[发明专利]一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法

权利要求书

1.一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：含有以下步骤：

步骤1、在同一流域梯级水库群中选择某一梯级大坝作为溃坝后果评估的研究对象；

步骤2、将梯级水库群溃坝风险后果分类，确定直接后果和潜在后果的作用范围；

步骤3、划分梯级水库群溃坝风险后果评估区域：

步骤4、量化两相邻梯级间的风险传递及叠加效应；

步骤5、基于溃坝模拟与洪水演进分析模型，计算溃口洪水过程和下游梯级入库洪水过程：

步骤6、梯级水库群溃坝淹没区域模拟；

步骤7、计算梯级水库群中某一梯级水库的溃坝后果。

2.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述步骤2中根据某一梯级溃坝在下游产生的影响范围，将风险后果分为直接后果和潜在后果两部分。

3.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述步骤3中将土地征用线以下区域视为库区的原有淹没，认为相应损失已在水库规划建设阶段进行了赔付，不再将其归属于溃坝淹没损失，而将土地征用线与溃坝洪水淹没线之间的区域作为梯级水库群溃坝风险后果的评估区域。

4.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述步骤4中定义影响系数I来反映相邻梯级间风险传递及叠加程度，代表上游梯级溃坝导致下游紧邻梯级也发生溃坝的条件概率，假设漫坝即失事，各梯级水库运行期库水位的不确定性，导致溃坝洪水在下游梯级所形成坝前水位也具有不确定性；首先根据运行期实测资料统计运行期各梯级库水位分布特征，进行坝前水位的抽样，然后针对N次抽样所得的坝前水位组合，由溃坝模拟得到N条溃坝流量过程线，经下游河道演进后形成N种入库洪水，进而对下游梯级水库开展调洪演算，经调洪演算后得到N个下游梯级坝前水位，统计其超过坝高的次数n，则上、下游梯级连溃的条件概率，即影响系数I＝n/N。

5.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述步骤5中溃坝模型可分为机理模型和参数模型两大类，机理模型通过水力学、土力学、泥沙动力学学科理论来研究坝体溃决的过程，包括泥沙输运、溃口扩展和水位流量过程线的计算；参数模型是基于已有的溃坝资料的统计分析，推求溃决特征量的经验公式，通常为洪峰流量、溃决时间、溃口尺寸的溃决参数与坝高、坝长、库容的几何参数的关系式；洪水演进是描述河道中洪水波的流量、水位的水力要素随时间的变化过程，由上游断面水位、流量过程推求下游河道的水位及流量过程；模拟洪水演进的方法基于水力学方法进行模拟，水力学中，天然河道常被视为一维流动，描述河道水流基于明渠水流运动的圣维南方程组，如下式所示

其中，A为过水断面面积；t为时间坐标；Q为流量；x为空间坐标，沿河道流向为正；h为水深；S₀为河底比降，即渠底坡度i；S_f为阻力坡降，即沿程水头损失的坡降；K为流量模数，g为重力加速度，圣维南方程组通过给定初始条件和边界条件进行离散化处理求其近似解，所用的上下游边界条件通常有水位边界、流量边界及水位-流量关系三种情况，对于梯级水库群连溃模拟，每个梯级水库入流为上游溃坝洪水，边界条件为流量边界，下游与河道相连，边界条件为水位边界。

6.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述所述步骤6中运用Hec-Ras软件和ArcGIS软件构建梯级水库群溃坝分析模型，进行二维溃坝模拟和洪水演进分析，绘制淹没区域的最大淹没面积图、最大淹没水深图以及洪水最大流速图，将其与研究区域内人口分布及土地利用类型数据图层叠加后得出下游居民淹没点及不同类型的土地淹没，为风险后果评估奠定基础。

7.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法，其特征在于：所述步骤7中考虑多种可能出现的连溃情景，并将直接后果与潜在后果之和作为其溃坝风险后果的取值，其中对于自身溃坝不会造成下游梯级溃坝的梯级水库，认为其溃坝只产生直接后果；对于自身溃坝可能造成下游梯级也溃坝的梯级水库，认为其除了产生直接后果外，还具有潜在后果，且潜在后果等于各连溃情景的淹没损失与其发生概率之积。