有关天然堤坝发生滑坡决口的机制研究

天然堤坝多因洪水漫顶、坝体浸润过度而产生滑坡或形成管涌扩大导致决口溃坝,对下游地区构成巨大危害。水利部门都致力于研究天然堤坝决口的机制,进行危机预警管理,降低经济损失。2005年日本学者森俊勇等人针对日本天然堤坝决口的现象,收集许多滑坡决口、管涌决口的事例,采用高峰流量的推算方法,对天然堤坝决口的机制进行了研究,其结论:筑坝材料的黏着力、内摩擦角、堤坝下游边坡坡度、坝高、坝顶宽度等决定堤坝的安全系数。当堤坝材料的内摩擦角和黏着力小时,库区水位达到1/4,坝顶宽为1 m,下游边坡坡度为30°时,坝高为30 m以上的天然堤坝及库区水位达到3/4,坝高在15 m的天然堤坝,就有发生滑坡决口的可能。     

不同条件下泥石流堰塞坝的溃决过程

[目的]对不同因素作用下的泥石流堰塞坝溃决过程进行试验研究,为泥石流堰塞坝的灾害防治和灾后重建等提供科学支撑。[方法]开展了不同来水流量、坝体形态、黏粒含量、坝高和初始含水量条件下的溃决试验。将漫顶溃决过程分为4个阶段:坡面侵蚀过程、陡坎侵蚀过程、下切和侧向侵蚀过程和衰退过程。此外,分析了泥石流堰塞坝坝体破坏机理,并给出下游坡面泥沙起动临界条件的计算式。[结果]溃决流量与来水流量之间呈非线性正相关;溃决洪峰流量随着背水坡坡度增加而增加;溃决洪峰流量随着坝高的增加而迅速增加,泥石流堰塞坝坝体黏粒含量与溃决洪峰流量之间整体呈现负相关;溃决洪峰流量随着土体初始含水量的增加而缓慢降低,但变化的范围不大。[结论]在泥石流堰塞坝溃决的不同因素中,坝高和黏粒含量影响最大,来水流量次之,背水坡度和初始含水量影响最小。     

川藏公路南线泥石流坝溃决洪水过程试验研究

川藏公路南线(西藏境内)由于区域地质地貌和气候环境条件的特殊性,近几十年来曾多次发生泥石流堵溃事件,坝体溃决所产生的洪水给下游造成了灾难性破坏.根据13组室内泥石流坝溃决模型试验对洪水流量过程进行研究发现,对流量影响最大的是堵塞坝的溃决形式,即重力再启动形式的溃决洪峰流量最大,水力再启动次之,冲刷型溃决最小;溃坝洪水洪峰流量与上游来水量流量成正比关系.溃决过程中的洪峰位置出现在库区水下泄30%～50%的时候;不论哪种形式溃决,洪峰在时间轴上的位置主要集中在整个洪水历时的1/3处.该研究可以为泥石流坝溃决洪水预测和下游综合避险减灾提供参考.     

通过三维渗流计算评价某滑坡坝渗透稳定性

黄河上游某滑坡坝由两岸滑坡物质形成,进而形成了天然堰塞湖,附近区域现已成为国家自然保护区核心区。为了对该滑坡坝的渗透稳定性进行较深入的研究,首先通过试验资料确定了坝体与湖积纹泥渗透稳定的可能破坏形式、临界水力坡降和允许水力坡降,在此基础上通过三维数值计算对滑坡坝在正常湖水位与极限湖水位两种工况进行了渗透稳定性评价。具体评价方法为,在每种工况下先评价计算范围内最大水力坡降方向每一格点（计算剖分网格）的渗透稳定性,进而评价整个坝体的渗透稳定性。研究结果表明,在正常湖水位与极限湖水位两种工况下,坝体均不会出现渗     

利用铁丝网坝拦截滑坡体的试验研究

防治泥沙灾害,以往多采取被动式挡土墙。1971～2011年日本学者千叶干等人研究弹性挡土墙—利用铁丝网坝拦截滑坡。在实际坡面的底端设置铁丝网坝,重复数次拦截泥沙,最终铁丝网坝没有破坏。应用高频照相机摄影解读出泥沙滑动速度为11 m/s。能拦截来自高为5～100 m,坡度为30°～60°坡面上最大粒径为60 mm的泥沙。实践证明铁丝网坝具有拦截滑坡泥沙的功能。     

