堤防决口的水力学试验研究

介绍堤防决口的水力学模型试验研究.在满足相似理论的前提下,对不同口门形状、几何尺度和水头的决口模型进行水力学试验.获得了决口口门附近的流场分布、流量、流速和水面线等重要水力学参数的变化规律,并给出了计算矩形、U形和V形口门流量的经验公式.试验分析表明,实施抛投堵口的最佳位置距堤脚线为8 m左右.试验研究成果为进行大型决口抢险提供重要的科学依据.     

堤防溃口口门区水力及冲淤特性模型试验研究

采用动床实体模型试验，对黄河堤防溃口时不同口门宽度及不同流量下口门区的流速分布，地形冲淤变化，水面纵比降等进行的试验研究表明；在溃口初期进行堵口难度很大；相同流量下，固定门口宽度越小，口门断面流速越大，口门断面两侧裹头部位局部冲刷最为严重；2000m^3/s流量下，口门宽度为300m时，口门区流速小于2m/s；距口门越远水深越浅，冲刷槽宽度在400～500m之间。     

防汛抢险关键技术研究

1998年长江大水之后，为提高防汛抢险工作的技术含量，国家防汛抗旱总指挥部办公室组织有关单位对防汛抢险关键技术进行联合攻关，该项目采用数学，物理模型方法分析研究了堤防溃口过程中口门区和水流特性及溃口口门的变化过程，分析了黄河下游堤防可能发生决口的堤段及决口形式，科学系统地提出了黄河下游堤防溃口的总体对策。在分析研究黄河历史堵口技术的基础上，结合传统堵口技术的关键程序和步骤，利用现代新材料，新技术对传统堵口技术进行改进研究，通过对钢木土石组合堵口技术改进研究，大大提高了进展速度，另外，还系统地研究了土工合成材料在防汛抢险中的应用，提出了适合于黄河的土工合成材料反滤准则。该项研究取得了大量成果，提高了防汛抢险的技术水平，于2001年11月通过了国家防办组织的验收。     

大流速水流条件下堵口复堤新技术

1998年洪水中 ,湖南省安乡县安造垸城关棉纺厂大堤发生特大管涌而溃决 ,在大流速水流下成功实现了堵口复堤 .文章详细介绍了堵口抢险措施 :第一 ,抢修垸内隔堤 ,减少垸内外水位差 ;第二 ,用钢排架填石锁口 ;第三 ,抛投“铁菱角”垫底 ;第四 ,浮吊抛投合龙 ;第五 ,防止渗漏 ,吹填复堤 .对“铁菱角”的设计、制作、抛投方法作了详尽说明 ,并总结了“铁菱角”堵口的优点 :护底防冲作用好 ,整体联结好 ,充填块石比卵石袋好 .     

凌汛期堤防漫顶溃口破坏规律断面模型试验Ⅱ：非黏性土堤

为了研究凌汛期堤防漫顶破坏溃口发展规律,分别进行了洪水和冰凌条件下的均质非黏性土堤溃决模型试验。结果表明：两种条件下的溃堤过程均可划分为4个阶段：渗透过流、堤后冲刷、溃口展宽和冲淤平衡,各阶段发展速度和形式有所不同;通过分析溃堤过程、溃口宽度以及流速和水位变化过程的异同点可知,两种条件下流速和水位变化趋势基本一致,冰凌条件下峰值流速明显增大且出现时间提前,峰值流速最大可增加81.5%;同一流量下,增大堤顶宽度对流速和水位的影响不大,而减缓堤身断面的边坡能显著降低堤后水位的上升速度和溃口处峰值流速。试验结果有助于认识凌汛期堤防溃决的过程和特点,可为凌汛期非黏性土堤险情防控和抢险措施的制定提供科学的参考。     

