堤防决口过流能力计算方法的探讨研究.pdf

堤防决口过流能力计算方法的探讨 屈孟浩 潘贤娣 李勇 (黄河水利科学研究院，郑州450003) 摘 要 本文根据土坝自溃摸型试验和黄河花园口堵口模型试验及贯台堵口资料，对决口口门流速 与水深的关系进行了探讨，发现堤防决口时，口门流速与水深之间的关系，与土坝 自淡时，口门流速变 化双作基本相似。口门最大流盘计算公式计算的流量系数K的众值约为1.0,口门冲刷率与流速高次方 成正比，与一般推移质输沙率公式类似。 关键词 堤防决口土坝自泼漫决溃决 最大流甘 口门冲W- 前言 堤防决口后，洪水向堤外渲泄，口门下游的田园和房屋全遭水毁，人民群众将受到很 大的灾难，其淹没范围的大小及损失的严重程度，与决口口门泄流能力大小有关。因此，堤 防口门过流能力问题，是河道防洪需要研究的重要课题。 近年来，黄委有关单位，为了估算黄河历史决口损失，提出了一些堤防决口过流能力 的计算方法的，作者认为有些计算方法实用意义较大。故根据模型试验资料的分析，进行 探讨，以供参考。 2 有关堤防决口过流能力计算方法概述 从已收集的信息看，目前有关堤防决口过流能力计算方法有以下意见: (1}有同志认为堤防决口口门附近的水流流态 ，类似水库垮坝过流，其最大流量可 按垮坝过流公式计算 Qm。一几架) H}312b (1) \乙n+ 1/ 式中么}一一 最大流量 (m 二一一 口门形状系数 矩形 :钊 三角形=2 抛 物形、司.5,b一一 口门宽度 (m),Ft:一一坝前水深 (从口门底部算起) (m) (2) 有同志认为堤防决口口门过流情况与宽顶堰过流类似，其最大过流能力可按宽 顶堰过流公式计算: 练.=mL705b拭1.s (2) (3)有同志认为堤防决口过程大致可分三个阶段:即堤防出险阶段，形成口门阶段， 口门逐渐扩宽阶段 。黄河决口，口门逐渐扩宽的例子很多，例如，光绪 13年8月郑州 石桥决口、1921年7月利津宫家险工决口、1938年国民党军队在郑州花园口扒口，口门 都是逐步扩宽的。因此，口门泄流能力可按下列公式)，‘’: 424 卜 比 (3) 巨 Q..一21b2gH,112C5一HZ,,一周 对于堤防决口来说，口门上游水域范围很大，负波波高Z，对口门泄流影响极小，RPZ厉 :1o, 故上式可以写成 么队二1.705bH:1.1 (4) 此式与公式 (2) 是一致的。 对采用溃坝最大流量计算方法计算决口最大流量的评价 垮坝最大流量计算方法较多，除本文己提到的公式((1),(3),(4)外，德国吕特尔 卜 (Ritter.A()、奥地利肖克里契 (Schoklitoch)(，)、美国陆军工程兵团水道试验站 ! (WES)(3)、苏联设计规程(4)奥地利格拉茨工业大学((2)、黄委会((6)都提出了公式， 根据他们的公式可以归纳出基本公式: Q_=KbHl， (5) 式中K值的变化范围为0.5一1.705，多数情况K、I。K值的变化范围很大，我们认为 主要是由溃坝方式不同造成的，为了探讨 K值的合理值，我们利用类似堤防决口的土坝 自溃模拟试验资料’，点绘了Q_-bH,i，关系图(见图1)。由图1可以看出，在土 坝自溃的情况下，K接近于 1。此外，根据表1资料的初步分析(见图2)，得 b二3.6(BIF)1.11H114.16 (6)