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窄深河谷近坝库岸滑坡涌浪特性及传播规律

马斌 刘永玺 李会平 刘东明 姚烨

马斌,刘永玺,李会平,等. 窄深河谷近坝库岸滑坡涌浪特性及传播规律[J]. 水利水运工程学报,2021(5):120-128. doi:  10.12170/20210416001
引用本文: 马斌,刘永玺,李会平,等. 窄深河谷近坝库岸滑坡涌浪特性及传播规律[J]. 水利水运工程学报,2021(5):120-128. doi:  10.12170/20210416001
(MA Bin, LIU Yongxi, LI Huiping, et al. Surge characteristics and propagation of landslide near the dam in narrow river valley[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(5): 120-128. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210416001
Citation: (MA Bin, LIU Yongxi, LI Huiping, et al. Surge characteristics and propagation of landslide near the dam in narrow river valley[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(5): 120-128. (in Chinese)) doi:  10.12170/20210416001

窄深河谷近坝库岸滑坡涌浪特性及传播规律

doi: 10.12170/20210416001
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401707);国家自然科学基金资助项目(51779167,51809194)
详细信息
    作者简介:

    马 斌(1979—),男,安徽宿州人,副教授,博士,主要从事高坝泄流安全方面研究。E-mail:mabin97@tju.edu.cn

    通讯作者:

    李会平 (E-mail:lhptju@126.com)

  • 中图分类号: TV139.2

Surge characteristics and propagation of landslide near the dam in narrow river valley

  • 摘要: 大比尺水工模型试验可获得更接近原型的相似现象,对窄深河谷近坝库区可能发生的整体大体积滑坡工况进行试验研究,结合三维数值模型分析滑坡次生涌浪的产生、传播和消散特性。研究结果表明:数值模型计算的浪高、相位与试验结果基本一致,库区涌浪类型属于有限水深波,波能沿水深方向均有分布;涌浪产生区附近非线性较强,受窄深地形影响,波高在传播过程中快速衰减,坝肩处涌浪叠加出现瞬时越浪;试验中涌浪近场波形只观测到弱非线性振荡波;试验范围内块体模型冲击动能转化率为2%~19%,滑块动能转化率与相对体积、相对厚度呈正相关,与滑块入水弗劳德数呈负相关;低频波受地形影响较大,在岸坡浅水区域出现波能的暂时集中,谱峰值增大,随时间推移库区水域高频波增多。对于窄深河谷中的大体积滑坡次生涌浪,尽管首浪波能受高陡边坡影响,传播至坝前时波高已明显削减,但坝前最大浪高往往由涌浪反射叠加形成,在首浪到达之后仍存在翻坝风险。
  • 图  1  测点位置示意

    Figure  1.  Schematic diagram of monitoring points location

    图  2  水工模型

    Figure  2.  Physical test model

    图  3  三维数值模型(单位: m)

    Figure  3.  Three-dimensional numerical model (unit: m)

    图  4  不同截面形状滑块放置(单位:m)

    Figure  4.  Schematic diagram of the placement of different shapes of sliders (unit: m)

    图  5  数值模拟与物理试验结果对比

    Figure  5.  Comparison of numerical simulation and physical test results

    图  6  测点浪高时程线(工况2)

    Figure  6.  Wave height curve with time at the monitoring location (condition 2)

    图  7  不同影响因素浪高时程线(7#)

    Figure  7.  Wave height curve with time under different influence factors (7#)

    图  8  模型试验滑块入水(工况2)

    Figure  8.  Slide block entering water in model test (condition 2)

    图  9  本文三维模型试验8组工况中3#测点波形(距离滑块入水位置2.1h,径向角ɑ=40°)

    Figure  9.  Wave height curve with time at the monitoring location 3# in 8 working conditions of the three-dimensional model test in this article

    图  10  Fritz二维模型试验中观察到的波形(距离滑块入水位置8.1h

    Figure  10.  Wave height curve observed in Fritz's two-dimensional model experiments

    图  11  流体质点运动速度分布

    Figure  11.  Velocity distribution of fluid particles

    图  12  不同因素波能转化率影响

    Figure  12.  Influence of different factors on wave energy conversion rate

    图  13  模型试验涌浪波动谱形变化(工况2)

    Figure  13.  Wave spectrum shape change in model test (condition 2)

    表  1  不同影响因素试验工况

    Table  1.   Test conditions of different influencing factors

    工况$ V_{\rm{s}}/{\text{万}}{\rm m}^{3} $截面形状$v_{\rm{s}}/({\rm{m}} \cdot {{\rm{s}}^{ - 1}})$$V=V_{\rm{s}}/{h^3}$$S=s/h$$Fr=v_{\rm{s}}/\sqrt {gh} $
    1 50 等腰梯形 30.7 0.07 0.26 0.71
    2 100 等腰梯形 33.5 0.15 0.26 0.78
    3 200 等腰梯形 33.5 0.29 0.26 0.78
    4 100 等腰梯形 21.9 0.15 0.26 0.51
    5 100 等腰梯形 43.3 0.15 0.26 1.00
    6 100 三角形1 32.4 0.15 0.37 0.75
    7 100 三角形2 32.3 0.15 0.52 0.75
    8 100 三角形3 31.3 0.15 0.52 0.73
      注:h表示入水区域水深。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-16
  • 网络出版日期:  2021-08-04
  • 刊出日期:  2021-10-25

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