[发明专利]一种基于溃决机理的堰塞湖溃口发展阶段划分方法

说明书

本发明公开一种基于溃决机理的堰塞湖溃口发展阶段划分方法，根据堰塞湖溃口发展形态，将堰塞湖溃决过程依次划分为尾部下切阶段、陡坎溯源阶段、全断面下切阶段和冲淤平衡‑恢复稳定阶段；尾部下切阶段和陡坎溯源阶段的划分节点为：漫顶水流在堰塞体下游坝坡形成近乎垂直的陡坎；陡坎溯源阶段和全断面下切阶段的划分节点为：大落差陡坎回溯发展至引流槽溃口时，堰塞体上游坝坡两侧坡脚掏蚀显著加快，出现“龙开口”现象，流道显著拓宽；全断面下切阶段和冲淤平衡‑恢复稳定阶段的划分节点为：溃决流量下降至拐点。本发明能有效辨识堰塞湖溃决水流流态，具有良好的科学价值。

技术领域

本发明涉及到山洪地质灾害领域高危堰塞湖应急处置技术领域，具体涉及一种基于溃决机理的堰塞湖溃口发展阶段划分方法。

背景技术

堰塞湖作为高山峡谷地区一种重大自然灾害，极易因堰塞体拦蓄天然河道，造成河道水位持续上涨、甚至漫顶，形成非常态溃决洪峰，严重危害下游沿岸人民群众生命财产安全。受非恒定溃决水流动态冲刷堰塞体影响，堰塞体溃决坍塌呈现剧烈非线性变化，溃决过程极为复杂，溃决参数呈现多样性变化特征。

受制于堰塞湖复杂溃决过程，当前并无明确指标统一划分堰塞湖发展过程，科研学者普遍根据工程经验结合堰塞体坍塌变化，笼统地将溃决发展过程划分为溃决缓慢发展阶段以及溃决快速发展阶段，该种划分方法并无明确衡量指标、主观性较强，且难以体现堰塞体溃决坍塌变化，因而该种堰塞湖溃决过程划分辨识度较低，难以推广于高危堰塞湖应急处置中。

发明内容

相比于传统堰塞湖溃决过程划分方法，本发明提供一种基于溃决机理的堰塞湖溃口发展阶段划分方法，能根据堰塞湖溃决发展水力学现象，精确划分堰塞湖溃决过程。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种基于溃决机理的堰塞湖溃口发展阶段划分方法，根据堰塞湖溃口发展形态，将堰塞湖溃决过程依次划分为尾部下切阶段、陡坎溯源阶段、全断面下切阶段和冲淤平衡-恢复稳定阶段；

所述尾部下切阶段和所述陡坎溯源阶段的划分节点为：漫顶水流在堰塞体下游坝坡形成近乎垂直的陡坎；

所述陡坎溯源阶段和所述全断面下切阶段的划分节点为：大落差陡坎回溯发展至引流槽溃口时，堰塞体上游坝坡两侧坡脚掏蚀显著加快，出现“龙开口”现象，流道显著拓宽；

所述全断面下切阶段和所述冲淤平衡-恢复稳定阶段的划分节点为：溃决流量下降至拐点。

优选地，所述尾部下切阶段的水力学特征为：漫顶水流先在堰塞体下游坝坡上形成“辫状”冲蚀沟，大颗粒砂石料在冲蚀沟两侧形成类似“侧碛”现象，随着尾部下切持续进行，“辫状”冲蚀沟两侧逐渐形成小规模坍塌，堰塞体下游坝坡冲刷过流宽度逐渐增大，平面呈现尾部宽、向上游逐渐收缩的“倒喇叭”形态。

优选地，根据堰塞湖溃口发展形态，将所述陡坎溯源阶段划分为两个亚阶段：多级陡坎并行回溯发展阶段和大落差陡坎溯源发展阶段。

进一步地，所述多级陡坎并行回溯发展阶段和所述大落差陡坎溯源发展阶段的划分节点为：多级并行陡坎相互交汇融合，形成大落差单一陡坎。

进一步地，所述多级陡坎并行回溯发展阶段的水力学特征为：堰塞体下游坝坡抗冲流速相对较弱区域率先形成陡坎，并随着溃决流速增大，坝坡面逐渐形成多级并行回溯陡坎。

进一步地，所述大落差陡坎溯源发展阶段的水力学特征为：多级并行陡坎相互交汇融合，形成大落差单一陡坎，平面呈“倒喇叭”状跌坎不断向上游回溯发展、侵蚀流道。

优选地，所述全断面下切阶段的水力学特征为：待大落差陡坎回溯至引流槽溃口时，引流槽溃口迅速横向展宽及纵向下切，溃决水流流量及流速急速上涨，冲刷掏蚀能力显著增强，致使引流槽迅速坍塌，堰塞湖囤蓄洪水迅速下泄，库水位快速下降。