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研究亮點

成都山地所在堰塞壩漫頂潰決模型研究中取得重要進展

時間:2019-10-16   文章編輯:   文本大小:【 |  | 】  【打印

  由地震、強降雨等引發的高位滑坡在下游常常能堵塞河道形成堰塞壩(Landslide dam),進而堰塞壩潰決形成大洪水。這是一種常見于我國西南地區的災害鏈現象,具有快速成災、致災嚴重的特點。漫頂潰決(overtopping failure)作為堰塞壩潰決的主要模式,是由于溢流侵蝕堰塞壩土顆粒并引發潰決的過程。其中,壩體在長度方向(沿潰決洪水流動方向)上的潰決模態極大的影響下游潰決洪水的峰值流量和動力演化情況。此類災害鏈過程的現場觀測非常危險和困難,目前人們在潰決機理和潰決模型的認識上還沒有取得統一而清晰的共識。如何依據水力學和泥沙運動力學,通過物理模型和實驗手段,明確堰塞壩漫頂潰決機理、探索一套適用于(滑坡)堰塞壩漫頂潰決過程計算的模型,是當前災害鏈研究亟需解決的關鍵科學問題。近期,中科院成都山地所周公旦研究員團隊以(滑坡)堰塞壩的潰決模態為研究對象,開展了系統性的實驗研究,取得了重要進展。 

  該研究團隊系統分析了國內外有記錄的幾十個堰塞壩的特殊形態及內部結構,開展了不同上游來流(流量)情況下堰塞壩漫頂潰決的系列水槽模擬實驗,初步揭示了堰塞壩漫頂潰決過程中沿長度方向上壩體受侵蝕的動力演化規律,并提煉出概化模型,便于后續準確的數值計算和模擬。研究結果表明在堰塞壩漫頂潰決的主要階段,沿壩體坡面方向上侵蝕率呈現先增大后減小的趨勢(圖1);通過比較不同位置處侵蝕率與相應的溢流水流侵蝕力關系,提煉出一套適用于漫頂潰決模式下的線性侵蝕關系E=kd(τ-τc),并發現了土體“表觀抗侵蝕力”有沿著水流運動方向逐漸增大的趨勢。該侵蝕關系的提煉進一步證明了概化模型的準確性(圖2)。研究成果對準確預測災害鏈演化過程以及進一步的風險防控具有較好的指導意義。 

  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.02.035 

 

  1. 堰塞壩沿流動方向的漫頂潰決模型 

  2. 堰塞壩漫頂潰決過程中不同截面處壩體侵蝕率與壩上水流侵蝕力的關系 

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