NB∕T 10805-2021 水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范

P中华人民共和国能源行业标准水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范CodeforCalculationofDamBreakFloodandUnsteadyFlowforHydropowerProjects2021-11-16发布2022-05-16实施国家能源局发布标准分享吧/中华人民共和国能源行业标准水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范CodeforCalculationofDamBreakFlood代替DL/T5360—2006主编部门：水电水利规划设计总院批准部门：国家能源局中国水利水电出版社标准分享吧http://ww.bzfx2021年第5号根据《中华人民共和国标准化法》《能源标准化管理办法》,国家能源局批准《地热井井身结构设计方法》等326项能源行业标准(附件1)、《CodeforSeismiHydropowerProject》等19项能源行业标准外文版(附件2)、《水电工程水工建筑物抗震设计规范》等3项能源行业标准修改通知单(附件3),现予以发布。附件：1.行业标准目录2.行业标准外文版目录3.行业标准修改通知单I标准分享吧/序号标准编号标准名称代替标准采标号批准日期实施日期…NB/T水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范DL/T2021-11-162022-05-16…Ⅱ标准分享吧/根据《国家能源局综合司关于印发2017年能源领域行业标准制(修)订计划及英文版翻译出版计划的通知》(国能综通科技〔2017〕52号)的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结近年来水电工程溃坝洪水与非恒定流计算发展及实践经验，并在广泛征求意见的基础上，修订本规范。本规范的主要技术内容是：总则、术语、基本规定、基本资料、计算方法、溃坝洪水计算、水电工程非恒定流计算。本规范修订的主要技术内容是：——增加了“水电工程非恒定流计算”章。——增加了附录“溃坝洪水计算分析报告编制目录”“水电工程非恒定流计算分析报告编制目录”。——修订了溃坝洪水计算有关内容。本规范由国家能源局负责管理，由水电水利规划设计总院提出并负责日常管理，由能源行业水电规划水库环保标准化技术委员会(NEA/TC16)负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送水电水利规划设计总院(地址：北京市西城区六铺炕北小街2号，邮编：100120)。本规范主编单位：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司本规范参编单位：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司本规范主要起草人员：周铁柱李启龙曾昭芳刘文明计金华杨培炎陈振虹芮德繁杨立锋周兴波本规范主要审查人员：彭才德万文功赵增海杨百银标准分享吧/杨定贵刘光保范国福张建华何成荣刘书宝洪大林李仕胜朱士江IV标准分享吧/ 12术语 23基本规定 44基本资料 55计算方法 7 7 76溃坝洪水计算 9 9 7水电工程非恒定流计算 附录A非恒定流数学模型基本方程 附录B溃坝洪水计算分析报告编制目录 附录C水电工程非恒定流计算分析报告编制目录 本规范用词说明 V 1 2 4 5 7 75.2DamBreakFloodRoutingandUnsteadyFlow 7 9 9 1.0.1为统一水电工程溃坝洪水与非恒定流计算的原则、内容、方法和技术要求，制定本规范。1.0.2本规范适用于水电工程溃坝洪水与非恒定流计算。