NB∕T 10805-2021 水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范

P中華人民共和國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范CodeforCalculationofDamBreakFloodandUnsteadyFlowforHydropowerProjects2021-11-16發(fā)布2022-05-16實(shí)施國家能源局發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)分享吧/中華人民共和國能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范CodeforCalculationofDamBreakFlood代替DL/T5360—2006主編部門：水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院批準(zhǔn)部門：國家能源局中國水利水電出版社標(biāo)準(zhǔn)分享吧http://ww.bzfx2021年第5號根據(jù)《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》《能源標(biāo)準(zhǔn)化管理辦法》,國家能源局批準(zhǔn)《地?zé)峋斫Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》等326項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(附件1)、《CodeforSeismiHydropowerProject》等19項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外文版(附件2)、《水電工程水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等3項(xiàng)能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修改通知單(附件3),現(xiàn)予以發(fā)布。附件：1.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目錄2.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外文版目錄3.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修改通知單I標(biāo)準(zhǔn)分享吧/序號標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱代替標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)號批準(zhǔn)日期實(shí)施日期…NB/T水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范DL/T2021-11-162022-05-16…Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)分享吧/根據(jù)《國家能源局綜合司關(guān)于印發(fā)2017年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂計(jì)劃及英文版翻譯出版計(jì)劃的通知》(國能綜通科技〔2017〕52號)的要求，規(guī)范編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)近年來水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算發(fā)展及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，修訂本規(guī)范。本規(guī)范的主要技術(shù)內(nèi)容是：總則、術(shù)語、基本規(guī)定、基本資料、計(jì)算方法、潰壩洪水計(jì)算、水電工程非恒定流計(jì)算。本規(guī)范修訂的主要技術(shù)內(nèi)容是：——增加了“水電工程非恒定流計(jì)算”章?！黾恿烁戒洝皾魏樗?jì)算分析報(bào)告編制目錄”“水電工程非恒定流計(jì)算分析報(bào)告編制目錄”?！抻喠藵魏樗?jì)算有關(guān)內(nèi)容。本規(guī)范由國家能源局負(fù)責(zé)管理，由水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院提出并負(fù)責(zé)日常管理，由能源行業(yè)水電規(guī)劃水庫環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(NEA/TC16)負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。執(zhí)行過程中如有意見或建議，請寄送水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院(地址：北京市西城區(qū)六鋪炕北小街2號，郵編：100120)。本規(guī)范主編單位：中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司本規(guī)范參編單位：中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司本規(guī)范主要起草人員：周鐵柱李啟龍?jiān)逊紕⑽拿饔?jì)金華楊培炎陳振虹芮德繁楊立鋒周興波本規(guī)范主要審查人員：彭才德萬文功趙增海楊百銀標(biāo)準(zhǔn)分享吧/楊定貴劉光保范國福張建華何成榮劉書寶洪大林李仕勝朱士江IV標(biāo)準(zhǔn)分享吧/ 12術(shù)語 23基本規(guī)定 44基本資料 55計(jì)算方法 7 7 76潰壩洪水計(jì)算 9 9 7水電工程非恒定流計(jì)算 附錄A非恒定流數(shù)學(xué)模型基本方程 附錄B潰壩洪水計(jì)算分析報(bào)告編制目錄 附錄C水電工程非恒定流計(jì)算分析報(bào)告編制目錄 本規(guī)范用詞說明 V 1 2 4 5 7 75.2DamBreakFloodRoutingandUnsteadyFlow 7 9 9 1.0.1為統(tǒng)一水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算的原則、內(nèi)容、方法和技術(shù)要求，制定本規(guī)范。