岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (6): 1761-1770.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1104

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于扩散波近似方程的降雨边界处理的改进

王旭1,董梅1,孔梦悦2,邓云鹏1,徐日庆1,龚晓南1   

  1. 1. 浙江大学 滨海和城市岩土工程研究中心,浙江 杭州 310058;2. 杭州良渚古城遗址世界遗产监测管理中心,浙江 杭州 311113
  • 收稿日期:2022-07-15 接受日期:2022-10-21 出版日期:2023-06-14 发布日期:2023-06-17
  • 作者简介:王旭,男,1997年生,硕士研究生,主要从事边坡稳定性评价等研究工作。
  • 基金资助:
    浙江省“尖兵”“领雁”研发攻关计划(No.2022C03180);浙江省文物保护科技项目(No.2021021)

Improvement of rainfall boundary treatment based on the diffusion wave approximation equation

WANG Xu1, DONG Mei1, KONG Meng-yue2, DENG Yun-peng1, XU Ri-qing1, GONG Xiao-nan1   

  1. 1. Research Center of Coastal and Urban Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. Hangzhou Archaeological Ruins of Liangzhu City World Heritage Monitoring and Manager Center, Hangzhou, Zhejiang 311113, China
  • Received:2022-07-15 Accepted:2022-10-21 Online:2023-06-14 Published:2023-06-17
  • Supported by:
    This work was supported by the Key Research & Development Program of Zhejiang Province (2022C03180) and the Zhejiang Provincial Project for Science and Technology in the Protection of Cultural Heritage (2021021)

摘要: 在降雨入渗模拟中,传统的降雨边界不能准确地反映坡面积水深度变化对坡面实际入渗率的影响。基于扩散波近似方程改进了传统的降雨边界,使得在强降雨条件下坡面积水深度动态变化可以和实际入渗率进行耦合计算,并且通过两个经典试验验证了改进边界的准确性。后将该改进边界用于工程实例计算,结果表明:(1)改进的降雨边界可以实现集中型降雨条件下流量边界与压力水头边界的实时动态转换;(2)当降雨边界为压力水头边界时,改进边界计算出的理论上坡面积水深度最深的位置出现在坡趾处;在降雨后期坡面退水阶段,积水深度可忽略不计,理论上积水深度最深的位置出现在平坦坡面与陡峭坡面的交汇处。

关键词: 降雨边界, 渗流, 扩散波近似方程, 实时动态转换

Abstract: During the simulation of rainfall infiltration, the conventional rainfall boundary cannot accurately reflect the influence of the variation of ponding water depth on the actual rainfall infiltration calculation. To address this issue, the conventional rainfall boundary is improved by incorporating the diffusion wave approximation equation, which allows for the coupling of ponding water depth variations with actual infiltration during heavy rainfall events. To confirm the precision of the improved boundary, two classical experimental cases are tested. The improved boundary is subsequently applied to the simulation of an actual engineering scenario. It is revealed that: (1) the improved rainfall boundary is capable of achieving real-time dynamic conversion between flow and pressure boundaries; (2) when the rainfall boundary functions as the pressure head boundary, the location with the theoretically deepest ponding water depth on the slope surface, as calculated by the improved boundary, manifests at the slope toe. Conversely, when the rainfall boundary serves as the flow boundary during the later stages of rainfall, the ponding water depth becomes negligible, and the location with the theoretical deepest ponding water depth arises at the intersection of the flat slope surface and the steep surface.

Key words: rainfall boundary, seepage, diffusion wave approximation equation, real-time dynamic conversion

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