1.0.3溃坝洪水计算应分析说明计算范围和影响范围，以及相关断面的洪峰流量、最高洪水位、最大流速等要素及洪水过程，计算成果可为风险分析评估提供参考资料。1.0.4水电工程非恒定流计算应根据工程开发任务及其主次顺序，分析研究各项综合利用运行的合理要求，分析不同控制条件下非恒定流对下游的影响范围和程度，按保障安全和有利于发挥综合效益的原则，统筹协调各方关系，推荐技术可行、经济合理的方案，为水电工程建设及运行调度提供技术依据。1.0.5水电工程溃坝洪水与非恒定流计算，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。1标准分享吧http://~mw.bzfX/2.0.1溃坝洪水dambreakflood坝体溃决引起水体突泄所形成的洪水。流量或流速、水位或水深等水力要素随时间与空间变化的水流。水电工程在日调节、枢纽泄洪、事故备用投运、机组切机等情况下产生非恒定流。2.0.3溃坝型式dambreaktype坝体溃决的类型和方式，通常用溃决规模和历时表述，分为瞬时全溃、瞬时局部溃决、逐步全溃、逐步局部溃决等。坝体溃决时形成的过流缺口的形状。坝体在很短时间内全断面溃决的溃坝型式。2.0.6瞬时局部溃决instantaneouspartialdambreak坝体的部分断面在很短时间内溃决的溃坝型式。2.0.7逐步全溃gradualwholedambr坝体溃口受水流冲刷逐步扩大，直至坝体全断面溃决的溃坝2.0.8逐步局部溃决gradualpartialdambreak坝体溃口受水流冲刷逐步扩大，但最终未扩大到全部坝体断坝体溃决从开始到结束所持续的时间。2.0.10溃口最大流量maximumbreachdischarge从坝体溃口下泄的最大流量。2标准分享吧/32.0.11溃口流量过程breachdischargeprocess从坝体溃口下泄的流量随时间变化的过程。2.0.12溃坝洪水演进dambreakfloodrouting从溃口下泄的洪水在下游河道及两岸沿程传播的演算过程。水电站根据电力系统调度要求进行调峰运行，日内下泄流量变化引起的非恒定流。43.0.1水电工程下游有重要敏感对象或上游可能出现堰塞体等风险源，需要进行风险分析评估时，宜进行溃坝洪水计算。3.0.2水电工程运行对下游航运安全和生产生活有明显影响时，应进行河道非恒定流计算，必要时应进行物理模型试验。3.0.3对溃坝洪水与非恒定流计算采用的基本资料，应进行可靠性和精度分析。3.0.4溃坝洪水与非恒定流计算应对计算模型进行参数率定和验证，应对计算成果进行合理性分析。54.0.1溃坝洪水与非恒定流计算应收集工程、地形、水文等基本资料。溃坝洪水计算还应收集下游影响对象基本情况资料，非恒定流计算还应收集综合利用要求相关资料。4.0.2工程资料主要内容及要求应符合下列规定：1工程所在流域概况，主要包括自然地理、水文气象、河流特性、社会经济、生态环境和人类活动。2工程地质与地震参数，包括区域构造稳定性、地震动峰值加速度、基本地震烈度，坝址地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件，库区主要滑坡体、堆积体、泥石流等基本情况。3工程任务和规模，工程主要特征参数。4工程枢纽布置，工程挡水、泄水、发电、通航、施工围堰等主要建筑物的型式、结构及尺寸。5电站机组运行特性资料。6工程泄水设施运行特性资料。7电站日调节、切机工况、泄洪运行资料，出库流量过程资料。8水库库容曲线和泄水建筑物泄流曲线。对已建水库的库容曲线应考虑泥沙淤积影响；泄水建筑物泄流曲线范围应能满足漫顶溃坝工况的计算需求。4.0.3地形资料主要内容及要求应符合下列规定：1计算河段实测纵横断面。纵断面应沿河道深泓点布设，并能反映河道纵向地形起伏变化。溃坝洪水计算横断面间距不宜大于3km,非恒定流计算横断面间距不宜超过水面宽度的4倍，重要影响对象应设置控制性断面，重要河段和河道形态变化大的部位应加密断面。横断面两端高程应高于溃坝洪水、非恒定流可6能达到的最高水位。