水庫滑坡涌浪分析技術取得突破并成功轉化

來源:地調局武漢地調中心 作者:譚建民 發布時間:2017-09-20

中國地質調查局武漢地質調查中心面向重大自然災害預警與防范的國家重大戰略需求,針對水庫滑坡涌浪災害分析預警中的核心科學問題,融合野外調查、物理試驗和數值計算等多元方法,在水庫滑坡涌浪評價方法、軟件編制和轉化應用等方面取得重大突破,并在多起水庫滑坡涌浪應急事件中發揮了重要的技術支撐作用,為三峽水庫正常運營和三峽航道安全提供了科技保障。

一、準確快速的水庫滑坡涌浪評價技術有效提高水庫地質安全保障能力

長期以來,滑坡涌浪是國內外工程地質界的研究熱點和難點,也是地質災害造成群死群傷的重要致災方式。滑坡體高速進入水體后,能量傳遞給水體,危及長距離大面積的水域航道及沿岸生產生活區的安全。滑坡涌浪的研究對水庫及航道安全、當地經濟社會持續穩定安全發展具有十分重要的意義。針對滑坡涌浪評價的關鍵科學問題,武漢地質調查中心從2010年開始開展了大量的工作。

通過大量野外調查,尤其是針對易產生滑坡涌浪的高陡峽谷區進行了艱苦的調查,總結了三峽庫區高陡岸坡主要的變形失穩模式,包括傾倒、板柱狀傾倒、軟弱基座崩塌、滑移、剝落和復合復雜模式等6種主要的變形破壞機理。系統研究了三峽庫區高陡岸坡成災的主要影響因素,包括人類工程活動、庫水波動、巖體劣化、微震動等。

在野外調查基礎上,概化滑坡涌浪工程地質模型,開展了干流滑坡涌浪、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試驗,認為崩滑體涌浪與水深、入水速度和體積等有密切關系,推導出了干支流剛性塊體和散粒體滑坡涌浪的計算公式。基于大量的物理試驗數據和經典波浪理論,構建了地質災害涌浪快速預測評估系統及方法,開發了滑坡涌浪水波動力學數值計算軟件。該方法和軟件利用已發生滑坡涌浪事件和大型縮尺滑坡涌浪物理試驗進行了有效性驗證,具有計算速度快、精度高和計算域大等優點。準確快速的水庫滑坡涌浪分析預測技術完善了水庫地質災害預警體系,有效提高了水庫及航道安全的保障能力。

二、水波動力學滑坡涌浪評價技術達到國際先進水平,并多次應用在滑坡涌浪應急處置中

該項成果在2016年授權了國家發明專利,發表國內外高影響因子SCI檢索論文10余篇,表明該項技術達到國際先進水平。

2015年6月24日,三峽庫區紅巖子滑坡涌浪災害后,武漢地質調查中心對該次事件進行了快速應急復演,并對滑坡旁側潛在不穩定區域可能產生的涌浪災害進行了預測分析,為長江巫山段主航道的解禁和大寧河航道的限航等重大決策提供了科學依據。

同時,針對處于變形期的滑坡涌浪隱患點,為重慶市、宜昌市等地方政府提供了大量的滑坡涌浪預測報告,包括箭穿洞危巖體、茅草坡4#斜坡、棺木嶺危巖體等等重大地質災害隱患點。這些成果獲得地方政府認同,為這些隱患點的防治提供了直接技術依據,為三峽水庫正常運營和三峽航道安全提供了科技保障。

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