃坝决口宽度(m)，W 水库总库容(万m3)，B 坝顶长度(m)，H 最大坝高(m)，K 经验系数，对于该水库属土石混合坝K 值为 1.19。 b=26.18m ②根据黄河水利委员会经验公式估算 式中：b 为溃口宽度(m)，W 为水库总库容(万m 3)，B 为主坝长度(m)，H 为坝高(m)，K 为经验系数(粘土类取0.65，壤土取1.30)。 b=26.84m ③参考中国水利水电科学研究院陆吉康经验公式计算。 b = 0.180×3×kW 0.32 H 0.19 H 为溃决水深(水库溃决时刻水位- 坝址断面平均底高程)(m),W 为水库有效下泻库容(m 3),b 为最终溃口的平均宽度(m),K 为修正系数,对于漫顶造成的溃决K = 1 。
b=25.32m 以上三种方法计算决口宽度均在经验误差范围内，取情况最恶劣计算坝址溃坝最大流量，即溃坝决口宽度26.84m。 (2) 溃口坝址最大流量估算 溃口坝址最大流量根据肖克列奇经验公式估算: 式中：Q max溃口坝址最大流量(m3/s)，B坝顶长度(m)，b溃坝决口宽度(m)，H0溃坝前上游水深(m)。 Q max = 38768.09 m3/s **水库坝址处溃坝最大流量：38768.09 m3/s。 表2：**水库溃坝计算成果表 3.2.4溃坝洪水对下游防洪工程、重要保护目标等造成的破坏程度和影响范围 根据有关资料分析，水库溃坝时洪水可能导致水库下游的**、**两个集镇镇(街)的企业、学校、村庄、农田和鱼塘受淹浸，摧毁房屋及其他公共设施，冲毁水陂、渠道，国道**段中断，损失严重。 3.2.5溃坝对上游可能引发滑坡崩塌的地点、范围和危害程度 根据有关分析，导致**水库对上游可能引发滑坡崩塌的部位主要集中在***，其危害程度可能造成滑坡。
水电工程溃坝洪水计算 发表日期：2006-03-06 浏览人数：1570 作者：赵太平来源：网络收集评论0条 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK模型［１］。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。 2.1.1溃口形态确定 溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝溃决是瞬溃还是渐溃。由后面三个参数可以确定溃口断面形态为矩形、三角形或梯形及局部溃或全溃。
1、洪水风险分析三维推演系统制作流程 1.1系统介绍 在汛期，特殊的降水时间加上特殊的地形地貌，每遇短时暴雨或中到大雨，山洪暴发，殃及下游，毁田伤人亡畜事件常有发生。 为确保人民群众生命财产安全，确保安全度汛，举行防御演练以增强相关部门的协调能力和指挥能力，提高人民群众遇到山洪灾害时的自救能力和逃生能力，洪水风险分析三维推演系统可以全面掌握山洪灾害应急预案的实用性和可操作性，为防汛工作提供辅助决策，提高防汛决策的准确性和时效性，最大限度地减轻洪涝等灾害所造成的损失。 洪水风险分析三维推演系统工程主要是采用虚拟现实技术来实现，将防汛抗旱应急预案流程可视化，具体内容涵盖:险情上报、紧急会商、启动预案、人员转移、避险安置、灾后恢复。 1.2基础数据收集 1.2.1正射影像数据（DOM） 利用无人机航怕获取正射影像数据，DOM在系统中作为构建三维仿真环境的纹理，真实的影像纹理使得三维环境更加逼真。通过遥感影像展示的信息，在三维建模和场景模拟时，都能让在做数据过程中，更加直观看到模拟区域的环境情况。精度要求在0.2米和0.5米左右，坐标系为WGS84。 1.2.2数字高程模型数据（DEM） 利用无人机航怕获取数字高程模型数据，DEM是地形分析、工程规划、水容量计算以及地理环境三维可视化数据基础。