鄧成進(jìn)，袁秋霜，侯延華，賈 巍

(中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

基于FLUENT的庫區(qū)涌浪數(shù)值模擬

鄧成進(jìn)，袁秋霜，侯延華，賈 巍

(中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

基于流體計(jì)算軟件FLUENT，模擬某水電站庫區(qū)近壩變形體可能失穩(wěn)后下滑引起庫區(qū)水面變化過程，分析初始涌浪形成以及涌浪在對岸爬坡和涌浪沿岸傳播的過程；研究擋水建筑物對庫區(qū)涌浪沿岸傳播的影響，得出初始涌浪高度，以及對岸、沿岸、壩址處的最大浪高，并與潘家錚法估算結(jié)果進(jìn)行對比分析。分析結(jié)果表明，數(shù)值模擬能較好反映波浪爬坡和沿岸傳播過程，真實(shí)模擬庫區(qū)水體相互作用；由于庫區(qū)涌浪運(yùn)動受大壩建筑物阻擋作用，庫區(qū)水面的反復(fù)震蕩和涌浪疊加，會形成更高的涌浪。計(jì)算的初始涌浪及庫區(qū)各處的最大涌高更符合實(shí)際情況，可為近壩庫區(qū)的工程設(shè)計(jì)及涌浪災(zāi)害的預(yù)防提供參考。

庫區(qū)；滑坡體；爬坡過程；最大浪高；涌浪疊加；擋水建筑物；數(shù)值模擬

庫區(qū)存在的滑坡、崩滑體等不良地質(zhì)體在失穩(wěn)后高速滑入庫中，產(chǎn)生的高速波浪足以對沿岸及下游建筑物和居民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅。1963年發(fā)生在意大利瓦依昂水庫的滑坡［1］、1982年發(fā)生的雞扒子滑坡、1985年發(fā)生的新灘滑坡［2］、2003年發(fā)生的千將坪滑坡等庫區(qū)滑坡失穩(wěn)后激起的巨大涌浪，均造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，研究庫區(qū)滑坡涌浪受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。但是，由于庫區(qū)涌浪受多種因素影響且十分復(fù)雜，涌浪形成的邊界條件和初始條件難以明確定義，滑坡涌浪的計(jì)算還沒有一種通用的方法。目前，研究庫區(qū)滑坡涌浪的手段主要有物理試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式和數(shù)值模擬等［3-5］。其中，經(jīng)驗(yàn)公式法主要有：Noda法、潘家錚法、中國水利水電科學(xué)研究院經(jīng)驗(yàn)公式法、美國土木工程學(xué)會法、Slinger-land& Voight公式等。物理模型試驗(yàn)也取得一定的經(jīng)驗(yàn)，殷坤龍等［6］采用物理試驗(yàn)方法研究了三峽水庫庫岸滑坡問題。隨著計(jì)算機(jī)及數(shù)值理論的迅速發(fā)展，采用FVM，F(xiàn)EM，VOF等方法能較好地模擬流體飛濺、融合等復(fù)雜自由表面現(xiàn)象，因此，基于流體力學(xué)的涌浪數(shù)值模擬有了一定程度的研究［7-9］。然而，現(xiàn)有數(shù)值模擬方面的研究主要集中在模擬滑塊垂直入小水槽內(nèi)，而對在寬廣水域中的涌浪問題研究較為欠缺，也很少有嘗試通過數(shù)值模擬研究擋水大壩對庫區(qū)涌浪傳播的影響。

本文采用FLUENT軟件建立某庫區(qū)近壩庫岸變形體失穩(wěn)后產(chǎn)生涌浪的數(shù)值模型，模擬滑體滑動后庫區(qū)涌浪形成及傳播的過程；計(jì)算分析了大壩對庫區(qū)涌浪傳播過程的影響，得出初始涌浪高度、涌浪沿岸的傳播高度以及涌浪到達(dá)大壩時的爬坡高度，并將其結(jié)果與潘家錚法估算的涌浪高度進(jìn)行對比分析，為工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 基于FLUENT軟件的數(shù)值模擬方法

