一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法与流程

本发明涉及水利土木工程领域中的滑坡涌浪的模拟方法，具体为一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法。

背景技术：

1、滑坡涌浪是滑坡体滑入河道后形成的巨大涌浪，其对发生区域和传播区域所造成灾害非常巨大，有时甚至超过了滑坡本身。目前滑坡涌浪传播的研究方法主要有理论分析、物理模拟、数值计算等，其中理论分析研究中就会涉及到滑坡启动诱发涌浪后初始涌浪在河道中传播的浪高计算公式。

2、在西南地区山区河道中，平直的河道较少，更常见的是弯道，且弯道即河谷形态对于涌浪的传播与衰减也起着一定的控制作用。现在关于涌浪在河道中的传播公式较多，其中以我国水利水电科学研究院，也就是中国水利水电科学研究院（简称水科院）总结出的经验公式为典型，其中经验公式也被称为水科院经验公式或者水科院涌浪传播经验公式或者水利水电科学研究院经验公式，但大多滑坡涌浪的研究仅考虑平直河道，对于弯道等复杂性河道的传播衰减尚未完善，计算公式较为简易，缺乏考虑到复杂性河道形态对于涌浪的传播衰减影响，而往往在真实情况的涌浪传播会受到复杂的河道形态如弯道的影响，故而提出涌浪在弯道中的传播衰减计算公式具有较强的实际意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术缺乏如何计算复杂性河道的涌浪传播衰减的问题，提出了一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，以首浪在弯曲河道中的衰减为基础，通过大量实验数据拟合，在水科院涌浪传播经验公式的基础上增加山区河流弯道滑坡涌浪传播系数，得到优化河道滑坡涌浪传播计算模型，实现了在一定程度上考虑复杂性河道形态对于涌浪的传播衰减影响，完善了对于弯道等复杂性河道的传播衰减，使涌浪在复杂弯曲河道中的传播计算更为精确。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，包括如下步骤：

3、s1、以首浪在弯曲河道中的衰减为基础，设置滑坡入水点近场区的测点；

4、s2、模拟涌浪的传播过程，列出不同弯道角度工况测点首浪浪高并计算同距离下的水科院经验公式涌浪计算值；

5、s3、基于不同弯道角度工况测点首浪浪高和水科院经验公式涌浪计算值，得到各工况沿程最大浪高对比图；

6、s4、分析所述各工况沿程最大浪高对比图，得出山区河流弯道滑坡涌浪传播系数kw；

7、s5、基于所述山区河流弯道滑坡涌浪传播系数，得到优化河道滑坡涌浪传播计算模型。

8、作为优选，所述s2中，水科院经验公式涌浪高度h的表达式为：

9、

10、其中，k为综合影响系数；n＝1.3～1.5；u为滑坡滑速；v为滑坡体积；k1表示与离滑坡点的距离l有关的系数。

11、作为优选，

12、其中，l为测点离滑坡点的距离。

13、作为优选，所述s2包括：

14、所述不同弯道角度α为60°、80°、100°、120°和140°；涌浪经过河道转角时，在各组涌浪经过相同的弯曲区段路程条件下，模拟涌浪的传播过程，其中，河道的深度、宽度及其它几何条件相同；控制各组试验首浪至测点的路程相同。

15、作为优选，s4中，得出山区河流弯道滑坡涌浪传播系数kw包括：

16、sa、以弯道角度为因素，分析所述各工况沿程最大浪高对比图；

17、sb、将弯道中的传播距离与弯道弯曲程度系数k进行拟合，得出各工况山区河流弯道滑坡涌浪传播系数随传播距离变化图；

18、sc、根据所述各工况山区河流弯道滑坡涌浪传播系数随传播距离变化图中的传播系数曲线进行非线性回归计算，拟合成二次多项式，得出各工况山区河流弯道滑坡涌浪传播系数变化曲线非线性回归图，进而得到山区河流弯道滑坡涌浪传播系数kw。

