库岸滑坡涌浪首浪高度试验研究

滑坡体的几何特征以及滑坡发生的空间特征直接影响滑坡入水时涌浪的产生及其传播情况,而首浪高度是滑坡涌浪灾害评估的重要指标。为探究各滑坡特征因素对首浪高度的影响规律,使用弯曲河道型水库物理模型进行了试验研究。分析滑坡涌浪的影响因素,利用正交试验法拟定试验方案测得首浪高度数据,然后对试验结果进行方差和极差分析,再结合已有计算公式得到首浪高度的无量纲计算公式,采用多元线性回归方法分别进行线性函数、幂函数、指数函数的公式拟合,并以龚家方滑坡为例验证了公式的准确性。结果表明:河道水深和滑坡体厚度对首浪高度影响最为显著;幂函数形式的首浪高度经验公式拟合程度最好;将滑坡体形状概化为偏长形的长方体时,运用经验公式计算的结果更为准确。研究成果可供滑坡涌浪灾害治理及预防研究参考。     

乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究

在对乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪水力模型试验和有关文献的滑坡涌浪浪高、涌浪波传播及反射计算方法分析的基础上,结合乐昌峡库区的特点,对狭窄河道库区的滑坡涌浪初始浪高计算及其对岸山坡涌浪爬高计算方法的边界条件进行了探讨,该文的计算结果与模型试验成果较吻合。     

库岸滑坡涌浪首浪高度计算方法研究

库岸滑坡涌浪不仅威胁航行船只的安全,还可能冲毁库区内的水工建筑物,有必要对其展开系统研究。而确定涌浪首浪高度是研究库岸滑坡涌浪的首要问题。通过对影响首浪相对高度因素的无量纲化处理,获知滑坡体入水的相对Froude数、滑坡体的相对高度和滑坡入水角度是影响首浪相对高度的主要因素;同时运用微波的波能理论和机械能守恒理论推导出一项新的首浪高度理论计算式,再利用滑坡涌浪模型试验数据对计算式进行拟合,并考虑计算式的实际运用和推广,最终得到一种计算库岸滑坡涌浪首浪高度的新方法。可为库区滑坡涌浪灾害提供预测基础。     

滑坡涌浪对坝面冲击压力的影响因素研究

库区边坡在强震、暴雨等作用下发生的滑坡失稳破坏会对挡水大坝形成巨大的涌浪冲击作用。本文针对库区滑坡涌浪对坝面的冲击压力问题,采用光滑粒子水动力学(SPH)方法研究了涌浪生成传播过程以及坝面涌浪冲击压力的分布形式,分析了滑坡体宽度、入水速度以及库区水深等因素对滑坡涌浪波高、坝面冲击压力的影响。结果表明,随着滑坡体宽度的增加,最大浪高降低,但是稳定波高增加,坝面冲击压力增大;随着滑坡入水速度的增加,波浪高度增加,但当入水速度增加到一定程度后,坝面冲击压力变化不明显;随着库区水深的增加,首浪高度降低,坝面最大冲击压力以及距离水面的相对作用位置基本不变。     

澜沧江某库区滑坡涌浪物理模型试验

为研究水库滑坡涌浪特征及传播规律,以澜沧江某水电站上游河道为模型,采用正交试验方法设计试验组次,制定了包括滑坡体规模、入水速度、水深、河面宽度的影响因素的试验方案,采用试验控制系统、量测系统开展了滑坡涌浪三维物理模型试验;以量纲分析为基础,借鉴了潘家铮涌浪公式的相关物理量结合方法,基于试验数据,采用多元回归分析法给出了最大首浪经验公式并拟合出了沿程传播浪的回归方程。结果表明:试验拟合推导的方程预测梅里石4^#滑坡在不同失稳工况下最大首浪高度为90.37 m;坝前涌浪高度最大值为15.09 m。其成果可为滑坡体涌浪灾害预警及水电大坝安全保障提供依据。     

乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪影响研究

鹅公带滑坡体位于乐昌峡水库库区上游约1.3 km的右岸侧,库区河道狭窄,滑坡涌浪会对库区岸坡和挡水大坝等产生明显不利的影响。根据鹅公带滑坡体分布的特点,对其滑坡涌浪影响进行水力模型试验,模拟了滑坡体的下滑过程和滑坡速度,对滑坡涌浪的浪高、漫坝涌浪水量、挡水大坝的涌浪动水压强等特性进行分析,成果可供工程设计和运行参考。     

某水电站边坡失稳涌浪计算分析

边坡失稳滑坡高速入水激起的涌浪直接威胁到大坝的安全。运用潘家铮滑速和涌浪计算方法,预测滑坡体在各种工况下的滑动速度、滑坡涌浪初始最大浪高和对岸及下游坝址点涌浪高度。计算结果为边坡治理工作提供了科学依据。并对潘家铮法在具体工程应用中提出了几点探讨意见。     

某水库高位散体滑坡下滑速度分析

水库滑坡涌浪是水库运行中面临的重要的灾害类型,对涌浪灾害的预测需先进行滑坡体的下滑速度分析。以某水库高位散体滑坡体为例,分别利用传统经验公式法和离散单元法(DEM)对滑坡体下滑速度进行了分析计算。结果表明,传统方法计算散体滑坡下滑速度具有局限性,DEM法计算得到不同时刻滑坡体变形破坏过程及DEM球形颗粒速度,在重力作用下失稳物质在滑坡启动时速度不大,在基岩坡面运动过程中速度不断增大,最终入水速度最大约40 m/s左右。DEM法分析滑坡变形破坏过程与滑坡体失稳运动过程定性分析基本一致,对于高位散体滑坡灾害过程分析具有优势,可以为同类工程问题提供良好的借鉴。     

滑坡涌浪近远场划分及其水波特性分析

滑坡涌浪是一种危害较大的次生灾害,会对人民的生命财产安全造成重大威胁。为探究滑坡涌浪在不同场域的涌浪水波特性,及时发现危害并采取防范措施,对滑坡涌浪全程进行数值模拟。通过CFD软件FLOW-3D建立滑坡涌浪数值模型,并将其模拟精度与有效性,与经典滑坡涌浪试验进行验证。对比结果表明数值模拟涌浪首浪高度与物理模型试验结果一致性较好,数值模拟能反映滑坡涌浪传播的整个过程。基于数值模型,制定关于滑坡体密度、滑坡体体积及滑坡体初始入水特征的27组数值模拟试验。结果表明:近场涌浪回弹及首波波谷出现时间与滑坡体密度呈负相关;近场涌浪首波势能占全程涌浪势能的70%左右;远场涌浪周期约为滑坡体水下运动时间的2倍;通过涌浪势能给出了特定条件下距滑坡体入水点22 m处为远场涌浪波起始位置。研究成果为滑坡涌浪灾害的预警和防治提供一定的参考,可避免发生更大灾害,减少损失。     

滑坡体滑速涌浪预测

预测了某滑坡的滑速涌浪问题,分别采用能量法和潘家铮法,应用美国土木工程学会建议计算公式和潘家铮计算公式对最大涌浪值进行计算,并根据水库区工程地质条件进行评价。结果表明滑坡体的滑动不会对水库及库区居民产生大的影响。     

滑坡涌浪影响下船舶安全锚泊范围试验研究

由于水库蓄水水位的变化,库区时常发生山体滑坡,滑坡涌浪作用于锚泊船舶时可能会使船舶的锚链拉断,造成较大灾害。为研究滑坡涌浪传播特性和降低涌浪对船舶造成的损害,通过岩体滑坡涌浪概化模型试验,并基于多元线性回归分析方法,得到了首浪高度、涌浪高度衰减系数和最大锚链拉力的经验公式,进而推导出静水中船舶安全锚泊限制范围的计算公式。上述公式的确定,可为制定滑坡地点附近锚泊船舶的安全避险措施和预测滑坡涌浪产生的破坏范围提供依据。      

