堤防溃口特征分析及水流特性研究评述

孙德宝 吴华

摘要：堤防作为最重要、最常用的防洪举措之一，然而堤防是自然工程，由于技术条件的限制不能够保证它的绝对安全;当产生的洪水超过堤防的抵御能力，或在汛期抢险不当或不及时，都会导致堤防出现溃口。基于此，本文主要对堤防溃口特征及水流特性进行分析探讨。

关键词：堤防溃口;特征分析;水流特性;研究评述

Abstract：as one of the most important and commonly used flood control measures，However，the dike is a natural project，and its absolute safety cannot be guaranteed due to the limitation of technical conditions. When the flood generated exceeds the resistance capacity of the dike，or the emergency rescue is improper or not timely in the flood season，the dike will break. Based on this，this paper mainly analyzes the characteristics of dike breach and flow characteristics.

1、前言

江河溃决关乎国计民生。堤防溃口发生机理和溃口堵复技术是近半个世纪以来国内外研究热点之一，也是我国防灾减灾领域的重点研究课题。

2、堤防溃口情况分析

2.1堤防分段及口门选定

根据黄河下游河道概况、分滞洪区所处的地理位置等，将堤防南岸分为郑州一兰考、兰考一东平湖、济南以下;北岸分为沁河口一原阳、原阳一陶城铺、陶城铺以下。黄河下游游荡性河道易出现横河、斜河、滚河等河势，使得在任一河段都有发生决口险情的可能。

2.2决口形式分析

黄河下游大堤的决溢形式主要有漫决、冲决、溃决三种。历史上多为冲决和溃决。随着黄河上拦水库工程的建设，提高了控制上游来水的能力，下游堤防防御洪水标准提高到近100年一遇。因此，黄河堤防可能的决口形式主要考虑溃决、冲决两种。

2.3口门发展变化

黄河下游溃堤口门的发展变化异常复杂。北京大学的“堤防溃口数学模型及口门区水流特性”研究成果表明溃口发生后，口门两侧堤防在水流的冲刷和重力崩塌作用下不断后退。开始时口门展宽的速度较快，随着口门的扩大，口门处流速逐渐减小，展宽速度也相应地变慢。当口门扩大到一定宽度后，口门展宽会变得很缓慢。扩展过程中，下游侧比上游侧扩展更快，这是因为下游侧堤脚正对着来流的方向，受水流冲刷更为剧烈。溃口横剖面的冲刷坑形状基本上是中间较深，两侧较浅，但变幅不是很大，可以按近似矩形加以概化。

经选择典型洪水进行计算分析，决口出流所占上游来水流量的比例大致为：第1天，40%-60%。第2-3天，70%-75%。第4天以后，若上游来水流量稳定，则维持在75%左右;若上游来水流量逐渐减小，则为75%-95%;当上游来水流量降至3oom，/s以下时，全河夺流。

2.4溃口洪水演进及洪灾损失模拟计算

2.4.1防洪保护区概况

在目前地形地物条件下，黄河下游洪泛可能影响范围涉及冀、鲁、豫、皖、苏5省24个地（市）所属的110个县（市），总面积12万km2，耕地733万km2，人口8510万。洪水一旦决溢，经济损失巨大。

2.4.2溃口洪水演进及洪灾损失模拟计算

黄委设计院完成的“溃堤洪水演进及洪灾经济损失计算模型”。其计算的内容主要包括：根据堤防溃口数学模型提供的溃口口门出流过程，通过在可能洪泛区进行洪水演进模拟计算，分析溃堤洪水主流到达的重要城市、主要基础设施以及流人其他水域的时间，并估算出淹没范围及洪灾损失情况。

3、堤防溃口水力特征研究的认识与建议

（1）根据当前黄河下游防洪形势和各方面对黄河防洪的要求，同时也为了吸取其他江河堤防决口的教训，目前开展黄河下游堤防溃口对策及措施的研究是非常必要的，应继续开展这方面的工作。

（2）黄河下游一旦发生决口，采取“裹、拦、导、分、堵、排、围”的综合措施，可有效减少洪灾损失。其中“裹、拦、导、堵”是堵口的关键措施，“分”是堵口的辅助措施，“排”和“围”是洪泛区的减灾措施。

（3）水库拦洪对洪泛区减灾及减小河道流量都有非常明显的效果，因此，无论黄河下游任何位置发生决口，只要水库还有蓄水能力，就应立即关闭全部闸门或控泄运用。水库拦洪的效果受决口时间及口门所处地理位置的限制。一般来说，口门位置越靠上游，其拦洪效果越好。决口发生在洪水上涨期，水库拦洪效果较好。水库拦洪是溃口能否在汛期进行堵复的最重要措施。

（4）分滞洪区的超常规运用会造成一定的损失，甚至重复受灾，但为了大局，只要经济上合理，技术上可行，就应该采用。分洪时机应考虑对堵口合龙最为有利。南、北展宽区因位置偏下，减灾效果较差，其运用要慎重。黃河沿岸的引黄涵闸有一定的引水能力，当黄河大堤决口后，在堵口前使用口门以上的引黄涵闸进行分水，以利堵口。

参考文献：

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[3]  陆灵威，林斌良，孙健，等.河道溃堤水波的物理模型实验研究[J].水力发电学报，2016（35）：25-34.

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（作者单位：1.滨开黄河河务局;2.章丘黄河河务局）