土石坝漫顶溃决模拟与抢护

前言

第1章 土石坝溃坝概述

1.1 国内外溃坝情况

1.1.1 国外溃坝事件分析

1.1.2 国内溃坝事件分析

1.1.3 土石坝溃口特征分析

1.2 土石坝溃坝研究现状

1.2.1 溃坝物理模型试验及数值模拟技术

1.2.2 超标准洪水条件下土石坝安全判别

1.2.3 土石坝漫顶溃决时间

1.2.4 土石坝漫顶溃决抢护技术

1.2.4.1 漫顶前抢扩

1.2.4.2 溃口出现后抢护

第2章 土石坝漫顶溃决试验及溃决机理

2.1 土石坝漫顶溃决试验方法

2.1.1 库水位下降过程

2.1.2 下游洪水演进过程

2.1.3 溃口流速及溃口形态

2.1.4 溃口纵向下切与横向扩展过程

2.2 土石坝漫顶坝面水力特性

2.2.1 坝面水动力参数分布特性

2.2.1.1 坝面水深分布

2.2.1.2 坝面流速分布

2.2.1.3 切应力及摩阻流速分布

2.2.2 漫顶水深、坝坡坡度对坝面水力特性的影响

2.2.2.1 不同漫顶水深的坝面水力特性

2.2.2.2 不同坡度坝面水力特性

2.2.3 坝面切应力、平均流速公式

2.2.3.1 国内外坝面切应力公式研究概况

2.2.3.2 坝面切应力公式推导

2.2.3.3 坝面平均流速公式

2.3 土石坝溃决现场大尺度试验

2.3.1 现场大尺度溃坝试验准备

2.3.1.1 现场试验选址

2.3.1.2 坝区地质勘探

2.3.1.3 坝体施工填筑

2.3.2 现场大尺度漫顶溃坝试验组次及可重复性研究

2.3.3 现场大尺度漫顶溃坝试验成果

2.3.3.1 漫顶溃坝过程

2.3.3.2 漫顶溃坝力学机理

2.3.3.3 溃口峰值流量及坝体纵向下切速度预测

2.3.3.4 宽顶堰流公式在溃口流量分析中的适用性分析

2.4 土石坝溃决小尺度试验

2.4.1 非黏性土均质坝溃决试验

2.4.1.1 非黏性土均质坝溃坝相似准则

2.4.1.2 不同中值粒径D50对坝体溃坝过程的影响

2.4.1.3 不同下游坝坡坡度对溃坝过程的影响

2.4.1.4 不同溃口位置对溃坝过程的影响

2.4.1.5 下游沉积层对溃坝过程的影响

2.4.2 黏性土均质坝溃决试验

2.4.2.1 含水率、压实度对“跌坎”移动速度的影响

2.4.2.2 “跌坎”移动速度的计算表达式

2.4.3 溃坝模型相似率探讨

2.4.3.1 一般均质土石坝溃坝相似准则

2.4.3.2 溃坝模型试验的模型延伸法

第3章 土石坝漫顶溃决数学模型

3.1 漫顶溃决过程的数学描述

3.1.1 水库水位演变

3.1.2 溃口流量计算

3.1.3 溃口扩展模拟

3.1.3.1 溃口的纵向下切

3.1.3.2 溃口的横向扩展

3.1.4 溃面冲槽水流计算

3.2 模型计算方法

3.3 模型的应用

3.3.1 室内溃坝试验演算

3.3.2 野外现场溃坝试验演算

3.3.3 大洼水库自然溃决过程演算

3.3.4 唐家山堰塞湖人工溃决过程演算

3.3.5 河南石漫滩水库漫顶溃坝事件演算

第4章 土石坝漫顶溃决判别分析

4.1 坝体安全应急判别方法

4.1.1 土石坝与天然坝之间的相似性

4.1.1.1 溃决形式的相似性

4.1.1.2 溃坝动力参数之间的相关一致性

4.1.2 简单指标判别法在土石坝安全判别上的应用

4.1.3 判别分析法在土石坝安全上的应用

4.1.3.1 判别分析法原理

4.1.3.2 判别分析法对数据资料要求的验证

4.2 基于判别分析法的土石坝溃决判别模型

4.2.1 数据适用性验证

4.2.2 模型建立

4.2.3 判别分析结果

4.2.3.1 判别模型中各变量重要性分析

4.2.3.2 与简单判别方法的比较

4.3 考虑坝体材料特性的溃决判别分析模型

4.3.1 代表坝体材料综合抗冲能力的变量——起动摩阻流速U*c

4.3.2 判别模型的建立及定量正确性

4.3.3 判别模型各变量影响权重及模型的定性合理性

4.4 判别分析法实例应用

第5章 土石坝溃决时间预測

5.1 溃决时间的定义及统计分析

5.2 溃决时间影响因素

5.2.1 坝高与溃决时间

5.2.2 坝宽与溃决时间

5.2.3 坝长与溃决时间

5.2.4 库容与溃决时间

5.2.5 坝体综合稳定性指标与溃决时间

5.3 溃决时间预测方法——多元回归预测

5.3.1 土石坝溃决时间回归模型的建立

5.3.2 对回归模型的统计检验

5.3.3 案例验证及分析

5.4 溃决时间预测方法——基于切应力的溃决时间预测

5.4.1 预测方法的由来

5.4.2 坝体材料特性U*c的引入

5.4.3 坝面切应力的引入

5.4.4 预测的步骤

5.4.5 实例验证

第6章 应急溢洪道，陕速构建技术

6.1 应急溢洪道快速构建技术的由来

6.2 应急溢洪道坡面水力特性试验

6.2.1 应急溢洪道土工合成材料物理力学特性

6.2.2 土工合成材料表面水流水力特性

6.2.2.1 布面水深与漫顶水深的关系

6.2.2.2 布表面的流速与漫顶水深的关系

6.2.2.3 布面切应力与漫顶水深的关系

6.2.3 土工合成材料摩阻系数

6.2.4 切应力与摩阻系数关系分析

6.2.5 土工合成材料受力分析

6.3 应急溢洪道锚固件抗拔力试验

6.3.1 锚固件抗拔力试验介绍

6.3.2 抗拔力与埋深的关系

6.3.3 抗拔力与锚固件材料的关系

6.3.4 新型自扩刺锚固件研制

6.4 应急溢洪道布置与实施方案

6.4.1 漫顶水流坡面扩散范围

6.4.2 水流经溃口下泄扩散范围

6.4.2.1 水流在坡面上的扩散形状

6.4.2.2 溃口形状及下游坡度对水流扩散范围的影响

6.4.3 应急溢洪道水流最大断面平均流速分析

6.4.4 护坡材料铺设及锚固

6.4.4.1 护坡材料的选择

6.4.4.2 护坡材料铺设及锚固方法

参考文献

土石坝溃决过程与水力学、泥沙运动力学、土力学等多学科有关，具有强非线性与非恒定性，研究具有很大的难度。《土石坝漫顶溃决模拟与抢护》收集了大量溃坝案例资料，通过对土石坝漫顶水流水力特性、土石坝坝体材料特性的把握，采用理论分析、现场大尺度实体溃坝试验、室内小尺度物理模型试验及数值模拟等方法，对土石坝溃坝机理、超标准洪水条件下土石坝是否会溃决、何时溃决、如何抢护等进行了系列研究。