滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究.pdf

《滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第4期水利水运工程学报No．42014年8月ANDE『GJ既RAug．2014滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围试验研究路鼎，王平义，喻涛，陈里，何庆(重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆400074)摘要：三峡库区滑坡时有发生，滑坡产生的涌浪对航道中的船舶航行安全构成巨大威胁。以万州沱口码头河段为原型，设计岩体滑坡涌浪物理模型试验。试验中测得不同工况下首浪高度和沿程涌浪高度，运用回归分析方法得到首浪高度和沿程涌浪衰减的经验计算式，并由此推算得出船舶航行限制范围的计算式。运用船舶模型试验的方法对船舶航行限制范围计算

2、式进行了验证，同时对波流场中如何计算进行说明。船舶航行限制范围的确定可为船舶避险措施研究提供重要依据，对减少滑坡涌浪对船舶损坏及人员伤亡具有重要的现实意义。关键词：滑坡体；滑坡涌浪；首浪高度；衰减；航行限制范围中图分类号：TV139．23文献标志码：A文章编号：1009—640X(2014)04—0070—05近年来随着三峡工程的运行，水库的蓄水、放水、正常营运对库区岸坡稳定性产生了巨大影响，也诱发了大量滑坡。水库库区内发生滑坡时，由于巨大山体在短时间内高速滑入水中，必然激起巨大的涌浪，涌浪打翻船舶，屡屡发生航行船舶船员伤亡、失踪事件。因此，研究库区典型

3、的岩体滑坡涌浪特性，提出船舶航行限制范围计算方法以尽可能地减少滑坡涌浪致灾损失，已经刻不容缓。目前国内外对滑坡形成的机理及预防措施研究较多，对滑坡涌浪的特性也开展了一定的研究。在滑坡涌浪的模型试验方面国内外学者已取得一定的成果，国外学者J．W．Kamphis和R．J．Bowering¨通过模型试验，提出了稳定浪高与滑坡单宽体积、弗劳德数之间的无量纲关系式；H．M．Fritz等通过三维物理试验考虑了不同特征参数对涌浪的影响，分析了涌浪引起的流场特点；M．DiRisio等采用模型试验研究了滑坡沿着直线型库岸下滑激起的涌浪高度，结果表明记录的波形通常先出现一个

4、波峰，然后出现波谷，随着涌浪的沿程传播，波峰高度趋向低于波谷高度，波浪周期变大。赵根等在三峡枢纽1：100的整体模型上进行了围堰倾倒试验，测量了三峡三期工程上游碾压混凝土围堰倾倒时的涌浪高度，分析了涌浪特性及传播规律。任坤杰等通过散体模型试验，得到首浪高度的经验公式。然而，目前对三峡库区典型的岩体滑坡涌浪的试验研究仍然较少，对涌浪影响下船舶航行的限制也没有提出明确的解决方法。为此，通过模型试验研究，分析库区典型的岩体滑坡涌浪特性，以确定船舶航行限制范围的计算方法具有重要的现实意义。1模型试验1．1模型设计根据依托工程长江万州江南沱口码头河段情况，模型采用

5、1：70的几何比尺，拟模拟河段范围在航道里程33530km之间，实际长约4km(见图1)。该河段处于危岩带附近，区域内有万州港、江南沱口港等重要港口，航运发达，过往船舶较多。该河段是典型的弯曲河段，如发生滑坡，船舶不易操作避险，因此选择该区域作为原型进行研究具有实际意义。根据三峡库区大量滑坡体特征资料，库区滑坡体多为泥岩和砂岩，砂岩天然密度为2．2～2．7g／cm，泥收稿日期：2014—01—15基金项目：西部交通建设科技项目(20113288141160)；重庆市科技攻关项目(CSTC2009AC6045)作者简介：路鼎(1989一)，男，江苏盐城人，

6、硕士研究生，主要从事港口、海岸及近海工程研究。E-mail：1059191462@qq．corn通信作者：王平义(E-mail：PYwang@163．c0m172水利水运工程学报2014年8月2．2波高沿程衰减计算式潘家铮等认为以滑坡失事点为中心，波高和距离成反比J，从试验数据可见岩体滑坡涌浪波高衰减也符合这一规律；另外通过统计分析发现波高的衰减与水深和坡度等因素相关性较小，可以忽略其相关性。最终通过回归分析得到沿程波高与首浪波高和距离的关系见式(4)(相关系数r=0．94)。图4为沿程涌浪计算值与试验值对比，可见公式拟计算值(Hi／H)图4沿程涌浪计算

7、值与试验值比较合较好。Fig．4CalculatedandmeasuredvaluesgivenbyH／H=29．925／(1／H)(4)式中：f为河道中某点与滑坡失事点中心的距离。将式(3)代av。decayequation人式(4)中得到不同介质滑坡产生的沿程波高与富裕水深、滑块宽度、厚度和角度的关系：1．3639(6)(h／w)m。。⋯—————————————～32．3静水船舶航行限制范围确定目前对滑坡涌浪影响下船舶航行限制范围没有专门的研究，只能通过相关规定选取船舶航行的极限波高，再通过式(5)反推船舶航行限制范围。根据《内河船舶法定检验技术规

8、则》的相关规定¨⋯，内河A级航区的波高范围为1．5～2．5m，B级航区的波高范围