FLUENT軟件是一種基于有限體積法發(fā)展起來的通用商業(yè)流體計(jì)算動力學(xué)軟件包，用于模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流體運(yùn)動，在水工泄水建筑物水力學(xué)計(jì)算方面應(yīng)用廣泛。

1.1 控制方程

對于二維的瞬態(tài)流，其基本控制方程包括：連續(xù)性方程和以速度和壓力為變量的動量守恒方程。

式中：ρ為流體密度；u和υ分別為流體在x和y方向的速度分量；μ為動力黏性系數(shù)；Sx和Sy分別為x和y方向附加動量源項(xiàng)。

1.2 體積分?jǐn)?shù)方程

FLUENT軟件采用VOF(Volume of Fluid）方法追蹤自由面，VOF方法能很方便地處理自由面大變形和自由面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化等復(fù)雜情況。在VOF方法中，引入了體積分?jǐn)?shù)aq的概念，用于定義單元內(nèi)第q相流體所占體積與單元體積的比值。aq=0表示q相物質(zhì)為空；aq=1則代表q相物質(zhì)充滿；0＜aq＜1，則表示該單元為交接面單元。水庫水面的波浪流動屬于水氣分層兩相流，aq滿足方程：

1.3 數(shù)值求解方法

利用有限體積法(FVM）建立離散方程，從而進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。本文控制方程中的擴(kuò)散項(xiàng)采用中心差分格式，對流項(xiàng)采用如下離散格式：壓力方程選用Body Force Weighted格式，體積分?jǐn)?shù)選用幾何重構(gòu)法，動量方程、湍動能方程和湍流耗散率方程則選用二階迎風(fēng)格式。FLUENT軟件進(jìn)行求解的過程中，有3種壓力-速度耦合方式可供選擇，分別為SIMPLE，SIMPLEC和PISO。本文離散方程的數(shù)值求解采用速度壓力耦合的PISO算法。

1.4 動網(wǎng)格技術(shù)

在FLUENT軟件中，動網(wǎng)格技術(shù)主要用于處理由于流域邊界運(yùn)動而引起的流域特征，包括流域形狀、速度、壓力等改變的流動問題。流體邊界的運(yùn)動引起網(wǎng)格的拉伸和變形，每一時間步的網(wǎng)格更新需根據(jù)新的邊界條件位置得出。FLUENT軟件提供了3種變形區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格更新方法，包括基于彈性變形的網(wǎng)格更新法、動態(tài)網(wǎng)格層變法和局部網(wǎng)格重構(gòu)法。

2 涌浪傳播過程模擬

圖1 變形體A區(qū)計(jì)算剖面(單位：m）Fig.1 Calculating profile of deformation zone A (unit：m）

2.1 滑體滑速計(jì)算

變形體總量約372萬m3，位于庫區(qū)右岸河道拐彎處，其下游河道相對較平直，距下壩址約1.7 km。因變形體規(guī)模較大、分布高程高，現(xiàn)狀條件下變形跡象明顯，在未來電站的運(yùn)行條件下其一旦失穩(wěn)將對下游建筑物的運(yùn)行存在嚴(yán)重的威脅，故在本設(shè)計(jì)階段針對近壩庫岸變形體進(jìn)行穩(wěn)定性分析和評價，對可能失穩(wěn)后涌浪高度進(jìn)行預(yù)測，以研究涌浪對庫區(qū)沿岸建筑物的影響。

