Porušení sypaných hrází v důsledku přelití

Earth dam failures due to overtopping

book

Czech

Otázka bezpečnosti hrází přehrad, rybníků a ochranných hrází je stále aktuální. Odborné veřejnosti jsou známy katastrofy ve 20. století spojené s poruchami velkých přehrad, jako jsou např. Malpasset (Francie 1959), Vajont (Itálie 1963), Teton (USA 1976), Machhu II (Indie 1979) a další. Každoročně dochází k protržení řady nižších hrází rybníků, za povodně v roce 1997 došlo k protržení několika ochranných hrází výšky až 4 m a následnému zaplavení urbanizovaných území v zahrází. Účelem této publikace je shrnout poznatky o odolnosti sypaných hrází proti porušení v důsledku přelití a o mechanismu jejich porušení a analyzovat jednotlivé metody modelování porušení sypaných hrází při jejich přelití. Teoretické postupy uvedené v této práci byly ověřeny experimentálním výzkumem porušení hrází přelitím a dále aplikovány na praktických příkladech přehradních i ochranných hrází. Údaje a postupy uvedené v práci: 1.umožňují hodnocení odolnosti sypaných hrází při jejich přelití; 2.poskytují podklady pro návrh vhodného opevnění koruny a vzdušního líce hráze tak, aby odolala po stanovenou dobu přelití; 3.umožňují stanovit parametry průlomové vlny vzniklé protržením tělesa hráze. Tyto údaje slouží následně k výpočtu průběhu umělé povodně územím v podhrází. Práce předkládá výsledky výzkumných projektů řešených na Ústavu vodních staveb FAST VUT v Brně v letech 1997 až 2002. Jde o dřívější projekty Grantové agentury ČR č. 103/97/0175 a VUT MSM 261100006 a současné projekty GAČR č. 103/02/0018 a č. 103/02/P131.

The earth dams are the most common type of dams constructed around the globe and also in the Czech Republic. Recently, instances of dam failure in the world occured resulting in loss of life and property. In context with severe floods in the years of 1997 and 2002, the dam safety problem became topical also in the Czech Republic, where more than 100 small dams and levees failed and about 10 large dams were seriously endangered due to overtopping. Overtopping of the earth dams is one of the most common mode of their collapse. The knowledge about the dam resistance against its breaching and the potential course of breaching in terms of failure duration and peak breach discharge are of the principle importance in case of evacuation activities and hazard planning of potentially endangered areas. The monograph aims to cover both theoretical and practical issues dealing with earth dam breaching due to overtopping. It starts with the definition of the problem and related terminology. The third chapter provides the comprehensive database of dam failures all over the world and the statistical analysis of data dealing with dam construction and dam failures. In the fourth chapter, the dam breach mechanism during dam crest overtopping is described and analysed for various types of earth dam body. The description is demonstrated using experimental dam breach modelling results obtained by the authors of this monograph and other documets from abroad. The theoretical background of the dam erosion initiation and propagation is mentioned as well together with the comparison of calculated and observed sediment transport rate. The fifth chapter describes several approaches to the deterministic modelling of the dam breaching due to overtopping. The classification of various methods is performed and more detailed discussion is focused on one dimensional modelling. For the first estimate of dam breach parameters (peak discharge, time of failure, shape and size of the breach) the empirical formulas derived from real dam failures are mentioned and discussed. Further on, the mathematical model of the dam failure is derived. For the solution, analytical and numerical procedures are used. Short description of computer codes is attached as well. Finally, sensitivity analysis of dam breach parametres is carried out using numerical finite difference method and the computer code NATRZ. Latin Hypercube Sampling method was used for the estimate of the probable worst possible, but realistic flood hydrograph. The principle of the solution is mentioned in the sixth chapter. One of the methods for mathematical models calibration is experimental earth dam breach research. Such a research was carried out in the laboratory of the Water Structures Institute in Brno. The overview of the methods and case studies is mentioned at the beginning of the chapter seven together with the description of experiments performed during years 1997 to 2000 in the Water Structures Institute, Faculty of Civil Engineering, Brno University of Technology. The chapter eight provides reader the practical applications of previously described methods of dam breach mathematical modelling. Firstly, results of calculations are compared with results of experimental modelling, further on, two large dams and one levee were analysed from the view of their breaching due to overtopping. The conclusions focus on the practical recommendations dealing with the increase of earth dam resistance against breaching in case of their overtopping. Finally, the necessary steps of the assessment of potential earth dam breaching and its modelling are mentioned. The text is completed by the list of variables used, short Czech-English dictionary of selected terms and by an index.

dam breach, piping, matematical modelling

JANDORA, J.; ŘÍHA, J.

2002

1. 1. 2002

Ústav vodních staveb, FAST VUT v Brně

Brno

80-86433-15-5

Porušení sypaných hrází v důsledku přelití

Práce a studie

1

188