基于物理模型试验的堰塞坝冲刷溃决过程研究

我国是堰塞湖灾害最严重的国家之一，堰塞湖对上游淹没区和下游溃决演进区的人民生命财产安全构成巨大危险，深入掌握堰塞坝冲刷溃决过程可为应急泄流道的设计和下游应急避险措施的制定等提供重要科技依据。本文以2018年金沙江白格滑坡堰塞湖事件为研究背景，采用室内物理模型试验的手段对堰塞坝冲刷溃决过程进行了系统研究。试验结果表明：堰塞坝冲刷溃决过程一般可分为四个阶段：过流孕育阶段、溯源侵蚀阶段、溃坝发展阶段以及河床再平衡阶段，当溯源冲刷的陡坎追溯到上游坡顶，泄流槽进口断面在侵蚀作用下突然拓宽，泄流槽将连通形成底坡i>0的斜坡道，进而导致水流流速和流量突然增大，堰塞坝进入溃决快速发展的阶段。试验进一步探究了泄流槽开挖位置、开挖深度和宽度对溃决过程的影响。研究发现：当泄流槽开挖宽度不变，深度增大时，洪峰流量降低、峰现时间延迟、溃决流量过程线更为平坦；当泄流槽开挖深度不变，随宽度增大峰现时间延迟。最后，对泄流槽的优化设计提出了建议：泄流槽位置宜布置在坝顶高程最低的垭口，以减小洪峰流量，缩短溃决历时；开挖泄流槽时应优先考虑加大泄流槽深度，最大限度地降低溃决时的堰塞湖水位。