2计算河道及沿河两岸地形图。地形图范围应大于最高水位可能淹没区域，地形图比例尺应根据工程特点、河流特性、下游地形特征以及计算成果精度要求等综合确定，溃坝洪水计算地形图比例尺不宜小于1:10000,非恒定流计算地形图比例尺不宜小于1:2000。3水库下游支流汇口、分汊及江心洲地形资料。4.0.4水文资料主要内容及要求应符合下列规定：1工程坝址长系列年、月或旬、日径流资料。当上、下游支流对计算成果有影响时，应收集支流相应径流资料。2流域洪水特性资料及工程设计洪水成果。当上、下游支流对计算成果有影响时，应收集支流相应洪水资料。3计算河段的实测或调查洪水水面线及相应流量资料。4下边界断面水位-流量关系曲线或水位过程，计算河段控制断面的水位-流量关系曲线。5计算河段沿程闸坝、桥涵的过水能力资料。6主要险滩、弯道等流态复杂河段的同时水面线、流速、流向及断面流速分布原型观测资料。4.0.5溃坝洪水计算收集的下游影响对象基本情况资料，应主要包括位置、高程分布、防洪标准、社会经济情况。4.0.6其他挡水体溃坝洪水计算收集的资料，应主要包括堰塞体或冰坝的高程、体积、形态与性状、组成成分及其颗粒级配、库容曲线。4.0.7非恒定流计算收集的综合利用要求相关资料，应主要包括下列内容：1下游航运和生产生活对水位、水位变幅、水流流速、水面比降的要求。2电力系统调度对电站运行的要求。3供电范围负荷特性及负荷曲线。75.1.1溃坝洪水溃口流量宜根据溃坝型式、溃口尺寸、水头等因素，采用宽顶堰流公式计算。对管涌溃决，溃口流量应采用孔流公式计算；随着管涌通道半径的扩大，孔流演变为堰流时，应采用宽顶堰流公式计算。5.1.2溃口流量过程宜采用数学模型计算，简化计算时可采用经验公式法。溃口流量过程计算应考虑溃决历时、库容、入库流量等因素。5.1.3溃口流量计算应收集其他水库溃坝洪水资料，堰塞体、冰坝溃决资料或模型试验资料，对经验公式的适用性进行分析。5.2溃坝洪水与非恒定流演进计算5.2.1溃坝洪水与非恒定流演进计算可采用一维数学模型和二维数学模型，非恒定流数学模型基本方程应符合本规范附录A5.2.2数学模型求解方法可选用有限体积法、有限差分法、有限单元法等。简化计算时，下游洪水演进可采用水文法。5.2.3数值计算格式应满足相容性、收敛性和稳定性要求，应同时能模拟急流、缓流及临界流，计算结果应满足水量平衡5.2.4溃坝洪水与非恒定流演进计算应根据资料条件、河道水系特征和计算要求等，选用一维或二维数学模型计算。下游影响区为水流条件较简单的河道时，可采用一维数学模型进行计算；下游影响区有平原区或水流条件复杂的河道时，宜采用二维数学8模型或一维与二维数学模型进行耦合计算。5.2.5对溃坝洪水计算，二维数学模型应适应洪水在干河床上演进的模拟要求。5.2.6二维数学模型网格划分应反映地形地物的变化特征，对重点部位，网格应加密。5.2.7对堰塞体溃决等应急情况，其溃坝洪水及演进可采用经验公式进行简化计算。96.1.1溃坝洪水计算范围应根据溃坝洪水可能影响的重要敏感对象分析确定。下游为水库时，溃坝洪水计算范围可至下游水库坝址。6.1.2溃坝洪水计算应对可能的溃坝原因及风险因素进行分析。6.1.3溃坝型式应根据溃坝原因，结合坝基条件、坝体型式、材料、结构等综合拟定。拱坝、重力坝等坝型及冰坝，可采用瞬时全溃或瞬时局部溃决型式；堆石坝、土石坝等坝型及土石围堰、堰塞体，可采用逐步全溃或逐步局部溃决型式。6.1.4溃口形状应根据坝型及坝体材料拟定，可近似概化为矩形或梯形；溃口最终尺寸可根据坝体型式、结构、材料性质、坝址地形及类似溃坝案例综合拟定；溃决历时可根据坝型、坝高、材料性质、溃坝型式及类似溃坝案例综合拟定。对逐步溃决计算，应模拟溃口动态发展过程。必要时，溃口形状、尺寸和溃决历时宜通过物理模型试验确定。6.1.5一维数学模型初始条件和边界条件应满足下列要求：1初始条件宜给出溃坝前沿程水位、流量。2计算范围包括库区和下游河道时，上边界条件应取入库流量过程，下边界条件宜取水位-流量关系或水位过程，溃口流量宜作内边界条件处理。