堤防漫頂潰決物理模型試驗研究進展

王忠祥，張大偉

(1.中國水利水電科學研究院，北京 100038；2.河海大學 水文水資源學院，江蘇 南京 210098)

1 研究背景

我國已建成堤防總長度超過了41萬公里，其中5級及以上江河堤防33.1萬公里，堤防保護人口6.5億人，保護耕地4.2萬千公頃[1]。堤防工程具有長度長、沿岸水流復雜、沿程地質條件多樣等特征[2]。當洪水量級超出堤防建設標準或堤身質量存在缺陷時，都可能造成潰堤險情。而且堤防潰決位置往往難以準確預測，一旦發生將對社會經濟造成巨大損失，給人民生命財產安全帶來極大威脅。例如，1998年九江河段河堤、1998年四川岷江堤防、2016年湖南省華榮河新華垸以及2020年江西省上饒市鄱陽縣中洲圩等潰決失事均造成了嚴重的后果。

堤防破壞形式包括管涌破壞[3-4]、接觸沖刷破壞[5]、漫頂潰決等，其中漫頂潰決是較為常見的一種[6-8]。針對堤防漫頂潰決的研究方法主要包括理論分析、數值模擬[9-10]、原型觀測以及物理模型試驗。由于理論分析研究相對困難，堤防漫頂潰決的原型觀測資料也極為有限，同時堤防潰決過程中邊界條件和水沙相互作用難以被準確描述，使得采用數值模擬方法進行精確研究也變得十分困難[11]。相較于上述三種方法，物理模型試驗不僅可以彌補原型觀測的不足，而且可以為數值模擬提供重要的試驗數據支撐。開展物理模型試驗，可以更清晰地觀測堤防潰決過程以及潰口附近復雜的水流流態變化[12]，這對于深入認識堤防漫頂潰決機理具有重要的意義。……