溃坝洪水数值模拟

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基于BIM+GIS_的水库下游洪水模拟与可视化方法

基于BIM+GIS_的水库下游洪水模拟与可视化方法

文章编号:1006—2610(2023)03—0007—08

基于BIM+GIS的水库下游洪水模拟与可视化方法

郭敏鹏1,王摇剑2,杨少雄1,孙继鑫1,杨摇波1,赵摇博1

(1.西安航天天绘数据技术有限公司,西安摇710100;2.航天恒星科技有限公司,北京摇100094)

摘摇要:为有效推进水旱灾害防御高质量发展,国家大力支持智慧水利建设。基于此,为实现水库下游洪水演进过

程快速模拟及三维立体可视,基于一、二维耦合水动力模型及三维倾斜摄影、BIM、GIS技术构建水库下游洪水模拟

与可视化方法,以吉林市碾子沟水库为例,对不同重现期设计洪水条件下水库下游洪水进行快速模拟,并在真实三

维场景下对洪水演进过程及淹没区范围、淹没历时及淹没水深等洪水要素信息进行全景映射表达和交互查询分析

展示。结果表明:在各重现期设计洪水条件下,洪水模型计算稳定,各方案模型计算相对误差均低于10-6数量级,

可知计算结果合理且满足工程要求,同时可实现洪水演进过程三维全景展示和灾害信息分析与交互查询。研究可

为水库下游洪水风险决策提供支撑,提升洪水灾害防范能力,为智慧水利建设提供解决方案。

关键词:设计洪水;BIM+GIS技术;数值模拟;洪水演进;三维可视化

中图分类号:TV122.3摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.03.002

ASimulationandVisualizationMethodforFloodEvolutionDownstreamofReservoirsbasedonBIM+GISTechnology

GUOMinpeng1,WANGJian2,YANGShaoxiong1,SUNJixin1,YANGBo1,ZHAOBo1

(1.XI'ANAerospaceRemoteSensingDataTechnologyCo.,Ltd.,Xi'an摇710100,China;

2.SpaceStarTechnologyCo.,Ltd,Beijing摇100094,China)

浯溪口水利枢纽溃坝洪水模拟

浯溪口水利枢纽溃坝洪水模拟

浯溪口水利枢纽溃坝洪水模拟

石莎;范子武;张铭;费香波;乌景秀

【摘 要】浯溪口水利枢纽位于昌江干流中游,是一座以防洪为主的水利工程,其溃坝洪水研究对于下游景德镇市防洪风险管理具有十分重要的意义.应用TELEMAC-2D建立了浯溪口水利枢纽二维溃坝洪水演进数学模型.模型模拟范围以60 m等高线为界,坝址为上游边界,下游出口距坝址62 km.模型采用非结构化三角形网格划分,局部加密.应用昌江河水面线和樟树坑水位流量过程线的实测值对模型合理性进行了验证,模型计算值与实测值基本吻合,说明TELEMAC-2D能较好地模拟河流洪水演进.进而取用不同入库洪水重现期在漫顶溃坝情况下的溃决流量过程作为洪水演进的上游边界条件,模拟计算出不同溃坝流量下浯溪口大坝下游洪水水力特性参数(水深、流量和淹没范围等),为浯溪口溃坝风险图绘制及大坝下游城市防洪管理提供了科学依据.

【期刊名称】《水利水运工程学报》

【年(卷),期】2013(000)006

【总页数】7页(P67-73)

【关键词】浯溪口水利枢纽;TELEMAC-2D;溃坝洪水模拟

【作 者】石莎;范子武;张铭;费香波;乌景秀

【作者单位】南京水利科学研究院,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029 【正文语种】中 文

【中图分类】TV131

浯溪口水利枢纽位于景德镇市蛟潭镇境内,距景德镇市区40 km,是昌江干流中游一座以防洪为主,兼顾供水、发电等的综合利用工程.水库总库容为4.27亿m3,大坝坝长538.4 m,最大坝高45.6 m,正常蓄水位56 m,设计洪水位62.3 m,校核洪水位64.3 m.工程等别为二等,非溢流坝、溢流坝、河床式厂房(挡水部分)等主要建筑物的级别为2级,次要建筑物为3级,临时建筑物为4级.混凝土坝防洪标准采用100年一遇洪水设计,1 000年一遇洪水校核;土坝防洪标准采用100年一遇洪水设计,2 000年一遇洪水校核.

