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乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究

文档作者：黄智敏，付波，钟勇明，何小惠，陈卓英文档来源：广东省水利水电科学研究院，广东省水动力学应用研究重点实验室		点击数：	更新时间： 2025年02月19日
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上一篇：乐昌峡水库松山子滑坡体滑坡涌浪影响研究

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第4期
2013年4月
广东水利水电
GUANGD0NG WATER RES0URCES AND HYDROPOWER
No．4
Apr． 2013
乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究
黄智敏，付 波，钟勇明，何小惠，陈卓英
(广东省水利水电科学研究院，广东省水动力学应用研究重点实验室，广东广州 510635)
摘要：在对乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪水力模型试验和有关文献的滑坡涌浪浪高、涌浪波传播及反射计算方法
分析的基础上，结合乐昌峡库区的特点，对狭窄河道库区的滑坡涌浪初始浪高计算及其对岸山坡涌浪爬高计算方法的边
界条件进行了探讨，该文的计算结果与模型试验成果较吻合。
关键词：滑坡体；滑坡涌浪；浪高；计算；研究；乐昌峡水库
中图分类号：TV139．2 3 文献标识码：B 文章编号：1008—0112(2013)04—0001—03
1 工程概况
乐昌峡水利枢纽工程位于广东省乐昌市境内的北
江一级支流武水乐昌峡河段内，为Ⅱ等大(2)型工程。
水库库区位于峡谷河段，河面狭窄，库区内山高坡陡，
山顶高程约为300．0～900．0 m， 山坡坡度多在4O。～
60。，近坝址区域河床高程约为95．0—100．0 m，正常
蓄水位(Z=154．5 m)相应的库区水面宽约为120～
400 m；两岸沟谷发育，出露的地层为震旦、寒武系
浅变质砂岩、板岩，受构造强烈挤压形成近南北向紧
闭倒转的褶皱，岩体破碎、劈理发育，变形边坡及崩
塌体分布较普遍，植被发育，岸坡稳定条件较差。
根据工程资料，乐昌峡库区内最大的滑坡体——
鹅公带滑坡体位于水库大坝上游约1．3 km处，滑坡体
的总方量约为240×10 m ，分布高程约为101．0—
295．0 m，滑体在平面图上呈椭圆形，长约400 m，平
均宽为240 m，中、下部厚度一般为50～60 m，上部
厚度一般为15～20 m；周边山脊边坡较陡，地形完
整，上部后缘地势较陡，平均坡度约为45。。滑坡体
主要为全风化绢云母石英砂岩、全风化粉砂质板岩，
碎石土层约占35％ ～40％ ，强风化岩块约占60％ ～65％ ，
土体密实。滑坡体位置及滑移剖面分别见图1、图2。
鹅公带滑坡体滑坡下落后，将产生巨大的涌浪会
对其对岸山坡产生较大的冲击，有可能会影响对岸山
体的稳定。本文在鹅公带滑坡体滑坡涌浪水力模型试
验的基础上，对狭谷型河道库区的滑坡涌浪浪高、涌
浪波传播及反射计算方法进行分析，进一步完善相关
的计算方法，供工程设计和运行参考。
500 40O 300 200 100 0(单位
：
图2 鹅公带滑坡体滑移剖面示意
鹅公带滑坡体水力模型按佛劳德准则设计为正态，
模型几何比尺L，=150。模型库区范围及滑坡体滑坡模
拟方法等可参见相关文献 j。
2 鹅公带滑坡体滑坡涌浪试验成果
鹅公带滑坡体滑坡量约为240×10 m ，当库岸滑
坡体以一定速度向下滑动时，滑坡体冲击和排挤库区
的水体，滑坡区域产生巨大的涌浪(称初始涌浪)，涌
浪对其对岸山坡产生冲击和涌浪爬高，并向上、下游
库区传播。
在水库正常蓄水位(Z=154．5 m)条件下，鹅公带
