土石坝溃决机理研究及溃口洪水的数值模拟
摘要
随着中国水电资源利用的高峰期到来，大坝修建的数量越来越多，人们对大坝的溃决会给下游人民的生命财产带来的威胁，也越来越加关注，所以如何进行溃坝的风险分析与撤退预警方案设定，成为了水利工作者研究的一个重要课题。
本文从溃坝的基础研究上，给溃坝课题风险分析与预警方案设定提供基础理论依据和关键性数据，以下介绍本文的研究工作：
（1）针对逐渐局部溃坝问题，从基本的力学层面，对崩塌土体进行稳定分析，首次结合溃口侵蚀发展过程，以及随时间的上游水库水位变化情况，应用极限平衡理论改进OSMAN的侵蚀崩塌模型，分析整个堤坝溃决过程中的溃口下泄流量、泥沙输运、溃口冲刷、横竖向的侵蚀扩展以及溃口崩塌情况，建立一个研究逐渐局部溃坝的整体模型，并把该模型应用于唐家山堰塞湖凿渠导流的实例中，通过应用该模型计算的溃口下泄流量与实际观测的下泄流量进行比较，从溃口流量模拟层面上，验证了该模型的实用性。
（2）介绍瞬间整体溃坝问题下泄流量的峰值求解方法，利用有限体积法(FVM)离散求解浅水方程的Riemann解，应用CFD软件Fluent，分别就瞬间整体溃坝、经典的局部溃坝实例进行洪水模拟，并分别与Riemann解、国外模拟结果相比较，验证软件Fluent模拟溃坝洪水的可行性；再尝试使用软件Fluent模拟实际地形图下的溃坝洪水波形态；最后结合逐渐局部溃坝的整体模型和洪水模拟的相关工作，对坝址处溃口变化过程中的洪水进行模拟。
关键词：溃坝侵蚀极限平衡浅水方程洪水模拟
Abscract
With the peak utilization of hydropower resources has come in China.During this period, more and more dams is being built. If the dam burst, the people living in the downstream will face with hazards,so the research topic on dam burst risk analysis theory and assessment methods is very important to more and more hydrologists.
In this paper, from the basics to consider the dam-break , the study provides data on basic theory and critical for the research topic on dam burst risk analysis theory and assessment methods, The study of the dissertation in dam-break as follows:
(1) According to the current model of partial dam-break which changed gradually, based on the limit equilibrium theory in stability analysis of slopes，the force condition of the block avalanche soils is considered to improve the theory of slope stability analysis ，combined with breach formation changed with erosion and the upper reaches of the reservoir water level changed with time. The study create a new model of partial dam-break gradually , The model is applied to an instance of the Tangjiashan Lake, the model's usefulness is been proven through the flow of dam-break.
(2) The methods how to calculate peak flow of dam-break are introduced. Based on riemann problem, adopting finite volume method to discrete shallow water equation. Then the CFD software Fluent is applied to Simulate the dam-break water flow state, And to prove its correct by comparing the result of riemann problem or the results of the study abroad. At last, the work simulate dam-break flood wave combined with the new model of partial dam-break gradually.
Keywords: dam-break erosion limit equilibrium theory shallow water equation water flow state
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1 绪论
在当前的水利水电工程建设过程中，其水库和大坝安全、溃坝问题已成为建设者、管理者和政府部门十分关心的重要问题，大坝在给国家带来了巨大的社会和经济效益同时，由于种种原因，其中的一部分却存在着安全隐患，一旦失事，将会给下游地区带来巨大损失。
1.1 溃坝课题研究的背景及意义
建设大坝的主要目的是提高河道、库区的下游防洪标准，利用大坝拦截抬高的水能资源进行发电，提高库区周围以及下游地区的生活用水、工农业供水条件，以及改善河道的航运条件，但大坝一旦失事，下游将遭受不可预估的灾难。
2008年9月8日，山西省临汾市新塔矿业有限公司尾矿库发生溃坝事故，这次溃坝事故引起的下泄流量达到26.8万立方米，淹没区域面积达到30.2公顷，下游1500多米范围内的矿区办公楼、集贸市场以及部分民房都受到溃坝洪水波的影响，时间截止到9月19日夜，证实事故遇难人数已达262人1。然而在洪水年这种溃坝事件更是屡见不鲜的，如造成2.3万人伤生的“75.8”河南板桥、石漫滩水库溃坝事件，仍让人记忆犹新。据国外统计资料，堤坝溃决的风险主要集中于堤坝建成的50年起，而我国有很多堤坝都建于六、七十年代，就是说我国将迎来大坝溃决的高峰期。
土石坝在世界范围内不仅是历史最悠久，也是数量一直居于首位的坝型。据汝乃华(2001)的统计[1]，截止1986年底，在全球范围内15m以上的大坝共36235座，其中坝型为土石坝的数量居于首位，共29974座，占82.7%。由于土石坝数量的巨大，所以其在溃坝的数量上也远远多于其他坝型。在国外整理的溃坝案例数据库[2]中，一共收录了在世界范围内发生的1609个溃坝案例，其中土石坝的比例为66%，共1065个。土石坝按筑坝的构造又可进一步分为均质土坝、粘土心墙坝、面板堆石坝等，均质土石坝在土石坝应用中比较常见，其中土石坝溃决的案例中，均质土石坝占47%。在以上的溃坝案例基础上，曾有相关部门就针对1065例土石坝的溃坝原因1吕晓宇,藤军伟.谁该为这场灾祸负责—山西襄汾”9.8”特别重大尾矿库溃坝事故调查[J].劳动保护,2008.10.108
~109.
做了一定的分析归纳，具体的溃坝原因可归结于表1-1 土石坝溃决原因分布，可以很清楚的获知漫顶溃决是土石坝溃决的主要客观原因，所以研究土石坝的溃决机理针对溃坝课题就非常有研究价值。
表1-1 土石坝溃决原因分布2
土石坝溃决原因溃决案例数量百分比(%) 漫顶溃决437 41.0 质量问题442 41.5 灾害48 4.5 管理不当9 0.8 其他 6 0.6 不详123 11.6 总计1065 100.0
溃坝所造成的危害程度和范围，在很大程度上取决于坝体的溃决程度以及溃坝的发展过程，在研究溃坝问题的危害时，主要是研究溃坝洪水在下游某指定地点的流量过程线以及各处的水流形态，因为下游各时刻的流量大小以及水流形态直接影响到了溃坝洪水波在该地区引起的灾害程度。
下游的流量过程线直接由上游水库的库容情况、下游的河道情况以及大坝溃口的形态决定。溃决各时刻的水库库容可以通过一系列的观测获取，或者通过初始时刻的测量数据再结合水库上游来水和下泄流量的计算获知；下游的河道情况也可以通过一些水文资料获知，由于通常下游河道有一定的外观形状、土料属性，在溃决过程中变化不会太大，对溃决洪水的计算影响有限；这样大坝在溃决过程中的溃口形态研究，就成为了一个很重要的研究方向。
溃坝过程中溃口的变化程度和速度，很大程度上决定了溃坝洪水流量的大小及其洪水波的传播速度，这些都会影响到堤坝下游的洪水淹没速度、淹没范围区域和政府部门设定的危险时刻安全疏散时间，直接涉及到下游人民的生命财产安全。但目前关于溃坝机理课题的研究，还仍然处于初级阶段，计算精度不高。
