[實用新型]一種用于防汛搶險演練的均質黏性土壩漫頂潰決模型

有效

• 申請號: 201821131329.1
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN208701598U
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 陳生水;李國英;鐘啟明;劉麗君;于正廣;陸范彪;李榮;韓鳳榮;趙鳴偉
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院;江蘇省防汛防旱指揮部辦公室;南京市水利規劃設計院股份有限公司
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本實用新型公開了一種用于防汛搶險演練的均質黏性土壩漫頂潰決模型。包括由粘性土填筑而成的土壩本體，所述土壩本體包括上游壩肩、壩頂和下游壩肩，在模型上游設有用于對水位進行調節的控制閘門；在土壩本體的下游壩肩底部設有空腔層，空腔層內填充粉砂層。本實用新型一種用于防汛搶險演練的均質黏性土壩漫頂潰決模型，特別適用于漫頂水流作用下黏性土壩潰決機理的揭示及潰壩過程中水土耦合作用的展示，同時還具備對防汛機動搶險專業隊伍開展潰壩災害培訓的功能。

技術領域

本實用新型涉及一種用于防汛搶險演練的均質黏性土壩漫頂潰決模型，屬于土壩試驗理論技術領域。

背景技術

第一次全國水利普查數據顯示，我國已建成水庫大壩近10萬座，其中均質土壩9萬座以上，且我國水庫工程大多興建于20世紀50～70年代，受當時經濟技術條件限制，大壩建設標準低、質量差。加上管理經費長期投入不足，維修養護不到位，工程老化失修嚴重，“先天不足、后天失調”導致我國病險水庫大量存在。據我國水利部大壩安全管理中心普查資料統計，自1954年至今，我國有3500多座水庫大壩發生潰決，且潰決大壩中95％以上是均質壩。因此有必要揭示均質土壩的漫頂潰決機理，為防災減災提供有效的技術手段。目前國內外已開展大量的潰壩模型試驗，但存在以下主要問題：

(1)模型試驗材料一般采用砂土替代黏性土。由于均質壩一般由黏性土組成，而黏性土的抗沖蝕性能較強，其啟動流速一般在2m/s左右，小比尺模型試驗很難具備使其潰決的水力條件，目前的模型試驗多采用啟動流速約為黏性土1/100的砂土替代，但砂土壩潰決形式表現為剪切破壞，而黏性土壩潰決形式表現為傾倒破壞，二者的潰決機理完全不同。

(2)模型比尺較大，試驗成本較高。大比尺實體壩潰壩試驗可較好地揭示黏性土壩的潰決機理，但一般很難尋找到合適的試驗場地，而且試驗費用高、耗時較長，同時隨著壩高的增加，試驗的風險也較大。

實用新型內容

針對上述技術問題，本實用新型基于均質黏性土壩的“陡坎”沖蝕機理，并充分考慮黏性土的物理力學特性，提出一種均質黏性土壩漫頂潰決過程的模型及其試驗方法。用于快速模擬均質黏性土壩的漫頂潰決過程，特別適用于漫頂水流作用下黏性土壩潰決機理的揭示及潰壩過程中水土耦合作用的展示，同時還具備對防汛機動搶險專業隊伍開展潰壩災害培訓的現實功能。

為了實現上述技術目的，本實用新型采用如下具體技術方案：

一種用于防汛機動搶險演練的土壩漫頂潰決模型，包括由粘性土填筑而成的土壩本體，所述土壩本體包括上游壩肩、壩頂和下游壩肩，在土壩本體的下游壩肩底部設有空腔層，空腔層內填充粉砂層，粉砂層的厚度由以下公式確定：

當下游壩肩底部失穩發生時必滿足下式：

W_s+(h-T_v)αH_wγ_w-(h-T_v)C＝0

式中，W_s為下游壩肩底部懸空處粘性土土塊質量，h為壩高，T_v為下游壩肩底部粉砂層厚度，C為粘性土黏聚力，H_w為漫頂過流水深，γ_w為水體容重，α為下游壩肩邊坡比；γ_s為土體容重。

所述土壩本體上設有潰口，所述潰口為設置在壩頂上的上部開口通槽，所述通槽連接上游壩肩和下游壩肩。

所述通槽的截面呈倒梯形。

所述土壩本體內部設有加快土壩本體潰壩的觸發單元。

所述觸發單元為在土壩本體內部布置的若干個石塊。

所述觸發單元為在土壩本體內部布置的若干個小氣囊。

所述上游壩肩的坡比為1：1.5。