Dam failures occur worldwide, often from factors including aging structures, extreme hydrologic loading, and design oversights related to the changing climate. Understanding and mitigating risk to downstream inhabited areas require developing and improving low-cost high-fidelity tools, such as numerical models, which allow emergency managers to predict the consequences of dam failures better. Two-dimensional (2D) depth-averaged hydraulic models can provide valuable insights into the importance of breach parameters or downstream flow characteristics, but historical studies considering historic failures using real topographies are less common in literature. This study compares Geoclaw, a 2D hydraulic model with adaptive mesh refinement capabilities, to an industry-standard software HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System) using the 1976 Teton Dam failure as a case study. The suitability of Geoclaw for dam failure modeling is determined based on its capability to resolve inundation extent and flood wave arrival times. This study performs sensitivity analyses of the HEC-RAS model to compare an instantaneous dam breach assumption with a time-dependent breach formation for quantifying the model uncertainty. We find the 2D Geoclaw dam-break model results compare reasonably with historical gauge and field observational data and HEC-RAS results. The model demonstrates stability and relatively low computational costs. Our findings highlight opportunities for future work, with the Geoclaw software performance supporting continued studies to evaluate performance. Outcomes of this study will assist dam owners, floodplain managers, and emergency managers by providing an additional tool for estimating the impacts of dam failures to protect lives and infrastructure downstream.


翻译:世界各地的水坝失灵经常发生于各种因素,包括结构老化、极端水力负荷和与变化的气候有关的设计监督。了解和减轻下游居住区的风险需要开发和改进低成本高忠诚度工具,如数字模型,使应急管理人员能够更好地预测水坝失灵的后果。二维(2D)平均深度水力模型可以提供宝贵的洞察力,了解破坏参数或下游水流特征的重要性,但历史研究考虑到使用实际地形图的历史性失灵,在文献中不那么常见。这一研究将Geoclaw(具有适应性网格改进能力的2D液压模型)与工业标准软件HEC-RAS(Hydrlogic Engineering Center-River Agency System System System)进行比较,使用1976年特顿水坝失灵模型进行这种模型,使Geoclaw对水坝失灵性模型的适宜性能模型加以确定。这一研究对HEC-RA模型进行敏感度分析,通过根据时间来比较低度保护低度的水坝失能情况,我们发现支持2Dam-Dam-Dams观测模型的模型的观测结果,并比较了我们的实地评估结果。

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