李尚超　牛志伟　刘晓青　吴浩然

(河海大学 水利水电学院， 南京　210098)



溃坝洪水演进影响因素分析

李尚超牛志伟刘晓青吴浩然

(河海大学 水利水电学院， 南京210098)

溃坝洪水往往会对下游人民财产安全造成巨大影响．基于二维浅水方程数学模型，采用两步Taylor-Galerkin有限元方法进行离散，分析溃坝洪水在演进过程中对下游河道的影响因素，结果表明：库容面积、水深比、溃口宽度等因素均对溃坝洪水的水位、传播速度及流量产生影响．库容面积越小，洪峰达到的最高水位值越大；水深比越大，水流流速越大；溃口宽度越大，洪水水位越高，洪峰流量越大．该分析规律为水库大坝安全多因素风险分析提供了参考，为防洪减灾、灾害评估和人民财产安全保护提供了依据．

溃坝；洪水演进；影响因素；风险分析

0　引　言

据统计，1954～2013年，我国共有超过3000座水库发生溃坝；1954～2001年，我国大坝年均溃坝率为8.761×10-4，远远超出世界其他国家．溃坝洪水历时短、速度快、流量大，对下游造成的危害远大于一般洪水危害．影响溃坝洪水演进的因素[1-2]众多，见表1．本文选择库容面积、水深比、溃口尺寸(宽度)作为分析依据．

表1　溃坝洪水影响因素

1　计算原理

1.1控制方程

本文数学模型建立在求解浅水方程的基础上[3]．假设流体是恒温不可压缩的，流体粘性力和加速度的垂直向分量忽略不计，根据纳维-斯托克斯方程，通过对质量守恒方程和动量方程进行水深积分，得到浅水控制方程为

(1)

其中流体力矢量和源矢量……