堵塞坝溃决对上游来流及堵塞模式的响应

“5.12”汶川地震诱发了大量山体滑坡，导致山区沟道内形大量松散堵塞坝，在山洪作用下可能发生溃决，而上游来流及堵塞坝形态对堵塞坝的溃决模式具有重要影响。本文通过水槽实验研究不同上游来流条件及堵塞坝形态条件下堵塞坝的溃决过程，将堵塞坝的溃决模式概括为四种：正常溢流、洪水过坝冲刷、无爬高侧蚀以及爬高和侧蚀。研究了不同溃决模式下，堵塞坝的坝体溃决过程和机理，分析了不同溃决模式下溃口流量、溃决历时及溃口发展规律之间的差异。在前人研究成果的基础上，分析了正常溢流模式和无爬高侧蚀模式的溃口发展数值计算模型，借助于Meyer-Peter与Müller泥沙输移公式，计算了洪水过坝冲刷模式下，坝体溃决过程中单宽冲刷率的变化规律，并与实测值比较吻合良好。由于水流与堵塞坝相互作用的复杂性，目前对单个堵塞坝的溃决机制及沟道内多个堵塞坝级联溃决机制等问题的研究仍然不够深入，需要开展大量的研究工作。     

堰塞坝漫顶溃决试验及相关数学模型研究

针对当前堰塞坝溃决试验粒径取值偏低和粒径相差不大的现状,采用两组粒径差别明显的砂样进行了堰塞坝垭口漫顶溃决试验。试验表明,同条件下粗、细两种颗粒坝体的溃决现象有着较明显的不同。垭口挡板提起后,细颗粒坝体以下切侵蚀为主,冲刷强度比较剧烈,坝体较容易发生溃决;而粗颗粒坝体则是以渗流出流形成的溯源冲刷为主,冲刷强度较低,溯源面逐渐向上发展,只有当其发展到垭口下端附近时坝体才有可能迅速发生溃决。试验还发现,下游坝坡对溃决过程的影响比较显著,坝坡越陡,坝体越易溃决,溃口的平均展宽速率也越大。此外以deVries输沙率公式为基础建立了具有物理意义的概念性溃口出流计算模型,并采用试验实测数据对该模型进行了验证,结果表明该模型具有良好的适用性。     

某堰塞坝冲刷溃决数值模拟分析

堰塞坝发生溃决破坏会严重威胁下游人民的安全。为降低其对下游的威胁,文章以黑西洛沟滑坡-泥石流-堰塞湖灾害为例,通过Flow-3D软件对坝体溃决过程进行模拟,得到流速特征及溃口冲淤情况。结果表明：泄流过程中,溃口逐步扩展,坝体下游出现侵蚀破坏,随后溃口向上游发展;泄流槽末端最大流速达到17.5m/s,溃口迅速下切,冲刷深度达25.7m。坝体下游出现淤积,淤积高度达8.4m。溃决过程中,跌坎不断向上移动,发生溯源侵蚀。研究成果有助于深入分析黑西洛堰塞坝溃决过程及机理,为今后处置堰塞体提供支持。     

尾矿库水位变化下的溃坝试验研究

使用自行设计的尾矿库溃坝模拟实验装置,开展了在库水位变动下的尾矿库漫顶溃坝实验,观测了尾矿库的漫顶溃坝过程和溃口的形态发展过程,并对坝体的溃决模式进行了探讨。研究结果表明:在库内水位的上升过程中,坝体下沉密实,坝体自重增加,降低了尾矿砂的强度和尾矿坝的稳定性。在溃坝过程中,溃口的发展主要包括由水流冲刷引起的连续下切加深和溃口边坡失稳坍塌形成的横向展宽。在库内水流漫顶前,坝体因浸润线过高而出现尾砂渗流现象,并且局部出现失稳垮塌,形成溯源冲刷型破坏模式。库内水流漫顶后,水流漫过坝顶不断冲刷坝体而导致坝体溃决,类似于溢流冲刷型破坏模式。研究成果可以为我们对尾矿库溃坝提供更多的认识。     

上游洪峰流量对堰塞坝漫顶溃决影响试验研究

考虑堰塞湖上游洪峰流量对堰塞坝溃决过程的影响,以4种不同上游洪峰流量为变量进行8组水槽试验,观测溃坝过程和溃口的变化,总结堰塞坝漫顶溃决的4个阶段,即漫顶下渗阶段、大通道形成阶段、大通道快速冲刷阶段和稳定阶段。结果表明:最大溃口流量随上游洪峰流量的增大呈对数型增长趋势,上游洪峰流量的增大对溃坝过程影响明显,具体表现为上游洪峰流量越大,快速冲刷时间越短,溃口发展和二次垮塌的平均速率和规模越大,且溃口洪水过程由单一的水位涨落变为持续性高水位过程。     

