Study on Regulating Discharge Process of Viscous Debris Flow by Window⁃frame Dam

Wenbing ZHOU; Jinfeng LIU; Dong WANG; Guangze ZHANG; Hao SUN; Liang JIAO

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.201906052

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Study on Regulating Discharge Process of Viscous Debris Flow by Window⁃frame Dam

更新时间：2025-09-25

- Study on Regulating Discharge Process of Viscous Debris Flow by Window⁃frame Dam
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 41, Issue 5, Pages: 1120-1128(2021)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室/中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，四川成都610041
  2.中国科学院大学，北京 100049
  3.中铁二院地勘岩土工程设计研究院，四川成都 610031
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.201906052
  CLC： P642.23
- Published：15 October 2021
- 稿件说明：
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周文兵,柳金峰,王栋等.窗口坝对黏性泥石流的流量调控性能研究∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1120-1128.

ZHOU Wenbing,LIU Jinfeng,WANG Dong,et al.Study on Regulating Discharge Process of Viscous Debris Flow by Window⁃frame Dam[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1120-1128.
周文兵,柳金峰,王栋等.窗口坝对黏性泥石流的流量调控性能研究∗[J].防灾减灾工程学报,2021,41(05):1120-1128. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201906052.

ZHOU Wenbing,LIU Jinfeng,WANG Dong,et al.Study on Regulating Discharge Process of Viscous Debris Flow by Window⁃frame Dam[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(05):1120-1128. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.201906052.

摘要

基于水槽试验，探讨了窗口坝对黏性泥石流的流量调控特性，并结合数值模拟对其调控过程进行了初步分析。结果表明：窗口坝对黏性泥石流的流量调控作用不仅表现在窗口坝对黏性泥石流峰值流量的削减能力上，还表现在对泥石流过流的延时效应上；不同工况条件下，窗口坝对黏性泥石流的调控能力不同，泥石流峰值流量削减率与窗口坝相对开口宽度、高宽比、开口率整体呈负相关，与泥石流容重整体呈正相关，但对容重较低的泥石流，窗口坝的调控作用较小；窗口坝对黏性泥石流的调控作用是窗口坝实体部分和开口部分共同作用的结果：窗口坝通过实体部分拦挡泥石流，降低泥石流的流速，并使泥石流于窗口坝库内发生流速“重分布”，再利用窗口坝大开口对其进行有控制的排导，以此来发挥窗口坝对黏性泥石流的调控效果。

Abstract

In this paper， a series of flume experiments were conducted to investigate the regulating characteristics of discharge of window-frame dam on viscous debris flow， and the control process is preliminarily analyzed by numerical simulation. The results show that the discharge regulation effect of the window-frame dam on viscous debris flow is reflected in reducing the peak discharge of debris flow and the delay effect. Under different working conditions， the control ability of the window-type dam to viscous debris flow differs. The reduction rate of peak discharge of debris flow is negatively correlated with the relative opening width， aspect ratio， area ratio， as well as the slop of flume， and positively correlated with the bulk density of debris flow. However， the window-frame dam has little influence on debris flow with low density. The discharge regulation effect of the window-frame dam on viscous debris flow results from the interaction between the solid part and the opening part of the window-frame dam. The window-frame dam blocks debris flow through the solid part and reduces the velocity of debris flow， which causes the velocity of debris flow to be “redistributed” in the reservoir， and then the opening of dam can be used to drain the flow in a controllable way. Under this mechanism， the discharge control effect of the window-frame dam on the viscous debris flow is exerted.

关键词

Keywords

references

李德基 . 泥石流减灾理论与实践［M］. 北京：科学出版社， 1997 ： 150 - 169 .

Li D J . Theory and practice of debris flow disaster mitigation ［M］. Beijing ： Science Press ， 1997 ： 150 - 169 . （in Chinese）

Watanbe M ， Mizuyama T ， Uehara S . Review of debris flow counter measure facilities ［J］. Journal of the Japan Erosion Control Engineering Society ， 1980 ， 115 ： 40 - 45 .

Mizuyama T ， Kobashi S ， Mizuno H . Control of passing sediment with grid grid-type dams ［J］. Journal of the Japan Erosion Control Engineering Society ， 1995 ， 47 （ 5 ）： 8 - 13 .

李明晃，江永哲 . 立体格子坝防治土石流功效之研究［J］. 农林学报， 1989 ， 38 （ 2 ）： 191 - 216 .

