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樂昌峽庫區(qū)鵝公帶滑坡體滑坡涌浪爬高研究

文檔作者：黃智敏，付波，鐘勇明，何小惠，陳卓英文檔來源：廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東省水動力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年02月19日
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第4期
2013年4月
廣東水利水電
GUANGD0NG WATER RES0URCES AND HYDROPOWER
No．4
Apr． 2013
樂昌峽庫區(qū)鵝公帶滑坡體滑坡涌浪爬高研究
黃智敏，付 波，鐘勇明，何小惠，陳卓英
(廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東省水動力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東廣州 510635)
摘要：在對樂昌峽水庫鵝公帶滑坡體滑坡涌浪水力模型試驗和有關(guān)文獻(xiàn)的滑坡涌浪浪高、涌浪波傳播及反射計算方法
分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合樂昌峽庫區(qū)的特點(diǎn)，對狹窄河道庫區(qū)的滑坡涌浪初始浪高計算及其對岸山坡涌浪爬高計算方法的邊
界條件進(jìn)行了探討，該文的計算結(jié)果與模型試驗成果較吻合。
關(guān)鍵詞：滑坡體；滑坡涌浪；浪高；計算；研究；樂昌峽水庫
中圖分類號：TV139．2 3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008—0112(2013)04—0001—03
1 工程概況
樂昌峽水利樞紐工程位于廣東省樂昌市境內(nèi)的北
江一級支流武水樂昌峽河段內(nèi)，為Ⅱ等大(2)型工程。
水庫庫區(qū)位于峽谷河段，河面狹窄，庫區(qū)內(nèi)山高坡陡，
山頂高程約為300．0～900．0 m， 山坡坡度多在4O?！?
60。，近壩址區(qū)域河床高程約為95．0—100．0 m，正常
蓄水位(Z=154．5 m)相應(yīng)的庫區(qū)水面寬約為120～
400 m；兩岸溝谷發(fā)育，出露的地層為震旦、寒武系
淺變質(zhì)砂巖、板巖，受構(gòu)造強(qiáng)烈擠壓形成近南北向緊
閉倒轉(zhuǎn)的褶皺，巖體破碎、劈理發(fā)育，變形邊坡及崩
塌體分布較普遍，植被發(fā)育，岸坡穩(wěn)定條件較差。
根據(jù)工程資料，樂昌峽庫區(qū)內(nèi)最大的滑坡體——
鵝公帶滑坡體位于水庫大壩上游約1．3 km處，滑坡體
的總方量約為240×10 m ，分布高程約為101．0—
295．0 m，滑體在平面圖上呈橢圓形，長約400 m，平
均寬為240 m，中、下部厚度一般為50～60 m，上部
厚度一般為15～20 m；周邊山脊邊坡較陡，地形完
整，上部后緣地勢較陡，平均坡度約為45。。滑坡體
主要為全風(fēng)化絹云母石英砂巖、全風(fēng)化粉砂質(zhì)板巖，
碎石土層約占35％ ～40％ ，強(qiáng)風(fēng)化巖塊約占60％ ～65％ ，
土體密實(shí)?；麦w位置及滑移剖面分別見圖1、圖2。
鵝公帶滑坡體滑坡下落后，將產(chǎn)生巨大的涌浪會
對其對岸山坡產(chǎn)生較大的沖擊，有可能會影響對岸山
體的穩(wěn)定。本文在鵝公帶滑坡體滑坡涌浪水力模型試
驗的基礎(chǔ)上，對狹谷型河道庫區(qū)的滑坡涌浪浪高、涌
浪波傳播及反射計算方法進(jìn)行分析，進(jìn)一步完善相關(guān)
的計算方法，供工程設(shè)計和運(yùn)行參考。
500 40O 300 200 100 0(單位
：
圖2 鵝公帶滑坡體滑移剖面示意
鵝公帶滑坡體水力模型按佛勞德準(zhǔn)則設(shè)計為正態(tài)，
模型幾何比尺L，=150。模型庫區(qū)范圍及滑坡體滑坡模
擬方法等可參見相關(guān)文獻(xiàn) j。
2 鵝公帶滑坡體滑坡涌浪試驗成果
