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本文基于国内外土石坝溃坝案例的调查分析,并结合室内非粘性均质土坝漫顶溃坝模型试验研究,针对土石坝在漫顶溃坝模式下溃口发展过程、溃口流量过程及其规律影响因素进行了研究,并取得了以下成果:
(1)通过对己溃土石坝案例的调查分析,总结得出土石坝溃决的主要类型、溃口的一般特征、我国土石坝溃坝的时间、空间分布规律及溃坝因为等。
(2)室内溃坝模型试验是研究溃坝问题不可或缺的技术手段,在溃口发展规律研究方面具有其它研究手段无可比拟的优越性。本文通过观察土石坝漫顶溃坝室内试验发现:非粘性均质土坝漫顶溃决模式下溃口发展过程主要由“水流冲刷引起的连续纵向下切”及“溃口边坡失稳坍塌引起的间歇性横向扩展”组成。纵向下切和横向扩展交替显现,直至坝体最终溃决。
(3)通过室内溃坝试验提出非粘性均质土石坝在漫顶溃决模式下坝体中值粒径D50对溃口发展过程影响不大；而下游坝坡坡度对溃口发展过程影响明显。放缓下游坝坡坡度不仅有利于延缓溃口发展过程,而且可以降低溃口洪峰流量,减少下游淹没范围。这一点能够为降低溃坝风险提供有效的技术支撑。
(4)建立了一个能够模拟土石坝在漫顶溃决方式下溃口发展过程与溃口洪水流量过程的数学模型。模型考虑了水库来流过程、筑坝材料特性及坝体尺寸等多方面因素。从而使得溃口洪水流量过程数值模拟结果更为符合实际。
(5)利用所建模型模拟演算具有较为完整实测资料的室内外溃坝试验、大洼水库自然溃决过程、唐家山堰塞湖人工泄流过程以及板桥水库溃坝事件。并发挥数值模拟的优越性,推广演算得出:下游坝坡坡度、坝体密实度以及不同溃决模式对土石坝漫顶溃决模式下溃口发展过程的影响规律,一方面对比验证了室内模型结论的合理性,另一方面表明了本文所建数学模型的合理性,为科学合理评估土石坝溃决致灾后果,制定溃坝洪水防洪应急预案提供了新的有效手段。