祝 龙， 周冬卉， 李 云， 宣国祥， 王晓刚

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)

土坝溃决跌坎水流水动力特性数值模拟

祝 龙， 周冬卉， 李 云， 宣国祥， 王晓刚

(南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室， 江苏 南京 210029)

黏性土坝漫顶溃决涉及多学科交叉，过程极其复杂，尽管国内外大量物理模型试验成果表明其溃决多以“跌坎式”溯源冲蚀为主要特征，然而对该冲蚀发展形式下的水流-坝体微观作用机制尚不清晰。水流作为漫顶溃决的冲刷主动力，对坝体溃决发展起着主导性作用，采用RNGk-ε紊流模型和VOF自由液面捕捉技术针对黏性土坝漫顶溃决代表性水流结构——溃决跌坎水流开展了三维数值模拟研究，对跌坎水流的水流结构、流态、水力特性指标等进行了细致分析，揭示了不同工况下坝体跌坎上的剪切应力、流速分布规律，进而从水动力学的角度对坝面进行受力分析，初步推断了黏性土坝漫顶溃决过程中各级跌坎的主要合并方式为“台阶水平面刷深下切”。研究成果为进一步掌握黏性土坝漫顶溃决发展演变机理提供了理论基础。

黏性土坝； 漫顶； 跌坎水流； 水动力特性； 数值模拟

截至2011年底，我国已建成各类水库大坝98 002座[1]，是当今世界拥有水库大坝最多的国家。这些堤坝工程极大地促进了我国社会经济发展，然而一旦发生溃坝事故，将造成不可估量的社会经济损失及惨重的人员伤亡。……