|
|
本帖最后由 whusolo 于 2026-6-5 13:35 编辑
6 I; Q% \ M z( M- A, V) k7 U! J: _# X/ i* X( i# Y* u
重大水电工程库区岸坡高陡、地质条件复杂，蓄水运行及库水位涨落可能诱发岸坡变形失稳。库岸滑坡一旦高速入水，可能在短时间内激发巨大涌浪，造成库水位快速抬升、坝前浪高骤增，甚至诱发漫顶和岸坡二次失稳等链生风险。对于重大水电工程来说，滑坡-涌浪并非单一地质灾害，而是涉及“滑坡失稳-入水造浪-涌浪传播-冲击坝体-诱发次生灾害”的典型灾害链问题。如1963年意大利瓦依昂大坝上游左岸2.4亿方滑坡体冲击库水，诱发250m高涌浪，形成漫顶洪水，造成2000多人遇难，整个库坝系统功能丧失。) P! R" J0 \$ P5 A
围绕重大水电工程安全运行需求，李典庆教授团队研发了滑坡-涌浪全过程数值模拟与风险评估技术，为库区滑坡-涌浪灾害过程预测、涌浪风险定量评估和防灾措施制定提供了成套技术支撑。
% _$ e1 b$ [# t5 M( Q4 ~! x- ^一、面向水电工程安全需求让灾害过程可预测' M+ |6 V* S. a. \6 M
滑坡-涌浪灾害链演化过程涉及滑坡体大变形运动、水体剧烈扰动、涌浪传播以及冲击坝体等多个环节，具有突发性强、传播速度快、能量集中、波及范围广等特点。现有研究通常将滑坡启滑大变形、涌浪生成与传播以及坝体动力响应等过程进行分阶段独立计算。例如，滑坡启滑过程多采用有限元方法模拟，滑坡-涌浪多依赖经验公式或流体动力学模型，而涌浪冲击大坝过程通常将坝体简化为固定边界或刚性结构。此类方法虽然能够分别描述各阶段的力学行为，但难以实现滑坡体大变形入水、水体强非线性扰动、涌浪传播演化与坝体动力响应之间的全过程耦合分析。
% ?* j1 L/ k5 a$ w% l针对这一难题，李典庆教授团队采用光滑粒子流体动力学方法耦合离散单元法（SPH-DEM），研发了库岸滑坡-涌浪灾害链全过程数值模拟技术，实现了滑坡启动入水、涌浪形成与传播、坝前爬高、冲击大坝及坝体损伤演化的全过程模拟。该技术的主要创新包括：6 h4 G* R, b3 {5 F4 _1 n, _3 A1 c
1、开发了土-水-结构高精度流固耦合算法，实现了滑坡-涌浪冲击大坝全过程分析；. [0 ~$ Y; @2 t& h$ f
2、改进了传统的本构模型，实现了涌浪冲击下坝体拉伸-剪切复合型破坏模式预测；
# I# @" G) O5 ]/ t3、研发了GPU加速的滑坡-涌浪数值算法，解决了工程尺度千万级难题。3 T# `5 F" C! R, Z& O
二、服务重大水电工程让涌浪风险可评估5 ^7 }; ^; O3 G; _9 }
对于重大水电工程而言，仅仅“算出涌浪”还不够，更重要的是回答工程运行和安全管理中最关心的问题：
6 {, Y( ?/ p) D# a9 `涌浪是否会漫顶？8 F8 y- c1 c, r; I4 V& ~
坝体受到的冲击有多大？
6 l1 t; r3 J4 I6 s% m( Q3 U哪些滑坡体或工况最危险？
, ^- I. ~! X# K3 n涌浪风险等级如何划分？1 F$ E% |. B# z. [3 u3 H
哪些区域需要优先监测和加固？
) s( a N) l* Q. o. k围绕上述工程问题，团队采用提出的滑坡-涌浪全过程模拟方法，开展滑坡入水、涌浪传播及致灾后果分析，并结合边坡失稳概率评价，建立了滑坡-涌浪风险的综合风险评估框架。基于该方法，可对不同库水位、不同滑动方量、不同滑坡位置等工况下的致灾效应进行对比分析，评估坝体冲击、漫顶风险以及库岸滑坡连锁失稳风险，为工程安全评价提供量化依据。$ ?2 ]/ h& X5 w: N' J4 X
该技术已在黄河ED水电站工程中开展应用。ED水电站位于黄河上游，是流域梯级开发中的重要水电工程。工程区库岸地质条件复杂，滑坡体发育，部分滑坡在极端暴雨、地震或库水位骤变等条件下存在失稳风险，对工程建设与运行安全提出了更高要求。
! f( u! j% t% ?: V5 [& Z2 o针对工程实际需求，团队重点分析了库区典型滑坡体失稳入水后诱发涌浪的传播过程，以及涌浪对大坝和邻近岸坡的影响。结果表明，滑坡启动方量、库水位和滑坡体距坝距离等因素对坝前浪高和冲击作用具有显著影响。在特定滑坡方量与库水位组合工况下，涌浪可能引发坝前水位明显抬升，诱发漫顶风险，并对邻近岸坡稳定产生不利影响。相关分析结果为ED水电站库岸滑坡风险分区、重点风险源识别和运行期安全管理提供了重要支撑。' F9 `# p; x) {
风险评估的最终目标是把计算结果转化为工程可用的防控措施。在“算得出、评得准”的基础上，团队进一步梳理了重点风险情景、重点影响部位和优先防控对象。研究表明，在涌浪作用下，9号滑体部分区域为重点高风险组合。其中，9号滑体纵2剖面在低水位运行条件下局部失稳风险较高；纵4剖面因距涌浪源区较近，受浪蚀冲刷影响明显，后续发生变形扩展的可能性较大。针对上述结果，团队提出了针对性的分区分级防控建议，为工程运行期监测预警、调度管理和加固治理提供了技术方案，推动滑坡-涌浪灾害由风险识别向主动防控转变。, y: H6 L. Y4 Q, K
滑坡-涌浪灾害链防控，关键在于提前识别风险、准确预测过程、科学评估后果。李典庆教授团队面向重大水电工程安全运行需求，构建了滑坡-涌浪全过程模拟、风险评估与防控成套技术体系，包括：1 h2 t$ U, l) s+ Z/ S
库区滑坡-涌浪灾害链识别；
1 b7 L. E E; G7 j1 e U滑坡入水与涌浪传播三维数值模拟；
# E& O8 @6 u1 u% O: u, O4 c滑坡-涌浪-冲击库坝灾害链风险评估；' {6 q# ~. |0 q0 u
三、监测预警、应急处置方案
( Q" A/ n8 [: b/ D从灾害过程模拟到工程安全风险评价，再到防控措施落地，团队将继续面向重大工程安全需求，推进滑坡-涌浪模拟算法、风险评估方法和工程应用深度融合，让滑坡-涌浪灾害链实现“可预测、可评估、可防控”，为水电工程安全运行和库区地质灾害防治提供关键技术支撑。
( o; I8 `$ p0 o& \+ D: H9 i7 a0 R3 K: d+ l5 `9 H
|
|
[复制链接]
楼主
发表于 