水庫潰壩數(shù)值模擬及風(fēng)險(xiǎn)分析.pdf

1、大壩潰決近幾年發(fā)生概率較低，但根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，一旦發(fā)生潰壩，尤其對水庫的下游城市而言，后果是災(zāi)難性的。因此，研究潰壩發(fā)生及發(fā)展過程、潰壩后果及風(fēng)險(xiǎn)尤為重要。本文以長治市石子河上游的莊頭水庫作為研究對象，計(jì)算潰壩洪水過程線，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件MIKE對洪水演進(jìn)進(jìn)行數(shù)值模擬，最后對潰壩風(fēng)險(xiǎn)及潰壩后果進(jìn)行了分析。希望能借此方法幫助人們了解小概率事件發(fā)生后相關(guān)地區(qū)受災(zāi)狀況及洪水發(fā)展動態(tài)趨勢，并能夠提前建立疏散方法及預(yù)警機(jī)制，將潰壩損失降至最低，進(jìn)而保

2、障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
　　通過系統(tǒng)分析我國大壩潰壩統(tǒng)計(jì)情況，闡述了潰壩事故發(fā)生對下游地區(qū)造成的嚴(yán)重后果，提出水庫潰壩數(shù)值模擬及風(fēng)險(xiǎn)分析的必要性。并根據(jù)已有條件，計(jì)算出莊頭水庫不同重現(xiàn)期下的設(shè)計(jì)洪水，繪制出庫容水位關(guān)系曲線。
　　通過分析土石壩潰決方式，選定了兩種不同的土石壩潰決方式，綜合水庫的庫容、水位、壩高及潰口大小確定了5種計(jì)算工況，并在綜合考慮各種潰壩洪水過程線計(jì)算方法后，最終選定使用謝任之的“統(tǒng)一公式”計(jì)算出不同工

3、況下的潰壩峰值流量及流量過程線。瞬時(shí)潰壩和逐漸潰壩兩種潰決方式比較，其流量過程完全不同，前者是開始潰壩時(shí)流量達(dá)到峰值，而后逐漸減小，直至庫容最低;而后者是潰壩流量先不斷增大，一段時(shí)間后達(dá)到峰值，然后逐漸減小，前者的潰壩歷時(shí)更短。
　　基于水動力學(xué)模型建立潰壩后洪水演進(jìn)的二維模型。根據(jù)壩址下游地形選取適當(dāng)研究區(qū)域，選取壩址處為入流開邊界，初始條件為潰壩流量條件，生成三角形非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，設(shè)定模擬的時(shí)間步長為60s，然后進(jìn)行模擬計(jì)算。對

4、運(yùn)算結(jié)果淹沒范圍、淹沒水深、流速進(jìn)行輸出。選取兩個(gè)典型工況對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，得出不同地區(qū)洪水淹沒范圍、最大淹沒水深、洪水流速及洪水演進(jìn)過程等。結(jié)果表明，由于山區(qū)地形復(fù)雜，上游低洼處水深最深達(dá)7m，流速最快達(dá)到6.4m/s，洪水演進(jìn)到下游之后，雖然模擬時(shí)間較短，傳播范圍不廣，但城市中心局部地區(qū)水深達(dá)到2.5m，是潰壩后下游重災(zāi)區(qū)，而瞬潰比逐漸潰情況下洪水傳播速度快得多。在對模擬結(jié)果分析的基礎(chǔ)上初步探討了風(fēng)險(xiǎn)分析中潰壩概率的計(jì)算以及潰壩后