水库库岸滑坡引起的初始涌浪计算

为了解决水库库岸滑坡引起的初始涌浪高度问题,从滑坡涌浪的形成机制着手,把滑坡引起的涌浪分为体积涌浪和冲击涌浪两部分,并根据体积守恒原理、明槽中扰动波的传播速度及块体水下运动的位移公式求出了两者的计算式,体积守恒原理用于解决滑坡的入水体积与涌浪高度的关系,水流连续性原理用于解决传播的波速与波高的关系,黏滞力公式用于解决块体水下运动的位移与速度的关系。文章以新滩滑坡为例对初始涌浪高度进行了计算,得出了滑坡入水过程中初始涌浪高度先增后减以及它与滑坡速度的变化不一致的规律。     

滑坡速度计算及涌浪预测方法探讨

滑坡滑动速度的计算是涌浪预测的基础。在考虑滑坡入水条块受水阻力的基础上,对计算滑速的美国土木工程师协会推荐公式和运动方程方法进行改进,并以三峡库区秭归县下土地岭滑坡为例,计算了滑坡下滑过程中的平均速度及各条块的加速度、速度,对比分析了考虑水阻力前后加速度、速度大小、变化规律,并计算了滑坡下滑激起的初始涌浪高度。结果表明,考虑滑坡入水条块所受的水阻力,更符合滑坡运动过程中的实际受力情况。且水阻力对于滑坡运动的加速度、速度有较大影响,没有考虑水的阻力时,随着入水条块的增多,加速度先增大后减小,且变化趋势不会反弹;考虑水阻力后,由于水阻力大小和滑坡速度及坡面的迎水面积均相关,在两种因素综合作用下,加速度有可能在出现减小趋势后再增大。     

基于土条周边水压力分析的水下滑体稳定性研究

在水库运营过程中,水库涉水滑坡会有部分滑体没在水下,在采用传力系数法进行滑坡稳定性计算时,滑坡稳定性系数与水下条块的水压力紧密相关。在分析极限平衡法中水上岩土体水压力及渗透力计算方法的基础上,通过水下三角形条块和四边形条块的水压力计算,探讨了传力系数法中位于水下条块的抗滑力及下滑力的计算方法,得出了水下滑体的抗滑力和下滑力只与浮重力的大小有关,与浸没在水下深度的变化无关的结论。研究成果简化了水压力的计算,对水下滑体水压力及稳定性计算具有重要的参考和借鉴意义。     

基于离散单元法的滑坡堆积及其涌浪计算

采用离散单元法对水库库岸边坡的动态破坏过程进行了研究,给出了计算流程并开发了相应的软件。介绍了离散单元法的基本原理,分析了常用的计算滑坡速度方法的不足及用离散单元法的优势,基于离散单元法提供的块体运动信息并结合波动方程模拟了滑坡体滑入水库时所激起的涌浪。此外,采用离散单元法研究了滑坡的堆积形状。通过算例验证了方法的可行性与程序的正确性。算例结果表明：块体在坡面上运动时,用离散单元法计算得到的块体的速度和能量法与潘家铮法一致,且更方便、更高效;由于涌浪的叠加,多个块体所激起的涌浪高度比单个块体的涌浪高一些,这表明在进行涌浪分析时,考虑多块体的涌浪叠加效应是至关重要的,滑坡的堆积形状为滑坡的灾害评估提供了依据。通过自行开发的离散单元法软件模拟了块体的滑动和涌浪的产生及其传播过程,其模拟结果为研究边坡的滑动破坏的启动、破坏过程及滑坡的风险评价提供了新的思路。     

基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟

采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和离散单元法(DEM),并基于达西渗透试验原理,提出一种SPH-DEM耦合算法用于处理宏观尺度下离散体与流体之间的相互作用问题,并基于该流-固耦合方法采用FORTRAN语言建立滑坡涌浪数学模型。模拟了块体滑坡问题,并与试验数据进行对比以验证该耦合方法的有效性。模拟分析了离散体滑坡产生涌浪以及涌浪传播的过程,分析比较了数值模拟得到的最大涌浪高度与经验公式结果间的关系。研究表明:采用该耦合方法模拟水下块体滑坡问题得到的结果与试验数据吻合良好;模拟离散体滑坡涌浪问题时,较清晰地反映了滑坡体对水的排挤到涌浪的产生过程、水在滑坡体中的渗透过程和滑坡体与水耦合作用发生变形的过程;不同公式分析方法得到的最大涌浪高度之间均有一定差别,算例中滑坡体受重力作用沿倾斜坡面滑动入水过程更接近于潘家铮法的垂直运动模式,因此,模拟结果与之最为接近。     

