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。     

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。     

基于FLUENT的狭长型水库滑坡涌浪研究

滑坡涌浪是水库库区岸坡岩土体失稳下滑冲击库区水体而产生波浪的现象。大规模的滑坡可使库区产生巨大的涌浪,传播至坝前甚至会翻越大坝造成坝体溃决,严重威胁下游城市居民生命财产安全。以长岭皮水库为例,采用FLUENT软件模拟其库尾渣土填埋场发生不同规模滑坡所激起的坝址处最大浪高,并与潘家铮方法、中国水科院经验公式法和美国土木工程协会推荐方法等经验公式的计算结果对比;分析了滑坡体入水横断面形态及入水角度对滑坡涌浪高度的影响,发现涌浪最大浪高与滑坡体入水临水面面积呈线性正相关,并与入水角度呈非线性先负相关后正相关;提出了滑坡涌浪不漫顶的滑坡体临界体积。不同滑坡工况下的计算结果可为长岭皮水库库尾滑坡涌浪灾害预防提供参考。     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

散体滑坡体首浪高度模型试验研究

为研究滑坡涌浪的形成与传播规律,采用正交试验设计方法设计了试验组次,进行了不同滑坡体体积、落差、受纳水体水深、滑动面倾角、散体粒径等因素条件下的滑坡涌浪物理模型试验研究。通过极差与方差分析,得到了首浪高度随各因素的变化规律;通过量纲与回归分析,给出了散体滑坡体的首浪高度经验公式。研究成果可为滑坡体的致灾预测预警提供科学依据。     

滑坡涌浪作用下系泊船舶安全试验研究

随着我国逐步加快在长江中上游山区河流的水利水电和港口航道工程建设,内河库港在滑坡涌浪作用下,如何保证船舶系泊安全成为一个极其关键的问题。为了提高滑坡涌浪对内河库港运行安全影响程度的认识,以江南沱口直立式高桩码头为依托,选择内河3 000 t甲板驳船为研究对象进行物理模型试验。深入分析了滑坡涌浪作用下系泊船舶系缆力和撞击能的影响因素,以及波高、水深等因素影响下系泊船舶系缆力和撞击能的变化规律。结合规范和试验数据,得出了涌浪作用下船舶系缆力和船舶撞击能的经验计算式,确定了滑坡涌浪对内河库港船舶系泊安全的影响程度,并提出了相应的对策和意见。     

水库滑坡涌浪爬坡特征试验研究

由滑坡引起的涌浪灾害不仅严重威胁航运安全,还会冲毁码头、大坝等水工建筑物并造成沿岸居民生命财产的损失。采用物理模型试验的方法对散粒体滑坡涌浪的爬坡特性开展了研究。试验结果表明：影响涌浪爬坡高度的主要因素有滑坡入水速度、滑坡体规模、滑动面倾角、水深、传播距离和爬坡角度等;当涌浪远场传播形态类似椭圆余弦波或孤立波时,涌浪爬坡高度较高,岸坡处水流紊动剧烈,涌浪对岸坡的破坏能力也最强。根据试验结果还建立了近岸坡处涌浪最大波幅计算模型,并结合经典波浪爬坡经验公式推导出了新滑坡涌浪爬坡高度计算公式。以长江新滩滑坡为例,验证了新涌浪爬坡高度计算公式的精度。研究结果能为实际工程中可能存在的滑坡涌浪爬坡灾害范围预测和涌浪避险方案制定等提供一定参考。     

考虑压脚措施下滑坡涌浪经验估算法对比研究

分别利用潘家铮方法和水科院经验公式法计算了雾江库岸滑坡体不同工况及压脚措施前后的滑坡涌浪高度,通过两种估算方法计算结果的对比,发现水科院经验公式法算出的涌浪高度远小于潘家铮法的计算结果,建议在进行滑坡涌浪估算时以潘家铮法作为主要的经验估计法,水科院经验公式法作为辅助方法。通过采取坡脚压脚措施前后计算结果的对比,发现坡脚压脚措施可有效降低涌浪高度,防治涌浪灾害。     

散体滑坡涌浪形成与传播的物理模拟试验研究

滑坡入水淹没率是影响滑坡涌浪生成和传播的重要因素。采用正交试验开展散体滑坡涌浪室内模拟试验研究,探讨了滑体规模、速度与水深条件对涌浪波形特征的影响。取得如下研究成果:①滑体完全入水激发涌浪,首浪具有较大波幅,波前平缓、波后较陡,且波形关于竖直和水平轴对称,呈“匍匐”态传播;未完全入水滑坡涌浪初始波峰明显,形态尖突,无明显波谷,波形关于竖直轴对称。②建立了基于单宽体积比R和弗劳德数Fr的波形分类方法,将涌浪分为类斯托克斯波、类椭圆余弦波(或类孤立波)和涌波3种波形,界定了基于R-Fr关系的波形边界方程。③构建了基于R参数的最大波幅预测模型,选取4个涌浪案例验证了模型的可靠性。研究结果对探究深水与浅水区滑坡涌浪的预测具有参考意义。     

基于分流比的复杂分汊河道滑坡涌浪远场传播计算方法

基于分汊河道的分流比理论,综合斜条分法和水阻力影响等经典滑速分析方法,提出一种适用于复杂分汊河道的涌浪远场传播计算方法。以雅砻江两河口水电站磨古倾倒滑坡体为例,考虑磨古倾倒滑坡体至两河口水电站坝前河道分汊的实际工况,应用所提出的方法分析两河口库区磨古倾倒滑坡体涌浪产生和传播特征,得到了二期蓄水位2785 m 工况下2 种典型滑坡滑动模式涌浪的初始浪高、坝前浪高及大坝爬高。结果表明:滑坡沿折断带滑动时滑坡涌浪至大坝浪高为9. 32 m;沿强弱倾倒分界面滑动时滑坡涌浪至大坝浪高为14. 73 m。     

三峡库区黑石板滑坡涌浪分析

自三峡工程建设以来,库区范围内发生多起滑坡涌浪,为了正确预防和制定涌浪减灾方案,需要预测滑坡涌浪所波及的范围、涌浪的高度、传播的速度、以及波浪爬高。为此,结合三峡库区秭归县水田坝乡黑石板滑坡实例,采用基于水波动力理论FAST模拟软件进行涌浪计算分析及预测。结果显示:175 m水位下,滑坡体滑移入江速度约5.56 m/s,最大涌浪高度为37.2 m,对岸最大爬高为36 m;涌浪主要危害区为吒溪河内,传播至长江及其他支流后涌浪高度最大不超过0.6 m;在滑坡河段2 km范围内泓深线附近涌浪从约12 m下降至3 m,该急剧衰减区是滑坡涌浪急剧作用区,对应位置为水田坝乡。研究表明,涌浪传播、衰减、浪高、爬高与水域深浅、沟谷微地形密切相关,因此根据海啸预警划分方法和涌浪计算结果,得到黑石板滑坡涌浪预警分区;尤其是通过淹没线与遥感影像叠加,得到了水田坝乡受直接威胁的建筑分布。