我国土石坝坝体渗漏与漫顶溃决风险分析研究

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我国土石坝数量大且溃坝占比高,其中由于坝体渗漏和漫顶导致的溃坝案例占比极高,随着经济社会的不断发展,人们越加不能承受溃坝带来的严重后果。基于此,本文旨在对我国土石坝坝体渗漏与漫顶溃坝风险做分析研究,主要内容包括:选取9个坝体渗漏失事案例及9个坝体漫顶失事案例,通过对它们溃决过程及溃坝原因的分析,初步总结两种失事状况的风险源与潜在破坏模式。坝体渗漏失事常见的风险源来自三方面的隐患,分别是坝中、坝端、溢洪道等溢洪设施旁边。坝中可能存在的隐患包括:坝体材料自身性质与填筑质量、坝体各结构功能有效性及相互连接情况、动物洞穴及植物根系情况。坝端可能存在的隐患包括:坝体材料自身性质与填筑质量、坝两端边坡裂隙处理情况、坝与边坡接触部分坡度与平整情况、坝与边坡的连接情况。溢洪道等溢洪设施旁边可能存在的隐患包括:与坝体接触部位压实度、与坝体接触部位防渗性、坝基稳定情况。坝体渗漏失事潜在破坏模式为:正常来水(未漫顶)——开始侵蚀——继续侵蚀——形成渗流通道——形成溃坝。坝体漫顶失事常见的风险源包括:降雨量过大、库区边坡稳定性与上游大坝溃决的洪水量。潜在破坏模式为:超标准来水——下泄能力不足——漫顶——形成溃坝。针对土石坝坝体渗漏与漫顶溃决,假定坝体“一漫即溃”,通过将坝体渗漏溃决过程划分为四个阶段——侵蚀开始、侵蚀继续、扩大为一个通道及侵蚀溃决,并给出各阶段的发生机制、影响其发生的因素,构建评估其发生可能性的事件树模型及给出条件概率的评估方法。选取已溃决失事的沟后大坝及建成不久的糯扎渡大坝作案例分析研究,最终得到结果:(1)沟后大坝由最初侵蚀开始直至溃决的全过程的失事概率为0.19;(2)根据不同重现期的上游水位,划分四种荷载状态,分别计算糯扎渡大坝失事概率,累加得到其年计失事概率为4.76×10-7,并以简化渗流数值模拟结果进行合理性检验。构建坝体渗漏与漫顶溃决风险分析框架,并根据已有研究成果,初步提出溃坝带来各项损失的计算方法与风险水平评估标准。由此,判别糯扎渡大坝达到可接受风险标准,从而不需要进一步计算溃坝后果以评估其风险水平。
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