DEM数据可直观查看试点区域的环境起伏，对水文淹没分析提供数据依据，对河道、流域断面测量提供支撑。精度要求在1米或0.5米左右，坐标系为WGS84。 1.2.3数字线划地图数据（DLG） 根据系统的实际需求，采用各中不同比例尺的基本数字地图数据，作为系统建立虚拟现实与地理环境仿真的地理空间参考框架和背景地图。包含水利工程点位、河道线面、村庄点位、建筑面、道路线、撤退路线、安置点面等等矢量化数据。 1.2.4真三维模型数据 利用无人机倾斜摄影技术获取流域内沿河村落河道的真实场景，制作分辨率优于0.1米的倾斜摄影三维模型数据。 倾斜摄影则是通过在一架运输机或无人机上，搭载不同角度的多个传感器同时采集地表
溃坝问题
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溃坝问题分析 一.问题简述 高坝突然发生局部破坏，形成一个溃决口，水体从溃口下泄并对下游造成巨大破坏。为了给下游洪水波计算提供边界条件,必须通过溃坝的相关数据计算溃口流量。 目标:求解溃口流量(t)Q 假设:上游为狭长的库区,可以简化为一维模型；溃口瞬时溃决;溃口为局部溃决； 二.模型建立 １.研究范围：限定在坝址及其上游库区。 ２.划分模块:将研究范围划分为三个模块： (1）上游狭长库区:这个范围内,水面等高线曲率不大，与水库纵向接近垂直。由于大部分山区库区都是在基岩上沿竖向下切的V 字形河道,因此纵向尺度远大于横向河宽，而且水面线横向变化小，因此将这部分简化为一维河道的非恒定流数学模型。 （2)靠近坝址的库区：这个区域由于溃口泄水的作用，水面呈三维漏斗状,因此简化为二维模型,适用于潜水方程进行求解。 （３）溃口:溃口是非常重要的边界条件,仿照薄壁堰堰流公式，在渐变流条件下，忽略惯性力推导溃口水位与溃口泄流量的关系，为上游特征线法提供边界条件。 3.一维狭长库区的水力学模型 以一维圣维南方程组作为理论模型: t L z Q B q x ??+=??; 上游狭长库区靠近坝址的库区溃口
222 43 ()0Q Q z n Q gA g t x A x AR ???+++=???； （动量方程取自《一二维联解溃坝洪水数学模型应用研究》) 其中:(,)B x t ；(,)z x t ； (,)Q x t ；(,)A x t ; 采用特征线法,在定解条件下求解各断面水力要素。 （1） 初始条件根据水库的水文统计资料提出,即()z z x =；0Q =（假设初始状态下水库 没有泄水,流程各点水位已知）; （2） 边界条件需要潜水方程模块给出,二者传递的数据是在接口处的Q 与h ; ４．二维库尾的水力学模型 采用潜水方程求解，很复杂。初始条件：(,);0z z x y Q ==（根据实测资料,一般假设水位为常数)；边界条件:水体与坝面(除去溃口部分）、库岸处流速均为零。仍然采用特征线解法,输入条件：溃口处的水位-流量关系,输出结果:一维、二维接口处的Q 与h 。 5.溃口出流的边界条件提法 以溃口前水位为基本量,列出溃口前截面与出流收缩断面的能量方程，确定溃口前水位与出流流速的关系。 三.求解过程 【一维圣维南方程组求解图】 一维模型 ?以一维圣维南方程组为基础，根据对负断波的观测，求解特征线得到接 口处的水深、流量随时间的变化关系，作为接口的传递数据。二维模型?以潜水方程为基础，根据库岸、坝面、上游接口的水深、流量作为边界条件求解，输出溃口断面的水深流速。?过程复杂，特征线求解的原理同一维模型，故仅以一维模型求解为依 据。 溃口边界条件?根据以上两个模型，接口处可以得到水深、流速随时间t 的变化关系， 分别在溃口前断面、出流收缩断面列能量方程，得到与堰顶溢流公式同 一形式的流量计算公式，即可算出Q （t ）。