1.0.2本規(guī)范適用于水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算。1.0.3潰壩洪水計(jì)算應(yīng)分析說明計(jì)算范圍和影響范圍，以及相關(guān)斷面的洪峰流量、最高洪水位、最大流速等要素及洪水過程，計(jì)算成果可為風(fēng)險(xiǎn)分析評估提供參考資料。1.0.4水電工程非恒定流計(jì)算應(yīng)根據(jù)工程開發(fā)任務(wù)及其主次順序，分析研究各項(xiàng)綜合利用運(yùn)行的合理要求，分析不同控制條件下非恒定流對下游的影響范圍和程度，按保障安全和有利于發(fā)揮綜合效益的原則，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方關(guān)系，推薦技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方案，為水電工程建設(shè)及運(yùn)行調(diào)度提供技術(shù)依據(jù)。1.0.5水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算，除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。1標(biāo)準(zhǔn)分享吧http://~mw.bzfX/2.0.1潰壩洪水dambreakflood壩體潰決引起水體突泄所形成的洪水。流量或流速、水位或水深等水力要素隨時(shí)間與空間變化的水流。水電工程在日調(diào)節(jié)、樞紐泄洪、事故備用投運(yùn)、機(jī)組切機(jī)等情況下產(chǎn)生非恒定流。2.0.3潰壩型式dambreaktype壩體潰決的類型和方式，通常用潰決規(guī)模和歷時(shí)表述，分為瞬時(shí)全潰、瞬時(shí)局部潰決、逐步全潰、逐步局部潰決等。壩體潰決時(shí)形成的過流缺口的形狀。壩體在很短時(shí)間內(nèi)全斷面潰決的潰壩型式。2.0.6瞬時(shí)局部潰決instantaneouspartialdambreak壩體的部分?jǐn)嗝嬖诤芏虝r(shí)間內(nèi)潰決的潰壩型式。2.0.7逐步全潰gradualwholedambr壩體潰口受水流沖刷逐步擴(kuò)大，直至壩體全斷面潰決的潰壩2.0.8逐步局部潰決gradualpartialdambreak壩體潰口受水流沖刷逐步擴(kuò)大，但最終未擴(kuò)大到全部壩體斷壩體潰決從開始到結(jié)束所持續(xù)的時(shí)間。2.0.10潰口最大流量maximumbreachdischarge從壩體潰口下泄的最大流量。2標(biāo)準(zhǔn)分享吧/32.0.11潰口流量過程breachdischargeprocess從壩體潰口下泄的流量隨時(shí)間變化的過程。2.0.12潰壩洪水演進(jìn)dambreakfloodrouting從潰口下泄的洪水在下游河道及兩岸沿程傳播的演算過程。水電站根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度要求進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行，日內(nèi)下泄流量變化引起的非恒定流。43.0.1水電工程下游有重要敏感對象或上游可能出現(xiàn)堰塞體等風(fēng)險(xiǎn)源，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析評估時(shí)，宜進(jìn)行潰壩洪水計(jì)算。3.0.2水電工程運(yùn)行對下游航運(yùn)安全和生產(chǎn)生活有明顯影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行河道非恒定流計(jì)算，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行物理模型試驗(yàn)。3.0.3對潰壩洪水與非恒定流計(jì)算采用的基本資料，應(yīng)進(jìn)行可靠性和精度分析。3.0.4潰壩洪水與非恒定流計(jì)算應(yīng)對計(jì)算模型進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證，應(yīng)對計(jì)算成果進(jìn)行合理性分析。54.0.1潰壩洪水與非恒定流計(jì)算應(yīng)收集工程、地形、水文等基本資料。潰壩洪水計(jì)算還應(yīng)收集下游影響對象基本情況資料，非恒定流計(jì)算還應(yīng)收集綜合利用要求相關(guān)資料。4.0.2工程資料主要內(nèi)容及要求應(yīng)符合下列規(guī)定：1工程所在流域概況，主要包括自然地理、水文氣象、河流特性、社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和人類活動。2工程地質(zhì)與地震參數(shù)，包括區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性、地震動峰值加速度、基本地震烈度，壩址地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件，庫區(qū)主要滑坡體、堆積體、泥石流等基本情況。3工程任務(wù)和規(guī)模，工程主要特征參數(shù)。