基于 Geoclaw 与 HEC-RAS 模拟 1976 年 Teton 大坝溃决并与历史观测对比
地球物理
2022-07-19 v2 计算工程、金融与科学
摘要
大坝溃决在全球范围内时有发生，其诱因常包括结构老化、极端水文荷载以及与气候变化相关的设计疏忽。为理解和降低对下游人居区域的风险，需要开发并改进低成本高保真工具（如数值模型），以使应急管理人员更好地预测大坝溃决的后果。二维（2D）深度平均水动力模型可深入揭示溃口参数或下游水流特征的重要性，但文献中采用真实地形考察历史溃决事件的案例研究较为少见。本研究以 1976 年 Teton 大坝溃决为案例，将具备自适应网格加密能力的二维水动力模型 Geoclaw 与行业标准软件 HEC-RAS（水文工程中心—河流分析系统）进行对比。基于 Geoclaw 对淹没范围与洪峰到达时间的解析能力，评估其用于大坝溃决建模的适用性。本研究对 HEC-RAS 模型进行敏感性分析，将瞬时溃口假设与随时间演化的溃口形成过程进行比较，以量化模型不确定性。我们发现二维 Geoclaw 溃坝模型结果与历史水位站及野外观测数据、以及 HEC-RAS 结果均较为吻合，模型表现出稳定性且计算成本相对较低。我们的发现指出了未来工作的方向，Geoclaw 软件的性能支持持续开展性能评估研究。本研究结果为大坝业主、洪泛区管理者与应急管理人员提供了一款额外工具，用于估算大坝溃决对下游生命与基础设施的影响以保护之。
引用
@article{arxiv.2206.00766,
title = {Simulating the 1976 Teton Dam Failure using Geoclaw and HEC-RAS and comparing with Historical Observations},
author = {Hannah Spero and Donna Calhoun and Michael Schubert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.00766},
year = {2022}
}