我国建设了大量的水库大坝,它们在发挥重要作用的同时,由于许多大坝历时较久、管理不当,因其自身安全性所导致的溃坝洪水风险问题,也会给相关地区带来潜在的安全隐患。无论是土石坝还是堰塞湖,都存着溃坝风险,且后果严重。近一个世纪以来,溃坝研究一直是研究的热点和难点,众多学者针对溃坝问题进行了大量研究探索,并取得了丰硕的成果。但到目前为止,土石坝溃决的相关理论仍未成熟,已有研究成果预测溃坝洪水的能力与现实情况仍有较大差距。本文主要开展了相关研究,并得到了以下结论:(1)在现有溃坝数值模型的基础上,基于敏感性分析方法,对比了三种典型溃坝BREACH、DB-IWHR、HEC-RAS模型的适用性,研究了溃坝洪水过程。通过对三种模型的反演计算和敏感性分析发现,其中DB-IWHR模型提供Excel格式的计算软件,数值分析稳定性好,使用简洁客观,可供溃坝应急处置计算时使用。(2)基于Preissmann差分方法和VBA语言,建立了洪水演进计算模型,形成快速计算的EXCEL表格。该模型可与DB-IWHR溃坝模型耦合,进行溃坝-洪水演进全过程计算。利用唐家山溃决洪水演进的相关数据进行验证,发现结果模拟良好,验证了模型的可靠性。(3)基于地理空间信息系统,在ArcGIS平台上研究溃坝洪水演进的可视化方法。通过对延安地区湫沟坝系DEM数据的处理,得到洪水计算的结果,在GIS平台上进行了可视化探究,形成了虚拟动画工程案例。可视化方法可以较好地反映溃决洪水在下游地区的演进,为洪水预警提供参考。(4)基于转筒冲刷设备,开展土料冲刷特性研究,针对易贡和小岗剑的土料测定其抗冲启动流速及冲刷速率,研究土料冲刷特性曲线,发现土料的侵蚀率和冲刷速度在低流速的情况下,符合双曲型关系,其结果与EFA的测试结果一致。根据对剪应力的研究计算,发现实验结果得到的剪应力与侵蚀率的关系符合双曲型关系,与EFA的实验结果一致。这说明在溃决计算时,用双曲型冲刷模型是比较准确的。