[发明专利]库水位变化条件下岸坡浸润线的位置计算方法及其装置

说明书

本发明公开了一种库水位变化条件下岸坡浸润线的位置计算方法及其装置，旨在解决现有技术中浸润线位置的确定方法误差较大的技术问题。所述方法包括：根据Boussinesq方程获得水位骤升情况下浸润线的时空分布方程；基于浸润线的时空分布方程，利用Matlab获得不同蓄水阶段、不同蓄水速率下浸润线与滑带的位置关系，并计算浸润厚度和滑坡稳定性系数；根据浸润厚度和滑坡稳定性系数确定临界浸润线位置；所述装置包括计算准备模块、蓄水模拟模块、浸润线计算模块和临界定位模块。本发明能够准确确定浸润线的位置，对研究滑坡变形以及稳定性具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种库水位变化条件下岸坡浸润线的位置计算方法及其装置，属于水电工程库岸稳定分析研究技术领域。

背景技术

水库蓄水后将形成大量的涉水边坡，库水水位的变化必然对涉水边坡的稳定性产生影响，目前关于这类边坡的稳定性分析一般需要首先确定坡体内浸润线的位置，然后再进行稳定性分析。因此浸润线位置的确定方法及其准确性，对边坡稳定性分析的结果是否准确至关重要。在实际工程中通常采用经验概化的方法来粗略地确定岸坡坡体内稳态浸润线的位置，结果往往存在较大误差，因此研发更可靠的浸润线位置确定方法已经成为涉水边坡稳定性分析的一个急需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中浸润线位置的确定方法误差较大的问题，本发明提出了一种库水位变化条件下岸坡浸润线的位置计算方法及其装置，通过Boussinesq方程和Matlab能够水库水位骤升情况下浸润线所能影响到的滑坡体具体区域，准确确定浸润线的位置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

第一方面，本发明提出了一种库水位变化条件下岸坡浸润线的位置计算方法，包括如下步骤：

根据岸坡地下水位，获得水位骤升情况下的Boussinesq方程；

根据Boussinesq方程获得水位骤升情况下浸润线的时空分布方程；

基于浸润线的时空分布方程，利用Matlab获得不同蓄水阶段、不同蓄水速率下浸润线与滑带的位置关系，并计算浸润厚度和滑坡稳定性系数；

根据浸润厚度和滑坡稳定性系数确定临界浸润线位置。

结合第一方面，进一步的，设x轴沿隔水层顶板方向，y轴经过坡外水位与边坡的交点并垂直于x轴，基于x-y坐标系，水位骤升情况下的Boussinesq方程的表达式如下：

其中，k为渗透系数，x表示库岸到计算点的距离，h表示潜水层厚度，H表示水头高度，μ为饱和差，t表示渗流时间；

所述Boussinesq方程满足初始条件：

h(x,0)＝h₃,x≥0 (2)

所述Boussinesq方程满足边界条件：

其中，h₃表示坡前起始水位高度，h_t表示t时刻的水位高度。

结合第一方面，进一步的，获得水位骤升情况下浸润线的时空分布方程的方法为：

对水位骤升情况下的Boussinesq方程进行局部线性化，获得线性化后的方程：

其中，h_m表示平均水位高度，h_m＝h₁+h₃/2，h₁表示水位上升后的水位高度；