河道型水库滑坡涌浪机理研究

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。

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 滑坡对岸优选涌浪爬高估算 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