2张利民, 徐耀, 贾金生. 国外溃坝数据库. 中国防汛抗旱, 2007(增刊) : 2~8
1.2 国内外研究介绍
曾在上世纪60年代，欧美国家已将溃坝研究提上日程，溃坝研究在欧美已得到相当多的重视，在上世纪90年代，随着世界范围内接二连三发生重大的溃坝事件，溃坝研究再一次引起欧美各国政府、水利工作者的关注。关注的重点主要集中于溃决过程研究与溃坝风险评估两个方面，研究的基础理论是基于以往的溃坝研究以及一些溃坝实测数据上的分析改进，目的是达到防患未然，进行堤坝的除险加固、休整扩建和溃决风险预案的设定，加强堤坝安全管理和提高堤坝设计精度。当前主要有欧共体的CADAM和IMPACT项目、美国国家大坝安全计划两家研究单位。
1.2.1 土石坝溃决模式介绍
在过去溃坝研究的四十多年里，土石坝溃决模型的研究已取得了一定的成果。研究土石坝的溃决模型主要有两类，一类是基于参数的模型，主要利用一些如溃口发展的最终宽度、最低底高程以及溃决历时等关键参数，通过简单的沿时间溃口形状有规律的变化来统计计算的，如溃口深度、侧向发展随时间的线性变化；还有一类模型是考虑了上游的水库蓄水信息、坝体结构参数、溃口发展速度等一系列数据，再通过迭代计算的方法模拟溃口变化，以达到溃决模型的研究。
第一类的代表性模型，就是由美国国家气象局D.L.Fread于1977年提出的溃坝洪水预报模型，然后经过几年的改进得到的DAMBRK洪水预报模拟[3]~[5]，该模型中主要介绍了溃口的发展模式、下泄流量的计算方法以及洪水的演进模型。针对溃口的发展模式，它主要通过溃坝案例中溃口发展的总历时、溃口的底高程、溃口的底宽以及溃口的边坡坡度等参数来模拟，是以溃坝的开始时刻和终了时刻的溃口形状为已知条件，以线性插值的方法模拟各个中间时刻的溃口形态，它通过以上四个参数可以模拟溃口形态分别为梯形、矩形、三角形，溃决模式是瞬间溃决还是逐渐局部溃决。图 1-1 DAMBRK模型溃口发展模式是以溃口形态是梯形，溃决模式是逐渐局部溃决的实例图，①为初始时刻的溃口形状，②为溃口的最终发展形状。
图 1-1 DAMBRK模型溃口发展模式
第二类模型，目前应用较多的是由OSMAN提出的溃口侵蚀扩展崩塌模型[6]~[10]，该模型主要考虑了溃口在溃坝水流侵蚀过程中的发展情况，从力学层面进行分析，综合考虑的因素比较多。图 1-2 OSMAN侵蚀崩塌模型，该图因为考虑到溃口形状的对称性，所以只展示了溃口的一半情况，①为初始时刻的溃口形状，②溃口侵蚀发展到某一阶段崩塌后形状，从图1-2上可以清晰的发现，该模型考虑到了水流侵蚀所引起的溃口双向的侵蚀变化。
图 1-2 OSMAN侵蚀崩塌模型
从这两类模拟方法很明显看出，第一类模型，模拟比较简单，对实际的数据需求比较少，运用起来比较方便，而且模拟的溃口形状各式各样，适用范围广，但是它在研究溃坝发展机理的过程中，是根据假定，没有足够的理论依据，很难得到稳定、准确的计算结果，所以不能让人信服，主要适用于洪水波模拟时的溃口简化研究；而第二类模型，通常是集合水文学、水力学、挟沙动力学以及土力学等学科知识，从应力层面上构建一个沿时间的溃决模拟过程，模拟需求的参数比较多，操作起来相对比较繁杂，有足够的理论依据，在理论层面上更有说服力。
1.2.2 目前溃坝水流模拟介绍
大坝溃决时，在溃口处可以明显的发现两种波形，一种是向上游库区传递，使库区水位突然下降的逆波，还有就是使下游河道水位突然上升的正波，该处的正、逆波统称为溃坝洪水波。溃坝洪水波因为突发性和不确定性，流态通常是相当复杂的，即同时可能存在连续流、临界流和不连续流三种状态，并且具有大梯度解。溃坝洪水波模拟研究为溃坝引起的坝址和下游河道下泄流量和水位过程线计算提供技术支持，是目前国内外水利工作者十分关注的研究课题。
（1）溃坝洪水控制方程
一维溃坝问题无源项浅水方程[11]为：
t x
??+=??U f 0 (1-1) 其中，h hu ??=????U 为守恒向量，2212hu gh hu ????=??+??f 为通量，h 为水深，u 为流速，g =9.81 m/s 2为重力加速度。
二维溃坝问题常用浅水方程描述[12][13]：
t
?+??=?U F S (1-2) 其中，x y h hU hU ????=??????U 为守恒向量，T (,)=F G H 为通量张量，2212x x x y hU gh hU hU U ??????=+??????
G ，2212y x y y hU hU U gh hU ??????=????+????
H ；000()()x fx y fy gh S S gh S S ????=????????S 为源项，0x b S x ?=??和0y b S y ?=??分别为x 、y
方向的底坡斜率，fx S =
和fy S =分别为x 、y 方向的摩阻
斜率；h 为水深；U x 、U y 分别为x 、y 方向的流速；b 为河底高程；n 为糙率；g =9.81 m/s 2为重力加速度。
（2）溃坝洪水数值模拟求解离散方法
浅水波方程作为溃坝洪水控制方程，由于是以连续方程、动量方程为理论依据满足守恒性，属于非线性的双曲型守恒律组。在求解该类方程时初始情况是间断还是连续的，都可能求解出大梯度解，在洪水波模拟上就是出现激波或水跃的情况。当前进行溃坝洪水波模拟，有限差分法、有限体积法等数值求解方法均得到了广泛的研究和应用。
有限差分法（Finite Difference Method，FDM）[14]是离散求解偏微分方程数值最为常见的方法，在溃坝洪水波数值模拟中也得到了广泛的研究和应用。有限差分法的出发点是把复杂的微分方程离散化为差分格式，用有限个节点来代替整个微分的求解区域，然后通过运用泰勒定理将微商用差商近似，把上述微分形式的溃坝方程组离散为有限差分方程组，进而求解各个节点上的数值解。有限差分格式包括中心差分格式、右偏心格式和左偏心格式。Lax和Friedrichs通过加入二阶人工粘性项，使不稳定的中心差分格式成为稳定格式，但最终导致激波难以准确捕获。有限差分法的优点在于数学概念清晰，整个评估的分析理论和方法体系已趋于健全，且易于通过计算机实现求解。但同时有限差分法也存在比较大的缺陷，因为当计算域的物理边界比较复杂时，这时在进行差分处理时就不好操作，通常使用网格阶梯化，导致差分格式描述的边界难以精确地等同实际边界，从而较大程度地影响了计算精度。
有限体积法（Finite V olume Method，FVM）是由S.V. Patankar和D.B. Spalding （20世纪70年代）[15]提出的数值求解方法，是求解类似于溃坝洪水控制方程的双曲型守恒律组的一个较为有效的方法[16]，正因如此，有限体积法在近些年被广泛应用于溃坝洪水波的模拟上。有限体积法对计算域划分有别于有限差分法，其划分的控制单位是连续、不重叠的，通过对溃坝洪水波中每个控制单位进行积分计算，把整个计算域转化为离散方程组，在求解过程中通过求解数值通量来替代不断变化的控制单元变量值。按有限体积法离散后的单元数值取法，可分为变量定义在单元中心处的中心格式和定义在单元顶点处的顶点格式。有限体积法和有限差分法之间最大的区别在于变量值得选取，前者计算的变量为控制单元的平均值，而后者计算的变量为设定节点位置的近似值。由此很容易获知，有限体积法相对于有限差分法，守
恒性更加明显，所以其在捕获激波上也更有优势。此外，有限体积法在处理复杂几何边界问题上具有较大的优势，因为有限体积法可以离散化为各种各样的非结构化网格。基于Lax Wendroff格式、Godunov格式、TVD格式[17]、WENO格式[18]等计算格式构造的有限体积法，在数值稳定性、精度、效率、收敛性、激波捕获能力上各有优势。
1.2.3 溃坝课题的研究发展趋势
目前国内外的溃坝研究已经获得相当多的成果，例如美国的溃坝洪水模型DAMBRK、荷兰的MIKE系列以及丹麦的DHI模型，都已经应用于实际研究与预测工作中了，但是仍然还有很多问题在这里没有被解决，而改进目前的模型，让它更符合实际情况、满足实际的工程需要，为防洪、避险设计提供更为有力的技术支持，就成为目前研究溃坝课题的当务之急了。依据现在国内外的研究现状，以下几个方面的改进应该成为国内外溃坝课题研究的前进方向[19]~[21]。
（1）改进和完善逐渐局部溃决模型
目前国内的溃坝研究，主要集中于瞬间全溃的情况，整个问题的计算比较方便，所涉及的资料比较少，这也源于溃坝资料稀缺的现实，但是从有限的资料也可以获知瞬间全溃的模拟精度比较低，实际应用受到局限；而逐渐局部溃坝模型与实际情况能比较好的吻合，能够比较好的模拟这个溃决过程，所以逐渐局部溃决模型必然会成为研究的重点，但是目前的逐渐溃决模型也是建立在比较简化条件下的，所以如何完善、吻合实际溃决条件来研究逐渐溃决模型就是一个重要的研究发展方向。（2）完善和发展溃坝洪水波模拟的基本理论
目前在模拟溃坝的溃口水流形态，主要集中于模拟静态的边界条件，如全溃的坝址水流模拟，这样的假定与实际的溃决时刻，流体、固体边界相互耦合的变化实际就不太吻合，存在比较大的缺陷和不合理性，所以研究动态边界和溃坝水流的耦合情况，就会成为溃坝洪水波模拟的前进方向。
（3）开发高精度、效率的三维溃坝模型并实现模拟的软件化和可视化目前由于研究的理论技术等等原因，一、二维的溃坝模型是现在的研究重点，