梯级水库溃坝洪水模拟

梯级水库溃坝洪水模拟

梯级水库溃坝洪水模拟

赵雪莹;王昭升;盛金保

【摘 要】为充分利用水能资源和实现流域水资源的综合调控,我国在众多河流上进行了梯级开发,因此,对梯级水库大坝群的溃坝洪水风险开展研究具有重大意义.结合贵阳松柏山、花溪梯级水库实际工程状况,在假设梯级水库大坝出现溃坝事件时,以河道溃坝数学模型进行溃坝洪水演进模拟分析,获得上游松柏山水库溃坝、花溪水库库区及其下游风险区域的水位变化过程.结合数学模型计算成果,分析了梯级水库群不同水位组合溃坝洪水对下游的影响.

【期刊名称】《人民长江》

【年(卷),期】2017(048)011

【总页数】4页(P32-35)

【关键词】溃坝事件;洪水模拟;梯级水电站;松柏山水库;花溪水库;贵阳市

【作 者】赵雪莹;王昭升;盛金保

【作者单位】南京水利科学研究院,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水利部大坝安全管理中心,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水利部大坝安全管理中心,江苏南京210029

【正文语种】中 文

【中图分类】TV697

我国是世界上筑坝历史最悠久的国家之一,也是目前修建水库大坝数量最多的国家。水库大坝在降低洪灾发生频率发挥兴利作用的同时也增加了潜在的洪灾损失,这是因为大坝的修建会吸引更多的人口以及资产聚集到其保护区域,一旦大坝失事,引起的洪水灾害损失将远远大于工程修建前的损失[1]。本文以贵阳松柏山、花溪梯级水库为案例,模拟可能出现的连锁溃坝事件,并分析溃坝洪水对下游区域的影响。

贵阳松柏山、花溪两座水库均坐落在南明河上,相距约12 km,下游的花溪水库距高原明珠——贵阳市花溪区仅3 km,距贵阳市区20 km[2],河道纵剖面示意图见图1。贵阳市位于贵州省中部,是全省政治、经济、文化科教中心。根据《贵阳市2007年年鉴》[3],2006年贵阳市生产总值达到602.88亿元,全市总人口(常住1 a及以上)为355.14万人,全市人均生产总值为17 025元。

HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用

HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用

HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用

宁聪;傅志敏;王志刚

【摘 要】为准确模拟大坝失事后溃坝洪水的下游演进,运用HEC-RAS二维水动力学模型,修正面板坝溃口发展曲线,设计两种闸门开度的小井沟面板坝漫顶溃坝工况,模拟水库泄洪影响下溃坝洪水的下游演进并生成相应的洪水风险图、最大流速分布图、滞留时间图.研究结果展现了溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的泛滥情况、洪水风险的分布差异以及水库泄洪对溃坝洪水的影响.分析得出不同闸门开度下溃坝洪水在中下游平原丘陵地区的淹没水深和范围差异明显,最大流速和洪水滞留时间区别不大,说明水库全力泄洪能有效降低溃坝洪水对下游人员聚居的平原地区的危害.研究成果对后续的人员疏散和损失估计具有重要参考意义.

【期刊名称】《水利水运工程学报》

【年(卷),期】2019(000)002

【总页数】7页(P86-92)

