滑坡涌浪传播及翻坝过程数值模拟

将滑坡体概化为滑块,并给定其水下运动规律,利用UDF自定义函数对Fluent进行二次开发,模拟了滑块入水产生的涌浪性质,并分析了涌浪首浪传播及翻坝过程。仿真结果表明:若将滑坡概化为滑块,在给定水下运动形式下,产生的涌浪性质与孤立波类似,即涌浪只影响水面以下一定范围,对水底影响不大;涌浪顺水流方向的运动对动压起主要贡献;首浪在传播过程中涌浪波幅会减小而波宽会增大,且波高沿着传播方向其衰减速率在逐渐变小;滑块排挤的库区水体体积小于自身体积;小体积的滑坡对大库容的水库影响程度很小。对比分析不同体积滑坡激发涌浪翻坝的过程发现,滑块体积越大,激发的涌浪传播速度越快,高度越高,形成的翻坝流量越大,对下游的危害性越大。

V、U形库区断面下滑坡涌浪传播的数值模拟研究

库区滑坡涌浪的发生会对水工建筑物及下游的安全造成很大威胁,但不同库区断面会影响涌浪的传播过程,因此研究不同库区断面特征下滑坡涌浪的传播过程十分必要。先通过数值模拟与已有的试验结果进行对比,验证了FLUENT软件数值模拟的可行性。再以某河谷库段为原型,建立二维V、U形库区断面有限元模型,研究不同滑速、水深及入射角度下涌浪的传播规律。结果表明,在库区水深和水面宽度相等的情况下,V、U形断面中涌浪的变化情况基本一致;随着滑块入水速度的增加,两种断面特征下的最大浪高均呈线性增加,且V形库区断面的影响显著性更大;对于V形库区,当水面宽深比为1.155且水深为50 m时,将产生沿河岸向上的高速冲击性涌浪,该情况最为不利。

8719号台风涌浪传播特征分析

8719号台风于10月16日在西北太平洋生成,以后向西至西北方向移动,20日中心风力达60米/秒,23日进入巴士海峡,进而24日入南海,以后转为北至西北向移动,25日减弱为强热带风暴,27日在南海东北部海面减弱为热带低压(见图2)。在这期间23～25日巴士海峡和南海东北部海面最大波高达9～10米,其涌浪一直传至南海南部海面。本文利用22～25日的定点(D点)(图2中三角所示)船舶连续观测的资料和22～27日常规天气图上的船舶资料,对这次台风的涌浪传播特征作简要分析,以期揭示南海热带气旋造成的涌浪传播特征。定点船舶的气象资料用船舶气象仪测得,波浪要素用目测得到(1/3波高),在图1中,将08～17时共4次(每3小时一次)平均涌高代表该日的涌高。

RS堆积体滑坡涌浪特征数值模拟研究

库区滑坡涌浪是滑坡产生的次生灾害,严重威胁库区工程安全及大坝稳定运行.澜沧江RM水电站RS堆积体方量巨大,且位于近坝区,开展RMRS堆积体滑坡涌浪特征研究对大坝工程安全设计和施工至关重要.本文建立RS堆积体滑坡涌浪远近场计算模型,基于光滑粒子流体动力学方法及浅水方程,研究RM工程正常蓄水位2895m情况下RS堆积体滑动产生的涌浪特征,并与经验公式法进行对比.研究表明:分析所采用的数值模拟方法在研究滑坡涌浪中具有优势,该方法可准确模拟滑坡体入水产生的非线性流固耦合过程,准确捕捉涌浪传播过程中受到复杂地形影响以及爬升过程中的地形相关性.研究结果可为评估RMRS堆积体滑坡涌浪对工程安全的影响提供参考.

滑坡涌浪在渐溃水库中传播过程试验研究

通过模型试验的方法,对滑坡涌浪在渐溃水库中的传播过程进行重演。研究表明,溃坝过程导致的库区水深下降对涌浪的波高、波长和周期均有很大影响;溃坝和非溃坝条件下,涌浪高度随时间衰减趋势都是相似的;相比非溃坝情况,渐溃条件下涌浪传播到坝体时波高衰减幅度更少。

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。

基于分流比的复杂分汊河道滑坡涌浪远场传播计算方法

基于分汊河道的分流比理论,综合斜条分法和水阻力影响等经典滑速分析方法,提出一种适用于复杂分汊河道的涌浪远场传播计算方法。以雅砻江两河口水电站磨古倾倒滑坡体为例,考虑磨古倾倒滑坡体至两河口水电站坝前河道分汊的实际工况,应用所提出的方法分析两河口库区磨古倾倒滑坡体涌浪产生和传播特征,得到了二期蓄水位2785 m工况下2种典型滑坡滑动模式涌浪的初始浪高、坝前浪高及大坝爬高。结果表明:滑坡沿折断带滑动时滑坡涌浪至大坝浪高为9.32 m;沿强弱倾倒分界面滑动时滑坡涌浪至大坝浪高为14.73 m。

库区滑坡涌浪数值模拟方法研究进展

对近年来库区滑坡涌浪涉及的边坡失稳、滑动、涌浪产生和传播这4个阶段研究中采用的数值模拟方法的研究进展和发展趋势进行了综述,重点归纳总结了边坡滑动过程以及涌浪产生过程的数值模拟方法的研究成果,指出滑坡涌浪从库区边坡失稳到涌浪传播是一个完整连续的过程,今后需要在目前各个阶段独立研究的基础上融合固体力学和流体力学两类学科中的相关研究方法,建立库区滑坡涌浪全程数值模拟方法,实现滑坡涌浪的全过程模拟。

基于选定风浪方向谱的海浪模拟方法(英文)

简要回顾当前第三代海浪模式中的困难。为避开这些困难，作者提出一种新的海浪模拟方法，其中特定定义的风浪组成波依常风下随时间成长的方向谱计算，而涌浪组成波藉考虑涡动黏性和底摩擦加以计算。并进行了常风场和变风场下系统的数值试验。在常风速情形中，模拟结果能精确地化为建立模拟所根据的谱和风浪成长关系。计算显示出台风中心附近浪场的极端复杂的谱结构。当风速骤然降低时，模拟的波高减小与观测符合。在风向逐渐或骤然改变情形下，计算的时间响应尺度与海上观测符合，而且演化中的二维谱结构得到良好刻画。对于涌浪在无风下的传播，模拟结果合理，包括波参量及谱结构的变化。后报得到的波高、周期和海上资料符合。与第三代模式相比，文中提出的方法较易改进，需用的计算机时间显著减少。最后讨论采用一个已知谱来建立谱形式的海浪预报模型的合理性以及有关的问题。