一、任务： 求绵竹市官宋硼埝取水枢纽工程的百年一遇设计洪水过程。 二、说明计算 洪峰流量频率计算需要考虑特大洪水，超过三倍均值的作为特大洪水。 三、相关资料 1 流域概况 绵竹市官宋硼埝取水枢纽工程位于沱江上游绵远河山区与成都平原交界的汉旺镇，上距汉旺水文站0.5公里，下距汉旺镇仅1公里。 绵远河发源于绵竹市与阿坝州茂县交界的九顶山南麓大盐井沟，绵远河是沱江干流主源，河道全长117公里，流域面积1212平方公里。在汉旺镇以上为山区，山区河道长44.4公里，集水面积400平方公里，占流域面积的33％，河流主干平均坡降63.1‰，山区河段山高谷深，河床狭窄，水流湍急，森林茂密。汉旺以下为平原，河道长72.6公里。集水面积812平方公里，平均坡降3.6‰。官宋硼埝取水枢纽工程控制集水面积403平方公里，开发河段（上游800米，下游200米）1公里范围河道平均坡降8‰～10‰，上游700米河段基本顺直，河床宽80～100米，下游逐渐开阔，河床宽约500米。 绵远河流域形状狭长，水系发育呈不对称树枝状分布，地理位置为东经103°56’～104°27’、北纬30°55’～31°42’之间。源头分水岭海拔高程达4000米，域内最高峰火焰山海拔高程为4285米，地势西北高、东南低，由西北向东南逐渐倾斜。流向大致由西北向东南流，主干西河经大火地在松光岭处接纳东河后称清水河，在伐木厂与黄水河汇流后始称绵远河。以下有湔沟及天池沟从右岸汇入，流经汉旺场进入成都平原，经黄许镇、德阳市、八角井镇，在广汉市三水乡与石亭江汇合后称北河，再流经金堂县赵镇与毗河汇合后称沱江。 绵远河流域在汉旺以上的山区，属龙门山断裂带，主要有板厂沟冲断裂、清
水电工程溃坝洪水计算 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK 模型〔１〕。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。
溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝溃决是瞬溃还是渐溃。由后面三个参数可以确 水库下泄流量由两部分组成，一是通过溃口下泄流量Q b，二是通过泄水建筑物下泄的流量 Q s，即 Q=Q b＋Q s Q b=C1(h－h b)1.5+C2(h－h b)2.5 其中C1=3.1b i C v K S，C2=2.45ZC v K S 当t b≤τ时,h b=h d－(h d－h bm)·t b/τ b i=b·t b/τ 当t b>τ时，b=h bm
第18卷 第2期 中 国 水 运 Vol.18 No.2 2018年 2月 China Water Transport February 2018 收稿日期：2017-12-01 作者简介：丁 灿（1993-），男，安徽芜湖人，四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，主要从事水工水 力学方面的研究 基金项目：国家重点研发专项（2016YFC0401603）。 基于HEC-RAS 和GIS 的溃坝洪水计算 丁 灿，田 忠，王 韦 摘 要：以大渡河枕头坝水电站为研究对象，采用HEC-RAS 建立数值模型，并利用数字高程模型及实测水文资料对模型进行验证，使计算结果与实测数据误差控制在±4%以内。根据实际情况，选取最不利情况，即来流为校核洪水、大坝漫顶瞬时全溃进行计算，并通过Arc-GIS 实现结果可视化。结果表明：来流为校核洪水，大坝瞬时全溃条件下，坝址最大流量约35,246m 3/s ，洪峰20min 到达金口河城区，流量衰减至22,515m 3/s ，部分城区将受到严重影响；水库泄空计算显示5孔闸门全开情况下，水库2h 完成泄空，与所推导的理论公式完全吻合。