漫壩水流條件下寬級配土石料沖刷特性試驗研究

趙 天 龍，付 長 靜，2，馬 廷 森，張 川

(1.重慶交通大學 國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074； 2.南京水利科學研究院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210029； 3.青海省水利水電勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，青海 西寧 810001)

0 引 言

在自然界中，漫壩水流條件下寬級配土石料沖刷主要發(fā)生在堰塞壩漫頂潰壩過程中。中國西南地區(qū)水系十分發(fā)達，山地丘陵居多，坡地面積大，滑坡崩塌等地質(zhì)災害頻發(fā)，滑坡體一旦涌入河道，容易形成堰塞體，上游壅水形成堰塞湖[1]。堰塞壩壽命通常較短，并且絕大多數(shù)堰塞壩均在一年之內(nèi)潰決[2]，一旦潰壩，將會給下游帶來嚴重的洪水災害，嚴重威脅下游群眾的生命財產(chǎn)安全[3-4]。

針對堰塞壩潰壩問題，國內(nèi)外學者均開展了一系列研究工作，主要涉及堰塞壩的形成過程[5-7]、潰決機理模型試驗[8-11]以及潰壩過程數(shù)值模擬方法[12-14]等。事實上，堰塞壩潰壩乃至人工壩潰壩，從微觀機制上講均是漫壩水流與壩體潰口位置土體顆粒之間的相互作用過程。漫壩水流經(jīng)由初始潰口沿壩體背水坡梯度負向運動，運動水流所產(chǎn)生徑流沖刷力作用于土石顆粒，引起顆粒的分散，并將部分分散顆粒或顆粒團挾帶于水流之中，輸出坡面至下游河道。因此，潰口的持續(xù)性擴展實質(zhì)上是漫壩水流沖刷作用下的壩料輸移過程。

對于土石顆粒的沖刷問題，國內(nèi)外學者通過一系列室內(nèi)模型試驗對水流沖刷作用下的土石顆粒起動、輸移規(guī)律進行了研究。早在20世紀10年代，Gilbert[15]就開創(chuàng)了利用水槽試驗開展泥沙及推移質(zhì)運動的先河。隨后，Wong等[16]針對各個影響因素設(shè)計了系統(tǒng)的水槽沖刷試驗，基于試驗資料結(jié)果推求了推移質(zhì)輸沙率公式。此后，大量學者分別從力學、能量平衡、統(tǒng)計理論及泥沙顆粒宏觀運動規(guī)律等方面開展了研究，一系列推移質(zhì)輸沙率計算公式應運而生，如Bagnold公式[17]、竇國仁公式[18]、Einstein公式[19]、韓其為公式[20]等。對于非均勻沙的輸移運動規(guī)律而言，早期研究大多是將均勻沙的起動規(guī)律運用到非均勻沙不同粒徑中，從而得到分組起動流速及輸沙率等參數(shù)[21]。晉明紅等[22]針對非均勻沙的運動規(guī)律，借助水槽試驗對非均勻沙不同沖刷階段的起動規(guī)律進行了研究，在此基礎(chǔ)上根據(jù)最小能量耗散原理，建立了寬級配床沙起動的3種模式以及相應的非均勻沙起動流速公式；Mohamed等[23]在模型試驗所揭示的輸沙機理與數(shù)據(jù)回歸分析的基礎(chǔ)上，建立了考慮挾沙密度函數(shù)的非均勻沙推移質(zhì)模型；Xu等[24]通過模型試驗對于南海入海口泥質(zhì)密度對全擾動海岸泥沙起動規(guī)律的影響進行了研究；徐海濤等[25]通過水槽試驗，分析了不同水流強度及不同床沙組成對連續(xù)與不連續(xù)寬級配床沙輸移率的影響，研究了相對水流強度與推移質(zhì)輸沙率函數(shù)的關(guān)系，提出了不連續(xù)寬級配床沙推移質(zhì)輸沙率計算式；王思瑩等[26]通過水槽試驗，對均勻沙、連續(xù)和不連續(xù)寬級配非均勻沙的沙床發(fā)生起動和沖刷的運動特性進行了研究；魏麗等[27]以不連續(xù)寬級配床沙為例對床面垂線流速結(jié)構(gòu)進行了試驗研究，發(fā)現(xiàn)不連續(xù)寬級配近底床面垂線流速結(jié)構(gòu)存在“S”形轉(zhuǎn)折，位置與水流強度及床面形態(tài)有關(guān)。