但三维的溃坝模型，不仅仅更加接近实际的情况，而且它也完全可以使用去模拟一、二维的瞬间、局部溃坝情况，所以开发三维溃坝模型就成为溃坝软件化、系统化的一个发展趋势，而利用图像处理技术，实现溃坝问题可视化的动态演示，就能使问题更加直观、形象的显示出来，这样理所当然会降低软件使用的技术门槛、提高溃坝系统软件的可用性。
1.3 本文的研究介绍
结合溃坝课题的研究现状与发展趋势，下文将在完善和改进溃坝发展机理和溃坝洪水波模拟上下功夫，将朝实用、准确以及计算简化的方向研究，以下主要按溃坝机理和溃坝洪水波模拟两方面简要介绍研究内容。
在研究溃坝机理中，本文采用OSMAN的侵蚀崩塌溃决模型为原型，结合挟沙动力学、土力学、水力学基础知识，按照更加贴切于实际的情况来模拟逐渐局部溃决机理。OSMAN的侵蚀崩塌模型中，在崩塌理论推导时，过于简化，忽略了溃口边坡内外水压力的影响，并且假定溃坝边坡在一次崩塌后，按照第一次相同的角度平衡崩塌，并不考虑崩塌土体的冲沙时间，使模型过于粗糙；在本文的研究中，首先结合土力学知识，来考虑崩塌土体内外水压力对稳定的影响，其次采用NEWTON迭代公式，解决OSMAN关于多次求解崩塌角度不易的问题，再者结合输沙模型，来考虑崩塌土体的冲沙时间问题，而且整个的研究过程，结合了各时刻上、下游的水位变化所引起的计算差异。
就溃坝洪水波的模拟，考虑到目前国内的研究主要集中于有限体积法、有限差分法和有限元法的离散方法，这几种模拟方法各有优缺，但是模拟起来相对都比较复杂。在本文中，采用软件模拟来解决这方面的问题，CFD软件Fluent模拟溃坝洪水波应该是一种新模拟方式的尝试，这里考虑到Fluent模拟的精确性，以及通过验证的可靠性，在国内文献中首次使用其进行溃坝洪水波模拟，这也考虑到了溃口洪水波模拟仅局限于坝址比较小的区域，所以精细模拟非常必要，还有就是在文章中，溃坝洪水波的模拟采用了实际地形图情况下的水流形态模拟，这些随着计算机技术的日新月异，在日后必然可以使用于大场景、更为复杂地形的精确模拟。
2 瞬间整体溃坝研究
瞬间整体溃坝是溃坝的一种重要形式，也是最古老、最简单的溃坝问题，是研究大坝逐渐局部溃决的一个基础问题，而且在一些实际的案例中，研究瞬间整体溃坝，也已经能比较好的满足计算要求，因为一些小型堤坝通常会在几分钟，甚至更短的时间里溃决、崩塌，被洪水冲刷殆尽，所以研究瞬间整体溃坝是有必要的。
2.1 瞬间溃坝的峰值求解介绍
在研究溃坝问题时，溃坝坝址处的流量计算是一个重要的问题，而坝址处波峰流量的计算，就尤为重要，也是最受关注和研究的最为频繁的问题，因为波峰流量的确定对下游灾害的预测评估，起到重要的作用，而它的结果研究也很丰富，以下介绍几种波峰流量确定的方法。
2.1.1 统一公式法
统一公式法，由谢任之提出，就是形成一个统一性的公式[22]，针对解决溃坝洪水波在三种流态中水流流量随时间的结果，是以基本的水力学方程为理论基础，提出一些简化计算的假定，进行理论推导。
溃坝洪水波的三种流态，连续流、临界流和不连续流，如图 2-1 三种波流形态。
图 2-1 三种波流形态[22]
在推导溃坝流量公式时，统一公式的基本理论来源于流量连续方程与动量连续方程，基本假定有：
（1）过水断面的压力呈静水压力分布；
（2）把不恒定的溃坝问题假定为恒定流问题处理；
（3）过水断面流速分布对波的传播无实质性的影响；
（4）横断面的水面为平面，没有震荡；
（5）河道底部的平均坡度很小；
基本理论依据在考虑假定的条件下，针对连续波流进行推导，可以通过图 2-2 统一公式计算模型，使用流量连续方程、动量连续方程。
图 2-2 统一公式计算模型[22] 流量连续方程：
2222u x h x u x h x h u h u h x x x x x t ?Δ?Δ?Δ?Δ????????????++=Δ??????????????
??????? (2-1) 动量连续方程：
()()()22222222221222X f x x u h u h u h u h ghS x x x h x h x g h h x x ghS x uh x t
ρρρρρρ?Δ?Δ?
????
?++Δ+?????????????????Δ?Δ??+?????????
???????Δ=Δ? (2-2) 在实现波峰流量计算时，它与实际的坝址基本形状、坝体溃决时刻的下游水位以及上下游的流态情况有关，具体的实现流程可参见图 2-3坝址波峰流量计算流程图。
图 2-3坝址波峰流量计算流程图
计算流程图中涉及的公式如下：
20
H a H =
(2-3) 0m m H H β= (2-4) 202F u u F
= (2-5)
2
m
m
β=
??
??
(2-6)
(
()
2
02
211121
11
m
m
m m m m m m
c m c m c m
u u m
a a a
gH
β
βββ++++
??
??
?+
??
??
??++=
??
??
??
(2-7)
(
()
2
02
211121
11
m
m
m m m m m m
m m m
u u m
a a a
gH
β
βββ++++
??
??
?+
??
??
??++=
??
??
??
(2-8)
m
m
m
β
λ
?
=×
(2-9)
21
1
m
m
m
λ
+
?
=
??
??
(2-10)
3
2
m
Q B
λ
= (2-11)其中，H0、H2为上下游水头，u0、u2为上下游初始流速，B0为溃坝有效宽度，m为溃坝形状系数，a c为考虑u0且考虑淹没的临界系数，a c′为不考虑u0考虑淹没的临界系数，a为下游上游水头比，βm为溃坝坝址水头与上游水头比，λ为流量计算系数，Q为溃坝坝址的峰顶流量。
计算提示：图 2-3坝址波峰流量计算流程图的试算可以通过二分法求解，因为该情况下两个系数[]
,0,1
c m
aβ∈。
2.1.2 波额相交法
波额相交法，即为堰流流量与逆波波额流量相交法[23][24]，它的基本原理为，可以把溃坝洪水波在坝址处的下泄行为认为是宽顶堰出流，同时又认为溃坝坝址处的下泄流量，其是源于坝上游所形成具有一定速度的逆波的波额流量补给的，直接受逆波运动所产生的流量控制，故溃坝波峰流量只有同时满足这两个规律，才能产生。
可以从图 2-4 坝址溃坝时刻水流状态来加深该理论的理解。
溃坝坝址处洪水流量计算的公式，可采用宽顶堰泄流公式为
32
Q= (2-12)
10
其中，Q1为溃坝坝址处按宽顶堰法的下泄流量，m为宽顶堰流量系数(在此一般采用0.385)，B为瞬间溃坝的溃口宽度，H0为堰上水头，g为重力加速度。
图 2-4 坝址溃坝时刻水流状态[23]
从溃坝坝址上游的逆波补给考虑，可参见图 2-5逆波流量计算示意图、图 2-6溃坝坝址溃口示意图，逆波补给的流量计算公式为
图 2-5逆波流量计算示意图[23]
图 2-6溃坝坝址溃口示意图[23] 023
Q u F Q =?Δ+2 (2-13) Q Q =12 (2-14)
0u V =? (2-15)
其中，Q 2是按逆波流量计算的下泄流量，u 为逆波的波速，ΔF 为溃坝洪水的过水断面面积，Q 0为溃坝初始时刻溃口处的过流流量，V 0为溃坝前的上游行进流速，H 为坝高或者溃坝前的库区水深。
根据波额相交法的基本原理，计算溃坝最大流量的公式可归结于如下
Q Q =12 (2-16)
023
u F Q =?Δ+ (2-17) 2.1.3 修正宽顶堰计算公式
修正宽顶堰计算公式[25]，是目前使用的比较广泛的溃坝流量计算公式，该公式是源于Sigh 和Scarlatos 等水利研究人员的实验观察。公式假定了溃坝溃口的形状是类似于梯形，并且在整个计算中考虑到了上游的库区水流的行进流速和下游水位对泄流的影响，结合上游的水位变化，可以综合考虑各个时刻的溃口泄量，获取其中的溃坝流量峰值，也就相当容易，正因为通过该公式能获取连续时间的溃坝泄量，所以该公式也广泛应用于目前逐渐溃坝的研究中。
1.5
2.528[()]315
v s s i i b d b b Q c k c b h -h z(h -h )=+ (2-18) 210.0232i v 2d i bm i b Q c B (h -h )(h -h )
=+ (2-19) 3127.8max(0,(0.67))s k R ′??＝ (2-20)
其中，Q b 是溃口的下泄流量，Q i 为初始时刻的下泄流量，c v 是行进流速的修正系数，k s 是淹没系数，c d 是流量系数，b s 、h b 分别是随溃口发展的某时刻底部宽度、高程，h i 是相应时刻上游水位高程，z 是梯形溃口的边坡坡度，B d 是河谷宽度，h bm 是溃口发展的最终底高程，R ′是淹没影响系数。
通过上面的修正宽顶堰计算公式，结合库容和水位关系，可以求解出整个溃决过程的溃口流量曲线，然后可以从中获取Max(Q b )，即为溃坝的波峰流量。
以上的三种方法代表三种类型，分别是圣维南方程、波额相交法以及修正公式，他们与多种实验获取的经验公式，是计算溃坝峰顶流量的主要形式，也是目前研究溃坝水流的一个基础。
2.2
瞬间溃坝的水流模拟 2.2.1 一维平底浅水方程（准确Riemann 解）
第一章绪论中涉及的一维浅水波方程公式(1-1)，属于双曲线守恒律组，具有守恒性质，其对应的Riemann 问题[26][27]提法为： 0,0(0,),0l r t t x x x x ??? +=>???? ???
