申请/专利权人：中国电力建设股份有限公司;水电水利规划设计总院;中国水利水电科学研究院

申请日：2020-11-10

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN112749475B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06Q10/0635;G06Q50/08;G06Q50/26;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2021.05.21#实质审查的生效;2021.05.04#公开

摘要：本发明公开了一种梯级水库群连续溃坝风险分析方法。该方法包括溃口洪水计算、溃坝洪水演进、漫坝风险分析三大模块，从风险量化与预警预防角度，提出了解决梯级水库群连续溃坝洪水形成、演进及其风险分析的技术方法。溃口洪水计算采用宽顶堰公式估算溃口流量过程，采用双曲线模型模拟溃口冲刷侵蚀过程，采用简化的Bishop法计算溃口扩展过程；溃坝洪水演进基于HLL格式的数值差分方法，采用中心格式的有限体积法进行计算；漫坝风险分析采用基于时间微元的方法，逐时段地联立求解水量平衡方程和水库的蓄泄方程。本发明能够快速分析评估流域梯级水库群中的堰塞坝、土石坝、混凝土坝等连续漫顶或溃坝的风险，为提高应急抢险工作效率，快速制定抢险处置方案提供技术支撑。

主权项：1.一种确定梯级水库群连续溃坝风险分析方法，所述梯级水库群包括两座以上水库大坝，所述梯级水库群连续溃坝风险分析方法步骤如下：1选定连续溃坝风险分析对象：需在同一河流自上而下依次选定至少两座以上梯级水库大坝为连续溃坝风险分析对象；2基础数据收集与确定：根据计算要求，梯级水库群连续溃坝风险分析需要收集梯级水库库容水位关系曲线和数据、大坝主要特征参数、入库洪水流量、水库起调水位、泄洪能力曲线和数据，相邻梯级水库之间的河道坡降、糙率、几何形状参数，确定溃口冲刷侵蚀参数、溃口扩展参数、洪水演进计算时间步长；3溃口洪水计算：根据溃口水流泄流模型、溃口冲刷侵蚀模型和溃口几何扩展模型，确定溃口洪水流量过程和峰值流量；4溃坝洪水演进：基于HLL格式的数值差分方法，采用中心格式的有限体积法，进行溃坝洪水演进计算，确定洪水演进至下游梯级水库的流量过程和相应的时间；5漫坝风险分析：根据集成的调洪分析模型，计算分析是否存在漫顶连续溃坝的可能；其特征在于：所述溃口洪水计算的溃口水流模型是在水量平衡的基础上，采用如下公式进行估算，即 上式中B为溃口断面的宽度；H为库水位高程；z为溃口进口处床面高程；C为流量系数；q为水库自然入流量；W为库容量，V是自变量为库水位高H的函数；所述溃口洪水计算的溃口冲刷侵蚀采用双曲线模型，即 式中dzdt为溃口冲刷侵蚀率；τ为剪应力；τc为临界剪应力；k为单位变换因子；a、b为双曲线参数；该模型认为水流冲刷土石料时，土石料抵抗冲刷侵蚀的能力不应是无限制的，而应具有一定的强度，即双曲线有一当τ＝τc时的渐进线，即dzdt的极值1b；所述溃坝洪水演进计算过程中，将河道实测断面概化为倒梯形，断面面积A和水面宽度B存在如下关系：A＝hB0+hm，B＝B0+2hm，其中B0为河道底宽，h为水流深度，m为河道两侧坡比；所述溃坝洪水演进计算过程中，上游边界条件为上游梯级溃坝的流量过程或上游来水流量过程；下游边界条件根据下游断面水位流量关系，采用曼宁公式确定；演进过程中，各断面的起始条件，选择天然径流量，具体边界条件如下：1初始条件：初始流场Φt＝0＝Φ0x，y，其Φ分别为x、y方向的水位Z、流速V、库容W关于时间t的函数，即：t＝t0，Z＝Z0，V＝V0，W＝W0；2水位边界：Z＝Zt；3流量边界：Q＝Qt；4水位流量关系边界：Q＝QZ；在以上3和4中，根据边界上流速分布，即Q＝∫sVnhds，可得边界节点上法向流速；所述漫坝风险分析采用基于时间微元的方法，调洪漫坝风险计算的实用方程即为逐时段地联立求解水量平衡方程和水库的蓄泄方程，即 式中Q1、Q2分别为计算时段初、末的入库流量，q1、q2分别为计算时段初、末的下泄流量，W1、W2分别为计算时段初、末水库的需水量，ΔW为库容变化量，Δt为计算时段。

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