巨石在堰塞湖泄流过程中的影响试验分析

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1、第3期(第334期)吉林水利2010年3月[文章编号]1009—2846(2010)03-000305巨石在堰塞湖泄流过程中的影响试验分析周毓勤，张文江。，冯娟。。罗利环。(1．四川久隆水电开发有限公司，四川610065；2．四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川610065)[摘要]汶川大地震后，在唐家山堰塞湖泄漉槽内和稳定的下游河道上，存在很多巨大的石头。这些巨石的存在到底对泄漉过程起到怎样的影响，为探索其中的规律，本文设计堰塞湖的泄流试验，通过量镶l添加巨石情况下河遣坡度以及河道地形与无巨石情况下比较，探索巨石对泄流过程造成的影响。[关键

2、词]堰塞湖I巨石；溯源冲刷[中图分类号]TV135[文献标识码]B头。这些巨石的存在到底对泄流过程起到怎样的影响?本文设计堰塞湖的泄流试验，通过量测添加巨石情况下河道坡度以及河道地形与无巨石情堰塞湖是由于地震活动、火山熔岩流、冰碛况下比较，探索巨石对泄流过程造成的影响，为物等原因引起山体崩塌、滑坡堵截山谷或河谷后以后的工程实践提供依据。储水而形成的湖泊。因地震引发大规模山体崩塌、滑坡并堵塞河道而形成的湖泊，称为地震堰2试验概况塞湖(简称堰塞湖)[1]。汶川大地震后，堰塞湖成为最大的地震次生灾害之一。唐家山堰塞湖的本试验水槽为玻璃水槽，长20m，宽0．5m，处

3、置过程牵动着亿万人的心。在唐家山堰塞湖泄高O．5m，底坡为3‰，采用自循环水泵供水，流槽内和稳定的下游河道上，存在很多巨大的石可通过阀门调节供水量。试验系统如图1所示。壅垄．叁壁垄廷，j薹熟奎受堡照。燕塑塑签窭蝗笪墼j．_．√￡二=二====士≥⋯～一i广二‘■i一亟髓．一⋯、＼I．．逖至蓬塑座廷熊；f’一]供水管道一_。一⋯一7．●⋯—一一f'●一’●___⋯一——一图1试验系统示意图堰塞体采用非均匀无粘性沙直接堆放在水槽堰塞坝体上添加的巨石主要分为三层，第一指定位置。本试验拟定堰塞坝体前坡为1：1，层位于坝体从底部向上约10—15cm位置，沿后坡1：2．

4、5，入库流量通过库区水位上涨速度程巨石间隔约10cm左右交叉安置，共布置四反应，拟定水位上涨速度0．6cm／min。坝体颗颗。第二层放置于坝体从底部向上约15一粒组成为定级配lcm以下泥沙，通过添加1—20cm，布置方式与第一层相同，位置与第一层2cm粗沙调整，粗沙含量分别选取了1O和左右相对，共布置三颗。第三层巨石布置与坝体3O两种情况，巨石是采用分层间隔的方式添加表面同高，位置选在头部粗化区附近和坝体中在堰塞坝体内部和堰塞体表面。巨石以粒径40部。另外在坝体后坡面增设三颗巨石，观察泥沙一50mm的卵石代替。绕流现象和巨石向下滚落的运动特征以及对水流[收稿

5、日期]2010-01一Os[项目名称]国家重点基础研究发展规划。973项目(2008CB425803)[作者简介]周毓勤(1982一)，广西河池人，四川久隆水电开发有限公司工程建设部，主要负责电站工程建设与管理。一3一吉林水利巨石在堰塞湖泄流过程中的影响试验分析周毓勤等2010年3月的影响。在下游河道零星散放数颗石块观察河道内巨石的运动特性以及对水流的影响。坝体表面的石块布置如图2，图3所示。图3坝体后坡面上的巨石形态发生了明显的变化，水流遇到石块后发生绕流作用，在溯源冲刷从下游发展到巨石底部时，减缓冲刷向上游发展的速度，主要表现为局部冲图2坝体头部表面及下

6、游河道巨石刷。导致巨石在失衡状态下向下游滚落。这一过2．1泄流过程巨石试验现象分析程从溯源冲刷的整个过程上来看是延缓了溯源冲根据现场试验观察，在堰塞坝体内部有巨石刷的发展，通过形成新的冲刷基准面增强河道的时，溯源冲刷时期水流在流经巨石附近时，水流稳定性，如组图4所示。图4巨石对冲刷过程的影响着水流增大，冲刷的加剧，坝体表层巨石和坝体后坡面巨石都随水流搬运到下游河道上。第一4一吉林水利巨石在堰塞湖泄流过程中的影响试验分析周毓勤等2010年3月二层巨石在水流作用下向下游滚动少许距离后停是明显的两侧冲刷，尾部淘蚀．后侧淤积的模留在泄流河道上。第一层巨石部分出露于河

7、道表式，如组图5所示。面，对于第一层巨石的出露过程，根据试验观测图5河道出露巨石冲刷侵蚀过程2．2巨石作用下的平衡稳定床面形态泄流过程平衡后，坝体表面的巨石都随着水流和泥沙输移到坝体后侧河道上，停留在河道表面，布设的第一层巨石一般都是部分出露于河床表面，布设在第二层的巨石一般在距其安放位置10—20cm范围内的下游河道表面。从河道床面整体形态来看，上游坝体区域高程较无巨石情况有明显增高，下游河道区域高程降低。巨石后侧小范围内淤积少量细沙，粗化程度整体和无巨石情况近似。巨石上部河道区域较河道临近区域高0．5一lcm左右。如图6，图7所示。2．3巨石对稳定床面形

8、态特征的影响巨石试验对床面特性的研究主要是通过比较图