考慮壩后淤積的泥石流沖擊攔擋壩動(dòng)力響應(yīng)研究

王東坡，瞿華南，沈 偉，何思明

(1.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；2.博洛尼亞大學(xué) 生物地質(zhì)與環(huán)境科學(xué)系，博洛尼亞 40126；3.中國(guó)科學(xué)院 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川 成都 610041)

“5·12”汶川特大地震誘發(fā)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的滑坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害，并在地震災(zāi)區(qū)新增約1×1010m3的松散固體物[1]，為震后泥石流的孕災(zāi)提供了豐富的物源，泥石流特征較震前發(fā)生了顯著變化，其趨勢(shì)由震前的低頻中小規(guī)模泥石流向高頻大規(guī)模泥石流轉(zhuǎn)化[2-3]。為此，修砌各類(lèi)防治工程，如攔擋壩、停淤?gòu)S、排導(dǎo)槽等，然而，近年來(lái)泥石流防治工程的失效案例在西部地區(qū)時(shí)有發(fā)生[4-6]。經(jīng)過(guò)對(duì)泥石流防治工程失效案例的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其中重要原因之一是泥石流攔擋壩、谷坊壩、排導(dǎo)槽等防治工程在泥石流反復(fù)作用下被淤積填滿(mǎn)，失去部分或全部減災(zāi)能力。因此，研究壩后淤積對(duì)泥石流動(dòng)力特征的影響具有重要意義。

目前，針對(duì)泥石流壩后淤積的研究主要集中在泥石流溝道淤積形態(tài)以及淤積坡度的規(guī)律方面。趙靜靜等[7]通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)，得到了壩后回淤比降與溝床比降及壩高的相關(guān)關(guān)系；韓文兵等[8]探討了梳子壩淤砂的形態(tài)特征、淤砂長(zhǎng)度和回淤坡度；黃海等[9]基于沖淤總量和顆粒參數(shù)建立了不同溝道段泥石流容重經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式；Yang等[10]在實(shí)地調(diào)查結(jié)果和理論分析的基礎(chǔ)上，建立了淤積坡度，淤積長(zhǎng)度和大壩儲(chǔ)蓄量的計(jì)算方法；孫昊等[11]在攔沙壩荷載組合與穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)空庫(kù)工況和半庫(kù)工況黏性泥石流過(guò)流時(shí)壩體穩(wěn)定性系數(shù)的表達(dá)式；Gao等[12]模擬泥石流沖擊城市建筑物，發(fā)現(xiàn)建筑物前碎屑淤積會(huì)增大沖擊力；Liu等[13]基于Kanako對(duì)泥石流防治工程進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)已被先前泥石流沉積物填滿(mǎn)的壩體，仍然具有控制泥石流的功能；賈世濤等[14]通過(guò)改變一次過(guò)程體積總量，進(jìn)行半庫(kù)和滿(mǎn)庫(kù)的泥石流沖擊物理試驗(yàn)；陳洪凱等[15]以被泥石流淤埋的橋梁為研究對(duì)象，推導(dǎo)了泥石流沉積物流變固結(jié)的力學(xué)公式；何思明等[16]假設(shè)溝床以圓弧面侵蝕，研究了黏性泥石流運(yùn)動(dòng)對(duì)淤積體的侵蝕啟動(dòng)機(jī)制。上述眾多研究成果并未考慮壩后淤積對(duì)泥石流動(dòng)力過(guò)程的影響，然而，經(jīng)過(guò)泥石流頻繁作用后其防治工程部分或全部淤滿(mǎn)，它們?nèi)跃哂卸嗌贉p災(zāi)效果？迫切需要一套科學(xué)、合理的量化評(píng)價(jià)方法或平臺(tái)。