计算范围为下游河道时，上边界条件应取溃口流量和泄水建筑物下泄流量，下边界条件宜取水位-流量关系或水位过程。6.1.6二维数学模型初始条件和边界条件应满足下列要求：1初始条件宜给出计算范围内溃坝前初始水位、流速。2上边界条件宜取入流过程，下边界条件宜取水位-流量关系或水位过程。6.1.7采用一维、二维耦合数学模型时，连接面上应满足水量平衡和能量守恒条件。6.2模型参数率定和验证6.2.1数学模型糙率宜采用实测或调查洪水资料进行率定和验证。当资料缺乏时，应结合地形、地貌、植被和建筑物等条件综合拟定糙率。6.2.2数学模型参数宜采用收集的溃坝洪水资料进行合理性分析。6.3计算方案及成果6.3.1溃坝洪水计算方案应根据溃坝型式、溃口形状、溃口尺寸、溃决历时、来水条件和坝前水位等综合分析确定。6.3.2计算方案的来水条件、坝前水位应根据可能的溃坝原因及工程状态进行分析拟定。有支流汇入时，汇入流量可按干流相同来水条件进行组合。6.3.3溃坝洪水计算成果应主要包括下列内容：1溃口最大流量及下游断面最高水位、最大流量、最大流速及其出现时间。2溃口断面及上下游河道各断面的水位、流量和流速变化过程。3溃坝洪水向下游演进过程及洪峰到达各断面的时间。4二维数学模型计算的重要影响对象所在位置水力要素变化过程。5重要影响对象洪水淹没历时。6溃坝洪水影响范围示意图。6.4.1溃坝洪水计算应对计算成果进行合理性分析。6.4.2溃坝洪水计算应根据溃决历时、溃口尺寸、坝前水位等因素，分析对溃坝洪水流量峰值、最高水位、洪水传播时间等计算结果的影响。6.4.3溃坝洪水计算应对比分析代表方案有无溃坝情况下的下游洪水演进过程，分析溃坝洪水影响的范围和程度，为风险分析评估提供参考资料。6.4.4溃坝洪水计算分析宜编制专题报告。溃坝洪水计算分析报告编制目录宜符合本规范附录B的规定。7水电工程非恒定流计算7.1.1水电工程非恒定流计算河段范围应根据下列因素综合分析确定：1非恒定流可能的影响范围和程度。2计算河段末端有较为稳定的下边界条件。7.1.2非恒定流计算应综合考虑计算目的、计算精度以及影响对象的要求等因素，选择计算时间步长。7.1.3根据下游影响对象的要求，应选择代表性流量，对控制断面进行恒定流计算，分析水流条件。7.1.4一维数学模型初始条件应取非恒定流开始前的沿程水位和流量；上边界条件应采用下泄流量过程，下边界条件应采用非恒定流影响接近消失的河段代表性断面的水位-流量关系或水位过程。7.1.5二维数学模型初始条件宜取计算区域内非恒定流开始前的水位和流速；上边界条件应采用下泄流量过程，下边界条件应采用水位-流量关系或水位过程。7.2模型参数率定和验证7.2.1数学模型应采用实测或调查水面线资料、物理模型试验资料进行参数率定，并对模型计算结果进行验证，分析参数的合理性。7.2.2糙率率定应符合下列要求：1应分析糙率与水位的变化关系。糙率随水位变化较大时，应采用水位-糙率曲线；糙率随水位变化较小时，可采用单一糙率。2复式断面应分别考虑各子断面糙率，并分析综合糙率。3当资料缺乏时，应结合计算范围内地形、地貌、植被和设施等条件综合拟定糙率。7.2.3当资料缺乏时，应对采用的参数进行敏感性分析，并对计算结果进行合理性分析。7.3计算工况及成果7.3.1非恒定流计算应主要包括电站日调节、枢纽泄洪、事故备用投运、机组切机四种工况。7.3.2对电站日调节非恒定流，应根据电力系统需求、下游航运安全和生产生活要求，拟定不同代表年、不同季节、不同机组投产台数的日调节典型方案，推求出流过程，进行非恒定流计算。7.3.3对枢纽泄洪非恒定流，应根据工程泄洪方式、下游航运安全和生产生活要求，结合洪水过程及涨落率，分析拟定不同水库水位、不同起始流量、不同流量增减幅度的典型泄洪方案，推求泄洪出流过程，进行非恒定流计算。7.3.4对事故备用投运产生的非恒定流，应根据电力系统调度要求、下游航运安全和生产生活要求，结合电站承担事故备用的能力，拟定不同初始出力条件下紧急增加不同出力幅度的典型方案，推求出流过程，进行非恒定流计算。