鵝公帶滑坡體滑坡量約為240×10 m ，當(dāng)庫岸滑
坡體以一定速度向下滑動時，滑坡體沖擊和排擠庫區(qū)
的水體，滑坡區(qū)域產(chǎn)生巨大的涌浪(稱初始涌浪)，涌
浪對其對岸山坡產(chǎn)生沖擊和涌浪爬高，并向上、下游
庫區(qū)傳播。
在水庫正常蓄水位(Z=154．5 m)條件下，鵝公帶
收稿日期：2013—04 —09；修回日期：2013—04 —18
作者簡介：黃智敏(1957一)，男，碩士，教授級高級工程師，主要從事水工水力學(xué)及河流動力學(xué)研究。
2013年4月 第4期 黃智敏。等：樂昌峽庫區(qū)鵝公帶滑坡體滑坡涌浪爬高研究
滑坡體區(qū)域兩岸之間河道水面寬度約為260～320 m， 滑坡區(qū)域?qū)Π渡狡庐a(chǎn)生的涌浪爬高高程約為168．0～
當(dāng)滑坡體以滑坡速度M=5．5～16 m／s下滑時，測試的 191．0 m，相應(yīng)水面爬高達(dá)約13．5～36．5 m (見表1)。
表1 鵝公帶滑坡體滑坡區(qū)域?qū)Π渡狡掠坷伺栏咧当容^
3 滑坡區(qū)域涌浪浪高及其爬高計算
3．1 滑坡初始涌浪浪高
為了研究滑坡初始涌浪浪高，潘家錚 及
E．K．Noda、R．L．Wiegel¨4 等分別提出了水平初始涌
浪浪高和垂直滑坡初始涌浪浪高的計算公式為：
1)水平初始涌浪浪高
魯_1．" (1)
魯 ·32 (2)
式中 為滑坡初始涌浪浪高(in)；“為滑坡體滑速
(m／s)；H為水庫水深(in)。
(3)
式中0< <0．5，s％／A=M／ ；0．5<
<2， ／A=／(“／ 面)，廠( 萬)呈曲線變化(見圖
3)；“／ 萬>2，s％／A=1；A為滑坡體的厚度。
／ ／
／
，
／
／ ，
／ ，
／ ／、
， ／
●_ I J ／ l
＼ ，
／
／
，
／
，
／ ／ 一 一 —
， ／ ＼ 一
／ ／ ／ - = 、
， - ● 1 ，
，， ／
， ，
y
，
0 0．5 ．0 1．5 2．f l 2
圖3 ~o／H(或 ／A)一 ／ 關(guān)系
3．2 滑坡涌浪波的傳播和反射
水庫中滑坡所形成的涌浪，是一個孤立波，涌浪
波在庫內(nèi)傳播過程中，不斷發(fā)生變形和衰減。當(dāng)涌浪
發(fā)生在一個半無限水體的岸邊時，涌浪波高 與距離
R的關(guān)系為：
· 2 ·
o ，
考 L (4)
考慮到庫區(qū)滑坡體產(chǎn)生的涌浪波是一連串由小到
大的孤立波組成，受庫區(qū)水深等變化影響，涌浪傳播
過程中會發(fā)生變形。文獻(xiàn)[4]根據(jù)碧口水電站青崖嶺
滑坡涌浪試驗資料，提出了庫區(qū)中的涌浪浪高 與滑
坡體位置距離R的關(guān)系式：
= (5)
-
II』
D
L
O．95
AL
式中 為初始涌浪浪高；R為距滑坡體的距離；△，J
為滑坡體的寬度。
當(dāng)涌浪波遇到對岸山坡邊界后，停止前進(jìn)，涌浪
動能迅速轉(zhuǎn)換為位能?；麦w對岸山坡的涌浪浪高可
采用式(6)計算：
0=(1+k) (6)
式中 為滑坡涌浪傳播到滑坡對岸的浪高；K為反
射系數(shù)，垂直、光滑、不透水的岸壁K=1，不透水的
粗糙面K=0．7～0．9，拋石斜面K =0．3～0．6。
4 滑坡涌浪計算方法分析
4．1 初始浪高計算分析
1)水平初始涌浪浪高計算式(1)和式(2)的公式
形式相同，但系數(shù)不相同，式(2)的計算值比式(1)
要大。由分析，對于狹谷型山區(qū)河道水庫而言，庫區(qū)
河道較狹窄，庫岸滑坡體滑坡后涌浪往庫區(qū)擴(kuò)散和傳
播比寬闊河道相應(yīng)較緩慢，其初始涌浪浪高應(yīng)相應(yīng)大
一些。因此，經(jīng)分析比較¨J，狹谷型山區(qū)河道的滑坡
初始涌浪浪高可采用式(2)計算。
2)由圖3的水平初始涌浪和垂直滑坡初始涌浪浪
高特性分析，斜坡上滑坡體滑坡產(chǎn)生的初始涌浪浪高
不會超出式(1)或式(2)的水平初始涌浪浪高，因此，
對不同坡角( 的斜坡上滑坡體滑坡產(chǎn)生的初始涌浪
浪高，可近似采用其水平和垂直滑坡涌浪浪高的加權(quán)
平均值。
2013年4月第4期 廣東水利水電
4．2 對岸山體涌浪爬高計算邊界條件分析
由式(4)～式(6)可計算出庫區(qū)內(nèi)到滑坡體距離R