綜上，在土石料沖刷特性方面，國內(nèi)外學者已經(jīng)取得了許多寶貴的經(jīng)驗，并且越來越多的學者開始通過模型試驗探討非均勻沙的起動輸移規(guī)律。然而，這些研究大多側(cè)重河道泥沙的沖刷問題，試驗條件與堰塞壩漫頂潰壩實際大相徑庭，如土石料級配寬度，目前水槽沖刷試驗研究對象粒徑級差不大，一般小于4[28]，而堰塞壩壩料粗細顆粒混雜，級配范圍寬，從小于0.075 mm的黏性顆粒到直徑幾十厘米甚至數(shù)米的巨石均有分布[29]；再者從水流條件上，漫頂潰壩過程中，潰口水流具有強非恒定的特點，目前針對非恒定流的泥沙沖刷問題研究水流條件的設(shè)定與潰壩水流條件差異巨大[30]。因此，上述成果對于潰壩問題研究具有十分重要的借鑒意義，可否直接進行外延利用仍值得商榷，而考慮堰塞壩漫頂潰壩實際所開展的針對性土石料沖刷及輸沙機理試驗研究少之又少。

鑒于此，合理模擬漫頂潰決過程中潰口的水流條件，開展符合堰塞壩壩料級配范圍寬、非均勻性強等特征的土石料沖刷試驗，可為堰塞壩潰壩過程中潰口縱、橫向擴展機理研究以及潰壩數(shù)學模型的建立提供一定的理論借鑒。

1 試驗概況

1.1 非恒定流輸沙試驗系統(tǒng)

非恒定流輸沙試驗系統(tǒng)由試驗水槽、進口流量控制系統(tǒng)、水力要素測量系統(tǒng)及輸沙測量系統(tǒng)組成。

試驗水槽長600 cm，寬25 cm，高25 cm，水槽底坡保持5.5‰不變，水槽進口位置底部設(shè)置消能防沖的玻璃珠，水流從進口位置流入水槽后，經(jīng)過兩道整流格柵進入試驗段，最終在水槽末端，經(jīng)尾門流出至水箱。

進口流量控制系統(tǒng)由電磁流量計、直行程電動調(diào)節(jié)閥、電動執(zhí)行器及工控機組成。試驗前對流量控制系統(tǒng)進行率定。試驗過程中，通過在工控機中分時步輸入流量過程曲線，可以在水槽入口前池輸出滿足試驗工況要求的非恒定水流。

水力要素測量系統(tǒng)由沿程布置的3臺自動水位儀及高速攝像機構(gòu)成，水位儀可對試驗中水位變化過程進行實時測量。攝像機采樣頻率為20～200 Hz，分辨率1280×1024，通過對泥沙灰度圖像進行閾值分割處理，可識別泥沙顆粒，判斷運動泥沙顆粒的組成。

輸沙測量系統(tǒng)由接沙漏斗、集沙池及電子天平組成，接沙漏斗及集沙池位于水槽尾門前端，用于收集試驗過程中起動并被輸移至下游的土石顆粒，電子天平可對其進行稱重。

