木石堰塞坝的溃决特征和机理试验研究

堰塞坝是由滑坡、崩塌等动力过程形成的堵塞沟道的天然坝体,其结构松散、材料分布不均,极易发生溃决,给下游群众的生命财产安全带来极大危险。在植被良好地区发生的滑坡往往携带大量的漂木,含有漂木的堰塞坝溃决特征研究还很匮乏。通过模型试验,探讨了3种含有漂木的堰塞坝(木石堰塞坝)溃决特征,即漂木横向分布的堰塞坝(DWC)、漂木纵向分布的堰塞坝(DWL)和漂木随机分布的堰塞坝(DWR)分析了漂木不同分布方式、不同长度、不同规模等因素对堰塞坝溃决参数的影响。结果如下:(1)相较砂石坝而言,木石坝溃口形成阶段历时更长而溃口发展阶段历时更短,木石坝的溃决峰值流量是砂石坝的1.5~1.7倍,峰值流量放大系数达6.7~8.2。(2)木石坝溃决过程中产生显著的深潭侵蚀现象,溃口纵剖面线呈现明显的陡坎,深潭侵蚀程度与漂木的分布方式、漂木量、漂木长度有关。漂木横向分布条件下深潭侵蚀时间最长、侵蚀坑最大;且漂木越长、漂木量越大,深潭侵蚀持续时间越长,溃口下切速率越大。(3)漂木对堰塞坝溃决产生作用的机理主要表现为溃口下切时的深潭侵蚀作用、对溃口侧面的支撑作用(漂木纵向分布时)和对坝体的锚固作用(漂木横向分布时)。研究成果表明,漂木对堰塞坝溃决特征影响显著,在堰塞坝稳定性分析及风险评估中不可忽视。