投放重物封堵溃口试验探究-长江科学院.PDF

　 第２８卷第９期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．２８　Ｎｏ．９　　 　　２０１１年 ９月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｅｐ．２０１１　 　 　　文章编号：１００１－５４８５（２０１１）０９－００２５－０５ 投放重物封堵溃口试验探究 贾志峰，富　飞 （长安大学 环境科学与工程学院，西安　７１００５４） 摘要：为了尽量避免溃坝溃堤而引起的洪灾、泥石流灾害给国家和人民生命财产造成损失，有效地开展封堵溃口、 延缓溃坝溃堤的研究有很大的现实意义。然而溃坝溃堤危害性很大，且具有不可重复性，只能通过小型试验获得 相关数据在理论上进行研究。对高空投放重物封堵溃口时的不同投放高度、水流速度、投放方式的效果进行了探 究，分析了重物落水过程的影响因素及运动规律并建立了理想状态下的水平和竖直方向上的运动微分方程。基于 误差处理后的小型试验数据，利用最小二乘法思想，以Ｍａｔｌａｂ编程求取试验中的参数，利用相似准则计算出模拟实 际溃坝时重物的投放位置，为封堵溃口的研究提供了一定的理论依据。 关　键　词：封堵溃口；最小二乘法；相似准则 中图分类号：ＴＶ８７１．３　　　文献标识码：Ａ 封住了缺口。由此看来，高空投放重物对封堵溃口 有一定的积极作用，但是溃口处水流速度很大，且重 １　研究现状及意义 物落水后会向下漂移。如何选择投放位置，使得重 筑坝、建库对防洪、灌溉、发电等发挥着有益的 物落水后下沉至溃口底处封堵溃口，尽可能地减少 作用。然而，溃坝、溃堤而引起的洪灾、泥石流等则 无效投放是至关重要的。 会给国家和人民生命财产造成巨大的损失。美国心 墙土坝提堂水库、河南板桥、石漫滩等水库的溃坝以 ２　封堵溃口试验的难点 及山西襄汾“９·８”特大尾矿库溃坝都造成了巨大 大坝的溃决过程非常复杂，溃决模式差异很大， 的生命财产损失。 溃口的纵横断面都是不规则的梯形、 Ｖ字型等，溃口 目前国内外许多学者对溃坝问题进行了专门的 ［１，２］ 底面一般不是水平的，底面的岩性差异导致粗糙度 探究 ，并采用复杂的模型建立起一套较为有效 差异，溃口的形状和大小也可能是不断变化的。封 的河流洪水预警系统。利用计算机模拟溃坝问题， 堵溃口的过程中所采用的重物形状是不规则的，连 能够在极端情况下较为准确地计算出溃口洪水过程 续投放中溃口流速、流量也随着水位和断面的变化 线，以及到达下游某区域的时间和水头高度，为下游 ［３］ 而变化，河流含沙量也是变化的。这一系列因素都 居民尽早撤离提供报警 。 会对重物落水后的运动轨迹有很大的影响。因此， 据统计，１９４５年至２００６年期间，我国各类水库 ［４］ 如何设计高空投放重物的位置，从而达到延缓溃坝 溃坝中绝大部分为土石坝的溃坝 。土石坝的溃 溃堤、封堵溃口，研究难度是很大的。 决是一个逐渐溃的过