天然坝溃决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);(b)滑动崩决型(TYPE 2:Instantaneous Slip Failure);(c)逆流渐进破坏型(TYPE 3:Progressive Failure)等三种类型,分别提出了计算各溃决过程的坝体变形及泥石流流量过程的数学模型。通过实验结果和计算结果的比较分析探讨了各数学模型的合理性。为建立泥石流规模的综合预测系统打下了基础。     

泥石流堰塞坝研究进展

泥石流堰塞坝是泥石流堵塞河道而形成的一种天然坝。泥石流堰塞坝在形成过程、坝体物质结构与组成、坝体物质侵蚀速率、溃决过程以及洪水峰值流量等方面与滑坡堰塞坝存在诸多差异性。因此,开展泥石流堰塞坝的形成与溃决机理研究具有重要意义。依次从泥石流堰塞坝的特点、堵河判据和坝体溃决过程与机理等方面,对近年来泥石流堰塞坝方面的研究进展进行了比较系统的阐述与总结;指出了当前研究中存在的问题与不足,并提出了泥石流堰塞坝形成与溃决方面需要进一步研究与解决的关键科学问题。     

堰塞坝的形成机理与溃决风险

基于多座溃决堰塞坝案例的调查,对堰塞坝的形成机制、溃决风险及其影响因素进行分析总结,认为堰塞坝主要是由地震或降雨或火山喷发引起的山体滑坡、崩塌、泥石流所形成,形成方式可概括为滑坡、崩塌、泥石流以及碎屑流,其中滑坡是形成堰塞坝最主要的形式。堰塞坝的工作条件、坝体几何特征以及坝体物质组成和内部结构都与人工土石坝存在明显差别,其溃决的可能性远高于人工土石坝。指出堰塞坝的溃决风险主要取决于上游来水量、坝的拦蓄水量、坝的几何尺寸和坝的结构与物质组成,并讨论了降低堰塞坝溃决风险的应对措施。鉴于堰塞坝极高的溃决可能性与严重的致灾后果,建议今后加强堰塞坝溃决机理、溃坝过程的试验与数值模拟研究工作,提出能合理反映堰塞坝溃口发展规律、溃坝洪水流量过程的数值模型与相应计算方法,为科学预测堰塞坝溃决致灾后果,制定堰塞坝溃决应急预案提供技术支撑。     

藏东南典型冰湖溃决机制及危险性研究

我国西藏地区冰湖分布十分广泛,随着时间的推移,气温逐渐升高,一些冰湖出现消融现象,部分冰湖溃决直接导致灾害级联效应产生,进一步诱发了洪水、泥石流等次生灾害,因此及时开展冰湖溃决机制及其危险性研究十分必要。为了更好地详细分析冰湖溃决的机制及致灾危险性模式,重点选取西藏波密县米堆沟泥石流的源头光谢错为研究对象,开展了野外调查取样、室内物理实验及高精度遥感解译等一系列工作,分析结果表明光谢错溃决外因是由异常气候和水文条件诱发的,内因是在终碛堤溃决过程中存在溢流型和管涌型两种机制。光谢错溃决后逐步完成了由洪水向稀性泥石流的转变过程,泥石流的运移严重威胁到沟道两岸村庄、道路及耕地的安全。通过对光谢错溃决机制的研究能够为藏东南地区冰湖溃决的防治及预警提供科学的依据。     

堰塞湖天然坝安全性状评估研究

堰塞湖是由于天然坝的完全堵江蓄水而形成.自然界中形成天然坝的方式很多,主要有滑坡、崩塌、泥石流和火山等方式,由于没有经过专门设计,没有专门的泄水(洪)设施,一旦溃决,容易给下游造成更大的灾难.因此,有必要对堰塞湖天然坝的安全性状评估进行研究.文中根据既往的研究成果,主要阐述了堰塞湖天然坝坝体安全应急评估的基本方法和原则,为科学防范堰塞湖潜在次生灾害等提供技术支撑.     

