| 题名 | 拦砂坝对泥石流沟道冲淤形态的影响 |
| 作者 | 王喜安 |
| 答辩日期 | 2020 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈剑刚 |
| 关键词 | 拦砂坝 回淤比降 冲淤形态 坝体拆除 泥石流 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | The Effect of Check Dam on Erosion and Deposition of Debris Flow Gully |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 英文摘要 | 拦砂坝是泥石流灾害防治的重要工程措施之一。针对沟道内修建拦砂坝后，多阵次泥石流累积性淤积作用对沟道形态的影响尚不明确；超过设计使用年限的泥石流拦砂坝存在溃决的风险，拆除拦砂坝的过程对沟道冲淤形态的影响尚未开展研究，拆除坝体过程中已拦蓄的泥沙如何起动转变为泥石流，以及多阵次泥石流作用下的转化量如何计算等都需要通过试验研究来确定。本文基于野外考察、理论分析和模拟试验主要研究了拦砂坝修建和拆除对其上游沟道冲淤形态的影响、满库工况下拦砂坝对泥石流物质和能量的调控作用。取得的主要研究成果如下：(1) 通过研究修建拦砂坝对上游沟道淤积形态的影响，建立了多阵次泥石流累积作用下的沟道淤积形态演化模型。研究表明稀性泥石流在拦砂坝内集中淤积，进一步建立了稀性泥石流在拦砂坝上游沟道内冲淤形态的演化模型。对于稀性泥石流，回淤比降与坝高负相关，与多阵次累积泥沙冲出量正相关，泥石流密度主要影响淤积形态，对回淤比降的影响不显著。梯级拦砂坝试验结果表明，随着多阵次累积泥沙冲出量的增大，下游坝的回淤比降逼近甚至超过上游坝的回淤比降，同一阵泥石流在上游坝内形成集中淤积，在下游坝内形成较为分散的淤积。基于试验结果提出一种考虑坝高和多阵次累积泥沙冲出量的回淤比降折减系数计算方法。(2) 通过研究坝体拆除后淤积体冲刷规律，建立了考虑拦砂坝拆除高度和多阵次泥石流作用下的淤积体累计起动率计算方法。拆坝后拦砂坝内淤积体的起动主要受水力侵蚀和失稳破坏两种作用影响，拦砂坝内淤积体形态演化分为四个阶段：整体溯源侵蚀、下切开槽、切沟发展和准平衡形成。拦砂坝内淤积体累计起动率与拆除坝高正相关，与多阵次累积泥沙冲出量正相关，泥石流密度对累计起动率的影响不显著。梯级拦砂坝工况下，先拆除下游坝时，拦砂坝下游泥沙冲出量迅速增长为拆坝前的3-5倍；先拆除上游坝时，由于下游坝的缓冲作用，拦砂坝下游泥沙冲出量还保持在拆坝前的水平。根据试验结果提出一种考虑拦砂坝拆除高度和多阵次累积泥沙冲出量的累计起动率计算方法。(3) 通过试验研究了满库工况下拦砂坝对泥石流能量和物质的调控规律，提出一种考虑沟道冲淤形态的拦砂率计算方法。拦砂坝及拦砂坝内淤积体对泥石流的消能作用主要为水力消能作用，可进一步分为：挑流消能、戽流消能和底流消能。在满库工况下，泥石流流量折减系数和坝高负相关，和泥石流密度负相关，多阵次累积泥沙冲出量对流量折减系数的影响不显著；泥石流流速折减系数和坝高负相关，多阵次累积泥沙冲出量和泥石流密度对流速折减系数的影响不显著。拦砂率和坝高正相关，和多阵次累积泥沙冲出量负相关，泥石流密度对拦砂率的影响不显著；泥石流密度折减系数和坝高负相关，和多阵次累积泥沙冲出量正相关。根据试验结果提出一种考虑沟道冲淤形态的拦砂率计算方法。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 148 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/55019]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王喜安. 拦砂坝对泥石流沟道冲淤形态的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
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