土坝溃坝数值模型和溃坝洪水演进分析

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1、广西大学硕士掌位论文土坝溃坝数值模型和期t坝洪水演进研究第一章绪论1．1问题的提出与研究的意义溃坝洪水是一种低概率、高风险的社会致灾因素，所以大坝的潜在安全问题对人类生命和财产带来了巨大的威胁，尤其是高坝水库，一旦失事其危害十分巨大。随着人口的迅速增长和城市化进程的加快，低概率、高风险的溃坝灾害因素越来越引起人们的关注。我国有各类水库大坝8．5万多座，其中库容超过1亿m3的大型水库就有400多座。这些大坝一旦发生溃坝对下游地区的影响是毁灭性的。坝体一旦溃决，对大坝上、下游影响很大。在大坝上游，因大量水体突然下泄，使库内水位(

2、尤其坝前水位)陡降，易造成库岸失稳，出现坍岸，而坍岸造成的涌浪又会加剧对坝体的冲击。溃坝的主要危害还在大坝下游，因库内大量水体突然下泄，形成溃坝涌波，下泄的洪流巨浪如排山倒海，所到之处荡尽一切，造成极重灾害。溃坝洪水的洪峰流量、运动速度、破坏力远远大于一般暴雨洪水或融雪洪水。其破坏能力与库蓄水体、坝前上游水深、水头、溃决过程及坝址下游河道的两岸地形有密切关系。坝前库蓄水体越大，坝址水头越高，破坏力也越大。溃坝洪水造成的灾害往往是毁灭性的。例如1933年岷江上游迭溪地震，坍塌的石方堵塞岷江达45d(天)，使上游出现深约lOOm

3、的湖泊，其后挡水体部分溃决，水体突然泄放，冲去灌县的一条街，使流经成都平原的岷江金马河段改道。1975年8月淮河上游大水，冲毁板桥、石漫滩两座大型水库，淹地1500万亩，冲毁京广铁路82km，中断运输18d。又如1976年6月5日，美国的蒂蹲土坝，在首次蓄水时由于坝的右侧底部发生管涌导致溃决，使库内3．03亿m3水体突然下泄，淹没坝下游780km2，其中耕地60万亩，洪水摧毁爱达荷州的雷克斯堡和休格两座城镇，死亡14人，25000人无家可归，损毁铁路51km，损失10亿美元。2008年5月12日四川汶川特大地震，造成={L)

4、ll部分地区被堰塞湖水淹没，地震形成了大面积堰塞湖泊。四川汶川特大地震造成34处堰塞湖危险地带。唐家山堰塞湖是汶川大地震后形成的最大堰塞湖，地震后山体滑坡，阻塞河道形成的唐家坝堰塞湖位于涧河上游距北川县城约6公里处，是=}L)II灾区面积最大、危险最大的一个堰塞湖。库容为1亿立方米。体顺河长约803米，横河最大宽约611米，顶部面积约30万平方米，由石头和山坡风化土组成。截至21日17时，库内水位为716．01米，比20日上涨了2．55广。目大掌硕士学位论文土坝溃坝数值模型和渍坝洪水演进研究米，相应容积为0．977亿立方米，

5、上下游水头差为52米。严重威胁下游居民。灾区形成的堰塞湖，一旦决口后果严重。伴随次生灾害的不断发生，堰塞湖的水位可能会迅速上升，随时可发生重大洪灾。堰塞湖一旦决口会对下游形成洪峰，破坏性不亚于灾害的破坏力。1963年9月9日22时40分，意大利北部的Vajont拱坝在竣工3年之后，一块268x106m3的滑坡体在20～30s内滑入水库。该坝是当时世界上高度第二的坝，滑坡体造成50x106m3巨大水体涌出，波浪上升到250m高度之后，冲向坝下游2km处的Longarone村，淹没了水库山坡上的Erto镇与Casso镇，导致大约

6、2000人死亡，仅Longarone村就有1269人丧生，其伤亡率约为94％。意大利北部Stava尾矿坝，于1985年7月19日12时20分溃决，造成坝下游lkm处的Stava社区约90％的风险人口(300人)伤亡。美国也发生过较多的大坝溃决，提供的大坝溃决的数据较为详细。20世纪80年代中期，美国约有坝高超过15m的大坝5459座，坝高超过7．6m的大坝多达71000座。1960---1998年，美国由于大坝溃决造成的伤亡人数超过300人。1985年下半年至1994年下半年，美国发生的大坝溃决次数超过400次，仅造成6人死

7、亡。这些溃坝事件中，大多数是小型坝，许多坝无人管理。90％以上的小坝溃决并没有造成人员伤亡。所有溃决事件中，漫坝是最主要的一种溃坝模式，所占比例为50．2％，坝体质量问题引起的溃坝事件占34．8％，管理和其他形式引起的溃坝占15％。根据国际大坝委员会的大坝登记，除中国外，全世界超过15m的大坝不完全统计己超过14000座，低于15m的大坝还有很多。表1-1中给出世界上重大溃坝事件和死亡人数。我国在过去的50年内发生过很多次溃坝事件，根据1954,-一2000年的统计资料显示，我国已发生的溃坝，大型水库2座，中型水库124座，

8、小(1)型水库668座，小(2)座水库2668座，总计3462座，失事率为3．4％，2座大型水库是1975年河南“75．8”洪水中溃决的板桥和石漫滩水库，溃坝洪峰流量分别达到了78100m3／s和20000m3／s。水库溃坝会导致下游居民伤亡、财产损失，还会破坏文化与历史名胜和自然生态环境