滑坡涌浪

摘要： 滑坡涌浪是一种危害较大的次生灾害,会对人民的生命财产安全造成重大威胁。为探究滑坡涌浪在不同场域的涌浪水波特性,及时发现危害并采取防范措施,对滑坡涌浪全程进行数值模拟。通过CFD软件FLOW-3D建立滑坡涌浪数值模型,并将其模拟精度与有效性,与经典滑坡涌浪试验进行验证。对比结果表明数值模拟涌浪首浪高度与物理模型试验结果一致性较好,数值模拟能反映滑坡涌浪传播的整个过程。基于数值模型,制定关于滑坡体密度、滑坡体体积及滑坡体初始入水特征的27组数值模拟试验。结果表明:近场涌浪回弹及首波波谷出现时间与滑坡体密度呈负相关;近场涌浪首波势能占全程涌浪势能的70%左右;远场涌浪周期约为滑坡体水下运动时间的2倍;通过涌浪势能给出了特定条件下距滑坡体入水点22 m处为远场涌浪波起始位置。研究成果为滑坡涌浪灾害的预警和防治提供一定的参考,可避免发生更大灾害,减少损失。

摘要： 水库滑坡约束条件影响其运动过程的几何形态,是滑坡涌浪预测的重要参数之一。为了探究约束条件对滑坡涌浪特征(波高、波幅与周期)的影响,采用正交试验设计法开展了54组滑坡涌浪室内模型试验,并基于统计学理论对约束散体和半约束散体的涌浪特征进行了分析。结果表明:涌浪波周期基本不受滑体约束条件的影响;而半约束散体模型的波高和波幅小于约束散体的波高和波幅,半约束散体的初始涌浪波高约为约束散体的0.95倍,半约束散体模型的最大波峰波幅约为约束散体模型的0.9倍。因此,在开展滑坡涌浪快速预测时,虽然滑体入水形态与破坏前形态差异巨大,但基于滑坡初始几何形态参数对其初始涌浪波高和最大涌浪波幅的预测结果是偏安全的。研究结论可以为更准确地预测水库滑坡涌浪提供理论依据。

摘要： 针对工程地质中散粒体结构的滑坡,本文以EDEM-FLUENT耦合方法和DPM(Discrete Phase Modle)模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,模拟散粒体滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程。将数值计算结果与试验观测数据进行对比,验证该数值模型的有效性,并分析了DPM模型作用下滑坡体运动状态对涌浪生成和传播过程的影响。通过对数值仿真试验结果进行分析,发现数值模拟结果与物理试验观测数据吻合较好,这表明DPM模型能够准确模拟滑坡涌浪的产生与传播特性。

摘要： 滑坡作为水库库区主要地质灾害类型之一,其风险研究一直是近年来的研究热点。水库滑坡涌浪的产生使滑坡灾害的影响范围由滑坡源本身扩散到上下游数千米,极大地扩大了滑坡风险的承灾体类型与数量以及灾害损失程度。因涉及交叉学科领域,滑坡涌浪风险评估是滑坡风险灾害链评价的难点与前沿课题。本文综合了前人近几十年来的研究成果,首先从危险性、易损性以及风险3个方面出发,对国内外的滑坡涌浪风险研究现状和常用的研究方法进行了概述,并对重点代表性研究成果进行了述评分析,针对滑坡涌浪风险研究方面的新进展进行了介绍,包括考虑实际河道地形复杂性的试验研究、聚焦于滑坡-水体相互作用机制的多种数值模拟方法耦合研究,以及基于多种承灾体类型的易损性评价体系等。然后对近年来三峡库区发生过的多起滑坡涌浪风险管控实例的过程与后果进行了详细的阐述。最后基于多年的研究经验提出了滑坡涌浪灾害链风险研究的新方向和新思路,即涌浪风险应与滑坡风险评价体系相互融合,并沿着定量化、规范化、精细化的方向发展。

