BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过Arc GIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。

冰湖溃坝洪水对满拉水库影响分析及BREACH模型的应用

西藏“一江两河”开发工作中,年楚河满拉水利枢纽上游冰湖较多,本文采用遥感资料等手段,对流域内冰湖进行了普查,并根据以往冰湖溃决调查成果分析了冰湖溃决的可能性,认为白湖有溃决可能,采用率定后的美国天气局土坝缺口侵蚀模型(BREA CH)对白湖溃坝洪水进行估算,满足了设计需要。

基于DL Breach模型的尾矿库溃坝影响数值分析

尾矿库溃坝事故危险性大,尚缺乏有效的溃坝沙流预测机制。基于DL Breach模型,提出一种尾矿库溃坝沙流的计算方法,依据尾矿下泄沙流的性质,结合尾矿库溃坝的工程经验及规范,建立溃坝沙流运动模型,计算溃坝过程中的主要影响参数,分析下泄沙流的淹没范围、淹没深度的演变规律。结果表明,溃坝下泄沙流的堆积深度总体上先增大后减小,下泄沙流在钻天道沟谷内淹没深度较大,淤积较多,最大堆积深度达2.48 m;随着与初期坝的距离逐渐变大,下游的3#桥处的最大淹没深度不超过1 m,整体安全风险可控。利用该模型进行尾矿库溃坝数值模拟,可以预测尾矿坝溃决可能引起的灾害,对尾矿库的安全运行具有指导意义。

基于BREACH模型的某水库土坝溃坝分析研究

雨洪频发易使土坝溃决,可能带来严重失事后果,因此有必要开展坝溃及其影响分析。基于BREACH模型,对某水库土坝进行溃坝分析研究。结果表明,在管涌溃坝模式下,随着洪水量级的增大,最大溃决流量、最终溃口宽度和累计下泄流量增大;在相同洪水量级条件下,漫顶溃坝的最大溃决流量和最终溃口平均宽度均较大,相对危险性更大;在给定方案中,地震突发情况相对于其他方案较为安全。最后,累计下泄流量与初始库容及入库洪量之和相等,验证了模型计算的合理性。

两种溃坝模型在唐家山堰塞湖溃决模拟中的对比

基于唐家山堰塞坝溃决的实测数据,使用BREACH模型及中国水科院DB-IWHR模型,对唐家山堰塞坝溃决过程进行了反演分析,并对两种模型进行参数敏感性分析。研究结果表明:使用针对唐家山的参数,两种模型均可较好地反演唐家山溃决洪水的过程,BREACH模型的下游坡比和孔隙率是对结果影响比较敏感的输入参数;DB-IWHR模型在冲刷参数和下游水深计算两方面做了改善,较好地解决了这一问题;DB-IWHR提供了一个Excel格式的计算软件,数值分析稳定性好,使用简洁客观,可供类似堰塞湖应急处置时参考。

基于NWS BREACH的唐家山堰塞坝泄流过程模拟

NWS BREACH模型是目前国内外模拟土石坝或堰塞坝漫顶及管涌破坏最常用的数学模型。基于唐家山堰塞坝的实测资料,建立了唐家山堰塞坝漫顶泄流过程数学模型,并通过现场监测得到的流量过程和库水位变化资料验证了所建立模型的合理性。对模型中的重要参数进行了敏感性分析,研究了坝料平均粒径、冲蚀率、下游坝坡坡比3个参数对模型计算结果的影响,表明坝料冲蚀率和下游坝坡坡比对泄流过程影响显著。研究成果对堰塞坝除险和洪水风险评估具有指导意义。

MIKE软件技术在水库溃坝洪水数值模拟中的应用研究

当前,水库大坝受到超频率的洪水以及强震破坏,而容易导致溃决风险。针对水库大坝溃决相关问题,融合BREACH和MIKE21构建耦合模型,并用于溃坝洪水数值模拟试验。结果表明,7种方案最大下泄流量为方案1的18.39×10^(4) m^(3)/s;方案1洪峰向地点C汇入点的洪水最大流量比邢台坝址下降约44%。方案1的溃坝洪水水位始终最高,A地最高为306m。综合来看,耦合模型在水库溃坝洪水数值模拟中具备有效性,在实际的水库防洪避险中具备实用性。

唐家山滑坡坝溃坝洪水数值模型研究

以唐家山滑坡坝为例,通过分析唐家山滑坡坝及堰塞湖的基本特征,获取溃坝洪水数值模型的输入参数,并根据唐家山滑坡坝的物质组成及地质结构特征对选定的BREACH模型中的竖向冲蚀公式和线型参数Br进行改进。同时应用原模型及改进模型预测唐家山滑坡坝溃坝洪水的峰值流量、峰值段持续时间、总泄洪量等水力学参数,并将两模型的预测值与实际观测值进行对比,结果表明改进模型的预测精度明显提高。对改进模型的主要参数进行敏感性分析,发现坝体物质的孔隙率为最敏感参数。这为类似滑坡坝溃决的水力学参数预测提供了参考。

基于FREAD溃坝体系的堰塞湖溃决过程反演分析

为了提出适用于堰塞湖溃决模拟仿真的方法,在系统梳理FREAD溃坝洪水分析体系DWOPER、DAMBRK、BREACH和FLDWAV模型的基础上,对各模型的基本原理、适用条件及优缺点进行了汇总。基于各模型的功能特点,联合使用BREACH溃坝计算模型及FLDWAV洪水演进模型反演了尼泊尔逊克西(Sunkoshi)堰塞坝的溃决过程。结果表明:逊克西堰塞坝溃决过程历时68 min达到溃决洪峰流量1 794 m3/s,考虑到支流入流的情况,溃决洪峰历时154 min演进至下游37.9 km处的库帕瓦加特(Pachuwarghat)水文站,计算流量结果与该水文站实测数据较为一致,从而验证了联合使用BREACH和FLDWAV模型进行堰塞湖溃决计算的合理性和可行性。研究成果可以为制定类似堰塞湖溃决的应急处置方案提供参考。

新疆洛浦县布尔库木水库溃坝洪水数值模拟

布尔库木水库位于新疆和田地区洛浦县多鲁乡境内,水库周边及下游居民点、耕地密布,水库一旦发生溃坝洪水事件危害较大。根据水库工程特性,采用BREACH模型和简化计算法模拟溃坝洪水。BREACH模型是应用泥沙冲刷公式计算溃口发展过程和溃决流量过程的模型,无需预先设定溃口最终形态。简化计算法计算简单、参数少,可计算坝址处最大溃坝流量。研究成果对制定水库突发洪水事件应急预案和风险评估,以及其他均质土坝小型水库溃坝模拟具有一定指导意义。