天然坝溃块的泥石流形成机理及其数学模型

据资料统计，因滑坡、斜面崩塌及支沟泥石流堵江而形成的天然坝，其中９０％以上的都在一年之内溃决，给下游造成严重的泥石流、洪水灾害。因溃决过程的不同，其形成的泥石流、洪水规模和灾害程度各异。本文通过理论分析和水槽试验研究；探讨了天然坝的溃决过程及泥石流的形成机理。根据上游蓄水对坝体的作用方式及溃决时的形态特征将其溃坝过程分为：（ａ）溢流侵蚀型（ＴＹＰＥ １：Ｅｒｏｓｉｏｎ ｂｙ Ｏｖｅｒｔｏｐｐｉｎｇ     

堰塞坝漫顶溃决计算方法研究

准确快速进行溃坝洪水预报能够为防灾减灾提供重要的技术支撑。堰塞坝漫顶溃坝模型试验显示,在强烈的非恒定流作用下,坝体材料以高强度推移质输沙同时伴有悬移质挟沙的运动形式向下游输移,水流对坝体的冲刷输移量不断增大并逐渐趋于平衡。溃口因受侧向侵蚀而逐渐拓宽,边岸随着侵蚀后退而逐渐变陡并发生坍塌,直接影响洪水的下泄过程。在上述试验基础上,采用非平衡输沙变化方程及河流动力学输沙公式计算溃口通道的冲淤变形,引入边岸侵蚀和崩塌模式模拟溃口展宽过程,并依据横向变形方程计算侧向侵蚀的宽度,建立了堰塞坝漫顶溃决洪水预测计算方法。利用唐家山堰塞坝溃坝实测资料检验的结果表明,本文建立的预测计算方法同实际测量资料较为符合。     

金沙江白格堰塞坝自然泄流冲刷溃决过程数值模拟

堰塞坝冲刷溃决及溃决洪水演进过程十分复杂,其溃决洪水对下游人民生命财产构成巨大威胁。利用数值分析方法对大型滑坡堰塞坝的溃决演进过程进行模拟和重演,对堰塞湖下游的避险与防灾减灾具有重要指导意义。以2018年金沙江"10·11"白格滑坡堰塞湖为例,基于无人机获取的地形数据,建立白格滑坡堰塞坝的三维数值模型,采用Flow-3D软件对堰塞坝的自然泄流冲刷溃决过程进行模拟,分析泄流槽内的流速、冲淤变化特征以及下游溃口处的洪峰流量演变过程。模拟结果表明:堰塞坝漫顶冲刷可以划分为溃决冲刷前、溃口快速拓展阶段、洪峰时刻、溃口稳定发展阶段4个时间段;溃决泄流过程中,泄流槽斜坡道上的水流流速较大,冲刷深度最大,堰塞坝下游出现明显淤积;白格堰塞湖溃决过程中出现了明显的溯源侵蚀现象,在泄流槽不断下切的过程中,泄流槽跌坎不断向上游移动。模拟结果有助于进一步深化对金沙江"10·11"白格滑坡堰塞坝冲刷溃决过程和机理的认识,对于堰塞湖应急处置措施和科学避险方案的制定具有一定的参考价值。     

两级堰塞坝连溃过程数值模拟及溃口流量演化特征研究

在强震作用下,高山峡谷区易发生滑坡堵江形成串联的梯级堰塞坝,其中一级一旦溃决易引发梯级连溃。本文基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程、湍流重正化群模型,以及悬移质和推移质冲蚀方程,并考虑溃口边坡的失稳坍塌,采用有限体积法建立了梯级堰塞坝连溃过程数值模拟方法,用于模拟连溃过程中的水动力特征及梯级堰塞坝的溃口形态演化过程。选择典型的两级堰塞坝连溃概化模型试验作为数学模型验证案例,对比实测值和计算结果发现,上下游堰塞坝溃口洪水流量过程和溃口形态演化过程基本一致,上下游堰塞坝溃口峰值流量、区间洪水演进时间等关键参数的相对误差小于±5%;比较上下游堰塞坝溃口洪水流量过程发现,梯级堰塞坝发生连溃时,溃坝洪水存在级联放大效应。选择上下游堰塞坝距离、河道坡度和下游坝坝高等三个关键参数,研究连溃洪水的放大效应及其影响因素,参数敏感性分析结果表明：下游坝溃口峰值流量随两坝间距和下游坝坝高的减小而增大,随河道坡度的增长呈先增大后减小的趋势;上游坝溃决洪水演进至下游坝时可能产生涌浪翻越并冲蚀坝顶,导致坝顶高程降低,并对下游坝发生溃决的时间以及溃口峰值流量产生影响,因此涌浪对下游坝溃决过程的影响与涌浪翻越坝顶的水量以及坝料冲蚀特性相关。选择小岗剑上、下两级堰塞坝连溃案例,通过对比计算和实测的溃口流量以及溃口形态发现,关键溃坝参数的相对误差小于±10%,验证了模型在实际案例中应用的合理性,本文提出的数值模拟方法可为梯级堰塞坝连溃风险评估和应急处置提供重要技术支撑。     

