土石过水围堰溃堰机理及其模拟方法研究

高山峡谷地区或洪枯比大而陡涨陡落的河流上建设的水电站，施工多采用土石过水围堰导流方式。本项目拟根据土石过水围堰溃堰实测和试验资料，系统分析以堰面保护结构失稳破坏和堰体材料流失为核心的堰体溃决过程，划分溃堰过程的阶段，研究堰面、堰体与溢流、渗流的相互作用特征，提出堰面保护结构破坏和堰体溃决机理，揭示溃堰过程中堰面保护结构破坏形式和堰体冲刷模式受主要水力参数影响的规律，建立土石过水围堰溢渗流－堰面破坏－堰体溃决相耦合的溃堰过程数学模型及其模拟方法，模拟不同围堰结构形式、堰体材料级配和过流工况下的溃堰过程，预测溃堰发生、发展的阶段性判别指标。研究成果为土石过水围堰稳定性分析提供科学依据，对大型水电工程选择科学合理的土石过水围堰型式，保证工程的防洪度汛安全和经济、快速建设具有重要的理论与现实意义。

本项目围绕土石围堰溃堰机理及其模拟方法开展系列研究工作。分析土石围堰过堰水流流态与特征，建立过水围堰过堰水流数值分析模型；建立溃堰洪水演进分析模型，模拟溃堰洪水的演进过程并利用图示标定下游风险；利用有限元方法，分析施工期围堰挡水－渗流综合受力条件和围堰结构稳定性，研究围堰结构风险；分析复杂环境下施工洪水影响因素，定量分析施工洪水、过堰水流、围堰结构对围堰安全的影响，为水电工程建设与安全管理提供了理论支撑和实践技术支持。项目取得的主要成果有：发表期刊论文9篇、申请取得软件著作权1项、培养博士研究生1名、硕士研究生3名 。