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渗流和溢流导致冰碛坝溃决的数值分析

2023-09-15王亚妮刘德高董千里申国强

山西水利 2023年5期
关键词:模型

王亚妮,刘德高,董千里,申国强

(1.淮安市水利勘测设计研究院有限公司,江苏 淮安 223005;2.水发规划设计有限公司,山东 济南 250014;3.承德水创工程项目咨询有限公司,河北 承德 067000)

1 冰碛坝溃决成因

受气候变化影响,新疆的冰川区常因冰湖溃决洪水(GLOF)引起洪水和泥沙灾害[1]。冰湖溃决通常是由于渗漏和湖水溢出侵蚀大坝,引起冰碛坝破坏而发生的。冰碛坝相对较弱,可能会突然破裂,导致大量水和沉积物突然排放,造成下游地区的灾难性洪水,对群众的生命、财产、土地和基础设施造成严重破坏[2]。为了避免和最大程度地减少群众生命财产损失,迫切需要一种机制方法来研究冰湖溃决事件及洪水对下游的影响机制。

受到客观条件的限制,对冰湖溃决事件及其下游洪水的研究非常有限。目前冰湖溃决的研究主要集中在卫星观测、历史记录和预防措施等方面,而对冰碛坝的破坏机理和侵蚀过程仍缺乏深入的认识[3]。学者们通过收集已有的冰湖溃决事件中的相关资料建立了经验模型,以预测冰湖溃决的洪峰流量与湖泊体积、深度和面积的关系,并建立了物理模型来计算冰湖溃决的特征[4]。此外,洪峰流量取决于坝体特性、破坏机制、泥沙特性等多种因素,而这些因素并不包含在经验关系式中。NWS-BREACH、HEC-RAS 溃坝模型等物理模型通常用于预测冰湖溃决的出流过程线,但这些模型的局限性在于没有考虑坝面边坡破坏、坝面切头和侧向侵蚀等实际机制[5-6]。此外,一些冰湖溃决事件的下游淹没或影响可通过洪水演进模型进行研究,这些模型均未考虑河床泥沙颗粒的冲淤过程。……

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