涌浪計(jì)算的前提是滑速計(jì)算，目前對于滑坡失穩(wěn)后滑速計(jì)算方法很多，其中應(yīng)用較多的主要有潘家錚法。該方法把滑坡體剖分為若干條塊，更接近實(shí)際滑坡體結(jié)構(gòu)，同樣具有可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，本文采用潘家錚法計(jì)算變形體可能失穩(wěn)后的最大滑速，具體計(jì)算方法可參考文獻(xiàn)［6］。以該變形體A區(qū)為例(見圖1），將整個滑體劃分12個條塊，條塊寬度為ΔL=20 m，滑帶抗剪參數(shù)tanφ=0.499，c=259 kPa；滑坡開始滑動ΔL為1步，共計(jì)算12步，其中在第7步時，滑體滑速達(dá)到最大，其值為υ=24.29 m/s。

2.2 涌浪模擬模型

該變形體為近壩庫岸邊坡，為了分析涌浪傳播至對岸和涌浪沿河道傳播的規(guī)律，分別建立對岸涌浪計(jì)算模型和沿河岸涌浪二維計(jì)算模型(圖2），數(shù)值模型的幾何模型和網(wǎng)格劃分利用FLUENT軟件的前置處理器GAMBIT完成?？紤]動網(wǎng)格模型的操作性，數(shù)值模擬簡化如下：①滑體簡化為矩形剛性滑體，岸坡簡化為梯形谷；②為了考慮滑體受水的阻力和地形的影響，假定滑體以一定的速度入水后，即開始減速；③模擬計(jì)算時，水位為正常蓄水位，此時水深為250 m，假定壩頂高程比正常水位高5 m，即大壩高255 m，上游坡比為1：1.4，壩頂寬度12 m，不考慮壩頂防浪墻作用。

初始涌浪計(jì)算模型見圖2(a），庫區(qū)右岸均簡化為59°斜坡，模型總高551 m，庫底寬度為64 m，水深250 m，滑體簡化為矩形剛體，厚度為25 m，落水點(diǎn)距對岸的水面寬度約為280 m。計(jì)算模型共計(jì)51 593個節(jié)點(diǎn)，152 279個單元。模擬計(jì)算時間步Δt=0.5 s，計(jì)算總時間為54 s。

沿河岸模擬計(jì)算簡化為二維平面模型，其局部模型(推薦壩址處，距落水點(diǎn)2 130 m）見圖2(b），水深250 m，大壩高255 m。計(jì)算模型共計(jì)89 735個節(jié)點(diǎn)，193 717個單元。模擬計(jì)算時間步Δt=0.5 s，計(jì)算總時間為195 s。

圖2 河道涌浪形成過程計(jì)算模型Fig.2 Numerical model for surge formation process

2.3 涌浪模型初始化參數(shù)

上述2個模型的計(jì)算參數(shù)一致：模型計(jì)算采用二維非定常分離隱式求解算法；采用VOF兩相流，初相和第二相分別設(shè)置為空氣和水，自由面重構(gòu)為Geo.Reconstruct格式。湍流模型采用RNG κ-ε模型，近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法，除模型頂部為壓力進(jìn)口邊界，其他均為壁面邊界，2個模型初始化后見圖3。

圖3 涌浪數(shù)值模型初始化Fig.3 Initialization for surge numerical model

計(jì)算考慮重力影響，設(shè)空氣密度為周圍環(huán)境的流體密度。本文采用剛性滑塊的模擬滑動入水，其運(yùn)動邊界類型屬于剛性運(yùn)動邊界，因此在動網(wǎng)格模型中選用了基于彈性變形的網(wǎng)格更新法和局部網(wǎng)格重構(gòu)法?；w入水速度為24.29 m/s，并采用UDF編寫速度程序?qū)崿F(xiàn)。

3 涌浪形成過程及形態(tài)分析

3.1 初始涌浪形成過程

滑體入水后，初始涌浪高度變化過程線見圖4。(右岸）水面隨時間的變化形態(tài)見圖5。由圖可知，滑體入水時高速擠壓和沖擊水面，水面開始翻卷，并濺起巨大浪花，形成初始涌浪；在t=4 s時，初始涌浪高度達(dá)最大值(22.04 m）；而后涌起浪花開始下降，伴隨波浪飛濺及其破碎，水體相互作用形成第1次波峰向?qū)Π锻七M(jìn)。

