考虑河床坡度和泄流槽横断面影响的堰塞坝溃决过程试验研究

摘要

针对缺乏地形条件和工程处置措施对堰塞坝溃决过程影响研究的现状,采用4种河床坡度(0°、1°、2°、3°)和3种泄流槽横断面型式(三角形、梯形、复合型),开展了堰塞坝溃决的模型试验。通过分析堰塞坝的溃决流量、溃决历时、溃口发展和坝体纵截面演变过程,研究了不同河床坡度和泄流槽横断面对堰塞坝溃决过程的影响规律。试验结果表明:(1)堰塞坝溃决过程可分为3个阶段。阶段I:溃口形成阶段,溃决流量较小;阶段II:溃口发展阶段,水流下蚀及侧蚀强烈,溃决流量到达峰值;阶段III:衰减-平衡阶段,粗化层形成,溃口停止发展。(2)河床坡度增加意味着下游坝坡、坝顶及泄流槽的坡度增加,导致水流侵蚀能力增强,溃口下切迅猛,因此在0°~3°范围内河床坡度越大,峰值流量越大,峰现时间越早,溃决流量过程曲线越趋于“高瘦型”,且残留坝高越小。(3)泄流槽横断面型式不同导致其槽深、槽宽和侧坡坡度不同,进而影响溃口发展和溃决流量。三角形槽的水土作用面积小,溃口下切及展宽速率最高,峰值流量最大,峰现时间最早;梯形槽的槽底高程最高,水土作用面积最大,溃口下切速率最低,峰现时间最晚;而复合槽介于前两者之间。试验成果将为堰塞坝应急抢险和工程措施的选取提供依据。