原标题：
基于快速连溃洪水计算的梯级堰塞糊风险分析
摘要：
地震滑坡堵江作用形成的梯级堰塞湖,上下游单元之间存在级联效应,增大了溃决风险和成灾规模。及时合理的应急方案可以有效保证上下游的生命财产安全,然而现阶段缺乏快速定量的梯级堰塞湖的风险分析方法。以溃口洪水计算为核心,结合河道洪水演进计算和水库调洪计算,提出了一种梯级堰塞湖连溃洪水的快速计算方法,并应用至国内外第一个具有详细数据资料的梯级堰塞湖小岗剑梯级堰塞湖溃决实例中。定性分析了堰塞湖风险等级,使用提出分析方法进一步定量反演计算连溃洪水过程,评估了应急处置工程效果,分析不同组合状况下连溃洪水的规模。结果显示:反演计算其连溃峰值流量为3 736 m~3/s,与实测值3 950 m~3/s基本一致。当不开挖泄流槽时,连溃峰值流量高达4 865 m~3/s,泄流槽降低梯级洪峰30%。快速定量连溃洪水计算可以辅助优化联合调度方案,是减轻连溃洪水灾害、保护流域整体安全的一种行之有效的非工程措施。研究结果可以为梯级堰塞湖定量风险评估以及应急除险预案制定提供理论依据。
关键词：
小岗剑梯级堰塞湖; 梯级连溃洪水; 风险分析; 应急处置; 反演分析; 流量; 四川汶川地震;
作者简介：
陈淑婧(1991—),女,助理研究员,博士,主要从事岩土工程、工程管理、风险评估等研究。E-mail:1023751816@qq.com;
项目基金：
国家自然科学基金项目“黄土高原淤地坝风险孕育机理与溃决仿真、预警分析及抗冲加固技术研究”(41731289)；
引用：
陈淑婧，郑轩，王江波，等． 基于快速连溃洪水计算的梯级堰塞湖风险分析［ J］ . 水利水电技术，2020，51( 3) : 82-90. CHEN Shujing，ZHENG Xuan，WANG Jiangbo，et al． Ｒisk analysis of cascade landslide dam based on an approach of quick breach flood calculation［ J］ . Water Ｒesources and Hydropower Engineering，2020，51( 3) : 82-90.
0 引 言
2008年5月12日,四川省汶川地区发生8.0级地震,震后卫星可监测到的堰塞湖有256处,有明显风险的堰塞湖33座,总体呈现沿地震烈度等值线条 带分布,沿河呈珠串状分布 。小岗剑梯级堰塞湖形成于汶川地震后,位于沱江支流绵远河上,自上而下包括黑洞崖-小岗剑上-小岗剑下-一把刀四座 堰塞湖,其中黑洞崖堰塞湖震后不久便自然溢流。梯级堰塞湖形成一个月后,最上游小岗剑上发生漫坝溃决,洪水接连冲溃下游两座堰塞湖,导致梯级 连溃,最大溃决流量高达3 950 m /s,是仅次于唐家山堰塞湖的第二大溃决流量,然而,梯级堰塞湖总体库容却仅是唐家山的1/16 。连溃洪水虽未 造成人员伤亡,但超过了区域千年一遇洪水标准,冲毁了下游取水枢纽工程和桥梁 。因此做好梯级堰塞湖的连溃洪水分析和风险预警,采取有效的 应急措施最大程度降低洪水规模和灾害,对保证上下游的生命财产安全具有重要意义。
