堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷机理研究

堰塞湖次生灾害危害极大，如风险评估尚不成熟，其中堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷是风险评估的关键科学问题之一。本课题以地震次生灾害防治、河流生态恢复为应用目标，进行堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷机理的基础理论研究。以水力学、泥沙运动力学和河床演变为基础，研究堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷的水动力条件、泥沙起动破坏条件、推移质输移规律、纵剖面形态、床面稳定条件等，以及这些因素之间的内在联系，并探讨其河床演变特性，研究河床变形的反馈机制。通过水槽试验、原型观测与资料分析，建立堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷的物理图形，探讨堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷的推移质输沙率公式，从而建立堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷的计算方法；分析溯源冲刷强度的变化规律，进而建立堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷过程中床面纵剖面变化过程的计算方法。其研究成果可以为堰塞湖险情排除提供理论和技术支持，丰富和完善河流动力学的研究内容，实现溯源冲刷研究在理论、概念与方法上的完善和更新。

堰塞湖次生灾害危害极大，如风险评估尚不成熟，其中堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷是风险评估的关键科学问题之一。本课题以地震次生灾害防治、河流生态恢复为应用目标，进行了堰塞湖泄洪明渠溯源冲刷机理的基础理论研究，取得以下主要研究成果:.(1) 地震堰塞湖对山区河流的影响与综合治理研究。在野外考察地震堰塞湖安全的基础上，分析了坝体级配、两岸山体的稳定性以及床面结构对堰塞湖稳定的影响，提出了判断堰塞湖安全的指标；分析了汶川5.12地震在四川省境内形成的众多堰塞湖的不同类型、组成特征, 提出堰塞体等河道堆积物对河流自然形态、生态环境和人类社会可能存在的影响。针对震后山区河流开发保护与生态环境建设的目标, 对堰塞体综合治理提出了具体的指导意见和措施。.(2) 堰塞坝泄流冲刷和泥沙输移研究。分析堰塞坝不同内坡坡度和不同坝体级配对溃坝过程的影响，分析了分选系数、坝体内坡和初始溃口宽度对最大输沙率的影响，分析溃坝过程不同阶段的坝体侵蚀特性，分析了整个溃坝过程水库的水位和洪峰流量变化特性；提出堰塞湖溃坝模式，建立了堰塞湖溃决与泥沙休止角之间的关系。.(3) 堰塞湖泄洪明渠泥沙起动机理及其应用研究。建立了从层流到紊流光滑区阻力系数统一表达式。利用比例法建立最终的统一表达式，同时利用蔡克士大试验数据确定了统一表达式确定了公式参数。建立了希尔兹曲线的直接表达式，改善模模拟精度。通过对于唐家山堰塞湖下游河道不被冲刷时所能承受的最大水位分析，发现如果洪水达到北川县的河道设计流量上限，在不考虑粗化作用的前提下河道会有冲刷，将河道冲刷的因素考虑进去综合设计会达到一种最佳的效果。.其研究成果可以为堰塞湖险情排除提供理论和技术支持，丰富和完善河流动力学的研究内容，实现溯源冲刷研究在理论、概念与方法上的完善和更新。