库岸滑坡引发涌浪事件

SL 203—97 《水工建筑物抗震设计规范》指出，对库区内可能因地震引起的大体积塌岸和滑坡而形成的涌浪，应进行专门研究。

库岸滑坡所产生的波浪计算是极复杂的问题。滑坡体的几何形状、滑动阻力对滑落速度的影响和入水后的运动情况都不易确定；加之水库地形复杂，对波浪能量的消减作用更难估计；实际波浪又是非线性的；这些都使精确计算涌浪高度及其在库区的传递成为困难的问题。虽有一些计算公式，但都是把滑坡体和库岸等边界条件概化为极简单的形状，把三维问题当成二维问题，把非线性问题当作线性问题来求解，因而计算结果只能供估算用。对重要工程应进行水工模型试验详细研究。

设库岸变形有两种情况：①岸坡以水平速度v 向水库推进；②岸坡以速度v′铅直坠入水库中。水平推进时激起的初始浪高为

式中 h——水库深度。

铅直坠落时激起的浪高可查图9.2。图中λ为滑坡体厚度。

潘家铮提出的计算方法，假定初始波向周围传播，在传播过程中不断变形，忽略能量损耗（或损耗为已知），忽略边界条件的影响，将全部涌浪过程视为一系列原点所产生的小波影响的线性叠加，并假定每个小波成分都是孤立波，以涌浪形式在水面上传播，波速c 及涌浪在库岸的反射系数k 均为常数，推导出计算滑坡对岸不同距离处的涌浪高度的公式如下。

图9.2　滑坡铅直坠落时初始浪高计算图

图9.3　涌浪高度计算示意图

假定水库岸坡为陡立而平行的两条直线（图9.3）。滑坡对岸A点最高涌浪高度为

式中 ζ0——初始波高，由式（9.1）计算或查图9.2；

k——波的反射系数，可取为0.9～1.0；

B——库面宽度；

l——滑坡体沿库岸的长度L 的一半。

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波速c 可用下式计算

对岸A′点的最高涌浪高度由下式计算

式中 x0——计算点A′距滑坡体上游边缘的距离。

图9.4　滑坡涌浪波传播曲线

【例9-1】一个滑坡体长L＝210m，半长＝105m，库面宽B＝220m，滑坡体厚＝35m，库水深h ＝40.5m，铅直滑入水库中，滑速v′＝25.1m/s，滑坡历时T＝10s，求对岸A 点和A 点下游1550m 处坝址A′点的最大涌浪高度。

（1）A点最大涌浪高度计算。查图9.4 可知只需取级数一项，并设k＝1，则

（2）A′点最大涌浪高度计算。

查图9.4 知必须取级数两项。假设波的反射系数k＝0.90，则

所举之例为一实际滑坡。实测滑坡对岸A 点最大涌浪高度为21.5m，A′点最大涌浪高度为3.6m，与本法计算结果尚较接近。

碧口土石坝施工时，对从坝址到上游4km 范围内两岸山坡岸坡的古滑坡体或蓄水后可能产生的新滑坡体作了详细的地质勘探，确认有4 处临界滑坡体，进行水力学模型试验并作数学力学计算，涌浪漫过坝顶可能高达4m，于是在土石坝坝顶浇筑5.3m 高的L 形混凝土挡墙，墙底与黏土心墙顶的接触渗径满足莱因经验常数的要求，墙底与接触的黏土心墙及反滤层和堆石间的水平抗滑稳定及滑弧抗滑稳定都满足设计规范的要求。所以L形混凝土挡墙可以挡静水压力和浪压力。水库蓄水后，滑坡体已下滑开裂30～40cm，汶川地震时，增加滑动若干厘米，但尚未滑入水库中。