首页 理论教育西部水电工程重大滑坡灾变演化及控制技术-计算方法

西部水电工程重大滑坡灾变演化及控制技术-计算方法

【摘要】:当岸坡发生垂直运动时,激起的初始浪高可用下面的函数表示为两种模式下的变化曲线如图6.5-1所示。该级数的项数取决于滑坡历时T及涌浪从一岸传播至对岸需时之比,见表6.5-1。其步骤如图6.5-4所示,先计算及值,在图6.5-4的横坐标轴上,定下a、b两点,相当于及由此引垂线和图中“-0”曲线相交,得a'及b'点。基于陈学德的建议方法,根据滑坡滑动面角度,对倾斜入水的滑坡所产生的最大涌浪高度进行修正。

当岸坡发生水平运动时,激起的初始浪高可表示为

式中:ζ0为激起的初始涌浪高度,m;h为水库平均深度,m;v为岸坡水平运动速度,m/s;g为重力加速度,m/s2

当岸坡发生垂直运动时,激起的初始浪高可用下面的函数表示为

两种模式下的变化曲线如图6.5-1所示。

滑坡失事点为扰动中心,考虑了推进波及孤立波传到对岸的反射波两者波型,根据波高按距离的倒数递减的规律(连续原理),计算出各小波直接传到水库某点的波高和反射波传到该点的波高,并把两者进行叠加,得出了滑坡失事点对岸任意点的最高涌浪公式。

假定两岸为平行陡壁,宽度为B,滑坡范围L内的断面尺寸一致,岸坡变形率为常数(即滑速V为常数),则可按下述方法计算滑坡沿河道传播的最高涌浪。岸边滑坡突然滑入水中,产生的涌浪经水域传至对岸A点(图6.5-2)的最大涌浪高度为

图6.5-1 两种模式下的初始涌浪高度求解曲线图

图6.5-2 涌浪传播模型图

式中:ζmax为对岸A点最高涌浪,m;ζ0为初始浪高;l为滑坡体宽度的一半,m;ck为波的反射系数,在求对岸最高涌浪时,近似的取为0.9;∑为级数和。该级数的项数取决于滑坡历时T及涌浪从一岸传播至对岸需时之比,见表6.5-1。其中波速C按下式计算:

表6.5-1 不同T/Δt比值所应采用的级数项数

滑坡涌浪传至对岸任一点A'(图6.5-2)产生的最大涌浪高度为

式中:ζ0为初始浪高,m;Ck为波的反射系数;xo为滑坡至A'的距离,m;L为滑坡体宽度,m;n为级数应取的次数;θn为第n次入射线与岸坡法线的夹角,其值可以这样计算:河道宽度为B,滑坡区中心到A'点的水平距离为x,则:

图6.5-3 计算项数曲线图

图6.5-4 计算项数的作图方法

N取决于T、Δt、值,可由图6.5-3确定。其步骤如图6.5-4所示,先计算值,在图6.5-4的横坐标轴上,定下a、b两点,相当于由此引垂线和图中“-0”曲线相交,得a'及b'点。再从a'及b'开始,向上量取时段,在这段垂直范围内所包括的负波个数,就是应取的项数。

求出的A'点浪高是指涌浪可向下游继续自由行进时的值。如果涌浪到达A'点受阻,例如A'点为一溢流坝,浪高超过堰顶下泄,则在A'处出现一个负波反向上游传播,水面将出现反复振荡现象。

值得提出的是,上述规范中研究了滑坡水平运动和垂直运动两种极端状态,实际中滑坡都是以一定倾角下滑入水。基于陈学德(1984)的建议方法,根据滑坡滑动面角度,对倾斜入水的滑坡所产生的最大涌浪高度进行修正。设滑坡沿着滑动面运动速度为v,滑动面倾角为∂,将速度进行矢量分解,则水平、垂直速度分别为

应用上述计算公式分别计算水平运动和垂直运动产生的涌浪高度ηh、ηv,将两者分别乘以权重后叠加,则修正后的最大涌浪高度为