水庫庫岸滑坡涌浪災害分析與計算

任興偉,唐益群1,,楊 坪1,,王建秀1,

(1.同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室,上海 200092;2.同濟大學地下建筑與工程系,上海 200092)

大型高速水庫庫岸滑坡產生巨大的涌浪,不僅能沖毀水工建筑物、堵塞河道,更重要的是隨著涌浪的傳播和疊加,有可能造成潰壩等嚴重水庫失事事故。隨著三峽大壩的建成和運營,以及西南水電建設的大力發展,大型庫岸滑坡災害的評價、分析及預測成為意義重大的研究課題,涌浪災害即是其中之一。

本文總結分析了國內外幾種最常用的涌浪的估算方法包括Noda法、美國土木工程協會推薦法、水利水電科學院經驗公式法、潘家錚法等,并對其各自的優缺點、適用范圍等進行了歸納總結,在此基礎上,對潘家錚方法提出了兩種修正方法:修正計算系數法和分解疊加法。修正計算系數法考慮了岸坡角度對涌浪初始浪高的影響,在潘家錚算法對滑坡水平運動模式和垂直運動模式下初始涌浪高度進行求解的基礎上,利用線性插值原理,推導出了滑坡斜向運動模式下的初始涌浪高度的計算公式,從而使潘家錚算法適應于岸坡傾斜變形這一更加普遍的變形運動模式;相對于修正計算系數法從整體角度對初始涌浪高度進行了修正,分解疊加法則是從分解滑體速度角度對其進行修正,首先分別求出水平運動、垂直運動所激起的涌浪,然后考慮岸坡角度、水深、滑體運動時間及滑體體積等因素的影響,提出相應的浪高折減系數,最后對兩部分進行疊加。該方法僅探討性的提出了修正公式形式,未能給出其求解的具體公式和方法。

文章從滑坡的穩定性評價、巖土體強度參數的選取、滑坡速度計算、初始涌浪高度計算及涌浪的傳播衰減的角度建立了一套比較完整的滑坡涌浪災害的評價體系。以三峽庫區某滑坡為例,根據修正后的算法對其初始涌浪高度進行了計算,利用計算結果采用潘家錚方法對涌浪的傳播及爬坡高度進行了分析計算,并對計算結果和實際資料進行了對比分析,結果表明,計算值和實際調查值吻合較好。研究成果具有一定的理論意義和參考價值。