鑒于網(wǎng)格方法的局限性，非連續(xù)介質(zhì)模型的無(wú)網(wǎng)格方法已逐漸應(yīng)用于泥石流的數(shù)值模擬。其中SPH是一種純拉格朗日方法，在處理自由表面流動(dòng)和大變形問(wèn)題方面被廣泛認(rèn)為優(yōu)于傳統(tǒng)的數(shù)值方法[17]。該方法不需要繁瑣的網(wǎng)格劃分，克服了傳統(tǒng)網(wǎng)格方法中局部網(wǎng)格畸變及網(wǎng)格重劃分的問(wèn)題?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用SPH的方法針對(duì)洪水、滑坡和泥石流等自然災(zāi)害的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題開(kāi)展了深入研究。韓征等[18]基于SPH研究HBP本構(gòu)模型在泥石流模擬中的應(yīng)用。Chen等[19]采用SPH-FEM耦合方法研究考慮壩體破壞對(duì)泥石流的運(yùn)動(dòng)的影響。Cuomo等[20]基于SPH分析了壩體位置數(shù)量對(duì)流體流速、厚度的影響。Dai等[21]應(yīng)用SPH方法探討了泥石流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中壩體沖擊力的演變。胡嫚等[22]基于彈塑性理論將SPH應(yīng)用于滑坡模擬。SPH方法的快速發(fā)展，對(duì)本項(xiàng)目的研究具有重要意義，因此，作者擬在光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，采用HBP模型描述泥石流流變特性，基于DP準(zhǔn)則判斷壩后淤積物的侵蝕，開(kāi)展壩后淤積條件下泥石流動(dòng)力過(guò)程的研究，并分析壩后淤積體對(duì)攔擋壩動(dòng)力響應(yīng)的影響。

1 基于SPH算法的泥石流沖擊攔擋壩理論計(jì)算模型

1.1 泥石流控制方程

SPH是拉格朗日無(wú)網(wǎng)格方法，各個(gè)粒子上承載多種物理量，包括質(zhì)量、速度等，通過(guò)求解粒子的動(dòng)力學(xué)方程和跟蹤每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌道，求得整個(gè)系統(tǒng)的力學(xué)行為。泥石流流體的運(yùn)動(dòng)可采用納維-斯托克斯（N-S）方程描述，在SPH中N-S方程的離散形式[23]為：

式中：ρi為第i個(gè)粒子的密度；mj為第j個(gè)粒子的質(zhì)量；να為速度分量；P為正應(yīng)力；g 為重力；Wij為核函數(shù)（Wij=W（x-x′，h）），核函數(shù)有3種選擇：2次函數(shù)、3次樣條函數(shù)和Wendland5次核函數(shù)。通常情況下，SPH中積分近似的精度隨核函數(shù)次數(shù)增加而更好，但其計(jì)算效率則反之。Gomez-Gesteira等[24]對(duì)SPH方法中比較常用的光滑函數(shù)特性進(jìn)行了對(duì)比分析，指出Wendland 5次函數(shù)在計(jì)算精度和計(jì)算效率上有一個(gè)很好的折衷。因此，作者使用了Wendland核函數(shù)。τ為與應(yīng)變張量相關(guān)的剪應(yīng)力張量，其表達(dá)式如下：

式中：μeff為有效黏滯系數(shù)，用以描述流體的流變特性；ε為應(yīng)變張量。

目前學(xué)者提出了多種本構(gòu)模型描述泥石流流變特性，其中Herschel-Bulkley模型和雙線(xiàn)性流變模型較為復(fù)雜，在實(shí)際中很少使用，Bingham模型對(duì)其流變特性進(jìn)行描述并取得一定滿(mǎn)意的結(jié)果，但它不能近似描述沖刷過(guò)程中遇到的應(yīng)力狀態(tài)范圍。為避免這一問(wèn)題，采用Herschel-Bulkley-Papanastasiou（HBP）模型[25]對(duì)泥石流的流變特性進(jìn)行了建模。HBP模型及其等效黏性系數(shù)表示為：

式中：γ為剪切應(yīng)變率；μ為表觀(guān)動(dòng)態(tài)黏度；τy表示屈服應(yīng)力；m控制應(yīng)力的指數(shù)增長(zhǎng)，n是一個(gè)冪律指數(shù)，可以模擬剪切變薄或剪切增稠行為。當(dāng)m=0和n=1時(shí)，模型簡(jiǎn)化為牛頓模型，而當(dāng)m→∞和n=1時(shí)，模型簡(jiǎn)化為Bingham模型。

