一种考虑曲面地形效应的流动性滑坡运动模型

流动性滑坡在流经曲面地形时会产生附加的离（向）心作用,而以往的研究并未充分考虑这种作用。本文以LS_RAPID模型为基础,补充了在曲面地形下滑体运动所受离（向）心力,修正LS_RAPID模型的控制方程,得到考虑曲面地形效应的流动性滑坡运动模型——LSD_T（Landslide Dynamic_Terrain）模型。运用该模型对一典型流动性滑坡——天水市大沟滑坡进行模拟,并与相同参数下LS_RAPID模型的模拟结果进行对比。结果表明:LS_RAPID模型中曲面地形对滑体运动的限制作用不明显,体现为弯道处滑体冲出沟道,不符合滑坡的实际运动情况;而LSD_T模型则能够较好的反映弯道离（向）心作用的影响,滑体在弯道处顺沟滑动,运动轨迹与实际堆积过程基本一致。     

基底侵蚀对高速流动性滑坡运动性影响的模拟分析

高速流动性滑坡运动距离远,破坏性强。这类滑坡在运动过程中常裹挟大量的松散物质,导致滑坡的体积和致灾范围增大,该现象被称为基底侵蚀效应。以往的研究指出基底侵蚀效应对这类滑坡的运动性有显著的影响,但却很少有研究考虑其对滑体性质的影响,以及如何对其进行量化。因此,本文基于动量守恒原理建立了考虑基底侵蚀效应的滑坡运动模型,利用有限差分法求解,并依据滑坡的侵蚀深度来计算侵蚀导致的滑坡性质变化。利用改进的模型对陕西泾河南岸的西庙店滑坡进行模拟分析。结果表明,滑坡运动可分为启动加速阶段（0~5 s）和运动减速阶段（5~14 s）。在启动加速阶段,基底侵蚀程度低,对滑体运动的影响较弱。而在运动减速阶段,基底侵蚀效应降低了滑带土强度,对该滑坡的运动产生了明显的促进作用,致使其发生远程运动。此外,对比考虑和不考虑基底侵蚀两种工况的模拟结果还发现,考虑这种影响时,模拟所得的运动范围及地形与实测吻合良好,而未考虑时模拟所得运动范围明显偏小。因此,本文的模型可对这类滑坡的运动过程进行更为有效的模拟。     

基于水波动力学模型对沅江黄埠村滑坡涌浪灾害的数值模拟分析

沅江黄埠村滑坡于2017年6月24日发生,产生的涌浪致使沅江对面多处房屋受损,多人受伤。同时,在滑坡两侧尚有23×10⁴ m³岩土体存在滑塌隐患,可能会造成更大灾害。本文采用水波动力学模型,通过数值模拟的方法对黄埠村滑坡已产生的涌浪灾害进行了复演,并对两侧存在隐患岩土体可能产生的涌浪灾害进行了预测。研究表明,水波动力学模型中奈信模型,适合涌浪模拟。本文在对之前滑坡涌浪复演基础上,验证了模型的合理性,然后对两侧滑坡隐患可能造成的涌浪灾害进行预测,并划分了潜在危险范围,为防灾减灾提供依据。     

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。     

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CEL算法的滑坡涌浪研究

滑坡涌浪是一个涉及滑坡动力学、岩土力学及流体力学等多学科的问题,也是一个复杂的流-固耦合问题。特别是随着大规模水电工程建设的推进,库岸滑坡的涌浪问题成为评价库区滑坡灾害效应的一个重要因素。耦合的欧拉与拉格朗日算法(CEL)在解决复杂流体-固体之间的相互作用时有强大的优势。本文根据前人所做的室内模型试验成果为基础,采用CEL算法进行了模拟和分析,结果表明CEL算法分析结果与试验结果吻合较好,证明了其在滑坡涌浪问题分析的可行性和可靠性。     

滑坡涌浪的二维有限元分析

应用二维非稳定流方程，导出滑坡涌浪的二维有了发 元模型：编写了相应的计算程序，预测了某水库边坡失稳产生的涌浪首波高度。     

某水电站库区滑坡滑速涌浪预测

由于西南水电建设发展,库区或坝址区滑坡在水库修建时和电站建成后产生的地质灾害问题日益严重,本文对拟建的某电站库区滑坡的涌浪问题进行了研究。结果表明,处于滑坡对岸的村落,在假定滑坡发生的情况下,也不会产生高的涌浪威胁居民的生命财产安全。本文对类似工程的问题有一定的参考性。     