U f 0U U U (2-21) 在x-t 平面上，Riemann 解中包括两类波，一类为激波，另一类为稀疏波，这两类波可以两两组合，就有4种波型组合情况，可能的波型组合如图 2-7 一维浅水方程Riemann 解4种可能波形结构所示：
图 2-7 一维浅水方程Riemann 解4种可能波形结构[11] 如图 2-7 一维浅水方程Riemann 解4种可能波形结构，两个波把初始的两个常状态区分割为三个状态区，如图 2-8 一维浅水方程Riemann 解结构所示。
图 2-8 一维浅水方程Riemann 解结构[11] 其中左、右两个状态区的状态分别为初始的左、右状态值(即U l 和U r )，中间的状态区的值(U m )由Riemann 解结构确定，即中间的状态区的值(U m )与其相邻状态区的状态(U l 或U r )存在某种关系，该关系由两个状态区之间的波型决定，即激波或稀疏波。对式（1-1）进行特征分析，可得如下关系：
（1）假设U m 与U l 通过稀疏波连接，则有关系如下：
2m l u u =+ 和 m l h h ≤ (2-22)
（2）假设U m 与U l 通过激波连接，则有关系如下：
(
m m l l u u h h =??和 m l h h > (2-23) （3）假设U m 与U r 通过激波连接，则有关系如下： (
m r m r u u h h =+? 和 m r h h > (2-24) （4）假设U m 与U r 通过稀疏波连接，则有关系如下：
2
m r u u =?? 和 m r h h ≤ (2-25) 定义
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
(,)(m m m m if h H h H h H if h H ??????
≤= ? > (2-26)
其中，r l h h H or =。则可定义关于h m 的函数： ()(,)(,)()()()0
m m m r r l l
m m r r l l h h h h h u u u u u u u u φ??=++?=?+?+?= (2-27)
通过对)(m h φ进行分析，可得：
()()()()()()min max min max min max 1:
02:
0:0Case H H Case H H Case H H φφφφφφ ≤≤ ? ≤≤ ? 3
≤≤ ? 两个激波一个激波和一个稀疏波两个稀疏波 其中，H min =min （h l ，h r ），H max =max （h l ，h r ）。因此，由初始值h l 、h r 可确定两个波的波型，继而可得到关于h m 、u m 的两个方程，从而可以求解出h m 、u m 。求解过程可通过牛顿迭代法实现，其迭代初值可通过双稀疏波假设获得，即假设两个波均为稀疏波，则由(1)、(4)有：
22m
l m r u u u u ????? =+? =?? (2-28) 因此可得：
211[)]2(m r m l h u g u u ?????
=? =+ (2-29)
此外，两个波的波速[28]可由下式计算：
0min(00m l l m m l l l r
l u if h h s u u if h h u if
h ??????? >>= ?? <≤ ? = (2-30)
0max(0 0r m r r r r r l
u if h h s u u if h h u if h ???????+ >>= <≤ + = (2-31)
其中，如图 2-8 一维浅水方程Riemann 解结构所示，s l 、s r 分别为左、右波的波
溃坝洪水计算
FCD13030 FCD 水利水电工程初步设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 水利水电勘测设计标准化信息网 1997年8月 1
水电站技术设计阶段溃坝洪水计算大纲范本 主编单位: 主编单位总工程师: 参编单位: 主要编写人员: 软件开发单位: 软件编写人员: 勘测设计研究院 年月 2
目次 1.流域及工程概况 (4) 2.设计依据 (4) 3.基本资料 (5) 4.计算原则 (7) 5.溃坝计算方法及内容 (8) 6.溃坝洪水计算成果及分析 (10) 7.应提供的设计成果 (11) 3
1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社； (2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977 4
水灾对城市会带来哪些危害
水灾对城市会带来哪些危害 随着我们科技的发达，我们生活条件越来越好了，但是随着我们的改进，也破坏了很多我们大自然原有的一些生态环境，所以近些年来，大自然给我们带来了很多的无情的伤害。 1、对农业的影响 严重的暴雨洪水常常造成大面积农田被淹、作物被毁，致使作物减产甚至绝收。1950年～2000年的51年中，全国平均农田受灾面积937万hm2，成灾523万hm2。 2、对交通运输的影响 铁路是国民经济的动脉。而中国不少铁路干线处于洪水严重威胁之下，在七大江河中下游地区，有京广、京沪、京九、陇海和沪杭甬等重要铁路干线，受洪水威胁的铁路长度1万多km，西南、西北地区铁路常受山洪泥石流袭击，这些地区的铁路干线为山洪泥石流高强度多发区。
3、对城市和工业的影响 城市人口密集，是国家政治经济文化中心，工业产值中约有80%集中在城市。中国大中城市基本沿江河分布，受江河洪水严重威胁，有些依山傍水的城市还受山洪、泥石流等灾害的危害。 洪水灾害不仅带来巨大的经济损失，而且对人类的生存环境也会造成极大破坏。这种对环境的破坏主要表现为以下四个方面。 1、对生态环境的破坏。 水土流失问题是中国严重的生态环境问题之一，而暴雨山洪是主要的自然因素。 2、对耕地的破坏。
洪水灾害对耕地的破坏，主要是水冲沙压、破坏农田。如1963年海河大水，水冲沙压造成失去耕作条件的农田达13万余hm2。黄河决口泛滥对土地的破坏更为严重，每次黄河泛滥决口都使大量泥沙覆盖延河两岸富饶土地，导致大片农田被毁。 3、对河流水系的破坏。 中国河流普遍多沙，洪水决口泛滥致使泥沙淤塞，对河道功能的破坏极其严重，尤其是黄河泛滥改道，对水系的破坏范围极广，影响深远。 4、对水环境的污染。 洪水泛滥对水环境的污染，主要是造成病菌蔓延和有毒物质扩散，直接危及人民的身体健康。
溃坝洪水演进的理论分析——读书报告
堤坝溃决洪水演进的理论分析 摘要：崩滑堵江事件在世界范围内，尤其在山区广泛存在。每年因为类似事件 的发生都会至少造成数以千万计人的生命财产受到不同程度的威胁及伤害，崩滑堵江事件及其灾害链已严重影响人类的工程经济活动。因此对于堤坝溃决洪水的演进分析便显得尤为紧迫。本文对洪水演进进行了理论分析，得出了相关结论，为日后的工程实际活动很好地提供了理论指导。 关键词：堤坝溃决；洪水演进；理论分析 Theoretical analysis of flood routing after dam break The natural damming of rivers by landslides is a significant hazard in many areas. Landslide damming is particularity common in mountainous regions.Every year,related events have caused at least tens of millions of people's life and property being threatened and damaged.Debris blocking river events and disasters chain has serious impact on human engineering activity.So it’s necessary to carry on theoretical analysis of flood routing after dam break.This paper has worked on the theoretical analysis,related conclusions have been drawn,which could well provide a theoretical guidance on further engineering practical activity. Key words: dam break;flood routing;theoretical analysis 1.研究目的与意义 崩滑堵江形成的天然堵江(堆石)坝高几米至几百米,其最大坝高比目前世界上已建、在建或拟建的人工土石坝均高;堰塞湖体积从几十万方至上百亿方,大者足以与人工水库相媲美;存在时间由几十分钟至上千年;溃坝后形成的洪水异常凶猛,洪峰高几米至几十米,演进过程中造成严重灾害[6]。 因此, 认识掌握堤坝溃决机理并对堤坝溃决过程进行模拟, 对于建立堤坝溃决的早期预警体系、人员紧急疏散预案和基于风险的堤坝设计方法等都具有重要意义.对于洪水演进进程作理论研究与分析，旨在了解整个发生过程，为实际发生的工程事件提供理论支撑。 2.国内外研究动态
粘土斜墙土石坝本科毕业设计