收稿日期：2013—04 —09；修回日期：2013—04 —18
作者简介：黄智敏(1957一)，男，硕士，教授级高级工程师，主要从事水工水力学及河流动力学研究。
2013年4月 第4期 黄智敏。等：乐昌峡库区鹅公带滑坡体滑坡涌浪爬高研究
滑坡体区域两岸之间河道水面宽度约为260～320 m， 滑坡区域对岸山坡产生的涌浪爬高高程约为168．0～
当滑坡体以滑坡速度M=5．5～16 m／s下滑时，测试的 191．0 m，相应水面爬高达约13．5～36．5 m (见表1)。
表1 鹅公带滑坡体滑坡区域对岸山坡涌浪爬高值比较
3 滑坡区域涌浪浪高及其爬高计算
3．1 滑坡初始涌浪浪高
为了研究滑坡初始涌浪浪高，潘家铮 及
E．K．Noda、R．L．Wiegel¨4 等分别提出了水平初始涌
浪浪高和垂直滑坡初始涌浪浪高的计算公式为：
1)水平初始涌浪浪高
鲁_1．" (1)
鲁 ·32 (2)
式中 为滑坡初始涌浪浪高(in)；“为滑坡体滑速
(m／s)；H为水库水深(in)。
(3)
式中0< <0．5，s％／A=M／ ；0．5<
<2， ／A=／(“／ 面)，厂( 万)呈曲线变化(见图
3)；“／ 万>2，s％／A=1；A为滑坡体的厚度。
／ ／
／
，
／
／ ，
／ ，
／ ／、
， ／
●_ I J ／ l
＼ ，
／
／
，
／
，
／ ／ 一 一 —
， ／ ＼ 一
／ ／ ／ - = 、
， - ● 1 ，
，， ／
， ，
y
，
0 0．5 ．0 1．5 2．f l 2
图3 ~o／H(或 ／A)一 ／ 关系
3．2 滑坡涌浪波的传播和反射
水库中滑坡所形成的涌浪，是一个孤立波，涌浪
波在库内传播过程中，不断发生变形和衰减。当涌浪
发生在一个半无限水体的岸边时，涌浪波高 与距离
R的关系为：
· 2 ·
o ，
考 L (4)
考虑到库区滑坡体产生的涌浪波是一连串由小到
大的孤立波组成，受库区水深等变化影响，涌浪传播
过程中会发生变形。文献[4]根据碧口水电站青崖岭
滑坡涌浪试验资料，提出了库区中的涌浪浪高 与滑
坡体位置距离R的关系式：
= (5)
-
II』
D
L
O．95
AL
式中 为初始涌浪浪高；R为距滑坡体的距离；△，J
为滑坡体的宽度。
当涌浪波遇到对岸山坡边界后，停止前进，涌浪
动能迅速转换为位能。滑坡体对岸山坡的涌浪浪高可
采用式(6)计算：
0=(1+k) (6)
式中 为滑坡涌浪传播到滑坡对岸的浪高；K为反
射系数，垂直、光滑、不透水的岸壁K=1，不透水的
粗糙面K=0．7～0．9，抛石斜面K =0．3～0．6。
4 滑坡涌浪计算方法分析
4．1 初始浪高计算分析
1)水平初始涌浪浪高计算式(1)和式(2)的公式
形式相同，但系数不相同，式(2)的计算值比式(1)
要大。由分析，对于狭谷型山区河道水库而言，库区
河道较狭窄，库岸滑坡体滑坡后涌浪往库区扩散和传
播比宽阔河道相应较缓慢，其初始涌浪浪高应相应大
一些。因此，经分析比较¨J，狭谷型山区河道的滑坡
初始涌浪浪高可采用式(2)计算。
2)由图3的水平初始涌浪和垂直滑坡初始涌浪浪
高特性分析，斜坡上滑坡体滑坡产生的初始涌浪浪高
不会超出式(1)或式(2)的水平初始涌浪浪高，因此，
对不同坡角( 的斜坡上滑坡体滑坡产生的初始涌浪
浪高，可近似采用其水平和垂直滑坡涌浪浪高的加权
平均值。
2013年4月第4期 广东水利水电
4．2 对岸山体涌浪爬高计算边界条件分析
由式(4)～式(6)可计算出库区内到滑坡体距离R
处的涌浪波高 值。对于库岸滑坡体底部已在库水位
之下的滑坡涌浪，其滑坡体水面边界的确定对库区的
涌浪波高 值计算影响较大。本文经试验比较之后⋯ ，
提出了以滑坡体底部高程与滑坡体岸坡水边线(见图4
的B点)的平均高程位置(见图4的A—A线)作为滑
坡体区域计算的起始边界，并由式(4)～式(6)计算出
该起始边界的距离R处库区涌浪浪高。
图4 滑坡体滑坡涌浪计算示意
5 计算实例
乐昌峡库区鹅公带滑坡体厚度约为50 m，纵向长
度约为400 m、平均宽度约为240 m，滑动面平均坡度