4工程樞紐布置，工程擋水、泄水、發(fā)電、通航、施工圍堰等主要建筑物的型式、結(jié)構(gòu)及尺寸。5電站機(jī)組運(yùn)行特性資料。6工程泄水設(shè)施運(yùn)行特性資料。7電站日調(diào)節(jié)、切機(jī)工況、泄洪運(yùn)行資料，出庫流量過程資料。8水庫庫容曲線和泄水建筑物泄流曲線。對已建水庫的庫容曲線應(yīng)考慮泥沙淤積影響；泄水建筑物泄流曲線范圍應(yīng)能滿足漫頂潰壩工況的計(jì)算需求。4.0.3地形資料主要內(nèi)容及要求應(yīng)符合下列規(guī)定：1計(jì)算河段實(shí)測縱橫斷面。縱斷面應(yīng)沿河道深泓點(diǎn)布設(shè)，并能反映河道縱向地形起伏變化。潰壩洪水計(jì)算橫斷面間距不宜大于3km,非恒定流計(jì)算橫斷面間距不宜超過水面寬度的4倍，重要影響對象應(yīng)設(shè)置控制性斷面，重要河段和河道形態(tài)變化大的部位應(yīng)加密斷面。橫斷面兩端高程應(yīng)高于潰壩洪水、非恒定流可6能達(dá)到的最高水位。2計(jì)算河道及沿河兩岸地形圖。地形圖范圍應(yīng)大于最高水位可能淹沒區(qū)域，地形圖比例尺應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、河流特性、下游地形特征以及計(jì)算成果精度要求等綜合確定，潰壩洪水計(jì)算地形圖比例尺不宜小于1:10000,非恒定流計(jì)算地形圖比例尺不宜小于1:2000。3水庫下游支流匯口、分汊及江心洲地形資料。4.0.4水文資料主要內(nèi)容及要求應(yīng)符合下列規(guī)定：1工程壩址長系列年、月或旬、日徑流資料。當(dāng)上、下游支流對計(jì)算成果有影響時(shí)，應(yīng)收集支流相應(yīng)徑流資料。2流域洪水特性資料及工程設(shè)計(jì)洪水成果。當(dāng)上、下游支流對計(jì)算成果有影響時(shí)，應(yīng)收集支流相應(yīng)洪水資料。3計(jì)算河段的實(shí)測或調(diào)查洪水水面線及相應(yīng)流量資料。4下邊界斷面水位-流量關(guān)系曲線或水位過程，計(jì)算河段控制斷面的水位-流量關(guān)系曲線。5計(jì)算河段沿程閘壩、橋涵的過水能力資料。6主要險(xiǎn)灘、彎道等流態(tài)復(fù)雜河段的同時(shí)水面線、流速、流向及斷面流速分布原型觀測資料。4.0.5潰壩洪水計(jì)算收集的下游影響對象基本情況資料，應(yīng)主要包括位置、高程分布、防洪標(biāo)準(zhǔn)、社會經(jīng)濟(jì)情況。4.0.6其他擋水體潰壩洪水計(jì)算收集的資料，應(yīng)主要包括堰塞體或冰壩的高程、體積、形態(tài)與性狀、組成成分及其顆粒級配、庫容曲線。4.0.7非恒定流計(jì)算收集的綜合利用要求相關(guān)資料，應(yīng)主要包括下列內(nèi)容：1下游航運(yùn)和生產(chǎn)生活對水位、水位變幅、水流流速、水面比降的要求。2電力系統(tǒng)調(diào)度對電站運(yùn)行的要求。3供電范圍負(fù)荷特性及負(fù)荷曲線。75.1.1潰壩洪水潰口流量宜根據(jù)潰壩型式、潰口尺寸、水頭等因素，采用寬頂堰流公式計(jì)算。對管涌潰決，潰口流量應(yīng)采用孔流公式計(jì)算；隨著管涌通道半徑的擴(kuò)大，孔流演變?yōu)檠吡鲿r(shí)，應(yīng)采用寬頂堰流公式計(jì)算。5.1.2潰口流量過程宜采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算，簡化計(jì)算時(shí)可采用經(jīng)驗(yàn)公式法。潰口流量過程計(jì)算應(yīng)考慮潰決歷時(shí)、庫容、入庫流量等因素。5.1.3潰口流量計(jì)算應(yīng)收集其他水庫潰壩洪水資料，堰塞體、冰壩潰決資料或模型試驗(yàn)資料，對經(jīng)驗(yàn)公式的適用性進(jìn)行分析。5.2潰壩洪水與非恒定流演進(jìn)計(jì)算5.2.1潰壩洪水與非恒定流演進(jìn)計(jì)算可采用一維數(shù)學(xué)模型和二維數(shù)學(xué)模型，非恒定流數(shù)學(xué)模型基本方程應(yīng)符合本規(guī)范附錄A5.2.2數(shù)學(xué)模型求解方法可選用有限體積法、有限差分法、有限單元法等。簡化計(jì)算時(shí)，下游洪水演進(jìn)可采用水文法。5.2.3數(shù)值計(jì)算格式應(yīng)滿足相容性、收斂性和穩(wěn)定性要求，應(yīng)同時(shí)能模擬急流、緩流及臨界流，計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足水量平衡5.2.4潰壩洪水與非恒定流演進(jìn)計(jì)算應(yīng)根據(jù)資料條件、河道水系特征和計(jì)算要求等，選用一維或二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算。下游影響區(qū)為水流條件較簡單的河道時(shí)，可采用一維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算；下游影響區(qū)有平原區(qū)或水流條件復(fù)雜的河道時(shí)，宜采用二維數(shù)學(xué)8模型或一維與二維數(shù)學(xué)模型進(jìn)行耦合計(jì)算。5.2.5對潰壩洪水計(jì)算，二維數(shù)學(xué)模型應(yīng)適應(yīng)洪水在干河床上演進(jìn)的模擬要求。5.2.6二維數(shù)學(xué)模型網(wǎng)格劃分應(yīng)反映地形地物的變化特征，對重點(diǎn)部位，網(wǎng)格應(yīng)加密。5.2.7對堰塞體潰決等應(yīng)急情況，其潰壩洪水及演進(jìn)可采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行簡化計(jì)算。96.1.1潰壩洪水計(jì)算范圍應(yīng)根據(jù)潰壩洪水可能影響的重要敏感對象分析確定。