摘要： 近年来,滑坡诱发冰湖溃决灾害链发生频率日趋增加,对下游居民及工程设施安全造成严重威胁。为定量描述滑坡诱发冰湖溃决灾害链危害,通过系统分析该灾害链的演化过程及阶段特征,将其划分为滑坡运动、涌浪传播、冰湖溃决和洪水传播4个子阶段;分别研究各子阶段演化的物理机理及关键因子,建立相应的数学模型与计算方法,如滑坡运动采用Savage–Hutter模型、涌浪及洪水传播采用浅水波方程等;通过确定各子阶段之间的衔接因子,如滑坡运动特征、涌浪传播特征、坝体溃决特征等,实现各子阶段的过程耦合与数据传递,建立滑坡—涌浪—冰湖溃决—洪水灾害链的全过程物理模型,最终完成该灾害链的过程模拟与危险分析。为验证所建立模型与计算方法的可行性,以四川省甘孜藏族自治州雅拉乡木格措冰湖潜在灾害链为案例,结合现场勘查与卫星影像数据,开展不同情境,如暴雨或上下游级联溃决等条件下灾害链的过程模拟与危险分析,且将模拟结果与经验公式计算数据进行对比。结果表明,本文所提方法可较好的完成滑坡诱发冰湖溃决灾害链过程模拟,模型模拟数据与经验公式计算数据较为吻合,且考虑暴雨或上下游级联溃决条件时,下游洪水流量呈显著增加趋势。本文研究成果提供了一种新的滑坡诱发冰湖溃决灾害链研究思路,对该灾害链的防灾减灾技术具有支撑作用。

摘要： 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。

摘要： 滑坡涌浪主要表现为滑体以一定的高速冲入水中,水体被激起巨大的涌波,使部分区域出现极为复杂的波动现象,对水工结构造成极大破坏。本文采用大缩尺比模型试验,探究张紧式首尾2条锚链和舷侧4条锚链2种不同锚泊形式下船舶在遭遇不同涌浪后的运动响应分析情况。对比研究表明,在遭遇滑坡涌浪时,舷侧4锚链锚泊形式的稳定性较好,首尾2锚链的稳定性较差,但首尾2锚链能够很好限制船舶的横摇运动,2种工况在弱涌浪作用下的横摇和纵摇运动周期时长均大于在强涌浪作用下的运动周期时长。该研究成果可对锚泊船舶的应急响应提供新的理论支撑。

摘要： 库岸滑坡是一种常见地质灾害,如果无法及时预测而出现下滑,则滑坡入库后很可能诱发涌浪,危及河道交通或附近水利设施安全。以弯曲型河道滑坡入库诱发涌浪为研究对象,基于Flow-3D模拟弯曲河道型库岸滑坡涌浪传播过程及其与下游水利设施——大坝相互作用。为了检验水工物理模型试验的有效性和精度,在相关库岸滑坡涌浪研究基础上构建了三维滑坡涌浪数值模型。研究表明:三维数值模拟和水工物理模型试验结果吻合较好,主要体现在涌浪水面高度变化和传播过程。同时,分析不同水深和下滑坡角条件下大坝和滑坡涌浪相互作用过程,得出最危险的水深条件和入射角度,通过工程实例验证分析得出最大动水头小于涌浪高度水头且沿水深有一定程度的折减,则采用最大涌浪爬高水位静力方法计算分析坝体应力,其结果偏安全。

摘要： 滑坡入水淹没率是影响滑坡涌浪生成和传播的重要因素。采用正交试验开展散体滑坡涌浪室内模拟试验研究,探讨了滑体规模、速度与水深条件对涌浪波形特征的影响。取得如下研究成果:①滑体完全入水激发涌浪,首浪具有较大波幅,波前平缓、波后较陡,且波形关于竖直和水平轴对称,呈“匍匐”态传播;未完全入水滑坡涌浪初始波峰明显,形态尖突,无明显波谷,波形关于竖直轴对称。②建立了基于单宽体积比R和弗劳德数Fr的波形分类方法,将涌浪分为类斯托克斯波、类椭圆余弦波(或类孤立波)和涌波3种波形,界定了基于R-Fr关系的波形边界方程。③构建了基于R参数的最大波幅预测模型,选取4个涌浪案例验证了模型的可靠性。研究结果对探究深水与浅水区滑坡涌浪的预测具有参考意义。

摘要： 岩质滑坡在下滑过程中会发生散体化,进而分解成形状及大小各异的块体。已有滑坡体兴波方面的研究多采用单一刚性块体或均匀散体颗粒对滑坡体进行模拟,较少关注滑坡体散体化对涌浪的影响机制。本研究通过开展三维水池物理模型试验,初步探索滑坡体的散体化过程对涌浪波动特性的影响作用。结果表明:初生涌浪的最大波幅和最大波高随滑坡体散体化指标的增大而减小;第一波峰幅值和第一波高的沿程衰减规律符合孤立波理论,且其衰减速率分别依赖于涌浪的最大波幅和最大波高;三维水池试验中第一波峰幅值和第一波高的沿程衰减速度较二维水槽中更快。

摘要： 近年来,受三峡水库长期高水位运行及调度的影响,库区两岸滑坡活动性显著增强.涌浪作为库岸滑坡的主要次生灾害,其传播会给库区码头、船舶、航道整治建筑物等造成严重破坏.高桩码头作为三峡库区内一种重要的码头结构形式,船舶撞击力对其在使用阶段的稳定性、安全性具有至关重要的影响.通过模型试验模拟三峡库区滑坡涌浪作用下系泊船舶对高桩码头的撞击过程,并分析涌浪对高桩码头船舶最大撞击力的影响.此外,提出以交通管制形式和限航等级为要素的水上交通管制模式以及涌浪作用下船舶的横摇特征,综合分析了滑坡涌浪对航道通航的影响机理.

