[發明專利]壩系潰壩洪水分析系統及分析方法

有效

• 申請號: 201811324871.3
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN110219277B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 張幸幸;陳祖煜;溫彥鋒;鄧剛;于沭
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B7/02;G06F30/13
• 代理公司: 北京清源匯知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11644
• 代理人: 馮德魁;竇曉慧

本申請公開了一種壩系潰決洪水分析系統，包括：壩系的拓撲分析模塊、數據收集模塊、單個水壩的分析模塊、洪水演進分析模塊和預測模塊；所述壩系的拓撲分析模塊用于確定壩系中水壩的分級；所述數據收集模塊用于收集壩系中水壩的信息；所述單個水壩的分析模塊，用于建立水壩的水位模型，根據水壩的水位模型及壩體的建筑參數數據確定水壩的潰漫狀態模型；所述洪水演進分析模塊，用于分析洪水從低分級水壩流向高分級水壩的過程，根據低分級水壩的出流量計算其下游高分級水壩的入流量；所述預測模塊，用于預測洪水在演進過程中，若水壩潰決，預測是否會造成下游水壩的潰決以及預測下游潰決水壩的潰決時間、潰決洪水的洪峰流量。

本申請要求于2018年03月26日提交中國專利局、申請號為 201810253242.X、發明名稱為“壩系的安全評估辦法”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明涉及水利工程技術領域，具體涉及一種壩系的潰壩洪水分析系統及方法。

背景技術

地形復雜的較大流域內，沿著河道分布著用于擋水的水壩。前述的多個水壩組合形成的整體被稱為壩系。

在流域內降水量較小的情況下，各個水壩的調蓄能力能應對區間流域匯流和上游水庫的泄流，不會出現潰壩問題。

在流域內出現短時強降水、水壩的調蓄能力不能應對區間流域的匯流和上游水庫的泄流時，水壩可能出現潰壩風險。因為潰壩產生的潰決洪水具有洪峰流量非常巨大、洪水歷時較短的特性，所以潰壩產生的潰決洪水短時間內泄流至下游水庫，造成下游水庫的水量超庫容、下游水壩潰壩；由此造成的整個壩系內水壩的連續潰壩，可能引起重大險情。以1975年8月我國河南省中部因一場特大暴雨造成的水壩連潰為例，短時間的強降水造成板橋和石漫灘兩座大型水庫、田崗和竹溝兩座中型水庫、以及58壩小型水庫相繼漫溢潰壩，并導致慘絕人寰的特大洪災；此次特大洪災造成2.6萬人死亡、1100萬人受災，淹沒耕地在1700萬畝左右。因此，對整個壩系內水壩的連續潰壩引起的潰決洪水的進行分析及預測具有重要的現實意義。

但是，現有的潰決洪水分析系統大都僅能針對因為單個水庫超庫容造成的潰決過程的洪水過程線、潰口發展過程做分析，為潰決洪水分析和預警提供參考；也有一些研究者開發了能夠對一條河流上串聯的幾座梯級水庫進行連潰分析的程序。但還沒有一種方法，能夠解決包含大量水壩的復雜壩系中，某座水壩一旦發生潰決，是否會造成下游水壩的連續潰決進行預測，及連續潰決水壩的潰決時間、潰決洪水的洪峰流量進行分析及預測的問題。

發明內容

本申請提供一種壩系的潰決洪水分析系統，以解決現有方法，不能對大型復雜壩系進行潰決洪水分析和預警的難題。

本申請提供一種壩系的潰決洪水分析系統，包括：壩系的拓撲分析模塊、數據收集模塊、單個水壩的分析模塊、洪水演進分析模塊和預測模塊；

所述壩系的拓撲分析模塊用于根據壩系的拓撲結構和分級規則確定壩系中水壩的分級；

所述數據收集模塊用于收集壩系中水壩的信息，包括：壩體的建筑參數數據、水壩直接控制流域范圍、降雨量以及水壩的庫容曲線；

所述單個水壩的分析模塊，用于根據入庫流量、出庫流量、水壩的庫容，建立水壩的水位模型，所述水位模型用于實時監測水壩水位的變化；根據水壩的水位模型及壩體的建筑參數數據確定水壩的潰漫狀態模型，所述潰漫狀態模型用于根據所述水位模型輸出的實時水位，確定水壩的潰漫狀態；

所述洪水演進分析模塊，用于分析洪水從低分級水壩流向高分級水壩的過程，根據低分級水壩的出流量計算其下游高分級水壩的入流量；

所述預測模塊，用于根據所述洪水演進分析模塊以及單個水壩的分析模塊的輸出，預測洪水在演進過程中，若水壩發生潰決，預測是否會造成下游水壩的潰決以及預測下游潰決水壩的潰決時間、潰決洪水的洪峰流量。