處的涌浪波高 值。對于庫岸滑坡體底部已在庫水位
之下的滑坡涌浪，其滑坡體水面邊界的確定對庫區(qū)的
涌浪波高 值計算影響較大。本文經(jīng)試驗比較之后? ，
提出了以滑坡體底部高程與滑坡體岸坡水邊線(見圖4
的B點(diǎn))的平均高程位置(見圖4的A—A線)作為滑
坡體區(qū)域計算的起始邊界，并由式(4)～式(6)計算出
該起始邊界的距離R處庫區(qū)涌浪浪高。
圖4 滑坡體滑坡涌浪計算示意
5 計算實(shí)例
樂昌峽庫區(qū)鵝公帶滑坡體厚度約為50 m，縱向長
度約為400 m、平均寬度約為240 m，滑動面平均坡度
約為25。，滑坡體底部高程約為101．0 1TI；在水庫正常
蓄水位Z=154．5 m時，滑坡區(qū)域水深H=57 m(滑坡
區(qū)域河床面高程為97．5 1TI)，計算滑坡體以下滑速度“
= 8 m／s滑坡后的初始涌浪浪高和對岸山坡涌浪爬高。
1)計算初始涌浪浪高
①由式(2)計算水平初始涌浪浪高 。 =25．47 m。
②由式(3)計算垂直初始涌浪浪高
因為u／√gH=0．338<0．5
- 、
所以 = =16．92 in。
,／gF／
③采用加權(quán)平均法，計算得初始涌浪浪高 =
23．1 I／1。
2)計算對岸涌浪浪高
① 對岸河道涌浪浪高
計算中考慮：⑧鵝公帶滑坡體庫區(qū)水面寬度約為
220～300 in，與碧口水電站青崖嶺滑坡體庫區(qū)水面寬
度(約為350 m)相近 J，本文以式(5)計算鵝公帶滑
坡體滑坡涌浪的對岸涌浪浪高；⑤ 由于鵝公帶滑坡體
底部已伸入庫區(qū)正常蓄水位以下，“取滑坡底部( J01．0 m)
與正常蓄水位(Z=154．5 m)的平均高程(128．3 m)位
置水面為滑坡體區(qū)域起始邊界，以此永面邊界計算’滑
坡體到對岸山坡水面的距離。
鵝公帶滑坡體平均寬度約為240 m，將滑坡體分
為1O等分，每單元滑坡體寬度,SL =24 1TI，由式(5)
計算結(jié)果見表2。
表2 各分段的對岸河道涌浪浪高
分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lO
距離
215 213 21O 216 243 216 256 260 285 262
R／m
涌浪浪高
1．07 1．O8 1．1 1．07 0．96 1．07 0．91 O．90 O．82 0．89
／m
= △t_9·87m。
② 對岸山坡的涌浪爬高
鵝公帶滑坡體區(qū)域?qū)Π渡襟w坡度約為50。，為不
透水的粗糙面，取反射系數(shù)K=0．9，則由式(6)計
算得：
= 1．9 =18．75 m 。
模型試驗測試的鵝公帶滑坡體滑坡對岸山坡的涌
浪爬高高程約為173．5 m，相對涌浪爬高為19 m，與
計算值18．75 m較接近。鵝公帶滑坡體其它滑坡速度
下滑的對岸山坡的涌浪爬高計算值與試驗值比較見表
1，兩者均較吻合。
6 結(jié)語
1)樂昌峽水庫為狹谷型河道庫區(qū)，庫區(qū)鵝公帶滑
坡體滑坡會產(chǎn)生巨大涌浪沖擊其對岸山坡、并產(chǎn)生較
大的涌浪爬高，有可能會影響對岸山體的穩(wěn)定，應(yīng)引
起工程設(shè)計和運(yùn)行重視。
2)通過樂昌峽水庫鵝公帶滑坡體滑坡涌浪試驗結(jié)
果，對有關(guān)文獻(xiàn)的滑坡涌浪浪高和涌浪波傳播及反射
計算方法的條件進(jìn)一步完善，本文成果可供狹窄河道
庫區(qū)的滑坡涌浪初始浪高及其對岸山坡涌浪爬高計算
參考。
參考文獻(xiàn)：
[1] 廣東水利水電科學(xué)研究院．樂昌峽水利樞紐工程庫區(qū)庫
岸滑坡涌浪影響試驗研究報告[R]．廣州：廣東水利水電
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[2] 黃智敏，付波，鐘勇明，等．樂昌峽庫區(qū)松山子滑坡體
滑坡涌浪試驗研究[C]∥第十一屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨
第二十四屆全國水動力學(xué)研討會并周培源教授誕辰1 10周年
紀(jì)念大會文集．北京：海洋出版社，2012：1 205—1 211．
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