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。      

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。     

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。     

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。     

三峡库区白家包滑坡涌浪计算分析

对白家包滑坡稳定性及其涌浪灾害进行研究对三峡库区人民生命财产安全保护具有重要意义,将风险量化也可以有效反映滑坡灾害影响程度.通过美国土木工程师协会推荐的公式求解滑坡速度,建立数学模型求解滑坡涌浪传播浪高与传播距离,然后与水波动力学理论改进的FAST数值模拟软件结果进行对比分析.分析结果表明:库水位175 m工况下,滑坡...     

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。     

水库滑坡涌浪灾害的数值研究

应用一维数学模型、二维数学模型及混合数学模型,对水库滑坡涌浪灾害进行了分析研究。在此基础上研究了长江三峡库区的两个典型地段黄腊石滑坡及链子崖危岩体。结果表明：若滑坡一旦发生,都将对附近12 km左右范围内人民生命及财产造成相当严重的危害。     

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。     

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。     

基于改进PIV技术的库区滑坡涌浪试验研究

针对滑坡涌浪试验中内部运动场数据缺乏的问题,采用改进的粒子图像测速技术搭建滑坡涌浪试验平台,选取理想黏塑性材料卡波普作为滑坡材料,通过示踪粒子荧光染色技术对滑坡体和水体两相进行区分,实现了两相内部流态的同步观测,并解析出相应的速度场矢量图,进而基于速度场数据计算了入水滑坡体质量和平均速度的变化曲线,并分析了两相耦合过程中的动量变化过程线。研究结果表明滑坡和水体两相的动量变化趋势与滑坡体入水动量具有较高的相关性,可为两相耦合的动量转换机理理论研究提供更加复杂、多元的数据支撑。     

二维滑坡涌浪的SPH方法数值模拟

块体滑坡往往引起自由水面的剧烈变化,研究块体滑坡激发的水面波动一直是水利与海岸工程界非常感兴趣的问题。该文使用SPH方法（光滑质点水动力学）对水下块体下滑引起的自由表面水动力学过程进行了二维数值模拟,并将数值计算结果与试验数据作了对比,计算结果给出了块体下滑过程中,水体表面出现的二次卷破现象,以及在块体上方出现两个方向相反的旋涡,显示了SPH方法对处理块体下滑引起的自由表面大变形问题具有十分优越的特性。通过数值试验,文中还讨论了滑块下滑速度对自由表面破碎和形成的旋涡个数的影响。     

基于Herschel-Bulkley流变模型的滑坡涌浪数值模拟方法研究

山区水库滑坡涌浪灾害严重威胁库区航运、水工建筑物及沿岸城镇的安全,针对这类次生灾害进行预测和早期防范具有重要意义。滑坡冲击水体形成涌浪的动力过程十分复杂,对其进行准确模拟一直是近年来的研究热点。本文将滑坡视为由流体化物质组成的一类连续的特殊流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入Realizable k-ε紊流模型和VOF模型,采用自定义函数程序控制滑坡流变特征和底部摩擦阻力,利用有限体积法模拟了Lituya海湾滑坡涌浪运动的全过程,数值模拟得到的涌浪生成形态、速度矢量场与试验结果吻合较好。通过对库区滑坡涌浪开展三维数值模拟,定量获得了不同时刻下库区内涌浪的运动信息。结果表明,涌浪在狭窄顺直河道内传播时波高衰减缓慢,波形类似于孤立波,而在库区弯道地形影响下波幅会迅速衰减。论文研究成果可为科学制定涌浪灾害应急预案和紧急避险方案提供依据。     

浅水域中两船交错运行时的非定常波浪干涉

本文以Green-Naghdi（G-N）方程为基础,采用波动方程／有限元法计算两艘船舶在浅水域交错运动时的非定常波浪干涉特性。把运动船舶对水面的扰动作为移动压强直接包含在Green—Naghdi方程里,以描述运动船体和水面的相互作用。本文以S60 CB=0．6船为算例,给出在两艘船交错运动时,自由面波高,波浪阻力及横向力的变化特征。计算结果发现,当两艘船船首接近时,波浪阻力增加。接着,两艘船船身相向平行航行时,阻力减少。两艘船船尾相遇时,波浪阻力又增加。最后随着两船的远离,波浪阻力趋于正常。两船之间的侧向力呈现相似的变化规律。两船先承受横向排斥力,接着相互吸引,尔后又排斥。最后两船远离,横向力消失。计算结果表明,在两船间距较小和船速较大时,两船间的吸引力相当显著,应该予以充分重视。     

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。     

通州沙和白茆沙12.5m深水航道整治方案试验研究

以前期数学模型研究为基础,在已有长江河口段模型中,对通州沙水道和白茆沙水道深水航道整治一期 工程可行性研究比选方案、推荐方案以及初步设计方案进行定、动床物理模型试验研究,从水动力变化、河床冲 淤变化等方面,分析对比各方案实施后航道整治效果、护滩效果,以及对河势、防洪和周边的影响. 试验研究认 为,各方案实施后规划航道12. 5 m 航道均贯通,稍加疏浚,可满足500 m伊12. 5 m 的深水航道要求;相对推荐方 案而言,初设优化方案较优. 相关成果已应用于航道工程设计和决策中.     

Valid hydrodynamic interaction regions of multiple ships advancing in waves

Based on the 3-D surface panel method combined with the translating-pulsating source Green function, an approximate approach is developed to solve the hydrodynamic interacting problem of multiple ships advancing parallel in waves. Focus is on improving the calculating efficiency. In this approach, each ship is assumed to be in each other＇s far-field, and the near-field term in this Green function is neglected if the source point falls on one ship and the field point on others. Further, a matching relationship between the far-field waves and the interfered regions, which are defined as the overlapping areas between the mean wetted body surface of one ship and the propagating regions of the waves generated by another ship, is introduced to avoid the unnecessary computation of the relative terms of the Green function, if the field point is not in the overlapping areas. The approach is validated through studying the hydrodynamic terms and the free motions of two or three ships in side-by-side arrangement by comparing the obtained results with the model tests and the predictions of the exact method. The average calculating speed for the present approximate method is about 1.65-1.8 times of that for the exact method for solving the hydrodynamic interaction problem of two ships, and 2.56-2.73 times for that of three ships.     

浅窄航道会遇船舶水动力相互作用数值计算

该文应用CFD软件对两船在浅窄航道中会遇时的水动力相互作用进行数值研究,通过求解非定常RANS方程并结合RNG k-ε湍流模型,采用动网格技术及UDF进行船舶运动过程中的网格更新,对两船沿平行直线航行时的三维非定常黏性流场进行数值模拟,并对其相互作用水动力进行了计算。首先通过计算结果与试验数据进行对比,验证了数值方法的可行性和有效性;随后对四种船型在不同水深、航道宽度、两船航速比和船-船横向间距下的水动力进行了系列计算,通过结果分析得出了以上因素对两船会遇水动力相互作用的影响规律。