【摘 要】
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科学客观分析土质库岸崩滑机理及库区泥沙运移规律是库区洪涝特性与减灾技术研究中一个重要议题。本研究利用自主设计并制造的可移动的便携式推板造波机、多喷头下喷式降雨器,并通过前人所发明的激光地貌仪和摇臂进行了强降雨条件下库岸崩滑模型试验,分析库岸崩滑过程,并研究波浪对库岸崩滑的影响。研究内容如下:(1)设计了双土槽试验,在单次降雨下即可形成对照试验;设计并制作了可移动的便携式推板造波机与多喷头下喷式降雨
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“多因素耦合作用下土质库岸崩滑过程机制研究”(51879032);
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科学客观分析土质库岸崩滑机理及库区泥沙运移规律是库区洪涝特性与减灾技术研究中一个重要议题。本研究利用自主设计并制造的可移动的便携式推板造波机、多喷头下喷式降雨器,并通过前人所发明的激光地貌仪和摇臂进行了强降雨条件下库岸崩滑模型试验,分析库岸崩滑过程,并研究波浪对库岸崩滑的影响。研究内容如下:(1)设计了双土槽试验,在单次降雨下即可形成对照试验;设计并制作了可移动的便携式推板造波机与多喷头下喷式降雨器,并开展了强降雨和波浪联合作用下,不同水库水位下库岸崩滑过程。自主设计的造波机通过滚柱丝杠这一精密机械仪器将伺服电机的旋转运动转化为造波板的直线运动,进而可产生周期1~4 s,最大波高20 cm的波浪;降雨器高3.5 m,降雨高度2.5 m,降雨面积为3 m×3 m,降雨均匀度可达80%;试验水槽总长3 m,宽3 m,深1.2 m,中间用隔板隔开;岸坡由70°的沟坡、40°的悬坡和3°的缓坡组成,单个模型水平投影长3.0 m、单宽1.5 m、高1.9 m。(2)水库高水位时,波浪对库岸崩滑体积影响显著,但是波浪对重力侵蚀的作用机制尚不明确;水库低水位时,波浪对库岸崩滑体积的影响不显著。在本研究中水库高水位时,受波浪影响的试验组次重力侵蚀量为31.75×103cm3,不受波浪影响的试验组次重力侵蚀量为144.42×103cm3,两者相差78%。重力侵蚀是库岸土壤侵蚀的主要方式,水库高水位时,受波浪影响的试验组次重力侵蚀总量占总侵蚀量的72.5%,不受波浪影响的试验组次重力侵蚀总量虽然仅占总侵蚀量的42.5%,但在有重力侵蚀发生的单场降雨中,重力侵蚀量占单场降雨总侵蚀量的54.8%。(3)崩塌是库岸崩滑中最为常见的重力侵蚀事件,水库低水位时,崩塌发生次数为106次,占重力侵蚀总次数的88.3%;水库高水位时,崩塌发生次数为30次,占重力侵蚀总次数的90.9%。水库低水位时重力侵蚀次数为120次,远大于水库高水位时重力侵蚀次数33次,前者库岸崩滑更加频繁。(4)强降雨条件下库岸崩滑体积与崩滑投影面积线性拟合效果良好,受波浪影响与不受波浪影响的试验组次线性拟合R2分别为0.94与0.99。强降雨条件下裂缝面积与宽度增长速率分别为库水浸泡阶段的115、110倍,降雨结束后的15 min内裂缝面积增长速率是库水浸泡阶段与降雨中的81倍和0.7倍,裂缝宽度增长速率是库水浸泡阶段与降雨中的74倍和0.67倍。(5)分析了黄土库岸崩滑的主要影响因素,考虑土质库岸特性,根据不同影响因素与多因素相互作用提出防治方法,为库岸崩滑预报预测体系的建立有一定的参考价值。
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