Dam Break Modeling in a Cascade of Small EarthenDams: Case Study of the Cizina River in the Czech Republic
Loading...
Date
2020-08-17
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI
Altmetrics
Abstract
Failures of small dams can pose a serious threat to people and property even if the size of the schemes is relatively low. In many cases, small dams are situated in a cascade along streams, meaning that the failure of the uppermost dam may cause the dams downstream to fail. In this paper, a cascade of three small reservoirs, Lichnov II (14.6 m high), Lichnov III (10 m high), and Pochen (8.5 m high), is the subject of the dam break analyses carried out via various methods such as empirical formulae, analogy, and hydraulic modeling. The dam-break flood routing was simulated using a shallow water flow hydraulic model. The simulations confirm that the attenuation effect of the peak discharge is governed by the flood volume, slope, and morphology of the floodplain and increases with the distance from the breached dam following an approximately exponential trend. When estimating peak discharge, empirical formulae derived for a single dam break should be applied carefully as they may underestimate the peak outflow by up to 10% in the case of a dam cascade. The attenuation volume of small reservoirs is small when compared to the flood volume, meaning that the attenuation of the peak discharge usually varies between 5–10%.
Poruchy malých hrází mohou představovat vážné ohrožení lidí a majetku, i když je velikost nádrží relativně nízká. V mnoha případech jsou malé nádrže umístěny v kaskádě podél toků, což znamená, že selhání horní hráze může způsobit selhání hrází po proudu. V tomto článku je uvedena kaskáda tří malých nádrží, Lichnov II (14,6 m vysoká), Lichnov III (10 m vysoká) a Pocheň (8,5 m vysoká). Analýza porušení jednotlivých přehrad byla prováděna pomocí různých metod, jako jsou empirické vzorce, analogie a hydraulické modelování. Proudění pod hrází bylo simulováno pomocí hydraulického modelu mělkého toku. Simulace potvrzují, že útlumový efekt kulminačního průtoku je ovlivněn objemem povodně, sklonem a morfologií nivy a se zvyšující se vzdáleností od porušené hráze stoupá útlumový efekt podle přibližně pomocí exponenciálního trendu. Při odhadu kulminačního průtoku by měly být použity empirické vzorce odvozené pro jednotlivá porušení hrází, protože v případě kaskády přehrad mohou podceňovat kulminační průtok až o 10%. Útlumový objem malých nádrží je ve srovnání s objemem povodní malý, což znamená, že útlum kulminačního průtoku nádrží se obvykle pohybuje mezi 5–10%.
Poruchy malých hrází mohou představovat vážné ohrožení lidí a majetku, i když je velikost nádrží relativně nízká. V mnoha případech jsou malé nádrže umístěny v kaskádě podél toků, což znamená, že selhání horní hráze může způsobit selhání hrází po proudu. V tomto článku je uvedena kaskáda tří malých nádrží, Lichnov II (14,6 m vysoká), Lichnov III (10 m vysoká) a Pocheň (8,5 m vysoká). Analýza porušení jednotlivých přehrad byla prováděna pomocí různých metod, jako jsou empirické vzorce, analogie a hydraulické modelování. Proudění pod hrází bylo simulováno pomocí hydraulického modelu mělkého toku. Simulace potvrzují, že útlumový efekt kulminačního průtoku je ovlivněn objemem povodně, sklonem a morfologií nivy a se zvyšující se vzdáleností od porušené hráze stoupá útlumový efekt podle přibližně pomocí exponenciálního trendu. Při odhadu kulminačního průtoku by měly být použity empirické vzorce odvozené pro jednotlivá porušení hrází, protože v případě kaskády přehrad mohou podceňovat kulminační průtok až o 10%. Útlumový objem malých nádrží je ve srovnání s objemem povodní malý, což znamená, že útlum kulminačního průtoku nádrží se obvykle pohybuje mezi 5–10%.
Description
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en