試驗過程中，鋪沙段長200 cm，鋪沙厚度7.5 cm，上下游坡比1∶1，鋪沙段距水槽進水口180 cm，距水位尾門140 cm。試驗水槽布置情況如圖1所示。

1.2 試驗條件

試驗用土石料共設(shè)計6組，包括5組非均勻沙和1組均勻沙。在非均勻土石料級配選擇時，重點考慮堰塞壩壩料的寬級配特性，參考唐家山堰塞壩壩體9個鉆孔所得壩料級配[31]，在此基礎(chǔ)上利用等效替代的方法，根據(jù)水槽內(nèi)部有效尺寸，控制土石料最大粒徑分別為20，37.5，53，75 mm，黏粒含量保持不變，得到1～4號非均勻沙試樣顆粒級配。此外，在1號非均勻沙級配基礎(chǔ)上，控制最大粒徑，將黏粒部分等量替換為無黏性砂土部分，獲得無黏性沙樣(5號非均勻沙)作為對照組，以分析土石料中黏粒對推移質(zhì)輸移規(guī)律的影響。6號均勻沙則以3號非均勻沙的中值粒徑d50(5 mm)作為平均粒徑，選擇天然均勻礫石作為試驗沙樣。試驗所用非均勻土石料及原型壩料級配曲線如圖2所示，進行土石料篩分得到如圖3所示各粒組沙樣，根據(jù)級配曲線確定各粒組含量進行試驗土石料的制備，并按照干密度ρd=1.59 g/cm3進行鋪沙段試驗沙的鋪設(shè)。

圖2 試驗土石料級配曲線Fig.2 Gravel grading curves

圖3 各粒組土樣Fig.3 Samples of each grain group

本次試驗設(shè)計試驗沙級配范圍較寬，根據(jù)唐家山堰塞壩泄流結(jié)束殘留壩體的粒徑級配，確定試驗土石料最大起動粒徑為d70，根據(jù)1號試驗沙d70數(shù)據(jù)，采用張瑞瑾[32]泥沙起動流速計算公式計算獲得對應粒徑泥沙起動流速。結(jié)合前期水槽水位流量率定結(jié)果確定非恒定流流量A最大流量為31.5 L/s。為保持水流的非恒定特征，在唐家山堰塞壩泄流過程流量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上(見圖4)，根據(jù)流量峰值進行了相應的縮尺處理，保持流量過程水力參數(shù)波形不變，進而得到試驗入流流量A的流量過程曲線。另外，增加4組最大控制流量35.8，40.1，44.4，48.8 L/s，采用相同的縮尺處理方法獲得流量B、C、D、E作為本次試驗水流輸入條件，如圖5所示。此外，選擇流量E的平均流量作為對照組恒定流F的輸入流量。

圖4 唐家山堰塞壩潰口實測流量過程Fig.4 Measured discharge process of Tangjiashan barrier dam

圖5 試驗入流流量過程Fig.5 Inflow process in test

前人針對非恒定水流的量化指標開展過一系列研究工作，根據(jù)馬愛興等[33]提出的無量綱非恒定強度參數(shù)計算方法(公式1)可計算得到本次試驗所用沖刷水流的非恒定強度如表1所列。

(1)

式中：P為無量綱非恒定強度參數(shù)，B為水槽寬度，Tr為非恒定流漲水期歷時，Qp為峰流流量，Qb為基流流量，hp為峰流水深，hb為基流水深。

表1 試驗水流非恒定強度

試驗過程中為了防止尾門格柵回水形成反射波對入流水力要素產(chǎn)生影響，水槽下游尾門打開保持敞泄狀態(tài)。試驗過程中連續(xù)采集床面顆粒運動圖像，并針對土石料沖刷過程的輸沙量值進行監(jiān)測，每組試驗結(jié)束后，對接沙漏斗中的泥沙進行烘干、篩分、稱重，獲得推移質(zhì)級配曲線，以研究鋪沙段沙樣各粒組沖刷輸移量值。