滑坡涌浪首浪高度试验研究

为研究滑坡涌浪的形成与传播规律,采用正交试验方法设计试验组次,针对整体滑坡体与散体滑坡体进行了滑坡涌浪物理模型试验研究;通过极差分析与方差分析得到了首浪高度随各因素的变化规律;通过量纲分析与回归分析给出了整体滑坡体的首浪高度经验公式,并与散体滑坡体首浪高度经验公式进行了比较。研究成果可为滑坡体的致灾预测预警提供科学依据。     

窄深河谷库岸滑坡坝前涌浪特性及浪高影响因素

为研究窄深河谷中近坝库区发生整体大方量失稳时次生涌浪在坝前区域的涌浪特性及影响因素,依托1:100物理模型开展窄深河谷近坝库区滑坡涌浪模型试验,研究坝前区域有较大越浪风险的坝肩测点的首浪高度和最大浪高,重点对比分析入水方量、入水速度对首浪高度和最大浪高的影响规律;并以量纲分析为基础,通过非线性回归分析得到坝肩位置的浪高预测公式。结果表明：坝前各点涌浪变化趋势相近,坝前区域的最大浪高几乎都出现在右坝肩的位置,具有更大的翻坝风险;在试验工况范围内,首浪高度随入水方量的增加有明显增加;滑块方量比入水速度对浪高的影响更大,且首浪高度比最大浪高对方量变化、入水速度变化的敏感性更高;坝前区域右坝肩的首浪高度、最大浪高对滑块宽度(方量)变化的平均敏感度系数分别为0.858、0.358,对入水速度变化的平均敏感度系数分别为0.217、0.115。依据试验成果拟合的浪高预测公式：首浪高度预测一致性较好,其预测误差低于3%;最大浪高波动随机性较大,预测误差小于15%。     

泗渡河水库库区滑坡涌浪计算及其影响分析

随着水库库区滑坡现象的增多和滑坡带来损失的增加，部分省要求对新建水库进行防洪影响评价时需进行滑坡涌浪计算及其影响分析。通过对湖北省巴东县泗渡河水库库区的一处崩塌堆积体和库尾的一处滑坡体，在水库建成蓄水条件下进行滑坡涌浪计算，分析了滑坡涌浪对水库大坝及其它建筑物的影响。计算和分析结果表明，滑坡时对水库两岸防洪无不利影响，虽水库大坝最高涌浪为1.0m，但仅超过校核洪水标准情况下的安全超高（0.97m）0.03m，故大坝是安全的。     

基于物理模型试验的库区岩质滑坡涌浪爬高研究

库区滑坡涌浪会对附近岸坡造成不利影响,可能引发次生灾害。以岩质滑坡涌浪对岸坡的影响演变过程为研究对象,建立了相似比1∶70的三峡库区典型河道滑坡涌浪的三维地质力学模型,研究了滑坡体宽度、厚度、滑面倾角等27组不同组合工况下的滑坡涌浪爬高规律,提出了适用于岩质滑坡涌浪爬高估算公式。结果表明,涌浪爬高随着滑坡体宽度、厚度、滑面倾角增大而呈现不同幅度的增加,滑坡体宽度对涌浪爬高的影响最为显著,其次为滑坡体厚度和滑面倾角;现有波浪爬高估算公式结果与岩质滑坡模型试验值存在较大差异,在试验基础上,提出了有关相对水深、波坦和岸坡角度的波浪爬高的估算公式,为库区岩质滑坡涌浪爬高估算提供理论基础。     