7.3.5对机组切机产生的非恒定流，应根据机组切机可能性和切机方式、下游航运安全和生产生活要求，分析拟定不同水库水位、不同起始流量、不同切机台数的典型切机方案，推求出流过程，进行非恒定流计算，并根据可能的补水措施及反应时间，拟订补水方案，计算各补水方案的非恒定流。7.3.6计算河段入汇支流对成果影响较大时，应考虑其来水的影响，汇人流量可按干流相同来水条件进行组合。7.3.7日调节非恒定流计算成果应采用连续演算至下边界断面、各断面相差24h始末水流要素趋近一致时的值。7.3.8非恒定流计算成果应主要包括下列内容：1各断面最高水位、最低水位、水位日变幅最大值、水位时变幅及短历时变幅最大值。2主要滩险河段及控制断面的最大流速及对应比降、最大比降及对应流速。3沿程水位、流量随时间的变化过程。4二维数学模型计算的重要影响对象所在位置水力要素变化过程。7.4.1非恒定流计算成果应进行合理性分析，结合恒定流水流条件，分析各方案对工程及下游的影响，经综合比较提出推荐方案。7.4.2非恒定流计算成果合理性分析应主要包括水位过程及流量过程的合理性、非恒定流向下游演进规律和沿程衰减情况、不同计算方案相互之间的规律性。有物理模型试验成果时，应进行对比分析。7.4.3非恒定流计算应主要分析基本资料、计算条件及参数对计算成果的影响。7.4.4非恒定流计算应重点分析对通航建筑物口门区和连接段、险滩、码头、桥梁、取水口等敏感位置的影响。7.4.5推荐方案应根据计算及影响分析成果，综合考虑工程开发任务及其主次顺序，按保障安全和有利于发挥综合效益的原则，统筹协调各方关系确定。推荐方案主要包括电站日调节调度运行方案、泄洪时的闸门调度方案、事故备用投运的运行要求，对切机工况应提出补水方案。7.4.6水电工程非恒定流计算分析应编制专题报告。水电工程非恒定流计算分析报告编制目录宜符合本规范附录C的规定。附录A非恒定流数学模型基本方程A.0.1一维数学模型的基本方程包括水流连续方程和水流运动方程，应按下列方程组计算：x——水流纵向距离(m);A——过水断面面积(m²);q——源汇项(m²/s),若无支流汇入或流出，q取为0;Z——水位(m);g——重力加速度(m/s²);n——曼宁糙率系数；R——水力半径(m)。A.0.2直角坐标系下二维数学模型的基本方程包括水流连续方程、x方向水流运动方程、y方向水流运动方程，应按下列方程组计算：NB/T10805—2021M=uhN=vh(A.0.2-3)(A.0.2-4)(A.0.2-5)h——水深(m);A.0.3一般(非正交)曲线坐标系下二维模型的基本方程包括y方向水流运动方程，应按下列方程组计算：(A.0.3-1)(A.0.3-2)(A.0.3-3)Ex=y,/J(A.0.3-5)6y=-x₇/J(A.0.3-6)ηx=-ye/J(A.0.3-7)7y=x;/J(A.0.3-8)q₁₂=5xηx+5yηy(A.0.3-10)qzz=η²+n?(A.0.3-11)NB/T10805—2021A.0.4正交曲线坐标系下二维模型的基本方程包括水流连续方附录B溃坝洪水计算分析报告编制目录2工程概况4溃坝原因及型式分析4.1溃坝原因分析4.2溃坝型式分析5.1溃口流量计算5.2溃坝洪水演进6模型参数率定及验证6.1模型参数率定6.2模型验证7计算条件与方案拟定7.1计算条件7.2计算方案拟定8计算成果分析8.1计算成果8.2成果分析9溃坝洪水影响分析9.1影响范围及重要对象9.2影响分析附图、附表、附件附录C水电工程非恒定流计算分析报告编制目录2工程概况及综合利用要求2.1工程概况2.2水库运用与电站运行调度要求2.3航运现状及要求2.4下游其他综合用水要求4模型参数率定及验证4.1模型参数率定4.2模型验证5恒定流水流条件分析5.1代表性流量选择5.2控制断面水流条件分析6电站日调节非恒定流计算6.1方案拟定6.2非恒定流计算6.3成果及影响分析7枢纽泄洪非恒定流计算7.1方案拟定7.