约为25。，滑坡体底部高程约为101．0 1TI；在水库正常
蓄水位Z=154．5 m时，滑坡区域水深H=57 m(滑坡
区域河床面高程为97．5 1TI)，计算滑坡体以下滑速度“
= 8 m／s滑坡后的初始涌浪浪高和对岸山坡涌浪爬高。
1)计算初始涌浪浪高
①由式(2)计算水平初始涌浪浪高 。 =25．47 m。
②由式(3)计算垂直初始涌浪浪高
因为u／√gH=0．338<0．5
- 、
所以 = =16．92 in。
,／gF／
③采用加权平均法，计算得初始涌浪浪高 =
23．1 I／1。
2)计算对岸涌浪浪高
① 对岸河道涌浪浪高
计算中考虑：⑧鹅公带滑坡体库区水面宽度约为
220～300 in，与碧口水电站青崖岭滑坡体库区水面宽
度(约为350 m)相近 J，本文以式(5)计算鹅公带滑
坡体滑坡涌浪的对岸涌浪浪高；⑤ 由于鹅公带滑坡体
底部已伸入库区正常蓄水位以下，“取滑坡底部( J01．0 m)
与正常蓄水位(Z=154．5 m)的平均高程(128．3 m)位
置水面为滑坡体区域起始边界，以此永面边界计算’滑
坡体到对岸山坡水面的距离。
鹅公带滑坡体平均宽度约为240 m，将滑坡体分
为1O等分，每单元滑坡体宽度,SL =24 1TI，由式(5)
计算结果见表2。
表2 各分段的对岸河道涌浪浪高
分段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lO
距离
215 213 21O 216 243 216 256 260 285 262
R／m
涌浪浪高
1．07 1．O8 1．1 1．07 0．96 1．07 0．91 O．90 O．82 0．89
／m
= △t_9·87m。
② 对岸山坡的涌浪爬高
鹅公带滑坡体区域对岸山体坡度约为50。，为不
透水的粗糙面，取反射系数K=0．9，则由式(6)计
算得：
= 1．9 =18．75 m 。
模型试验测试的鹅公带滑坡体滑坡对岸山坡的涌
浪爬高高程约为173．5 m，相对涌浪爬高为19 m，与
计算值18．75 m较接近。鹅公带滑坡体其它滑坡速度
下滑的对岸山坡的涌浪爬高计算值与试验值比较见表
1，两者均较吻合。
6 结语
1)乐昌峡水库为狭谷型河道库区，库区鹅公带滑
坡体滑坡会产生巨大涌浪冲击其对岸山坡、并产生较
大的涌浪爬高，有可能会影响对岸山体的稳定，应引
起工程设计和运行重视。
2)通过乐昌峡水库鹅公带滑坡体滑坡涌浪试验结
果，对有关文献的滑坡涌浪浪高和涌浪波传播及反射
计算方法的条件进一步完善，本文成果可供狭窄河道
库区的滑坡涌浪初始浪高及其对岸山坡涌浪爬高计算
参考。
参考文献：
[1] 广东水利水电科学研究院．乐昌峡水利枢纽工程库区库
岸滑坡涌浪影响试验研究报告[R]．广州：广东水利水电
科学研究院，2012．
[2] 黄智敏，付波，钟勇明，等．乐昌峡库区松山子滑坡体
滑坡涌浪试验研究[C]∥第十一届全国水动力学学术会议暨
第二十四届全国水动力学研讨会并周培源教授诞辰1 10周年
纪念大会文集．北京：海洋出版社，2012：1 205—1 211．
[3] 潘家铮．建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M]．北京：水
利电力出版社，1980．
⋯ [4] 哈秋黔 胡维德．水库滑坡涌浪计算[J]．人民黄河，
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[5] Noda E．Water Waves Generated by Landsides[J]．Journal of
Waterways， Harbors and Coastal Eng一 ASGE， 1-970
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。 (拳文责嘻垂鳊辑舞马克俊)
． ．

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