关于地震毁坏Saluda大坝后的灾难性后果摘要通过模拟Saluda河流域流水情况来决定源于地震造成的Saluda溃坝的洪灾泛滥范围。模型分为两部分，河中的水流和大坝破裂恶化进展情况。洪灾的两个方面将会详细考虑：洪水将会影响到离大坝3.3公里的Rawls溪的什么范围，另一方面位于大坝下游14公里处的在哥伦比亚州议会建筑是否会受影响。假设由于土壤溶陷大坝滑坡后大坝漫顶而造成大坝毁灭。缺口形状是一个不断扩大的梯形，模型展现了河中水流随时间变化的边界情况和大坝在3-4分钟内的整个崩溃过程。水流模型是基于将河流分成不同大小类型部分的想法。有了各部分的可调参数，就能模拟整条河的流域形状。几何横截面被模拟成含3个参数的分段线性方程（2个参数关于斜面，1个关于长度）此外，为了给重点区域提供更好的解决办法，每段河流的长度可能做出调整。水流根据不同河段间的动量和水量体积的转移来模拟。河流交汇的约束方程由一个低阶有限容积的水平对流初方案组成。由我们几何学知识知道，水流是次临界的，并受到动量制约，所以使得以上简化的物理模型合理有效。通过检验参数来达到模型的稳定性，如时间步，结果的衔接通过改变时间解来检验。用到的电脑算法由以下几个步骤构成1初始化数据，已知河流的每部分的属性，包括横截面的平均值，河流每部分的长度，每部分河段的初始水容量（有一定的动量）2开始时间循环A通过大坝来定义水流的流量，当大坝开始逐渐受侵蚀时，水的总量是关于时间的函数。B计算时间步。C计算每部分河段水的作用力D决定每部分水流的体积和动量流。这是我们模型的核心部分，运动的约束方程决定了我们怎样去模拟水流的性质。E河段间的交汇量与所选择的时间步成比例3时间步包含在总的模拟时间里，并重复步骤2。1介绍建于1930的Saluda大坝，位于SouthCarolina州总长2.4公里，土质结构，并高于南卡纳罗莱州的Saluda河河床63.44米。大坝支持着蓄水量达升的Murray湖水库，并为哥伦比亚附近的城镇提供水力发电。1886年，7.1-7.5级的Charleston地震发生该区域。地质学家预测在未来的1000年这样类似的地震很可能再次发生。其中，当大地震来临时，Saluda大坝将会承受住冲击还是会崩溃呢？那将会危及约120000人的生命和哥伦比亚城的水供应，周边的社区也会消失，将会出现极端环境，当地经济将会损失数以十万计的美元。在这份论文中，我们采纳了一个简单的溃坝模型，之后形成了一个详细的模型来模拟震后大坝下游流域的水流情况，我们尝试回答两个具体问题，洪水将会影响到离大坝3.3公里的RawlsCreek的什么范围，大坝下游14公里处的在哥伦比亚州议会建筑是否会受影响。2大坝裂毁过程Saluda大坝是土质结构的大坝，正常情况下不会一摧即毁。通常情况下，土质结构的大坝因漫顶而倒毁，漫顶过程中水库的水升高超过坝顶，漫顶的水流造成大坝侵蚀，使得更多的水漫顶，恶性循环，直到大坝完全摧毁，或者水库变空。[Sin96]1图1：大坝裂口的几何形状图2：大坝收缩原理图(源于[ZY])我们建立了大坝裂毁过程，大坝以一个梯形缺口开始裂毁至完全溃坝，这是大坝崩裂的绝大多数结果形状[Sin96]。我们没有去模拟大坝抗震不倒的情况，因为我们更关心水库亏空，水流全部进入下流流域的水流情况。图1描绘了大坝缺口的几何形状。考虑到大坝的材料，我们取底角的值为32.6°，因为这使得梯形的边与地面成的角与地平面相适宜[RA03]，Murray湖平均水位平面平均高出河床53米，意味着水位将要提升10.44米才会开始漫顶过程【地图02】当地震造成波浪升高至此，波浪不会持续到足够长的时间使大坝受到明显侵蚀，相反，我们提议大坝高度因地震会被降低，就类似杨先生所做的关于离心模型的研究[ZY]的那样形式。观点是:因震动是大坝变宽，变低，有效地改变了大坝的倾斜度，（见图2）通过这个过程，坝高将会大幅度下降到水库水位高度，所以漫顶过程才会发生，一旦漫顶，将会决定大坝的溃坝进程。我们关于漫顶的模型源于Singh的简单模型【sin96】。一开始，我们假设溢过坝顶的水流能够用宽波峰的坝流的水力学来模拟，意味着通过缺口的坝流有一定的速度u，通过假设缺口的临界水流，由经验知系数=1.7=0.5因此我们得到缺口...