基于动量平衡的三维滑坡涌浪最大近场波幅预测

摘要

滑坡体入水后诱发的涌浪可能会导致灾难性的后果,评估此类事件所带来的风险需要对涌浪特性(特别是近场区域)做出预测。从动量平衡角度出发,以滑坡冲击水体时的动量率作为涌浪产生的驱动力,并通过静水和波动条件假设实现滑坡向水体的动量传递,在三维散体滑坡背景下推导出涌浪最大近场波幅的理论表达式。建立水库滑坡涌浪三维物理模型,利用获得的实验数据与理论计算结果进行比较发现:(1)三维涌浪最大近场波幅远未达到孤波破碎界限,不会在生成区破碎;(2)当滑坡体入水后完全淹没时,近场最大波幅的理论计算值与实验值基本吻合,证明了理论表达式在深水滑坡中的有效性;(3)对于浅水滑坡,受淹没率影响,当水深小于临界水深时实验结果出现与理论曲线相反的变化趋势。在进一步通过Mohammed(2010)模型实验数据及龚家坊滑坡涌浪现场观测资料的验证后也得到了类似的结果。综合以上分析,滑坡涌浪近场波特性应分别从深水和浅水两种情况考虑,在讨论理论模型的适用范围之后,动量平衡表达式可为深水滑坡涌浪近场最大波幅的预测提供一种新的方法。