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  • 河道型水库滑坡涌浪机理研究 9787030651976
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河道型水库滑坡涌浪机理研究 9787030651976

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山东泰安
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作者王平义,祖福兴,韩林峰 等

出版社中国科技出版传媒股份有限公司

ISBN9787030651976

出版时间2019-04

装帧平装

开本其他

定价139元

货号9890653

上书时间2024-06-30

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品相描述：全新
商品描述
目录
目录 第1章 概论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 研究现状及进展 4 1.2.1 滑坡涌浪波场理论 4 1.2.2 水波理论 5 1.2.3 滑坡涌浪实验模型 10 1.2.4 河道边界对滑坡涌浪传播的影响 20 1.3 本书主要内容 21 第2章 河道型水库滑坡特征 22 2.1 河道型水库滑坡的分类特征 22 2.1.1 松散体类滑坡特征 22 2.1.2 岩质类滑坡特征 23 2.2 河道型水库滑坡的岩土结构特征 24 2.2.1 滑坡体的岩土结构 25 2.2.2 滑面土的岩土特征 26 2.3 河道型水库滑坡的运动机制 27 2.3.1 滑坡启动阶段 27 2.3.2 滑坡体加速下滑阶段 28 2.3.3 滑坡体入水准备阶段 29 2.3.4 滑坡涌浪的形成条件 29 第3章 水库滑坡涌浪物理模型实验 31 3.1 实验目的及方法 31 3.2 实验模型设计 31 3.2.1 模型比尺 31 3.2.2 河道模型设计 31 3.2.3 滑坡体模型设计 32 3.3 实验设备及测点布置 38 3.3.1 实验设备 38 3.3.2 测点布置 41 3.4 实验方案的确定 42 3.4.1 三峡水库145m运行 42 3.4.2 三峡水库155m运行 44 3.4.3 三峡水库175m运行 46 第4章 岩质滑坡体水上运动特性及动量传递过程 49 4.1 滑动冲击速度 49 4.2 岩质滑坡体滑动变形 52 4.2.1 滑坡体厚度演变 52 4.2.2 滑坡体长度演变 57 4.3 散体滑坡向水波的动量传递 58 4.3.1 理论推导 59 4.3.2 模型验证 62 4.3.3 理论方程的局限性 66 4.4 浅水滑坡淹没率 67 第5章 滑坡涌浪首浪高度及爬高 69 5.1 滑坡涌浪产生过程 69 5.2 初始涌浪及首浪高度统计分析 71 5.2.1 初始涌浪特性分析 71 5.2.2 首浪的定义 72 5.3 滑坡体入水前后的能量分析 75 5.3.1 滑坡体入水的能量守恒原理 75 5.3.2 滑坡体入水前的总机械能分析 76 5.4 滑坡体入水后产生的首浪波能分析 78 5.4.1 首浪波能分布 78 5.4.2 首浪波能计算模型 79 5.4.3 滑坡体入水前后的能量转换系数 81 5.4.4 基于能量交换机理的首浪高度计算模型 85 5.5 三维滑坡涌浪爬高 86 5.5.1 滑坡对岸*大涌浪爬高估算 86 5.5.2 涌浪爬高沿岸衰减规律 88 5.5.3 实例分析 92 第6章 滑坡涌浪近场波特征及其传播规律 93 6.1 滑坡涌浪近场波形分析 93 6.2 近场区域涌浪波幅衰减 95 6.2.1 初始波峰振幅衰减规律 96 6.2.2 初始波谷振幅衰减规律 101 6.3 滑坡涌浪传播速度分析 105 6.4 涌浪周期与波长 107 6.5 涌浪非线性分析 108 第7章 滑坡涌浪经验波场区划及波高变化 110 7.1 滑坡涌浪经验波场研究目的和方法 110 7.2 弯曲河道滑坡涌浪经验波场区域划分 110 7.3 研究指标的定义 114 7.4 张量分析方法的应用 117 7.5 基于张量分析的滑坡涌浪经验波场研究 118 7.5.1 波高传递率与相对距离的二维模型 118 7.5.2 波高传递率与方位角和相对距离的三维模型 121 7.5.3 波高传递率与工况、方位角和相对距离的四维模型 123 第8章 复杂河道边界对滑坡涌浪传播的作用 133 8.1 研究目的与方法 133 8.1.1 研究目的 133 8.1.2 研究方法 133 8.2 实验模型的建立与验证 134 8.2.1 实验模型的建立 134 8.2.2 实验模型的验证 136 8.3 复杂河道边界对涌浪传播方向的影响规律 137 8.3.1 复杂河道边界对涌浪传播方向作用的数模实验 137 8.3.2 顺直河道边界作用下的涌浪传播方向 138 8.3.3 凸岸顶点入水凹岸边界作用下的涌浪传播方向 139 8.3.4 凹岸中点入水凸岸边界作用下的涌浪传播方向 141 8.4 复杂河道边界作用下的滑坡涌浪反射波波高 142 8.4.1 复杂河道边界对涌浪反射波波高作用的数模实验 142 8.4.2 河道边界单因素对反射波波高的影响规律分析 143 8.4.3 基于径向基函数的复杂河道边界作用下的涌浪反射波波高 146 8.5 复杂河道边界对滑坡涌浪周期的影响规律 149 8.5.1 岸坡坡度对滑坡涌浪周期的影响规律 149 8.5.2 弯曲河道凹岸对滑坡涌浪周期的影响规律 151 8.5.3 弯曲河道凸岸对滑坡涌浪周期的影响规律 155 参考文献 157 附图 162