摘要： 本文总结归纳了现有滑坡涌浪问题的三类分析方法.并在此基础上针对无网格数值方法中的SPH方法,提出了一种吸收层边界条件.并将该边界条件运用到Lituya滑坡涌浪问题中.通过与原有计算结果相比较,发现该方法可以较好地实现边界粒子水面波动的渗透,减少边界的虚拟震荡.

摘要： 长江是中国最重要的内河航道,沿岸码头众多.随着内河航运事业的发展,架空直立式码头逐渐成为主要的码头结构型式.三峡工程蓄水及大变幅水位运行导致库区滑坡频发,滑坡产生的涌浪会对码头结构造成破坏.通过三峡库区滑坡涌浪物理模型试验,研究不同产状滑坡产生的涌浪对架空直立式码头的影响,得到不同波高、不同波周期、不同水深情况下,码头桩柱上波压的变化规律.运用多元线性回归分析得到码头桩柱上最大波压力的经验计算公式,研究成果可为库区码头的安全管理提供相应的参考.

摘要： 基于二维浅水方程,建立了滑坡涌浪形成与传播的数学模型,模型分别采用有限体积法与TVD-MacCormack格式对控制方程进行空间离散与时间离散,采用不规则四边形网格划分计算区域,采用基于单元属性与基于界面属性的动边界技术模拟干湿边界.实例计算表明所建立的模型能合理地模拟滑坡涌浪的形成与传播过程,具备良好的稳定性及适应干湿剧烈变化的能力.模拟结果表明涌浪在近滑坡区衰减幅度较大、远滑坡区衰减幅度较小.

摘要： 光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种无网格法,在模拟大变形、动边界以及多相流方面具有很大潜力.本文主要基于SPH方法采用水下刚性楔形块体在倾斜平面上的滑动来模拟二维滑坡涌浪过程，并对刚性楔形块体沿斜面下滑引起的自由表面变化和波浪爬高进行了分析，为验证SPH方法对于研究二维滑坡涌浪这一复杂的流-固耦合问题的适用性提供了有效的数值依据。

摘要： 本文基于SPH方法模拟二维滑坡涌浪过程,并对自由表面变化和波浪爬高进行了分析,并将数值分析结果与试验数据进行比较验证.

摘要： 松山子滑坡体位于乐昌峡水利枢纽工程库区上游的右岸侧,库区河道狭窄,滑坡涌浪会对库区岸坡和挡水大坝等产生明显的不良影响.本研究通过松山子滑坡体滑坡涌浪水力模型试验,模拟了滑坡体的滑坡速度和下滑过程,对滑坡涌浪的浪高及传播、挡水大坝的涌浪动水压强、漫坝涌浪水量等特性进行分析,供工程设计和运行参考.

摘要： 岩土体在一定自然或人为条件下诱发滑坡，滑坡在入水后会产生涌浪,较大规模的滑坡激起的涌浪会对沿岸地区的居民和基础设施造成重大危害。本文从N-S方程出发，建立了二维滑坡涌浪控制方程，使用二维非定常分离隐式PISO算法求解方程；通过UDF(User-Defined Function)编程，采用动网格技术控制滑体的运动；结合RNGk..湍流模型并采用VOF方法跟踪非线性自由表面流场；然后基于流体计算软件FLUENT模拟滑体下滑所引起的水的速度，自由表面高度变化以及流动过程，并将数值计算结果与Monaghan和Kos的试验数据进行比较。算例表明：本模型能很好地模拟出滑体下滑过程中孤立波的产生和传播，涡流的形成。在此基础上，本文还研究了不同水深情况下水体自由表面的变形特征。因此，滑体入水数值试验可以很好地模拟出因水库大坝的崩落所导致的滑坡涌浪现象，这对于水库大坝设计及滑坡涌浪灾害预防提供了重要的参考价值。

摘要： 基于水深积分方程建立了模拟河道和水库滑坡涌浪的数学模型.采用非规则网格显式有限体积法进行数值求解.实例中,模拟了不计入滑体水平动量和计入滑体水平动量两种情况下的滑坡涌浪过程,对比后发现滑体水平动量对涌浪首浪的产生有着很大的影响,是一个不可忽略的重要因素.计算结果表明:本数学模型能合理地模拟滑坡涌浪过程.

