[发明专利]考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全确定方法

说明书

本发明涉及一种考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全计算方法，包括：计算上游溃坝的洪水演进；计算上游溃坝洪水在中游演进；计算中游的调洪过程；计算中游水库连续溃决的演进；计算溃坝洪水在下游水库中的演进；计算下游水坝的调洪过程；工况确定。本发明通过分析上游水坝在发生溃决时，通过向下游水坝预警，使下游控制水坝预先腾空库容，避免漫顶，防止溃坝。还能够通过分析泄洪裕度，增设非常泄洪设施或增大泄洪裕度进一步降低上游溃坝洪水到达前的库水位，明显提高下游水坝的安全度。

技术领域

本发明涉及一种考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全确定方法，是一种水工工程计算的确定方法，是一种考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全分析计算和处置方法。

背景技术

土石坝是坝工建设中应用最广、发展最快和最有前景的坝型之一。梯级开发形成的水库群关键致灾因子包括：极端天气引发降雨导致的超标准洪水、各种因素导致的上游支流或者风险触发梯级的溃坝洪水，尤其后者，一旦上游失事，要求下游控制梯级特级坝具有足够的调洪能力，可截断、削弱流域上游梯级传递的风险，它能否截断风险与风险触发梯级溃决流量、与控制梯级之间的洪水流达时间、库容水位等特征参数密切相关，这些敏感参数又直接受挡水和泄水建筑物的泄流特征参数制约。因此，有必要重新评估梯级土石坝水库群控制梯级的泄水安全能否满足上游溃坝条件下的要求。

已有研究考虑梯级效应水库群的安全标准，将特级坝分为特1级坝和特2级坝。对于流域“上小下大”的梯级库群布局，即“特2级坝-土石坝群-特1级坝”，当上游特2级坝发生溃坝后，两个特级坝之间的土石坝群小水库库容有限，显然无法截断溃坝洪水，这就直接对下游特1级坝的泄水安全造成很大风险。由于特级坝的标准刚刚被学术界、工程界接受，是新鲜事物，那么考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级的泄水安全如何分析计算、采取何种措施预警错峰、采取何种增大泄流能力的应急处置方法并无设计依据可参考。

现有的设计规范上并未考虑上游溃坝洪水引起的土石坝群控制梯级的泄水建筑物如何分析计算、采取何种措施预警错峰、采取何种增大泄流能力的应急处置方法，一般的做法是，考虑到该流域可能出现的PMF或者地震等极端致灾因子影响，在进行洪水调洪演算确定水库库容、校核水位后，再预留一定的富裕度，比如采取的办法包括：进一步增大坝顶高程、提高防浪墙的高度等。由于梯级水库群规划设计时只能大致参考，并无具体量值确定办法，导致设计有一定的随意性，考虑到上游溃坝毕竟是小概率事件，再增加坝高将直接导致工程投资的大幅增加。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全确定方法。所述的方法考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水建筑物安全分析计算和处置方法，并对水库群风险防控提供关键支撑。

本发明的目的是这样实现的：一种考虑上游溃坝洪水的土石坝群控制梯级泄水安全确定方法，所述的方法所针对的水库群为上游是工程质量安全标准为特2级坝的水坝一座，称为库1，中游为多个工程质量安全标准为2等的土石坝构成的土石坝群，称为库2，下游为工程质量安全标准为特1级坝的水坝一座，称为库3，所述的方法的步骤如下：

计算上游溃坝的洪水演进的步骤：计算上游特2级坝或者风险触发梯级大坝的溃坝洪水全过程，尤其是Q_库1溃（t）曲线：

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