研究结果表明，计算数据与理论相符，可为防洪决策提供有效支持。 关键词：HEC-RAS ；Arc-GIS ；溃坝模拟；水库泄空 中图分类号：TV877 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）02-0179-03 水库作为水资源调控措施的重要组成部分，其安全至关重要。通过溃坝模拟，对其影响进行预先估算，以便做出相应合理应对措施，对减少生命财产损失具有重要意义，因此前人利用一维和二维模型针对溃坝模拟做出了大量的工作。吴钢峰等[1]利用结构网格，采用有限体积法建立二维水动力学模型，模拟溃坝洪水在复杂地形下的流动过程；陈景秋等[2]采用改进的时空守恒元和解元方法建立大坝瞬间全溃所致的洪水演进和反射过程的数学模型；王晓玲等[3]采用耦合VOF 法的三维k-ε紊流数学模型，模拟了三维溃坝洪水在复杂区域的演进过程；谢作涛等[4]采用DAMBREAK 模型模拟了溃坝洪水在下游的演进过程。吴博等[5]利用HEC-RAS 和GIS 软件对小东川河流域洪水淹没范围做出了较为准确的预测。贺娟等[6]利用HEC-RAS 对长河坝水电站进行了溃坝洪水模拟。此次研究对象枕头坝一级水电站库区及下游为高山峡谷地区，故一维模型可以满足计算要求。本文采用HEC-RAS 一维水动力学模型进行溃坝洪水计算并通过Arc-GIS 实现可视化，为相关部门制定防洪预案提供了依据。 一、模型计算原理 HEC-RAS 是由美国陆军工程兵团水文工程中心研发的一款用于一维水流分析的计算软件，其主要分为四个模块，分别为恒定流计算、非恒定流计算、泥沙输运以及水环境分析模块。本文主要采用非恒定流模块进行溃坝洪水计算，其核心计算公式为圣维南方程： ()0 0=-?+?+??q t A A x Q （1） ()02=??? ??++??+??+??e f S S x h gA x A /Q t Q （2） 式中：Q —流量，当计算向下游演进时，Q 即为坝址处 的下泄流量；A —有效过水断面面积；A 0—非河槽蓄水的断面面积（滩地面积）；x —顺水流方向的距离；t —时间；q —沿河道单位距离的侧向入流或出流；g —重力加速度；S f —摩阻比降；S e —局部损失；h —水面高程；k —收扩系数，收缩时取正值，扩张时取负值，否则为0。 模型采用四点隐式差分的格式对公式（1）、（2）进行离散并求解。 二、溃坝洪水模拟 1．研究区域概况 枕头坝一级水电站位于大渡河中游，下游距乐山市金口河区5km ，为大渡河干流水电梯级规划的第十九个梯级电站，其最大坝高86.5m ，水库总库容0.469亿m 3，坝址处控制流域面积73,057km 2，河道平均坡降为1.8‰，多年平均流量1,360m 3/s 。坝址下游可能受影响范围内梯级电站有沙坪一级水电站（尚未开工，距离枕头坝坝址20km ）和沙坪二级水电站（在建，距离枕头坝坝址28.5km ），主要人口聚集点有金口河城区、永和镇及金河镇，坝址下游主要交通干线为S306省道和成昆铁路。 2．模型建立及验证 （1）模型建立 利用Arc-GIS 软件在30m 精度DEM 模型上绘出河道、堤岸和边滩并提取计算断面，通过HEC-GeoRAS 软件将计算模型导入HEC-RAS 进行计算。计算河道范围从枕头坝水电站库尾沿大渡河至沙坪一级水电站坝址，共34,300m ，其中枕头坝坝址上游库区16,000m ，坝址下游 18,318m 。模型共布设50个控制断面，每个断面距离不超过1km ，平均间距约0.7km ，弯道处至少布设3个断面。 （2）模型验证