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原文传递坝系的溃坝洪水分析系统

专利名称：	坝系的溃坝洪水分析系统
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国水利水电科学研究院
发明人：	张幸幸;陈祖煜;温彦锋;邓刚;于沭
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201811324871.3
公开号：	CN110219277A
代理机构：	北京清源汇知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	冯德魁;窦晓慧
分类号：	E02B1/00(2006.01);E;E02;E02B;E02B1
申请人地址：	100048 北京市海淀区车公庄西路20号院
主权项：	1.一种坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，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。 2.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，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，是指，将坝系中的水坝根据空间分布关系形成拓扑结构后，将拓扑结构中的水坝按照坝系的分级规则进行分级。 3.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述坝系的分级规则，具体为：获取与当前水坝直接连接的上游水坝的分级；若当前水坝上游再无水坝，则当前水坝分级为1；若与当前水坝直接连接的上游水坝的最大分级为N，则当前水坝的分级为N+1。 4.根据权利要求3所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，按照该分级规则，依次先对低等级的水坝进行分析、再对高等级的水坝进行分析，以保证对坝系中任意一座水坝分析时，其上游所有水坝的下泄水量均是已知的。 5.根据权利要求1或权利要求3所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述坝系的分级规则还包括：将河网分解为若干河段来进行分级描述，源头的河网作为1级坝区间流域的一部分，其余河段的起点、终点均为水坝，河段的编号和分级等同于其起点水坝的分级。 6.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，还包括：当坝系中的拓扑结构或水坝数量发生变化时，坝系的拓扑分析模块根据坝系的分级规则重新对坝系拓扑结构中的水坝进行分级。 7.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述数据收集模块，用于获取坝系中水坝坝体的建筑参数数据，具体的建筑参数包括：坝高、坝轴线长、坝料的抗冲性能参数、泄水建筑物性能参数。 8.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述水坝的库容曲线，是指水坝的水位与库容的关系曲线。 9.根据权利要求7所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，还包括，水坝的库容的变化通过相同时段水坝的入库流量与出库流量的差值获得。 10.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述入库流量，包括水坝控制区间流域范围内的产汇流和上游水坝的泄流产生的流量。 11.根据权利要求10所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述水坝流域范围内的产汇流，是指，水坝直接控制流域范围内降雨扣除损失后产生的净雨流入水库的流量。 12.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述水坝的水位模型，通过如下方式获得：一段时间内水坝的库容变化等于所述入库流量之和减去出库流量之和；其中，水位变化根据库容变化从所述的库容曲线查询得到。 13.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述根据水坝的水位模型及坝体的建筑参数确定水坝的溃漫状态模型，包括：若水坝的水位超过坝顶高度时，出现漫坝；根据坝体的建筑参数及漫溢流速，在水坝出现漫坝时，确定水坝是保持持续漫坝或是发生溃坝。 14.根据权利要求13所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述根据坝体的建筑参数及漫溢流速，在水坝出现漫坝时，确定水坝是保持持续漫坝或是出现溃坝，具体包括，在水坝出现漫坝时，若水坝的建筑参数及漫溢流速，未超出水坝对漫溢洪水的承受能力，则水坝保持持续漫坝；在水坝出现漫坝时，若水坝的建筑参数及漫溢流速，超出水坝对漫溢洪水的承受能力，则发生溃坝，产生溃决洪水。 15.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述预测模块，具体用于按照分级从低到高的顺序，依次对逐个水坝和河段进行分析，根据每座水坝的水位变化过程，预测其是否会在某一时刻发生漫溢或溃决，如果发生，则给出漫溢或溃决的时刻，并进行溃坝计算。 16.根据权利要求14所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述预测模块，还用于在坝系中如有水坝溃决，则将溃决洪水过程纳入下游水库的入流，从而实现对整个坝系的连溃分析。 17.根据权利要求13所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述坝系中，若某一水坝发生溃决，则获取该水坝发生溃决的时刻。 18.根据权利要求1所述的坝系溃决洪水分析系统，其特征在于，所述预测模块，还用于若预测发生某一水坝的溃决，则进一步获取该水坝的溃坝洪水的流量变化过程、库水位变化和溃口尺寸变化过程，根据溃坝洪水的流量变化过程确定溃坝洪峰流量和洪峰出现的时刻。 19.一种坝系溃决洪水的分析方法，适用于所述坝系溃决洪水分析系统，所述坝系溃决洪水分析系统，包括：数据收集模块、坝系的拓扑分析模块、单个水坝的分析模块、洪水演进分析模块、预测模块，其特征在于，包括：根据坝系的拓扑结构和分级规则确定坝系中每座水坝的分级；根据数据收集模块收集的坝系中水坝的信息，获取水坝的库容曲线模型参数、坝体几何参数、常态下泄流的计算参数、溃坝计算参数、每座水坝控制的区间流域面积及区间流域面积的产流计算参数等；根据水坝的入库流量、出库流量、库容，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；如水库没有溃漫，根据预先设置的常态泄流量计算模型，进行常态下的出流计算；如果水库漫坝，根据预先设置的漫坝\溃坝计算模型，进行漫顶或溃口的出流计算；根据预先建立的洪水演进模型，预测上游水坝泄水引起下游水坝的入库流量，坝系中任意一座水坝的入库流量，等于其控制的区间流域面积的产流量，叠加上其所有其上游直接相连的坝的下泄流量引起的本座水坝的入库流量。
所属类别：	发明专利