洪水中汽车稳定性的理论分析及试验研究

摘要：

【摘要】随着全球气候条件的变化和城市化进程的不断加快,由暴雨引起的城市洪水频繁发生。停在路面上的汽车在洪水中容易被冲走,并有可能对周边行人和基础设施等造成严重损害。因此有必要对洪水中汽车的稳定性进行理论分析与模型试验研究。本文首先分析了洪水中部分淹没状态下汽车的受力情况,采用基于泥沙起动理论推导出洪水中汽车的起动流速公式;然后选用两款模型小车(大小两种比尺),在遵循相似理论的条件下,在水槽中进行了一系列的汽车起动试验;采用大比尺模型小车的试验结果率定公式中的两个关键参数,并用公式计算出原型车辆在不同水深下的起动流速。最后采用小比尺模型小车的试验结果,根据比尺关系计算出原型汽车的起动流速,与公式计算值符合较好。研究结果表明:来流水深越大,部分淹没下汽车的起动流速越小;在相同来流水深条件下,当水流流向正对于侧面时比正对于头部时汽车更容易起动。
【关键词】洪水中汽车；车辆稳定性；起动流速；理论分析；试验研究；
【基金】高等学校博士学科点专项科研基金课题(20120141110011);国家自然科学基金面上项目(51079103)

引言：

【引言】近年来，随着全球气候条件的变化和城市化进程的不断加快，由暴雨引起的城市洪水频繁发生。停在路面上或正在行驶的汽车，在洪水的作用下很容易失去稳定。失稳的车辆有可能造成不同程度的灾害，如直接威胁乘客和行人的生命安全; 冲撞桥墩、电线杆等建筑物; 堵塞桥洞、涵洞，影响过流能力; 冲入河道、海港，增加溃堤风险等［1］。因此洪水中失稳的汽车可能会对周边行人或基础设施造成直接或间接的危害。当前我国汽车保有量不断增加，而由局部强降雨引起的城市洪水经常发生，因此有必要对洪水中汽车的稳定性问题进行研究，所得研究成果可为城市防洪减灾、城市规划等提供科学依据。

作者：

肖宣炜；夏军强；舒彩文；陈一明

作者单位：

武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室；