水库滑坡涌浪分析技术取得突破并成功转化

来源:地调局武汉地调中心 作者:谭建民 发布时间:2017-09-20

中国地质调查局武汉地质调查中心面向重大自然灾害预警与防范的国家重大战略需求,针对水库滑坡涌浪灾害分析预警中的核心科学问题,融合野外调查、物理试验和数值计算等多元方法,在水库滑坡涌浪评价方法、软件编制和转化应用等方面取得重大突破,并在多起水库滑坡涌浪应急事件中发挥了重要的技术支撑作用,为三峡水库正常运营和三峡航道安全提供了科技保障。

一、准确快速的水库滑坡涌浪评价技术有效提高水库地质安全保障能力

长期以来,滑坡涌浪是国内外工程地质界的研究热点和难点,也是地质灾害造成群死群伤的重要致灾方式。滑坡体高速进入水体后,能量传递给水体,危及长距离大面积的水域航道及沿岸生产生活区的安全。滑坡涌浪的研究对水库及航道安全、当地经济社会持续稳定安全发展具有十分重要的意义。针对滑坡涌浪评价的关键科学问题,武汉地质调查中心从2010年开始开展了大量的工作。

通过大量野外调查,尤其是针对易产生滑坡涌浪的高陡峡谷区进行了艰苦的调查,总结了三峡库区高陡岸坡主要的变形失稳模式,包括倾倒、板柱状倾倒、软弱基座崩塌、滑移、剥落和复合复杂模式等6种主要的变形破坏机理。系统研究了三峡库区高陡岸坡成灾的主要影响因素,包括人类工程活动、库水波动、岩体劣化、微震动等。

在野外调查基础上,概化滑坡涌浪工程地质模型,开展了干流滑坡涌浪、支流滑坡涌浪和水下滑坡涌浪等一系列大型滑坡涌浪物理试验,认为崩滑体涌浪与水深、入水速度和体积等有密切关系,推导出了干支流刚性块体和散粒体滑坡涌浪的计算公式。基于大量的物理试验数据和经典波浪理论,构建了地质灾害涌浪快速预测评估系统及方法,开发了滑坡涌浪水波动力学数值计算软件。该方法和软件利用已发生滑坡涌浪事件和大型缩尺滑坡涌浪物理试验进行了有效性验证,具有计算速度快、精度高和计算域大等优点。准确快速的水库滑坡涌浪分析预测技术完善了水库地质灾害预警体系,有效提高了水库及航道安全的保障能力。

二、水波动力学滑坡涌浪评价技术达到国际先进水平,并多次应用在滑坡涌浪应急处置中

该项成果在2016年授权了国家发明专利,发表国内外高影响因子SCI检索论文10余篇,表明该项技术达到国际先进水平。

2015年6月24日,三峡库区红岩子滑坡涌浪灾害后,武汉地质调查中心对该次事件进行了快速应急复演,并对滑坡旁侧潜在不稳定区域可能产生的涌浪灾害进行了预测分析,为长江巫山段主航道的解禁和大宁河航道的限航等重大决策提供了科学依据。

同时,针对处于变形期的滑坡涌浪隐患点,为重庆市、宜昌市等地方政府提供了大量的滑坡涌浪预测报告,包括箭穿洞危岩体、茅草坡4#斜坡、棺木岭危岩体等等重大地质灾害隐患点。这些成果获得地方政府认同,为这些隐患点的防治提供了直接技术依据,为三峡水库正常运营和三峡航道安全提供了科技保障。

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