1998年安造垸溃垸抢堵的反思

湖南省安乡安造垸在１９９８年７月长江流域遇特大洪水中溃疡，通过对溃疡后抢堵情况回顾，并以此为例，对溃口抢堵的相关技术原则、抢堵方案、技术措施等进行分析论述。如堵口技术方案中主要技术问题有溃口形状演变与水力估算；抛投物料稳定分析；应用钢管桩框架稳定分析，沉船措施的使用条件等。堤防抢险的主要原则是：抢早抢小；要有抢险预案；要从实际情况出发选择抢堵方法，抢堵时机的选择亦是非常重要。     

火箭锚钢网石笼溃口堵复技术及模型试验研究

江河溃口往往会对下游地区造成十分严重的影响和损失,快速、高效、安全的溃口堵口技术是降低上述影响的重要手段.文章针对堵口抛投物迅速生根与抛投体迅速扩展方面的问题,提出了火箭锚钢网石笼溃口堵复技术.模型试验结果显示,采用该技术进行高落差、大流量溃口封堵,可以大幅降低物料损失,缩短封堵时间,具有重要的实际应用和推广价值.     

防洪保护区洪水风险图编制中堤防溃口设置方案探讨

防洪保护区堤防溃口设置方案是开展洪水风险图编制工作的重要依据条件。为提高洪水风险图编制成果质量,对洪水风险图编制过程中河道险工险段、砂基砂堤、穿堤建筑物、堤防溃决后洪灾损失、河道洪水流量、流速变化等因素对溃口设置方案的影响进行分析,并提出防洪保护区洪水风险图编制的堤防溃口位置选择、溃口宽度、溃决形式分析的确定方法。     

黄河堤防溃口对策研究

黄河下游历史上决口改道频繁,当前的防洪形势依然严峻,下游堤防仍有决口的可能。在分析决口口门形式,口门发展变化过程,溃口洪水演进及洪灾损失模拟计算的基础上,提出黄河堤防溃口总体对策是：抢修裹头,控制口门;水库拦蓄,削减洪水,导流入槽,杀减水势;相机分水,服务堵口,堵口复提,重归大河,排围结合,尽力减灾,可概括为“裹、拦、导、分、堵、排、围”七个方面的内容。     

中小河流堤防堵口抢险要点

中小河流堤防堵口抢险要做好裹头、技术、材料等准备工作,确定科学合理的堵口坝线、合龙口、堵口方法;搞好现场组织,合理调配人员,做到紧张有序,取得堵口抢险的成功。     

大坝决口封堵抢险技术理论探讨

以观音岩水电站大坝决口封堵抢险为例,根据决口的断面尺寸、上游流量和泄水建筑物的泄水曲线,通过河道截流模型计算,得出决口上下游落差、决口平均流速、单宽功率等水力学参数,再进一步得出决口封堵所需特殊材料的半径、重量及数量,以便为封堵抢险提供可靠依据,从而更科学地统筹组织封堵抢险。     

金沙江“10·10”白格堰塞湖溃坝洪水反演分析

准确预测堰塞湖溃坝洪水流量过程在堰塞湖应急抢险过程中极其重要。以白格堰塞湖下游水文站实测的洪水过程为依据,通过DB-IWHR溃坝洪水分析程序和GST洪水演进模型,分别采用不同冲刷侵蚀参数对"10·10"白格堰塞湖漫顶自然泄流过程进行了反演分析。结果发现:冲刷参数a=1.100 0、b=0.000 6时,叶巴滩、拉哇水文站模拟结果与实测流量结果最为接近。由此判断"10·10"白格堰塞湖溃决洪峰流量为10 882.78 m~3/s,溃决历时6.2 h到达洪峰流量,最终溃口水面宽度为99.66 m。运用DB-IWHR溃坝洪水分析程序结合基于GPU加速技术的GST洪水演进模型,计算效率得以大大提高,可以在应急抢险工作中实现快速、精准的预测。     

三峡工程大江截流实况及其分析

三峡大江截流实况表明，在大流量、深水、低速河道中，采用平抛垫底、宽戗堤、降低戗堤水面以上高度，采用级配较均匀、连续的石渣及块石，全断面均匀抛投进占等是合理的，实现了安全截流。抛填水深、最大日及小时抛投强度的均居世界首位，创下了单戗立堵截汉施工中上、下游围堰戗堤同一日合成     