堰塞坝溃决洪水的三维视景模拟关键技术

我国是地震多发区,地震形成的堰塞坝一旦溃决,对下游城市和保护区将产生严重影响。由于堰塞坝溃决的复杂性和不可重复性,因此单一的数值模拟和物理模型试验均无法全面展现其变化特征。而三维视景模拟可在虚拟环境中精确地提供堰塞坝溃决及洪水演进的动态演变过程,具有显著的优势。本文重点阐述了堰塞坝溃决洪水三维视景模拟的基本原理和关键技术,基于堰塞坝溃决洪水计算模型和三维视景仿真技术之间的耦合,对堰塞坝溃决洪水进行三维分析和仿真,实现堰塞坝溃决洪水的三维视景模拟仿真与应用。相比传统的一维或者二维水动力学计算和展示,三维视景模拟更为准确和直观,它为堰塞坝溃决洪水问题的深入研究提供了一条行之有效的途径,可为提前制订应对方案和降低堰塞坝溃决所带来的损失提供参考依据。     

滑坡—堵江—溃决灾害链研究进展

受强降雨或高烈度地震作用，高山峡谷地区极易暴发大规模滑坡或产生大型潜在滑坡体，一旦滑坡体启动，将迅速入江堵断主河，引发因堵江造成的上游回水淹没、下游溃决洪水的巨大灾害链危害，严重威胁当地人民群众的生命财产和重大工程安全。因此，系统深入开展滑坡—堵江—溃决灾害链的研究，为制定科学有效的防灾减灾措施提供理论支撑具有重要意义。通过系统总结国内外关于滑坡堵江机理、滑坡坝稳定性评估、滑坡坝溃决机理以及滑坡—堵江—溃决灾害链的研究进展，指出了现有研究的不足之处及一些亟待解决的前沿性关键科学问题。     

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,导致山区沟道内形成大量松散堵塞坝,其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。通过水槽实验研究了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4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。     

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。     

泥石流堰塞湖影响区域评估及其应急预案——以汶川县磨子沟为例

2008年汶川"5·12"地震后,汶川震区内大量新、老泥石流沟的泥石流活动频度增加,致使泥石流堰塞湖的形成几率也随之增大。通常泥石流所形成的堰塞体稳定性较差,从形成至溃决通常在几小时内发生,人工工程干预的可能性小。因此,做好堰塞湖溃决洪水影响区域评估和溃决洪水应急预案,成为必要且有效的减灾手段之一。但泥石流堰塞湖的溃决洪水既不同于一般意义的洪水,也不同于人工大坝的溃决,是过去应急预案研究中较少涉及的灾种。选择汶川磨子沟作为研究对象,在泥石流堰塞湖溃决危险性评估基础上提出溃决洪水应急预案的编制原则和方法:首先确定泥石流堰塞湖可能溃决的最大洪峰流量、淹没高度、泛滥范围和持续时间;其后,实地调查居民点,圈定洪水淹没范围和危险区人口数,并根据地形条件制定可能的撤退路线;最后,结合政府部门的行政安排,制定险情通报程序、险情发生安全保障措施和预案启动、结束的时间节点。试图为其余泥石流堰塞湖溃决洪水危害应急预案制定提供借鉴,提升应对突发泥石流堰塞湖溃决事件的效率。     

泥石流堰塞湖影响区域评估及其应急预案 ) 以汶川县磨子沟为例

2008 年汶川/ 5 # 120地震后, 汶川震区内大量新、老泥石流沟的泥石流活动频度增加, 致使泥石流堰塞湖的形 成几率也随之增大。通常泥石流所形成的堰塞体稳定性较差, 从形成至溃决通常在几小时内发生, 人工工程干预的 可能性小。因此, 做好堰塞湖溃决洪水影响区域评估和溃决洪水应急预案, 成为必要且有效的减灾手段之一。但泥 石流堰塞湖的溃决洪水既不同于一般意义的洪水, 也不同于人工大坝的溃决, 是过去应急预案研究中较少涉及的灾 种。选择汶川磨子沟作为研究对象, 在泥石流堰塞湖溃决危险性评估基础上提出溃决洪水应急预案的编制原则和 方法: 首先确定泥石流堰塞湖可能溃决的最大洪峰流量、淹没高度、泛滥范围和持续时间; 其后, 实地调查居民点, 圈 定洪水淹没范围和危险区人口数, 并根据地形条件制定可能的撤退路线; 最后, 结合政府部门的行政安排, 制定险情 通报程序、险情发生安全保障措施和预案启动、结束的时间节点。试图为其余泥石流堰塞湖溃决洪水危害应急预案 制定提供借鉴, 提升应对突发泥石流堰塞湖溃决事件的效率。     

天然团聚岩土料滑坡堰塞体模型试验研究

滑坡堰塞坝主要形成于高山峡谷地区,在我国川西南地区尤为常见.掌握其形成过程和堆积特点有助于准确分析堰塞坝溃决风险、科学制定应急抢险措施,从而最大限度地降低灾害造成的生命财产损失.本文通过开展滑坡堵江室内物理模型试验,研究了堰塞坝的形成过程及坝体物质结构特点.试验采用不同物理性质的天然团聚土料作为堰塞体物源,记录了其在模...     

