基于数值模拟的泥石流拦挡坝群布局优化

作     者：王浩 张金涛 代林 王全才 王继华 WANG Hao;ZHANG Jintao;DAI lin;WANG Quancai;WANG Jihua

作者机构：河南大学建筑工程学院河南开封475000 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610213 河南省自然资源监测和国土整治院郑州450000 

基　　金：河南省科技攻关项目(232102321012 242102321007) 

出 版 物：《山地学报》 (Mountain Research)

年 卷 期：2024年第42卷第6期

页      码：805-815页

摘      要：在工程实践中,常采用拦挡坝群协同布局防治泥石流灾害。泥石流翻越首坝后,其运动状态会发生显著变化,次级坝体的受力状况以及整体的防治效果,均会受到坝体间距和坝体结构的重要影响。前期研究关注单一坝体,对坝群间距如何影响坝体承载模式及防治效果尚缺乏认识。本文基于野外实地勘察,利用ANSYS-Fluent的流固耦合模型,模拟在泥石流冲击作用下,多级拦挡坝的不同间距、坝型与坝体应力之间的关联。结合RAMMS的Voellmy流变模型,对二郎山后山泥石流进行了多级拦挡坝设立间距的模拟分析。从坝体静力和防治效果两个方面,深入探讨了坝体间距的影响。研究结果表明:(1)在空库过流达到稳定流动状态后,泥石流浆体的总压力呈现出上小下大的层状分布特征。(2)与拱形坝相比,矩形坝所产生的应力和位移相对较小。首道坝体所承受的应力和位移均小于次级坝体。(3)设立两级拦挡坝对泥石流运动起到明显的调控作用。随着两级坝体间距不断扩大,拦挡坝所受位移与应力发生波动。当间距80 m时,两级拦挡坝的应力与位移均达到最大值,为最不利间隔。(4)随着坝体间距增加,泥石流最大堆积高度与流速呈现先增大后减小的变化趋势。(5)当二郎山坡面泥石流拦挡坝的设立间隔为40 m、100 m、120 m时,防护效果较为理想。研究结果对多级泥石流拦挡坝的优化设计具有借鉴意义。

主 题 词：泥石流 拦挡坝群 数值模拟 优化设计 

学科分类：08[工学] 0837[0837] 

核心收录：

D　O　I：10.16089/j.cnki.1008-2786.000863

馆 藏 号：203156938...