下游為水庫時(shí)，潰壩洪水計(jì)算范圍可至下游水庫壩址。6.1.2潰壩洪水計(jì)算應(yīng)對可能的潰壩原因及風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析。6.1.3潰壩型式應(yīng)根據(jù)潰壩原因，結(jié)合壩基條件、壩體型式、材料、結(jié)構(gòu)等綜合擬定。拱壩、重力壩等壩型及冰壩，可采用瞬時(shí)全潰或瞬時(shí)局部潰決型式；堆石壩、土石壩等壩型及土石圍堰、堰塞體，可采用逐步全潰或逐步局部潰決型式。6.1.4潰口形狀應(yīng)根據(jù)壩型及壩體材料擬定，可近似概化為矩形或梯形；潰口最終尺寸可根據(jù)壩體型式、結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、壩址地形及類似潰壩案例綜合擬定；潰決歷時(shí)可根據(jù)壩型、壩高、材料性質(zhì)、潰壩型式及類似潰壩案例綜合擬定。對逐步潰決計(jì)算，應(yīng)模擬潰口動態(tài)發(fā)展過程。必要時(shí)，潰口形狀、尺寸和潰決歷時(shí)宜通過物理模型試驗(yàn)確定。6.1.5一維數(shù)學(xué)模型初始條件和邊界條件應(yīng)滿足下列要求：1初始條件宜給出潰壩前沿程水位、流量。2計(jì)算范圍包括庫區(qū)和下游河道時(shí)，上邊界條件應(yīng)取入庫流量過程，下邊界條件宜取水位-流量關(guān)系或水位過程，潰口流量宜作內(nèi)邊界條件處理。計(jì)算范圍為下游河道時(shí)，上邊界條件應(yīng)取潰口流量和泄水建筑物下泄流量，下邊界條件宜取水位-流量關(guān)系或水位過程。6.1.6二維數(shù)學(xué)模型初始條件和邊界條件應(yīng)滿足下列要求：1初始條件宜給出計(jì)算范圍內(nèi)潰壩前初始水位、流速。2上邊界條件宜取入流過程，下邊界條件宜取水位-流量關(guān)系或水位過程。6.1.7采用一維、二維耦合數(shù)學(xué)模型時(shí)，連接面上應(yīng)滿足水量平衡和能量守恒條件。6.2模型參數(shù)率定和驗(yàn)證6.2.1數(shù)學(xué)模型糙率宜采用實(shí)測或調(diào)查洪水資料進(jìn)行率定和驗(yàn)證。當(dāng)資料缺乏時(shí)，應(yīng)結(jié)合地形、地貌、植被和建筑物等條件綜合擬定糙率。6.2.2數(shù)學(xué)模型參數(shù)宜采用收集的潰壩洪水資料進(jìn)行合理性分析。6.3計(jì)算方案及成果6.3.1潰壩洪水計(jì)算方案應(yīng)根據(jù)潰壩型式、潰口形狀、潰口尺寸、潰決歷時(shí)、來水條件和壩前水位等綜合分析確定。6.3.2計(jì)算方案的來水條件、壩前水位應(yīng)根據(jù)可能的潰壩原因及工程狀態(tài)進(jìn)行分析擬定。有支流匯入時(shí)，匯入流量可按干流相同來水條件進(jìn)行組合。6.3.3潰壩洪水計(jì)算成果應(yīng)主要包括下列內(nèi)容：1潰口最大流量及下游斷面最高水位、最大流量、最大流速及其出現(xiàn)時(shí)間。2潰口斷面及上下游河道各斷面的水位、流量和流速變化過程。3潰壩洪水向下游演進(jìn)過程及洪峰到達(dá)各斷面的時(shí)間。4二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算的重要影響對象所在位置水力要素變化過程。5重要影響對象洪水淹沒歷時(shí)。6潰壩洪水影響范圍示意圖。6.4.1潰壩洪水計(jì)算應(yīng)對計(jì)算成果進(jìn)行合理性分析。6.4.2潰壩洪水計(jì)算應(yīng)根據(jù)潰決歷時(shí)、潰口尺寸、壩前水位等因素，分析對潰壩洪水流量峰值、最高水位、洪水傳播時(shí)間等計(jì)算結(jié)果的影響。6.4.3潰壩洪水計(jì)算應(yīng)對比分析代表方案有無潰壩情況下的下游洪水演進(jìn)過程，分析潰壩洪水影響的范圍和程度，為風(fēng)險(xiǎn)分析評估提供參考資料。6.4.4潰壩洪水計(jì)算分析宜編制專題報(bào)告。潰壩洪水計(jì)算分析報(bào)告編制目錄宜符合本規(guī)范附錄B的規(guī)定。7水電工程非恒定流計(jì)算7.1.1水電工程非恒定流計(jì)算河段范圍應(yīng)根據(jù)下列因素綜合分析確定：1非恒定流可能的影響范圍和程度。2計(jì)算河段末端有較為穩(wěn)定的下邊界條件。7.1.2非恒定流計(jì)算應(yīng)綜合考慮計(jì)算目的、計(jì)算精度以及影響對象的要求等因素，選擇計(jì)算時(shí)間步長。7.1.3根據(jù)下游影響對象的要求，應(yīng)選擇代表性流量，對控制斷面進(jìn)行恒定流計(jì)算，分析水流條件。7.1.4一維數(shù)學(xué)模型初始條件應(yīng)取非恒定流開始前的沿程水位和流量；上邊界條件應(yīng)采用下泄流量過程，下邊界條件應(yīng)采用非恒定流影響接近消失的河段代表性斷面的水位-流量關(guān)系或水位過程。7.1.5二維數(shù)學(xué)模型初始條件宜取計(jì)算區(qū)域內(nèi)非恒定流開始前的水位和流速；上邊界條件應(yīng)采用下泄流量過程，下邊界條件應(yīng)采用水位-流量關(guān)系或水位過程。7.2模型參數(shù)率定和驗(yàn)證7.2.1數(shù)學(xué)模型應(yīng)采用實(shí)測或調(diào)查水面線資料、物理模型試驗(yàn)資料進(jìn)行參數(shù)率定，并對模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，分析參數(shù)的合理性。7.2.2糙率率定應(yīng)符合下列要求：1應(yīng)分析糙率與水位的變化關(guān)系。糙率隨水位變化較大時(shí)，應(yīng)采用水位-糙率曲線；糙率隨水位變化較小時(shí)，可采用單一糙率。2復(fù)式斷面應(yīng)分別考慮各子斷面糙率，并分析綜合糙率。