20世纪60年代以来,各国学者对土石坝溃坝机理的研究不断深入,随着流域水电资源的规划建设,连溃计算和风险分析研究也逐渐深入。现有关 于风险评估方面的研究大体可以分为两大类。一类是基于详细的水力学计算进而分析得到下游受损情况,如DEWALS等 组合一维模型和二维模 型分别计算洪水演进过程和溃口发展过程,进而分析河道内梯级土石坝的溃坝洪水,为风险评估提供理论依据;石振明等 以基于贝叶斯网络提出的 下游生命损失计算为依据,结合溃坝和洪水演进分析,提出了一种堰塞湖溃决风险评估模型。这类模型均采用详尽、定量的分析方法,能够分析不同 水力学条件下的人体稳定性和生命损失情况,然而此类计算中均以洪水演进作为研究重点,并且需要提供详细的地形资料,计算过程复杂,不适合紧急 情况下的除险作业。另一类是基于经验或统计信息定性或半定量的分析堰塞湖风险等级。包括中国水利部《堰塞湖风险等级划分标准》(SL450— 2009) 中的查表法和数值分析法,是按照堰塞坝危险性级别和损失严重性级别判断堰塞湖风险等级;FREAD 在统计历史溃决资料的基础上开发 了DAMBRK模型,可分析得到溃决过程水力学参数,进而计算模拟一条河流上分布有多座大坝或桥梁时的连溃洪水。这一类研究主要以经验或统计 方法为主,计算模型的适用性和准确性有待充分的案例验证。可以发现现阶段梯级堰塞湖的研究处于不断探索的初级阶段,定性的溃决计算中参数不确定性大,如失效类型(漫顶或管涌)、材料属性(抗侵蚀和坍塌能力)、大坝的性质和尺寸等,且数据来源多为观测所得,资料数据较为粗糙;定量的模型 计算往往以洪水演进作为研究重点,忽略了作为边界条件的溃口发展过程,计算过程需要详细的水力学参数和地形数据,耗时较长,且模型提出往往局 限于几个案例,梯级连溃的实例更是少之又少,而地震后形成的梯级堰塞湖属于突发情况,溃决过程极为快速,而预警和决策方案需要我们对此进行快 速、精确的预测,因此在有限的数据和时间下,采用简单、易用、基于物理本质的方法开展快速的定量风险评估,为应急救援和决策提供数据依据十 分必要。
小岗剑梯级堰塞湖是国内外第一个具有详细数据资料的梯级堰塞湖溃决实例。本文在小岗剑梯级堰塞湖工程概况基础上,首先定性分析梯级塞 湖风险等级,进一步使用提出的洪水分析方法反演计算其连溃过程,分析了泄流槽的泄流效果和连溃洪水叠加效应。连溃计算采用一种基于物理机制 的溃口洪水计算方法模拟溃口发展过程,使用一维圣维南方程和能量守恒计算洪水在河道内的演进和水库调洪过程。本文提出的分析方法适用于地 震等极端条件下在高山峡谷地区形成的梯级堰塞湖,提供了一种梯级连溃洪水的快速分析方法,可为应急处置方案和下游防洪决策提供技术支持。
1 梯级连溃洪水计算的原理及方法
在梯级系统内,上下游水库之间相互影响,上游水库下泄洪水是下游水库入库洪水的重要组成部分,一旦上游水库发生溃决,将导致下游水库溃坝 风险相应提高 。定量的梯级连溃计算可以为溃决洪水风险分析提供依据。本文基于水力学、土力学和边坡稳定分析,计算溃口洪水大小,结合 一维洪水演进算法和调洪计算,分析连溃洪水过程,各计算模块均基于EXCEL表格,辅助VBA语言编程,模块间不需要数据转换,计算过程快速方便。
1.1 溃口洪水模块
溃口洪水计算基于陈祖煜等 提出的DB-IWHR模型,以流速为步长,通过水力计算、溃口冲刷计算和横向扩展计算,模拟溃口洪水流量过程。 计算过程中,以水库水位达到坝顶水位作为溃决初始临界条件。
1.1.1 溃口水力计算
控制方程采用质量守恒定理确定,即单位时间的出库流量减去单位时间的入库流量等于水库库容的变化量
