弯曲河道型水库滑坡涌浪传播演化过程研究

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滑坡是我国发生的最为频繁的地质灾害,特别是发生在水库库区的滑坡,其不仅对滑坡发生地有较大的破坏,滑坡体在高速入水时会产生涌浪,大型滑坡所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。随着我国水电资源的开发和建设,库区地质灾害发生的频次逐渐增高,对此类灾害问题必须认真研究和引起足够重视。目前针对滑坡涌浪的研究大多数都是基于人工湖型水库滑坡涌浪进行的研究,对于狭窄河道型滑坡涌浪的研究相对较少;另外一方面大部分对狭窄河道型滑坡涌浪的研究的模型是直线型河道,本文以有一定弯曲角度的河道型水库模型的角度出发进行研究工作。  本文的主要研究方法是采用数值模拟方法,借助Flow-3D三维流体计算软件,以实际的物理实验模型为原型建立数值计算模型,紊流模型采用RNGK?ε模型,利用VOF法进行自由表面追踪。通过数值计算与模型试验采集数据进行对比分析,进一步验证数值计算模型的参数取值。再将确定好的参数代入数值计算模型进行仿真分析,本文进行如下研究工作:  (1)数值模拟分析的边界条件及其他参数的确定,通过与相同工况的物理模型实验的首浪高及传播过程的规律对比分析,验证 Flow-3D软件的适用性以及参数设定的准确性。  (2)采用确定好的数值模型及计算参数,针对不同的影响因素进行分析。本文主要研究的是滑块的不同入水角度以及库区不同水深这两个影响因素对涌浪的产生及传播的影响,主要研究的内容是波浪的库岸爬高、首浪高、首浪沿程传播规律以及首浪沿程传播的动水压力。  (3)在不同入水角度工况中,发现首浪高并不是随入水角度的变化呈线性变化,而是存在一个最危险角度的工况使得首浪高达到最大;在传播过程中也是随着传播距离的增加而衰减变缓。动水压力过程呈现深水波的特征分布,影响表层水体区域,对深水区域影响极小。  (4)在不同水深工况中,首浪高随着水深变大,浪高值变小;在传播过程中仍然是随着传播距离增加,衰减变缓。动水压力过程也统一呈现为深水波特征分布。  (5)通过与师兄的直线型河道研究结果对比分析,得到一个一般性研究结果。  (6)对首浪高及沿程传播规律进行无量分析,拟合出无量纲公式,再通过实际发生的滑坡涌浪进行结果对比,进一步验证计算结果的可靠性。
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