科研进展

成都山地所在滑坡灾害模拟研究方面取得进展

发布时间:2026-05-22
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滑坡入水激发的涌浪是库区、河道及峡湾等高陡边坡区域常见的次生灾害。相比滑坡体本身,涌浪传播距离更远、波及范围更广,且往往在滑坡发生后数秒至数十秒内即可形成破坏性波高,对大坝、沿岸基础设施和人员安全构成严重威胁。近年来中国在金沙江、雅砻江等流域也多次记录到滑坡堵江-涌浪-溃决的链生灾害。传统数值模拟方法面临两大瓶颈:一是多相介质耦合复杂,滑坡体(固相)、水(液相)与防浪结构物(固边界)需分别建立本构方程和接触算法,计算代价高昂且易出现数值不稳定;二是工程防护方案快速评估困难,防浪桩、消能墩等结构的最优布设位置和参数难以通过物理实验高效遍历,数值模拟又因计算量大而只能进行有限方案对比。

为解决上述问题,中国科学院成都山地灾害与环境研究所高位斜坡灾害成灾机制与防控创新团队吴永研究员提出了一种“万物皆流体”的统一模拟框架,将滑坡体、水体和防浪结构物均视为同一类“广义流体”,仅通过一个可调节的“固相系数”来区分不同介质的力学行为,从而大幅降低多介质界面处理的复杂度,使得在普通工作站上即可完成百立方米级滑坡-涌浪-防护全过程的高分辨率模拟。

结果表明,将防浪桩布置在滑坡入水一侧的岸边(方案A)效果最佳,涌浪最大波高削减率达64.7%,且能有效控制首浪,将其从1.9 m降至0.67 m。而布置在对岸或水体中央时削减率分别仅为31.2%42.5%。在巴格多寨滑坡复现中,模拟结果与实测数据的吻合度达87%以上,模型还成功识别出后缘一个约45的不稳定块体,预测其二次滑动的涌浪高度约1.3 m,后期地质雷达调查验证了这一预测。相比传统耦合模型,该统一流体模型计算速度提升约5.8倍,且无需分别划分网格或定义接触对,操作门槛大幅降低。研究据此提出了“入水侧岸边水下桩群”的具体防治建议,国西部水电工程库区开展现场试验。

以上研究得到国家自然科学基金、四川省引导地方项目等支持相关成果发表Journal of Hydrology

链接

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