陡坎侵蚀是一种特殊的土体侵蚀现象，经常发生于粘性土堤坝漫溢溃决过程以及侵蚀沟发展过程中。本项目以河道流量、筑堤土体含水率和孔隙率为变量，在弯道水槽中开展了一系列粘性土堤防漫溢溃决试验，观察了溃口发展过程中的陡坎侵蚀形态、水-土相互作用方式；发现初始溃决时，背水侧坡脚最先发生侵蚀，陡坎形态可分为单台阶形式和多台阶形式；根据之前学者建立的基于溃决流量、陡坎高度以及土体抗侵蚀能力参数的陡坎后退速度计算公式以及试验中发现的土体粘聚力对陡坎侵蚀速度的重要影响，率定了公式中土体抗侵蚀能力参数与土体粘聚力的关系，率定之后的模型计算结果与之前学者得到的结果十分接近。针对陡坎下游河床可冲刷的情况，建立溢流水舌与冲刷坑内水流模拟模型，并通过试验实测数据进行验证；通过建立的模型，模拟了不同上游来流量、不同下游水位、不同壁面粗糙度以及不同冲刷坑形状条件下的陡坎水舌以及冲刷坑水流，研究了上述因素对冲刷坑内流态、紊动能以及壁面切应力分布的影响；发现冲刷坑内射流再附着点上游以及下游各出现一个最大壁面切应力，且下游的壁面切应力大于上游的壁面切应力，切应力最大值随流量、壁面粗糙度以及床面高程的增大以及下游水位的降低而增大；拟合得到最大壁面切应力的预测公式以及无量纲壁面切应力分布公式。建立了能够捕捉间断的水流数学模型，模拟水流漫溢越过陡坎时的水流流速沿程分布，分析陡坎侵蚀的形成机理。本项目相关研究成果可提高陡坎侵蚀预测精度，对复杂边界条件下水流特性的定量研究具有一定参考价值。 2100433B