最終SPH動(dòng)量方程表示如下：

1.2 淤積體侵蝕準(zhǔn)則

壩后淤積體受到重力、黏聚力和相互間的內(nèi)摩擦力，具有一定的抗沖刷能力。需要屈服準(zhǔn)則來(lái)提供淤積體剪應(yīng)力的臨界值。只有當(dāng)上游泥石流達(dá)到其臨界值，溝床中的物質(zhì)才能開(kāi)始流動(dòng)并被泥石流帶走，如圖1所示。

圖 1 泥石流與壩后淤積體相互作用示意圖Fig. 1 Schematic diagram of the interaction between debris flow and deposition behind the dam

根據(jù)Fourtakas等[26]對(duì)Mohr-Coulomb和Drucker-Prager兩種侵蝕啟動(dòng)條件的研究，發(fā)現(xiàn)由前者得到的發(fā)生侵蝕的底床顆粒層等效黏度偏大，從而導(dǎo)致侵蝕層厚度比實(shí)驗(yàn)結(jié)果小。因此，采用Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則。

綜上，將HBP本構(gòu)模型與DP準(zhǔn)則在SPH框架下集成，實(shí)現(xiàn)考慮壩后淤積下泥石流動(dòng)力過(guò)程的模擬。

2 物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述數(shù)值模型的可靠性，結(jié)合室內(nèi)泥石流沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖2所示。泥石流物理模型試驗(yàn)可模擬泥石流從啟動(dòng)、運(yùn)移、沖擊攔擋壩的全過(guò)程。水槽頂部為供料池，實(shí)驗(yàn)漿體顆粒級(jí)配參考紅椿溝泥石流顆粒級(jí)配進(jìn)行配制。攔擋壩安裝在水槽的末端，壩體上安裝有壓力傳感器，便于測(cè)量壩體受到的泥石流沖擊力。在水槽的下方設(shè)置回收池，方便回收循環(huán)利用泥石流漿體。

圖 2 試驗(yàn)水槽示意圖Fig. 2 Sketch of laboratory flume and measuring equipment

數(shù)值計(jì)算按照實(shí)際3維尺寸進(jìn)行建模，試驗(yàn)中對(duì)密度ρ，抗剪強(qiáng)度參數(shù) φ、黏性系數(shù)μ等關(guān)鍵物理量進(jìn)行測(cè)定。SPH流體粒子初始間距dp=0.005 m，光滑長(zhǎng)度按h=(3(dp)2)1/2確定，采用Verlet時(shí)間積分算法，模擬流體4 s內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，模擬關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 SPH方法模擬關(guān)鍵參數(shù)Tab.1 Parameters used in the simulation

圖3為不同時(shí)刻泥石流運(yùn)動(dòng)過(guò)程，結(jié)果較好地反映了泥石流觸壩、爬高、最終淤積的過(guò)程。

圖3 泥石流沖擊過(guò)程模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果Fig.3 Comparison of simulation and experimental results of debris flow impact process

圖4提取了a0、a1和a2處的沖擊壓力與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從圖4可以看出，HBP模型可以較好地捕獲峰值壓力和壓力的剩余峰后值，測(cè)試結(jié)果和模擬結(jié)果的峰值和波形吻合度較好。由此可見(jiàn)，基于SPH所建立的數(shù)值模型具有可行性，能夠較好模擬泥石流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程并預(yù)測(cè)沖擊力。

圖4 沖擊力試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果Fig.4 Impact force-time test and numerical simulation results

3 實(shí)例應(yīng)用

在第2節(jié)模型可靠度驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)汶川地震災(zāi)區(qū)的紅椿溝泥石流動(dòng)力過(guò)程開(kāi)展數(shù)值模擬研究?？偣材M了3種工況，包括空庫(kù)過(guò)壩、半庫(kù)過(guò)壩和滿(mǎn)庫(kù)過(guò)壩，從而分析在壩后不同淤積條件下泥石流沖擊攔擋壩的動(dòng)力響應(yīng)。