2非恒定流计算7.3成果及影响分析8事故备用投运非恒定流计算8.1方案拟定8.2非恒定流计算8.3成果及影响分析9机组切机非恒定流计算9.1方案拟定9.2非恒定流计算9.3成果及影响分析10方案综合分析与选择附图、附表、附件本规范用词说明1为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：1)表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范《水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范》NB/T10805—2021,经国家能源局2021年11月16日以第5号公告批准发布。本规范是在《水电水利工程溃坝洪水模拟技术规程》DL/T5360—2006的基础上修订而成，上一版的起草单位是武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室、长江水利委员会长江科学院，主要起草人员是张小峰、姜和平、黄国兵、韩继斌、贺昌海、王才欢、谢作涛、穆锦斌。本规范修订过程中，编制组在认真研读理解原规范内容，广泛收集对原规范使用情况的意见建议基础上，进行了水电工程溃坝洪水与非恒定流计算理论方法、科研成果、实践经验的调查研究，总结了近年来我国水电工程设计、建设、运行实践经验，参考了国外水电工程溃坝洪水与非恒定流计算的先进技术和经验，并向有关设计和科研单位广泛征求了意见。为便于广大设计、施工、科研、建设、运行等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，《水电工程溃坝洪水与非恒定流计算规范》编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。 5.1溃口流量计算 5.2溃坝洪水与非恒定流演进计算 6.1计算条件 6.2模型参数率定和验证 6.3计算方案及成果 407.1计算条件 7.2模型参数率定和验证 407.3计算工况及成果 7.4成果分析 1.0.2本规范中溃坝洪水计算主要包括水电工程本身大坝的溃坝洪水计算，以及与工程相关的堤坝、围堰、堰塞体、冰坝等的溃决洪水计算。水电工程非恒定流指坝址下游河道一定范围内的非恒定流，主要包括电站日调节、枢纽泄洪、事故备用投运、机组切机时下泄流量变化引起的非恒定流。1.0.4水电工程运行产生的非恒定流，对下游航运和生产生活可能会产生一定影响，非恒定流越强烈，对下游的影响越大，为保障下游航运及生产生活安全，需要对非恒定流进行适当控制，控制条件一般包括最小下泄流量、下游水位最大日变幅、下游水位最大时变幅等。这些控制条件越严，非恒定流对下游的影响越小，但对水电工程运行调度灵活性的约束越大，不利于工程综合效益的发挥。因此，在进行非恒定流计算时，要根据工程开发任务及其主次顺序，分析发电、防洪、航运及下游生产生活用水等综合利用的要求及其合理性，提出几个控制条件方案。通过各方案的非恒定流计算，分析不同控制条件下非恒定流对下游的影响范围和程度，按保障安全和有利于发挥综合效益的原则，综合权衡发电、防洪、航运及下游综合用水等各方利益关系，在方案综合分析比较的基础上，推荐较为合适的方案，为水电工程建设及运行调度提供技术依据。3.0.2明显影响是指水电工程发电、泄洪等产生的非恒定流对下游河道船舶航行安全、码头作业安全有影响，对下游河道生产生活重要取水设施的正常取水有影响。3.0.3基本资料的可靠性和精度直接影响溃坝洪水与非恒定流计算成果的合理性。因此，在进行水电工程溃坝洪水与非恒定流计算时，对基本资料的收集、整理和分析非常重要，尤其是工程资料、地形资料、水文资料等，均要进行深入认真的分析和校核，发现问题仔细考证，以提高基本资料的可靠性。4.0.2电站机组运行特性资料一般包括机组额定流量、空载流量、机组出力-水头-流量关系等。工程泄水设施运行特性资料一般包括水位-泄量关系、闸门启闭特性、闸门调度运行方式等。