冲击滑坡涌浪近场传播时频分析

doi:10.11988/ckyyb.20230904

新澳门游戏网站入口院报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (1): 98-105.DOI: 10.11988/ckyyb.20230904

冲击滑坡涌浪近场传播时频分析

黄筱云¹^,²(), 刘子亮¹, 黄瑞启¹, 程永舟¹^,²

¹ 长沙理工大学水利与环境工程学院,长沙 410114
² 长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室, 长沙 410114

收稿日期:2023-08-21 修回日期:2023-11-10 出版日期:2025-01-01 发布日期:2025-01-01
作者简介:
黄筱云(1980-),男,湖南津市人,副教授,博士,主要从事边坡稳定与滑坡涌浪研究。E-mail: xiaoyun.huang@csust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52171245); 湖南省教育厅澳门网络游戏网站官网首重点项目(20A011)

Time-frequency Analysis of Near-field Propagation of Impulse Waves Generated by Subaerial Landslides

HUANG Xiao-yun¹^,²(), LIU Zi-liang¹, HUANG Rui-qi¹, CHENG Yong-zhou¹^,²

¹ School of Hydraulic and Environmental Engineering,Changsha University of Science and Technology,Changsha 410114,China
² Hunan Provincial Key Laboratory of Water and Sediment Science and Water Disaster Control, Changsha University of Science and Technology,Changsha 410114,China

Received:2023-08-21 Revised:2023-11-10 Published:2025-01-01 Online:2025-01-01

摘要/Abstract

摘要：

为深入了解冲击滑坡涌浪近场传播的规律,运用FLOW-3D软件建立三维滑坡涌浪数值模型,模拟滑坡体入水产生涌浪以及涌浪近场传播过程,并通过小波变换对三维涌浪近场历时变化进行时频分析。结果表明:三维滑坡涌浪的能量从主径向朝两侧逐渐传递;至入水点2倍水深距离以外,其他径向上涌浪能谱演化特征趋向与主径向一致,所有径向上涌浪局部波能沿程衰减率接近,主频附近的组成波的波能传递速度不随径向角变化。基于此,进一步提出近场特征波能峰值与近场特征波能传递速度的概念与估算公式,为滑坡涌浪灾害评估提供参考。

关键词: 冲击滑坡, 三维涌浪, 近场, 小波变换, FLOW-3D

Abstract:

To elucidate the near-field propagation characteristics of waves generated by subaerial landslides, we developed a three-dimensional numerical model of subaerial landslide impulse waves using FLOW-3D. We simulated the landslide body’s entry into water and subsequent wave propagation, and analyzed the 3D impulse wave’s temporal-frequency evolution via wavelet transform. Our findings reveal that the energy of the 3D landslide impulse wave primarily shifts from the main radial direction to the sides. Beyond a distance of two times the water depth from the plunging point, the energy spectrum’s evolution in other radial directions closely resembles that in the main radial direction. Additionally, the decay rate of local energy across all radial directions becomes consistent, and the energy transmission velocity of wave components near the dominant frequency does not vary with the radial angle. We further introduce the concepts and estimation formulas for the near-field characteristic wave energy peak and its transmission velocity, which are valuable for assessing landslide surge disasters.

Key words: subaerial landslide, 3D tsunami, near field, wavelet transform, FLOW-3D

中图分类号:

TV139.2波浪水力学

黄筱云, 刘子亮, 黄瑞启, 程永舟. 冲击滑坡涌浪近场传播时频分析[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2025, 42(1): 98-105.

HUANG Xiao-yun, LIU Zi-liang, HUANG Rui-qi, CHENG Yong-zhou. Time-frequency Analysis of Near-field Propagation of Impulse Waves Generated by Subaerial Landslides[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2025, 42(1): 98-105.

