[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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，Q库1溃（t）曲线：；Q库1溃为库1的溃坝流量，此处Q库1溃（t）= Qb，Qb 指通用的大坝溃坝流量计算值；C为溃坝溃口的流量系数；B为库1溃口宽度；z 为库1水位；zd为库1大坝堰顶溃口高程；W为库1库容；t 为时间；Qin为上游来流量；q为t时刻库1的出流量；计算上游溃坝洪水在中游演进的步骤：计算溃坝洪水Q库1溃（t）在下游河道的洪水演进全过程，获得中游土石坝群等效水库坝前水位、流量过程Q库2上（t）及溃坝洪水演进的时间，Q库2上为库2的上游流量：；其中：Br为河道水面宽；y为水深；Q为流量，Q = Q库2上(t)；x为距离；g为重力加速度；A为河道断面面积；s为能量坡度，下标0为初始时刻；计算中游的调洪过程的步骤：计算上游溃坝条件下的中游等效水库的水位涨落调洪过程，得到中游等效水库坝前Z库2（t）曲线，Z库2为库2的坝前水位：；其中：此处Z库2（t）= ys，ys指通用的水库水位；Qin(t)为t时刻中游库2的入流量，即Qin(t) = Q库2上(t)；Q2,out(z，m)为t时刻库2的出流量；m为泄水建筑物流量系数；计算中游水库连续溃决的演进的步骤：当中游水库的坝前水位Z库2（t）在t溃坝时刻的超过本坝坝顶高程后，计算中游等效水库进入连续溃决的演进模式，计算过程中的一个关键是，必须将此时刻之后的上游来水Q库2上（t）|(t>t溃坝)叠加至本库来水流量中进行“计算上游溃坝的洪水演进的步骤”的溃坝过程计算；计算溃坝洪水在下游水库中的演进的步骤：计算溃坝洪水Q库2溃（t）在下游河道的洪水演进全过程，获得下游特1级坝坝前水位、流量过程Q库3上（t）及溃坝洪水演进的时间，Q库3上为库3的上游流量：；此时，Q = Q库3上(t)；计算下游水坝的调洪过程的步骤：计算上述连续溃坝条件下，下游特1级坝水位涨落调洪过程Z库3（t），Z库3为库3的坝前水位；工况确定的步骤：泄水安全分析计算中的工况确定包括如下子步骤：无预警和无应急措施的全闸泄水分析计算的子步骤：下游特1级坝无预警，但没有应急措施的情况下，全闸泄水分析计算，计算得到特1级坝整个入流、出流及水位涨落曲线Z库3（t），若max[Z库3（t）]>Z坝顶高程，则转下一子步骤计算，Z坝顶高程为库3的坝顶高程；有预警和无应急措施的全闸泄水分析计算的子步骤：下游特1级坝在有预警，但没有应急措施情况下的全闸泄水分析计算，计算得到特1级坝整个入流、出流及水位涨落曲线Z库3（t），比较max[Z库3（t）]与Z坝顶高程，确定水库安全裕度值；无预警和有应急措施的全闸泄水分析计算的子步骤：下游特1级坝在无预警，并且有增大应急超泄能力的应急措施情况下的处置分析计算，计算得到特1级坝整个入流、出流及水位涨落曲线Z库3（t），比较max[Z库3（t）]与Z坝顶高程，若max[Z库3（t）]>Z坝顶高程，确定出预警时间重要性和最低值；有预警和有应急措施的全闸泄水分析计算的子步骤：下游特1级坝在有预警，并且有增大应急超泄能力的应急处置分析计算，得到预警时间和增大泄流能力后再计算得到特1级坝整个入流、出流及水位涨落曲线Z库3（t），进一步确定出有预警有应急处置后的水库安全裕度值；根据上述计算在下游特1级坝在原有泄洪基础上增大泄流能力，应急处置途径是：增设一条非常泄洪洞，泄洪规模同原竖井泄洪洞相当，同时降低现有深孔泄洪洞进口高程。