【关键词】二维模型;漫顶;面板坝;HEC-RAS;小井沟水库

【作 者】宁聪;傅志敏;王志刚

【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;黄河水利水电开发总公司,河南济源459017

【正文语种】中 文

【中图分类】TV133.2

水库大坝作为水利枢纽的重要组成部分,在防洪,发电,灌溉等功能中发挥着重要作用。水库大坝失事将危及下游地区人民的生命财产安全与社会稳定[1- 2]。为了对水库溃坝进行有效的风险防范,需在溃后影响区域进行洪水模拟计算。目前主流的洪水数值模拟软件包括丹麦的MIKE11/21,荷兰的Delft3D和美国的HEC-RAS。其中HEC-RAS为美国陆军工程兵军团水文中心开发的免费河道水力计算软件,前人利用HEC-RAS在洪水数值模拟方面已进行大量工作。周毅[3]利用HEC-RAS和GIS平台模拟了疏勒河地区2000年一遇洪水在下游区域的演进情况;贺娟等[4]利用HEC-RAS对长河坝水电站进行了溃坝洪水模拟;吴博等[5]利用HEC-RAS和GIS平台对小东川河流域的山洪淹没范围做出了较为准确的预测;孙锐娇等[6]利用HEC-RAS模拟多种工况下某水库溃坝洪水演进。但上述研究均建立在HEC-RAS一维水动力学模型上,而 HEC-RAS近期增加二维水动力学模型,其模型精度高,模型构建要求低,适用于洪水在山区河道冲刷和平原地区泛滥等多种场景。本文运用HEC-RAS的二维模型模拟不同工况下小井沟面板坝漫顶溃坝后洪水演进,其结果对水库防灾减灾以及风险防范工作具有重要意义。

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

金佳旭;梁力;吴凤元;郭文亮;董天文

【摘 要】针对尾矿坝溃坝对下游人员生命财产和环境安全危害严重,难以准确定量地描述这一问题,以辽宁某尾矿库为例,采用非牛顿流体模型中的Bingham模型,利用ANSYS CFX流体动力学分析软件对溃坝后的砂流演进过程进行模拟分析.重点分析了溃坝后的流态变化、速度矢量变化以及最终堆积形态.分析结果表明:尾矿坝溃坝以后,尾矿砂流在重力作用下向下游演进运动,冲出初期坝坝坡之后形成涌波,并逐渐向下游扩散传播;任意时刻尾砂的速度大小均呈现出渐进式的变化,从尾部至端头速度逐渐增大,近地面速度比表面速度大;最终形成一个尾部厚、向边缘逐渐变薄的堆积体.所得结果将为溃坝灾害应急预案的编制、下游人员安全疏散方案的提出及溃坝后的灾害评估提供重要的依据.

【期刊名称】《金属矿山》

【年(卷),期】2013(000)003

【总页数】4页(P141-144)

【关键词】尾矿坝;溃坝;数值模拟;堆积体

【作 者】金佳旭;梁力;吴凤元;郭文亮;董天文

【作者单位】东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院;东北大学资源与土木工程学院;机械工业第六设计研究院有限公司;后勤工程学院建筑工程系

【正文语种】中 文

尾矿库作为一种特殊的水工建筑物,其稳定性直接关系到下游人民的生命财产安全。研究尾矿库的溃坝机理、预测溃坝尾砂流的淹没范围对尾矿库防灾减灾、提高尾矿库的安全管理和预防事故技术水平、保证库区下游人民的生命财产和生态环境安全等具有重要的意义。因此,对尾矿坝溃坝机理及溃坝影响范围的研究刻不容缓。国内外关于尾矿坝稳定性及溃坝机理研究已经取得了一定的进展,Jeyapalan[1-2]研究了尾矿砂流动的黏滞性模型并对溃坝后尾砂波进行预测;Wang、陈青生、Bastani等人[3-8]先后对尾矿动力稳定及渗流液化和滑坡的数值模拟进行研究。但这些理论大都基于经验公式[9],无法准确定量地分析尾矿库溃坝的实际影响范围。如何构建尾矿坝的实际模型,通过一定的分析手段,模拟出溃坝流对下游的影响范围、到达的时间、淹没范围及深度,始终没有得到很好的解决。本研究采用ANAYSCFX流体动力学分析软件[10],以辽宁某尾矿库为例,对溃坝过程进行模拟。通过模拟得出溃坝影响范围、溃坝历时、到达时间和尾砂堆积厚度等溃坝的基本规律,为溃坝灾害应急预案的编制和下游人员安全疏散方案的提出提供重要的理论依据。

