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图 ６ 断面 ２ － ２和 ３ － ３溃口形态演化过程计算值

４ 梯级堰塞坝连溃洪水放大效应研究

为了研究梯级堰塞坝连溃造成的溃决洪水放大效应的影响因素，采用本文建立的数值模拟方法，
从堰塞坝分布特征、河道势能和堰塞坝几何形状等角度出发，选取上下游堰塞坝距离、河道坡度和下
游坝高度等三个关键参数进行敏感性分析，得出其对梯级堰塞坝连溃过程的影响规律。
４．１ 分析方案设置 因为牵涉到上下游堰塞坝的连溃问题，在研究连溃洪水放大效应时应充分考虑边
界条件等因素，为了避免模拟时复杂地形条件和多参数变化等问题影响分析结果，选择边界条件相对
简单的前述概化模型试验进行分析，但为了保证数值模拟结果的合理性，对其边界条件进行了重新设
置。图 ７给出了分析时边界条件的设置情况。为控制上下游溃决时总水量相等，将入流时长控制为 １３ｓ，
入流量设置为 ０．７５Ｌ?ｓ，并使入流过程在上游坝完全溃决之前停止；上游坝形态与前述模型试验一致，
上游坝坝底中心距入流边界调整为 ２５０ｃｍ，经过数值分析，上游坝溃决后的残余坝高为 ４．７ｃｍ，因此
在下游坝前设置同样高度的水位作为补充。在进行上下游堰塞坝距离敏感性分析时，上游坝下游坡脚
（ Ａ点）与下游坝坝顶高程相同位置（Ｂ点）的长度 Ｌ分别设置为 ２００、３００和 ４００ｃｍ，其它参数不变；
在进行河道坡度敏感性分析时，为了保证上游堰塞坝的库容不发生变化，河道坡度仅在 ＡＢ段发生变
化，分别设置为 ３°、８°和 １３°；在进 行下游坝 高度敏感 性 分 析 时，下 游 坝 高 分 别 设 置 为 ２１、２７和
２９ｃｍ，坝体的上下游坡比保持不变。在进行各参数的敏感性分析时，初始水位设置为上游坝顶以下
１ｃｍ，参数敏感性分析方案见表 ４。
４．２ 计算结果分析 对照组和各方案的计算结果见表 ４，由于各方案入流边界条件及上游坝参数保持
一致，因此上游坝的溃决过程相同，即蓄水后 ３．７ｓ发生漫顶溃决，１２．４ｓ出现溃口峰值流量，其值为
７．２Ｌ?ｓ。对照组下游坝于蓄水后 ２０ｓ发生溃决，溃口峰值流量出现时间为蓄水后 ２６．７ｓ，溃口峰值流
量为 ９．８Ｌ?ｓ，放大倍数为 １．３６倍。
图 ８展示了对照组以及各方案溃决流量情况，其中方案 １和方案 ２反映了上下游堰塞坝距离对级
联溃决过程的影响。方案 １中，上下游堰塞坝之间的距离最短，洪水演进至下游坝抬升水位后率先发
生漫顶，而方案 ２由于距离较大，在河道坡度相等的情况下，其上下游坝间势能差也相对较大，因此
上游坝溃决洪水形成的涌浪运动至下游坝时具有较大的动能，在未发生漫顶的情况下，有部分水量于
１７．０５ｓ率先翻过坝顶（如图 ８局部放大图），对坝顶和下游坡产生了冲蚀，并使坝顶高程最大降低 １．７ｃｍ，

图 ７ 模型边界条件设置
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