问题重述与分析

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1、1•问题重述与分析2008年5月12H14时28分，我国四川省汶川地区发生里氏8.0级强烈地震。此次地震，导致大量山体滑坡、崩塌，堵截河谷或河床后贮水而形成众多堰塞湖。截至5月22日，震灾区共发现堰塞湖33处。主要堰塞湖分布如下图所示。北川县江油市汶川县编竹市L、a堰塞湖图例O大干300万立方米•100-300万立方米O小干1oo万立方米、丄崇阿市）＞诚都市整昌包画N市什郁市y*JPi‘■厂J•&,Tir

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3、■,・*r雲讥7▼iU7*17>-k图1汶川地震灾区部分堰寒湖分布示意图注：图片来自新华社在规模大小不等、影响范围不同、危险程度各异的堰塞湖屮

4、，位于北川县城上游的唐家山堰塞湖风险最大，影响范围很广，一旦因为余震或暴雨来袭出现险情，后果相当严重，引起高度关注。科技工作者需要收集当地的气象资料、水文资料等作为参考，研究唐家山堰塞湖及其泄洪规律，为政府和人民采取正确的对策提供依据。木题口需要解决的问题如下：问题一：根据参考资料，建立唐家山垠塞湖的水位高程•蓄水量数学模型。并按当地天气预报的降雨量的50%,80%,100%,150%为实际降雨量，预测堰塞湖水位每日上升的高度。问题二：建立堰塞湖蓄水漫顶后在水流作用下发生溃坝的数学模型。问题三：根据数字地图，给出1/3溃坝时唐家山卜-游地区的淹没悄况分

5、析方法，并在此基础上提出卜-游人口密集区域的人员撤离方案。问题四：根据建立的数学模型分析当时所采取对策的正确性和改进的可能性。讨论为应对地震后次生山地灾害（不限堰塞湖），科技工作中应该设法解决的关键问题，并提出有关建议。问题分析：地震是一种多发自然灾害，其震后次生的各种山地灾害，如堰塞湖，也对人民大众的生命财产安全造成了很犬的威胁。如何科学、快速、有效的对这些灾害险情作出反应处理成了考验政府，考验科技工作者的一道难题。垠塞湖溃坝风险及下游淹没分析涉及到气象学、水力学、地质学、水文学等多方面知识，模型复杂，数据处理量大。对此问题进行理论分析推演，代价极大

6、,儿乎不可能实现。传统的方法主要是建立在对以往数据分析总结的基础上，运用经验公式解决实际问题。问题一耍求建立水位高程-幫水量的关系，可依照附件中提供的数据，采用拟合的方法建立关系函数。对FI水位升高量的估计涉及到降南、径流等水文学方面的知识，应当从水文学的角度考虑，以解决这一问题。问题二的因素极多，各个变量间关系复杂，涉及的知识专业性强。为了理清关系，建立模型解决该问题，必须参考相关研究和现有数据，在前人的基础上进行改进或提高。问题三的提出，出于一个保护人民生命安全的实际考虑。在DEM数字髙程模型的基础上，可以考虑通过按网格进行推演的方法解决问题三，但

7、该方法可能实现复杂程序繁琐。在时间有限的情况下可以考虑便捷方法，或可达到冃的。2.问题基本假设①天气预报数据以之前最近一日发布的为准，及时更新。②不考虑上游來水。③不考虑泄洪。④不考虑坝内淤积对水深的影响。⑤溃坝时不考虑河底的阻力。⑥发生斜底无阻力瞬时溃时溃口瞬间达最大。⑦下游地区断面近似为梯形。3.符号说明表1符号说明符号含义G坝前水位高程W蓄水量最人库容量Qt第t口的入湖水量base基流St第t口到达堰塞湖的净雨量R,第t日降雨产生的净雨量Pt第t日的降雨量0径流系数a,第i天的汇流比b.n最大溃口宽度K土质系数B溃坝前坝前水面宽度H溃坝前相对水面

8、高度溃口最大流量2流量参数g重力加速度t空库水泄空时间h时间Qi流量Ql距坝址厶（HI）控制断而最大溃坝演进流量L控制断而距水库坝址的距离%洪水最人流速k冲刷系数

9、坡度约为30°。唐家山垠塞坝坝体长803.4m,宽611.8m,面积30.72万平方米，体积2037万立方米。坡体右侧、屮部和左侧分布3条沟槽，右侧沟槽最高点高程752.2m,宽20〜40m,贯通上下游。堰塞坝最咼点咼程793.9m（黄海咼程，下同）；堰塞坝底咼程669.55m。坝址具体位置见下图：图2唐家山堰塞坝位置图图中显示，北川县上游通口河岸共有三处滑坡。其中，一号滑坡体位于口果村附近，该滑坡体形成的堰塞湖称为门果村堰寒湖；二号滑坡体位于新街村附近,所形成的堰塞湖称为新街村堰塞湖；三号滑坡体位于唐家山，形成的堰塞湖称为唐家山堰寒湖。本文所有研究讨

10、论的对象均以三号滑坡体所形成之唐家山堰塞湖为准。4.1.2堰塞湖水位咼程-蓄水量模型为预计降水