4.0.5下游影响对象主要包括相关城镇、重要居民点、工矿区、堤防、公路、铁路、桥梁、文物古迹、宗教场所等。4.0.6注意收集堰塞体溃决的相关案例资料，为当地材料坝溃坝洪水计算提供参考。4.0.7电力系统调度对电站运行的要求是水电工程非恒定流计算的重要边界条件，这些要求一般包括调峰幅度、调峰速率、事故备用投运时出力增加幅度、事故情况下机组切机方式等。NB/T10805—20215.1.2对于大坝瞬时全溃的溃口最大流量简化计算，《水力计算手册(第二版)》(中国水利水电出版社，2006年)给出了里特尔、谢任之等提出的分析计算方法。里特尔的溃口最大流量按下式计算：式中：Qm——溃口最大流量(m³/s);B₀——坝前水面宽度(m);H₀——溃坝前坝前水深(m);g——重力加速度(m/s²);m——溃口断面形状指数。不同溃口形状的溃坝特征参数见表5-1。谢任之的溃口最大流量按下式计算：式中：λ——流量参数，相关取值参考表5-2。对于大坝瞬时局部溃决的溃口最大流量简化计算，《水力计算手册(第二版)》(中国水利水电出版社，2006年)给出了大坝瞬时横向局部一溃到底情况和大坝瞬时垂向局部溃坝情况的溃口最大流量计算方法。大坝瞬时横向局部一溃到底时，溃口最大流量按下式计算：台表5-1不同溃口形状的溃坝特征参数表溃口形状溃口断面形状指数m坝下游无水时的溃坝波速适用条件wDo矩形l2h₂/H₀≤0.1384二次抛物线h₂/H₁≤0.175y÷E等腰三角形文三22h₂/H₁≤0.199组合抛物线组合抛物线y=x²/2y=xl/23h₂/H≤0.2284vg为坝址处流速(m/s)。5h.为坝址处水深(m)。NB/T不同溃口断面形状的流量参数表坝下淹没影响判别参数矩形4次抛物线2次抛物线三角形0000界值，如对溃口断面形状为矩形，淹没影响临界值a。=0.138,当a≤a。式中：B——坝顶长度(m);b——溃口顶部宽度(m)。大坝瞬时垂向局部溃坝时，可采用美国水道试验站公式计算，溃口最大流量按下式计算：式中：h——溃口顶部水深(m)。大坝瞬时垂向局部溃坝时，可采用黄河水利委员会科学研究所公式计算，溃口最大流量按下式计算：对于瞬时溃决溃口流量过程简化计算，《水力计算手册(第二版)》(中国水利水电出版社，2006年)给出了计算方法，溃口流量过程主要与溃口最大流量、溃坝前坝址下泄流量及溃坝前可泄库容有关，可以概化为4次抛物线或者2.5次抛物线两种典型的流量过程，分别见表5-3和表5-4。表5-3溃口流量过程概化为典型4次抛物线计算表00.05Q/QM0.620.480.340.260.207Q/QM0.1680.1300.0940.0610.030Q₀/QM注：1t、T分别表示溃口流量过程中的某一时刻(s)表5-4溃口流量过程概化为典型2.5次抛物线计算表00.010.65Q/QMQ₀/Qn0.620.450.360.290.230.15Qn/QN溃口流量过程按下列三个步骤估算：(1)根据Qm及W初步确定泄空时间T,按下式估算：式中：W——可泄库容(m³);K——系数，对于4次抛物线，一般为4～5;对于2.5(2)根据T、Qy及Q。初步确定溃口流量过程。(3)验证溃口流量过程线与Q=Q。直线之间的水量是否等于可泄库容，若不等，则须调整初步确定的T值，直至两者相等。对于逐步溃决溃口最大流量和溃决流量过程简化计算，《溃坝水力学》(山东科学技术出版社，1992年)给出了逐步溃决溃口最大流量和溃决流量过程计算方法，其中溃口最大流量按下列NB/T10805—2021公式计算：式中：ha——溃口底部以下坝体残余高度(m);H——坝高(m);L——库长，取正常蓄水位与天然河床交点对应的河道长度(m);W₀——溃时水位对应库容(万m³);K₄——经验系数，对黏土类、心墙土，K。=1.19;对均5.2溃坝洪水与非恒定流演进计算5.2.4水流条件复杂是指河道断面横向水位梯度大，横流或回流现象明显，水位变化对河势变化影响较大等情况，这种情况下采用二维数学模型计算，得到的成果更为准确。