19、作为优选，所述山区河流弯道滑坡涌浪传播系数kw的表达式为：

20、kw＝al2+bl+c；

21、其中，a、b、c为kw的参数。

22、作为优选，所述弯道弯曲程度系数k与弯道角度α的关系表达式为：

23、

24、其中，弯道角度α为0°≤α<180°。

25、作为优选，所述kw根据不同弯道角度在各工况山区河流弯道滑坡涌浪传播系数变化曲线非线性回归图中取值或将各工况山区河流弯道滑坡涌浪传播系数随传播距离变化图中的传播系数曲线进行非线性回归计算以拟合成二次多项式。

26、作为优选，s5中，所述优化河道滑坡涌浪传播计算模型的表达式为：

27、

28、其中，k＝0表示山区水库平直河道涌浪传播衰减模型，k＞0表示山区水库弯曲河道涌浪传播衰减模型。

29、本发明的有益效果：

30、1.本方案以首浪在弯曲河道中的衰减为基础，通过大量实验数据拟合，在水科院涌浪传播经验公式的基础上增加山区河流弯道滑坡涌浪传播系数，得到优化河道滑坡涌浪传播计算模型，实现了在一定程度上考虑复杂性河道形态对于涌浪的传播衰减影响，完善了对于弯道等复杂性河道的传播衰减，使涌浪在复杂弯曲河道中的传播计算更为精确。

31、2.本方案通过以水科院经验公式涌浪高度为研究对象，有助于我们更深入地理解浪涌的复杂性和规律性。通过研究水科院经验公式涌浪高度，我们可以进一步揭示涌浪生成、传播和演变的机制，为滑坡涌浪链生灾害分析评价体系的发展提供理论支持。

32、3.本方案通过阐述水科院经验公式等具体公式，能够基于滑坡滑速、滑体体积等关键参数较为精确地计算出涌浪的最大高度；其次，具体公式能够清晰地展现出影响涌浪高度的各个因素及其之间的关系；最后，通过具体公式，我们可以基于已知的参数预测未来的涌浪高度，通过提前了解可能的涌浪高度，可以采取相应的应对措施，减少潜在的风险和损失。

33、4.本方案通过获得山区河流弯道滑坡涌浪传播系数，可以更精确地预测山区河流弯道滑坡引发的涌浪在河流中的传播情况。这有助于了解涌浪的扩散范围、速度和强度，为相关区域的防灾减灾提供重要依据，同时，可以帮助工程师更准确地评估潜在风险，从而优化工程设计和防御措施，确保工程的安全性和稳定性。

34、5.本方案在涌浪物理模型试验及数值模拟分析的基础上，获取了大量的山区河道型滑坡涌浪传播特征资料，并对其中较为关键的弯道传播系数进行了非线性回归分析，得到了传播系数经验计算公式，形成了一种考虑河流弯道影响的优化的滑坡涌浪传播计算方法，可以更为精确的预测滑坡涌浪在山区河流弯道传播的沿程浪高，有助于提前采取防范措施。

技术特征：

1.一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于，所述s2中，水科院经验公式涌浪高度h的表达式为：

3.根据权利要求2所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于，所述s2包括：

5.根据权利要求1所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于，s4中，得出山区河流弯道滑坡涌浪传播系数kw包括：

6.根据权利要求5所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于：

9.根据权利要求7所述的一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，其特征在于，s5中，所述优化河道滑坡涌浪传播计算模型的表达式为：

技术总结本发明公开一种优化的模拟河道滑坡涌浪传播计算方法，包括：S1、以首浪在弯曲河道中的衰减为基础，设置滑坡入水点近场区的测点；S2、模拟涌浪的传播过程，列出不同弯道角度工况测点首浪浪高并计算同距离下的水科院经验公式涌浪计算值；S3、基于不同弯道角度工况测点首浪浪高和水科院经验公式涌浪计算值，得到各工况沿程最大浪高对比图；S4、分析所述各工况沿程最大浪高对比图，得出山区河流弯道滑坡涌浪传播系数k<subgt;w</subgt;；S5、基于所述山区河流弯道滑坡涌浪传播系数，得到优化河道滑坡涌浪传播计算模型。通过增加山区河流弯道滑坡涌浪传播系数得到优化河道滑坡涌浪传播计算模型，完善复杂性河道的传播衰减，使涌浪在复杂弯曲河道中的传播计算更为精确。技术研发人员：胡大儒,吴述彧,朱代强,郑克勋,邓辉,李鹏飞,罗超鹏,涂国祥受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29