V形河谷滑坡最大冲击波面高度估计

提出一种计算V形河谷滑坡冲击波浪最大波面高度的经验公式。运用Flow-3D软件建立V形河谷滑坡冲击波浪传播的数值模型,开展96种工况的数值模拟试验,分析滑坡体的入水速度、入水体积、水下滑行时长以及滑坡角度和对岸爬坡角度对最大波浪高度的影响,并回归分析获得最大波面高度的拟合公式。新公式用于估计龚家坊滑坡产生的最大冲击波面高度,计算结果与物理模型试验值吻合。     

滑坡涌浪传播及翻坝过程数值模拟

将滑坡体概化为滑块,并给定其水下运动规律,利用UDF自定义函数对Fluent进行二次开发,模拟了滑块入水产生的涌浪性质,并分析了涌浪首浪传播及翻坝过程。仿真结果表明:若将滑坡概化为滑块,在给定水下运动形式下,产生的涌浪性质与孤立波类似,即涌浪只影响水面以下一定范围,对水底影响不大;涌浪顺水流方向的运动对动压起主要贡献;首浪在传播过程中涌浪波幅会减小而波宽会增大,且波高沿着传播方向其衰减速率在逐渐变小;滑块排挤的库区水体体积小于自身体积;小体积的滑坡对大库容的水库影响程度很小。对比分析不同体积滑坡激发涌浪翻坝的过程发现,滑块体积越大,激发的涌浪传播速度越快,高度越高,形成的翻坝流量越大,对下游的危害性越大。     

库区滑坡涌浪试验研究综述

在对库区滑坡涌浪资料统计和分析的基础上,概述了库区滑坡涌浪典型实例及其危害。深入研究了已有的滑坡涌浪模拟技术和计算方法,并进行了分析评价。由于滑坡产生的涌浪特征与滑坡体本身的几何参数、运动方式、滑坡角度等众多因素有关,且不是单纯的线性关系,因此,从整体能量的角度考虑,提出了库区滑坡涌浪的实验室分类模拟方法。可为滑坡涌浪物理模型试验提供系统和完整的技术支撑。     

窄深河谷近坝库岸滑坡涌浪特性及传播规律

大比尺水工模型试验可获得更接近原型的相似现象,对窄深河谷近坝库区可能发生的整体大体积滑坡工况进行试验研究,结合三维数值模型分析滑坡次生涌浪的产生、传播和消散特性。研究结果表明:数值模型计算的浪高、相位与试验结果基本一致,库区涌浪类型属于有限水深波,波能沿水深方向均有分布;涌浪产生区附近非线性较强,受窄深地形影响,波高在传播过程中快速衰减,坝肩处涌浪叠加出现瞬时越浪;试验中涌浪近场波形只观测到弱非线性振荡波;试验范围内块体模型冲击动能转化率为2%~19%,滑块动能转化率与相对体积、相对厚度呈正相关,与滑块入水弗劳德数呈负相关;低频波受地形影响较大,在岸坡浅水区域出现波能的暂时集中,谱峰值增大,随时间推移库区水域高频波增多。对于窄深河谷中的大体积滑坡次生涌浪,尽管首浪波能受高陡边坡影响,传播至坝前时波高已明显削减,但坝前最大浪高往往由涌浪反射叠加形成,在首浪到达之后仍存在翻坝风险。     

基于浅水波方程的滑坡涌浪分析研究

随着水电工程的不断发展,库区滑坡稳定性及涌浪灾害链是影响水库安全运行的重要因素之一。同时,滑坡涌浪问题也一直以来是地质灾害领域研究的热点和难点问题之一。从二维浅水波方程基本理论出发,从滑坡动力学及入水产生涌浪全过程的数值模拟方法进行系统分析,并在此基础上以贵州省索风营水电站近坝库区的卞家寨滑坡潜在的涌浪过程进行模拟分析。基于野外地质勘探成果,构建滑坡体的三维地质结构模型及库区和大坝模型。通过数值计算分析,涌浪产生的洪水虽然产生漫坝,但是持续时间短、峰值较小,加之大坝为重力坝,因此对大坝不会造成严重的危害,对下游河道产生较大洪水灾害的可能性不大。