粘土斜墙土石坝本科毕业设计 本科毕业设计 粘土斜墙土石坝 1.综合说明 1.1枢纽概况及工程目的 某水库工程是河北省和水利部“八?五”重点工程建设项目之一。该工程是以供水、灌溉、发电、养殖等综合利用为主的大型控制枢纽工程。青龙河流域水量充沛,控制流域面积6340km2,,多年平均径流量9.6亿m3,是滦河流域较大的一条支流。但由于降雨、径流的年际年内分配极不均匀,必须修建大型控制工程调节水量,丰富的水资源才能得以充分开发利用。 水库按满足秦皇岛市生活、工业用水和滦河中下游农业用水的需要设计,工程规模是:正常蓄水位141 m,调节库容7.09亿m3,水库库容系数0.77,水量利用系数为70%。坝后式电站装机容量20Mw。 根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12-78的规定,一期工程为二等工程,大坝为II级建筑物,正常应用洪水为100年一遇,非常运用洪水为1000年一遇。辅助建筑物按Ⅲ级设计,临时建筑物按Ⅳ级设计。 1.2水库枢纽设计基础资料 1.2.1地形、地质 1地形:见1:2000坝址地形图。 2库区工程地质条件。
水库位于高山区,构造剥蚀地形。青龙河侵蚀能力较强,沿河形成不对称河谷,由于构造运动影响,河流不断下切,形成岸边阶地、陡岸。 流域内地形北高南低,平均高程与500m,最高峰海拔1680m。河道蜿蜒曲折,河谷宽度400~100m不等,河道比降1/400~1/600。 库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右,库区左岸非可溶性岩层分布广泛,其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小,也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸,从隔水层分布、熔岩发育情况分析,水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析,水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。库区外岩层抗风化作用较强,库岸基本上是稳定的。 3坝址区工程地质条件 位于坝区中部背斜的西北,岩层倾向青龙河上游,两岸山体较厚。河床宽约300米,河床地面高程85m,河床砂卵石覆盖层平均厚度5?7米,渗透系数K1×10-2厘米/秒。 水库坝址选在青龙河下游的山谷河段上,共选出2条坝线,经过比较,确定第一坝线,出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层,岩石坚硬、构造简单、渗透性小。坝址区为剥蚀??中低山地形,河流经坝址处急转弯向北流向下游,由于受乔麦岭背斜控制,岩层倾向上游,呈单斜构造状。 坝线区河谷呈不对称“U”字形,较开阔。右岸下游形成半岛状,因河流侧向侵蚀,使右岸形成陡壁,近于直立,已查明的小段层有6-7条,软弱夹层有13条;左岸山坡平缓,覆盖着31m厚的山麓堆积物,有断层一条。河床坝基岩石构造较为发育,开挖揭露出断层40余条,其中相对较大的有10多条。
工程初步设计阶段溃坝洪水计算大纲
工程初步设计阶段 溃坝洪水计算大纲 1 流域及工程概况 2 设计依据 2.1 有关本工程的文件 (1) 设计任务书； (2) 可行性研究报告； (3) 可行性研究报告审查文件。 2.2 主要规范 (1) SL 44－93 水利水电工程设计洪水计算规范； (2) DL/T5015－1996 水利水电工程水利动能设计规范； (3) SD 138－85 水文情报预报规范； (4) DL/T5064－1996 水电工程水库淹没处理规划设计； (5) DL 5021－93 水利水电工程初步设计报告编制规程。 2.3 主要参考资料 (1) 谢任之，溃坝水利学，山东科学技术出版社；
(2) 唐友一，溃坝水流状态计算方法的探讨，水利水电技术，1962年第4期； (3) 美国天气局，溃坝洪水预报程序DAMBRK及用户指南，水电部南京水文水资源研究所，1987年11月； (4) 山西省水利勘测设计院，水利动能设计手册，水库溃坝计算，1983年； (5) 水电部十一局研究院，土坝溃坝流量计算方法的研究，1977年6月； (6) 天津勘测设计院，孙国洁等，溃坝洪水计算国内外概况； (7) 水电部四川勘测设计院，大中型水电站水能设计第十五章，溃坝流态计算，1977年1月； (8) 黄委会科研所，溃坝水流计算方法初步探讨，水利科技情报，1976年9月； (9) 彭登模，溃坝最大流量及溃坝流量过程计算的体会及建议，人民长江，1965年第5期。 3 基本资料 3.1 地形资料 (1) 水库及下游河道地形图； (2) 坝址横断面图； (3) 下游河道纵横断面资料。 3.2 水库库容曲线 收集水库原始库容及运行若干年后的剩余库容曲线。 水库库容曲线 表 1
基于对溃坝洪水计算的分析
基于对溃坝洪水计算的分析 [摘要]兴修水库，对防洪、灌溉、发电、航运、养殖都起着很大的作用，一般情况下，必须而且可以确保大坝的安全。但是，由于某些特殊原因，例如战争、地震、超标洪水、大坝的施工质量不佳，地基不良及水库调度管理不当等，都会使坝体突然遭到破坏，而形成灾难性的溃坝洪水，给下游带来极其严重的危害。因此，研究和预估溃坝洪水，对于合理确定水库的防洪标准和下游安全措施是非常必要的。 【关键词】洪水；计算；分析 1.前言 溃坝可分为瞬时全溃、部分溃和逐渐全溃。不过，由于导致溃坝的因素甚为复杂，难于事先全面考虑，从最不利的结果着想，可以认为溃坝是瞬时完成的。因此，以下仅对瞬时全溃或部分溃的情况进行讨论，所谓全溃是指坝体全部被冲毁；部分溃则指坝体未全冲毁，或溃口宽度未及整个坝长，或深度未达坝底，或二者兼有的情况。 实验表明溃坝水流的物理过程，如图1所示，溃坝初期，库内蓄水在水压和重力作用下，奔腾而出，在坝前形成负波，逆着水流方向向上游传播，称为落水逆波；在坝下形成正波，顺着水流方向向下游传播，称为涨水顺波。由于波速随水深而增加a，所以落水逆波前边的波速总大于后面的波速，使其波形逐渐展平；坝下游涨水顺波的变化正相反，因为后面的波速总大于前面的波速，于是形成了后波赶前波的现象，使波额变陡，成为来势凶猛的立波。例如，1928年美国圣弗兰西斯科坝失事，下游2.2km处观测得波额高达37m，万吨大的混凝土巨块都被冲走，不过，经过一段河槽调蓄及河床阻力作用之后，立波逐渐坦化，最终消失。图2示意地表示出一次溃坝洪水在坝址及下游各断面的流量过程线，从图上可以看出，坝址处峰形极为尖瘦，溃坝后瞬息之间即达最大值，然后随时间的推移而急速下降，呈乙字形的退水线。随着溃坝洪水向下游的演进，过程线逐渐变缓。 1.坝址断面（第I断面）； 2.坝下游第II断面； 3.坝下游第III断面； 4.坝下游第IV断面。 根据对溃坝水流物理过程的试验研究，曾提出许多关于溃坝流量过程计算方法及其向下游传播的演算方法，其中有些在理论上是比较严密的。但这些方法计算工作量大，资料条件要求高，限于溃坝的边界条件难以定准，其计算成果的精度并不一定高。因此，对于中小水库，多采用具有一定精度、且较为简便的半理论半经验公式或经验公式，计算坝址处溃坝最大流量及其向下游的传播。 2.坝址处溃坝最大流量的计算 调查溃坝的情况表明，中小水库的土坝、堆石坝短时间局部溃的较多，刚性坝（如拱坝）和山谷中的土坝容易瞬间溃毁，为安全计，对于设计情况可考虑按瞬间溃坝处理，以瞬间全溃及局部溃的最大水流理论为指导，在总结国内外各种计算方法的基础上，对所做600多次试验资料综合归纳，得到了适合于瞬间全溃或局部溃的坝址处溃坝最大流量计算公式。经使用200多组溃坝试验记录和实际的溃坝资料，对该公式和国内外的其他公式进行检验，表明该公式适用条件广、计算精度高，误差均不超过20%。 Qm=0.27√g（L/B）1/10（B/b）1/3b（H-K’h）3/2 （1）
虞江水利枢纽工程设计——斜心墙土石坝方案设计任务书
C H A N G C H U N I N S T I T U T E O F T E C H N O L O G Y 毕业设计任务书 论文题目：虞江水利枢纽工程设计 学生姓名：何爱明 学院名称：水利与环境工程学院 专业名称：水利水电建筑工程 班级名称：水电1031 学号： 1006321125 指导教师：冯隽 教师职称: 研究生 学历：硕士 2013年 3月 20 日
长春工程学院 毕业设计任务书
注：任务书中的数据、图表及其他文字说明可作为附件附在任务书后面，并在主要要求中标明“见附件”。
附件：工程概况 1 流域概况 虞江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约122公里，流域面积2558平方公里，在坝址以上流域面积为780平方公里。 本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚，两岸有崩塌现象。 本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的20％，林木面积约占全区的30％，其种类有松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。 2 气候特征 2.1 气温 年平均气温约为12.8度，最高气温为30.5度，发生在7月份，最低气温为-5.3度，发生在1月份。 表1 月平均气温统计表（度） 表2 平均温度日数