式中,Q 为单位时间的出库流量;Q 为单位时间的入库流量;ΔW为库容变化量;Δt为单位时间;ΔH为水位变化量。
堰塞体无泄洪道等泄流设施,水库出流仅考虑坝顶出流,包括溃口出流Q 和堰顶过流Q 。PONCE等 基于大量试验资料认为坝顶处水流可按 临界流考虑,故溃口处出流可通过宽顶堰公式计算
式中,B 为坝顶宽度;B为溃口宽度;H为库水位高程;z 为坝顶高程;z为溃口底高程;C为流量参数,建议在1.34～1.69之间取值 。
溃口内水深计算是模拟计算中一个重要水力要素。有别于BREACH模型的计算方法 ,本文所使用的计算方法在曼宁公式基础上做了进一步 的推导,提出使用一个跌落系数m简化溃口水深计算,具体公式如下
式中,n为粗糙系数;J为水力梯度。由式(3)可知系数m具有一定的物理意义,即为水流从水库至溃口处水头跌落,故定义为跌落系数。
1.1.2 水力冲刷计算
土体材料的冲刷率是指土体抵抗水流冲刷的能力,是土体材料的内在属性。溃坝计算中可采用冲刷模型定量评估,模型参数通常包括临界剪应力 和冲刷系数 。临界剪应力是土体初始启动时水流所施加的剪应力,反应了土体冲刷的难易程度;冲刷系数是指在给定流速下单位时间内土体的 冲刷高度,反应了土体冲刷速度。双曲线冲刷模型是在冲刷试验和实测数据基础上 ,基于土体材料抗冲刷极限强度的理解而提 出,可有效的克服大流速条件下冲刷率无限增大的边界局限性,公式如下
式中,v 为扣除临界剪应力后的剪应力。
式中,k为在剪应力τ范围内允许 接近极限值的单位变换因子;τ为水流剪应力;a 和b 为双曲线冲刷参数,1/b 反应土体材料抵抗水流冲刷时具有 的极限强度;V为流速;r为水重度;R为水力半径。
1.1.3 溃口横向扩展
溃口处水土耦合作用是溃坝研究的难点。水库水流涌入溃口后,流速加快,下切冲刷溃口底部,溃口两侧边坡的稳定性也逐渐降低,并伴随发生突 然失稳,导致溃口的扩大。与此同时,溃口处过流加大,冲刷侵蚀过程也随之加剧。这一过程导致高程和水位的迅速变化,与土石坝水库水位骤降计算 情况类似,因此溃口稳定性的采用了边坡稳定性分析中常用的不排水强度参数的总应力法分析。模拟计算中,可使用简化的Bishop圆弧滑裂面法计 算溃口边坡的滑裂面系数F ,以临界滑裂面系数(F =1)作为溃口稳定性的判别条件,公式如下
式中,a为条块的倾角;ΔW为条块重量;Δx为条块宽度;c′和ϕ′为条块黏聚力和摩擦角;r 为孔压比(溃坝计算中建议取0)。
根据上述计算机理,溃口连续坍塌发展过程模拟可采用STAB 程序实现。然而完成此计算过程需要学习掌握程序操作方法,计算较为复杂,不适 用于堰塞体应急处置分析。基于大量数值计算结果总结了下切深度z与滑面倾角β相关关系的经验性图表,在保证足够精度的前提下,提出使用双曲 线关系模拟溃口扩展过程 ,公式如下
式中,β 为初始滑裂面倾角;β为滑面倾角;m 、m 为溃口扩展模型参数,可以由坝体材料强度参数(内聚力c、内摩擦角φ和土料容重γ)回归得 到。
1.2 洪水演进模块
洪水演进计算采用描述明槽非恒定流运动规律的一维圣维南方程组,包括连续方程和运动方程
式中,x为沿程距离;t为时间;B为水面宽度;Z为水位;Q为断面流量;q为旁侧入流;A为过水断面面积;g为重力加速度;a为动量修正系数;c为谢才系 数;R为断面水力半径。