5.2.7溃坝洪水演进一般采用下列经验公式计算：方法一：洪峰展平公式式中：QM——溃口最大流量(m³/s);QMx——当溃坝最大流量演进至距坝址为x处时，在该处出现的最大流量(m³/s);Hmx——当溃坝最大流量演进至距坝址为x处时，在该处出现的最大水深(m);HM——坝址处溃坝最大流量对应水深(m);x——距坝址的距离(m);W₀—水库溃坝时的库容(m³);n——曼宁糙率系数；m——河床断面形状指数；设河床断面面积A=Aoh”,A与水深h点绘在双对数线上通常形成直线关系，其切距为A。,斜率为m。矩形断面m=1,三角形断面m=2,抛物线断面m=1～2;方法二：经验公式式中：v₀——河道洪水期断面最大平均流速(m/s),在有资料的地区可以采用历史上的最大值，如无资料，一般山区可以采用3.0m/s～5.0m/s,半山区可以采用2.0m/s～3.0m/s,平原区可以采用1.0m/s~K;——经验系数，山区K;=1.1～1.5,半山区K;=1.0,NB/T10805—2021方法三：指数公式式中：e——自然指数，其值取2.718;H₀——溃坝前坝前水深(m)。6.1.2通过对国内外溃坝事件的总结分析，溃坝原因主要包括洪水漫顶、设计及施工质量差、运行管理不善、战争及地质灾害。洪水漫顶大多因为水文资料短缺、防洪标准偏低和泄洪能力不足造成；设计及施工质量差表现为坝体和坝基防渗、稳定性不足，引起管涌、滑坡和开裂而破坏；运行管理不善包括防汛准备不足、缺少安全监测设施、水库运行调度不当或泄洪闸门故6.1.3瞬时全溃或瞬时部分溃一般假定溃决历时为0.5h以内，逐步全溃或逐步局部溃一般假定溃决历时为0.5h及以上。6.1.4逐步溃决口门动态发展过程机理较为复杂，目前具有物理机制的模拟主要基于泥沙输移公式和数值模型，主要包括Meyer-Peter公式、Einstein-Brown公式、Schoklitsch公式、指数模型、双曲线模型等。(1)Meyer-Peter公式：gu——单宽输沙率[N/(s·m)];n'——河床阻力系数；n——沙粒阻力系数；γs——泥沙容重(N/m³);NB/T10805—2021y——水容重(N/m³);h——平均水深(m);J——水面比降；dk——泥沙粒径(m)。(2)Einstein-Brown公式：式中：φ——推移质运动强度参数；⊙——水流强度参数。(4)指数模型：式中：冲刷侵蚀速率(10~⁶m/s);r——水流与溃口底部的剪应力(Pa);te——坝料的临界剪应力(Pa);(5)双曲线模型：式中：k——在剪应力r范围内允许dz/dt接近其极值的单位变换因子，取100;a₂、b₂——双曲线冲蚀系数。其中，1/b₂表示冲刷侵蚀率dz/dt的极值，1/a₂表示x=r。时双曲线的斜率(图6-1)。6.1.6开边界上建议取水位过程或流量过程；闭边界上建议取法线方向速度分量为0;干湿边界为干湿交替区域，一般需设定干水深和淹没水深，当网格单元的水深小于干水深时，网格单元不作为水域；当该网格单元的水深大于淹没水深时，该单元格再次作为水域处理。对于内陆洪水，通常干水深为0.001m～0.02m,淹没水深为0.002m～0.04m。下游水位-流量关系需要涵盖计算要求，若满足不了，较高水位一般采用曼宁公式推算。6.2模型参数率定和验证6.2.1溃坝洪水流量极大，在进行数学模型糙率率定时，除根据实测和调查洪水资料对糙率进行率定外，尚需结合计算范围内地形、地貌、植被和建筑物等条件综合拟定。建筑物包括桥梁、堤坝、村镇房屋和城市建筑群等。6.3计算方案及成果6.3.2溃坝洪水计算一般根据溃坝原因和风险因素拟定代表方案，主要包括超标准洪水漫顶溃坝、运行管理不善漫顶溃坝、强烈地震溃坝等计算方案，其相应的来水条件通常按超标准洪水、常遇洪水、非洪水期平均径流考虑；有支流入汇时，其汇入流量按与干流上述相同来水条件进行组合。7水电工程非恒定流计算7.1.2水电工程非恒定流计算目的一般包括分析非恒定流对下游航运条件的影响、对下游生产生活重要取水设施的影响等。7.2