库岸滑坡涌浪链生灾害动力学研究进展

随着大规模梯级水电工程的不断发展,库岸滑坡的稳定性及潜在的涌浪灾害将是影响水电工程(群)全生命周期安全运行的关键因素。本文分别从库岸边坡稳定性及滑坡涌浪研究两个方面,对目前国内外的相关研究成果进行了系统总结和分析。在库岸边坡稳定性研究方面,越来越多的研究集中于降雨、库水位变动等水动力环境下的库岸边坡的水-岩耦合作用及稳定性演化的分析方法方面。通过对滑坡涌浪的物理模型试验法、解析法及数值模拟法3大类方法的优缺点分析,随着数值计算技术的飞速发展其在滑坡涌浪链生灾害动力学分析方面体现出其强大的生命力。库岸滑坡从渐进破坏→启动→高速运动、涌浪→堆积、涌浪传播与爬坡等构成了滑坡涌浪灾害链的不同阶段,也是一个连续的灾害过程,而不同阶段灾害特点又有很大的差异。然而,目前通常将库岸滑坡稳定性分析和涌浪分析分割开来,从而不能很好地反应这一灾害链过程。基于高性能数值计算技术,从全过程的物理力学机制出发构建灾害链的模拟和分析方法,将是目前的发展趋势,也是从解决库岸滑坡涌浪链生灾害动力学分析的关键。

澜沧江某巨型堆积体蓄水失稳诱发涌浪预测

澜沧江上游拟建RM水电站,其蓄水运行可能导致近坝左岸RS巨型堆积体发生变形失稳,进而诱发滑坡涌浪灾害,威胁枢纽建筑物和下游居民安全。结合前期大量地质勘察及物理力学试验资料,采用大型离心机模型试验等方法,进行了RS堆积体蓄水潜在失稳破坏模式研究。在此基础上,建立了RS堆积体至大坝段全河道的三维数值模型,开展了RS堆积体滑坡-涌浪链式灾害动力学灾变全过程数值分析,对滑坡涌浪的首浪高度、对岸爬坡浪高、沿途传播特征、坝前浪高、沿大坝爬升高度等进行了预测分析。结果表明:随着水库蓄水位逐步抬升至2800 m高程,RS堆积体最可能发生较大规模的失稳破坏,其后缘拉裂边界为蓄水位以上一定范围的堆积体碎石土层、前缘剪切边界为堆积体中下部细颗粒层。堆积体失稳破坏后诱发滑坡涌浪,首浪高度在入水点附近达到峰值,约为31.5 m,历时约15 s。涌浪沿河道向下游传播通过①号河湾前后浪高衰减39.5%,涌浪在约147 s时传至大坝处并沿坝坡继续爬升,爬坡浪高约为2.6 m,历时180 s,首浪及后续小浪均无翻坝风险。首浪受大坝阻挡消能后,随即向上游反向传播形成回涌现象,回涌与后续涌浪撞击形成局部高浪区,至P5监测点处回涌浪高达到最大,约为4.56 m,历时219 s。涌浪传播过程中,河湾地形及回涌现象可大幅加速涌浪能量衰减,有效降低涌浪冲击与次生灾害风险。