白鹤滩库区王家山滑坡诱发浪涌的数值模拟对标物理模型试验

文摘   2024-11-16 14:47   安徽  

Benchmarking Physical Model Experiments with Numerical Simulations for the Wangjiashan Landslide-Induced Surge Waves in the Baihetan Reservoir Area


01摘要


白鹤滩水电站库区于 2021 年开始蓄水,引发了古老滑坡的重新激活和新滑坡的形成。这不仅造成了直接的滑坡灾害,而且大大增加了二次浪涌灾害的可能性。本研究以白鹤滩库区王家山 (WJS) 滑坡为例,进行了大规模的三维物理模型实验。基于物理模型实验的结果,数值模拟被用作比较验证工具。结果表明,数值模拟方法有效地再现了物理实验中观测到的WJS滑坡诱发浪涌波的形成和传播过程。在 825 m 的蓄水水位处,WJS 滑坡产生的浪涌对 Xiangbiling (XBL) 住宅区构成潜在威胁。在本研究中,基于计算流体动力学的数值模拟证实了浪涌波的实际传播形式,与微观尺度的物理实验结果非常吻合。然而,在宏观尺度上,数值模拟结果与物理实验结果之间存在一些差异,最大误差为 25%,主要源于三维数值源模型。本研究强调了物理模型实验在理解和减轻中国浪涌灾害中的关键作用。此外,物理实验对于准确的灾害预测和减灾策略仍然至关重要。本研究采用的理论和方法将为未来库区滑坡灾害相关研究提供重要参考

02图表





03结论


采用物理模型实验和三维数值模拟方法,对白鹤滩水电站库区WJS滑坡进行了基准试验研究。得出以下结论:
比较物理实验和数值模拟的结果,住宅区经历了两个重要的波,分别发生在时间节点 t = 80 s 和 t = 110 s 测量点13#13#.最浪上升高度约为 3.74 m,波浪最高水位达到 828.75 m,超过了住宅区 827.5 m 的海拔高度。这表明潜在的 WJS 山体滑坡构成了威胁。应采取紧急措施解决滑坡引发的浪涌灾害问题,包括加强应急监测预警系统,优化水库水的合理调度。
从微观角度来看,物理实验和数值模拟中各个测点的波波动在浪涌波产生区、传播区和 XBL 居民区吻合较好。数值模拟方法再现了滑坡入水引发的浪涌波的碰撞、叠加、反射等交互作用,揭示了WJS滑坡的运动机制和浪涌波的产生和传播规律。
从宏观角度来看,数值模拟有一些局限性。这可能是由于实验模型构建过程中复杂的地质条件以及网格划分引起的离散化误差。此外,基于流体动力学的数值模拟方法在研究滑坡的流-固相互作用和微损伤机制方面仍然存在局限性;特别是在分析浪涌区域时,波高和爬升高度之间的相关性较低,精度不足。
通过结合物理模型和数值模拟方法,从微观和宏观角度进行了基准测试。该方法为研究结果的准确性和有效性提供了科学依据,促进了流体力学数值模拟方法的应用,有力地支持了我国滑坡诱发的浪涌灾害的预测和预防。


文献求助请加QQ群:964092729

模型试验讨论及咨询请加QQ群:707519607

交流讨论模型试验研究,请加小编微信:18607111060。向大家学习请教

                      

                         






模型实验
有关模型实验的科学研究。 小编:方堃
 最新文章