梯级水库溃决洪水影响分析

该文应用模拟复杂水流流态的平面二维水动力数学模型研究梯级水库溃决洪水在天然河道中的演进过程。通过福建省闽江富屯溪上游两座中型水库的溃决模拟,分析梯级水库溃决洪水影响,为梯级水库溃坝洪水预警和灾害评估提供参考。     

山洪灾害知识

山洪山洪是指由于暴雨、冰雪融化、水库或堤坝溃决等原因,在山区河流及溪沟地带形成的暴涨暴落的洪水及伴随发生的滑坡、崩塌、泥石流的总称。其中以暴雨引起的山洪最为常见。山洪灾害山洪灾害是指山洪暴发而给人们带来的危害,包括河沟洪水泛滥、泥石流、山体滑坡(崩塌)     

堰塞湖溃决影响快速评估及应急措施

技术简介：堰塞湖可能发生漫溢及溃决险情．通过现场地形测绘，对已有地形资料及实时遥感资料进行分析．快速生成溃决影线范围内地形图。采用相关洪水演进模型计算溃决洪水可能影响范围，根据计算结果，及时采取相关应急措施．减少堰塞湖溃决形成的次生灾害对下游造成的损失。     

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。     

堰塞坝溃决及防范

由暴雨、地震等引起的山体滑坡或泥石流堵塞山区河道形成堰塞湖和堰塞坝.所壅起的水量会淹没上游地区,且堰塞坝一旦溃决,所产生的洪峰将淹没下游地区.尽管阻止滑坡和堰塞坝的形成十分困难,但若有必要的信息资料可资利用的话,即可对溃坝及由此引发的洪水危害做出预测.     

新西兰波伊鲁阿堰塞湖的形成及溃决

1999年10月，新西兰亚当斯山发生大面积山体滑坡阻塞波伊鲁阿河谷形成堰塞湖，并最终因暴雨而导致漫顶溃坝，其事件将对局部地形变化产生深远影响。通过分析堰塞湖的成因和溃决过程，对西地未来堰塞湖渍决致灾、堰塞湖的影响及风险管理提供了很有价值的信息和资料，并有助于当地在今后类似事件中进行灾害评估与制定应急方案时，减少堰塞湖溃决洪水带来的风险。     

溃决型黏性泥石流冲击下大颗粒堰塞坝溃决流量计算方法研究

震后环境下大颗粒堰塞坝溃决流量是设计溃决型黏性泥石流防治工程的关键参数。在宽顶堰流量计算公式的基础上,结合水静力学和流体力学,建立估算大颗粒堰塞坝溃决流量的堵溃模型。为解决如何确定堵溃模型中堵塞系数ω这一难点,通过多处溃决型黏性泥石流典型案例,回归分析堵塞系数ω与最大颗粒直径D的相互关系。最后采用2013年7月13日汶川县七盘沟溃决型黏性泥石流案例检验大颗粒堰塞坝堵溃模型适用性。结果表明:溃决流量堵溃模型中堵塞系数与最大颗粒直径成正比,在泥石流实地调查中,仅需确定泥石流携带的最大颗粒尺寸、潜在堰塞坝宽度和泥石流平均流速,即可快速预测潜在泥石流堵溃点处的溃决流量;七盘沟泥石流的溃决流量估算结果误差较小,为12%,说明大颗粒堰塞坝堵溃模型可用于估算震后地区溃决型黏性泥石流中大颗粒堰塞坝的溃决流量。     

榆树沟混凝土面板坝溃决过程分析

榆树沟水库工程是我国建成并过流的第l座溢流混凝土面板堆石坝。通过对混凝土面板坝溃决过程模拟，分析了溃决过程中面板的折断变化情况及对下泄流量的影响；并推求了沿下游河道沿程洪水变化过程，并与土石坝进行比较，总结面板坝溃决特点。