三峡库区涉水滑坡涌浪预测分析

三峡库区涉水滑坡分布广泛,其运动方式、涌浪波特征与涉水情况紧密相关。现有的滑坡涌浪预测方法中,鲜有考虑滑坡涉水情况对涌浪的影响。基于此,通过滑坡物理概化模型试验,对涉水滑坡涌浪特征及不同淹没度λ(滑体滑动前水下部分滑体体积与整体体积之比)情况下滑坡涌浪首浪最大波高计算公式进行研究。研究发现:随着淹没度的增加,滑坡涌浪类型逐渐由水上滑坡涌浪向水下滑坡涌浪转变,且涌浪波高逐渐减小。结合试验数据通过非线性回归分析得出涉水滑坡涌浪首浪最大波高计算公式,与Node公式、潘家铮公式相比较,所推导的经验公式适合涉水滑坡涌浪首浪最大波高计算,预测精度更高,可为涉水滑坡涌浪灾害预测预报分析提供参考。

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。

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。

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。

基于BP神经网络的高频雷达有效浪高场反演

针对传统利用一、二阶峰功率,二阶与一阶峰功率比(RSB)等雷达回波参数与浪高的简化关系模型反演有效浪高,存在较大误差的问题,提出一种基于BP(反向传播)神经网络的有效浪高反演方法,获取雷达回波参数与浪高间更准确的关系,以提高反演精度.首先将上述三种雷达回波参数作为输入,海洋数值模型提供的有效浪高作为输出,训练回波参数与浪高的关系模型;然后将雷达回波参数代入训练好的模型中,即可实现有效浪高场的反演.现场实验表明:雷达在不同方位角/距离元上所反演的浪高时间序列与数值模型有效浪高间的相关系数为0.78~0.98,均方根误差为0.21~0.80 m,二者统计均值分别为0.93和0.38 m.与假设RSB和浪高的对应关系是线性模型的方法相比,该方法具有更高的反演精度.