溃坝洪水计算分析在实际工程中的应用

溃坝洪水计算分析在实际工程中的应用

溃坝洪水计算分析在实际工程中的应用

摘要:通过对四川省某水库工程开展溃坝洪水计算,分析在不同溃坝条件下溃坝洪水演进至下游各断面的水位、流量、时间等主要要素,为水库大坝选址提供技术支撑。

关键词:溃坝洪水,大坝选址、水位、流量、时间

1 溃坝模型建立

1.1建立数值模型

对于土石坝的溃坝形式,一般可分为两种类型,漫顶溃坝和管涌溃坝。漫顶溃坝的溃口流量计算一般基于宽顶堰堰流公式,管涌溃坝则往往在溃坝初期采用管流公式,待溃口与坝顶贯穿后采用宽顶堰公式计算。对溃口的冲刷和几何展宽过程可作概化处理,采用溃口侵蚀率、扩展系数等参数概化物理过程。将溃口的几何扩展过程概化为矩形或梯形,溃口的冲刷过程建立在泥沙动力学中已有的经验泥沙输运方程的基础之上。假定最终形成的溃口为梯形,如下图1所示:

Bt——溃口顶宽;Bave——溃口平均宽度;Wb——溃口底宽;Hb——溃口深度;Hw——溃口水头。

图1溃口示意

若发生漫顶溃坝,溃口从顶部逐渐发展形成最终溃口,见图2。

图2漫顶溃坝示意图

若发生管涌溃坝,溃坝发生过程中,溃口从坝体中部逐渐发展形成最终溃口,见图3。

图 3管涌溃坝示意图

根据工程实际,拟定不同的溃口最终样式。按线性或非线性拟定溃口发展过程(由无溃口发展至最后溃口过程)。管涌溃坝前期采用管流公式计算,如下:

(1)

式中:——管流流量系数;A——溃口过水面积;——坝前后水位。

漫顶溃坝及管涌溃坝后期采用宽顶堰计算公式计算坝址处流量。如下式:

(2)

式中: b——为溃口平均宽度;g——重力加速度;m——堰流流量系数;——侧收缩系数;——堰前后水位;——淹没系数,对于自由出流取1。

且在溃坝发生的过程中,还需满足水量平衡方程,即水库单位时间库容损失应等于通过溃口的流量,如下式:

(3) 式中:Q——出库流量(溃口下泄流量与泄洪建筑物下泄流量之和);W——库容;q——入库流量;t——时间;H——水位。

基于Mike的水库大坝溃坝洪水影响分析

智慧地球NO.01 202445

智能城市 INTELLIGENT CITY

基于Mike的水库大坝溃坝洪水影响分析

黄振江1 卢典1 钟平1 杨晟2

(1.湖南五凌电力科技有限公司,湖南 长沙 410000;2.中国电建集团

中南勘测设计研究院有限公司,湖南 长沙 410000)

摘要:文章对五强溪水库大坝进行了溃坝洪水分析计算,根据工程实际情况分析了大坝溃坝成因,采用Mike系列软件构建一、二维耦合水动力模型,进而模拟了溃坝洪水演进过程及影响范围。结

果显示,溃坝最大洪峰流量为97 231.7 m3/s,洪水传播至常德市时洪峰流量均小于常德市百年一遇防洪

标准31 600 m3/s,对常德市区基本没有影响;下游总淹没面积最大约为183.2 km2;桃源县淹没面积最

大,为89.94 km2;淹没水深最大区域为五强溪镇,约20.02 m。该模型可以为五强溪水库大坝安全管理

及下游城镇避险转移提供技术支撑。

关键词:溃坝;洪水演进;预测分析中图分类号:TV122.4 文献标识码:A 文章编号:2096-1936(2024)01-0045-04DOI:10.19301/ki.zncs.2024.01.014

Analysis of dam failure flood impact based on Mike for a reservoir dam

HUANG Zhen-jiang LU Dian ZHONG Ping YANG ShengAbstract: This paper conducts an analysis and calculation of a dam failure flood for the Wuqiangxi Reservoir

dam. Based on the actual engineering conditions, the causes of dam failure are analyzed. The Mike software

基于通量分裂的一维溃坝洪水时空二阶精度格式研究

西安理工大学学报Journal of Xi’an University of Technology(2009)Vo1.25 No.4 415 

文章编号:1006-4710(2009)04-0415-05 

基于通量分裂的一维溃坝洪水 

时空二阶精度格式研究 

陈文学,吴一红,刘之平 

(中国水利水电科学研究院,北京100038) 

