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聚丙烯酰胺改性压实黄土淤地坝力学特性及溃决机制研究
1
作者 王琳 王桑蓬 +2 位作者 周兴波 钟启明 薛一峰 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第6期1681-1695,共15页
淤地坝在黄土高原地区拦泥滞洪、淤地造田中起到了重要作用.相较于土石坝,淤地坝本身防洪设计标准较低,且近年来在极端气候影响下,突发性强降雨造成淤地坝溃决案例频发,对安全治理带来很大挑战.依托陕北王茂沟淤地坝,添加不同掺量的聚... 淤地坝在黄土高原地区拦泥滞洪、淤地造田中起到了重要作用.相较于土石坝,淤地坝本身防洪设计标准较低,且近年来在极端气候影响下,突发性强降雨造成淤地坝溃决案例频发,对安全治理带来很大挑战.依托陕北王茂沟淤地坝,添加不同掺量的聚丙烯酰胺(PAM),通过土三轴试验、电镜试验和水槽冲蚀试验,基于宏观和微观揭示改性压实黄土的作用机制,改善淤地坝的溃决特性.研究结果表明:PAM的掺入能提高黄土的抗压强度,强度随着掺入量的增大而增加.在300kPa围压时,0.25%掺量PAM改性黄土的抗压强度较压实性黄土增加199.6%;PAM将分散土体黏结形成较大团聚体,减小了黄土的孔隙数量和面积,0.25%掺量PAM改性黄土的孔隙率仅为1.79%,降低了11.66%,提升了土体冲刷的剪应力;掺入PAM的改性压实黄土能够明显改善淤地坝溃决程度,延长了坝体的溃决时间,0.25%PAM掺量淤地坝能够在1h内漫而不亏,溃决流量峰值为708.3cm^(3)/s、坝体基本完好,未有明显土体被冲刷.该研究对淤地坝的修建和防洪度汛提供了重要的技术支撑. 展开更多
关键词 黄土改性 三轴试验 土体微观结构 电镜试验 水槽试验 淤地坝
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考虑冲蚀特性的淤地坝溃决峰值流量预测模型
2
作者 王琳 王桑蓬 +1 位作者 周兴波 苑鹏飞 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第5期1323-1334,共12页
淤地坝溃决洪水给下游人民生命财产造成重大威胁,快速、准确地预测溃决峰值流量为科学评估淤地坝溃决致灾后果和应急响应提供重要技术支撑.国内外学者基于土石坝溃决案例数据集,采取回归分析的方法,提出了一系列预测土石坝溃决峰值流量... 淤地坝溃决洪水给下游人民生命财产造成重大威胁,快速、准确地预测溃决峰值流量为科学评估淤地坝溃决致灾后果和应急响应提供重要技术支撑.国内外学者基于土石坝溃决案例数据集,采取回归分析的方法,提出了一系列预测土石坝溃决峰值流量的参数模型.但压实性黄土淤地坝与土石坝溃决物理机制不同,溃决峰值流量预测模型无法直接套用,且目前尚没有针对淤地坝溃决特性提出的相应的溃决峰值流量预测模型.因此,基于国内137座淤地坝溃决案例信息数据库,通过分析不同类型、淤积面积、坝体库容与溃决峰值流量之间的关系和不同压实度淤地坝溃决物理模型对比,提炼坝高(H_(d))、坝宽(W_(d))、坝体体积(V_(d))、库容(V_(l))、溃口深度(H_(w))、溃口平均宽度(W_(b))和淤地坝平均粒径(d50)7个影响参数,构建了考虑冲蚀特性和几何结构的溃决峰值流量预测模型.选取数据齐全的60座淤地坝溃决案例对模型进行验证,并与国内外已有的13组典型参数模型评价对比,计算结果表明,考虑冲蚀特性的淤地坝溃决峰值流量预测模型均方根误差RMSE与相关系数R^(2)分别为421.877m^(3)/s与0.949,比其他模型具有一定的优势,且通过实例验证了模型的可靠性,以期对淤地坝工程风险防控具有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 淤地坝溃决 压实性黄土 冲蚀特性 径向基神经网络 溃决峰值流量 流量预测模型
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湿床溃坝波演进特性试验研究
3
作者 周昔东 袁浩 +2 位作者 苏立君 胡瑞昌 孙倩 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第6期18-26,共9页
溃坝洪水的传播过程受上下游初始水深影响。现阶段对溃坝洪水的试验研究较少关注到上下游水深和坡度对湿床溃坝波形和波高变化的影响。为研究湿床溃坝波波形及波高的演进特性,基于大尺度水槽(长52 m、宽1.2 m、高1 m)试验,采用波高仪测... 溃坝洪水的传播过程受上下游初始水深影响。现阶段对溃坝洪水的试验研究较少关注到上下游水深和坡度对湿床溃坝波形和波高变化的影响。为研究湿床溃坝波波形及波高的演进特性,基于大尺度水槽(长52 m、宽1.2 m、高1 m)试验,采用波高仪测量了下游不同位置在不同时刻的溃坝波水位。通过对水位变化分析,研究了不同坡度i及上下游初始水深等因素对溃坝洪水波演进特性的影响。研究结果表明:溃坝波传播过程中波形受上、下游水深及坡度影响,通过全局弗劳德数F_(x)对溃坝波的传播形态进行区分:当F_(x)<1.2时,溃坝波以波动波(undular wave)形式传播;当F_(x)>1.2时,溃坝波以涌浪波(bore wave)形式传播;当F_(x)=1.2时,溃坝波处于两种典型波动形态之间的过渡阶段。F_(x)会对溃坝洪水位爬升形态产生明显影响,基于此构建了溃坝洪水位爬升计算模型;探讨了水位爬升速度C随F_(x)在两种波形下的变化规律:当F_(x)<1.2时,C随F_(x)增大而变大;当F_(x)>1.2时,C随F_(x)增大而趋于稳定。讨论了Stoker理论解在求解波高方面的适用性,当溃坝波以undular wave形式传播时,基于试验数据及Stoker理论解构建了不同水深比α条件下最大波高h_(max)与F_(x)之间的函数关系。将上述计算方法与现有试验进行对比,发现数据吻合较好。研究成果对全面认识溃坝洪水波的形成及发展提供重要支持,为建立溃坝洪水灾害学提供理论依据。 展开更多
关键词 湿床 全局弗劳德数 溃坝波形 洪水位爬升 最大波高
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