无黏性土坝漫顶溃决过程及机理研究

doi:10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.013

长江科学院院报 ›› 2012, Vol. 29 ›› Issue (10): 68-72.DOI: 10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.013

无黏性土坝漫顶溃决过程及机理研究

段文刚，杨文俊，王思莹，李利

长江科学院水力学研究所武汉 430010

收稿日期:2011-11-22 修回日期:2012-01-31 出版日期:2012-10-01 发布日期:2012-10-18
作者简介:段文刚（1972-），男，河南南召人，高级工程师，主要从事水力学和防洪减灾研究
基金资助:
国家科技支撑计划课题（2009BAK56B03）；国家973计划课题（2007CB714106）；中央级基本科研业务费项目（CKSF2011014/SL）

Overtopping Failure Process of Cohesionless Earth Dam

DUAN Wen-gang, YANG Wen-jun, WANG Si-ying, LI Li

Hydraulics Department, Yangtze River Science Research Institute, Wuhan 430010, China

Received:2011-11-22 Revised:2012-01-31 Online:2012-10-01 Published:2012-10-18

摘要/Abstract

摘要： 以室内试验为技术手段，以无黏性非连续宽级配沙砾料土坝为研究对象，首次尝试采用“埋入式轻型冲蚀捕捉器”动态记录溃决过程。在上游恒定来流量30 L/s条件下，研究了洪水漫顶条件下坝体（1 m高）的冲蚀过程和溃口水力要素变化过程。明确提出了坝体溃决过程的4个阶段：即侵蚀沟形成发育阶段（下游坡面侵蚀缓慢渐进）→“多级跌坎”冲刷阶段（下游坡面冲蚀能力逐渐加大）→“瀑布状跌落水流”冲蚀阶段（坝体快速溃塌）→坝体冲蚀趋于稳定阶段。初步分析了坝体溃决的机理，揭示了冲蚀过程的非均衡性和溃口水力要素的强非恒定流特性。

关键词: 土石坝, 溃决, 试验研究, 无黏性, 多级跌坎, 瀑布状水流, 坝体冲蚀

Abstract: Through indoor model tests, a lightweight embedded erosion capturer was used for the first time to record dynamically the breaking process of a cohesionless earth dam with broadly graded non-uniform sand-gravel. Under constant upstream incoming flow of 30L/s, the erosion process of the dam (at 1m height) and the hydraulic parameters at the breach in overtopping condition were researched. The whole dam-break process was divided into four phases: in the first phase, erosion notch formed and developed, with the downstream slope erosion proceeded slowly; in the second phase, the water fell in multilevel steps and the downstream slope erosion intensified gradually; in the third phase, the multilevel steps developed into a big waterfall and the dam broke rapidly; in the fourth phase, dam erosion slowed down and tended to be stable. Based on the test results, the failure mechanism was preliminarily analyzed, the erosion process was revealed to be unbalanced, and the hydraulic parameters at the breach were of strong unsteady flow character. This research offers technological support for people to reduce damages caused by dam-break and to apply emergent measures. 

Key words: earth-rock dam, breach, model test, cohesionless, multilevel water fall, waterfall flow, dam erosion

中图分类号:

段文刚，杨文俊，王思莹，李利. 无黏性土坝漫顶溃决过程及机理研究[J]. 长江科学院院报, 2012, 29(10): 68-72.

DUAN Wen-gang, YANG Wen-jun, WANG Si-ying, LI Li. Overtopping Failure Process of Cohesionless Earth Dam[J]. JOURNAL OF YANGTZE RIVER SCIENTIFIC RESEARCH INSTI, 2012, 29(10): 68-72.

[1]	朱勇辉, 周建银. 堤坝漫溃机理、模型及溃决洪水模拟技术与应用[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(5): 1-8.
[2]	卿云, 马爱娟, 杨少博, 邱珍锋, 邓文杰. 考虑缩尺效应对堆石料颗粒破碎影响的压缩试验研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(12): 126-132.
[3]	江洎洧, 盛春花, 任佳丽, 王汉武. 碎石桩复合地基抗剪特性物理模型试验与数值模拟[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(11): 111-117.
[4]	张俊鹏, 黄卫, 董亚康, 朱亚鹏, 陈雯. 高浓度含砂废水旋流器分离效果试验研究[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(8): 140-144.
[5]	王廷, 王亚林. 一种模拟黏土心墙坝漫顶溃决的水沙耦合数学模型[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(2): 77-81.
[6]	郎永彪, 郑郧, 金伟, 穆彦虎, 柴明堂. 青藏高原湖泊引流疏导工程多年冻土立体监测方法[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(6): 45-51.
[7]	程展林, 潘家军. 土石坝工程领域的若干创新与发展[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(5): 1-10.
[8]	蒋科, 庞超明, 张晖, 李洋, 陈薇. 混凝土水分传输及边界条件试验研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(10): 161-166.
[9]	段文刚, 黄卫, 魏红艳, 戴盼伟. 堰塞坝溃决模拟研究综述与展望[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(1): 51-58.
[10]	牟春梅, 韦瑜玺. NH₃·H₂O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(5): 113-119.
[11]	马驰, 朱亚林, 彭雪峰. 地震作用下土工格栅加筋高土石坝的稳定性分析[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(11): 125-131.
[12]	郭红民, 胡海松, 胡文兵, 张田甜, 张淑梅. 混凝土坝不同溃决方式下溃口水力学试验研究[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(1): 60-63.
[13]	汤洁,林木松,闫霞,金中武,刘同宦. 减速流条件下床面泥沙起动试验研究[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(6): 6-11.
[14]	姜治兵, 崔丹, 程子兵. 坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合数值模拟[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(5): 63-67.
[15]	任翔, 高大水, 高全, 沈婷. 土石坝超深混凝土防渗墙变形与受力分析[J]. 长江科学院院报, 2018, 35(5): 120-124.

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Overtopping Failure Process of Cohesionless Earth Dam

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