泥沙附加致灾导致陡坡强输沙河道水位激增原理分析

摘要

山洪暴发时河道输沙强烈,陡坡河道高强度泥沙输移遇到下游河道比降变缓或其他因素导致输沙能力降低时,上游来沙将快速集中淤积,形成淤积锋面.由于泥沙淤积调缓了淤积前锋部位局部的河床比降,河段挟沙能力降低,上游来沙将进一步淤积,该淤积现象快速向上游传播.在淤积锋面泥沙落淤的同时,因水流动力条件降低,淤积前锋部位将产生水跃现象,受床面淤积及水跃共同作用,陡坡强输沙河道在输沙强度降低处将出现水位异常激增的现象,并伴随着河床淤积上延向上游传播.由这类泥沙淤积导致水位激增而引发的灾害,被称为泥沙的附加致灾作用.本文从泥沙淤积作用锋面位置处的受力平衡出发,在交界锋面泥沙处于临界输移状态的假设基础上,根据动量平衡原理,推导了由泥沙附加致灾作用引起的激增水深的计算方法,并采用沙莫夫输沙公式对公式进行了完善,得到了较好的计算陡坡强输沙河道激增水深的计算公式.通过实测水槽数据对计算方法进行了验证,取得了较好的验证效果.