3當(dāng)資料缺乏時(shí)，應(yīng)結(jié)合計(jì)算范圍內(nèi)地形、地貌、植被和設(shè)施等條件綜合擬定糙率。7.2.3當(dāng)資料缺乏時(shí)，應(yīng)對采用的參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理性分析。7.3計(jì)算工況及成果7.3.1非恒定流計(jì)算應(yīng)主要包括電站日調(diào)節(jié)、樞紐泄洪、事故備用投運(yùn)、機(jī)組切機(jī)四種工況。7.3.2對電站日調(diào)節(jié)非恒定流，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)需求、下游航運(yùn)安全和生產(chǎn)生活要求，擬定不同代表年、不同季節(jié)、不同機(jī)組投產(chǎn)臺數(shù)的日調(diào)節(jié)典型方案，推求出流過程，進(jìn)行非恒定流計(jì)算。7.3.3對樞紐泄洪非恒定流，應(yīng)根據(jù)工程泄洪方式、下游航運(yùn)安全和生產(chǎn)生活要求，結(jié)合洪水過程及漲落率，分析擬定不同水庫水位、不同起始流量、不同流量增減幅度的典型泄洪方案，推求泄洪出流過程，進(jìn)行非恒定流計(jì)算。7.3.4對事故備用投運(yùn)產(chǎn)生的非恒定流，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度要求、下游航運(yùn)安全和生產(chǎn)生活要求，結(jié)合電站承擔(dān)事故備用的能力，擬定不同初始出力條件下緊急增加不同出力幅度的典型方案，推求出流過程，進(jìn)行非恒定流計(jì)算。7.3.5對機(jī)組切機(jī)產(chǎn)生的非恒定流，應(yīng)根據(jù)機(jī)組切機(jī)可能性和切機(jī)方式、下游航運(yùn)安全和生產(chǎn)生活要求，分析擬定不同水庫水位、不同起始流量、不同切機(jī)臺數(shù)的典型切機(jī)方案，推求出流過程，進(jìn)行非恒定流計(jì)算，并根據(jù)可能的補(bǔ)水措施及反應(yīng)時(shí)間，擬訂補(bǔ)水方案，計(jì)算各補(bǔ)水方案的非恒定流。7.3.6計(jì)算河段入?yún)R支流對成果影響較大時(shí)，應(yīng)考慮其來水的影響，匯人流量可按干流相同來水條件進(jìn)行組合。7.3.7日調(diào)節(jié)非恒定流計(jì)算成果應(yīng)采用連續(xù)演算至下邊界斷面、各斷面相差24h始末水流要素趨近一致時(shí)的值。7.3.8非恒定流計(jì)算成果應(yīng)主要包括下列內(nèi)容：1各斷面最高水位、最低水位、水位日變幅最大值、水位時(shí)變幅及短歷時(shí)變幅最大值。2主要灘險(xiǎn)河段及控制斷面的最大流速及對應(yīng)比降、最大比降及對應(yīng)流速。3沿程水位、流量隨時(shí)間的變化過程。4二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算的重要影響對象所在位置水力要素變化過程。7.4.1非恒定流計(jì)算成果應(yīng)進(jìn)行合理性分析，結(jié)合恒定流水流條件，分析各方案對工程及下游的影響，經(jīng)綜合比較提出推薦方案。7.4.2非恒定流計(jì)算成果合理性分析應(yīng)主要包括水位過程及流量過程的合理性、非恒定流向下游演進(jìn)規(guī)律和沿程衰減情況、不同計(jì)算方案相互之間的規(guī)律性。有物理模型試驗(yàn)成果時(shí)，應(yīng)進(jìn)行對比分析。7.4.3非恒定流計(jì)算應(yīng)主要分析基本資料、計(jì)算條件及參數(shù)對計(jì)算成果的影響。7.4.4非恒定流計(jì)算應(yīng)重點(diǎn)分析對通航建筑物口門區(qū)和連接段、險(xiǎn)灘、碼頭、橋梁、取水口等敏感位置的影響。7.4.5推薦方案應(yīng)根據(jù)計(jì)算及影響分析成果，綜合考慮工程開發(fā)任務(wù)及其主次順序，按保障安全和有利于發(fā)揮綜合效益的原則，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方關(guān)系確定。推薦方案主要包括電站日調(diào)節(jié)調(diào)度運(yùn)行方案、泄洪時(shí)的閘門調(diào)度方案、事故備用投運(yùn)的運(yùn)行要求，對切機(jī)工況應(yīng)提出補(bǔ)水方案。7.4.6水電工程非恒定流計(jì)算分析應(yīng)編制專題報(bào)告。水電工程非恒定流計(jì)算分析報(bào)告編制目錄宜符合本規(guī)范附錄C的規(guī)定。附錄A非恒定流數(shù)學(xué)模型基本方程A.0.1一維數(shù)學(xué)模型的基本方程包括水流連續(xù)方程和水流運(yùn)動方程，應(yīng)按下列方程組計(jì)算：x——水流縱向距離(m);A——過水?dāng)嗝婷娣e(m2);q——源匯項(xiàng)(m2/s),若無支流匯入或流出，q取為0;Z——水位(m);g——重力加速度(m/s2);n——曼寧糙率系數(shù)；R——水力半徑(m)。A.0.2直角坐標(biāo)系下二維數(shù)學(xué)模型的基本方程包括水流連續(xù)方程、x方向水流運(yùn)動方程、y方向水流運(yùn)動方程，應(yīng)按下列方程組計(jì)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)曲線坐標(biāo)系下二維模型的基本方程包括y方向水流運(yùn)動方程，應(yīng)按下列方程組計(jì)算：(A.0.3-1)(A.0.3-2)(A.0.3-3)Ex=y,/J(A.0.3-5)6y=-x?/J(A.0.3-6)ηx=-ye/J(A.0.3-7)7y=x;/J(A.0.3-8)q??=5xηx+5yηy(A.0.3-10)qzz=η2+n?