[發(fā)明專利]滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711337239.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108073767A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 司鵬飛;盧吉;余錫平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能瀾滄江水電股份有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G01M10/00;G01N33/24
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤(rùn)

本發(fā)明公開了一種滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法及裝置，其中，方法包括：根據(jù)獲取的地形、水位和滑坡體形狀位置信息建立三維計(jì)算域模型；根據(jù)沿滑坡體厚度及水深方向積分的Navier?Stokes偏微分方程組得到水體、滑坡體的運(yùn)動(dòng)及其相互作用，并根據(jù)滑坡體入水后水體壓強(qiáng)的變化模擬涌浪產(chǎn)生、傳播及沿岸爬高過程；可視化呈現(xiàn)滑坡運(yùn)動(dòng)及涌浪傳播規(guī)律，并對(duì)涌浪運(yùn)動(dòng)軌跡和沖擊影響區(qū)域進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)，評(píng)價(jià)涌浪災(zāi)害。該方法可以通過對(duì)涌浪運(yùn)動(dòng)的特征參數(shù)和影響區(qū)域進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)，評(píng)價(jià)涌浪災(zāi)害，對(duì)庫(kù)岸滑坡及涌浪次生災(zāi)害的預(yù)測(cè)具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，而且對(duì)類似的泥石流、堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)值模擬亦具有借鑒意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害、水利工程災(zāi)害預(yù)測(cè)及風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種滑坡涌浪災(zāi) 害的模擬計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)在涌浪評(píng)估中所采用的傳統(tǒng)工程方法(如美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)(ASCE)推薦方 法或潘家錚法)是基于二維實(shí)驗(yàn)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式，將滑坡體視為剛體，未能考慮滑坡體與 水體的相互作用，也不能考慮涌浪產(chǎn)生過程的三維效應(yīng)，很難得到合理可信的計(jì)算結(jié)果。

另外目前的一些數(shù)值模擬方法，基本是利用能量守恒方程估算滑坡體入水前的滑速， 而后再依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算初始涌浪，最后用計(jì)算流體力學(xué)的方法求解涌浪的傳播過程。

然而，實(shí)際上高速滑坡體入水涌浪的過程是非常復(fù)雜的，涉及滑坡體與水體的相互耦 合。現(xiàn)有的數(shù)值方法，包括基于傳統(tǒng)淺水方程的方法，不能準(zhǔn)確反映兩相間的強(qiáng)烈相互作 用，無法達(dá)到對(duì)滑坡體及涌浪運(yùn)動(dòng)特征的準(zhǔn)確模擬。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法，該方法對(duì)庫(kù)岸 滑坡及涌浪次生災(zāi)害的預(yù)測(cè)具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，而且對(duì)類似的泥石流、堰塞 湖等地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)值模擬亦具有借鑒意義。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法，包 括以下步驟：獲取地形、水位和滑坡體形狀位置信息；根據(jù)所述地形、水位和滑坡體形狀 位置信息建立三維計(jì)算域模型；根據(jù)沿滑坡體厚度及水深方向積分的Navier-Stokes偏微分 方程組得到水體、滑坡體的運(yùn)動(dòng)及其相互作用，并根據(jù)滑坡體入水后水體壓強(qiáng)的變化模擬 涌浪產(chǎn)生、傳播及沿岸爬高過程；可視化呈現(xiàn)滑坡運(yùn)動(dòng)及涌浪傳播規(guī)律，并對(duì)涌浪運(yùn)動(dòng)軌 跡和沖擊影響區(qū)域進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)，評(píng)價(jià)涌浪災(zāi)害。

本發(fā)明實(shí)施例的滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法，可以通過對(duì)滑坡體、水體的質(zhì)量及動(dòng) 量守恒方程沿深度積分，并考慮滑坡體入水后的動(dòng)水壓力作用，得到滑坡體與水體各自的 運(yùn)動(dòng)控制方程，并模擬滑坡體運(yùn)動(dòng)及涌浪傳播過程，對(duì)涌浪運(yùn)動(dòng)的特征參數(shù)(如浪高、振 幅等)和影響區(qū)域進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)，評(píng)價(jià)涌浪災(zāi)害，從而對(duì)庫(kù)岸滑坡及涌浪次生災(zāi)害的預(yù)測(cè) 具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，而且對(duì)類似的泥石流、堰塞湖等地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)值模擬亦 具有借鑒意義。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的滑坡涌浪災(zāi)害的模擬計(jì)算方法還可以具有以下附加的 技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，滑坡體運(yùn)動(dòng)的控制方程為：