【摘 要】
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随着高水头和大库容水电工程项目数量的不断增加,河岸边坡的变形破坏日益严重。水库滑坡可能会引起巨大的波浪,将对下游建筑物和大坝结构造成威胁。历史资料所记载的水库滑坡事件往往伴有涌浪的产生,从而造成严重的破坏,这表明了解涌浪的形成、传播规律以及其漫过大坝顶部的复杂现象,进而进行适当的危害评估是十分有必要的。因此,针对水电工程中普遍存在的水库涌浪现象,需要开展相关的研究工作。涌浪的形成与水库特征和滑坡特
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随着高水头和大库容水电工程项目数量的不断增加,河岸边坡的变形破坏日益严重。水库滑坡可能会引起巨大的波浪,将对下游建筑物和大坝结构造成威胁。历史资料所记载的水库滑坡事件往往伴有涌浪的产生,从而造成严重的破坏,这表明了解涌浪的形成、传播规律以及其漫过大坝顶部的复杂现象,进而进行适当的危害评估是十分有必要的。因此,针对水电工程中普遍存在的水库涌浪现象,需要开展相关的研究工作。涌浪的形成与水库特征和滑坡特征有关,基于位于拉西瓦水库的果卜岸坡的工程背景,本文对控制波浪产生的四个相关滑动参数进行了研究:通过控制静水深度和坡度角,对滑动体积,滑动速度,滑动形状和滑动位置分别进行分析。数值模拟使用基于3-D Reynolds-averaged Navier–Stokes（RANS）方程全数值模型的FLOW-3D软件计算流场,并使用湍流模型k-ε来封闭RANS方程,通过流体体积法（VOF）来追踪自由液面的位置。通过建立上述模型后,得到不同参数下滑坡所产生的涌浪3D数值模拟计算结果,并对涌浪特征进行评估。结果表明,拉西瓦水库滑坡所诱发的涌浪属于中长波,水库前的最大波高主要出现在坝肩处,大坝前的涌浪传播形式与岸坡对岸是相似的。在滑坡参数中,滑坡体积、滑坡形状和滑坡失稳位置对涌浪特性的影响较大。在本文所进行的数值模拟中,5块体积为100×10~4m~3的滑坡,坡度为45°并以35 m/s的速度移动时获得的涌浪波高最大,为17.40 m。使用FLOW-3D分析了不同结构的作用情况,以最大程度地减小涌浪的影响并防止其越过坝顶。本文介绍的防波堤消能效果较小,因此在极端情况下它们无法防止涌浪越过坝顶,但是,坝顶防浪墙对抑制涌浪翻越具有一定作用。大坝顶部设计适当高度的防浪墙可以有效地减小涌浪翻越大坝的可能,同时,防浪墙不应设计过高,需要满足结构稳定性要求。
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