紅椿溝（圖5）距離映秀鎮(zhèn)東北方向約500 m，該溝位于“5·12”汶川大地震的震中區(qū)。紅椿溝流域的總面積為5.35 km2，主溝長(zhǎng)度約3.6 km，溝道高程在880 m至1 700 m之間，平均坡度約36°。紅椿溝的上游包括3個(gè)分支：從西到東分別是甘溪鋪溝、大水溝和新店子溝。2010年8月12日至14日，該地區(qū)經(jīng)歷一次強(qiáng)降雨事件，降雨最終引發(fā)了該次泥石流事件。根據(jù)野外調(diào)查[27]該次泥石流啟動(dòng)量約700 000～800 000 m3，其中約一半的泥石流物質(zhì)（350 000～400 000 m3）沖出了溝口并阻塞了岷江，導(dǎo)致岷江改變流向，對(duì)災(zāi)后重建的映秀鎮(zhèn)造成了極大破壞，導(dǎo)致17人死亡或失蹤。為防止災(zāi)害再次對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成損失，紅椿溝泥石流治理工程[28]于2011年5月竣工，主要布置工程為上游3條支溝修建4座攔擋壩、15座谷坊壩，中游修建4座較高的格攔壩。紅椿溝防治工程竣工至今，紅椿溝發(fā)生2次中型泥石流、2次小型泥石流以及多次洪水。在工程防治下，泥石流未形成規(guī)模、沖出溝口，防治工程取得一定的減災(zāi)成效。然而，多次的泥石流災(zāi)害使得紅椿溝攔擋壩壩后淤積嚴(yán)重，減災(zāi)效果已然不如建成時(shí)期。主溝中下段布置1#、2#格攔壩，利用其庫(kù)容優(yōu)勢(shì)主要起攔擋作用，從而在壩后產(chǎn)生淤積，因此本文結(jié)合原主溝1#、2#及排導(dǎo)槽處設(shè)置攔擋壩旨在研究淤積作用下攔擋壩的動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程，壩體高度結(jié)合實(shí)際工程統(tǒng)一為20 m。

圖5 紅椿溝渠流域全景Fig.5 Panorama of Hongchungou drainage basin

從無(wú)人機(jī)獲得紅椿溝流域數(shù)字高程模型（digital elevation model，DEM），由原始DEM數(shù)據(jù)導(dǎo)出的三角地形網(wǎng)格，并將地形網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為一系列邊界粒子，而流動(dòng)材料也被離散為一系列具有特定性質(zhì)的粒子。模擬泥石流初始體積約700 000 m3，淤積體布置在S1攔擋壩壩后，滿(mǎn)庫(kù)工況下淤積總量基于周必凡等[29]提出的經(jīng)驗(yàn)公式確定：

式中：A為壩址處溝道的橫斷面積；ls為回淤段長(zhǎng)度；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取值為0.3～0.5，本文取0.4。

粒子距離設(shè)置為3 m，最終生成684 824個(gè)邊界粒子和31 349個(gè)流體粒子，滿(mǎn)庫(kù)工況下生成2 488個(gè)淤積粒子，半庫(kù)工況生成1 200個(gè)淤積粒子。參考黃雨[21]、Ouyang等[30]開(kāi)展紅椿溝泥石流相關(guān)數(shù)值模擬，本次研究采用的主要參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 模擬關(guān)鍵參數(shù)Tab.2 Parametersused in the simulation