2.2 湿度 本区域气候特征是冬干夏湿，每年11月至次年和4月特别干燥，其相对湿度为51～73％之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为67～86％。 2.3 降水量 最大年降水量可达1213毫米，最小为617毫米，多年平均降水量为905毫米。 表3 各月降雨日数统计表 2.4 风力及风向 一般1—4月风力较大，实测最大风速为19.1米／秒，相当于8级风力，风向为西北偏西。水库吹程为15公里。实测多年平均风速14m/s。 3 水文特征 虞江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直至次年五月。 虞江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为700秒立米，而最小流量为0.5秒立米。
水灾对城市带来的影响有哪些
水灾对城市带来的影响有哪些 说起自然灾害，给我们的心理带来了很大的恐惧。因为近几年来经常发生一些各种各样的自然灾害，大大小小的都有，也出现了很多的伤亡，那么我们就应该多加了解自然灾害安全小知识，这样在发生意外时，我们能更好的去处理这方面事情，减少伤害，减少了死亡。洪水灾害的影响主要表现在如下两个方面。 一、洪水灾害对国民经济的影响 洪水灾害对国民经济的影响主要体现在以几个方面。 1、对农业的影响 严重的暴雨洪水常常造成大面积农田被淹、作物被毁，致使作物减产甚至绝收。1950年～2000年的51年中，全国平均农田受灾面积937万hm2，成灾523万hm2。
2、对交通运输的影响 铁路是国民经济的动脉。而中国不少铁路干线处于洪水严重威胁之下，在七大江河中下游地区，有京广、京沪、京九、陇海和沪杭甬等重要铁路干线，受洪水威胁的铁路长度1万多km，西南、西北地区铁路常受山洪泥石流袭击，这些地区的铁路干线为山洪泥石流高强度多发区。因洪灾造成铁路中断、停止行车的事故是很严重的，1954年大洪水中，作为南北大动脉的京广铁路就曾中断运行100d。 中国公路网络里程长，水灾造成公路运输中断的影响遍及全国城乡各个角落。随着公路建设迅速发展，水毁公路里程也成倍增加，中国所有山区公路都不同程度受山洪、泥石流的危害，西部10余条国家干线，频繁受到泥石流、滑坡灾害。川藏公路沿线大型泥石流沟就有157条，每年全线通车时间不足半年。 3、对城市和工业的影响 城市人口密集，是国家政治经济文化中心，工业产值中约有
80%集中在城市。中国大中城市基本沿江河分布，受江河洪水严重威胁，有些依山傍水的城市还受山洪、泥石流等灾害的危害。中国600多座城市中，90%有防洪任务。20世纪90年代以来，中国城市化进程显著加快，大量人口从内地涌向沿海沿江城市，城市面积迅速扩张，新扩张的城区往往是洪水风险较高而防洪能力较低的区域。由于城市资产密度高，对供水、供电、供气、交通、通讯等系统的依赖增大，一旦遭受洪水袭击，损失更为严重。统计数据表明，一些经济较发达的沿海省份，城市与工业的水灾损失已经占到水灾总损失的60%至2000年，全国水土流失面积356万km2，约占国土面积的37%，每年土壤流失量约50亿t，大量泥沙淤积在河、湖、水库中，同时带走大量氮、磷、钾等养分。水土流失危害不仅严重制约着山丘区农业生产的发展，而且给国土整治、江河治理以及保持良好生态环境带来困难。 2、对耕地的破坏。洪水灾害对耕地的破坏，主要是水冲沙压、破坏农田。如1963年海河大水，水冲沙压造成失去耕作条件的农田达13万余hm2。黄河决口泛滥对土地的破坏更为严重，每次黄河泛滥决口都使大量泥沙覆盖延河两岸富饶土地，导致大片农田被毁。 3、对河流水系的破坏。中国河流普遍多沙，洪水决口泛滥致
土石坝-开题报告
毕业设计（论文）开题报告 题目南沟门水库枢纽布置 及粘土心墙坝设计 专业水利水电工程 班级工113 学生胡健 指导教师王瑞骏 2015 年
一、毕业设计(论文)课题来源、类型 根据专业培养要求和毕业设计的目的，本设计的课题来源于南沟门水库枢纽的工程实际,本设计的课题类型属于设计类。 二、选题的目的及意义 1.选题目的： (1) 本设计主要解决南沟门枢纽布置，以及粘土心墙坝的设计； (2) 培养综合运用所学的基础理论，专业知识和掌握基本技能，创造性的分析和解决实际问题的能力；培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，全面提高综合素质，培养出具有水利水电工程规划、设计、施工和管理能力的全面人才。 2.选题意义： (1) 南沟门水利枢纽主要向延安石油化学工业基地及当地城乡生活用水，改善灌溉条件，并利用供水进行发电；南沟门水库工程工程位于陕西省延安市黄陵县境内，由葫芦河南沟门水库、洛河引洛入葫马家河引水枢纽和输水隧洞三部分组成，该水利枢纽工程为Ⅱ等大（2）型工程，其永久泄水建筑物导流泄洪洞、溢洪道按2级建筑物设计，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为5000年一遇。南沟门水库位于洛河支流葫芦河下流，距黄陵县城约20公里。水库坝址距河口3km，控制流域面积5443平方千米，占全流域面积约99.9%，工程由拦河坝、泄洪洞、引水发电洞、泄洪道组成。马家河引水枢纽位于洛河中游洛川县西北约12km的马家河村，距下游交口河水文站约38km，坝址以上流域面积11548平方千米，占洛河流域总面积的42.9%。引洛入葫输水隧洞洞长6.115km。 (2) 由于延安市境内石油、煤炭等矿产资源丰富，是陕西省最大的石油工业基地，规划建设的延安石油化学工业区是陕北能源化工基地的重要组成部分。然而随着延安石油工业发展和石油化学工业区建设步伐加快，水资源供需矛盾也日益尖锐，修建南沟门水利枢纽工程，不仅可以解决延安石油工业区用水问题、灌溉条件等问题，而且促进地方经济社会可持续发展；
溃坝计算
水电工程溃坝洪水计算 赵太平 （国家电力公司水电水利规划设计总院） 摘要：某电站为一待建电站，位于高山峡谷区，河道比降较大。其下游为某城市，一旦大坝溃决，将对人民的生命财产安全造成极大的威胁。为此，进行溃坝洪水计算，可预测溃坝后，洪水的淹没范围和程度，以便提早采取相应的措施，减少损失。 关键词：溃坝; 洪水; 预测; 不恒定流 1 前言 水电是洁净能源，是西部地区重要的能源资源，开发西部水电，实现“西电东送”是实施“ 西部大开发”战略的重要举措，也是西部地区脱贫致富的重要途径之一。但水电站往往处于深山峡谷，甚至高地震区中，水电站的溃决将造成巨大的损失，为了预估溃坝洪水带来的影响，并提早采取相应的措施，将洪水灾害造成的影响减少到最小程度，有必要进行溃坝洪水计算。 本次计算电站地处青藏高原东南缘，区域内地势较高，平均海拔在4 000m左右。且电站坝址区覆盖层深厚，构造裂隙较发育，是我国西部著名的强地震带。电站下游主要的城镇为某城市，该城为我国西部少数民族集居区，经济以农牧业为主。 2 数学模型 2.1 模型结构 本次计算采用美国国家气象局编制的溃坝洪水预报模型DAMBRK模型［１］。该模型由三部分组成：1）大坝溃口形态描述。用于确定大坝溃口形态随时间的变化，包括溃口底宽、溃口顶宽、溃口边坡及溃决历时。2）水库下泄流量的计算。3）溃口下泄流量向下游的演进。 2.1.1 溃口形态确定 溃口是大坝失事时形成的缺口。溃口的形态主要与坝型和筑坝材料有关。目前，对于实际溃坝机理仍不是很清楚，因此，溃口形态主要通过近似假定来确定。考虑到模型的直观性、通用性和适应性，一般假定溃口底宽从一点开始，在溃决历时内，按线性比率扩大，直至形成最终底宽。若溃决历时小于10分钟，则溃口底部不是从一点开始，而是由冲蚀直接形成最终底宽。溃口形态描述主要由四个参数确定：溃决历时（τ），溃口底部高程（h bm），溃口边坡（z）。由第一个参数可以确定大坝
城市与洪水-中国水利水电科学研究院
中国水利水电科学研究院主办5月专刊 主编：孟志敏城市与洪水 责编：张诚孟圆2015年05月28日 城市与洪水：21世纪城市洪水风险综合管理指南（节选） 洪水已演变成为一种全球性现象，其导致大面积的经济损失、死亡与破坏。2011年，世界很多地区都发生了不同程度的洪灾。图1和图2显示，全球在过去几十年间发生的有记载的洪灾的发展趋势与分布状况。2010年，全球共有1.78亿人受到了洪灾的影响，1998年和2010年的全球洪灾经济损失超过400亿美元。
图1：有记录的洪水事件 图2：1970-2011年洪水事件 近年，易受洪水威胁的城市地区受到了全球逐渐增加的洪水事件的重创。此外，由于各国以截然不同的方式来界定“城市”的概念，这便加大了统一界定城市洪水的难度。由于城市和农村地区的洪水存在实际上的功能差异，从传统意义上而言，城市环境中的人口和资产集中度更高，城市洪水的影响也有截然不同之处。 重大事件的直接影响意味着对生命和财产的巨大威胁。图3显示50年间，由于洪灾引发了死亡和经济损失。直接损失往往容易统计，但洪灾的间接影响却很难量化，世界很多地区的贫 困和发展停滞不前很多是由于洪灾所致。
图3：报告的经济损失和死亡数 作为世界人口增长的标志性特征-城市化，与洪水风险密切相关，同时进一步加剧了相关风险的发生概率。在2008年，全世界一半的人口居住在城市范围内，其中有2/3的人口处于贫困或中等收入水平。预计到2030年城市居民比例将增加到60%，2050年增加到70%，届时将有约62亿人口居住在城市范围内。如图4。 但由于城市住区人口规模庞大，加剧了城市洪水的风险，并增加了预防相关风险的成本。 图4：2010年居民人数超过750,000的城市群分布不恰当的土地利用、不合理的城市化规划和管理也是导致洪水灾害愈演愈烈的重要因素，其中蓄洪区以及河口土地的违规使用问题更加突出。 在发展中国家中，很大一部分的城市人口增长和空间扩张都发生在人口密集、生活水平较差的非正式居住区，这些地区往往被称为“贫民区”，这些地区往往缺乏必要的防洪设施，使得洪 水发生的风险概率增大。