内容摘要
后会迅速沉积，并在瞬间导致近场局部地形发生巨大变化，造成河道堵塞，甚至形成滑坡坝，引起周围水域水体的强烈扰动。滑坡涌浪造成的灾害可以归纳为三部分：一是滑坡初始涌浪造成灾害。滑坡体在距离河面很高的山坡上，由于各种条件的诱发突然启动，携带着巨大的能量冲入河道中，其产生的初始涌浪最为巨大，往往瞬间摧毁江中船舶和沿岸的生产生活设施，造成巨大的人员伤亡和财产损失。二是滑坡涌浪传播空间范围内的灾害。传播的涌浪将直接威胁两岸人民的生命财产，其波及范围更广、危害更大。涌浪在河道上、下游水域和对岸、同岸区域传播时，会大幅度加快水流流速，提高水位，形成倒流、回流和紊流，严重恶化水流条件，巨大的波浪压力会瞬间推翻过往船舶，破坏两岸港口的系缆设施，摧毁航道支持保障系统，同时对两岸的生产和民用建筑也会造成严重破坏。当涌浪传至坝前，推动波浪高度接近或超过坝顶时，造成坝顶漫水，甚至破坏大坝。三是河道边界反射波浪造成灾害。滑坡涌浪在传播过程中，当遇到河道边界时，会有部分波浪被反射回来，反射波与正向波叠加，形成的巨大波浪往往对河道中船舶、沿岸防护设施、取水设施、市政道路、民用设施造成二次打击，形成严重威胁。

涌浪的形成是一个非常复杂的过程，其中初始涌浪通常涉及固、液、气三相混合流动。在不同的诱发条件下往往会产生不同类型的波，当初始涌浪在生成区产生后会迅速从近场向远场传播，在此过程中涌浪波幅会在短时间内急剧衰减而后变为小振幅振荡…’。随着涌浪传播到近岸水域，受浅水变形影响，波高迅速增大、波长减小，导致波陡逐渐增大，当波陡增大到极限状态时波面难以保持稳定，继而发生破碎和卷倒，形成猛烈的拍岸波，表现出惊人的能量，此时的涌浪称为近岸涌浪，其对库区港口码头、库岸建筑物和近岸航道的设计与维护非常重要。当涌浪到达岸线时，破碎后的水体由于剩余动能而涌上岸坡，随后又在重力作用下沿坡面下落，使得部分坡面在涌浪爬高时被淹没，在涌浪回落时露出水面，处于一个最高和最低水位的变动区，该区域称为冲泻区。而近岸涌浪及沿岸爬坡浪则是库岸冲蚀变形最重要的动力因素，对岸坡的破坏性很大，但到此涌浪也结束了它的“生命”。滑坡涌浪在“产生一传播一破碎一爬高”的整个生命过程中，其波场特征决定了涌浪的致灾范围及灾害影响程度。因此，在距滑坡源一定范围的水域内研究涌浪的波场特征，对水库区滑坡涌浪风险评估有着至关重要的作用。

除了滑坡体量与水深间的相对关系外，涌浪的产生机理还取决于滑坡体相对于静水表面的初始位置，按照初始位置的不同可分为三种类型：水上滑坡、部分淹没滑坡和水下滑坡。水上滑坡产生的初始涌浪包含固、液、气三相，主要形成于水体表面，其近场波幅大于部分淹没滑坡和水下滑坡类型。与水上滑坡相比，部分淹没滑坡的滑动速度较慢，但其产生的初始涌浪仍然属于固、液、气三相混合流动，初始涌浪一部分形成于水体表面，另一部分则形成于水下，近场波幅介于水上滑坡与水下滑坡之间。而水下滑坡所产生的近场涌浪波幅远小于水上滑坡和部分淹没滑坡类型，滑动速度也更慢，初始涌浪只包含固、液两相，且全部形成于水下。考虑到峡谷水库中的山体滑坡多为水上滑坡或部分淹没滑坡类型，涌浪的产生主要来自滑坡体的水上部分，所以将研究重点放在由水上滑坡引起的涌浪是合适的。

