水库库岸滑坡涌浪灾害分析与计算

任兴伟,唐益群1,,杨 坪1,,王建秀1,

(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2.同济大学地下建筑与工程系,上海 200092)

大型高速水库库岸滑坡产生巨大的涌浪,不仅能冲毁水工建筑物、堵塞河道,更重要的是随着涌浪的传播和叠加,有可能造成溃坝等严重水库失事事故。随着三峡大坝的建成和运营,以及西南水电建设的大力发展,大型库岸滑坡灾害的评价、分析及预测成为意义重大的研究课题,涌浪灾害即是其中之一。

本文总结分析了国内外几种最常用的涌浪的估算方法包括Noda法、美国土木工程协会推荐法、水利水电科学院经验公式法、潘家铮法等,并对其各自的优缺点、适用范围等进行了归纳总结,在此基础上,对潘家铮方法提出了两种修正方法:修正计算系数法和分解叠加法。修正计算系数法考虑了岸坡角度对涌浪初始浪高的影响,在潘家铮算法对滑坡水平运动模式和垂直运动模式下初始涌浪高度进行求解的基础上,利用线性插值原理,推导出了滑坡斜向运动模式下的初始涌浪高度的计算公式,从而使潘家铮算法适应于岸坡倾斜变形这一更加普遍的变形运动模式;相对于修正计算系数法从整体角度对初始涌浪高度进行了修正,分解叠加法则是从分解滑体速度角度对其进行修正,首先分别求出水平运动、垂直运动所激起的涌浪,然后考虑岸坡角度、水深、滑体运动时间及滑体体积等因素的影响,提出相应的浪高折减系数,最后对两部分进行叠加。该方法仅探讨性的提出了修正公式形式,未能给出其求解的具体公式和方法。

文章从滑坡的稳定性评价、岩土体强度参数的选取、滑坡速度计算、初始涌浪高度计算及涌浪的传播衰减的角度建立了一套比较完整的滑坡涌浪灾害的评价体系。以三峡库区某滑坡为例,根据修正后的算法对其初始涌浪高度进行了计算,利用计算结果采用潘家铮方法对涌浪的传播及爬坡高度进行了分析计算,并对计算结果和实际资料进行了对比分析,结果表明,计算值和实际调查值吻合较好。研究成果具有一定的理论意义和参考价值。