混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法技术

本发明专利技术公开了混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法，其包括以下步骤：S1：采集目标重力坝的洪峰流量Q、防洪起调水位h0和目标重力坝的泄洪量系数m

【技术实现步骤摘要】
混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法


[0001]本专利技术涉及水坝安全
，具体涉及混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法。

技术介绍

[0002]漫坝是诱发大坝失事的常见失事模式，重力坝失事案例中，主要由漫坝造成的洪水冲击、结构振动、坝趾与坝基淘刷等所致。相对于长时间、大流量漫坝过程的危害，虽然短时小流量的坝体过流过程对重力坝坝体结构的安全威胁较低，可能不会造成大坝的直接失事，但漫坝水体对大坝附属结构及发电设施的安全威胁依然存在，同样是各国重力坝设计规范、运行要求所不允许的。结合已有案例资料及坝工设计和大坝安全运行要求，本文在研究过程中，认为坝前水位一旦超过坝顶高程即形成大坝漫顶风险。
[0003]作为威胁大坝安全运行的风险模式之一，关于漫坝风险的研究一直是国内外学者关注的重点，取得了丰富的研究成果，诸如考虑起调水位、洪峰流量变化条件下的漫坝风险及对洪峰和洪量进行联合随机模拟的漫坝可能性分析等。但随着高坝大库水电工程开发的快速推进，其运行与赋存环境日趋复杂,滑坡泥石流等自然灾害频发，加之人为运行管理的失误等原因，仅独立考虑库区超设洪水、地震涌浪等原因造成的漫坝风险分析难于准确评估诸如重力坝枢纽等此类大型复杂枢纽系统的漫坝风险。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种同时考虑洪峰流量、起调水位和流量系数等不确定性因素对洪水漫坝影响的混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]提供一种混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法，其包括以下步骤：
[0007]S1：采集目标重力坝的洪峰流量Q、防洪起调水位h0和目标重力坝的泄洪量系数m
n
；
[0008]S2：根据洪峰流量Q、防洪起调水位h0和泄洪量系数m
n
计算目标重力坝所在水库的水位h
w
；
[0009]S3：根据水库的水位h
w
和风速v0计算水库的波浪高度δ；
[0010]S4：利用水位h
w
和波浪高度δ参数建立洪水漫坝风险分析模型G(X)：
[0011]G(X)＝h
w
+δ
‑
h
d
[0012]其中，h
d
为目标重力坝的高程；
[0013]S5：根据不同的洪峰流量、起调水位和流量系数取值，在目标重力坝上设定N个数据采集点，计算每个数据采集点上的波浪高度δ、水位h
w
和高程h
d
，代入洪水漫坝风险分析模型G(X)中，计算出每个数据采集点上的风险G(X)值；
[0014]S6：利用若干采集点上的G(X)值计算混凝土重力坝当前洪水漫坝的风险概率P
f
：
[0015][0016]其中，Num{G(x)>0}为N个数据采集点中计算出的G(x)>0的次数。
[0017]进一步地，水库水位h
w
的计算模型为：
[0018][0019]其中，a0、a
i
、b
i
、c
i
、d
i
、e
ij
、f
ij
和g
ijk
均为系数，x
i
为洪峰流量Q值，x
j
为防洪起调水位h0值，x
k
为泄洪量系数m
n
值；S为泄洪闸孔数，i、j、k表示第i个、第j个和第k个随机变量。
[0020]进一步地，波浪高度δ的计算方法为：
[0021]δ＝h
1％
+h
z
[0022]其中，h
1％
为累积频率为1％的波浪高度，h
z
为波浪中心线与库水位h
w
之间的高差。
[0023]进一步地，累积频率为1％的波浪高度h
1％
的计算方法为：
[0024][0025]其中，D为水库的风力的吹程，v0为水库的最大风速，g为重力加速度。
[0026]进一步地，波浪中心线与库水位h
w
之间的高差h
z
的计算方法为：
[0027][0028]其中，L
m
为平均波长，h
c
为河床的高程；
[0029]平均波长L
m
的计算方法为：
[0030]本专利技术的有益效果为：本专利技术针对高坝大库复杂调度环境下，坝前水位非线性变化显著等特点，建立水库水位关于洪峰流量、防洪起调水位值和泄洪量系数的高阶响应函数方程，并结合动态水位与动态波浪高度的影响关系，估算洪水漫坝的风险值，并同时结合水库多个数据采集点采集的数据，对洪水漫坝的风险进行综合评估，解决了坝前水位描述难以同时考虑洪峰流量、起调水位、流量系数等不确定性因素影响的难题。并且风险评估的精度高，能够提高大坝前期泄洪调度决策的可靠性，为不确定性环境下的水库调度、泄洪提供必要的风险信息和决策支撑。
附图说明
[0031]图1为混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法的流程图。
[0032]图2为实施例中大坝表孔、中孔设计泄洪能力曲线。
[0033]图3为实施例中大坝典型洪水过程线。
[0034]图4为实施例中大坝水库水位
‑
库容关系曲线。
[0035]图5为实施例中大坝库水位与调洪演算对比曲线。
[0036]图6为实施例中大坝坝前水位概率分布示意图。
具体实施方式
[0037]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0038]如图1所示，本方案的混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法包括以下步骤：
[0039]S1：采集目标重力坝的洪峰流量Q、防洪起调水位h0和目标重力坝的泄洪量系数m
n
；
[0040]S2：根据洪峰流量Q、防洪起调水位h0和泄洪量系数m
n
计算目标重力坝所在水库的水位h
w
；水库水位h
w
的计算模型为：
[0041][0042]其中，a0、a
i
、b
i
、c
i
、d
i
、e
ij
、f
ij
和g
ijk
均为系数，x
i
为洪峰流量Q值，x
j
为防洪起调水位h0值，x
k
为泄洪量系数m
n
值；S为泄洪闸孔数，i、j本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集目标重力坝的洪峰流量Q、防洪起调水位h0和目标重力坝的泄洪量系数m
n
；S2：根据洪峰流量Q、防洪起调水位h0和泄洪量系数m
n
计算目标重力坝所在水库的水位h
w
；S3：根据水库的水位h
w
和风速v0计算水库的波浪高度δ；S4：利用水位h
w
和波浪高度δ参数建立洪水漫坝风险分析模型G(X)：G(X)＝h
w
+δ
‑
h
d
其中，h
d
为目标重力坝的高程；S5：根据不同的洪峰流量、起调水位和流量系数取值，在目标重力坝上设定N个数据采集点，计算每个数据采集点上的波浪高度δ、水位h
w
和高程h
d
，代入洪水漫坝风险分析模型G(X)中，计算出每个数据采集点上的风险G(X)值；S6：利用若干采集点上的G(X)值计算混凝土重力坝当前洪水漫坝的风险概率P
f
：其中，Num{G(x)>0}为N个数据采集点中计算出的G(x)>0的次数。2.根据权利要求1所述的混凝土重力坝洪水漫坝风险分析方法，其特征在于，所述水库水位h
w
的计算模型为：其中，a0、a
i
、b
i

【专利技术属性】
技术研发人员：匡楚丰，周小录，杨松林，桑兴旭，陈建康，裴亮，
申请(专利权)人：湖南五凌电力科技有限公司四川大学，
类型：发明
国别省市：