(A.0.3-11)NB/T10805—2021A.0.4正交曲線坐標(biāo)系下二維模型的基本方程包括水流連續(xù)方附錄B潰壩洪水計(jì)算分析報(bào)告編制目錄2工程概況4潰壩原因及型式分析4.1潰壩原因分析4.2潰壩型式分析5.1潰口流量計(jì)算5.2潰壩洪水演進(jìn)6模型參數(shù)率定及驗(yàn)證6.1模型參數(shù)率定6.2模型驗(yàn)證7計(jì)算條件與方案擬定7.1計(jì)算條件7.2計(jì)算方案擬定8計(jì)算成果分析8.1計(jì)算成果8.2成果分析9潰壩洪水影響分析9.1影響范圍及重要對象9.2影響分析附圖、附表、附件附錄C水電工程非恒定流計(jì)算分析報(bào)告編制目錄2工程概況及綜合利用要求2.1工程概況2.2水庫運(yùn)用與電站運(yùn)行調(diào)度要求2.3航運(yùn)現(xiàn)狀及要求2.4下游其他綜合用水要求4模型參數(shù)率定及驗(yàn)證4.1模型參數(shù)率定4.2模型驗(yàn)證5恒定流水流條件分析5.1代表性流量選擇5.2控制斷面水流條件分析6電站日調(diào)節(jié)非恒定流計(jì)算6.1方案擬定6.2非恒定流計(jì)算6.3成果及影響分析7樞紐泄洪非恒定流計(jì)算7.1方案擬定7.2非恒定流計(jì)算7.3成果及影響分析8事故備用投運(yùn)非恒定流計(jì)算8.1方案擬定8.2非恒定流計(jì)算8.3成果及影響分析9機(jī)組切機(jī)非恒定流計(jì)算9.1方案擬定9.2非恒定流計(jì)算9.3成果及影響分析10方案綜合分析與選擇附圖、附表、附件本規(guī)范用詞說明1為便于在執(zhí)行本規(guī)范條文時(shí)區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴(yán)禁”。2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”,反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3)表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做的：正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”。水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范《水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范》NB/T10805—2021,經(jīng)國家能源局2021年11月16日以第5號公告批準(zhǔn)發(fā)布。本規(guī)范是在《水電水利工程潰壩洪水模擬技術(shù)規(guī)程》DL/T5360—2006的基礎(chǔ)上修訂而成，上一版的起草單位是武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、長江水利委員會長江科學(xué)院，主要起草人員是張小峰、姜和平、黃國兵、韓繼斌、賀昌海、王才歡、謝作濤、穆錦斌。本規(guī)范修訂過程中，編制組在認(rèn)真研讀理解原規(guī)范內(nèi)容，廣泛收集對原規(guī)范使用情況的意見建議基礎(chǔ)上，進(jìn)行了水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算理論方法、科研成果、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的調(diào)查研究，總結(jié)了近年來我國水電工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考了國外水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，并向有關(guān)設(shè)計(jì)和科研單位廣泛征求了意見。為便于廣大設(shè)計(jì)、施工、科研、建設(shè)、運(yùn)行等單位有關(guān)人員在使用本規(guī)范時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算規(guī)范》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本規(guī)范的條文說明，對條文規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了說明。但是，本條文說明不具備與規(guī)范正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握規(guī)范規(guī)定的參考。 5.1潰口流量計(jì)算 5.2潰壩洪水與非恒定流演進(jìn)計(jì)算 6.1計(jì)算條件 6.2模型參數(shù)率定和驗(yàn)證 6.3計(jì)算方案及成果 407.1計(jì)算條件 7.2模型參數(shù)率定和驗(yàn)證 407.3計(jì)算工況及成果 7.4成果分析 1.0.2本規(guī)范中潰壩洪水計(jì)算主要包括水電工程本身大壩的潰壩洪水計(jì)算，以及與工程相關(guān)的堤壩、圍堰、堰塞體、冰壩等的潰決洪水計(jì)算。水電工程非恒定流指壩址下游河道一定范圍內(nèi)的非恒定流，主要包括電站日調(diào)節(jié)、樞紐泄洪、事故備用投運(yùn)、機(jī)組切機(jī)時(shí)下泄流量變化引起的非恒定流。1.0.4水電工程運(yùn)行產(chǎn)生的非恒定流，對下游航運(yùn)和生產(chǎn)生活可能會產(chǎn)生一定影響，非恒定流越強(qiáng)烈，對下游的影響越大，為保障下游航運(yùn)及生產(chǎn)生活安全，需要對非恒定流進(jìn)行適當(dāng)控制，控制條件一般包括最小下泄流量、下游水位最大日變幅、下游水位最大時(shí)變幅等。這些控制條件越嚴(yán)，非恒定流對下游的影響越小，但對水電工程運(yùn)行調(diào)度靈活性的約束越大，不利于工程綜合效益的發(fā)揮。