龚家方4号斜坡涌浪数值模拟分析

对于库区滑坡来说,不能只考虑滑坡体本身造成的灾害,还要考虑滑坡体引起的涌浪灾害,为了研究滑坡涌浪的传播、衰减规律,在Geo-wave软件的技术上,二次开发形成FAST软件。以三峡库区龚家方4号斜坡为研究对象,分别在175、156、145 m的库水位条件下,在长约23 km、宽约10.4 km的区域内进行涌浪数值模拟,获得涌浪传播模拟数据。经过模拟软件数据处理模块的计算分析,形成了分析涌浪传播规律的一系列图件。对不同水位下涌浪模拟的计算结果进行对比分析发现,随着库水位的下降,滑坡产生的最大涌浪值和在对岸的爬高值都有增长的趋势,但其对航道存在威胁的时间逐渐变短。模拟区各位置的最大波高空间分布形态具有中间内凹、两翼沿岸坡延伸的特征。涌浪传播的急剧衰减区基本分布在涌浪源附近1 km的范围内,涌浪源处的波高越大,单位距离内的涌浪下降高度也越大。由于涌浪在岸边有叠加、壅高现象,建议航道内船只经过地质灾害点附近时应沿江中心快速通行。     

基于改进的FAST模型的千将坪滑坡涌浪研究

千将坪滑坡是三峡库区支流浅水区滑坡产生涌浪的典型案例,但对大范围、长距离的水动力过程和涌浪灾害分析研究成果较少.基于浅水区滑坡涌浪物理实验的推导公式,更新了FA ST 涌浪计算系统,构建了相应的涌浪源数值模型,在已有的滑坡涌浪灾害快速评价系统程序中新构建了浅水区滑坡涌浪源数值模型,开展了千将坪滑坡涌浪研究.数值计算区域为18.6 km×11.8 km,包括千将坪滑坡附近的长江干流及支流.计算结果显示,千将坪滑坡产生的最大浪高为38.8 m,最大爬高为36.7 m.最大涌浪空间分布显示大于1 m 涌浪的河道长约10.5 km,大于2m 涌浪的河道长约9.3 km,大于3 m 涌浪的河道长约8 km.大于1 m 的波浪影响范围主要集中在青干河和锣鼓洞河,涌浪在河道中传播受地形影响而有快速衰减或放大效应.与多源数据对比表明,涌浪爬高数值相差为±2 m,相关性系数达0.97.建立的涌浪数值模型具有消耗计算资源少、计算速度快、计算结果精度较好等优点.基于水波动力学的浅水区滑坡涌浪源模型将可用于水库区支流或干流浅水区滑坡产生的涌浪问题研究,为大范围长距离滑坡涌浪灾害预测预警提供重要技术支撑.     

Holocene reactivations of catastrophic complex flow-like landslides in the Flysch Carpathians (Czech Republic/Slovakia)

Complex flow-like landslides (CFLLs) are important geomorphic agents of Late Quaternary mountain evolution in the Flysch Belt of the Outer Western Carpathians. The CFLLs are characterised by the upper section of deep-seated, retrogressive landslide of structurally unfavourably oriented rocks and lower sections composed of earthflows originated due to liquefaction of material accumulated from the upper slopes. Radiocarbon dating of organic matter incorporated into landslide debris or related deposits suggests that most of the CFLLs collapsed repeatedly throughout the Holocene with typical recurrence intervals of approximately 1–2 ka. Catastrophic landslides that occurred during extreme hydrometeorological events in recent decades displayed evidence of Holocene activity. Most of the CFLLs dammed and steepened adjacent valleys. Our chronological dataset is biased by erosion of older landforms, but most of the dated reactivations correlate to regional increases in humidity identified by previous paleoenvironmetal studies.     

渤海湾西部风暴潮漫滩数值模拟

基于ROMS海洋模式,结合近年的地质实测资料,建立了渤海湾西部地区风暴潮漫滩的数值模型。对模型进行验证后,对渤海湾西部区域重现期为50a、100a、200a及500a的风暴潮漫滩进行了数值模拟,分析了不同重现期风暴潮漫滩发展的动态过程及最大漫滩淹水范围。结果表明,数值模型基本能反映风暴潮的增水趋势,能够模拟风暴潮漫滩发生发展的动态过程。随着风暴潮强度的增加,渤海湾西部地区淹水范围具有从东海岸向西部内陆区域扩展的趋势。通过曲线拟合发现,风暴潮最大漫滩面积比值与高水位之间基本呈线性关系。     