土石坝设计说明书
前言 根据教学大纲要求，学生在毕业前必须完成毕业设计。毕业设计是大学学习的重要环节，对培养工程技术人员独立承担专业工程技术任务重要。通过毕业设计可以进一步培养和训练我们分析和解决工程实际问题及科学研究的能力。通过毕业设计，我们能够系统巩固并综合运用基本理论和专业知识，熟悉和掌握有关的资料、规范、手册及图表，培养我们综合运用上述知识独立分析和解决工程设计问题的能力，培养我们对土石坝设计计算的基本技能，同时了解国内外该行业的发展水平。 这次我的设计任务是E江水利枢纽工程设计（土石坝），本设计采用斜心墙坝。该斜心墙土石坝设计大致分为：洪水调节计算、坝型选择与枢纽布置、大坝设计、泄水建筑物的选择与设计等部分。
1 工程提要 E 江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。 该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁，根据下游防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为900s m /3，本次经调洪计算100年一遇设计洪水时，下泄洪峰流量为672.6s m /3。原100年一遇设计洪峰流量为1680s m /3，水库消减洪峰流量1007.4s m /3；其发电站装机为3×8000kw ，共2.4×104kw ；建成水库增加保灌面积10万亩，正常蓄水位时，水库面积为17.70km 2，为发展养殖创造了有利条件。 综上该工程建成后发挥效益显著。 1.1 工程等别及建筑物级别 根据SDJ12-1978《水利水电枢纽工程等级划分设计标准（山区，丘陵区部分）》之规定，水利水电枢纽工程根据其工程规模﹑效益及在国民经济中的重要性划分为五类，综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉面积、电站的装机容量等，工程规模由库容决定，由于该工程正常蓄水位为2821.4m ，库容约为 3.85亿m 3，估计校核情况下的库容不会超过10亿m 3，故根据标准（SDJ12-1978），该工程等别为二等，工程规模属于大（2）型，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时性建筑物级别为4级。 1.2 洪水调节计算 该工程主要建筑物级别为2级，根据《防洪标准》（GB50201-94）规定2级建筑物土坝堆石坝的防洪标准采用100年一遇设计，2000年一遇校核，水电站厂房防洪标准采用50年一遇设计，500年一遇校核。临时性建筑物防洪标准采用20年一遇标准。 根据资料统计分析得100年一遇设计洪峰流量为设Q =,/16803s m （p=1%）， 2000年一遇校核洪峰流量为校Q =2320m 3/s ，（%05.0 p ）。
溃坝洪水计算
217141 1.0H B KW 2 14141 1.0H B KW b 3.2 大坝溃决分析 3.2.1可能导致大坝溃决的主要因素 **水库可能出现大坝溃决的主要因素、形式见3.1.1条。 3.2.2可能发生的水库溃坝形式 水库溃坝的主要形式有漫坝溃决、管涌溃决。**水库可能发生的水库溃坝形式是发生了超标准洪水超过泄洪能力造成洪水漫坝溃坝。 3.2.3 溃坝洪水计算 **水库坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高*** m ，坝顶高程*** m ，防浪墙顶高程***m ，最大库容10460万m 3，坝顶长度***m 。**水库采用洪水漫坝造成水库逐渐溃决进行洪水计算。 (1)溃坝决口宽度估算 ①根据铁道科学研究院推荐的经验公式估算。计算公式为： b= 式中：b 溃坝决口宽度(m)，W 水库总库容(万m3)，B 坝顶长度(m)，H 最大坝高(m)，K 经验系数，对于该水库属土石混合坝K 值为 1.19。 b=26.18m ②根据黄河水利委员会经验公式估算 式中：b 为溃口宽度(m)，W 为水库总库容(万m 3)，B 为主坝长度(m)，H 为坝高(m)，K 为经验系数(粘土类取0.65，壤土取1.30)。 b=26.84m ③参考中国水利水电科学研究院陆吉康经验公式计算。 b = 0.180×3×kW 0.32 H 0.19 H 为溃决水深(水库溃决时刻水位- 坝址断面平均底高程)(m),W 为水库有效下泻库容(m 3),b 为最终溃口的平均宽度(m),K 为修正系数,对于漫顶造成的溃决K = 1 。
b=25.32m 以上三种方法计算决口宽度均在经验误差范围内，取情况最恶劣计算坝址溃坝最大流量，即溃坝决口宽度26.84m。 (2) 溃口坝址最大流量估算 溃口坝址最大流量根据肖克列奇经验公式估算: 式中：Q max溃口坝址最大流量(m3/s)，B坝顶长度(m)，b溃坝决口宽度(m)，H0溃坝前上游水深(m)。 Q max = 38768.09 m3/s **水库坝址处溃坝最大流量：38768.09 m3/s。 表2：**水库溃坝计算成果表 3.2.4溃坝洪水对下游防洪工程、重要保护目标等造成的破坏程度和影响范围 根据有关资料分析，水库溃坝时洪水可能导致水库下游的**、**两个集镇镇(街)的企业、学校、村庄、农田和鱼塘受淹浸，摧毁房屋及其他公共设施，冲毁水陂、渠道，国道**段中断，损失严重。 3.2.5溃坝对上游可能引发滑坡崩塌的地点、范围和危害程度 根据有关分析，导致**水库对上游可能引发滑坡崩塌的部位主要集中在***，其危害程度可能造成滑坡。
暴雨洪水_城市不可抗自然力的困扰_现代城市洪灾事件与灾害管理(精)
Storm and Flood: Troubles caused by Inexorable Natural Forces in Cities 暴雨洪水:城市不可抗自然力的困扰 文 \ 雨辰 \ Yu Chen 龚常 \ Gong Chang 导读:世界许多城市每年饱受暴雨洪水的侵扰,蒙受巨大损失。“防洪要从控制洪水向洪水管理转变”,城市的防汛抗洪要工程性措施和非工程性措施两相结合,要将修筑堤防、准备抢险物质与监测预报、保险法制制度建设相结合,使高标准的城市防涝工程体系与灾害预测预警系统、社会保障体系相结合,完善城市应对暴雨洪水的管理机制。 DOI:10.3969/j.issn.1674-7739.2011.04.019 关键词:现代城市暴雨洪水科技减灾 ——现代城市洪灾事件与灾害管理
我国城市出现约有4000年的历史,人们为了生活交通的便利,往往“城非河不守,河非堤不安”,因此城市的发展与江河、湖海密切相关。但是,这在给城市带来繁荣的同时也带来洪水的频繁灾祸。我国几千年来水灾频频,主要发生在长江、黄河、淮河、珠江、海河、辽河、松花江七大水系的中下游和沿海地区,因水灾而毁灭或废弃城市的事件更是不胜枚举。我国的江苏省泗州城,十七世纪末因水灾陷入洪泽湖底;新疆的楼兰城、高昌城,陕北的统万城等,则因水源断绝或干旱而废弃。明代桃源诗人江盈科曾作诗描述了水灾发生后百姓生活的痛苦情形:“一雨淹旬月,河流处处通。危株栖鹳鹤,大陆走蛟龙。破屋三农泣,炊烟万灶空。江天望鱼艇,蓑笠倚孤蓬。”南宋隆兴元年主簿王梦雷《勘灾诗》则描写了当地农民因旱无收、老幼皆哭的情形:“散吏驰驱踏旱丘,沙尘泥土掩双眸。山中树木减颜色,涧畔泉源绝细流。处处桑麻增太息,家家老幼哭无收。”有常和无常的水,联通着人与地球的内部与外部,使得大禹治水变成人类关于水的恐惧与水的治理的最初记忆,使得水患灾害变成人类与世界息息相关的疼痛神经,永远警示着人类必须关注生存的种种危急时刻。 受东部季风的影响,每年的4-9月份,我 国海河、黄河、淮河、长江和珠江的中下游平原地区,许多城市由于暴雨集中、地势低平、排水不畅、地产开发等因素,饱受暴雨洪水的侵扰。此外东南沿海的台风风暴、北方沿海的温带风暴潮等海洋性因素造成的灾害,对沿海对外开放、经济最发达的地区,发达的农业区和工业区密集的人口和城市群,无论是直接的还是间接的,社会经济和人员财产的损失都是巨大的。暴雨、洪涝、风暴潮都属于水文灾害,既有季风影响、泥沙淤积、地势低平、排水不畅、东部临海等自然因素,也有滥伐森林、围湖造田、经济发达、人口密集等人为因素,因此防汛抗洪是城市管理的重要内容。只有加强对城市的防灾保护,加强控制城市的灾害源头,做到未雨绸缪,才有可能真正消除“水来土掩、兵到将迎”的被动减灾的窘状,实现“未曾水来先垒坝”,使人类凿破鸿蒙,真正探寻到自然界那种无比单纯的美丽。 一、国内外现代城市的暴雨洪水概况
土石坝毕业设计_说明
