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1、第27卷第1期水利水電科技進(jìn)展2007年2月Vol.27No.1AdvancesinScienceandTechnologyofWaterResourcesFeb.2007潰壩問題研究綜述12王立輝,胡四一(1.浙江省水利河口研究院防災(zāi)減災(zāi)所,浙江杭州 310020;2.南京水利科學(xué)研究院水文水資源所,江蘇南京 210024)摘要:針對大壩的安全及潰壩問題,從理論分析、物理試驗(yàn)、數(shù)值模擬、模型研究、資料統(tǒng)計(jì)分析等方面對潰壩問題的研究進(jìn)行了綜述,概括歸納了目前國內(nèi)外在潰壩研究上的重點(diǎn)、研究方法和階段成果,分析了各種研究方法的特點(diǎn)以及國際上關(guān)于潰壩研究的發(fā)展動(dòng)向。關(guān)鍵詞:潰壩;大壩安
2、全;數(shù)值模擬;綜述+中圖分類號:TV698.237文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006O7647(2007)01O0080O0612Studyondamfailure2relatedproblems//WANGLi2hui,HUSi2yi(1.DepartmentofDisasterPreventionandMitigation,ZhejiangInstituteofHydraulics&Estuary,Hangzhou310020,China;2.HydrologyandWaterResourcesDepartment,NanjingHydraulicResearchInstitu
3、te,Nanjing210024,China)Abstract:Areviewwasmadeofthestudyondamfailure2relatedproblemsfromtheanglesoftheoreticalanalysis,numericalsimulation,physicalexperiment,modelstudy,dataanalysis,andsoon.Thekeypoints,researchmethods,andstageachievementsindamfailureresearchathomeandabroadweresummarized,andc
4、haracteristicsofdifferentresearchmethodsandthetrendoffurtherstudyontheproblemswereanalyzedaswell.Keywords:damfailure;damsafety;numericalsimulation;reviewT 大壩潰決時(shí),庫區(qū)蓄水將突然下泄,造成下游水其中U=(A,Q)(2)位陡漲和庫水位陡降,這種非恒定流,包括壩址上、下2TQF=Q,+gI1(3)游河道的水流波動(dòng)稱為潰壩波[1],它是一種斷波,水AT流的一些物理參數(shù)在斷面上產(chǎn)生間斷,其數(shù)學(xué)模型S=(0,g(A(s0-sf)+I
5、2))(4)為圣維南方程組的黎曼問題。潰壩洪水與其他類型式中:x為沿明渠的空間坐標(biāo);t為時(shí)間坐標(biāo);Q,A的洪水相比,具有其特殊性,影響因素復(fù)雜,產(chǎn)生機(jī)理分別為斷面的流量和濕周面積,兩者均為x和h的目前仍不完全清楚,潰決過程中潰決模式(瞬潰、漸函數(shù),其中h為水深,是x和t的函數(shù);g為重力加潰)、潰口形狀、決口泥沙輸運(yùn)、邊坡穩(wěn)定性、決口的擴(kuò)速度;s0為河床底坡;sf為摩阻坡度;I1和I2為靜水展過程、下游河床的水文水力因素等都會影響潰壩洪壓力項(xiàng):水波的傳播。潰壩洪水理論上屬于洪水水力學(xué)的范hI1=∫(h-η)B(x,η)dη(5)疇,但潰壩洪水波往往發(fā)生于大壩和堤防的突然潰決0時(shí)段,
6、其流量、水位在極短的時(shí)間內(nèi)急劇變化,波形在hdB(x,η)[2]I2=∫(h-η)dη(6)傳播過程中發(fā)生間斷,流態(tài)急劇變化,其分析計(jì)算0dx需要采取特殊的方法作特殊的處理。式中B(x,h)為明渠水深h=η時(shí)的濕周斷面寬[3]:1 潰壩問題的控制方程5A(x,η)B(x,η)=(7)5η明渠中的潰壩波的傳播通常由淺水方程來描對于非單一濕周斷面明渠,其明渠沿程濕周斷面可述,它是Navier2Stokes方程組在不可壓縮流體和靜以表示為下面的函數(shù)關(guān)系式:水壓的假設(shè)下沿垂向積分的平均值。nA(x,h)=a(x)h(8)111 一維潰壩問題的控制方程式中濕周斷面形狀系數(shù)n在同一形狀的明渠
7、中是常忽略旁側(cè)水流的一維淺水方程組一般形式:數(shù),a(x)則隨明渠方向的距離x而變化。當(dāng)n=1時(shí)5U5F+=S(1)5t5x明渠濕周斷面為矩形,a(x)則是矩形濕周斷面明渠作者簡介:王立輝(1972—),男,湖南桃江人,博士,從事暴雨洪水與防災(zāi)、減災(zāi)研究。E2mail:wlh0411@yahoo.com.cn·80·水利水電科技進(jìn)展,2007,27(1)Tel:025O83786335E2mail:jz@hhu.edu.cnhttp://kkb.hhu.edu.cn的底寬;n=2時(shí)