因此，在進(jìn)行非恒定流計(jì)算時(shí)，要根據(jù)工程開發(fā)任務(wù)及其主次順序，分析發(fā)電、防洪、航運(yùn)及下游生產(chǎn)生活用水等綜合利用的要求及其合理性，提出幾個(gè)控制條件方案。通過各方案的非恒定流計(jì)算，分析不同控制條件下非恒定流對下游的影響范圍和程度，按保障安全和有利于發(fā)揮綜合效益的原則，綜合權(quán)衡發(fā)電、防洪、航運(yùn)及下游綜合用水等各方利益關(guān)系，在方案綜合分析比較的基礎(chǔ)上，推薦較為合適的方案，為水電工程建設(shè)及運(yùn)行調(diào)度提供技術(shù)依據(jù)。3.0.2明顯影響是指水電工程發(fā)電、泄洪等產(chǎn)生的非恒定流對下游河道船舶航行安全、碼頭作業(yè)安全有影響，對下游河道生產(chǎn)生活重要取水設(shè)施的正常取水有影響。3.0.3基本資料的可靠性和精度直接影響潰壩洪水與非恒定流計(jì)算成果的合理性。因此，在進(jìn)行水電工程潰壩洪水與非恒定流計(jì)算時(shí)，對基本資料的收集、整理和分析非常重要，尤其是工程資料、地形資料、水文資料等，均要進(jìn)行深入認(rèn)真的分析和校核，發(fā)現(xiàn)問題仔細(xì)考證，以提高基本資料的可靠性。4.0.2電站機(jī)組運(yùn)行特性資料一般包括機(jī)組額定流量、空載流量、機(jī)組出力-水頭-流量關(guān)系等。工程泄水設(shè)施運(yùn)行特性資料一般包括水位-泄量關(guān)系、閘門啟閉特性、閘門調(diào)度運(yùn)行方式等。4.0.5下游影響對象主要包括相關(guān)城鎮(zhèn)、重要居民點(diǎn)、工礦區(qū)、堤防、公路、鐵路、橋梁、文物古跡、宗教場所等。4.0.6注意收集堰塞體潰決的相關(guān)案例資料，為當(dāng)?shù)夭牧蠅螡魏樗?jì)算提供參考。4.0.7電力系統(tǒng)調(diào)度對電站運(yùn)行的要求是水電工程非恒定流計(jì)算的重要邊界條件，這些要求一般包括調(diào)峰幅度、調(diào)峰速率、事故備用投運(yùn)時(shí)出力增加幅度、事故情況下機(jī)組切機(jī)方式等。NB/T10805—20215.1.2對于大壩瞬時(shí)全潰的潰口最大流量簡化計(jì)算，《水力計(jì)算手冊(第二版)》(中國水利水電出版社，2006年)給出了里特爾、謝任之等提出的分析計(jì)算方法。里特爾的潰口最大流量按下式計(jì)算：式中：Qm——潰口最大流量(m3/s);B?——壩前水面寬度(m);H?——潰壩前壩前水深(m);g——重力加速度(m/s2);m——潰口斷面形狀指數(shù)。不同潰口形狀的潰壩特征參數(shù)見表5-1。謝任之的潰口最大流量按下式計(jì)算：式中：λ——流量參數(shù)，相關(guān)取值參考表5-2。對于大壩瞬時(shí)局部潰決的潰口最大流量簡化計(jì)算，《水力計(jì)算手冊(第二版)》(中國水利水電出版社，2006年)給出了大壩瞬時(shí)橫向局部一潰到底情況和大壩瞬時(shí)垂向局部潰壩情況的潰口最大流量計(jì)算方法。大壩瞬時(shí)橫向局部一潰到底時(shí)，潰口最大流量按下式計(jì)算：臺表5-1不同潰口形狀的潰壩特征參數(shù)表潰口形狀潰口斷面形狀指數(shù)m壩下游無水時(shí)的潰壩波速適用條件wDo矩形l2h?/H?≤0.1384二次拋物線h?/H?≤0.175y÷E等腰三角形文三22h?/H?≤0.199組合拋物線組合拋物線y=x2/2y=xl/23h?/H≤0.2284vg為壩址處流速(m/s)。5h.為壩址處水深(m)。NB/T不同潰口斷面形狀的流量參數(shù)表壩下淹沒影響判別參數(shù)矩形4次拋物線2次拋物線三角形0000界值，如對潰口斷面形狀為矩形，淹沒影響臨界值a。=0.138,當(dāng)a≤a。式中：B——壩頂長度(m);b——潰口頂部寬度(m)。大壩瞬時(shí)垂向局部潰壩時(shí)，可采用美國水道試驗(yàn)站公式計(jì)算，潰口最大流量按下式計(jì)算：式中：h——潰口頂部水深(m)。大壩瞬時(shí)垂向局部潰壩時(shí)，可采用黃河水利委員會科學(xué)研究所公式計(jì)算，潰口最大流量按下式計(jì)算：對于瞬時(shí)潰決潰口流量過程簡化計(jì)算，《水力計(jì)算手冊(第二版)》(中國水利水電出版社，2006年)給出了計(jì)算方法，潰口流量過程主要與潰口最大流量、潰壩前壩址下泄流量及潰壩前可泄庫容有關(guān)，可以概化為4次拋物線或者2.5次拋物線兩種典型的流量過程，分別見表5-3和表5-4。表5-3潰口流量過程概化為典型4次拋物線計(jì)算表00.05Q/QM0.620.480.340.260.207Q/QM0.1680.1300.0940.0610.030Q?/QM注：1t、T分別表示潰口流量過程中的某一時(shí)刻(s)表5-4潰口流量過程概化為典型2.5次拋物線計(jì)算表00.010.65Q/QMQ?/Qn0.620.450.360.290.230.15Qn/QN潰口流量過程按下列三個(gè)步驟估算：(1)根據(jù)Qm及W初步確定泄空時(shí)間T,按下式估算：式中：W——可泄庫容(m3);K——系數(shù)，對于4次拋物線，一般為4～5;對于2.5(2)根據(jù)T、Qy及Q。初步確定潰口流量過程。(3)驗(yàn)證潰口流量過程線與Q=Q。直線之間的水量是否等于可泄庫容，若不等，則須調(diào)整初步確定的T值，直至兩者相等。對于逐步潰決潰口最大流量和潰決流量過程簡化計(jì)算，《潰壩水力學(xué)》(山東科學(xué)技術(shù)出版社，1992年)給出了逐步潰決潰口最大流量和潰決流量過程計(jì)算方法，其中潰口最大流量按下列NB/T10805—2021公式計(jì)算：式中：ha——潰口底部以下壩體殘余高度(m);H——壩高(m);L——庫長，取正常蓄水位與天然河床交點(diǎn)對應(yīng)的河道長度(m);W?——潰時(shí)水位對應(yīng)庫容(萬m3);K?——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對黏土類、心墻土，K。