水流动力条件下滑坡涌浪初始波浪特征研究*

借助水流动力条件下弯道浅水区三维散体岩质滑坡涌浪模型试验系统,研究水流动力条件下滑坡涌浪的初始涌浪基本特征和首浪高度的确定方法。根据物理模型试验观测资料,统计计算得到初始涌浪的最大波高、最大周期、有效波高、有效周期及波陡特征值;分析滑坡倾角、滑坡方量、河道水深、水流流速对首浪高度的影响;采用无量纲及多元回归分析方法,给出首浪高度的计算公式。采用长江新滩滑坡涌浪实测资料,将本文给出的首浪高度计算公式与Noda公式、Slingerland公式、潘家铮公式、殷坤龙公式、中国水利水电科学研究院公式进行对比,表明本文公式计算值与实测值相差最小。     

危岩体崩滑对航道影响及滑坡涌浪特性研究

本文通过分析峡各型通航河流危岩体崩滑产生的动态破坏和静态破坏,论述了滑坡对航道、水工建筑物及航行船只的危害,定量地估算了长江三峡链子崖崩滑对航道的影响,论证了峡谷型通航河流滑坡涌浪的主要特征,提出了涌浪估箅的经验公式,可供同类型地区进行估算滑坡危害时参考。     

山区航道滑坡涌浪对中小型船舶的破坏特征及防控

为防控滑坡涌浪对船舶造成破坏,以山区航道中小型船舶为对象,通过物理模型试验分析滑坡涌浪的传播衰减规律,在此基础上研究滑坡涌浪对船舶稳性和浮性的破坏特征,并给出山区航道中小型船舶防控滑坡涌浪的建议。结果表明,对于处在航行、锚泊、系泊状态的船舶,其破坏特征各不相同;对于山区航道中小型船舶,其浮性比稳性更容易受到涌浪破坏;船舶在直射区内比直射区外更容易受到破坏。研究成果可为类似工程提供参考。     

水库滑坡涌浪的数值模拟

水库沿岸边坡失稳可能引发涌浪,威胁下游大坝安全。文章依据经典的Scott Russell’s wave generator实验,基于流体计算软件FLUENT提出了刚性滑块垂直入水的计算模型,并对流场的近、远场特征进行了分析。该计算模型以不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程和自由面追踪的VOF方法为基础,采用重整化群k-ε湍流模型,借助FLUENT软件中的动网格技术和UDF功能,定义滑块在水中的运动,从而实现水库滑坡涌浪的数值模拟。计算结果表明:滑块下落过程中,形成了反向的卷入波,随即涡流形成并伴随着生成孤立波。数值模拟的流场近、远场特征与解析解、实验结果基本吻合。因此模型可用于模拟岩石块体入水等问题。     

长江链子崖滑坡涌浪特征及对航道影响预测研究

为了提高滑坡涌浪对内河库港影响程度的认识,选取长江链子崖滑坡地质灾害为研究对象,收集区域水文、河床形态、泥沙、通航情况及地质等资料,分析其地质构成、滑动机理、运动过程及涌浪的形态特征等。结合已有滑坡涌浪及爬高预测计算公式,进行工程实例的验证,确定了滑坡涌浪对航道的影响程度。研究结果具有较高的实用价值,可应用于水库滑坡涌浪的对库港影响的预防预报工作。     

滑坡涌浪水域船舶通航安全试验研究

山体滑坡是指部分不稳定的岩土由于重力的作用沿山体边坡下滑并在一定的软弱结构面上剪切位移的现象。在水库、河流、港口或者海岸等具有一定水深的区域发生山体滑坡,将会产生巨大的水波沿岸传播,冲击涌浪会对船舶的安全构成一定的威胁,而落入水中的土石还会堵塞河道、恶化航道水流条件。本文通过河道模型试验,对滑坡涌浪作用下船舶通航安全的问题进行深入研究。试验研究得到滑坡涌浪在直道和弯道处的衰减规律,船舶横摇运动幅值与山体滑坡位置、滑坡量大小、船舶与滑坡点距离等因素有关,结合试验数据,为船舶航行安全提供一定的理论依据。     

