凌汛期堤防漫顶溃口破坏规律断面模型试验Ⅱ：非黏性土堤

刘 昉， 吴敏睿， 戚园春， 周世佳， 张 剑， 徐国宾

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室， 天津 300354； 2.天津大学前沿技术研究院有限公司， 天津 301700)

1 研究背景

凌汛是春天河道解冻期和冬天封河期由于昼夜温差较大河中的水流与冰凌共存，在水流的带动下冰凌聚集在一起将河道堵塞导致河道中水位上升的一种现象。

黄河宁蒙河段由于其特殊的地理位置和气温条件，容易发生凌汛灾害，严重时可导致溃堤[1]。该河段流经的区域纬度逐渐增加且相差较大，环境温度随之大幅降低，当上游温度上升，河冰解冻时，河流过流能力增强，而下游气温较低，水面仍处于封冻状态，同时宁蒙河段坡降小，河流曲折往复，所以开河期产生的冰凌洪水行进缓慢，下泄不畅，水流容易在弯道或河道束窄处发生阻塞，形成冰坝洪水。堤防长时间在超高标准的洪水位下运行[2]，极易发生溃堤事故。

堤防溃决失事是一个复杂的水-土动力学过程[3]，研究溃堤问题主要依靠历史统计资料分析和数值模拟，在缺乏实测资料的情况下，物理模型试验也是一项必要的研究手段。复演已有的溃堤事故有很大的困难，且溃堤过程具有一定的偶然性，很难进行完全的重复性试验，现有溃堤过程的模型试验大多是概化模型研究[4-7]，大多只考虑水动力条件相似而忽略泥沙和组成材料颗粒的相似性。Schmocker 等[8-10]模拟了因溢流造成的堤坝决口过程，认为平均粒径可以很好地描述非黏性材料的特性，而实验室尺度下的一般溃堤特征可以用均匀材料来研究。……