=1.19;對均5.2潰壩洪水與非恒定流演進(jìn)計(jì)算5.2.4水流條件復(fù)雜是指河道斷面橫向水位梯度大，橫流或回流現(xiàn)象明顯，水位變化對河勢變化影響較大等情況，這種情況下采用二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得到的成果更為準(zhǔn)確。5.2.7潰壩洪水演進(jìn)一般采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：方法一：洪峰展平公式式中：QM——潰口最大流量(m3/s);QMx——當(dāng)潰壩最大流量演進(jìn)至距壩址為x處時(shí)，在該處出現(xiàn)的最大流量(m3/s);Hmx——當(dāng)潰壩最大流量演進(jìn)至距壩址為x處時(shí)，在該處出現(xiàn)的最大水深(m);HM——壩址處潰壩最大流量對應(yīng)水深(m);x——距壩址的距離(m);W?—水庫潰壩時(shí)的庫容(m3);n——曼寧糙率系數(shù)；m——河床斷面形狀指數(shù)；設(shè)河床斷面面積A=Aoh”,A與水深h點(diǎn)繪在雙對數(shù)線上通常形成直線關(guān)系，其切距為A。,斜率為m。矩形斷面m=1,三角形斷面m=2,拋物線斷面m=1～2;方法二：經(jīng)驗(yàn)公式式中：v?——河道洪水期斷面最大平均流速(m/s),在有資料的地區(qū)可以采用歷史上的最大值，如無資料，一般山區(qū)可以采用3.0m/s～5.0m/s,半山區(qū)可以采用2.0m/s～3.0m/s,平原區(qū)可以采用1.0m/s~K;——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，山區(qū)K;=1.1～1.5,半山區(qū)K;=1.0,NB/T10805—2021方法三：指數(shù)公式式中：e——自然指數(shù)，其值取2.718;H?——潰壩前壩前水深(m)。6.1.2通過對國內(nèi)外潰壩事件的總結(jié)分析，潰壩原因主要包括洪水漫頂、設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量差、運(yùn)行管理不善、戰(zhàn)爭及地質(zhì)災(zāi)害。洪水漫頂大多因?yàn)樗馁Y料短缺、防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低和泄洪能力不足造成；設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量差表現(xiàn)為壩體和壩基防滲、穩(wěn)定性不足，引起管涌、滑坡和開裂而破壞；運(yùn)行管理不善包括防汛準(zhǔn)備不足、缺少安全監(jiān)測設(shè)施、水庫運(yùn)行調(diào)度不當(dāng)或泄洪閘門故6.1.3瞬時(shí)全潰或瞬時(shí)部分潰一般假定潰決歷時(shí)為0.5h以內(nèi)，逐步全潰或逐步局部潰一般假定潰決歷時(shí)為0.5h及以上。6.1.4逐步潰決口門動態(tài)發(fā)展過程機(jī)理較為復(fù)雜，目前具有物理機(jī)制的模擬主要基于泥沙輸移公式和數(shù)值模型，主要包括Meyer-Peter公式、Einstein-Brown公式、Schoklitsch公式、指數(shù)模型、雙曲線模型等。(1)Meyer-Peter公式：gu——單寬輸沙率[N/(s·m)];n'——河床阻力系數(shù)；n——沙粒阻力系數(shù)；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——泥沙粒徑(m)。(2)Einstein-Brown公式：式中：φ——推移質(zhì)運(yùn)動強(qiáng)度參數(shù)；⊙——水流強(qiáng)度參數(shù)。(4)指數(shù)模型：式中：沖刷侵蝕速率(10~?m/s);r——水流與潰口底部的剪應(yīng)力(Pa);te——壩料的臨界剪應(yīng)力(Pa);(5)雙曲線模型：式中：k——在剪應(yīng)力r范圍內(nèi)允許dz/dt接近其極值的單位變換因子，取100;a?、b?——雙曲線沖蝕系數(shù)。其中，1/b?表示沖刷侵蝕率dz/dt的極值，1/a?表示x=r。時(shí)雙曲線的斜率(圖6-1)。6.1.6開邊界上建議取水位過程或流量過程；閉邊界上建議取法線方向速度分量為0;干濕邊界為干濕交替區(qū)域，一般需設(shè)定干水深和淹沒水深，當(dāng)網(wǎng)格單元的水深小于干水深時(shí)，網(wǎng)格單元不作為水域；當(dāng)該網(wǎng)格單元的水深大于淹沒水深時(shí)，該單元格再次作為水域處理。對于內(nèi)陸洪水，通常干水深為0.001m～0.02m,淹沒水深為0.002m～0.04m。下游水位-流量關(guān)系需要涵蓋計(jì)算要求，若滿足不了，較高水位一般采用曼寧公式推算。6.2模型參數(shù)率定和驗(yàn)證6.2.1潰壩洪水流量極大，在進(jìn)行數(shù)學(xué)模型糙率率定時(shí)，除根據(jù)實(shí)測和調(diào)查洪水資料對糙率進(jìn)行率定外，尚需結(jié)合計(jì)算范圍內(nèi)地形、地貌、植被和建筑物等條件綜合擬定。建筑物包括橋梁、堤壩、村鎮(zhèn)房屋和城市建筑群等。6.3計(jì)算方案及成果6.3.2潰壩洪水計(jì)算一般根據(jù)潰壩原因和風(fēng)險(xiǎn)因素?cái)M定代表方案，主要包括超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂潰壩、運(yùn)行管理不善漫頂潰壩、強(qiáng)烈地震潰壩等計(jì)算方案，其相應(yīng)的來水條件通常按超標(biāo)準(zhǔn)洪水、常遇洪水、非洪水期平均徑流考慮；有支流入?yún)R時(shí)，其匯入流量按與干流上述相同來水條件進(jìn)行組合。7水電工程非恒定流計(jì)算7.1.2水電工程非恒定流計(jì)算目的一般包括分析非恒定流對下游航運(yùn)條件的影響、對下游生產(chǎn)生活重要取水設(shè)施的影響等。7.2