此外需要特別指出的是，本次試驗并非對唐家山堰塞壩泄流除險過程進行模擬，僅在水流入流條件及試驗土石料的選擇上對唐家山堰塞壩泄流實際工況進行參考。

2 漫壩水流條件下土石料輸移運動特征

2.1 寬級配土石料沖刷輸移過程

選擇4號非均勻沙及非恒定流量A開展水槽沖刷試驗研究。水槽側(cè)面的高速攝像機對泥沙沖刷輸移過程進行實時圖像采集，前池水位上升至鋪沙段土石料頂部高程作為沖刷開始的零時刻，截取此后不同時刻沖刷過程圖像，得到如圖6所示寬級配土石料沖刷發(fā)展過程。

分析該過程發(fā)現(xiàn)，寬級配土石料沖刷開始階段，滿溢水流經(jīng)過鋪沙段后存在水跌，表層細顆粒即被水流挾帶輸移至下游，床面表層快速粗化，沖刷水流行進淹沒整個鋪沙段后，下游端無法維持原有邊坡，隨即發(fā)生垮塌，形成13.3°坡角后短時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

沖刷開始5 min內(nèi)，入流流量由0～2.7 L/s遞增，床面表層細粒(<1 mm)持續(xù)沖刷至下游水槽，靠近鋪沙段尾端粒徑0.5～1 mm土石料在水流沖刷作用下以滑動或滾動的形式向下游運動，運動一段距離后，回落至床面，在水槽下游形成淤積。

沖刷發(fā)展至10 min時，水流流量2.7～7.2 L/s，時段內(nèi)平均Fr=3.74，水流為急流狀態(tài)。鋪沙段表層粒組(<13 mm)進一步起動，其中粒徑8～13 mm粒組運動形式以滾動為主，床面粗化程度進一步增加，而鋪沙段高程基本保持不變。該階段床面粒徑大于37.5 mm的礫石逐漸暴露，且受到大粒徑礫石的遮蔽作用，其上游土石體沖刷強度較低，上游部分已起動細顆粒淤積于此，礫石下游形成反向旋流，對土石體掏刷程度較高。

15 min時流量進一步增加(7.2～28.4 L/s)，時段內(nèi)平均Fr=3.77，大粒徑礫石(15～20 mm)在下游細粒土石體不斷被掏刷后失穩(wěn)，由此導致其上游土石體遮蔽關(guān)系發(fā)生變化，原有細粒隨即起動并輸移至下游，主要運動形式以躍移為主。

20 min時水流流量達到峰值31.1 L/s，F(xiàn)r=3.78，該階段床面泥沙以躍移質(zhì)為主，泥沙升離床面后，與速度較高的水流相遇，并被挾帶前進，僅部分粗顆粒(20～37.5 L/s)仍以滑動或滾動的形式沿床面運動。該階段大粒徑礫石猝發(fā)性起動，且運動一段距離后停止，運動形式以滑動為主。

20 min后進入落水期，床面細粒被進一步?jīng)_刷，粒徑大于37.5 mm的粗顆粒在該階段未能起動，床面粗化速度減緩，且床面性狀受粗顆粒分布位置影響明顯。

2.2 均勻沙沖刷輸移過程

選擇6號均勻沙及非恒定流量A開展水槽沖刷試驗研究。試驗過程中于水槽側(cè)面實時連續(xù)采集圖像視頻。由于均勻沙透水性較強，試驗開始后上游側(cè)供水，鋪沙段內(nèi)部形成一傾角穩(wěn)定(4.4°)的浸潤線由上游向下游發(fā)展，因此，鋪沙段內(nèi)部滲透水流先于漫溢水流到達鋪沙段下游端坡角。選擇滲透水流到達下游端作為0時刻開始計時，截取不同時刻的沖刷過程圖像，得到如圖7所示均勻沙沖刷發(fā)展過程。