圖4 落水點(diǎn)初始涌浪高度變化Fig.4 Changes in surge height with time

圖5 入水點(diǎn)涌浪形態(tài)隨時間的變化Fig.5 Changes in surge patterns with time

3.2 對岸涌浪形態(tài)分析

滑體入水后，涌浪高度變化過程見圖6。對岸(左岸）水域水面隨時間的變化見圖7。其由圖6和7可知：涌浪傳播至對岸后經(jīng)歷了沿岸爬坡、跌落、疊加、衰減的過程，可分為以下3個階段：

(1）初始涌浪爬升階段。當(dāng)t=11.5 s，初始涌浪傳播至左岸附近水域，由于涌浪的持續(xù)推進(jìn)，該區(qū)域的水體受到了岸壁(左岸）和涌浪的雙重?cái)D壓作用，水面升高較快。當(dāng)t= 12.5～13.0 s時，初始涌浪到達(dá)岸邊，在左岸迅速爬升，涌浪最大爬坡高度為13.58 m。

(2）涌浪跌落和次浪碰撞疊加階段。涌浪爬升至最高點(diǎn)后快速跌落最低點(diǎn)，其水面的變化形態(tài)見圖7所示。此時(t=21.0 s），由于右岸涌浪次波峰傳播此水域，水面的落差較大，在巨大落差的作用下水體又開始朝左岸推進(jìn)，并再次在左岸坡迅速爬升，形成更高的涌浪，在t=26.0 s時達(dá)到最大，涌浪爬坡最大高為18.58 m。

(3）涌浪衰減階段。涌浪爬坡達(dá)到最高點(diǎn)后，左岸涌浪高度不斷衰減，其中，在t=37.0 s時，高度為14.25 m，在t=49.0 s時，高度為8.22 m。

上述分析表明，初始涌浪在左岸引起的涌浪高度為13.58 m，但隨著初始涌浪的跌落和次波的碰撞疊加作用，水庫水面發(fā)生反復(fù)震蕩現(xiàn)象，其最大涌浪高度達(dá)到18.58 m。

圖6 對岸涌浪高度變化過程線Fig.6 Height-change hydrograph of surge with time of the other bank side

圖7 對岸涌浪形態(tài)隨時間變化Fig.7 Changes in surge patterns with time along the other bank side

3.3 涌浪沿岸傳播過程分析

為了分析涌浪向下游傳播過程，分別選取在距滑體落水點(diǎn)約280 m(相當(dāng)于對岸距離），600 m，1 200 m位置(依次命名測點(diǎn)A，B，C），記錄其涌浪高度與時間的關(guān)系(見圖8）。

圖8 測點(diǎn)A，B，C涌浪高度變化Fig.8 Changes in surge height with time at points A，B and C

由圖8可知：初始涌浪第1次波峰通過測點(diǎn)A，B，C位置的時間分別是12.0，21.0和35.0 s，相應(yīng)涌浪高度分別為9.88，3.44和2.42 m，表明隨著初始涌浪持續(xù)推進(jìn)，其能量不斷衰減。這與其他學(xué)者研究的規(guī)律較為一致［10-11］。

初始涌浪通過測點(diǎn)A，B，C后，各測點(diǎn)位置水面高度的變化規(guī)律卻各不相同：測點(diǎn)A的涌浪高度不斷減少，在約50 s后水面趨于平靜；測點(diǎn)B的涌浪高度不斷增加，當(dāng)t=43.0 s，涌浪高度達(dá)到最大，為5.22 m，而后不斷減小，在約75 s后趨于平靜；測點(diǎn)C的涌浪高度達(dá)到最大時經(jīng)歷的時間較長(t=127.0 s），其過程也較為復(fù)雜。上述表明，近壩測點(diǎn)B和C點(diǎn)涌浪高度均受到庫區(qū)水體相互擠壓疊加影響，最終形成更高的涌浪，其中C點(diǎn)位置的涌浪高度變化更容易受到大壩建筑物的影響。