求解过程采用了普莱士曼隐式格式,计算过程忽略二阶微量,可以直接求解。一维模型的有限差分法对于河道峡谷内洪水演进计算,具有输入参 数少,计算稳定性好、精度高等优点,适用于紧急情况下应急抢险工程 。
1.3 水库调洪模块
水库调洪计算依据水量平衡原理,通过在任一时段内入库流量和出库流量的水量差,求得水库在漫顶前库容变化量以及水库水位,采用有限差分 法求解此过程,具体计算公式如下
式中,Q 、Q 分别为Δt时段初、末的入库流量;Q 、Q 分别为Δt时段初、末的下泄流量;W 、W 分别为Δt时段初、末水库库容。在梯 级连溃计算中,上游溃坝洪水经洪水演进计算后,进入下游库区,根据下游水库的库容和蓄水情况进行调洪计算,从而得到下游水库溃坝前水位的变化 情况,水库水位达到坝顶水位以后的演进洪水作为入库流量,实现两个梯级单元之间的全过程模拟分析。
2 小岗剑梯级堰塞湖概况及定性风险评估
2.1 梯级堰塞湖概况
小岗剑梯级堰塞湖自上而下包括小岗剑上、小岗剑下和一把刀三座堰塞湖(见图1),总库容约2 000万m ,其中最上游的小岗剑上库容最大约1 5 66万m ,位于清平乡下游约6 km处,溢流点高程约850 m,。紧邻上游堰塞湖约1 km处,由右岸岩体滑坡崩塌形成小岗剑下堰塞体,其库容最小仅80万 m 。距离小岗剑下堰塞湖下游约3 km处是一把刀堰塞湖,由左岸滑坡堵江形成,包括上游主坝和下游副坝,上游主堰塞体高度约25 m,溢流点高程 约765 m,库容332万m 。
图1 小岗剑梯级堰塞湖地理位置示意
梯级堰塞体是由山体原岩解体破碎堆积而成,总体呈明显的架空结构,结构松散,存在孤块石,最大者可达10 m,砾石土等细粒物质充填于块石和 孤石构成的骨架之间 。根据堰塞湖的地理位置分布,小岗剑上堰塞湖位于最上游,库容最大,溃决风险最为严重,且三者距离短,属高山峡谷地形,当上游发生溃决后,溃决洪水必然会增加下游小型堰塞湖的溃决风险,甚至造成溃决洪水的加强。堰塞湖一旦溃决将威协着下游汉旺镇等地20多万人 的生命财产安全。
表1 小岗剑梯级堰塞湖风险等级判别
2.2 梯级堰塞湖定性风险评估
堰塞坝形成之初的险情分析和风险排序是应急决策部署的重要依据。影响堰塞湖风险的因素包括堰塞体危险性分析、可靠性分析和失事后果 严重性等方面,梯级堰塞湖需要考虑上游水库溃坝洪水对整个梯级系统的影响,常用的风险指标有堰塞坝的物质组成、高度和体积,堰塞湖流域面积 和库容,溃坝洪水的洪峰流量、传播距离,可能影响的下游区人口、重要城镇和公共或危险性设备等 。实测资料显示,梯级堰塞湖形成后,小岗剑 上堰塞湖水位以每天0.8 m的速度上涨,截止6月10日,小岗剑上堰前水深达60 m以上,淹没上游道路和村庄。表1采用《堰塞湖风险等级划分标准》 (以下简称《标准》)推荐的查表法,对小岗剑梯级堰塞湖的风险等级进行评估。
查表法风险等级结果表明,梯级系统中小岗剑上堰塞湖属于Ⅱ级风险,小岗剑下和一把刀堰塞均属于Ⅲ级风险。《标准》中规定:“一条河流上有 多个堰塞湖时,应综合考虑堰塞湖的风险等级”。小岗剑梯级堰塞湖属于“上大下小”型梯级堰塞湖,上游单元风险最高,下游梯级单元的风险情况提高, 本文建议将其所包含最高风险级别作为该梯级堰塞湖的整体风险等级,即Ⅱ级风险。
图2是ERMINI等 针对堰塞湖风险分析提出的无量纲堆积体指标法DBI。DBI是根据84座堰塞湖收集的资料,以坝体体积、流域面积和坝高 为指标的堰塞体稳定性分析方法,计算简单,可用于堰塞湖形成初期的应急安全评价。公式为
