| 题名 | 堰塞坝漫顶溃决过程水土物质运移分析 |
| 作者 | 周明俊 |
| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 周公旦 |
| 关键词 | 堰塞坝 漫顶溃决 物质运移 侵蚀过程 溃决洪水 |
| 其他题名 | Investigation on the material migration in the process of landslide dam overtopping failure |
| 学位专业 | 建筑与土木工程 |
| 英文摘要 | 准确预测堰塞坝漫顶溃决过程坝体几何形状变化、泥沙启动运移、溃决洪水演变、淹没冲刷范围等水土物质运移规律，对于科学指导堰塞坝现场抢险救灾工作有着十分重要的地位。本文以堰塞坝漫顶溃决过程和溃决洪水作为研究对象，通过野外考察和灾史数据收集，在分析了国内外90例典型堰塞坝详细几何参数的基础上，采用一套无量纲数指标作为概化模型设计依据，开展物理模型实验，从土体材料启动运移的角度揭示溃决过程中堰塞坝沿沟道方向上坝体形状演变过程；探究下游地区洪水流量与流体性质演变规律。得出以下主要结论： 堰塞坝漫顶溃决过程分为三阶段。阶段1从漫顶水流侵蚀下游坝肩开始，到侵蚀至上游坝肩处截止，为溯源侵蚀阶段。侵蚀过程中由于沟头侵蚀作用,水流不断的掏蚀陡坎底部使得侵蚀区域不断向上游坝肩处移动。阶段2水动力条件迅速增强，水流以剪切侵蚀的形式侵蚀坝体材料，为加速侵蚀阶段。此阶段沟道侧边崩塌明显。阶段3漫顶水流水深开始下降，流量持续降低，为侵蚀消退阶段。水流维持剪切侵蚀，但侵蚀能力逐渐减弱直至侵蚀不再发生。 堰塞坝漫顶溃决过程中在顺沟道方向上呈“纺锤形”坝体几何形状演化。实验过程中通过从玻璃侧观察堰塞坝漫顶溃决演化过程，计算坝体不同空间位置下材料侵蚀率，结果表明在任意上游来流情况下，阶段2和阶段3在任意时间间隔内被侵蚀的坝体材料在空间内都满足中间大两头小，坝体材料侵蚀率在顺沟道方向上先增大后减小的“纺锤形”演变过程。 堰塞坝漫顶溃决过程中坝体材料侵蚀率与水流侵蚀力（剪切力）之间呈直线型关系。在对应截面对应时刻下侵蚀率与相应侵蚀力计算结果显示，在整个侵蚀过程中漫顶水流平均侵蚀力越大，其相应时间间隔内坝体材料侵蚀率也越大。通过线性拟合结果显示在阶段2、3中坝体材料侵蚀率与漫坝水流侵蚀力直线型关系显著，然而，阶段1中坝体材料侵蚀率与漫坝水流侵蚀力由于溯源侵蚀影响其直线型关系相对较弱、波动明显。此关系在唐家山溃决事件中同样成立。 堰塞坝坝体空间内“表观抗侵蚀力”沿程增大。通过对水流侵蚀力与坝体材料侵蚀率计算结果显示，表观抗侵蚀力在坝体空间内顺沟道方向上并不是固定不变，而是沿着水流方向（含沙量增大的方向）逐渐增大。 上游来流流量对于溃决洪水流量呈正相关与溃决洪水流量放大系数呈负相关。上游来流越大，在下游地区采集到峰值流量的时间越短，同时峰值流量也越大，呈正相关关系。然而，上游来流对于峰值流量相对于入流流量的流量放大系数的改变呈负相关关系，即上游来流越大，其峰值流量放大系数越小。另外，在坝后施加动床的情况下，上游来流对于上述溃决洪水流量影响效果更为显著。 溃决洪水密度随着漫顶溃决进行而逐渐减小。在溃决初始时刻溃决洪水密度相对较大，随着溃决进行溃决洪水密度持续减小。溃决洪水性质也从最初的高挟沙水流甚至是泥石流逐渐转换成挟沙水流到低浓度浑浊流，直至最后侵蚀不再发生形成清水的过程。通过将坝后定床实验组与坝后施加动床实验组进行对比，发现坝后动床起到了提升溃决洪水密度、增大溃决洪水形成泥石流的概率的作用。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 99 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33979]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周明俊. 堰塞坝漫顶溃决过程水土物质运移分析[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
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