水库滑坡涌浪演进与最大爬高影响规律试验研究

为了研究水库滑坡涌浪造成的灾害程度,考虑以高山峡谷岩质滑坡涌浪沿河道上下游传播及其与挡水建筑物撞击形成爬高的影响,建立水槽物理试验模型,研究滑坡体下滑高度、滑坡体体积、涌浪传播距离等不同工况下的滑坡涌浪爬高规律,提出滑坡涌浪沿着河道向下游传播时与垂直挡水建筑物撞击形成的最大爬高估算公式,并对滑坡体体积、下滑高度、涌浪传播距离进行无量纲处理和敏感性分析。结果表明:滑坡体入水弗劳德数对涌浪爬高的影响最为显著,其次为涌浪相对传播距离、滑坡体形状系数、滑坡体相对体积。在试验的基础上,提出了有关滑坡体入水弗劳德数、涌浪相对传播距离、滑坡体形状系数的涌浪最大爬高公式,可为高山峡谷地区岩质滑坡涌浪的爬高估算提供依据。

V型河道下滑坡涌浪的传播与爬高

为了研究V型河道中滑坡涌浪的传播形态及爬高特点,采用有限差分法,基于计算流体力学软件Flow-3D,建立数值模型对滑块沿斜坡下滑涌浪的产生和传播过程进行了模拟。并以千将坪滑坡为例,分析了大型滑坡体在V型河道下涌浪的产生、传播及爬高特征,在此基础上研究了不同爬坡坡度和水深对最大波高和最大爬高的影响。研究结果表明,模拟结果与实测资料基本一致;深V型河道中涌浪的爬高受两岸坡度影响突出,通用的爬高计算公式可能会明显低估涌浪爬坡坡度;最大涌浪高度随水深增加呈先增加后减小的变化趋势。

港内地形对N波诱发的港湾共振影响研究

针对目前对由N波诱发的瞬变港湾共振现象的研究还极为有限,本文研究了港内折线型地形对N波诱发的瞬变港湾共振的影响。瞬变共振采用一组完全非线性Boussinesq模型-FUNWAVE-TVD-来进行模拟。使用正交模态分解法分离得到了由N波诱发的狭长型矩形港内各共振模态的响应幅值,并进而系统地研究了不同入射N波波幅和不同港内折线型地形对港内最大爬高和总波能的影响。研究表明:发现对于本文所研究的地形及入射N波波幅变化范围(0.01 m≤A0≤0.07 m),港内最大爬高随着入射N波波幅的增加而增加,随着港内平均水深的增大而减小,而折点的存在会略微降低最大爬高。总体而言,港内总波能随着平均水深的增加而呈线性增加。

珊瑚岛礁孤立波爬坡的平面二维数值模拟研究

为了探究岛屿周围珊瑚礁在抵御海啸灾害中的作用,采用激波捕捉类Boussinesq模型FUNWAVE-TVD,对孤立波在理想化三维岛礁地形上的传播及爬坡开展了现场尺度的平面二维数值模拟,分析了入射波高、礁坪水深、礁坪宽度、礁前斜坡坡度、礁后斜坡坡度、珊瑚礁糙率对岛屿四周孤立波爬高分布的影响。结果表明,珊瑚礁的存在总体上可有效降低岛屿四周孤立波的最大爬坡高度;入射波高、礁坪水深、礁坪宽度、珊瑚礁糙率是影响珊瑚岛礁四周孤立波爬坡分布的主要因素,岛礁四周最大爬坡高度会随入射波高和礁坪水深的增大、礁坪宽度和珊瑚礁糙率的减小而不断增大;当礁坪水深增大到一定程度时,珊瑚礁主要会对岛屿背浪面的爬高失去影响,而当礁坪宽度和珊瑚礁糙率减小至一定程度时,会出现岛礁四周最大爬高高于无珊瑚礁时爬高的现象;礁后斜坡的变缓会使岛礁周围的最大爬高有所减小,而礁前斜坡坡度对珊瑚岛礁周围的最大爬高几乎没有影响。

基于非静压模型三维极端波浪岸礁水动力特性数值模拟

该文基于非静压单相流模型(NHWAVE),对多向聚焦波在近岸岛礁地形上的传播和爬坡过程进行了数值模拟,综合考虑了有效波高、谱峰周期、水深、波浪入射角度以及岛礁前坡坡度和后坡坡度等因素对岸礁波浪水动力特性的影响,重点分析了最大波高的沿礁变化及岸线附近最大爬高的变化规律。计算结果表明:有效波高、谱峰周期、水深及波浪入射角度对波群的传播有显著的影响;随着有效波高、谱峰周期及水深的增大,波群在后坡上的爬高也随之增大。随着波浪入射角的增大,波群在后坡上的爬高随之减小;当改变礁前斜坡坡度时波群在后坡上的爬高几乎不变,仅对礁前斜坡处的局部波高有影响;当增大礁后斜坡坡度时波浪在岸滩上的最大爬高随之增大,但对波浪在岸礁上的传播变形影响很小。该研究结果接近真实海况,可以为工程实际提供更可靠的依据。