山体滑坡海事风险的三维测度方法

为了更科学地评判山体滑坡灾害导致的海事风险并且科学实施水上交通管制决策,研究山体滑坡海事风险的三维测度方法。以大中规模剧动式滑坡涌浪为研究对象,根据山体滑坡海事风险的形成过程研究其海事风险的三维测度方法,提出了以山体滑坡变形破坏阶段、滑坡涌浪规模、涌浪损毁船舶的系统风险综合系数为测度指标的海事风险评判模型,并通过实例说明该方法及风险评判模型的应用。研究结论表明:该海事风险测度方法及评判模型,考虑了山体滑坡险情水上交通管制的主要因素,全面地反映了山体滑坡灾害导致的海事风险特征。     

中国内海台风浪传播和演化过程数值模拟

基于波作用量守恒方程建立我国内海台风浪生成与传播的模型。用谱峰周期来界定涌浪,通过对全区域的典型台风浪过程的模拟计算,分析了内海台风浪时、空分布特征和演化过程。研究表明:台风登陆后,从能量扩散速度判断,应经历能量由高频向低频转化的过程(易形成长周期波浪),均可传播到渤海海域。生成长周期波浪后,波能衰减速度显著减慢,长周期波浪可在我国北方海域生存2 d以上。涌浪在台风登陆之后的传播速度很快,为50～60 km/h,涌浪传播速度在我国内海可以达到台风中心运动速度的2倍左右。     

山区河道型水库滑坡涌浪首浪波能分析

以长江三峡库区典型弯曲河道为原型,将其概化成弯曲河道型水库模型,从滑坡的几何尺寸、内部散体构造、物理指标等方面对滑坡体进行模拟。以河道水深、滑面角度、滑体厚度、滑体宽度、临水状态、入水处河床坡度为试验参数,从凸岸滑坡入水开展物理模型试验。分析初始涌浪形态特征,确定首浪波高,通过波高等值线图分析首浪波峰线的分布特征。以波能流为主线,运用波能理论,分析波动能、波势能和压力做功,从理论上推导出首浪总波能公式。     

涌浪建模与仿真的研究综述

涌浪作为海浪的一种表现形式,是严重的海洋自然灾害,其形成机制、运动形态及传播过程很复杂,对其研究和预报也非常困难,给海上船舶、钻井平台、海岸以及近岸建筑物等带来极其严重破坏。本文介绍了涌浪的基本特性及其危害性,总结梳理了风、涌浪的分离方法,分析综合了对涌浪模拟和预报的各种方法及其优缺点和适用场合以及前人在涌浪模拟研究方面做出的突出贡献及不足,提出了未来研究的展望和思路。     

基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究*

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。     

涌浪条件下斜坡式防波堤越浪量的对比分析

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,涌浪对防波堤的作用未得到全面认识。越浪量一直是斜坡堤设计中需要重点考虑的问题,其直接关系到结构的安全和使用。以某一具体港口防波堤工程为例,对其防波堤进行了波浪断面和局部整体试验,研究涌浪作用下斜坡堤(单坡、无挡浪墙)的平均越浪量,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)断面试验和局部整体试验结果表明斜坡堤越浪量随着波浪周期的增大而增大,而国内规范公式计算结果随着波浪周期的增大而减小。2) EurOtop公式越浪量计算结果不考虑波浪周期的影响; ANN(人工神经网络)方法越浪量计算结果也随着波浪周期的增大而增大。3)总体上,ANN方法越浪量计算结果与物理模型试验结果的吻合程度均明显好于国内规范公式和EurOtop公式计算结果。     

高陡岩质边坡局部危岩体稳定性分析评价研究

对影响边坡稳定性的因素及滑坡成因进行了分析,使用有限元法对高陡岩质边坡抗滑稳定安全系数进行了计算,同时采用正交试验设计法对高陡岩质边坡稳定影响因素的敏感性进行了评价。实例计算结果表明,该高边坡滑块体稳定安全系数为3.60,同时影响因素敏感性排序从大到小依次为:边坡岩体摩擦系数、凝聚力、坡体重度。     