分析該過程發(fā)現(xiàn)，開始階段水流行進漫過鋪沙段后存在水跌，下游坡角位置土石顆粒隨即被沖刷剝離原始位置，以滑動或滾動的形式沿床面運動。沖刷開始后的100 s內(nèi)，由于失去坡角的支擋作用，下游坡發(fā)生連續(xù)垮塌形成23.6°的坡角。該階段水流由0～2.0 mL/s逐漸增加，流量較小且鋪沙段床面阻力較大，床面位置土石顆粒未能起動，沖刷發(fā)展過程以坡角掏刷及下游坡連續(xù)性垮塌為主。隨后，邊坡沖刷過程進入溯源沖刷階段，沖刷過程沿表層向上游發(fā)展，并進一步削減鋪沙段下游坡角。待坡角削減至2.8°時，鋪沙段床面開始形成沙壟，沙壟波長19.6 cm，沙壟背水面由于受到漩渦的推擋，坡角略大于迎水面。沖刷發(fā)展至10 min時，流量峰值7.2 L/s，水槽流速持續(xù)增大，此時的床面形成迎水面與背水面外形對稱的駐波，駐波波長23.1 cm。15 min后，床面形成逆行沙波，沙波向上游移動速度為0.87 cm/s。20 min后水流流量達到峰值，床面被進一步掏刷，床面高度逐漸降低，沙波消失。

3 土石料級配寬度對沖刷過程的影響

3.1 沖刷量

分別選擇非恒定流A和非恒定流E以及1～6號試樣開展沖刷試驗。試驗結(jié)束后對水槽下游集沙池中土石顆粒進行烘干稱重，分別得到兩種水流條件下各組試樣沖刷量如圖8所示。

圖8 級配寬度對沖刷量的影響Fig.8 Influence of gradation width on scouring amount

分析兩種水流條件下不同級配寬度試樣沖刷過程發(fā)現(xiàn)：對于不同的水流非恒定強度，含黏粒土石料(1號)沖刷強度略高于無黏性土石料(5號)，對于水流非恒定強度較弱的情況，土石料黏粒含量對沖刷率的影響相對明顯，而在強非恒定流沖刷條件下，土石料是否含有黏性顆粒對沖刷率的影響相對較小。此外，土石料的級配寬度受水流非恒定強度的影響，即在弱非恒定流沖刷條件下，隨著土石料級配寬度不斷增加，其抗沖蝕性能不斷增強，然而對于強非恒定流，土石料級配寬度不斷增加，其抗沖蝕性能不斷降低，沖刷率反而增加。分析原因，由于寬級配土石料床面顆粒是否起動取決于兩種作用：① 粗顆粒對細顆粒的遮蔽、包圍作用，這種作用不利于床面顆粒起動；② 寬級配土石料床面紊動渦體較多，床面水流紊動作用有利于床面土石顆粒起動輸移。因此，寬級配土石料床面顆粒起動與否取決于哪種作用更占優(yōu)勢。弱非恒定流條件下，寬級配土石料中粗顆粒對細顆粒的遮蔽、包圍作用占優(yōu)勢，顆粒起動更加困難；而強非恒定流條件下，床面近底水流紊動強度高，土石顆粒被帶離床面并輸移至下游概率更高。因此，強非恒定流條件下，寬級配土石料抗沖性能相對較弱。

3.2 沖刷土石料級配

選擇非恒定流E及1～5號試樣開展沖刷試驗。試驗結(jié)束后，將集沙池中土石料收集烘干并進行篩分處理，得到非恒定流E作用下不同級配土石料試樣及沖刷料的級配如圖9所示。

圖9 試樣及沖刷料的級配曲線Fig.9 Grading curves of samples and scour material

不同級配寬度的土石料在非恒定流E沖刷下，體現(xiàn)出不同的沖刷特性。從圖9可知，隨著級配寬度的增加，沖刷料級配曲線較試樣級配曲線沿向細粒徑方向平移更多，說明隨著土石料顆粒級配寬度的增加，土石料粗化程度不斷增加。此外隨著級配寬度的增加，沖刷料細顆粒的含量不斷增加，由此說明，在強非恒定流沖刷條件下，隨著級配寬度的增加，細顆粒更容易被帶離床面并沖刷至下游。換言之，強非恒定流沖刷條件下，寬級配土石料抗沖蝕性能相對較弱。統(tǒng)計各個粒組沖蝕質(zhì)量與該粒組原質(zhì)量之比如表2所列。

