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。

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。

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。

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,滑坡速度为2.19 m/s,最大首浪高度3.30 m,对岸爬高3.35 m,传播至长江主航道及其支流最大浪高没有超过1.50 m;库水位145 m工况下,滑坡滑速为3.44 m/s,最大首浪高度5.73 m,对岸爬高10.65 m,传播至长江主航道及其支流最大浪高没有超过2.0 m。数学模型模拟结果较FAST数值模拟结果偏小。

山区河道型水库滑坡涌浪对岸坡冲刷深度的研究

三峡库区滑坡频发,滑坡产生的涌浪经常对库区岸坡造成破坏。通过山区河道型水库滑坡物理模型试验,研究不同产状滑坡产生的涌浪对三种不同组成粒径岸坡的最大冲刷深度。通过分析首浪高度与滑坡体宽度、厚度以及滑面倾角的关系;涌浪沿程衰减规律;岸坡最大冲刷深度和岸坡前涌浪高度的关系;运用回归分析得到首浪高度经验计算公式、沿程涌浪衰减公式、岸坡最大冲刷深度的经验计算公式。最终得到受滑坡体产状以及滑坡入水点到岸坡距离影响的岸坡最大冲刷深度经验计算公式。研究成果可为三峡库区岸坡的维护提供相应参考。

滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究

三峡库区滑坡时有发生,滑坡产生的涌浪对航道中的船舶航行安全构成巨大威胁。以万州沱口码头河段为原型,设计岩体滑坡涌浪物理模型试验。试验中测得不同工况下首浪高度和沿程涌浪高度,运用回归分析方法得到首浪高度和沿程涌浪衰减的经验计算式,并由此推算得出船舶航行限制范围的计算式。运用船舶模型试验的方法对船舶航行限制范围计算式进行了验证,同时对波流场中如何计算进行说明。船舶航行限制范围的确定可为船舶避险措施研究提供重要依据,对减少滑坡涌浪对船舶损坏及人员伤亡具有重要的现实意义。

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。

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。

水流动力条件下滑坡涌浪初始波浪特征研究

借助水流动力条件下弯道浅水区三维散体岩质滑坡涌浪模型试验系统,研究水流动力条件下滑坡涌浪的初始涌浪基本特征和首浪高度的确定方法。根据物理模型试验观测资料,统计计算得到初始涌浪的最大波高、最大周期、有效波高、有效周期及波陡特征值;分析滑坡倾角、滑坡方量、河道水深、水流流速对首浪高度的影响;采用无量纲及多元回归分析方法,给出首浪高度的计算公式。采用长江新滩滑坡涌浪实测资料,将本文给出的首浪高度计算公式与Noda公式、Slingerland公式、潘家铮公式、殷坤龙公式、中国水利水电科学研究院公式进行对比,表明本文公式计算值与实测值相差最小。

大型水利水电工程施工水力控制及灾害预测关键技术

针对我国西部山区大型梯级水利水电工程施工面临复杂环境下的导截流标准及风险控制、陡坡隧洞导流安全水力控制、深厚覆盖层河床安全经济截流水力控制、导截流过程灾害预测控制等新问题,经过长达28 a的系统研究,解决了大型梯级水利水电工程施工导截流水力控制和灾害减免的相关技术难题。包括:(1)构建了多梯级同建条件下施工导流系统风险评估模型和基于水文实时监测预报的截流标准决策模型,提出了满足安全性、经济性要求的标准优选方法,修订了施工导流设计规范;(2)揭示了陡坡隧洞易发生明满交替流等不良水力特性的成因及机制,提出了进口隔流浮堤消涡、锐缘进口减免明满交替流、出口压坡增压等复合式水力控制技术,保障了隧洞运行安全,提出的钢筋笼柔性毯和过水围堰分级整流防护新技术,解决了大流量、深厚覆盖层条件下度汛安全难题;(3)提出了考虑水深、流速分布、河床糙度、绕流系数影响的天然截流块体稳定实用计算公式以及六面体钢筋石笼人工截流块体稳定计算公式,计算精度更接近实际;(4)发明了内附透水反滤土工膜的四面体钢筋笼和圆柱线体新型截流材料;(5)提出了"水下宽戗堤"新技术,减轻了截流难度;(6)首次提出了高陡岸坡滑坡涌浪过程中第二次涌浪为首浪的论点,建立了首浪高度实用计算公式、涌浪产生与传播预测模型;(7)提出了土石围堰溃决过程与洪水演进高分辨率模拟技术。这些关键技术对于推动相关学科发展、加快水利水电行业科技进步起到了巨大作用。

三峡水库库岸滑坡涌浪物理模型试验

三峡水库自2003年开始蓄水以来,库岸滑坡变形明显加剧,滑坡变形不仅造成建筑物破坏,高速滑坡滑入水库还会产生很大的涌浪,其潜在的危害性远远超过滑坡本身.2003年7月13日发生在三峡库区的千将坪滑坡就是由水库蓄水诱发所致,滑坡最高涌浪达到39m,在水库传播达30km之远,涌浪造成了人员伤亡与财产损失.为了更好地研究水库滑坡涌浪特征和传播规律,以三峡库区重大科研项目为依托,采用室内大型物理模拟实验手段,对三峡库区滑坡涌浪开展了深入研究.通过对三峡库区已经开展勘探的潜在滑坡的地质资料进行统计分析,按照正交试验设计方法,制定了包含滑坡规模、入水速度、滑动面倾角、水深、岸坡坡角等综合影响因素的试验方案,以三峡库区白水河滑坡上下游河道为原型,建立了1:200比例尺的河道物理模型,采用试验控制系统、试验量测系统开展了滑坡涌浪三维物理模型试验.通过细致的物理模型实验,得到了不同试验条件下的三峡库区滑坡涌浪物理模型实验观测数据.分析滑坡涌浪形态变化,明确了滑坡最大首浪的含义.在此基础上,以国内外经典的Noda和潘家铮提出的滑坡涌浪公式为基础,基于试验量测数据,提出了三峡库区滑坡涌浪计算公式.最后以三峡库区正在变形的白水河滑坡为例进行了滑坡涌浪预测研究,预测了滑坡最大首浪高度和沿水库传播的涌浪衰减规律.