水布垭水电站溢洪道下游消能防冲防淘墙设计

水布垭水电站溢洪道采用挑流消能,最大下泄流量18 280 m3/s,泄洪落差171 m,泄洪功率3.1万MW.消能冲刷区地质环境复杂,左岸有大岩淌滑坡,右岸有马崖高边坡.岩层以泥盆系写经寺组砂页岩为主,岩性软弱,断裂构造发育,抗冲刷能力低.消能冲刷区采用两岸设置防淘墙而不护底的防护方案.防淘墙结构采取了预应力锚索、锚喷支护和排水等措施.通过计算可以满足防淘墙及其墙后岩体稳定要求.     

尾矿库漫顶溃决动态演化及溃口展宽模型试验

为研究尾矿库漫顶溃决动态演化过程与溃口发展机理及规律,通过3组相似模型试验,对溃口展宽过程和演变机理进行了系统分析,提出了尾矿坝漫顶模式下溃口展宽速率的幂函数公式,并讨论了库水位上升阶段浸润线的变化过程及溃决阶段不同浸润线埋深条件下流速、流量、溃口宽度的变化过程。研究结果表明：尾矿坝的溃决过程可分为坝面漫流与冲沟形成、坝体崩塌与溃口快速扩张及稳定泄流3个阶段;浸润线埋深对流量、流速及溃口最终宽度有较大影响,排渗失效时峰值流量及溃口最终宽度接近正常排渗时的1.5倍,峰值流速可达1.2～1.3倍;降低浸润线高度可以延缓溃决泥石流到达下游的时间,紧急撤离时间也可延长3 min左右;提出的幂函数公式计算值与实测值吻合较好。     

装配式快速堵口临时堤坝的稳定性分析

为了研究利用装配式快速堵口装置进行汛期堤坝决口封堵的可行性和有效性,基于CFD软件Fluent建立了堵口装置形成坝体后的三维数值计算模型。通过模型试验验证数值计算方法的可靠性后,计算得到不同工况下水流对坝体的水平作用力和倾覆力矩。计算结果表明:水流力随着决口处流速、决口宽度和深度的增大而增大;堵口装置布置排数的增加也会使水流力略有增大,且这种影响随流速的增大而增大;水流作用引起的倾覆力矩对坝体的稳定性影响很小。     

不同流量下环翼型防冲板结构优化试验

为了研究不同流量条件下桥墩局部冲刷问题,在单片挡板基础上,增加防冲板数量形成了多级防冲结构。利用多元统计方法对防冲效果进行了主成分分析,认为最大冲坑深度最能体现试验效果,并以最大冲坑深度为指标进行试验分析。试验结果表明:在流量为75 m3/h时,增加防冲板数量并不能有效提升防冲效果;当流量增加到115 m3/h时,通过增加防冲板数量可在一定程度上提高桥墩的防冲能力,并且防冲效果随着防冲板间距的减小而增强,同时随着防冲板外径的增大而增强。但三级防冲板与二级防冲板防冲效果非常相近,第三级挡板对试验的结果影响甚微。因此,试验分析认为,在考虑不同流量条件下,环翼型防冲板最优防冲结构为两片防冲板,且防冲板外径为180 mm,间距取值为15 mm。     

民主垸溃口入垸水量计算及出险成因分析

洞庭湖区从１９９５年到１９９９年间有４年发生特大洪水，大小共计几十个堤垸溃或愉。１９９９年７月益阳民主垸溃疡后，长江不文部门组织施测了从溃口开始到堵口复堤期间长达９０多天的水位、流量、溃口地形、河订地质等资料。通过大量实测数据，结合附近基本文站网的资料，把民主垸溃决作为一次分洪溃口的试验模型，对民主垸的入出流过程、入垸总水量、垸内 作用、资水中下游河段水位降低幅度及出险成因等方面进行限分析，为资水