表2 各粒組沖蝕質(zhì)量比

從表2可以看出，強非恒定流沖刷作用下，寬級配土石料中粗顆粒可啟動的前提下，細顆粒(<5 mm)更容易被掏刷并被沖刷至下游，寬級配土石料細粒組沖刷質(zhì)量比高于級配較窄的土石料。

此外，值得注意的是，按照初始試驗水流條件設(shè)置原則，1號試樣中粒徑大于d70的顆粒不會起動，然而對沖刷料進行級配分析可以看出，1號試樣中所有顆粒均起動并被沖至下游。由此可以看出，恒定流條件下的泥沙起動流速計算公式并不適用于非恒定流條件，且非恒定流條件下的沖刷強度要大于恒定流。

4 水流條件對寬級配土石料沖刷過程的影響

4.1 沖刷量

分別選擇2號和3號非均勻沙開展不同水流條件下的沖刷試驗。試驗結(jié)束后對水槽下游集沙池中土石料顆粒進行烘干稱重，分別得到兩種土石料在不同水流條件下的沖刷情況如圖10所示。

從圖10可以看出，對于寬級配土石料2號和3號在不同水流條件下的沖刷規(guī)律較為一致。隨著水流非恒定強度的增加，土石料沖刷強度整體呈現(xiàn)增強的趨勢，而隨著級配寬度的增加該趨勢相對減弱。此外，通過圖10可看出，相同的土石料級配條件下，與恒定水流(流量F)相比，非恒定流作用下的寬級配土石料沖刷強度明顯較強，且非恒定流條件下寬級配土石料沖刷量更大。相同工況下的恒定水流沖刷強度較弱，沖刷量較小，堆(淤)積程度較高，與堰塞壩潰壩實際存在差異。該結(jié)果與3.2節(jié)所有泥沙顆粒均能起動的結(jié)論相吻合，也進一步印證了關(guān)于強非恒定流沖刷強度要大于恒定流的結(jié)論。

圖10 水流條件對沖刷量的影響Fig.10 Influence of flow condition on scouring amount

4.2 鋪沙段沿程沖淤特征

選擇非恒定流C、E和F及土石料2號、4號開展沖刷試驗。沖刷結(jié)束后，對鋪沙段不同斷面高程變化情況進行記錄，以鋪沙段上游坡腳位置作為水平位置的起始點，以水流方向作為水平位置的正方向，可得到鋪沙段沿程沖淤狀況如圖11所示。

由圖11可以看出，對于2號土石料，在非恒定流C條件下，最大沖刷深度為1.6 cm，出現(xiàn)在水平位置140 cm處，而最大淤積厚度為1.6 cm，水平位置為215 cm處。在非恒定流E條件下，2號土石料的最大沖刷深度為1.5 cm，出現(xiàn)在水平位置110 cm處，而最大淤積厚度為2.1 cm，出現(xiàn)在水平位置185 cm處。對于4號土石料而言，在非恒定流C作用下，最大沖刷深度為0.4 cm，對應水平位置為200 cm處，最大淤積厚度為1.5 cm，出現(xiàn)在水平位置215 cm處。在非恒定流E作用下，最大沖刷深度為0.9 cm，出現(xiàn)在水平位置155 cm處，最大淤積厚度為1.4 cm，出現(xiàn)在水平位置275 cm處。統(tǒng)計上述寬級配料沖淤結(jié)果可得表3數(shù)據(jù)。

表3 鋪沙段沿程沖淤分析

通過分析不同水流條件下寬級配土石料的沖淤特征可以看出，寬級配土石料存在溯源沖刷，沖刷深度較高的位置大致分布于鋪沙段的中下游，而泥沙的淤積則主要出現(xiàn)在鋪沙段后位置。此外，非恒定流條件下泥沙的沖淤水平明顯要高于恒定水流條件。分析原因主要由于非恒定水流漲水階段上游來水量逐漸增加，形成較大的水頭差，流量增量較大且增速較快，使得相同級配條件下，鋪沙段泥沙更容易被帶離床面發(fā)生起動，宏觀上表現(xiàn)為非恒定水流的強沖刷特性。