4 涌浪高度計(jì)算的討論和分析

4.1 壩址處涌浪高度分析

滑體入水后，涌浪高度變化過程見圖9，壩前位置(測點(diǎn)D）的水面隨時間變化形態(tài)見圖10。由圖9和10可知：在t=58.5 s時，壩前初始涌浪最高點(diǎn)達(dá)到壩頂高程，在t=60 s時，涌浪達(dá)到最高，為6.11m，超過壩頂1.11m。但由于此時壩前水體運(yùn)動緩慢，且壩前水域的水體開始回落，水體呈倒V型，壩頂上水體未能繼續(xù)推進(jìn)，并沒有翻過大壩。

在壩址處，由于大壩對水體的阻擋作用，數(shù)值模擬計(jì)算涌浪高度達(dá)6.11m，雖水體最終未能過壩，為了避免涌浪對大壩正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，建議壩頂防浪墻頂高程應(yīng)超過正常水位至少7 m。

圖9 壩址位置涌浪高度變化Fig.9 Changes in surge height with time at dam site

圖10 壩址處涌浪形態(tài)隨時間變化Fig.10 Changes in surge patterns with time at dam site

4.2 與潘家錚法計(jì)算結(jié)果比較

本節(jié)采用潘家錚法計(jì)算該變形體可能失穩(wěn)后的涌浪高度，其計(jì)算參數(shù)如下：河谷寬B=280 m，滑坡平均寬度L=248 m，庫水深度(平均水深）h=172 m，A區(qū)滑坡體離下壩址距離X0=2 130 m；滑體平均厚度λ= 25 m，系數(shù)m=1.17，滑坡速度υ=24.29 m/s。最終計(jì)算在落水點(diǎn)產(chǎn)生初始波高ζ0=17.30 m，對岸產(chǎn)生的涌浪高度ζmax=8.99 m，并分別計(jì)算下游沿岸280，600，1 200和2 130 m位置的涌浪高度，見表1所示。

由表1可知，在落水點(diǎn)及對岸處，模擬計(jì)算的初始涌浪高度比潘家錚法計(jì)算結(jié)果大；這是由于數(shù)值模擬能反映初始涌浪形成以及涌浪在岸坡上爬高過程，其過程均伴隨著巨大水花，并采用水花的最高點(diǎn)計(jì)算為涌浪高度，計(jì)算結(jié)果比潘家錚法計(jì)算結(jié)果稍大。而離落水點(diǎn)在較遠(yuǎn)的水域(測點(diǎn)B、測點(diǎn)C）浪高與潘家錚法計(jì)算結(jié)果相差不大，且初始涌浪沿岸傳播衰減過程一致，表明數(shù)值模擬能較好反映涌浪沿岸傳播過程。

表1 涌浪高度計(jì)算分析Tab.1 Analysis of surge height calculation m

考慮擋水建筑物對庫區(qū)涌浪高度的影響后，庫內(nèi)涌浪推進(jìn)和庫內(nèi)水體相互作用下，庫區(qū)測點(diǎn)B、C以及壩址處的最大涌浪高度均遠(yuǎn)大于初始涌浪高度，并大于潘家錚法計(jì)算結(jié)果。這是由于潘家錚法是基于庫水單向流分析水庫涌浪問題，無法反映由大壩擋水引起庫區(qū)水面反復(fù)震蕩，水體之間的復(fù)雜作用過程。數(shù)值模擬能較好地反映由大壩擋水引起庫區(qū)水體之間復(fù)雜作用和涌浪疊加過程，最終計(jì)算出庫區(qū)內(nèi)沿岸及壩址處的最大涌浪高度也更符合實(shí)際。