柱状危岩体崩塌产生涌浪的物理试验与数值模拟分析

柱状危岩体是三峡库区常见的一种典型地质灾害隐患,其崩塌产生涌浪给库区航运、旅游、生产生活以及人员财产造成巨大威胁和损害。文章基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件,开展了颗粒柱体崩塌产生涌浪的物理试验和数值模拟。结果表明:该数值模型能较好地模拟崩塌涌浪的形成过程、矢量信息以及与水体的相互作用;速度曲线定量地展示了能量的传递;物理试验和数值模拟涌浪高度偏差约3~4 cm;数值模拟堆积区堆积角比物理试验大5%;比前缘运动距离小7%。为柱状危岩体崩塌产生涌浪灾害的预测和预警提供了重要依据。      

基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维交错网格高阶有限差分数值模拟

从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发，推导出了基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维高阶交错网格有限差分算法，进行了数值模拟，在低频下能看到明显的快纵波、快横波和微弱慢纵波，在高频情况下可以看到明显的快纵波、快横波、慢纵波和慢横波。在三维情况下对比了xoz、xoy、yoz平面内的波场切片，并对平行xoz平面，不同y值处的波场切片进行了对比，结果证明三维数值模拟可以从不同角度更好地反映波场的传播特性。     

基于Fluent数值模拟的冰湖涌浪分析 ——以西藏聂拉木县嘉龙错为例

冰湖溃决洪水或泥石流（GLOF）是青藏高原主要灾害之一,其形成的灾害链对人民的生命财产安全造成了严重的威胁,其中冰崩导致的冰湖溃决是GLOF的主要灾害形式,但由于其发生位置偏远、间隔时间长、随机性强,导致实地观测资料缺乏,冰崩入湖形成的涌浪机理和过程仍不清晰,而涌浪的规模是GLOF造成下游灾害大小的最主要因素。为分析冰湖涌浪的产生、沿程传播过程和对冰碛坝的爬坡高度,以西藏聂拉木县嘉龙错为例,采用有限体积法,基于流体计算软件Fluent,模拟了嘉龙错补给冰川发生冰崩导致冰湖涌浪的过程。结果表明：数值模拟能较好地对涌浪的产生、规模、沿程传播和对岸爬坡过程进行再现,涌浪初始高度随着冰湖水深、冰体入湖速度和冰体厚度的增加而增大,涌浪高度增加趋势随着冰体入湖速度和冰湖水深的增加而增大,随着冰体厚度的增加而减小。     

刘家峡水电站扩机工程调压井结构研究

基于三维有限元法,对刘家峡水电站扩机工程调压井结构进行了静力、反应谱分析及非线性有限元分析,评价了结构的荷载效应。首先根据线弹性有限元分析结果,采用拉应力图法对调压井衬砌结构进行了配筋;然后以考虑混凝土开裂的非线性有限元方法校核结构强度和裂缝宽度。通过调整配筋面积,提出了适合于该水电站扩机工程调压井结构的最优结构型式和配筋方案。     

有限单元法与有限差分法在MT一维正演模拟中的对比分析

首先从电磁场所满足的麦克斯韦方程组出发,介绍了大地电磁测深正演的基本理论,并针对一维大地电磁模型加以讨论.运用有限单元法及有限差分法分别推导了大地电磁测深一维正演算法,并运用Matlab 7.0软件编写了相应的程序.为了检验这两种一维正演算法的准确性,设计了均匀半空间模型和层状介质模型,并给出了由本文程序、解析解得到的相应结果和图件,从而对正演结果进行对比分析.结果表明:两种方法的正演结果均真实地反映了模型的地电参数.     

地幔对流的数值模拟方法

地幔对流的数值模拟研究为理解地壳运动、地幔内部的性质和地球的动力学机制提供了手段。笔者回顾了地幔对流数值模拟的发展,总结了各种常用的描述地幔对流的数学模型,边界条件以及数值解法。分析了级数展开方法,有限差分方法,有限元方法和多重网格方法的性质和特点,针对某些方法编写了二维地幔对流的计算机软件,使用了实际的地质参数,无穷大的Ｐｒａｎｄｔｌ数,在１０４到１０７之间的Ｒａｙｌｅｉｇｈ数,并给出了数值结果和地质解释。     

非饱和土体降雨入渗的全过程数值模拟

采用Crank-Nicolson型差分格式建立了非饱和土降雨入渗的精细化数值模型,此模型对时间和空间均具有二阶精度。每个时间步长的计算采用迭代过程来提高计算精度,利用此计算模型对某一具体的降雨过程中土体含水量的变化进行了数值模拟计算。     

三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究

长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流,龙门寨危岩体位于大宁河上,距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件,模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明,涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m,175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m;在巫山县的五个码头处,两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m;根据涌浪高度,对大宁河进行危险分区,145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km,很高危险区长度约1.9 km;175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km,很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害,保障大宁河航道和巫山县码头安全,同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。