圖6為泥石流在空庫(kù)和滿(mǎn)庫(kù)工況下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，粒子的顏色代表泥石流的流速。在t=60 s時(shí)泥石流運(yùn)動(dòng)至第一座攔擋壩，此時(shí)流速約25 m/s，隨后泥石流與攔擋壩相互作用流速減小。在t=150 s時(shí)可以看出滿(mǎn)庫(kù)工況下泥石流運(yùn)動(dòng)距離（約150 m）相比空庫(kù)工況更遠(yuǎn)，表明壩后淤積體將減小泥石流與攔擋壩相互作用時(shí)間。泥石流最終淤積的范圍如圖7所示。泥石流主要堆積在大壩的后面，并且向溝道上游延伸，此時(shí)空庫(kù)工況下沖出溝口體積約198 000 m3，滿(mǎn)庫(kù)工況下沖出溝口的體積約330 000 m3。

圖6 泥石流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程Fig.6 Runout processof the debris flow

圖7 不同工況下泥石流最終淤積Fig.7 Simulated deposition processes with different conditions.

為進(jìn)一步分析在淤積條件下泥石流與攔擋壩的相互作用過(guò)程，圖8展示了泥石流沖擊攔擋壩S1的詳細(xì)過(guò)程。對(duì)于空庫(kù)工況（圖8（a）），泥石流在t=61 s到達(dá)攔擋壩，此時(shí)泥石流具有較大的速度并在較短的時(shí)間內(nèi)與攔擋壩壩體產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，部分泥石流被攔擋壩攔截在壩后形成死區(qū)，部分流體反彈與后面的流體相互碰撞；在t=69 s泥石流爬升到最高點(diǎn)并越過(guò)大壩繼續(xù)行進(jìn)，攔擋壩所受到的沖擊力峰值為1 690 kPa主要由動(dòng)壓力決定。對(duì)于半庫(kù)工況（圖8（b）），t=61 s時(shí)泥石流侵蝕淤積體并夾帶淤積體向前運(yùn)動(dòng)，并在t=64 s時(shí)泥石流發(fā)生垂直噴射現(xiàn)象。圖8（c）展示了滿(mǎn)庫(kù)工況泥石流與壩體相互作用的過(guò)程，主要表現(xiàn)為泥石流夾帶淤積物質(zhì)向前運(yùn)動(dòng)，在t=68 s時(shí)泥石流已翻過(guò)壩體。此外從t=80 s可以看出，同一時(shí)刻下隨著壩后淤積體增大過(guò)壩后流量明顯增加。

圖8 泥石流與攔擋壩相互作用Fig.8 Interaction between debris flow and check dam

泥石流流速是泥石流的主要特征之一，圖9顯示了泥石流到達(dá)第一座壩后流速（v1）和壩前出口的流速（v2）的變化。由圖9可以看出，在空庫(kù)工況下，泥石流達(dá)到攔擋壩流速峰值明顯減小。為評(píng)價(jià)泥石流流速的減小程度，以泥石流到達(dá)壩后流速和壩前出口的流速之差與壩后流速的比值作為該結(jié)構(gòu)對(duì)泥石流流速削減程度的指標(biāo)，即定義速度減小率T=(v1-v2)/v1×100%。計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)泥石流空庫(kù)、半庫(kù)、滿(mǎn)庫(kù)過(guò)壩時(shí)，速度的減少率分別為31.6%、16.4%、6.5%，表明隨壩后淤積體的增加攔擋壩的削峰效應(yīng)明顯減低。

圖9 過(guò)壩前后速度變化Fig.9 Velocity changesbefore and after thedam

圖10通過(guò)比較不同工況下壩體不同位置的沖擊力變化，分析壩后淤積體對(duì)泥石流攔擋壩沖擊動(dòng)力響應(yīng)的影響。

圖10 不同位置處沖擊力時(shí)程曲線(xiàn)Fig.10 Relationship of impact force-time at different positions