5 結(jié)論及討論

本文通過對漫壩水流條件下的寬級配土石料推移質(zhì)的沖刷輸移過程進行物理模擬，主要得到如下結(jié)論。

(1) 土石料沖刷過程中下游沖刷強度遠大于上游，大顆粒粗顆粒主要堆積于上游區(qū)域，與沖刷結(jié)束后的淤積區(qū)域位置較為一致。

(2) 寬級配土石料沖刷過程中以沖刷坑的形成、擴展、移動等形式發(fā)展。整個沖刷過程受床面粗顆粒間歇性、陣發(fā)性起動的影響，沖刷過程不連續(xù)，而均勻沙沖刷發(fā)展過程中，初期以坡角連續(xù)性垮塌破壞為主，后期主要表現(xiàn)為表層溯源沖刷。

(3) 弱非恒定流條件下，寬級配土石料中大顆粒的遮蔽效應明顯，抗沖性能較好，而強非恒定流條件下，水流對寬級配土石料中細顆粒掏刷更為劇烈，由此引起粗顆粒背水面臨空起動，遮蔽關(guān)系的變化引起細顆粒被進一步?jīng)_刷，抗沖性能較弱。

(4) 由于鋪沙段下游沖刷強度高于上游，床面易形成傾向下游的坡面，且隨著溯源沖刷的開始，坡面傾角逐漸減小，而堰塞壩順河向堆積范圍一般較長，潰口細長，在進行潰壩計算時應當考慮潰口底面坡率的變化，否則計算結(jié)果偏保守，潰口流量峰值偏小，峰現(xiàn)時間偏晚。

(5) 非恒定流條件下的沖刷強度大于恒定流條件，因此基于恒定水流條件所建立的推移質(zhì)輸沙率公式并不適用于漫頂潰壩中的潰口發(fā)展過程計算。

除此之外，非恒定流條件下的寬級配土石料沖刷機理十分復雜，要清楚揭示其沖刷規(guī)律并應用于寬級配堰塞壩漫頂潰壩過程中的潰口泥沙輸移研究，仍然有必要開展以下深入研究。

(1) 對河流中運動的泥沙而言，推移質(zhì)的數(shù)量一般都比懸移質(zhì)的數(shù)量少，而潰口的縱橫向發(fā)展過程是推移質(zhì)及懸移質(zhì)共同作用的結(jié)果。分別針對漫壩水流條件下的推移質(zhì)、懸移質(zhì)輸移運動規(guī)律及計算方法開展研究，對于提高潰口發(fā)展過程計算精度具有實際意義。

(2) 非恒定水流是一個波動過程，泄水波的次數(shù)對寬級配土石料輸沙率存在一定程度的影響，而洪水潰壩過程可理解為單個泄水波，其數(shù)值具有很大的波動性。因此，有必要通過增加試驗組次及更多的平行試驗，針對單個泄水波影響下的潰口擴展機理進行更為一般性的討論。

(3) 對土石料級配寬度的合理量化，是定量研究土石料級配寬度對泥沙顆粒起動、輸移計算的前提。目前土石料級配寬度的量化方法相對較少，甚至土石料何為寬級配也無定量的規(guī)定，僅早年部分學者在非均勻床沙、推移質(zhì)泥沙的級配曲線數(shù)學表達方法方面開展過一些研究工作[34-36]，土石料級配寬度不僅僅是大小粒徑之比(差)，不同的級配曲線形狀同樣使其在不同的方面體現(xiàn)出不同的性能和規(guī)律，如沖蝕特性、滲透特性、壓縮特性等。因此有必要進一步開展機理研究，探索土石料級配寬度量化表征方法。