在绝大多数情况下，想要阻止山体滑坡发生几乎是不可能的，因此对潜在滑坡山体进行连续监测成为唯一的选择。对于水库库岸滑坡来说，一旦发现险情，应及时采取相应措施，这其中对沿岸居民的疏散不可避免，除此之外还应将滑坡区附近的船舶撤离到安全水域以避险，必要时甚至需要对水库采取紧急调度来改变库区水深以降低涌浪带来的影响。然而，以上措施能够充分发挥效用的前提是需要对涌浪特征做出精确预测，但由于滑坡的形成条件、孕育过程、诱发因素的复杂性、多样性及其变化的随机性，导致野外滑坡的动态信息极难被捕捉14而我国又是一个滑坡、泥石流等地质灾害多发的国家，潜在滑坡数量众多，这其中包含大量临水滑坡，要对全部潜在滑坡体进行实时监测难度巨大。此外，由于滑坡诱发涌浪的产生过程短暂、传播迅速，而且在波源附近常伴有巨大水雾和飞溅的浪花，使得对近场区涌浪影像的采集变得非常困难。目前，有限的涌浪现场调查资料大都来自滑坡发生后第一时间对灾害现场的复查，包括滑坡沉积、涌浪沿岸爬高水线以及周围水域船舶、植被破坏情况等，然后再根据这些现场收集的资料来间接推测滑坡发生时近场区涌浪高度及其传播衰减规律，但往往存在相当大的误差。基于以上原因，研究者通常用物理或数值模型来提高对这种多阶段、跨学科的滑坡次生灾害的认识。通过将数值计算结果与实验数据进行比较，可以验证和改进数值模型；而物理模型可用于生成预测方程，以帮助人们快速地预测和评估滑坡涌浪所带来的危害。

总之，滑坡监测及预警方式能够掌握滑坡的变形破坏状态，从而保护滑坡体周围人员的生命安全，但对滑坡体滑入水中造成的涌浪，目前却无法进行有效的预警，尤其是复杂形态的河道型水库。然而，河道型水库己经发生的灾害实例为人们敲响了警钟，滑坡涌浪造成的灾害影响甚至超出了滑坡本身。而滑坡体滑入水中产生的首浪高度大小、滑坡涌浪的传播与衰减规律、复杂形态河道边界与滑坡涌浪的相互作用规律以及相应的预警应急处置技术己成为学术界和灾害管理部门最关心的问题之一，急需要开展这些方面的研究以提供理论和技术支撑。

1．2研究现状及进展1．2．1滑坡涌浪波场理论

滑坡体的形成过程在本质上是一个受多种因素影响而发展演化的非线性动力系统，在不同背景下其诱发因素具有强烈的随机性和不可控性。虽然滑坡形成机理复杂多变，但当滑坡体开始沿剪切面滑移时其动力主要与摩擦系数有关。Shreve¨。。最早提出了等效摩擦系数的概念，与传统摩擦系数依赖于滑坡体材料不同，等效摩擦系数取决于滑坡体的大小。Fritz匕。通过前人实验数据分析得到，等效摩擦系数随滑坡体体积的增大而减小，并从体积大于1．0×105m。的水上滑坡中确定了等效摩擦系数厂与滑坡体体积K间的函数关系：

log厂=0．15666logK+0．62419(1—1)

其相关系数尺00．82。由于等效摩擦系数与滑坡体体积间的关系与滑坡体材料相……



精彩内容
本书以三峡水库滑坡涌浪机理为研究对象，给出了水库滑坡涌浪模型实验设计方法及模拟技术，阐明了岩质滑坡体水上运动特性及动量传递过程，在此基础上研究了滑坡涌浪首浪高度及爬高，揭示了滑坡涌浪近场波特征及其传播规律、滑坡涌浪经验波场中波高变化规律及复杂河道边界对滑坡涌浪传播的作用规律等。这些研究成果发展和完善了滑坡涌浪模拟技术及滑坡涌浪的理论方法，对河道型水库滑坡涌浪特性及其灾害预防研究与应用具有重要的参考价值和指导意义。

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