清江水布垭库区大堰塘滑坡涌浪分析

2007年6月15日位于水布垭水库巴东县清太平镇的大堰塘滑坡发生滑动,激起高达50 m的巨大涌浪,造成了沿岸的人员伤亡。为了解决大堰塘滑坡引起的涌浪问题,把滑坡引起的涌浪分为体积涌浪和冲击涌浪两部分。根据体积守恒原理及块体水下运动的位移公式求出了初始涌浪的计算公式。把滑坡涌浪衰减过程分为急剧衰减和缓慢衰减两个阶段来考虑,并认为急剧衰减阶段的涌浪的衰减符合指数衰减规律,缓慢衰减阶段符合明槽水流的沿程水头损失规律,对其涌浪的传播和爬坡进行了深入探讨,并与实际调查结果进行了对比分析,该成果对水库库岸滑坡的涌浪传播的研究具有一定的参考意义。     

水库库岸滑坡涌浪的传播与爬高研究

基于流体力学明渠非恒定流的连续性方程、运动方程和沿程水头损失理论,把滑坡涌浪衰减过程分为急剧衰减和缓慢衰减两个阶段来考虑,并认为急剧衰减阶段的涌浪的衰减符合指数衰减规律,缓慢衰减阶段符合明槽水流的沿程水头损失规律,结合初始涌浪高度对涌浪沿岸的传播高度及爬坡高度进行了计算。以新滩滑坡为例对涌浪的传播及爬坡高度进行了计算,得出了滑坡涌浪衰减先快后慢以及传播3 km时的涌浪高度只有初始涌浪高度的30 %以及传播10 km时涌浪高度只有初始涌浪高度的13 %的规律。     

辽宁省观音阁水库库岸滑坡稳定性及其灾害评价方法分析

水利水电工程建设中的库岸滑坡灾害屡有发生,灾害所造成的损失也是不可估量的。在基本假定的基础上,以动力平衡方程和圣维南方程为基础对坡体的滑动速度和滑坡涌浪高度进行推导并应用于实际工程案例中,同时根据所推公式计算出的结果在很大程度上可以反映该库岸稳定性的基本情况,并给类似工程建设提供一个很好的参考和评价依据;对于库岸滑坡体,在满足假定条件的前提下,计算出滑坡的变形速度和过程,就可以得出涌浪过程,然后进一步对库岸的安全性做进一步的评价。     

水库滑坡涌浪传播有限元数值模拟

库岸滑坡涌浪危害巨大,正确预测库区可能的滑坡涌浪非常重要,是工程可行性论证的重要内容之一。将浅水控制方程应用于滑坡涌浪数值模拟,控制方程采用简便且具有较高精度的两步Taylor-Galerkin方法进行求解。通过算例对数值模型的应用进行验证,结果表明,涌浪产生后将以入水点为源点迅速向四周推进并不断衰减,且随传播距离的增加浪高降幅逐渐减小。计算的涌浪高度及水位变化规律与实测资料吻合得很好,并将滑坡涌浪的沿程传播过程可视化。研究结果表明,文中方法模拟滑坡涌浪传播是有效可行的,可用于滑坡涌浪灾害的预测和防治。     

基于FLUENT的二维滑坡涌浪数值模拟

本文从N-S方程出发,建立了二维滑坡涌浪控制方程,使用二维非定常分离隐式PISO算法求解方程。通过UDF(User-Defined Function)编程,采用动网格技术控制滑体的运动,结合RNGk-ε湍流模型并采用VOF方法跟踪非线性自由表面流场,基于流体计算软件FLUENT模拟滑体下滑所引起的水的速度、自由表面高度变化以及流动过程,并将数值计算结果与Monaghan和Kos的试验数据进行比较。算例表明:本模型能很好地模拟出滑体下滑过程中孤立波的产生和传播以及涡流的形成。在此基础上,本文还研究了滑体速度对水体自由表面变形的影响。     

库岸滑坡涌浪经验估算方法对比分析

分别介绍了3种常用的库岸滑坡涌浪经验估算方法--美国土木工程学会推荐方法、潘家铮方法和水科院经验公式法。针对乐昌峡水库鹅公带古滑坡体滑坡涌浪预测问题,采用3种常用经验估算方法,并构建几何比尺1:150的物理模型,对设计洪水位和正常蓄水位条件下滑坡体不同滑速所产生的涌浪进行计算和测试。通过滑坡入水点对岸山坡涌浪爬高、坝前涌浪爬高和B3测点涌浪高度结果的对比分析,发现3种常用经验估算法计算结果差异较大,其中潘家铮方法与模型试验结果最为接近。通过对计算结果差异的进一步分析,推荐在采用经验估算法进行库岸滑坡涌浪预测时选择潘家铮方法,此外,还解释了物理模型试验中所出现的一些现象,可供库岸滑坡涌浪预测参考。     

