[发明专利]滑坡涌浪灾害的模拟计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种滑坡涌浪灾害的模拟计算方法及装置，其中，方法包括：根据获取的地形、水位和滑坡体形状位置信息建立三维计算域模型；根据沿滑坡体厚度及水深方向积分的Navier‑Stokes偏微分方程组得到水体、滑坡体的运动及其相互作用，并根据滑坡体入水后水体压强的变化模拟涌浪产生、传播及沿岸爬高过程；可视化呈现滑坡运动及涌浪传播规律，并对涌浪运动轨迹和冲击影响区域进行数值预报，评价涌浪灾害。该方法可以通过对涌浪运动的特征参数和影响区域进行数值预报，评价涌浪灾害，对库岸滑坡及涌浪次生灾害的预测具有重大的理论意义和实用价值，而且对类似的泥石流、堰塞湖等地质灾害的数值模拟亦具有借鉴意义。

技术领域

本发明涉及地质灾害、水利工程灾害预测及风险技术领域，特别涉及一种滑坡涌浪灾 害的模拟计算方法及装置。

背景技术

目前，国内在涌浪评估中所采用的传统工程方法(如美国土木工程学会(ASCE)推荐方 法或潘家铮法)是基于二维实验总结的经验公式，将滑坡体视为刚体，未能考虑滑坡体与 水体的相互作用，也不能考虑涌浪产生过程的三维效应，很难得到合理可信的计算结果。

另外目前的一些数值模拟方法，基本是利用能量守恒方程估算滑坡体入水前的滑速， 而后再依据经验公式计算初始涌浪，最后用计算流体力学的方法求解涌浪的传播过程。

然而，实际上高速滑坡体入水涌浪的过程是非常复杂的，涉及滑坡体与水体的相互耦 合。现有的数值方法，包括基于传统浅水方程的方法，不能准确反映两相间的强烈相互作 用，无法达到对滑坡体及涌浪运动特征的准确模拟。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种滑坡涌浪灾害的模拟计算方法，该方法对库岸 滑坡及涌浪次生灾害的预测具有重大的理论意义和实用价值，而且对类似的泥石流、堰塞 湖等地质灾害的数值模拟亦具有借鉴意义。

本发明的另一个目的在于提出一种滑坡涌浪灾害的模拟计算装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种滑坡涌浪灾害的模拟计算方法，包 括以下步骤：获取地形、水位和滑坡体形状位置信息；根据所述地形、水位和滑坡体形状 位置信息建立三维计算域模型；根据沿滑坡体厚度及水深方向积分的Navier-Stokes偏微分 方程组得到水体、滑坡体的运动及其相互作用，并根据滑坡体入水后水体压强的变化模拟 涌浪产生、传播及沿岸爬高过程；可视化呈现滑坡运动及涌浪传播规律，并对涌浪运动轨 迹和冲击影响区域进行数值预报，评价涌浪灾害。

本发明实施例的滑坡涌浪灾害的模拟计算方法，可以通过对滑坡体、水体的质量及动 量守恒方程沿深度积分，并考虑滑坡体入水后的动水压力作用，得到滑坡体与水体各自的 运动控制方程，并模拟滑坡体运动及涌浪传播过程，对涌浪运动的特征参数(如浪高、振 幅等)和影响区域进行数值预报，评价涌浪灾害，从而对库岸滑坡及涌浪次生灾害的预测 具有重大的理论意义和实用价值，而且对类似的泥石流、堰塞湖等地质灾害的数值模拟亦 具有借鉴意义。

另外，根据本发明上述实施例的滑坡涌浪灾害的模拟计算方法还可以具有以下附加的 技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，滑坡体运动的控制方程为：