堰塞湖风险处置研究现状与展望

科学认知堰塞湖基本特征、高效评估堰塞湖风险以及提升堰塞湖应急处置技术是缓和堰塞湖威胁和降低堰塞湖灾损的关键。从堰塞湖分布、成因、蓄水库容、生命周期以及堰塞湖灾害特点等方面系统分析了堰塞湖基本特征,从定性、定量以及灾害链角度系统总结了堰塞湖危险性评估方法,并结合堰塞湖溃决机理系统分析当前堰塞湖溃决应急监测困境、引流槽除险技术水平和疏通开挖机械设备现状。基于当前研究的局限性,凝炼堰塞湖应急处置研究未来应重点关注的5个问题:①堰塞体堆积形态分区机制;②强非恒定流输沙理论;③大尺度堰塞湖溃决模型试验;④堰塞湖应急处置专用机械设备研制;⑤堰塞湖溃决洪峰动态追踪。研究成果可为高风险堰塞湖风险评估、应急处置及区域防灾减灾规划提供有益参考。

西藏冰湖溃决频次与径流峰值流量相关性分析

冰湖溃决事件频繁发生,严重阻碍西藏自治区区域社会经济发展,影响社会稳定。随着气候变暖,冰川减薄后退,冰川径流量增大,冰湖溃决风险上升。基于西藏自治区东南地区的嘎隆拉冰川径流观测资料,分析了2017—2019年消融期间5—9月冰川径流变化特征,探讨了西藏1931—2020年冰湖溃决事件发生的频次与径流峰值流量的关系。结果表明:在1931—2020年,西藏地区共发生冰湖溃决事件32次,集中在5—9月发生;在旬变化上,极大值频次呈单峰结构,在7月上旬频次最高;冰湖溃决频次与径流峰值流量显著相关,相关系数为0.673,随着径流增大,冰湖溃决发生的频次逐渐增大。在气候变暖的背景下,冰川融化引发的冰湖溃决灾害应引起重视,要加强冰川消融径流观测及冰湖水位的监测,进行冰湖溃决洪水预报。

高危堰塞湖引流槽结构形式优化试验研究

针对高危堰塞湖溃决早期泄洪效率低下以及溃决洪峰难以控制等工程难题,通过室内物理模型试验优化调整引流槽横、纵断面结构形式,对比研究了常规梯形断面、复式断面以及垂直陡坎式引流槽条件下堰塞湖溃决洪水的特点。研究结果表明:不同结构形式引流槽堰塞湖溃决洪水过程普遍可划分为溃决初始阶段、溯源冲刷阶段、快速发展阶段以及恢复稳定阶段。相比于常规梯形断面引流槽,复式断面引流槽可明显降低堰塞体过水高程,加速溃决初始阶段发展,缩短堰塞湖蓄水时间,降低最大壅高水位,可减小最大溃决洪峰约17%。垂直陡坎可增大溃决水流局部流速,加速溯源陡坎回溯冲刷,明显加速堰塞湖溃决发展,缩短堰塞湖蓄水时间,降低堰塞湖最大壅高水位,且削减溃决洪峰最低仍能达到11.4%。

新疆叶尔羌河突发性洪水初步研究

叶尔羌河发源于昆仑山和喀喇昆仑山区,是新疆第三大河。近30年,每2—3年发生一次突发性洪水,给下游人民造成很大灾难。 本文阐述了该洪水的特性,时空分布、演进情势及峰量变化,加之分析气象资料、地质地貌条件,首次提出突发性洪水成因于冰川阻塞湖泄洪,其策源地位于克勒青河上游的克亚吉尔特索湖和特拉木坎力湖。随着冰川的衰退,阻塞湖将逐渐缩小。

人工坝溃决洪水峰顶流量计算公式应用于滑坡堵江坝的可行性探讨

滑坡堵江事件在山区广泛发育,堵江形成的天然坝的稳定性一般不高,在暴雨、地震等诱发因素的作用下可能发生溃决,溃坝洪水对下游河道及沿江两岸的各种设施及居民生命造成巨大威胁,因此溃坝洪水计算意义重大,而峰顶流量和洪水演进过程中洪峰高度的变化直接决定了溃坝洪水的灾害程度。利用谢任之教授提出的人工坝溃决洪水计算方法,根据滑坡天然坝体溃决的实际情况,合理地分析溃口形态,调整了溃口宽度的取值方法,并将其应用于滑坡堵江天然坝瞬时溃决洪水峰顶流量计算中,经历史溃坝实例验证计算结果可靠,为天然坝溃决洪水峰顶流量计算提供了新的思路和方法,也为溃坝洪水灾害评价提供了重要依据。

基于HEC-RAS及GIS的川西叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水重建

青藏高原东南缘岷江上游地区地质环境条件十分复杂,滑坡堵江灾害及堰塞湖溃决事件频发,重建其灾害演化过程对于地区性防灾减灾和风险控制具有重要指导意义。以川西岷江上游叠溪古滑坡堰塞湖为研究对象,首先利用高精度DEM和ArcGIS软件重建了叠溪古堰塞湖的原始规模,其原始最大湖水面积为1.1×10^(7)m^(2),相应的湖容量为2.9×10^(9)m^(2);然后采用经验公式法和HEC-RAS一维水力学模型重建叠溪古堰塞湖溃决洪水的水力学特征。计算结果表明,HEC-RAS模拟的最大溃决洪水洪峰流量为73060 m^(3)/s,与经验公式法计算结果(74500~76800 m^(3)/s,平均值76000 m^(3)/s)非常接近,误差小于5%。对应的最大洪水深度和流速分别为70.1 m和16.78 m/s,模拟河段的洪水淹没范围约为6.08 km^(2)。综合误差分析推测的溃决洪峰流量误差范围为69000~81000 m^(3)/s。叠溪古滑坡堰塞湖溃决洪水在世界范围内是十分罕见的,其最直接的影响是在下游数公里范围的河谷内形成大量带状或台阶状的溃坝堆积体和巨砾石堆积“阶地”,且这种影响仍延续至今,这与前人关于高能洪水水文特征和沉积特征的研究认识高度一致,证明本研究成果是非常可靠的。此外,本研究还表明,HEC-RAS一维水力模型可用于高山峡谷地区古滑坡堰塞湖溃决洪水重建研究,可为青藏高原东南缘岷江上游古环境重建和地貌演化提供参考。

堰塞湖溃决过程人工干预试验研究

针对堰塞湖溃决洪峰过大、堰塞体坍塌过程难以控制等工程难题,通过野外模型试验对比研究不同横、纵断面结构形式引流槽溃决洪水特点,并开展石笼串及柔性网等柔性防护措施控溃削峰技术研究,实现人工干预调控堰塞湖溃决过程。试验结果表明,相比于梯形断面引流槽,复式断面引流槽能明显降低堰塞体过水高程、提升溃决初始阶段过水效率、降低堰塞湖溃决洪峰;垂直陡坎能局部增大溃决水流流速,加速溯源陡坎回溯冲刷,进一步提升溃决初始阶段过流效率、加速堰塞体坍塌,造成溃决洪峰稍稍增大,但库区最大雍高水位有所降低;石笼串及柔性网分别通过延缓溃决水流横向展宽及纵向下切掏蚀堰塞体,减缓溃决水流过流宽度及水头变化,延迟堰塞体坍塌溃决,延长溃决洪水历时曲线,降低堰塞湖溃决洪峰,溃决洪峰最大可削减20.2%。