图/表 10

图1 Liu等[32]试验布置

Fig.1 Test layout of Liu et al.[32]

图2 本文模拟值与Liu等[32]的波高结果比较

Fig.2 Comparison of the simulated wave height results in this paper with those of Liu et al.[32]

图3 三维冲击滑坡涌浪数值模型

Fig.3 Numerical model of three-dimensional impact surge generated by landslide

表1 数值试验工况

Table 1 Numerical test conditions

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

图4 不同影响因素下主径向各测点波面历时变化

Fig.4 Time-dependent wave elevation measured at the main radial-direction points under different influencing factors

图5 不同影响因素下2倍水深径距各测点波面历时变化

Fig.5 Time-dependent wave elevation at points of 2-times-water-depth radial distance under different influencing factors

图6 主径向测点小波能谱演化

Fig.6 Wavelet energy spectra at main-radial-direction measurement points

图7 2倍水深等径距测点小波能谱演化

Fig.7 Wavelet energy spectra at measurement points of 2-times-water-depth radial distance

图8 不同径向涌浪局部能量历时变化

Fig.8 Evolution of local energy of surge wave in different radial directions

图9 不同径向上小波能量密度时域峰值的频域分布

Fig.9 Time-domain peak values of wavelet energy density of different frequencies at various radial directions

[1]	邵骏. 长江源区径流变化及其影响因素探讨[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2024, 41(2): 1-6.
[2]	邵骏, 吴琼, 钱晓燕, 卜慧. 长江源区径流季节性变化及其与影响因素的多尺度相关分析[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2023, 40(7): 172-178.
[3]	翟玮, 张蔚, 季小梅, 陈婷. 长江口径潮相互作用下洪枯季余水位变化[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2023, 40(6): 29-34.
[4]	张少强, 黄筱云, 程永舟, 沈保兴. 滑坡涌浪近远场划分及其水波特性分析[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2022, 39(5): 76-82.
[5]	白云, 陈国强. 基于尺度特征融合的随机森林日供水量预测模型[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2022, 39(3): 33-37.
[6]	皮家骏, 陈宇豪, 张带琴, 刘成林. 坝岸根石冲刷坍塌数值模拟[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2018, 35(12): 12-17.
[7]	李骅锦, 许强, 王思澄, 亓星, 彭大雷, 何雨森. WA-BT-ELM耦合模型在黄土滑坡位移预测中的应用[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2017, 34(9): 63-69.
[8]	周学君, 陈丁, 唐轶. 一种新型SPH固壁边界处理的排斥力模型[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2017, 34(7): 54-59.
[9]	邵雪杰, 顾圣平, 曹爱武, 何海祥, 于婷婷. 多沙河流水沙变化特征小波分析[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2017, 34(5): 5-8.
[10]	杨振兴,陈飞飞,马还援,李忠艳. 基于回归分析和小波变换的边坡变形组合预测研究[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2017, 34(4): 38-42.
[11]	张建锋，刘见宝，崔树军，谢玉华. 小波-神经网络混合模型预测地下水水位[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2016, 33(8): 18-21.
[12]	李绅东. 云南省昭通市多尺度极端降水时空特征分析[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2016, 33(11): 127-132.
[13]	彭高辉,韦保磊,马建琴. 基于小波与游程耦合的时序模型在降水预测中的应用[J]. 新澳门游戏网站入口院报, 2014, 31(8): 18-22.

冲击滑坡涌浪近场传播时频分析

Time-frequency Analysis of Near-field Propagation of Impulse Waves Generated by Subaerial Landslides

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

相关文章 13

编辑推荐

Metrics

本文评价

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8

组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)	组次	迎水面积 A/m²	坡度 α/ (°)	入水速度 v/ (m·s^-1)
1	4	30	6	15	8	45	10
2	4	30	8	16	12	45	6
3	4	30	10	17	12	45	8
4	8	30	6	18	12	45	10
5	8	30	8	19	4	60	6
6	8	30	10	20	4	60	8
7	12	30	6	21	4	60	10
8	12	30	8	22	8	60	6
9	12	30	10	23	8	60	8
10	4	45	6	24	8	60	10
11	4	45	8	25	12	60	6
12	4	45	10	26	12	60	8
13	8	45	6	27	12	60	10
14	8	45	8