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《唐家山堰塞湖溃坝洪水演进及下泄过程复演》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第39卷第22期人民长江Vol.39,No.222008年11月YangtzeRiverNov.,2008文章编号:1001-4179(2008)22-0076-03唐家山堰塞湖溃坝洪水演进及下泄过程复演张细兵卢金友范北林朱永辉(长江水利委员会长江科学院,湖北武汉430010)摘要:将溃坝模型和传统一维非恒定流模型相结合,建立了溃坝洪水演进数学模型。采用DEM数字模型插值技术,快速获取了模型计算所需的断面地形,适合于资料缺乏情况下的应急模拟计算。采用该模型,进行了唐家山堰塞湖典型溃坝模式下的洪水
2、演进计算和湖水实际下泄过程的复演计算。实测资料的验证结果表明,计算与实测的水位、流量过程符合较好,模型可靠。建立的模型及相关处理方法值得在堰塞湖应急除险及其它溃坝问题模拟计算中推广应用。关键词:溃坝;洪水演进;数学模型;复演验证;唐家山堰塞湖中图分类号:P315.9文献标识码:A进行有机结合,建立了溃坝洪水演进整体模型,能同时进行坝上1概述游调洪演算、溃口发展过程计算和坝下游洪水演进计算,并成功2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8级强烈地震,应用于不同溃坝预案的计算。地震引发的山体滑坡及
3、泥石流在灾区形成了34座堰塞湖,其中2模型简介位于北川县城上游约4km处的唐家山堰塞湖是堰塞体体积最[1]大、蓄水量最大、威胁最严重的一座。唐家山堰塞坝位于通口2.1一维非恒定流模型2河苦竹坝水电站的库尾,集水面积3550km,蓄满后容积约3.唐家山堰塞湖人工干预下的湖水下泄过程属于渐溃过程,31亿m。堰塞坝坝体顺河长803.4m,宽611.8m,坝高82～坝下游洪水影响河段较长,因此采用一维非恒定水动力学模型124m,体积2037万m3。唐家山堰塞湖属“高坝大库”,一旦溃进行模拟,基本方程为:
4、决,将直接威胁下游绵阳、遂宁百万群众的生命安全。5Q5A为预测堰塞坝溃决后对下游的影响,2008年5月中下旬长5x+5t=ql(1)江科学院等单位开展了全溃、1/2溃坝和1/3溃坝3种典型溃5Q5Q25Zn2Q
5、Q
6、+(β)+gA+g=0(2)[2]5t5xA5x4/3坝模式下的溃坝洪水计算工作,及时为坝下游应急除险方案AR的制定提供了技术支撑。随后,国务院抗震救灾总指挥部水利3式中Q为流量,m/s;x为沿程距离,m;A为过水断面面积,组编制完成了《唐家山堰塞湖应急疏通工程设计施工方案》,并22
7、m;t为时间,s;ql为侧向单位长度注入流量,m/s;β为动能修于5月23日由国务院抗震救灾前方指挥部批准实施。经武警正系数;g为重力加速度,m/s2;z为水位,m;n为糙率系数;R水电部队日夜连续拼搏,于6月1日凌晨提前超额完成泄流渠为断面水力半径。的开挖;6月7日7:00,湖水通过泄流渠开始下泄。过流情况表方程的离散采用6点中心隐格式,算法为Abbott-Ionescu明,泄流渠溯源冲刷效果明显;至6月10日中午下泄水流达到法(三对角矩阵法)[3]。模型除进行非恒定流计算外,还可增加峰值65
8、00m3/s;6月11日,堰塞湖水位从最高743.23m降至堰、涵洞等水工建筑物的计算。33715.00m以下,相应蓄水量从2.466亿m降至0.861亿m以2.2土石坝溃坝模型内,标志着唐家山堰塞湖险情已被排除。唐家山堰塞湖险情解溃口发展过程采用研制的土石坝溃坝模型(BRESZHU)[4],除后,长江科学院及时进行了湖水下泄过程的复演计算,并采用实测的水位、流量资料对计算结果进行了验证。该模型为基于物理机理的水库水量平衡—溃坝水流变化—溃口在此次计算中,由于时间紧迫,且河道资料缺乏,因此采用形
9、态发展-坝体冲蚀过程相互耦合的土石坝溃坝数学模型。模DEM数字高程模型插值剖分技术,快速获取了计算所需的河道型中,坝体溃决是一个水与坝体材料二相相互作用的过程。一地形资料。将研制的土石坝溃坝模型与传统一维非恒定流模型方面坝体填筑材料受水流冲刷作用,溃口不断展宽,溃口底部高收稿日期:2008-09-01基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB714106)作者简介:张细兵,男,长江水利委员会长江科学院河流研究所,工程师。©第22期张细兵等:唐家山堰塞湖溃坝洪水演进及下
10、泄过程复演77程不断降低,相应溃口断面面积不断扩大;另一方面由于溃口的时间(相对溃口形成洪峰时)。由表中可见:当溃口底部高程越发展造成溃坝洪水流量不断变化,同时被冲刷的坝体材料进入低时,溃坝形成的洪峰流量越大,洪峰发生时间越短;在相同的到水流中也将引起水流挟沙能力等的变化。坝体溃决速度的快溃口形态下,溃坝持续时间越短,则形成的洪峰流量越大,洪峰慢主要取决于坝体的抗冲性能、水库库容和坝体几何特性等。发生时间越短。在全溃、持续时间为1h情况下,溃口最大洪峰332.3模型的连接流量可达117200m/