图2 DBI 方法的稳定性判别结果
式中,A 为流域面积;V 为堰塞体体积;H 为堰塞体坝高。
根据堰塞湖的特性参数,DBI分析结果如图2所示,三座堰塞湖均分布在不稳定区,属于高危险堰塞湖,与规范法得到结果基本一致。因此堰塞湖灾 害发生后,需及时开展应急救援措施,具体工程措施应以定量洪水评估计算为依据。
2.3 梯级堰塞湖应急除险和泄流过程
上述定性的风险分析结果显示,小岗剑梯级堰塞湖风险等级较高,且当时正值雨季,为避免暴雨洪水叠加导致更大的灾难,堰塞湖形成后采用开挖 泄流槽的工程排险措施以减轻溃决灾害。工程方案的制定中综合考虑梯级系统中的多个堰塞湖,按照先下游后上游的原则,统筹上下游险情,采取以 抛掷爆破为主、机械开挖为辅开挖泄流槽,避免因上下游泄流量叠加而产生更大险情。6月10日,下游一把刀堰塞体开挖形成5 m深、15 m宽的泄流槽,库容降低至1 025万m ,溃口高程下降至760 m,开始自然过流。6月12日,最上游小岗剑上堰塞体爆破形成8 m深、30 m宽的泄流槽,库容降低至2 14万m ,坝顶高程下降到742 m。由于规模较小和交通问题小岗剑上堰塞体未采取除险措施。
小岗剑上堰塞体爆破成槽后,坝顶开始过流,在水流的冲刷下泄流槽开始逐渐加宽加深,导致坝体漫顶溃决,溃口流量下泄后造成下游堰塞湖接连 溃决,形成梯级连溃。位于一把刀下游3 km出山口处的汉王场水文站(见图1)记录了连溃洪水过程:6月12日12:20溃决洪水开始逐渐增加,12:40下泄 流量达到150 m /s,随后溃口流量增加显著,13:07左右流量增加至1300 m /s,至13:17达到最大洪峰流量约3950 m /s,峰值流量过后,14:10左右溃 坝洪水降低至1000 m /s以下,具体连溃流量过程线如图3所示。根据图中曲线积分得到溃坝过程中总泄洪流量为1.27×10 m ,与勘测过程中得到总 泄洪量约1.09×10 m 基本相当,误差主要来源于堰塞坝材料分布不均,堰塞坝往往很少发生完全溃决,因此仍有部分库水未下泄。
图3 梯级堰塞湖连决过程实测流量过程线
3 基于快速连溃洪水计算的定量风险分析
前文结合梯级堰塞湖的基本情况,采用定性方法分析了梯级堰塞湖的风险等级,评估结果可初步确定风险排序,为应急救援工作的开展提供了参 考。然而小岗剑梯级堰塞湖溃决后,仍然严重损害了绵远河出山口的官硼宋堰取水枢纽,冲毁了下游几十米处的绝缘桥。基于快速连溃洪水计算的风 险分析可以定量的确定溃决后洪水大小,评估泄流槽泄流效果,结合下游防洪标准,优化开挖方案,为下游人员的撤离方案提供数据支持,进一步减少堰 塞湖灾害。
3.1 连溃洪水反演计算
应用上述堰塞湖连溃分析方法反演计算小岗剑梯级连溃过程,计算模型参数如表2所列,堰塞体结构参数参见文献[ 2 ]。计算过程中小岗剑上堰塞 湖溃决形成2 590 m /s的峰值过流,经演进计算后洪水进入小岗剑下堰塞湖,作为上游边界条件完成两级连溃计算,以此类推,最终得到梯级连溃的(一 把刀处)峰值流量3 736 m s,历时约50 min,如图4所示。结果显示随着梯级的增多,溃决峰值流量存在递增现象。对比实测连溃峰值流量3 950 m / s和峰值时间37 min,计算峰值流量精度约5.4%,时间精度在35%左右。CADAM项目报告中曾指出:现阶段溃坝峰值流量预测值的精度在±50%内, 而溃决时间的预测精度则相对差得多。