(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111633938.3 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 郑州大学 地址 450000 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 李宗坤　王特　葛巍　焦余铁　 张华　崔秋晶　王红　 (74)专利代理 机构 郑州芝麻知识产权代理事务 所(普通合伙) 41173 专利代理师 董晓勇 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃 坝风险后果评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种风险传递及叠加作用下 梯级水库群溃坝风险后果评估 方法， 针对现有技 术中梯级水库群的风险评估仍须改善的问题。 该 发明含有以下步骤： 在同一流域梯级水库群中选 择某一梯 级大坝作为溃坝后果评估的研究对象； 将梯级水库群溃坝风险后果分类， 确定直接后果 和潜在后果的作用范围； 划分梯 级水库群溃坝风 险后果评估区域： 量化两相邻梯 级间的风险传递 及叠加效应； 基于溃坝模拟与洪水演进分析模 型， 计算溃口洪水过程和下游梯级入库洪水过 程： 梯级水库群溃坝淹没区域模拟； 计算梯级水 库群中某 一梯级水库的溃坝后果。 该技术中梯级 水库群溃坝后果计算方法更合理， 更能反映工程 实际， 相关理念与方法可为梯 级水库群大坝风险 评估提供理论支撑 。 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 CN 114565211 A 2022.05.31 CN 114565211 A 1.一种风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 含有 以下步骤： 步骤1、 在同一 流域梯级水库群中选择某一梯级大坝作为 溃坝后果评估的研究对象； 步骤2、 将梯级水库群溃坝风险后果分类， 确定直接后果和潜在后果的作用范围； 步骤3、 划分梯级水库群溃坝风险后果评估区域： 步骤4、 量 化两相邻梯级间的风险传递及叠加效应； 步骤5、 基于溃坝模拟与洪水演进分析模型， 计算溃口洪水过程和下游梯级入库洪水过 程： 步骤6、 梯级水库群溃坝淹没区域模拟； 步骤7、 计算梯级水库群中某一梯级水库的溃坝后果。 2.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述步骤2中根据 某一梯级溃坝在下游产生的影响范围， 将风险后果分为直接 后果和潜在后果两 部分。 3.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述步骤3中将土地征用线以下区域视为库区的原有淹没， 认为相应损失已在 水库规划建设阶段进行了赔付， 不再将其归属于溃坝淹没损失， 而将土地征用线与溃坝洪 水淹没线之间的区域作为梯级水库群溃坝风险后果的评估区域。 4.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述步骤4中定义影响系数I来反映相邻梯级间风险传递及叠加 程度， 代表上 游梯级溃坝导致下游紧邻梯级也发生溃坝的条件概率， 假设漫坝即失事， 各梯级水库运行 期库水位的不确定性， 导致溃坝洪水在下游梯级所形成坝前水位也具有不确定性； 首先根 据运行期实测资料 统计运行期各梯级库水位分布特征， 进行坝前水位的抽样， 然后针对N次 抽样所得的坝前水位组合， 由溃坝模拟得到N条溃坝流量过程线， 经下游河道演进后形成N 种入库洪水， 进而对下游梯级水库开展调洪演算， 经调洪演算后得到N个下游梯级坝前水 位， 统计其超过坝高的次数n， 则上、 下游梯级连溃的条件概 率， 即影响系数I ＝n/N。 5.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述步骤5中溃坝 模型可分为机理模 型和参数模 型两大类， 机理模 型通过水力 学、 土力学、 泥沙动力学学科理论来研究坝体溃决的过程， 包括泥沙输运、 溃口扩展和水位 流量过程线的计算； 参数模型是基于已有的溃坝资料 的统计分析， 推求溃决特征量的经验 公式， 通常为洪峰流量、 溃决时间、 溃口尺寸的溃决参数与坝高、 坝长、 库容的几何参数的关 系式； 洪水演进是描述河道中洪水波的流量、 水位的水力要 素随时间的变化过程， 由上游断 面水位、 流量过程推求下游河道的水位及流量过程； 模拟洪水演进的方法基于水力学方法 进行模拟， 水力学中， 天然河道常被视为一 维流动， 描述河道水流基于明渠水流运动的圣 维 南方程组， 如下式所示 其中， A为过水断面面积； t为时间坐标； Q为流量； x为空间坐标， 沿河道流向为正； h为水 深； S0为河底比降， 即渠底坡度i； Sf为阻力坡降， 即沿程水头损失的坡降； K为流量模数， g为 重力加速度， 圣维南方程组通过给定初始条件和边界条件进行离散化处理求其近似解， 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114565211 A 2用的上下游边界条件通常有 水位边界、 流量边界及水位 ‑流量关系三种情况， 对于梯 级水库 群连溃模拟， 每个梯级水库入流为上游溃坝洪水， 边界条件为流量边界， 下游与河道相连， 边界条件为水位 边界。 6.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述所述步骤6中运用Hec ‑Ras软件和ArcGIS软件构建梯 级水库群溃坝分析模 型， 进行二维溃坝模拟和洪水演进分析， 绘制淹没区域的最大淹没面积图、 最大淹没水深图 以及洪水最大流速图， 将其与研究区域内人口分布及土地利用类型数据图层叠加后得出下 游居民淹没点及不同类型的土地淹没， 为 风险后果评估奠定基础。 7.根据权利要求1所述的风险传递及叠加作用下梯级水库群溃坝风险后果评估方法， 其特征在于： 所述步骤7中考虑 多种可能出现的连溃情景， 并将直接后果与潜在后果之和作 为其溃坝风险后果的取值， 其中对于 自身溃坝不会造成下游梯级溃坝的梯级水库， 认为其 溃坝只产生直接后果； 对于自身溃坝可能造成下游梯级也溃坝的梯级水库， 认为其除了产 生直接后果外， 还具有潜在后果， 且潜在后果等于各连溃情景 的淹没损失与其发生概率之 积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114565211 A 3