摘要： 本文采用自主开发的一套新颖高效具有前沿水平的CFD平台,数值模拟高非线性自由面的典型实例如出入水砰击、滑坡涌浪、液舱晃荡及风浪与结构物的相互作用,包括网格细化研究与实验比较，计算结果描述了复杂流动的物理特性，对船舶工程、海洋工程及近岸工程等具有重要的理论意义和工程应用价值。

摘要： 本发明公开了一种滑坡涌浪模型试验装置及滑坡涌浪测试方法，该模型试验装置包括透明模型箱和透明水箱，透明模型箱内布设有滑坡模型，该滑坡模型由基岩和含铁的滑坡体组成，基岩坡脚处布设有电磁铁，电磁铁与基岩及透明模型箱固定连接；透明水箱与透明模型箱内滑坡坡脚所在侧连通，且透明水箱内布设有若干竖立的标尺，用于显示涌浪时的水面高度变化。利用电磁铁对滑坡体内铁粉的引力，通过控制电磁铁的电流大小控制滑坡入水速度，可实现恒定倾角下滑坡体不同入水速度下的滑坡涌浪传播情况测试；另外，采用配制的滑坡体相似材料堆砌滑坡体，能够更真实地体现滑坡体滑动过程及入水后解体对于入水速度和产生的涌浪高度的影响。

摘要： 本发明公开了一种滑坡涌浪模型试验装置及滑坡涌浪测试方法，该模型试验装置包括透明模型箱和透明水箱，透明模型箱内布设有滑坡模型，该滑坡模型由基岩和含铁的滑坡体组成，基岩坡脚处布设有电磁铁，电磁铁与基岩及透明模型箱固定连接；透明水箱与透明模型箱内滑坡坡脚所在侧连通，且透明水箱内布设有若干竖立的标尺，用于显示涌浪时的水面高度变化。利用电磁铁对滑坡体内铁粉的引力，通过控制电磁铁的电流大小控制滑坡入水速度，可实现恒定倾角下滑坡体不同入水速度下的滑坡涌浪传播情况测试；另外，采用配制的滑坡体相似材料堆砌滑坡体，能够更真实地体现滑坡体滑动过程及入水后解体对于入水速度和产生的涌浪高度的影响。

摘要： 本发明公开了一种库区滑坡涌浪消能装置及涌浪传播规律测试方法，包括固定在两岸的锚固装置和两端分别固定在两岸的锚固装置上的横跨河床的不锈钢钢绞线；在不锈钢钢绞线上串联设有多个漂浮箱，每个漂浮箱下方挂设有一个涌浪消能装置；漂浮箱和涌浪消能装置通过连接轴铰接；相邻的涌浪消能装置通过两根细钢绞线交叉相连；细钢绞线交叉处用销轴相连。在本发明的装置中，活塞、连接杆、受力托盘连接为一整体，受力托盘可以根据波浪的方向旋转受力；连接杆将力传递给活塞；活塞将力传递给弹簧；通过弹簧的压缩与伸长将涌浪的能量进行消耗。

摘要： 本发明公开一种近海岸降水诱发滑坡涌浪模拟装置及其模拟方法，模拟装置包括水槽、滑坡模拟机构、异重流输送机构、供水机构、降雨机构和检测机构；水槽包括第一水槽和第二水槽，所述第二水槽内设有可拆卸的分隔板，分隔板将第二水槽划分为第一腔体和第二腔体，第一腔体与第一水槽连通，第一水槽的底部和第二水槽的底部分别设有水流量传感器，第二腔体内设有人工边坡，人工边坡内设有应力与含水量传感器，降雨机构位于人工边坡上方，降雨机构用以模拟降雨，供水机构用以为第一水槽、第二水槽和降雨机构供水；异重流输送机构用以将砂体输送至第一水槽内；滑坡模拟机构用以模拟滑坡。

