成都山地所在堰塞坝漫顶溃决模型研究中取得进展

　　由地震、强降雨等引发的高位滑坡在下游常常能堵塞河道形成堰塞坝（Landslide dam），进而堰塞坝溃决形成大洪水。这是一种常见于我国西南地区的灾害链现象，具有快速成灾、致灾严重的特点。漫顶溃决（overtopping failure）作为堰塞坝溃决的主要模式，是由于溢流侵蚀堰塞坝土颗粒并引发溃决的过程。其中，坝体在长度方向（沿溃决洪水流动方向）上的溃决模态极大地影响下游溃决洪水的峰值流量和动力演化情况。此类灾害链过程的现场观测非常危险和困难，目前人们在溃决机理和溃决模型的认识上还没有取得统一而清晰的共识。如何依据水力学和泥沙运动力学，通过物理模型和实验手段，明确堰塞坝漫顶溃决机理，探索一套适用于（滑坡）堰塞坝漫顶溃决过程计算的模型，是当前灾害链研究亟需解决的关键科学问题。近期，中国科学院成都山地灾害与环境研究所研究员周公旦团队以（滑坡）堰塞坝的溃决模态为研究对象，开展了系统性的实验研究，取得新进展。

　　该研究团队系统分析了国内外有记录的几十个堰塞坝的特殊形态及内部结构，开展了不同上游来流（流量）情况下堰塞坝漫顶溃决的系列水槽模拟实验，初步揭示了堰塞坝漫顶溃决过程中沿长度方向上坝体受侵蚀的动力演化规律，并提炼出概化模型，便于后续准确的数值计算和模拟。研究结果表明在堰塞坝漫顶溃决的主要阶段，沿坝体坡面方向上侵蚀率呈现先增大后减小的趋势（图1）；通过比较不同位置处侵蚀率与相应的溢流水流侵蚀力关系，提炼出一套适用于漫顶溃决模式下的线性侵蚀关系E=kd(τ-τc)，并发现了土体“表观抗侵蚀力”τc有沿着水流运动方向逐渐增大的趋势。该侵蚀关系的提炼进一步证明了概化模型的准确性（图2）。研究成果对准确预测灾害链演化过程以及进一步的风险防控具有较好的指导意义。

图1. 堰塞坝沿流动方向的漫顶溃决模型

图2. 堰塞坝漫顶溃决过程中不同截面处坝体侵蚀率与坝上水流侵蚀力的关系