基于數(shù)值模擬的潰壩生命損失研究.pdf

1、大壩失事或破壞產(chǎn)生的洪水波將會(huì)嚴(yán)重影響大壩下游地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此潰壩生命損失評(píng)估已經(jīng)成為了潰壩洪水風(fēng)險(xiǎn)管理中重要的一環(huán)。潰壩生命損失評(píng)估的內(nèi)容主要包括淹沒區(qū)域水情信息分析、暴露于洪水中人口數(shù)量的確定及暴露人口死亡率的評(píng)估。在水情信息的分析中，現(xiàn)有研究多基于一、二維潰壩洪水演進(jìn)數(shù)值模擬，無法精確處理復(fù)雜流態(tài)的潰壩水流。對(duì)于暴露人口數(shù)量確定，缺乏全面考慮撤離行為、避難行為及臨時(shí)避難場(chǎng)所安全性等生命損失產(chǎn)生過程機(jī)理的研究。在暴露人口死

2、亡率的評(píng)估方面，現(xiàn)有國外較成熟的死亡率函數(shù)分析方法由于國情不同，無法直接應(yīng)用于中國的潰壩生命損失評(píng)估。同時(shí)，潰壩生命損失影響參數(shù)多、不確定性強(qiáng)，且參數(shù)之間相互作用明顯，現(xiàn)有研究缺乏針對(duì)潰壩生命損失參數(shù)對(duì)評(píng)估結(jié)果影響的探討。針對(duì)以上問題，本文在總結(jié)已有研究的基礎(chǔ)上，主要從以下四方面對(duì)潰壩生命損失評(píng)估進(jìn)行研究:
　　(1)建立了基于精細(xì)地形建模和耦合VOF法的修正RNG k-ε湍流模型的潰壩洪水災(zāi)害性評(píng)估模型。首先，將精細(xì)地形建模方法

3、與等效糙率法結(jié)合，為潰壩洪水演進(jìn)模擬提供精細(xì)的下墊面信息;其次，耦合VOF法的修正RNGk-ε湍流模型在模擬強(qiáng)旋流、彎曲壁面流動(dòng)和彎曲流線流動(dòng)等各向異性的湍流方面具有良好表現(xiàn)，從而為潰壩生命損失分析提供可靠的關(guān)鍵水情信息。
　　(2)建立了由風(fēng)險(xiǎn)人口撤離模型、風(fēng)險(xiǎn)人口避難模型與臨時(shí)避難的場(chǎng)所安全性判定標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)人口暴露性評(píng)估模型。綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)人口撤離行為、避難行為及臨時(shí)避難場(chǎng)所的安全性等方面的影響，確定潰壩洪泛區(qū)內(nèi)的最終暴露人

4、口的數(shù)量，使?jié)紊鼡p失評(píng)估模型能夠全面分析潰壩生命損失產(chǎn)生的機(jī)理。
　　(3)建立了暴露人口易損性評(píng)估模型。首先，對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)中國內(nèi)外已發(fā)生潰壩案例的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié);其次，根據(jù)洪水特性，對(duì)洪水淹沒區(qū)域進(jìn)行劃分;最后，通過擬合歷史數(shù)據(jù)，建立各洪水區(qū)域內(nèi)適合我國的潰壩生命損失死亡率函數(shù)，構(gòu)成暴露人口易損性分析模型，確定暴露人口在洪水中喪生的可能性。
　　(4)基于全局敏感性分析方法-擴(kuò)展傅里葉幅度靈敏度檢驗(yàn)法(Extended