5 結(jié) 語

本文基于流體計(jì)算軟件FLUENT，以某水電站庫區(qū)近壩變形體為例，模擬其可能失穩(wěn)后引起的水庫涌浪問題，得出以下結(jié)論：

(1）初始涌浪形成時，滑體入水高速擠壓水體，落水處水面翻轉(zhuǎn)，涌浪形成過程中伴隨著巨大水花；涌浪傳播至對岸后，在岸坡上有較大的爬高(13.58 m），而后庫區(qū)水面反復(fù)震蕩，岸坡浪高達(dá)最大值(18.58 m）后開始衰減。

(2）隨著初始涌浪的推進(jìn)，對沿岸各點(diǎn)的初始涌浪高度影響不斷減小。但由于庫區(qū)水體運(yùn)動受大壩建筑物的阻擋，并形成向上游推進(jìn)的波浪，兩個方向的水體相互擠壓疊加作用，庫區(qū)水面反復(fù)震蕩，造成庫區(qū)部分水域形成更高的涌浪。因此，從災(zāi)害防治角度看，由疊加作用形成的涌浪可能會對沿岸的居民和建筑物造成更大的危害。

(3）在壩址處，水體受到大壩阻擋作用，計(jì)算涌浪爬高達(dá)6.11 m，雖涌浪最終未能過壩，為了避免涌浪對大壩正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，建議壩頂防浪墻頂高程應(yīng)超過正常水位至少7 m。

(4）通過數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)了滑體入水全過程，可真實(shí)反映波浪在岸坡上爬坡，以及庫區(qū)水面反復(fù)震蕩和疊加作用；能較好地模擬由大壩擋水引起庫區(qū)水體之間復(fù)雜作用過程，考慮了大壩對水體阻擋作用，計(jì)算出庫區(qū)內(nèi)沿岸及壩址處的最大涌浪高度更符合實(shí)際情況，為庫區(qū)涌浪災(zāi)害防治和工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

［1］VISCHER D L，HAGER W H.Dam hydraulics［M］.Chichester：Wiley，1998.

［2］汪定揚(yáng)，劉世凱.長江新灘滑坡(1985年6月）涌浪調(diào)查研究［J］.人民長江，1986，17(10）：24-27.(WANG Ding-yang，LIU Shi-kai.Investigation of the surge effect caused by the landslide at Xintan，Yangtze River［J］.Yangtze River，1986，17 (10）：24-27.(in Chinese））

［3］潘家錚.建筑物的抗滑穩(wěn)定和滑坡分析［M］.北京：水利出版社，1980.(PAN Jia-zheng.Stability of construction against sliding and landslide analysis［M］.Beijing：Water Conservancy Press，1980.(in Chinese））

［4］陳學(xué)德.水庫滑坡涌浪的經(jīng)驗(yàn)算法及程序設(shè)計(jì)［R］.武漢：水利電力部中南勘測設(shè)計(jì)院科研所，1984：1-18.(CHEN Xue-de.Experiential method and program design of surge triggered by landslide in reservoir［R］.Wuhan：Science and Research School in Zhongnan Institute of Reconnaissance and Design of the Ministry of Water Conservancy and Electric Power，1984：1-18.(in Chinese））

［5］袁銀忠，陳青生.滑坡涌浪的數(shù)值計(jì)算及試驗(yàn)研究［J］.河海大學(xué)學(xué)報(bào)，1990，18(5）：46-53.(YUAN Yin-zhong，CHEN Qing-sheng.Experimental study of landslide-induced surge in reservoirs and numerical calculation［J］.Journal of Hohai University，1990，18(5）：46-53.(in Chinese））

［6］殷坤龍，劉藝梁，汪洋，等.三峽水庫庫岸滑坡涌浪物理模型試驗(yàn)［J］.地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，37(5）：98-104.(YIN Kun-long，LIU Yi-liang，WANG Yang，et al.Physical model experiments of landslide-induced surge in Three Gorges Reservoir［J］.Earth Science(Journal of China University of Geosciences），2012，37(5）：98-104.(in Chinese））