考虑水阻力的涉水滑坡运动速度计算模型研究

对于高速运动的涉水滑坡,水阻力是影响其运动速度大小的重要因素。论文设计了包括运动装置、传感装置、速度控制装置和传动装置的块体水下运动阻力的实验系统,分别进行了6块面积不同的块体分别以5种不同速度在水下运动实验,水下运动速度选取5个水平值,分别为0.5ms-1、0.8ms-1、1.0ms-1、1.5ms-1、1.8ms-1; 通过实验分析了压强水头增量与运动速度之间的相关关系,导出了水下运动块体迎水面的压强水头计算模型和迎水面阻力计算模型; 以曲线滑动型涉水滑坡为模型,分析了涉水滑坡水上部分和涉水部分受力模式; 基于滑坡动力学和运动学方程,结合条分方法,提出了曲线滑动型涉水滑坡运动速度的计算模型; 以2007年6月15日发生的清江北岸的大堰塘滑坡为例,分考虑迎水面水阻力和不考虑迎水面水阻力2种情况,分别计算了滑坡的运动速度,定量分析了水阻力对滑坡速度的影响。     

库区滑坡的次生灾害分析与研究——以藕塘滑坡为例

滑坡除直接成灾外,还会产生次生灾害,滑坡体落入江河中,可形成巨大涌浪,造成较大的危害。涌浪高度除受滑速、失稳体积、水深等重要因素的影响外,波浪的形成还要受水库地形、库面宽度、滑坡入库过程的持续时间以及滑坡体的宽度等因素的影响,尤其在峡谷地区更为显著,且波浪在传播过程中,还受到河谷两岸的阻碍、往返的折射以及波群的相互干扰或迭加等影响。以藕塘滑坡为例,在滑波局部失稳情况下采用潘家铮涌浪算法,计算和预测滑体冲入库区后的滑速和造成的涌浪高度,并且考虑了地震作用和滑坡前缘泡在水中所产生的阻力。     

滑坡涌浪影响因素研究

滑坡涌浪问题是近水滑坡灾害链上的一个重要的研究内容,长期以来一直是滑坡界、水电工程领域研究的难点和热点。特别是一些灾难性的滑坡涌浪事故的发生,使人们越来越认识到涌浪作为近水岸滑坡灾害链上的一个重要派生灾害。本文运用耦合的欧拉与拉格朗日(CEL)算法采用多种正交数值试验的方法研究了滑坡体形状、滑坡体前缘形态、滑坡体体积、滑面摩擦角及水面宽度等对滑坡涌浪的影响。通过研究发现:对于同体积的滑体而言,楔形体的滑体形成的涌浪最大,且楔形体的前缘角度越大形成的涌浪高度越高,这种影响在近场范围内影响更为显著; 滑坡体的体积对涌浪高度影响较大,随着体积的增加浪高呈现明显的增加趋势; 在相同条件下,滑面的摩擦系数越大所形成的涌浪高度越小; 由于受到阻挡作用,随着水面宽度的减小,涌浪高度呈现增高的趋势,尤其是涌浪爬坡高度有明显的增加。     

Prediction of the water waves generated by a potential semisubmerged landslide in La Yesca reservoir,Mexico

This paper presents a study of the effects of a potential landslide in La Yesca Reservoir, Jalisco-Nayarit, Mexico. The main purpose of the paper is to predict the maximum wave amplitude, wave run-up, and dam overtopping. The landslide is formed by an unstable slope of more than 24 Mm³ that is partially submerged for the range of the reservoir operation levels. The dynamics of the sliding mass were obtained in detail considering that it moves over a pair of failure surfaces with the potential rupture of a third surface. The paper presents results of a physical model of the reservoir based on Froude similitude (scale 1:200). Impulse waves are produced with a solid wedge shape slide as it moves on rails. The movement was calibrated to reproduce the dynamics of the landslide. Also, numerical modelling of the event was performed with a 2D implicit model that solves the two-dimensional shallow water equations. In this case, the impulse waves were generated at each time increment with the variation of the ground elevation (obtained from the dynamics of the landslide) for the mesh points where the landslide passes. The results of both studies are similar.