前言 1、设计任务书及原始资料是工作的依据，因此首先要全面了解设计任务，熟悉该河流的一般自然地理条件，坝址附近的水文和气象特性，枢纽及水库的地形、地质条件，当地材料，对外交通及有关规划设计的基本数据，只有在熟悉基本资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计。因此，应把必要的资料整理到说明书中。通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键问题，为以后设计工作的进行打下良好的基础。 2、本次设计内容及要求： （1）坝轴线选择。 （2）坝型选择。 （3）枢纽布置。 （4）挡水建筑物设计：包括土坝断面设计、平面布置、渗流计算、稳定计算、细部构造设计、基础处理等。 （5）泄水建筑物设计：溢洪道或导流洞设计（仅选其中一项），以水利计算为主。选取溢洪道设计。 （6）施工导流方案论证（选作内容）。仅作简单的阐述。 3、工程设计概要 ZH水库位于QH河干流上，水库控制流域面积4990km2，库容5.05×108m3。水库以灌溉发电为主，结合防洪，可引水灌溉农田71.2×104亩，远期可发展到10.4×105亩。灌区由一个引水流量45m3/s的总干渠和4条分干渠组成，在总干渠渠首及下游24km处分别修建枢纽电站和HZ电站，总装机容量31.45MW，年发电量1.129×108kw·h。水库防洪标准为百年设计，万年校核。
枢纽工程由挡水坝、溢洪道、导流泄洪洞、灌溉发电洞及枢纽电站组成。摘要：土坝设计渗流计算稳定计算细部结构
第一章基本数据 第一节工程概况及工程目的 本水库建成后具有灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座综合利用的水库。水库近期可灌溉农田71.2×104亩，远期可发展到10.4×105亩。枢纽电站和HZ电站，总装机容量31.45MW，年发电量1.129×108kwh。除满足农业提水灌溉用电外，还剩余50%的电力供工农业用电。防洪方面，水库控制流域面积4990km2，占全流域面积的39%，对下流河道防洪、削减洪峰、减轻防汛负担也有一定的作用，可将下游100年一遇的洪水流量6010m3/s 削减到3360m3/s，相当于17年一遇；可将50年一遇洪水流量6000m3/s削减到2890m3/s，相当于12年一遇。另外，每年还可供给城市及工业用水0.63×108m3。 由于市库区沿岸山峰重迭，村庄零散，耕地不多，故淹没损失较小。按库区移民高程770m统计，共需迁移人口3115人，淹没耕地12157亩，房屋1223间，窑洞1470孔。
土石坝枢纽工程施工组织设计_毕业设计论文
土石坝枢纽工程施工组织设计 毕业设计目录 水工专业毕业设计指导书 (3) 一、工程概况 (3) 二、施工条件............................................................................................ 错误！未定义书签。 （一）施工工期 (3) （二）坝址地形、地质及当地材料 (3) （三）气象水文 (3) 1、各月最大瞬时流量 (4) 2、各时段设计流量 (4) 3、典型年逐月平均流量 (4) 4、设计洪水过程线 (4) 5、坝址水位流量关系曲线 (4) 6、水库水位与库容关系曲线 (4) 7、坝区各种日平均降雨统计表 (4) 8、坝区各种日平均气温统计表 (5) （四）施工力量及施工设备 (5) （五）施工导流 (5) 三、设计任务 (5) 说明书 ................................................................. 错误！未定义书签。 1、工日分析 (6) 2、施工导流.............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1导流标准 (7) 2.2导流方案、施工分期、控制进度.............................................. 错误！未定义书签。 一、导流方案 (8) 二、拦洪度汛方案 (8) 三、截流和拦洪时间 (9) 四、各期工程量、施工平均强度计算 (9) 五、确定封孔蓄水和发电日期 (9) 六、大坝蓄水期间安全校核 (9) 七、大坝控制进度 (9) 2.3导流工程规划布置...................................................................... 错误！未定义书签。 一、导流洞规划 (8) 二、汛期大坝拦洪校核 (8) 三、围堰主要尺寸、型式及布置 (8) 3、主体工程施工...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1土石坝施工.................................................................................. 错误！未定义书签。 一、施工强度 (9)
粘土斜墙土石坝毕业设计资料
1.综合说明 1.1枢纽概况及工程目的 某水库工程是河北省和水利部“八·五”重点工程建设项目之一。该工程是以供水、灌溉、发电、养殖等综合利用为主的大型控制枢纽工程。青龙河流域水量充沛，控制流域面积6340km2，，多年平均径流量9.6亿m3，是滦河流域较大的一条支流。但由于降雨、径流的年际年内分配极不均匀，必须修建大型控制工程调节水量，丰富的水资源才能得以充分开发利用。 水库按满足秦皇岛市生活、工业用水和滦河中下游农业用水的需要设计，工程规模是：正常蓄水位141 m，调节库容7.09亿m3，水库库容系数0.77，水量利用系数为70%。坝后式电站装机容量20Mw。 根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12-78的规定，一期工程为二等工程，大坝为II级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。 1.2水库枢纽设计基础资料 1.2.1地形、地质 (1)地形：见1:2000坝址地形图。 (2)库区工程地质条件。 水库位于高山区，构造剥蚀地形。青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。 流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。 库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可
土石坝毕业设计开题报告(参考)
开题报告 1 研究目的和意义 土石坝是修建历史最悠久、世界上建设最多而且也是建得最高的一种坝型。公元前2900年，在埃及首都孟非司城（M emphis）附近尼罗河上修建的一座高15m，顶长240m的挡水坝是世界上第一坝，它就是土石坝。我国已建的8.6万座水坝绝大多数是土石坝。前苏联修建的罗贡土石坝坝高325m。土石坝如此长久而广泛地被采用，与它对基础的广泛适应性、筑坝材料可当地采取、施工速度快、经济等主要优点有关。选择土石坝坝型进行设计研究，目的是：①了解土石坝枢纽各建筑物组成、建筑物的工作特点以及在枢纽中的布置；②了解和掌握调洪演算的方法和水库各种特征水位的确定；③在对土石坝枢纽中各建筑物的设计中，了解各建筑物的选型比较方法以及所选定建筑物的设计难点和重点，并掌握相应的设计方法；④掌握计算机绘图和程序计算方法，培养设计报告撰写能力；⑤通过设计研究，培养文献资料查阅、发现问题、独立思考问题和解决问题的能力。 通过土石坝水利枢纽的设计研究，掌握一个水利枢纽的设计步骤程序和方法，学习和发展土石坝设计理论，促进土石坝建设。 2.阅读的主要文献、资料；国内外现状和发展趋势 1）水利电力部，碾压式土石坝设计规范（SDJ218-84），水利电力出版社，1985。 2）华东水利学院主编，水工设计手册，土石坝分册和结构计算分册，水利电力出版社，1984。 3）水利电力部，水工建筑物抗震设计规范（DL 5073-1997）,中国电力出版社，1997。 4）华东水利学院译，土石坝工程，水利电力出版社，1978。 5）武汉水利电力学院，水工建筑物基本部分，水利电力出版社，1990。 6）水利电力部，混凝土重力坝设计规范（SDJ21-78），水利电力出版社，1981。 7）中华人民共和国水利部，溢洪道设计规范（SL253-2000）,中国水利水电出版社，2000。 8）中华人民共和国水利电力部，水工隧洞设计规范（SD134-84），水利电力出版社，1985。 9）中华人民共和国水利部，水利水电工程钢闸门设计规范（SL 74-95），水利电力出版社，1995。 10）成都科技大学水力学教研室合编，水力学下册，人民教育出版社，1979。 11）华东水利学院等合编，水文及水利水电规划上下册，水利出版社，1981。 对20世纪70年代美国发生的一系列大坝失事进行调查后，美国总统科学技术政策办公室于1979年6月25日在写给卡特总统的报告中指出“虽然人类筑坝已有几千年历史，但是直到目前，坝工技术并不是一门严密的科学，而更恰当地说是一种‘技艺’。不论是建造新坝还是改建老坝，在每一个规划和实施阶段都还需要依赖于经验判断”。因此坝工研究更依赖于工程实践，对其的研究工作贯穿于设计、施工和运行管理的各个环节。从国内外土石坝建设状况看，土石坝数量最多，相应的筑坝经验最丰富。但前些年国内百米以上的土石坝很少，这主要受当时的施工机械和技术限制。近年来，随着施工技术的发展，特别是振动碾压机械的应用，国内土石坝建设速度很快，且往高坝建设发展，目前已开工建设的水布垭面板堆石坝坝高233m。虽然土石坝筑坝经验很丰富，但仍存在许多问题需解决，因此，选择土石坝设计为主要研究方向。 3 主要研究内容及技术路线