冰滑坡涌浪下冰碛坝溃决机理试验研究

[目的] 对冰滑坡涌浪导致的冰碛坝溃决过程与溃决机理进行试验研究,为冰川区重大工程建设和冰湖冰碛坝溃决灾害防治提供科技支撑。[方法] 开展不同滑块体积、滑动角度、滑动距离、坝体物质组成和坝体几何形态的水槽模型试验。基于试验现象、试验数据与理论推导,对涌浪过程、坝体物质起动和坝体溃决临界条件进行分析。[结果] ①冰滑坡涌浪随时间和距离不断衰减,其随时间衰减显著。②将涌浪作用下的溃决过程分为坡面侵蚀、陡坎侵蚀、侧向侵蚀和衰退4个阶段,其中侧向侵蚀阶段的溃决流量最大,流速最快,侵蚀能力最强。③从颗粒起动机理的角度给出了颗粒起动流速,与沙莫夫公式进行对比分析,对比结果较为吻合。④基于能量守恒原理得到了冰湖溃决事件发生的临界条件,通过西藏自治区林芝市波密县米堆沟光谢错冰湖溃决事件进行验证,验证结果良好。[结论] 冰湖库容越大、坝前水深越深、涌浪高度越高,坝体越易发生溃决;冰碛坝堆积物中细颗粒含量越高,坝体颗粒间黏附力越强,坝体越稳定;冰碛坝坝宽及下游坡脚越大,坝体越稳定,溃决所需时间越长。     

泥石流特性模拟方法与研究

对于泥石流特性的研究,2005年日本学者中谷洋明等人针对泥石流存在明显不同流动的现象,从流速和弯曲部位两方面入手,通过仿真模型演示泥石流在陡坡面上及弯曲部的流动特性,在此基础上采用解析法对模型的适用性进行评价。其结果表明:流速随时间变化有共同增大的趋势;弯曲部左、右岸水位落差为25 m,有显著偏流的结果。泥石流发生36 s后,对建筑物(堰坝)产生冲击,距洪峰(160 kN/m)到达时间只有1 s。正面龙头部分瞬间的冲击力很大。且在泥石流龙头部分集中大的砾石,其冲击力导致建筑物破损。计算的结果表明,最下游的堰坝及下游侧流出的沙石量与上游流入量对应成比例。并且,有堰坝其流速、偏流的高度,比无堰坝要小得多,流出的泥沙量也有减半的效果。今后,要在模型与粒径、粒度分布等的灵感度进行分析。并要考虑建立综合性的解析模型,以提高计算能力。     

一种泥石流拦砍坝溢流口的防冲设施

本文介绍的是四川省黑水县芦花沟泥石流拦砂坝溢流口防止冲刷的一种钢件结构设施。其结构型式是:在拦砂坝溢流口下游侧底面与下游坝体垂直临空面交接处,用8-10毫米的钢板作成,伸出下游临空面59厘米,高出溢流口底面10-15厘米的钢件,用φ25毫米的螺纹钢筋焊接后,再在坝体溢流口浇筑50厘米厚的200号钢筋混凝土,使其与拦砂坝衔接成整体。有这种设施的溢流口,能拦蓄一层泥石流,起消能和缓冲作用。在后来的泥石流过坝时,将泥石流对坝体溢流口直接的冲刷、摩擦、碰撞和淘蚀作用的外力,变成泥石流内部的石磨石、砂磨砂的内力,从而保护拦砂坝溢流口不被过坝泥石流所破坏。     

人工坝溃决洪水峰顶流量计算公式应用于滑坡堵江坝的可行性探讨

滑坡堵江事件在山区广泛发育,堵江形成的天然坝的稳定性一般不高,在暴雨、地震等诱发因素的作用下可能发生溃决,溃坝洪水对下游河道及沿江两岸的各种设施及居民生命造成巨大威胁,因此溃坝洪水计算意义重大,而峰顶流量和洪水演进过程中洪峰高度的变化直接决定了溃坝洪水的灾害程度。利用谢任之教授提出的人工坝溃决洪水计算方法,根据滑坡天然坝体溃决的实际情况,合理地分析溃口形态,调整了溃口宽度的取值方法,并将其应用于滑坡堵江天然坝瞬时溃决洪水峰顶流量计算中,经历史溃坝实例验证计算结果可靠,为天然坝溃决洪水峰顶流量计算提供了新的思路和方法,也为溃坝洪水灾害评价提供了重要依据。     

不设溢洪道混联骨干坝除险加固顺序分析

淤地坝除险加固旨在提高已建坝系的整体防御能力和建设标准,但在对不设溢洪道混联骨干坝除险加固的过程中,若增设溢洪道的先后顺序安排不合理或没有充分论证,则可能发生溃坝的连锁反应,会造成新的更大的安全隐患,给当地人民生命财产安全带来极其严重威胁。以茶店梁沟的5座混联骨干坝为例,通过计算明确由坝体和放水工程"两大件"组成的混联骨干坝增设溢洪道的优先顺序为从下游到上游逐坝进行。