[发明专利]冲积河流崩岸预警方法

说明书

技术领域

本发明针对冲积河流二元结构岸滩，提出了一种能够定量评价河岸崩塌位置及其危险程度的冲积河流崩岸预警方法。

背景技术

崩岸是冲积河流的重大灾害形式之一，发生较为频繁，危害程度较大。冲积河岸的崩坍机理较为复杂，涉及土力学、地理地貌学、河流动力学等多个学科的内容，其预测预报一直是防洪减灾治理的难点。已有对于崩岸预测方法的研究主要从两个方面开展。一是基于河流动力学的理论给出的经验关系式，如估计河岸崩塌宽度大小的河相关系式、相对展宽度与河岸抗冲性指标和岸壁水流切应力之间的关系式、河道展宽率与起动切应力和剩余切应力之间的关系式等，但上述方法侧重于河段的多年平均情况下的宏观变化，难以区分具体的崩塌地点，更难以获取崩岸的详细信息，无法应用于实际河道崩岸预测中。另一途径是针对河岸的土体特性，从土力学的角度进行了稳定性方面的研究，通过提出各种崩塌模式和临界判别指标，来预测崩岸的发生。按照河岸土体组成物质不同，大致可以分为三类：粘性土河岸崩塌模式、非粘性土河岸崩塌模式、混合土河岸崩塌模式。但上述模式本身存在考虑因素的全面性、概化的合理性等方面的问题，上述指标仍存在不足之处，如不能考虑孔隙水压力和静水压力，河岸崩塌时的平面滑动必须限于通过坡脚、没有考虑粘性土层发生剪切和拉伸破坏的情况等。另一方面，上述模式中均包含大量诸如裂隙深度、内摩擦角、土壤容重等参数，而这些参数往往随着外部条件的变化而变化，而且，受测量手段、仪器的限制，通过天然实测资料获取上述参数极为困难。目前虽然可以采用经验方法和室内实验资料进行参数率定，但其与天然情况又存在较大差异。因此，目前尚无法对上述模式进行合理性检验，也难以直接应用于对实际河道崩岸的预测。

发明内容

由于目前冲积河岸崩岸预警方法均存在实际应用上的局限性，不能准确预测河岸崩塌的位置，难以给水利部门提供预警并事先采取必要的工程措施。基于上述情况，针对冲积河流二元结构河岸的实际特征和崩塌机理，本发明提出了一种新的冲积河流崩岸预警方法。

本发明的技术方案为冲积河岸崩岸预警方法，包括以下步骤：

步骤1，根据每次对断面实测后保留的历史数据，计算各断面每次实测时的坡比，从中得到各断面的历史最大坡比；将各断面按不同河型、不同地质条件进行分类，设共分成I类，每一类的稳定岸坡指标SS_i等于该类中所有断面的历史最大坡比的最大者，其中i的取值为1，2，…I；

步骤2，河床冲淤变化预测，具体步骤如下，

步骤2.1，预测一定时段以后各断面的断面平均冲淤幅度；

步骤2.2，基于步骤2.1所得的断面平均冲淤幅度，预测各断面相应的深泓冲淤幅度；

步骤3，崩岸预警评判，具体步骤如下，

步骤3.1，基于步骤2.2预测所得深泓冲淤幅度，预测计算一定时段以后河段各断面的坡比，记为预测坡比Sa；

步骤3.2，对比各断面的预测坡比Sa与断面所属分类的稳定岸坡指标SS_i的大小，通过分级评判指标体系，确定河岸安全等级。

而且，断面的坡比具体计算方法如下，

首先，在近岸深泓底部取下界面，得到下界面点坐标，在枯水位所在位置取上界面，得到上界面点坐标；

然后，通过以下公式计算各断面的坡比

S=|YA-YB||XA-XB|]]>

其中X_A为上界面点坐标中的横坐标，Y_A为上界面点坐标中的纵坐标，X_B为下界面点坐标中的横坐标，Y_B为下界面点坐标中的纵坐标。

而且，步骤3.1中，预测计算一定时段以后河段各断面的坡比时，将当前的近岸深泓底部根据步骤2.2预测所得深泓冲淤幅度上移或下移，在调整后的近岸深泓底部取下界面，得到下界面点坐标。

而且，步骤2.2具体实现方式如下，