Pravděpodobnostní řešení porušení ochranné hráze v důsledku přelití

Abstract

Disertační práce se zabývá analýzou spolehlivosti ochranných hrází na základě odhadu pravděpodobnosti poruchy hráze. Práce na základě teoretických poznatků, experimentálních a statistických výzkumů, matematických modelů a terénního šetření rozšiřuje soudobé znalosti analýzy spolehlivosti hráze ohrožené porušením v důsledku přelití. Tato práce obsahuje výsledky pravděpodobnostního řešení možné poruchy levobřežní ochranné hráze řeky Dyje v místě vesnice Ladná v České Republice v důsledku jejího přelití. V rámci práce byl navržen matematický model popisující proces přelití a proces eroze hráze. Proces přelití hráze byl popsán jednoduchými hydraulickými rovnicemi. Po začátku přelití hráze dojde k jejímu porušení za předpokladu překročení odolnosti povrchu hráze proti erozi vlivem proudící vody na vzdušním líci. Proces eroze hráze byl popsán jednoduchými rovnicemi pro transport sedimentů. Tyto rovnice obsahují parametry, které byly stanoveny s využitím údajů z minulých reálných poruch hrází. V rámci rozboru modelu byly stanoveny nejistoty ve vstupních datech a následně byla provedena citlivostní analýza s použitím „screening“ metody. Za účelem dosažení pravděpodobnostního řešení byly vybrané vstupní parametry uvažovány jako náhodné veličiny s různým rozdělením pravděpodobnosti. Pro generování sady náhodných hodnot pro vybrané vstupní veličiny byla použita metoda Latin Hypercube Sampling (LHS). V procesu porušení hráze v důsledku jejího přelití byly identifikovány čtyři typické fáze. Konečné výsledky této studie mají formu pravděpodobností vzniku jednotlivých typických fází porušení hráze.

Doctoral thesis deals with reliability analysis of flood protection dikes by estimating the probability of dike failure. This study based on theoretical knowledge, experimental and statistical researches, mathematical models and field survey extends present knowledge concerning with reliability analysis of dikes vulnerable to the problem of breaching due to overtopping. This study contains the results of probabilistic solution of breaching of a left bank dike of the River Dyje at a location adjacent to the village of Ladná near the town of Břeclav in the Czech Republic. Within thin work, a mathematical model describing the overtopping and erosion processes was proposed. The dike overtopping is simulated using simple surface hydraulics equations. For modelling the dike erosion which commences with the exceedance of erosion resistance of the dike surface, simple transport equations were used with erosion parameters calibrated depending on data from past real embankment failures. In the context of analysis of the model, uncertainty in input parameters was determined and subsequently the sensitivity analysis was carried out using the screening method. In order to achieve the probabilistic solution, selected input parameters were considered random variables with different probability distributions. For generating the sets of random values for the selected input variables, the Latin Hypercube Sampling (LHS) method was used. Concerning with the process of dike breaching due to overtopping, four typical phases were distinguished. The final results of this study take the form of probabilities for those typical dike breach phases.