摘要:利用通量分裂方法和泰勒级数展开方法导出了圣维南方程组空间离散项的二阶精度格式, 

并采用Runge—Kutta方法计算时间离散项,使离散格式达到时空二阶精度。采用所建立的二阶精度 

格式对一维溃坝洪水进行数值模拟,从模拟结果可知,新格式具有自动捕捉激波的能力,数值解在 

间断波附近没有出现数值振荡,计算结果与理论解吻合很好,表明所建立的二阶精度格式能够很好 

地模拟渍坝波的演进过程。 

关键词:圣维南方程;溃坝洪水;数值模拟;有限体积法 

中图分类号:TV139.2 文献标识码:A 

Research on Space..Time Second..Order Scheme for One Dimensional Dam 

Flow Based on Flux Splitting Method 

CHEN Wen—xue,WU Yi—hong,LIU Zhi・ping 

(China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China) 

Abstract:A new second—order scheme for space discretization of Saint Venant equations is derived using 

the flux splitting method and Taylor series.The Runge—Kutta method is used to calculate time discretiza— 

溃坝及洪水演进数值模拟研究

第35卷第4期 

2008年12月 黑龙江水专 学报 Journal of Heilongjiang Hydraulic Engineering Vo1.35,No.4 Dec.,2008 

文章编号:1000 9833(2008)[),1 0004 04 

溃坝及洪水演进数值模拟研究 

塔 娜,王志军 

(1.义鸟市安迪水利水电勘测设计有限公司,浙江义乌322000;2.河海大学7kNzk ̄_程学院,南京210098) 

摘要:溃坝洪水计算包括溃坝模拟及洪水演进模拟两部分。为避免复杂公式推导及求解,对溃坝模拟,采用简化模型,对二维洪 水演进模拟,采用有限体积法进行求解,引入通度系数模拟计算区内部的阻水建筑物。采用GIS技术实现了洪水演进动 态演示功能。 关键词:溃坝;洪水演进;数值模拟;有限体积法;GIS 中图分类号:TV122.4 文献标识码:A 

Digita1 Simulation of Dam—break and Flood Flow 

TA Na ,WANG Zhi-jun (1.Yiwu City An di Hydraulic Investigation and Design Co.I td.,Yiwu 322000,Zhejiang,China;2.College of Water Conservancy and Hydro power Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China) Abstract:Calculation of dam-break flood includes dam-break simulation and flood flow simulation.In order to avoid complex formulas,a simplified modeliS adopted for dam-break simulation.Two—dimensional dam- 

溃坝洪水演进数值模拟研究

第35卷第3期 

2O08年9月 黑 

Journa1 of 龙江水专学 

Heilongjiang Hydraulic 报 

Engineering Vo1.35,No.3 

Sep.,2008 

文章编号:1000—9833(2008)03 0012—03 

溃坝洪水演进数值模拟研究 

戎贵文 , 

(1.西安理212大学水利水电学院,西安 魏文礼 ,严建军 

710048;2.西安普迈项目管理有限公司,西安710068) 

摘要:采用基于MacCormack预测——校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程,建立了模拟大坝瞬间全溃 或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对单宽一维瞬间溃坝的水位、流速进行了数值计算,并与理论 

解进行了比较;最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,并对模拟结果进行了定性分析。 

算例说明该数学模型对模拟溃坝洪水波很有效。 ‘ 关键词:溃坝洪水波;数值模拟;隐式格式 

中图分类号:TV122.4 文献标识码:A 

Numerical Simulation of 2D Dam—break Flood Wayes 

RONG Gui-wen ,Ⅵ,EI Wen-li ,YAN Jian-jun 

(1.College ofWaterConservency andHydopowerEngineering,Xi’anUniversity ofTechnology,Xi’an 710048,China;2.Xi’anPumaiProject 

Management c0.Ltd.,Xi’an 710068,China) Abstract:This paper iS concerned with a mathematical model for numerica1 simulation of 2D flood waves 

due to complete or partial dam-break.The governing equations are solved by using an implicit bidiagonal 

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