尾矿坝漫顶溃决溃口纵向演化与侵蚀试验

通过3组不同入流量下的水槽溃坝试验,对尾矿坝漫顶溃决溃口的纵向演化过程进行了系统分析,讨论了侵蚀率和切应力之间的关系。结果表明:尾矿坝漫顶溃决溃口纵向表现为陡坎侵蚀模式与支点旋转侵蚀模式；溃决流量和密度都呈先上升后下降的趋势,但水砂流密度波动较大；不同入流量影响各阶段大坝的侵蚀率,对阶段1侵蚀率的影响最小,对阶段2侵蚀率的影响最大,最大侵蚀率随上游入流量的增加而增大,但是不影响沿坝床侵蚀率的相对变化；坝体上土体的抗侵蚀能力不仅与坝体材料强度相关,还与坝体上流体的密度关系密切。     

山西省石膏山水库上坝址工程地质问题及评价

山西省灵石县石膏山水库拟选坝型为拱坝，拱坝对地质条件要求较高。文中详细叙述了水库上坝址（推荐坝址）的工程地质条件及主要工程地质问题，并对工程地质问题进行了分析评价，为设计和施工提供了可靠的依据。     

高拱坝的开裂与体形优化

通过对小湾拱坝的弹性有限元计算，分析了坝踵区在拉应力作用下裂缝出中能性，进而描述了进行拱坝开裂分析所采用的裂缝模型，并给出了小湾拱坝出现裂的可能范围以及坝踵区应力变化的非线性有限元计算成果，讨论了开裂约束条件下拱坝体型优化的数学模型及强度控制指标和开裂深度控制指标。     

磨河供水工程枢纽坝址工程地质条件分析及坝型比选

对磨河供水工程枢纽坝址的坝基、坝肩地层结构、构造进行了调查、勘测研究。通过坝基、坝肩的稳定性初步分析,比较了浆砌石重力坝及拱坝的适用性,推荐采用重力坝。     

我国混凝土坝坝型的回顾与展望

坝型选择是否合理,影响到工程造价、建设速度甚至工程质量。影响坝型选择的因素包括:工程特点、坝型特性、国家技术经济水平、筑坝技术的发展及筑坝经验的积累。我国早期曾建造较多的支墩坝、宽缝重力坝和少量空腹重力坝,自20世纪90年代以后,这些坝型均已停建。目前建造的都是拱坝和重力坝。近年碾压混凝土重力坝和拱坝得到快速发展。笔者认为,在气候温和地区,碾压混凝土大跨度连拱坝和大头坝也是可以探索的坝型。     

云南黑龙水电站坝型选择初探

碾压混凝土坝具有温控措施简单、施工快、水泥用量少、投资省等优点。碾压混凝土技术在国内外大坝建筑中得到了广泛应用和发展。在预可行性研究阶段,从黑龙水电站坝址地形地质、枢纽布置、筑坝材料、施工、运行、投资及工期等方面,对碾压混凝土重力坝及混凝土面板堆石坝两种坝型进行分析比较后,初拟碾压混凝土重力坝为代表性坝型。     

我国坝工技术的发展

1980年后，我国坝工建设取得了巨大成就。总结工程经验，联系工程实际，重点针对最有发展前景的混凝土面板堆石坝、碾压混凝土坝和高拱坝三类大坝，从发展历程、基本设计原则、关键施工技术到质量控制要点进行较全面的论述和概括，并对我国今后坝工技术的发展寄予殷切期望。     

大坝安全与大坝风险分析估计方法介绍

大坝风险分析将有效地提高和加强大坝安全及管理水平。本文简要地介绍了大坝风险分析的基本理论、方法以及目前的一些研究现状,这些内容包括:大坝风险分析、风险估计方法等。在介绍过程中就相关问题提出了作者的一些认识和看法。     

中国的坝工建设

中国根据不同河流的特点、水库的用途、地形地质条件、当地筑坝材料等情况，因地制宜地选择坝址，建设大坝，目前已建成８３６００ 多座水库，形成水库的大坝在数量上居世界各国之首．本文概述中国５０ 年坝工建设的主要技术成就，展望今后中国高坝大库的建设．文章附有中国不同类型高坝的建设地点、建设年份、坝高、库容和坝体工程量等资料（ 不包括台湾省的大坝） ．     

龙滩水电站碾压混凝土重力坝设计研究

根据龙滩水电站大坝体型和结构设计原则及原位抗剪断试验成果，论证了大坝全高度采用碾压混凝土的技术可行性，给出了分期建设的两期坝体断面参数，提出了实现大坝全高度碾压所必要的层面抗剪断强度参数（ｆ′，Ｃ′）值，并对如何解决坝体沿碾压层面的抗滑稳定安全性问题提出了具体的建议和措施。     

索风营水电站坝线坝型选择

索风营水电站坝址、坝线选择的影响因素很多 ,其中最主要的是坝址的工程地质条件、物理地质现象和防渗帷幕等 ;而泄水建筑物的布置和施工进度 ,又是影响坝型选择的主要因素。经过对坝址区工程及水文地质的不断深入勘测和设计比较 ,最终选择中坝址中坝线 ,坝型为碾压混凝土重力坝。文章就该工程的坝址、坝线及坝型选择作简要介绍