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1、简析唐家山堰塞体溃口宽度的模拟计算唐家山堰塞体为地震诱发山体滑坡而堆积形成的天然坝,相对堆石坝具有以下特点:泥沙颗粒不均匀,组成物质松散,渗流严重,岸坡不稳定,坝体稳定性更低,其力学稳定性、抗冲性较差.受二次滑坡的影响,坝体呈现明显的双层结构,上层为含水性较好的粘性土层,下层为较易崩塌的砂土层.唐家山溃口的形成发展过程也较为复杂,为人工开挖、溯源冲刷和溃口崩决的混合过程,在溃决过程中存在一定的漫流,同时双层土体结构导致水头差较大,渗流明显.匡尚富提出,天然坝的溃决过程可以分为溢流侵蚀溃决型、滑动崩决型、逆流渐进溃决型等.对比唐家山堰塞体的实际情况,其侵蚀方式为溢流侵蚀,而堰塞体则与多发生滑
2、动崩决型溃决的坝体接近.1唐家山堰塞湖溃口唐家山堰塞湖库水位持续上升,严重威胁水库下游人民群众的生命和财产安全.因此在坝顶位置沿河开挖了溢洪道宣泄洪水以减轻溃坝洪水灾害.溢洪道底部尺寸为695m4m,两侧边坡1∶1.5,入口处高程为742m.由于底部及边坡均由碎石堆砌而成,溢洪道可蚀性强.2008年6月7日7:06时,溢洪道开始排水,入口处的初始水位为740.37m,初始水面宽为58m,初始水深0.18m.到6月10日1∶30时,水位攀升至最大值743.10m,随后逐渐降落,在6月10日8:00时降落至742.18m.该水位持续了1h,随后迅速降落,从9:00时的742.17m降落至11:
3、30时的735.81m,对应的最大洪峰流量为6900m3/s.随后,在水流的持续冲刷及重力作用下,溢洪道迅速垮塌.在6月10日15:00时,溢洪道达到临时稳定状态,此时水面宽145m,河底高程721.2m.最后相对稳定的溃口宽为131.2m,溃口深为20.8m.2计算结果及分析为了寻求合适的模型以模拟唐家山堰塞体的溃决,采用以Osman公式为代表的河岸展宽模型及以Froehlich方法和垦务局模型为代表的土石坝溃决模型,比较分析其应用于计算唐家山溃口模拟的结果.2.1河岸展宽模型Osman和Thorne提出计算河岸横向冲刷距离的公式,在t(s)时间内,粘性土河岸被水流横向冲刷后退的距离为B
4、=Cltf-ce-1.3cbk(1)式中,B为t(s)时间内河岸因水流侧向冲刷而后退的距离,m;bk为河岸土体容重,kN/m3;f为作用在河岸上的水流切应力,N/m2;c为河岸土体的启动切应力,N/m2;Cl为河岸抗冲系数.2.2土石坝溃坝模型在Fu等中,采用Macchione提出的预测土坝溃决洪水的方法模拟预报了唐家山溃口的洪水过程,但是Fu等的模拟计算表明,需要采用不同的特征速度ve来分别模拟洪峰的峰现时间和洪峰流量,特征流速ve分别取值0.33m/s和1.9m/s可以模拟得到洪峰流量和洪峰流量的发生时间,而Macch