Li M H ， Jiang Y Zh . Study on the efficiency of stereo grid dam in controlling earth-rock flow ［J］. Journal of Agriculture and Forestry ， 1989 ， 38 （ 2 ）： 191 - 216 . （in Chinese）

韩文兵 . 泥石流缝隙坝拦砂性能基础研究［D］. 成都：中国科学院成都山地灾害与环境研究所， 2007 .

Han W B . Fundamental study on intercepting sediment capability of silt dam in preventing debris flow ［D］. Chengdu ： Graduate University of Chinese Academy of Science ， 2007 . （in Chinese）

贾世涛，崔鹏，陈晓清，等 . 拦沙坝调节泥石流拦挡与输移性能的试验研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2011 ， 30 （ 11 ）： 2338 - 2345 .

Jia Sh T ， Cui P ， Chen X Q ， et al . Experiment study of regulating barrage and transportation properties of debris flow by silt-trap dam ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2011 ， 30 （ 11 ）： 2338 - 2345 . （in Chinese）

林雪平，游勇，柳金峰，等 . 泥石流拦砂坝溢流口过流能力实验研究［J］. 自然灾害学报， 2015 ， 24 （ 1 ）： 9 - 14 .

Lin X P ， You Y ， Liu J F ， et al . Experimental study on discharge capacity of spillway of check dam for debris flow ［J］. Journal of Natural Disaters ， 2015 ， 24 （ 1 ）： 9 - 14 . （in Chinese）

Kim N ， Nakagawa H ， Kawaike K ， et al . Estimation of debris flow discharge coefficient considering sediment concentration ［J］. International Journal of Sediment Research ， 2018 ， 34 （ 1 ）： 1 - 7 .

Silva M ， Costa S ， Cardoso A H . Effect of plan layout on the sediment control efficiency of slit-check dams for stony type debris flows mitigation ［J］. River Basin Management ， 2015 ， 197 ： 259 - 270 .

Silva M ， Costa S ， Canelas R B ， et al . Experimental and Numerical Study of Slit-check Dams ［J］. 2016 ， 1 （ 2 ）： 107 - 118 .

王小军，陈晓清，谢湘平，等 . 泥石流拦砂坝排泄孔优化及其数值模拟研究［J］. 科学技术与工程， 2016 ， 16 （ 9 ）： 28 - 34 .

Wang X J ， Chen X Q ， Xie X P ， et al . The optimization of debris flow check dam drainage hole and its numerical simulation research ［J］. Science Technology and Engineering . 2016 ， 16 （ 9 ）： 28 - 34 . （in Chinese）

余斌 . 黏性泥石流的平均运动速度研究［J］. 地球科学进展， 2008 ， 23 （ 5 ）： 524 - 532 .

Yu B . Study on the mean velocity of viscous debris flow ［J］. Advances in Earth Science ， 2008 ， 23 （ 5 ）： 524 - 532 . （in Chinese）

舒安平，费祥俊 . 黏性泥石流运动流速与流量计算［J］. 泥沙研究， 2003 ， 3 ： 7 - 11 .

Shu A P ， Fei X J . Calculation for velocity and discharge of the viscous debris flow ［J］. Journal of Sediment Research ， 2003 ， 3 ： 7 - 11 . （in Chinese）

周必凡，李德基，罗德富 . 泥石流防治指南［M］. 北京：科学出版社， 1991 ： 96 - 178 .

Zhou B F ， Li D J ， Luo D F ， et al . Debris flow mitigation guide ［M］. Beijing ： Science Press ， 1991 ： 96 - 178 . （in Chinese）

Itoh T ， Horiuchi S ， Mizuyama T ， et al . Hydraulic model tests for evaluating sediment control function with a grid-type Sabo dam in mountainous torrents ［J］. International Journal of Sediment Research ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 511 - 522 .

蒋忠信 . 震后泥石流治理工程设计简明指南［M］. 成都：西南交通大学出版社， 2014 ： 71 - 121 .

Jiang Zh X . The brief guide to the post-earthquake debris flow control engineering design ［M］. Chengdu ： Southwest Jiaotong University Press ， 2014 ： 71 - 121 . （in Chinese）

Huebl J ， Fiebiger G . Debris-flow mitigation measures ［M］ Debris-flow Hazards and Related Phenomena . Springer Berlin Heidelberg ， 2005 ： 445 - 487 .

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