基于Newmark滑块位移法的岸坡地震稳定性简易分析方法*

国外码头抗震设计规范普遍采用地震永久变形分析岸坡稳定性，而地震永久变形一般是由基于Newmark滑块位移法确立的经验公式或图表计算得到的，但我国水运工程抗震设计规范并无类似方法。为此采用Newmark滑块位移法对3 600条拟合于我国水运工程抗震设计规范反应谱的人工地震波进行分析，确定了滑块位移的统计特征和分布。由此提出了一种简易分析方法，并通过一个实际码头岸坡案例说明了方法的实施过程。研究结果表明：1）基于Newmark滑块位移法确定的永久变形均值是岸坡屈服加速度的函数，其变异系数是屈服加速度和峰值地面加速度比值的函数，且永久变形服从对数正态分布；2）可将表达式计算得到的永久变形均值同规定的限值进行直接对比来分析岸坡稳定性，也可通过计算一定保证率下的变形来分析。     

滑坡涌浪灾害下三峡库区船舶航行安全阈值

收集三峡库区典型岩体滑坡参数,在遵循相似准则基础上,结合万州河段地形资料建立滑坡涌浪三维物理模型。试验中依据船舶航行状态分为自航船、系泊船和锚泊船3类,并对涌浪作用下3类船舶的航行安全阈值进行研究。结果表明:承灾体河道被分成3个子区域:滑坡体宽度范围内直道区域(A)、滑坡体宽度范围外直道区域(B)、弯道区域(C)。对区域A而言,不存在具体的安全阈值,当滑坡涌浪灾害预警时,3种船舶均不能出现在该区域;而对B、C区域,一切船舶应在安全距离阈值以外。     

印尼爪哇岛南岸波浪双峰谱特征分析

印度洋北岸的波浪来自于几千公里以外的风浪传播变化,波向集中、周期长、强度大。实测波浪进行统计时波周期经常呈现混合浪的特征,季节性变化比较大,雨季周期长、旱季周期短。根据2010年2月～2011年12月在印尼爪哇岛南岸中部的实测波浪资料,对波浪谱进行分析研究。通过对各月份内逐日的波浪过程进行能量谱分析,得出印尼面向印度洋的爪哇岛南岸存在2种波浪结合的双峰谱特征,雨季低频涌浪能量大,旱季低频涌浪和高频波浪能量相当。     

长周期波越浪量分析

非洲西北部岸线常年受到大西洋的涌浪侵袭,其长周期的特性未得到全面、深入的研究,本文以毛里塔尼亚Tanit渔港防波堤工程为例,进行了长周期波越浪量的计算分析,推荐采用pedersen公式计算较为合适,为以后的类似工程提供参考。     

涌浪控制下的砂质海岸建港条件关键技术研究

本文主要基于长周期涌浪控制下砂质海岸的特征与建港特点,结合近年来承担的工程研究项目作为典型代表,根据当地海域季节性长周期涌浪长期作用的特点,分别对海岸波浪动力条件、岸滩演变规律及建港淤积问题进行了分析研究。得到了波浪防护决定港区口门朝向、破波带宽度决定防波堤规模以及泥沙冲淤强度决定港区口门位置等重要结论。     

营口港区大风涌浪天气下进出港风险防控

本文对营口港区大风涌浪天气下影响引航安全的风险因素进行分析后,详细论述大风涌浪天气下漂移、偏转等风险情况的具体防控措施,同时指出大风涌浪天气下引航员登轮的注意事项,并建议加强引航员心理风险防控。     

Ochi-Hubble双峰谱在近岛礁海域的适用性研究

从深水区域传播到近岛礁区域的波浪,由于复杂的珊瑚礁地形地貌,波浪谱的特征与深远海有很大差别。论文以西沙某岛礁泻湖内区域的台风波浪谱实测资料为基础,对常用的Ochi-Hubble谱在近岛礁海域的适用性进行评估,考察近岛礁双峰谱影响参数的变化特性,获得混合浪风浪和涌浪成分的参数拟合式,为后续南海近岛礁海域波浪谱特征的准确描述奠定基础。