[发明专利]坝系溃坝洪水分析系统及分析方法

说明书

本申请公开了一种坝系溃决洪水分析系统，包括：坝系的拓扑分析模块、数据收集模块、单个水坝的分析模块、洪水演进分析模块和预测模块；所述坝系的拓扑分析模块用于确定坝系中水坝的分级；所述数据收集模块用于收集坝系中水坝的信息；所述单个水坝的分析模块，用于建立水坝的水位模型，根据水坝的水位模型及坝体的建筑参数数据确定水坝的溃漫状态模型；所述洪水演进分析模块，用于分析洪水从低分级水坝流向高分级水坝的过程，根据低分级水坝的出流量计算其下游高分级水坝的入流量；所述预测模块，用于预测洪水在演进过程中，若水坝溃决，预测是否会造成下游水坝的溃决以及预测下游溃决水坝的溃决时间、溃决洪水的洪峰流量。

本申请要求于2018年03月26日提交中国专利局、申请号为 201810253242.X、发明名称为“坝系的安全评估办法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种坝系的溃坝洪水分析系统及方法。

背景技术

地形复杂的较大流域内，沿着河道分布着用于挡水的水坝。前述的多个水坝组合形成的整体被称为坝系。

在流域内降水量较小的情况下，各个水坝的调蓄能力能应对区间流域汇流和上游水库的泄流，不会出现溃坝问题。

在流域内出现短时强降水、水坝的调蓄能力不能应对区间流域的汇流和上游水库的泄流时，水坝可能出现溃坝风险。因为溃坝产生的溃决洪水具有洪峰流量非常巨大、洪水历时较短的特性，所以溃坝产生的溃决洪水短时间内泄流至下游水库，造成下游水库的水量超库容、下游水坝溃坝；由此造成的整个坝系内水坝的连续溃坝，可能引起重大险情。以1975年8月我国河南省中部因一场特大暴雨造成的水坝连溃为例，短时间的强降水造成板桥和石漫滩两座大型水库、田岗和竹沟两座中型水库、以及58坝小型水库相继漫溢溃坝，并导致惨绝人寰的特大洪灾；此次特大洪灾造成2.6万人死亡、1100万人受灾，淹没耕地在1700万亩左右。因此，对整个坝系内水坝的连续溃坝引起的溃决洪水的进行分析及预测具有重要的现实意义。

但是，现有的溃决洪水分析系统大都仅能针对因为单个水库超库容造成的溃决过程的洪水过程线、溃口发展过程做分析，为溃决洪水分析和预警提供参考；也有一些研究者开发了能够对一条河流上串联的几座梯级水库进行连溃分析的程序。但还没有一种方法，能够解决包含大量水坝的复杂坝系中，某座水坝一旦发生溃决，是否会造成下游水坝的连续溃决进行预测，及连续溃决水坝的溃决时间、溃决洪水的洪峰流量进行分析及预测的问题。

发明内容

本申请提供一种坝系的溃决洪水分析系统，以解决现有方法，不能对大型复杂坝系进行溃决洪水分析和预警的难题。

本申请提供一种坝系的溃决洪水分析系统，包括：坝系的拓扑分析模块、数据收集模块、单个水坝的分析模块、洪水演进分析模块和预测模块；

所述坝系的拓扑分析模块用于根据坝系的拓扑结构和分级规则确定坝系中水坝的分级；

所述数据收集模块用于收集坝系中水坝的信息，包括：坝体的建筑参数数据、水坝直接控制流域范围、降雨量以及水坝的库容曲线；

所述单个水坝的分析模块，用于根据入库流量、出库流量、水坝的库容，建立水坝的水位模型，所述水位模型用于实时监测水坝水位的变化；根据水坝的水位模型及坝体的建筑参数数据确定水坝的溃漫状态模型，所述溃漫状态模型用于根据所述水位模型输出的实时水位，确定水坝的溃漫状态；

所述洪水演进分析模块，用于分析洪水从低分级水坝流向高分级水坝的过程，根据低分级水坝的出流量计算其下游高分级水坝的入流量；

所述预测模块，用于根据所述洪水演进分析模块以及单个水坝的分析模块的输出，预测洪水在演进过程中，若水坝发生溃决，预测是否会造成下游水坝的溃决以及预测下游溃决水坝的溃决时间、溃决洪水的洪峰流量。