《堰塞湖群的級聯潰決機理與應急風險管控》是依託同濟大學，由彭銘擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：堰塞湖群的級聯潰決機理與應急風險管控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭銘
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
強烈地震和暴雨容易在山區深谷沿河流形成串珠狀堰塞湖群，如汶川地震導致的256個堰塞湖大部分都屬於串珠狀堰塞湖群。堰塞湖群的級聯潰決機理與單一堰塞湖的潰決差別巨大。上游堰塞湖的潰決引發連鎖反應從而逐級放大潰決流量，更有可能形成多個洪峰對下游城鎮造成多次衝擊。本課題以堰塞湖群為研究對象，從潰決規律、風險評估和風險管控方面進行系統研究。首先，通過理論分析、模型試驗和數值模擬，研究堰塞湖群的級聯潰決的機理，充分考慮堰塞壩群潰決非穩定流沖蝕的水土耦合作用機理，建立級聯潰決的分析模型；再次，考慮堰塞湖群的複雜潰決洪水參數（洪峰延遲、多洪峰以及洪峰放大效應引起），提出動態風險評估模型；最後，將潰決機理和風險評估的研究套用於堰塞湖群的風險管控體系。本課題的研究對揭示堰塞湖群的級聯潰決機理，評估堰塞湖群的潰決風險，提高堰塞湖群潰決的應對能力，以及正確處置堰塞湖群災害具有重要的理論及現實意義。
結題摘要
本世紀以來，強烈地震和暴雨在山區深谷河流形成了大量串珠狀堰塞湖群，堰塞湖群的級聯潰決可能引發連鎖反應從而逐級放大潰決流量，更有可能形成相隔時間較長的多個洪水波峰，從而對下游城鎮造成多次衝擊。本項目針對堰塞壩和堰塞壩群的級聯潰決機理及風險規律進行了相關研究並得到如下結果：（1）建立了一個匯總了國內外1298個案例的大型資料庫，基於案例資料庫提出了堰塞壩潰決參數的快速評估模型，發現將人工壩潰壩模型用於分析堰塞壩將顯著高估潰決尺寸0.8-1.1倍，高估峰值流量1倍，低估潰決時間3/4。（2）進行了存在高滲透區域的堰塞壩滲流穩定性分析，發現堰塞壩鬆散的結構容易發生局部滲透破壞，但由於其壩寬坡緩的特點，很難發生管涌破壞。（3）開展了基於大型振動台的餘震作用下堰塞壩動力穩定性分析，發現餘震通常不會導致堰塞壩直接失穩，而通過將鬆散土石材料振密從而損失高程10%-15%，提前發生漫頂潰決。（4）進行了堰塞壩單壩潰決和兩壩級聯潰決模型試驗，發現堰塞壩材料顯著影響其潰決模式、潰決程度和峰值流量，級聯潰決時上游潰決洪水會顯著加劇造成下游壩的潰決，並發生洪水放大效應。（5）在已有單壩潰決模型DABA 的基礎上充分考慮堰塞壩群潰決的機理，建立級聯潰決的分析模型，成功地模擬了唐家山堰塞壩及下游2個小型堰塞壩的級聯潰決過程，並發現了堰塞壩潰決洪水放大效應的臨界條件。（6）提出了堰塞壩群潰決風險評估方法並套用於唐家山堰塞壩群風險評估，發現堰塞壩群潰決的多洪峰效應可能造成下遊人們對是否完成潰決的誤判，而潰決洪水疊峰的流量顯著大於單個潰壩洪水從而造成更大的風險。（7）結合工程措施（泄流槽）和非工程措施（預警疏散）提出了堰塞壩潰決風險管控體系，可以量化分析泄流槽開挖對潰決洪水及風險的影響，並基於最小風險期望損失提出最佳預警決策準則，從而實現了基於工程措施和非工程措施的堰塞壩風險管控。（8）採用三維離散元軟體PFC成功模擬了堰塞壩材料潛蝕後的三軸剪下試驗，從微觀的角度解釋了細顆粒流失對土體剪下強度和變形特徵的影響，發現細顆粒接觸數(包括細-細和細-粗接觸)對土體的抗剪強度和變形曲線起著關鍵作用。
