专利名称：冲积河流崩岸预警方法
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SSi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，记为预测坡比步骤3. 2，对比各断面的预测坡比与断面所属分类的稳定岸坡指标SSiW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
权利要求
1.一种冲积河岸崩岸预警方法，其特征在于，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SSi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，记为预测坡比步骤3. 2，对比各断面的预测坡比Μ与断面所属分类的稳定岸坡指标SSi的大小，通过分级评判指标体系，确定河岸安全等级。
2.如权利要求1所述的冲积河岸崩岸预警方法，其特征在于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其中JTjf为上界面点坐标中的横坐标,^为上界面点坐标中的纵坐标，为下界面点坐标中的横坐标为下界面点坐标中的纵坐标。
3.如权利要求2所述的冲积河岸崩岸预警方法，其特征在于步骤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。
4.如权利要求1或2或3所述的冲积河岸崩岸预警方法，其特征在于步骤2.2具体实现方式如下，步骤2. 2. 1，根据枯水位，计算各断面每次实测时的断面平均水深；根据枯水位，计算各断面每次实测时的深泓最大水深；步骤2. 2. 2，按照步骤1根据不同河型、不同地质条件所得分类，为每一类分别点绘该类中所有断面每次实测时的断面平均水深和深泓最大水深，根据点汇拟合出的直线用公式来表达两者关系，如式1所示， 式中Hmax为断面的深泓最大水深，I为断面的断面平均水深，Hi为拟合直线在纵轴的截距，Ici为系数，与河型、地质条件有关；步骤2. 2. 3，根据式1得到深泓冲淤幅度估算公式，如式2 Δ Hfflax = ^AHav(2)其中Affm为深泓冲淤幅度，Mim为断面平均冲淤幅度；步骤2. 2. 4，根据步骤2. 1所得断面平均冲淤幅度，采用式2估算深泓冲淤幅度。
5.如权利要求1或2或3所述的冲积河岸崩岸预警方法，其特征在于步骤3所述分级评判指标体系如下，当M彡0. QSSi时，断面所在岸段为预警岸段；其中，SSi ^ Sa ^ 0. QSSi时，断面所在岸段为警戒岸段，表明该段河岸较为危险，需要加强预防；^MSi时，断面所在岸段为危险岸段，需要提前加以治理；当Sa<0. QSSi时，断面所在岸段为一般岸段。
全文摘要
本发明是一种冲积河流崩岸预警方法，针对冲积河流二元结构河岸在水流长期作用下的崩塌，能够提前预测崩岸发生的位置，同时利用河道断面资料获取相对容易、测次较多的特点，可不断进行滚动预测，提高预测精度。方法包括河岸稳定性指标确定步骤、河床冲淤变化预测步骤、崩岸预警评判步骤。应用本发明提供的稳定岸坡指标确定评判标准，并与预测坡比比较，结合分级评判指标体系，可提前预警危险岸段位置，为堤防维护治理提供技术支持。
文档编号E02B3/00GK102409634SQ201110286600
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者李义天, 邓金运 申请人:武汉大学