摘要
我国是人类筑坝历史最悠久的国家之一，尤其是自新中国成立以来，我国开展了大规模的水利工程建设，然而受年久失修等多种因素的影响，水库溃坝事故时有发生。大坝一旦溃决，将严重威胁下游人民的生命财产安全，因此，溃坝洪水数值模拟研究是十分必要的。本文以安徽省潜山市红旗水库为研究对象，进行水库溃坝模拟及风险分析，研究成果可为红旗水库制定水库大坝防洪减灾工作规划及水库大坝安全管理应急预案提供技术参考，同时可进一步对土石坝的溃决研究进行指导。本文主要内容包括： （1）利用ArcGIS对下载的DEM进行镶嵌和裁剪，从而得到研究区域内的DEM。采用线性水库假设，水库完全由库容曲线控制。通过研究区域内土地覆盖与糙率的关系，确定研究区域的糙率值。在网格划分中同时使用非结构化网格与结构化网格。采用整体模型法，上游边界条件取红旗水库两千年一遇的校核洪水入库流量过程，下游边界条件设为自由出流边界。分别拟定不同的溃口位置和形状，确定了三种溃坝工况。模型计算步长取3s，满足柯朗稳定性条件。选取全动量方程作为模型计算方法。 （2）模拟得到三种溃坝工况下的溃口流量过程线、溃口下游局部流态、洪水流速分布和洪水淹没水深分布等。对溃口流量过程线分析发现瞬时溃口尺寸越大，初始下泄流量越大，初始下泄流量过程线变化越快，而溃口尺寸越小溃口流量过程线变化越缓慢。通过溃口下游局部流态图的流速和流向反映出模拟计算结果合理。 （3）在对模拟结果分析的基础上绘制淹没水深风险图并提出防洪转移方案，然后对红旗水库进行溃坝概率分析和溃坝生命损失评估。通过事件树计算得到洪水引起红旗水库溃坝的概率为每年7.158×10-4。通过对红旗水库进行溃坝生命损失评估发现当警报时间越长时，生命损失和生命损失严重程度系数越低，当警报时间为1小时时，生命损失明显降低，无警报时生命损失达210人，警报时间3.5小时时生命损失为0。
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