摘要： 本发明公开了一种滑坡涌浪灾害防御系统，包括浮于水面的数量不少于个的浮托条组及位于水底的多个块桩；每个浮托条组由多个沿山体岸坡水体边缘呈链状布置的浮托组成，浮托条组内的多个浮托之间通过水平柔性系固定结构连接，浮托条组两端的浮托通过柔性系固定结构固定于岸坡；水下块桩用于阻挡滑坡体向库区中央的滑动，对滑坡体的水下运动起到制动作用；浮托通过多节的垂向柔性系固定结构与水下块桩进行连接；还公开对应布置方法；本发明的水下块桩链式结构能够有效控制滑坡体的水下滑动距离，起到吸收滑坡体动能的作用，费用经济，具有广阔的推广应用前景。

摘要： 本发明公开了一种用于地震滑坡涌浪对桥梁上部冲击的防倾覆装置，包括桥面、桥墩和桥墩两侧与桥面连接的铰支座，其中，所述桥面下相邻的两个桥墩间中心线的位置两侧对称地通过支架各连接有一个侧齿轮，每个所述侧齿轮的下表面两侧铰接有各连杆，同一侧齿轮中连接的所述连杆的另一端分别铰接到两个相邻的桥墩的铰支座下方的位置中，对称的两个所述侧齿轮间通过支架连接有中心齿轮，所述中心齿轮分别与两个侧齿轮啮合。与现有技术相比，本发明能够防止桥墩的侧向位移过大导致铰支座失效而带来倾覆风险。

摘要： 本发明公开了一种河道型水库三维滑坡涌浪试验正态物理模型，包括消波区，以及综合工程地质图信息及水工结构设计图信息设置的滑坡区、河道区、大坝区；大坝区包括带有排水闸门的水工结构；滑坡区包括滑坡体相似材料、滑坡启动装置；在消波区、滑坡区、河道区与大坝区之间设有用于模拟真实水流情况的水流循环系统，还包括用于监测滑坡涌浪发生、传播全过程的数据监测系统。该滑坡涌浪试验物理模型为大尺寸物理模型，基于工程地质图资料与水工结构设计图资料进行设计的整体正态模型，能较完整的反应滑坡‑河道‑高坝联合作用全过程，可以更加准确的反应真实工程的灾害现象和数据规律；可以用于针对真实工程的大型三维滑坡涌浪物理模型试验的建立。

摘要： 本发明公开了一种基于SPH远近场耦合计算的滑坡涌浪模拟方法，包括以下步骤：(1)建立SPH近场滑坡涌浪计算模型；(2)进行SPH近场滑坡涌浪计算；(3)提取SPH近场滑坡涌浪中滑体运动速度，首浪浪高，以及对岸浪高；(4)建立远场滑坡涌浪计算模型；(5)以SPH近场滑坡涌浪计算模型获得的首浪高度为依据，通过标定远场模型的对岸浪高，确定远场滑坡涌浪计算模型中涌浪的输入；(6)进行远场涌浪的计算，获得涌浪远场传播特征；(7)提取远场滑坡涌浪计算模型中各测点的最大浪高，绘制涌浪最大浪高分布云图，确定灾害影响范围。本发明解决了滑坡涌浪模拟计算中岩土体材料参数难以准确确定以及涌浪产生边界难以准确输入的问题。

摘要： 本发明公开了一种滑坡涌浪测量方法，包括如下步骤：投影条纹图像在被测水体上，根据被测水体尺寸和像素尺寸的比例尺，确定图像横向比例尺和纵向比例尺；确定滑坡涌浪测量装置中相位高度映射模型之中的系数，建立相位高度映射模型；通过滑坡涌浪产生装置产生滑坡涌浪，采集涌浪图像，通过傅里叶变化轮廓术提取出图像中包含的相位信息；根据提取出的相位信息，通过相位高度映射模型得到滑坡涌浪水流运动高度分布。通过本发明可以实现通过傅里叶变换轮廓术可以得到实时的三维水面变化，得到全域的滑坡涌浪水流运动规律数据。

摘要： 本实用新型提供一种用于滑坡涌浪模型试验的可调节滑坡角度的装置，包括调节框架、底板和支撑杆，支撑杆的两端分别与调节框架底部和底板顶部固定连接，所述的调节框架包括主框架杆和次结构杆，主框架杆与次结构杆固定连接，主框架杆的上端面设有凹槽，模拟滑坡面板底部置于主框架杆的凹槽内，通过置放于合适的凹槽内，可快速对模拟滑坡的角度进行调整，所述的支撑杆为可升降的支撑杆，带动调节框架上下移动，对模拟滑坡的角度进行精确调整，以提高模拟试验的精度。本实用新型结构简单，易于加工制作，成本低，适应性强，操作简便，可以很方便地实现对滑坡涌浪模型试验中滑坡角度的精确控制，不仅节省时间和人力，而且提高试验结果的精确度。