坝体土料黏粒质量分数对均质土坝漫顶溃决过程的影响

曹 伟,陈生水,钟启明

(1.南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所,江苏南京 210029; 2.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210029)

坝体土料黏粒质量分数对均质土坝漫顶溃决过程的影响

曹 伟1,2,陈生水1,2,钟启明1,2

(1.南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所,江苏南京 210029; 2.水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210029)

为了研究坝体土料黏粒质量分数对均质土坝漫顶溃决过程的影响,建立了描述均质土坝溃坝溃口发展规律的溃坝数值模型,对实体溃坝案例进行了反馈分析,验证了模型的合理性,并利用该模型重点研究了坝体土料黏粒质量分数对均质土坝溃口发展规律和洪水流量过程的影响。结果表明:坝体土料的黏粒质量分数对均质土坝的溃口发展规律、最终溃口形状以及溃口洪水流量过程具有明显影响,土体黏粒质量分数越高,其临界起动流速越大,冲蚀率越小,均质土坝溃口的发展速率越慢,溃口边坡的失稳坍塌临界深度越大,从而导致最终溃口形状也越小,相应地溃口洪峰流量及最大下泄水量也越小,溃口洪峰流量出现的时间越迟。

均质土坝;漫顶溃决;黏粒质量分数;临界起动流速;单宽冲蚀率

我国已溃决的3 500多座水库大坝中,因库水漫顶而溃决的近50％[1]。国内外学者针对土坝的溃决机理与溃坝过程开展了卓有成效的试验研究和数值模拟[2-5],以期为溃坝后下游洪水演进和致灾后果计算分析提供较为合理的溃坝洪水流量过程,但目前国内外所开展的溃坝试验,坝体材料大多为非黏性土石料,重点在于比较土石料的密度、粒径以及级配对溃口发展规律及溃口流量过程的影响。……