滑坡涌浪是由滑坡体与水体间强烈相互作用所引起的一种次生灾害,当滑坡体积、滑动速度和水体体积达到一定值后滑坡所产生的涌浪具有极大的破坏性。我国的滑坡涌浪灾害主要发生在水库和峡谷河道中,高山峡谷与大坝库区地质条件复杂,滑坡涌浪灾害频发后果严重。基于库区与河道在地形、水位及水域范围等特征上具有显著差别,本文使用FLOW-3D分析了滑坡涌浪在河道与库区传播规律和爬坡特征,主要工作内容和结论如下:
(1)建立了二维、三维岩质滑坡入水的仿真模型,并将计算结果与物理模型试验比较验证了数值结果的准确性。针对散体滑坡首先采用颗粒流模型分析了二维溃坝问题,与试验结果的比较初步验证了颗粒流模型计算结果的准确性。进一步使用计算流体力学方法与颗粒流模型分析了三维散体滑坡入水问题,与相应试验结果的比较验证了数值结果的准确性。
(2)分析了河道场景不同工况下滑坡涌浪的传播形态、传播规律及爬坡特征。岩质滑坡与散体滑坡所产生的涌浪极大值均出现在首浪波峰,随后涌浪迅速衰减。涌浪高度受滑坡体积、河道宽度影响变化幅度较大。岩质滑坡过程中对岸最大爬坡高度随水位增加先增大后减小,而在本文的散体滑坡模拟过程中,最大爬坡高度受水位范围影响变化不明显。
(3)研究了库区滑坡涌浪对大坝坝体的冲击及安全性问题,分析了滑坡涌浪从产生、传播到爬坡过程中的涌浪高度变化、对岸最大爬坡高度和大坝处的越浪量。指出了不同变量情况下的越浪量变化规律。结果表明:水位因素影响下的散体滑坡过程的最大爬坡高度先减小后增大,且变化幅度较大。在岩质滑坡过程中,最大爬坡高度总体呈上升趋势,但变化幅度不大。散体滑坡过程的最大爬坡高度和越浪量均呈现先降低后升高的规律。