根據(jù)圖10可直觀(guān)看出，3種工況下攔擋壩受到的沖擊力均表現(xiàn)為隨著時(shí)間增大迅速增大，隨后沖擊力趨于平緩，造成這個(gè)現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：1）泥石流流量不再隨著時(shí)間繼續(xù)增加；2）攔擋壩后的沖擊力不能直接作用于壩體，主要為淤積在壩后的土壓力。根據(jù)圖10（c）在空庫(kù)工況下攔擋壩壩頂受到的沖擊力為323 kPa，沒(méi)有明顯的峰值；而在滿(mǎn)庫(kù)工況下峰值沖擊力為890 kPa?？諑?kù)和滿(mǎn)庫(kù)工況下攔擋壩頂部沖擊力的變化體現(xiàn)了壩體動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程明顯的區(qū)別，在空庫(kù)過(guò)壩時(shí)壩頂主要受到土壓力控制，泥石流沖擊力方向主要為豎向方向，壩體的垂直分量較??；而滿(mǎn)庫(kù)過(guò)流沖擊力先達(dá)到峰值再逐漸下降，這是剛開(kāi)始?jí)雾斒艿侥嗍髦苯幼饔茫S后由于頂部淤積物質(zhì)厚度較小，造成土壓力沒(méi)有剛開(kāi)始沖擊力大，所以呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。值得注意的是在圖10（a）中，在半庫(kù)工況下壩體底部受到的沖擊合力最小為1 466 k Pa，有兩個(gè)因素可能導(dǎo)致此結(jié)果：一是當(dāng)壩體后面有淤積體時(shí)，由于淤積體與泥石流的相互作用，增大泥石流運(yùn)動(dòng)的阻力，使得泥石流到達(dá)壩體前的速度相對(duì)空庫(kù)時(shí)較??；另一個(gè)原因是淤積體的存在導(dǎo)致泥石流的沖擊力存在分量，因此半庫(kù)過(guò)壩時(shí)攔擋壩受到的沖擊力最小。滿(mǎn)庫(kù)過(guò)壩時(shí)攔擋壩所受到的沖擊合力最大為1 913 kPa，這是因此初始的主動(dòng)土壓力較大所導(dǎo)致的，空庫(kù)過(guò)壩時(shí)的沖擊力介于兩者之間為1 690 kPa。

4 結(jié) 論

以紅椿溝災(zāi)害為背景，通過(guò)光滑粒子流體動(dòng)力方法（smoothed particle hydrodynamics，SPH）研究了考慮壩后淤積條件下泥石流沖擊攔擋壩的動(dòng)力響應(yīng)機(jī)制，得出下列結(jié)論：

1）依托水槽物理模型試驗(yàn)，利用SPH方法對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)理論結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析表明，基于HBP模型的SPH方法能夠較好的模擬泥石流動(dòng)力過(guò)程。

2）壩后淤積顯著改變了泥石流的流動(dòng)特性和攔擋效果。在考慮壩后淤積條件下泥石流運(yùn)動(dòng)距離更遠(yuǎn)，滿(mǎn)庫(kù)工況下沖出溝口的泥石流體積為空庫(kù)工況的1.67倍。隨著壩后淤積體增加，空庫(kù)、半庫(kù)、滿(mǎn)庫(kù)工況的速度減小率分別為31.6%、16.7%、6.5%，攔擋壩削峰效應(yīng)逐漸降低；但在滿(mǎn)庫(kù)工況下，壩后淤積物質(zhì)使得溝床坡度減小，攔擋壩對(duì)泥石流仍具有一定的調(diào)控作用。

3）壩后淤積通過(guò)影響泥石流與攔擋壩相互作用過(guò)程，從而改變壩體動(dòng)力響應(yīng)過(guò)程。在滿(mǎn)庫(kù)工況下攔擋壩壩頂沖擊力受泥石流動(dòng)壓力控制，其峰值相比空庫(kù)工況增大1.75倍，從而增加攔擋壩壩體發(fā)生傾覆破壞的風(fēng)險(xiǎn)；在半庫(kù)工況下，攔擋壩底部受到的沖擊合力峰值相比空庫(kù)工況減小13.25%，滿(mǎn)庫(kù)工況相比空庫(kù)工況底部沖擊合力峰值增大13.19%?？紤]實(shí)際中攔擋壩壩底容易發(fā)生破壞，可采取在壩底放置塊石的措施保護(hù)壩體，同時(shí)當(dāng)壩體淤滿(mǎn)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清淤工作。