于橋水庫潰壩洪水演進(jìn)研究-論文.pdf

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1、·防汛抗旱·海河水利2014．No．4DOI：10．3969／j．issn．1004—7328．2014．04．008于橋水庫潰壩洪水演進(jìn)研究廉鐵輝，黃毅(1-天津市引灤x-~-t-橋水庫管理處，天津301900；2．天津市水利科學(xué)研究院，天津300061)摘要：于橋水庫作為天津市唯一一座具有防洪、城市供水、發(fā)電、灌溉等綜合功能的大(1)型水庫，作用和地位十分重要。開展?jié)n壩研究編制風(fēng)險(xiǎn)圖的目的是水庫遭受特大洪水、強(qiáng)烈地震、地基地質(zhì)變化等情況時(shí)，能正確預(yù)測潰17流量過程線及潰壩致災(zāi)情況，以便為避險(xiǎn)、搶險(xiǎn)、洪水保險(xiǎn)等工作

2、提供依據(jù)。針對(duì)于橋水庫土壩漸潰潰口采用DAMBRK模型進(jìn)行分析，針對(duì)下游平原采用二維網(wǎng)格離散，形成了土壩潰決洪水演進(jìn)的數(shù)值模型并計(jì)算分析。關(guān)鍵詞：漬壩；潰口；DAMBRK模型；洪水演進(jìn)；于橋水庫中圖分類號(hào)：TV122~．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1004—7328(2014)04—0022—041概況幾分鐘至數(shù)小時(shí)，退水過程較慢。于橋水庫建成于1960年，是天津市最大的水選用DAMBRK模型計(jì)算于橋水庫由于漫溢原庫，也是引灤入津工程重要的調(diào)蓄水庫。水庫建成因造成的漸潰情況。DAMBRK模型是美國國家氣以來，為下游的防

3、洪安全、保障供水等發(fā)揮了巨大的象局的潰壩洪水預(yù)報(bào)模型，由弗雷德(Fread)在效益，特別是1983年引灤人津工程建成通水以來，1988年開發(fā)研制。潰口形狀由潰決歷時(shí)、潰口最終為天津市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定作出了重底寬、潰口底部高程和潰口邊坡4個(gè)輸人參數(shù)確要貢獻(xiàn)。于橋水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇設(shè)計(jì)、可能定。模型假定潰口底部從1個(gè)點(diǎn)開始，在整個(gè)歷時(shí)最大洪水校核，總庫容l5．59億m。，控制流域面積內(nèi)其寬度以線性速率增長，一直到潰口最終寬度；2060km，正常蓄水位21．16m(大沽高程，下同)，正同時(shí)，潰口的底部高程也

4、不斷發(fā)展，直到最終位常蓄水面積86．8km，平均蓄水水深4．6rn。大壩為置。根據(jù)流體力學(xué)理論計(jì)算壩址泄水過程和向下均質(zhì)土壩，壩頂長2215m(主壩樁號(hào)0+000—1+935，游河道的演進(jìn)。潰口洪水由寬頂堰流公式計(jì)算，考副壩樁號(hào)一0+280—0+0o0)，最大壩高24m，最大泄洪慮行進(jìn)流速及下游水位對(duì)堰流可能產(chǎn)生的淹沒影能力4138m／s。水庫遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水，溢洪道閘門響，并以一維非恒定流方程組的隱式有限差分解計(jì)無法開啟并且主壩壩體存在重大險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)急措算潰壩洪水向下游的演進(jìn)。選用土壩瞬潰中普遍施是將副壩樁號(hào)0+00

5、0以南凹形山口段炸開，宣泄使用的寬頂堰流公式，計(jì)算由于炸副壩原因造成的洪水。瞬潰情況流量過程。2潰口模型2．1漸潰潰口流量過程一般情況下，導(dǎo)致土壩潰決的原因有兩類，即漫于橋水庫控制流域面積較小，因此漸潰方式下不再考慮上游來水量。于橋水庫大壩漸潰發(fā)生在洪溢和管涌，其中以壩頂漫溢較為常見。破壞程度取決于潰壩流量和持續(xù)時(shí)間，即潰口流量過程。管涌水溢出壩頂后，漫溢洪水對(duì)壩體沖刷后逐漸形成潰口且逐漸擴(kuò)大”]，導(dǎo)致漸潰險(xiǎn)情。水庫下泄流量由破壞歷時(shí)最短，但潰口形成的最終形狀同漫溢一兩部分組成，一是通過潰口的下泄流量()，二是通樣。

6、壩體潰決的形式有漸潰和瞬潰兩類，土壩潰決大多是漸潰形式，其洪水過程線較長，起漲段可達(dá)十過泄水建筑物的下泄流量(Q)，其計(jì)算公式為：Q=O4-Q(1)收稿日期：2014—06—25漸潰潰口為梯形時(shí)，堰流計(jì)算公式如下：作者簡介：廉鐵輝(1976一)，男，高級(jí)工程師，主要從事水庫調(diào)度運(yùn)用及水環(huán)境管理工作。O6=Cl(一)?+C2(一)～(2)廉鐵輝，黃毅：于橋水庫潰壩洪水演進(jìn)研究·23·其中：C1=3．16iCvC2=2．45ZCvKs(3)C的計(jì)算公式為：c=1．0+0．O23Q(一hbm)‘(h—h6)I(4)其中：K

7、s=1．0～hb)／(h一6)≤0．67l0135681011l31516182021：1．0—27．8l(一Jlz6)／(一hb)一0．67]時(shí)間，lI圖1漸潰流量變化l(Jiz，一hb)／(h—hb)>o．67l(5)30h6=d一d—hb)／r·bf=btb／'C(tb≤)—、25h6=hbm·bf=b(t6>r)(6)＼2o式中：Q為水庫總下泄流量m。／s)；為漫頂潰壩時(shí)的＼l5水位(m)；為瞬時(shí)潰口底部高程m)；bi為瞬時(shí)潰口*＼1O底寬m)；c為行進(jìn)流速修正系數(shù)；為堰流受尾水S＼影響的淹沒修正系數(shù)；Z為坡

8、度；B為壩址處的水庫一吡)、咖＼水面寬度(m)；hbm為終極潰口底高程(m)；ht為尾水0一一、刪鹺陽∞蛐柏∞加加U5001U【JU1洲位(靠近壩下游的水位)(m)；Jiz為壩前水深m)；f為咖咖咖咖咖咖。時(shí)[~q／min啪咖啪咖咖咖咖。潰口形成時(shí)間(h)；為潰口形成歷時(shí)(h)；6為終極潰圖2漸潰水位變化口底寬m)。假設(shè)在水位達(dá)到27．72IT