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题名	西藏东南部泥石流堵塞坝溃决及其洪水特征研究
作者	耿学勇
学位类别	硕士
答辩日期	2006
授予单位	中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所
授予地点	成都
导师	程尊兰
关键词	泥石流 泥石流堵塞坝 溃决过程 溃决洪水
学位专业	岩土工程
中文摘要	本文在国家自然科学基金的资助下，对西藏东南部近几十年曾经发生过的泥石流堵塞主河事件进行野外调查，结合模型试验和数值模拟两种方法，研究泥石流堵塞坝形成后的稳定性和溃决机理，以及堵塞坝溃决后的洪水特征。论文撰写过程中主要进行了以下工作： 第一，综述了关于泥石流堵塞坝事件的国内外研究情况，总结了关于泥石流堵塞坝事件的主要研究方向、方法和目前取得的成果，指出了国内外在堵塞坝溃决机理和溃决洪水方面的研究很有限，并且阐明了堵塞坝溃决研究有很强的理论和实践意义。第二，项目组对西藏东南部多条泥石流堵塞坝进行实地考察，收集了大量资料，本文总结分析了西藏东南部有代表性的4条泥石流沟，所发生的7次特大型或大型泥石流的性质和规模(其中有5次形成了堵塞坝)；通过分析，认为影响泥石流堵塞坝溃决的主要因素为河道上游来水量、河宽、河床比降、坝体高度、坝体下游坡面倾角、坝体物质组成。第三，进行了13组关于泥石流堵塞坝稳定性、溃决过程和洪水特征的模型试验。试验了在不同上游来水量、坝体高度、坝体物质含水量和不同坝顶宽度情况下的堵塞坝溃决过程，并记录了溃决洪水过程。本文取得的主要成果如下：第一，提出泥石流堵塞坝溃决的两种形式，一种是下游坡面逐渐冲刷溃决，另一种是泥石流再启动引起的坝体溃决，泥石流再启动又可以分为水力再启动和重力再启动。不同的溃决形式有不同的溃口发育机理，逐渐冲刷溃决一般分为前期坡面颗粒启动和中后期坡面陡坎发育发展两个阶段。从坡面泥沙启动的角度分析认为下游坡面泥沙颗粒启动的条件为：堵塞坝下游坡面水力再启动主要是因为，在水体和重力作用下的堆积物中的剪应力 大于坡面堆积物中固体颗粒之间的阻力 的结果。堵塞坝坡面以下z0厚的物质层再启动的条件为 当z=z0 时 。堵塞坝下游坡面重力再启动，其启动过程一般是由于坝体物质强度指标不断降低而造成坡面稳定性破坏，坝体强度指标的降低常常是因为上游库区水的渗透和坡面上雨水或者是坡面水流的侵润。本文对堵塞坝进行网格剖分，利用有限差分程序Flck3d，分别计算分析了内聚力条件分别为0、500、1000、2000、4000，6000时的临界边坡启动内摩擦角，来分析不同内聚力条件下的临界边坡启动内摩擦角变化趋势。从计算的堵塞坝再启动时的位移等值云图，发现堵塞坝启动位置最早发生在坡面的上部（试验中也可以看到），启动的深度不是很大，启动部分底面近似圆弧形。第二，发现与泥石流堵塞坝溃决洪水流量关系最大的是堵塞坝的溃决形式；同时溃决洪峰流量与上游来水量成正比关系，上游来水量会提高溃决初期溃口发育的速度，进而时溃决过程加快，提高洪峰流量；溃决过程中的洪峰位置出现在库区水下泄30%到50%的时候，平均值为38.58%；洪峰时刻在时间轴上的位置主要集中在整个洪水历时的0.2到0.5之间，平均值为0.33，也就是说不论哪种类型的溃决，其洪峰时刻出现在整个洪水历时大约1/3的时刻。第三，从溃决洪水洪峰流量与库区水的势能关系出发，对Schuster的洪峰流量计算公式进行扩展，同时考虑库区形状、溃口形态以及溃决形式对洪峰流量的影响，用溃决历时T作为反映溃决形式的参数，结合模型试验数据统计，建立了堵塞坝溃决洪水计算公式： ；利用培龙沟泥石流堵塞坝为算例，验证了公式的正确性。 第四，通过模拟溃口发展与洪水流量的耦合关系，建立了泥石流堵塞坝溃决模型，模型将溃口概化为梯形，在溃口演变的模拟上进行了简化处理，不对具体的泥沙输运进行计算，而直接假定溃口尺寸扩大形式为 。溃口流量采用Fread堰流公式计算。在有限差分方法的支持下合理的模拟了洪水的发生过程，并以培龙沟泥石流堵塞坝和扎木弄巴泥石流堵塞坝溃决事件为例进行模拟，计算结果与观测数据十分吻合。
语种	中文
学科主题	岩土力学
公开日期	2010-10-22
分类号	P64;TU4
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/2308]
专题	成都山地灾害与环境研究所_成都山地所知识仓储（2009年以前）
推荐引用方式 GB/T 7714	耿学勇. 西藏东南部泥石流堵塞坝溃决及其洪水特征研究[D]. 成都. 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所. 2006.

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