长江堤防武汉段渗流破坏风险分析开题报告

全文总字数：7757字

1. 研究目的与意义（文献综述）

堤防工程在我国有十分悠久的发展历史，大禹治水至秦汉，这是防洪工程建立和兴盛的时期。唐末时期，“嘉禾土田二十七屯，广轮曲折，千有余里”，圩田是在滨湖和滨江低地的一种水利工程形式，四周围以堤防，与外水隔开。东汉王景治河，统一规划，统一施工，完成了黄河下游的合理堤防，成效显著，是堤防防洪的成功实例。明代后期，长江中下游堤防以普遍修成。新中国成立后，我国堤防工程从根本上得到改善，逐渐形成现在的面貌。近年来世界各国的堤防和防洪工程投资建设规模逐年增大，对于欧美国家，堤防工程投资一般由联邦政府和非联邦政府部门共同承担，包括州政府、地方部门和部分收益大的私人团体等。德国的堤防保护监督管理是由个联邦州政府负责。意大利水文地质保护研究所最近开发了意大利堤防数据库，收集堤防和历史上重要流域失事事件的重要信息，用于评估堤防的安全风险。我国实行由流域管理机构按水系统一管理和行政区划分级管理相结合的管理体制，主要包括长江等7大流域管理机构。各流域机构在堤防工程管理中承担的角色不尽相同。

洪水在自然灾害中一直是发生频率最高、波及范围最广、造成危害最大的自然灾害之一，对社会的经济发展和人民的生命安全都产生了巨大的影响。提防工程是我国防洪体系的重要组成部分，渗透破坏是堤防最主要的破坏形式之一，因此维护堤防的渗透稳定性是确保堤防建设与运行安全的关键。影响堤防渗流风险的不确定性因素很多，除高洪水位的水力随机性作用外，还有堤身、堤基的土质条件、施工质量和渗控措施等多种土力学随机因素。堤防的渗流破坏是一种不同于漫溢失事（外部冲蚀破坏）的土工结构内部冲蚀破坏，有流土、管涌、接触冲刷和接触流土等多种破坏形式。

目前，国内外针对堤防工程渗流的研究多种多样，使用到的软件有ansys、geostudio、理正等软件。采用楔形体法、竖直坡面法、有限元法等并建立相应的模型对堤防进行渗流分析，对堤坝的安全性进行定量分析与评价，得到的结果对实际工程都有非常重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

长江流域中，有许多的堤防工程。针对渗透水压力造成的堤防渗透破坏问题，分析堤防渗透破坏风险，结合有限元理论及可靠度理论，以长江武惠堤17 750断面为例，结合汉口水文站2009~2017年期间的长江水位监测资料，并采用正交设计法对渗透系数样本进行设计建立了堤防渗透破坏风险计算模型，对其渗透破坏概率和风险进行定量计算。根据已知的堤防截面CAD工程图，在Geo-Studio软件上，建立相应的二维模型，对不同的土层及其他材料定义相关属性，对有限元区域网格剖分，设置节点边界条件，绘制流量截面，最终通过计算，可以得到结果云图、速度矢量、通过指定截面的总流量等。通过上述步骤，可以完成渗透破坏概率和风险的定量化、可视化的结果。

There are manydike projects in the Yangtze River Basin. Aiming at the problem of seepagefailure caused by seepage pressure, this paper analyzes the risk of seepagefailure of levee, combining with the finite element theory and reliabilitytheory, taking the section 17 750 of wuhui levee of the Yangtze River as anexample, combining with the monitoring data of water level of the Yangtze Riverduring 2009-2017 at Hankou hydrological station, and adopts the orthogonaldesign method to design the sample of seepage coefficient to establish thecalculation model of seepage failure risk of levee The probability and risk ofseepage failure are calculated quantitatively. According to the known CADengineering drawing of embankment interface, on the geo Studio software, thecorresponding two-dimensional model is established, the relevant attributes ofdifferent soil layers and other materials are defined, the finite element areamesh is divided, the node boundary conditions are set, and the flow section isdrawn. Finally, through calculation, the result cloud chart, velocity vectorand the total flow through the specified section can be obtained. Through theabove steps, the quantitative and visual results of the probability and risk ofseepage failure can be achieved.

3. 研究计划与安排

第4－6周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需基本知识和基本技能。确定方案，完成开题报告。

第7－8周：学习相关软件，熟悉绘图软件功能及操作。

第9－13周：设置分析方案，完成评价工作。

4. 参考文献（12篇以上）

1.雷鹏, 陈晓伟, 张贵金, 田大作. 基于 lhs - mc 的堤防渗透破坏风险分析 [j] 人民黄河 [j] yellow river. 2014(10):45-7.

2.姜树海, 范子武. 堤防渗流风险的定量评估方法 [j] 水利学报. [j ]journal of hydraulic engineering. 2005;36(8):994-9,1006.

3.李青云, 张建民. 长江堤防工程风险分析和安全评价研究初论 [j] 中国软科学 [j] china soft science. 2001(11):112-5.