极端气候导致水坝溃坝 (Topola Dam)

文摘   科技   2024-09-20 11:03   内蒙古  

1. 引言

过去一个星期,代号为鲍里斯(Boris)的暴风雨在中欧和东欧,包括波兰、捷克、罗马尼亚和奥地利等部分地区造成严重破坏,引发灾难性洪水,整个地区被淹没,河流泛滥、桥梁倒塌造成至少21人死亡,数千人流离失所,目前正在向意大利蔓延。洪水已经冲垮了十几座水坝,其中最显著的是波兰的Topola大坝,如下图所示。

Topola大坝溃坝之前

Topola大坝的垮塌引起了人们对该地区基础设施稳定性和洪水管理的关注,溃坝的原因是受到恶劣的极端天气的影响,导致暴雨和随后的洪水泛滥,这个溃坝对当地社区产生了重大影响。


2. Topola大坝

Topola大坝位于波兰西南部奥波莱省尼萨县的帕茨科夫(Paczków)镇Kozielno村附近,Paczków距离尼萨以西约24km,距离地区首府奥波莱(Opole)以西约71km。该镇位于Nysa Kłodzka河畔,以其保存完好的中世纪建筑而闻名。


Topola大坝是这一风景如画地区防洪和水资源管理系统的一部分,该系统还包括几个湖泊和水库,如Otmuchów 湖和Nyskie湖。2024年9月16日,Topola大坝由于洪水发生溃坝,在这个坝发生溃坝之前,上游的另一座的水坝已经发生破坏,这种连锁的上下游溃坝类似于2021年美国的Edenville大坝和Sanford大坝以及2023年利比亚的Wadi Derna大坝【2023年全球重大岩土事故回顾】。下图红圈标注的位置是Topola大坝的溃坝地点。

Topola大坝位置
被冲垮的坝体长度大约100m,导致库内水流向附近的科济尔诺(Kozielno)村,据称这是该地区20多年来最严重的洪水,洪水造成房屋严重破坏,附近的几个城镇和村庄将不得不疏散。

Topola大坝溃坝之后

3. 破坏机理

Topola大坝的决口长度大约为100m,类似于2024年7月28日湖南省湘潭市易俗河镇新塘村四新堤的溃坝长度。这种小型水坝(堤坝)的破坏机理基本上相同,内部侵蚀和溢流通常是溃坝的直接诱因,深层的破坏机理是坝体内部的材料饱和,导致材料发生静态液化,突然失去强度。典型的坝体稳定性分析模型如下图所示。

在团洲垸的堤坝事件中,也曾作过大量类似的稳定性分析。

计算岩土力学
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