因此可以发现本文使用连溃洪水分析方法的计算精度较高 。另外,根据溃口断面的三维扫描结果,小岗 剑堰塞体计算冲刷方量约1.10×10 m ,溃口宽度100～156 m,一把刀溃口宽度42～62 m。模拟计算中,小岗剑堰塞体计算冲刷方量约1.3×10 m , 溃口宽度145 m,一把刀溃口宽度67 m。从冲刷方量和溃口宽度的分析结果看,梯级连溃模型的计算结果是可信的。从发展趋势上看,计算峰值流量 增长较为平稳,实测曲线存在流量快速增加现象,且峰值时间提前,这可能与溃坝过程中发现阶段性的溯源冲刷有关。
图4 梯级堰塞体溃坝流量过程线
3.2 连溃洪水定量风险分析
3.2.1 泄流槽泄流效果评估
梯级堰塞湖应急处置工程中通过开挖泄流减轻洪水险情,其中,小岗剑上高程从850 m降低到842 m,一把刀堰塞体从765 m降低到760 m。本节 为分析泄流槽的泄流效果,进行不开挖泄流槽的梯级连溃计算,结果如图5所示。与开挖泄流槽时的连溃洪水相比,不开挖泄流导致洪峰流量从3 736 m /s增加至4 865 m /s,增量达30%。
根据下游汉旺水文站实测资料,汉旺镇历史实测最大峰值流量为2 620 m /s ,然而,实测溃决洪水峰值流量为3 950 m /s,造成下游取水枢 纽和绝缘桥被冲毁。本节在上述反演计算的基础上,试算不同宽度和深度泄流槽的泄流效果,发现溃口高度较宽度对连溃洪水的影响更大,若将溃口 高度进一步扩大一倍,梯级连溃洪水降低至2 700 m /s左右,基本满足下游河道的正常宣泄洪水能力(2 620 m /s),计算结果如图5所示。因此,泄流 槽可以有效降低水头和库容,起到减小连溃洪水规模的作用,防止灾难性后果发生。定量的连溃洪水计算可以分析不同规模泄流槽的泄流能力,结合 下游防洪标准,从而为制定最优的应急处置方案提供数据支持。
图5 不开挖泄流槽时梯级连溃洪水流量过程线(6月12日)
3.2.2 梯级调度下连溃洪水的计算
连溃洪水计算中,上游边界条件通常是极端暴雨或上游溃坝导致的大流量洪水。在流域梯级内,若可以通过应急排水提高梯级单元的防洪库容, 实现优化调度,可以起到消减入库洪水、延缓溃坝发生的作用,是一种有效的减灾措施。本节以梯级下游一把刀堰塞湖为例,分析经不同程度防洪调 度后的梯级连溃洪水情况。图 6(a)是一把刀梯级经不同程度调洪后的入库流量曲线,反演计算中假定上游洪水波前端到达时开始连溃计算,即图6(a) 中曲线A,连溃计算峰值流量为3 736 m /s。本节在此基础上,假定一把刀堰塞湖具有一定调洪库容,相应降低起调水位,溃决时对应的入库流量曲线 分别为图6(a)中曲线B、曲线C和曲线D。其中,工况D中,调洪库容已消减上游入流的峰值流量,连溃计算中对应最大入库流量为2 000 m /s。具体调 洪模型参数如表3所列。
图6 不同入库洪水下梯级连溃的叠加效应