［7］王曉鴻，劉漢超，張倬元.滑坡涌浪的二維有限元分析［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，1996，7(4）：19-22.(WANG Xiaohong，LIU Han-chao，ZHANG Zhuo-yuan.A two dimensional FEM analysis of surge induced by landslide［J］.Journal of Geological Hazards and Environment Preservation，1996，7(4）：19-22.(in Chinese））

［8］杜小弢，吳衛(wèi)，龔凱，等.二維滑坡涌浪的SPH方法數(shù)值模擬［J］.水動力學(xué)研究與進(jìn)展：A輯，2006，21(5）：581-586. (DU Xiao-tao，WU Wei，GONG Kai，et al.Two dimensional SPH simulation of water waves generated by underwater landslide［J］.Journal of Hydrodynamics(SerA），2006，21(5）：579-586.(in Chinese））

［9］宋新遠(yuǎn)，邢愛國，陳龍珠.基于FLUENT的二維滑坡涌浪數(shù)值模擬［J］.水文地質(zhì)工地質(zhì)，2009(3）：90-94.(SONG Xinyuan，XING Ai-guo，CHEN Long-zhu.Numerical simulation of two-dimensional water waves due to landslide based on FLUENT［J］.Journal of Hydrology and Engineering Geology，2009(3）：90-94.(in Chinese））

［10］劉世凱.長江西陵峽新灘滑坡涌浪高度衰減因素初探［J］.水利水電技術(shù)，1987(9）：11-14.(LIU Shi-kai.A first study on factors attenuating height of surge caused by Xintan landslide in Xiling Gorge，Yangtze River［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，1987(9）：11-14.(in Chinese））

［11］汪洋，殷坤龍.水庫庫岸滑坡涌浪的傳播與爬高研究［J］.巖土力學(xué)，2008，29(4）：1031-1034.(WANG Yang，YIN Kun-long.Research on propagation and surge runup triggered by landslide in reservoir［J］.Rock and Soil Mechanics，2008，29 (4）：1031-1034.(in Chinese））

Numerical simulation of the surge based on FLUENT software

DENG Cheng-jin，YUAN Qiu-shuang，HOU Yan-hua，JIA Wei
(HydroChina Xibei Engineering Corporation，Xi′an 710065，China）

Based on the fluid calculation FLUENT software，surge changes within the reservoir area and its propagation along the reservoir bank，caused by possible instability of the landslide-induced deformation body in the reservoir area of a hydropower station，have been simulated.Some impacts of the water retaining structure upon surge propagation along the reservoir bank are taken into consideration and analyzed，and the initial swell height，and the maximum wave height along the opposite bank，the reservoir bank and the dam site are obtained by calculation analysis，and compared with the calculated results given by PAN Jia-zheng method.Analysis results show that the numerical simulation can well reflect the wave run-up process over the bank slope and wave propagation along the reservoir banks，and the interaction by the wavy water surface and the surge superposition in the reservoir area is actually simulated.Due to barrier effect given by the dam structure，a higher swell is formed by repeated water surface oscillation with the surge superposition in the reservoir area.Thus the calculated initial swell and the maximum surge height within the reservoir area well conform to the actual situation，which can provide references for the engineering design and surge disaster prevention of the reservoir area close to the dam site.

reservoir area；landslide；waves run-up process；the maximum surge；surge superposition；water retaining structure；numerical simulation

TV697；O242 文獻(xiàn)標(biāo)心碼：A

1009-640X(2014）03-0084-08

2013-10-29

鄧成進(jìn)(1986-），男，湖北隨州人，助理工程師，碩士研究生，主要從事水工設(shè)計(jì)及邊坡數(shù)值模擬研究。E-mail：dengchengjin@nwh.cn