【摘 要】
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库岸崩滑是指在雨水冲刷、库水浸泡、水位变动等不同因素的影响下水库库区原始岸坡不断崩退的不良地质现象。近年来我国已建的水利水电工程数量众多,岸坡失稳事故也随之频发,拓溪水库、黄龙滩水库、刘家峡水电站以及小浪底水电站等都曾发生过多起崩滑体积超过100万m3的大型岸坡失稳事故。黄河中游岸坡多覆盖粉质砂壤土,河水流速较大,河床摆动不定,因此绝大多数黄河中游已建水利水电工程尤其是土质库岸水库都曾发生过库岸崩
【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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库岸崩滑是指在雨水冲刷、库水浸泡、水位变动等不同因素的影响下水库库区原始岸坡不断崩退的不良地质现象。近年来我国已建的水利水电工程数量众多,岸坡失稳事故也随之频发,拓溪水库、黄龙滩水库、刘家峡水电站以及小浪底水电站等都曾发生过多起崩滑体积超过100万m3的大型岸坡失稳事故。黄河中游岸坡多覆盖粉质砂壤土,河水流速较大,河床摆动不定,因此绝大多数黄河中游已建水利水电工程尤其是土质库岸水库都曾发生过库岸崩滑事件,导致道桥破坏、河道淤堵及水体污染等灾害频发。因此库岸崩滑问题是水利工程建设过程中必须思考的重要问题之一。强降雨是库岸崩滑发生的重要触发因素,本文以黄河中游小浪底库区土质库岸为原型,通过库岸崩滑模型稀土元素(简称REE)示踪试验,对比了有、无强降雨作用下库岸侵蚀泥沙来源及堆积输移规律,并分析了强降雨对库岸崩滑的影响。主要完成以下工作:(1)分析了库坡侵蚀泥沙来源。对淤积体泥沙和库水悬浮泥沙中来源于各示踪区的泥沙占比进行定量计算,结果表明,悬坡下半部分是库区侵蚀泥沙的主要来源。强降雨条件下,库岸悬坡下半部分(本研究中的“悬坡Ⅱ区”)泥沙贡献率为约32%,淤积体中来源于悬坡下半部分的泥沙占约27%,库水悬浮泥沙中来源于悬坡下半部分的泥沙占约50%;无降雨情况下,悬坡下半部分泥沙贡献率高达约62%,淤积体中来源于悬坡下半部分的泥沙高达约55%,库水悬浮泥沙中来源于悬坡下半部分的泥沙高达约65%。(2)对比分析了有、无强降雨条件下库区的水沙分布特征。从历场试验库水含沙量沿程、沿深度的变化、波动特征以及滑坡发生后库水含沙量变化等不同方面,分析了强降雨对库水含沙量的影响。结果表明,强降雨能显著加剧库水含沙量的沿程波动。强降雨条件下库水不同深度处含沙量极差与平均值之比主要集中在1.5~2.5,而无降雨情况下该比值主要集中在0~1.5。滑坡的发生会使库水含沙量规律出现明显变化,库水不同深度下平均含沙量与其深度的拟合关系呈现出高度指数相关性,相关系数在0.79左右。(3)分析了强降雨对土质库岸崩滑的影响。本研究对历场降雨试验中崩滑发生时间、重力侵蚀类型、重力侵蚀发生频次及细沟侵蚀形态指标等不同方面的统计结果显示,强降雨是库岸土壤侵蚀事件发生的重要触发因素。强降雨作用下的库岸重力侵蚀事件往往具有群发性特征,整组试验中,崩塌占所有重力侵蚀事件的38%,滑坡占35%,泥流占27%。细沟主要出现于降雨前期,随着降雨入渗,细沟不断发育,沟间易产生裂缝,最终诱发沟壁重力侵蚀的发生,形成渐进式破坏。综上,强降雨是引起库岸崩滑的重要因素,建议改善土质库岸排水系统,减少库岸地表降雨的滞留时间和水分入渗,把对降雨径流的拦、截、排作为库岸崩滑防治工作的重点。
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