不同防洪调度情况下的梯级连溃洪水过程线如图6(b)所示。结果表明,若梯级水库在极端入库洪水曲线的峰值前发生连溃时,由于无足够调洪库 容,将导致较大溃决流量和洪水灾害,如情况B和C,其对应连溃峰值流量为4 279 m /s和3 714 m /s,对应溃口宽度76 m和73 m。另外从图6(b)和表3 洪水特征参数可以发现工况B和C的入库洪水情况下,连溃洪水在峰值前增速明显加快,峰值提前,梯级堰塞湖属于高风险等级。而情况D中,下游梯级 有足够调洪库容,上游洪峰被消减,计算连溃洪水明显减小,仅2 540 m /s,溃口宽度相应减小到65 m,洪水大小控制在下游城镇的防洪标准(2 620 m / s)以内,梯级堰塞湖属于低风险等级。因此可以发现梯级连溃洪水并非是梯级单元溃决洪水的叠加,与溃决时入库洪水和调洪库容有直接关系,基于 连溃计算的优化联合调度方案是减轻梯级连溃洪水灾害的一种行之有效的非工程减灾措施。上述分析方法不仅可以定量的评估联合调度方案的减 灾效果,也可为西南山区梯级水库群的防洪设计标准计算提供参考。
表3 调洪计算模型参数及洪水特征参数
4 结 论
本文以水土耦合作用下的溃口洪水计算为基础,结合洪水演进计算和水库调洪计算,提出一种基于快速梯级连溃洪水计算的定量风险分析方法。 结合小岗剑梯级堰塞湖连溃案例,在定性分析梯级系统风险状况基础上,基于梯级连溃洪水分析,定量计算了不同洪水组合下梯级堰塞湖的风险状 态。主要结论如下:
(1)根据小岗剑梯级堰塞湖的工程概况,综合考虑堰塞湖的流域分布特点,分别采用查表法和DBI指标法分析了梯级堰塞湖的风险等级,认为梯级 堰塞湖整体风险等级为Ⅱ级,堰塞体的稳定性均较差,属于高危险堰塞湖,需及时采取措施排除险情。定性分析结果可为紧急情况下的风险排序和应 急除险工作提供了参考。
(2)基于本文的梯级连溃计算方法,反演分析了小岗剑梯级堰塞湖的溃决过程,得到了连溃洪水过程线,计算峰值流量是3 736 m /s,小岗剑堰塞体 冲刷方量约1.3×10 m ,溃口宽度145 m,一把刀堰塞体溃口宽度67 m,与实测3 950 m /s、1.10×10 m 、100～156 m和42～62 m相当,论证了连 溃洪水计算的可靠性。
(3)在上述反演计算的基础上,进一步评估了爆破开挖形成泄流槽的泄流效果。结果显示,未开挖泄流槽时,计算连溃峰值流量为4 865 m /s,泄流 槽有效的降低洪水30%。
(4)采用梯级连溃计算方法分析了不同防洪调度方案发现,连溃洪水并非是梯级单元溃决洪水的叠加,与溃决时入库洪水和调洪库容有直接关 系。采用本文提出的快速连溃洪水计算方法可以定量的评估优化联合调度方案,起到减小洪水灾害风险的作用,也可为西南山区梯级水库群的防洪设 计标准计算提供参考。
本文提供了一种基于连溃计算的梯级堰塞湖风险分析方法。但是在计算中未加入坝体纵向的溯源冲刷计算,未考虑土料整体的冲刷-淤积耦合效 应,峰值时间精度有待进一步提高。另外,本文仅将一维洪水演进计算嵌入EXCEL表格,未考虑水流的横向扩展,更精确的梯级水库群风险评估需结合 精确的地形资料,采用二维计算方法。
水利水电技术
水利部《水利水电技术》杂志是中国水利水电行业的综合性技术期刊（月刊），为全国中文核心期刊，面向国内外公开发行。本刊以介绍我国水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护，以及水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的先进技术。期刊主要栏目有:水文水资源、水工建筑、工程施工、工程基础、水力学、机电技术、泥沙研究、水环境与水生态、运行管理、试验研究、工程地质、金属结构、水利经济、水利规划、防汛抗旱、建设管理、新能源、城市水利、农村水利、水土保持、水库移民、水利现代化、国际水利等。
