若尔盖高原泥炭型弯曲河道崩岸过程模拟

崩岸在河床演变和河型转化中发挥重要作用,促使河岸横向移动和河道蜿蜒。2011—2016年黄河源若尔盖高原的弯曲河流野外调查表明,泥炭型弯曲河流的崩岸是河岸上部泥炭层在自重作用下发生的悬臂式崩岸。针对泥炭型河岸的悬臂式崩岸,采用BSTEM模型分析其岸坡稳定性,并模拟河岸侵蚀和崩塌过程。泥炭层的含水率是河岸稳定的关键因子,泥炭层含水率的增加,既增强河岸崩塌的驱动力,也减弱抵抗河岸崩塌的抗剪力,对河岸稳定不利。河岸二元物质组成的厚度对河岸稳定性有较大影响,其泥炭层厚度的增加,可提高河岸稳定性,但是河岸下部粉沙层厚度的增加,则会降低河岸的稳定性。     

荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法

三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全。荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌。以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定。将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程。将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好。提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础。     

关于崩岸研究和预测的若干意见

论述河岸崩塌问题的严重性和紧迫性 ,主要从土工的角度 ,对崩岸发生的原因、河岸的稳定和崩岸的复杂性等问题进行讨论 ,同时探讨崩岸预测的可能性和观测的内容 .指出崩岸是可以预测的 ,观测前选定合适的河段位置十分重要 ,观测应从内部和外部同时进行 .     

河岸陡峭度对冲积河流平衡河道形态的影响

河岸抗冲性对河流横断面形态影响显著。以水力半径分割方法为基础，采用等腰梯形过水断面，以河岸陡峭度代表河岸的抗冲性，利用变分方法研究冲积河流达到平衡状态时，河岸抗冲性对河道横断面形态以及输沙能力的影响。研究结果表明：河岸陡峭程度减缓时，平衡河道形态变得宽浅，相反变得窄深；河岸陡峭度变化对水力几何形态关系式中的相关变量指数几乎没有影响，仅仅影响水力几何形态关系式中的系数。随着河岸陡峭度增加，河流达到平衡状态时横断面形态变得窄深，河道最大输沙率增大。     

安徽省长江崩岸预警技术研究与应用

近年来,长江安徽段水沙条件、河床边界变化明显,部分河段局部近岸河床冲刷下切,河岸崩退,威胁防洪和群众生命财产安全。为此,采用河道演变分析、近岸断面套绘、岸坡稳定计算等方法,结合已护岸工程、岸坡抗冲能力等情况,开展了长江崩岸预警工作。通过分析预测各崩岸段发展态势及崩岸发生可能性,结合崩岸可能造成的危害程度,向社会公开发布长江崩岸预警。该项工作开展以来,取得了良好的经济和社会效益,其经验可供长江其他河段开展崩岸监测分析与预警工作参考。     

长江中下游崩岸治理与河道整治技术

长江中下游干流河道河岸抗冲性较差,水流冲刷力强,河床冲淤变化频繁,崩岸险情时有发生,河道治理对促进沿江地区经济社会的快速、健康、可持续发展具有重要意义。简要分析了近年来特别是三峡水库蓄水以来长江中下游水沙变化与河道演变特性,分析了中下游河道崩岸与护岸工程现状、现有护岸工程存在的主要问题,阐释了河道崩岸的影响因素与发生机理,揭示了不同类型护岸工程的破坏机理,简要介绍了河道岸坡稳定性评估方法及其应用,总结了长江中下游的崩岸治理与河道整治技术,最后通过典型实例介绍了崩岸治理与河道整治技术在长江中下游的应用与实践。     

河道内水位变化对上荆江河段岸坡稳定性影响分析

三峡水库蓄水后,上荆江河段来沙急剧减少,河床冲刷下切,局部河段崩岸现象时有发生,影响两岸堤防安全。通常认为水流冲积作用是崩岸的主要控制因素,但已有研究表明,河道内水位变化能改变河岸土体的力学特性及受力条件,进而对崩岸过程产生较大影响。本文将一维非稳定渗流计算及黏性土河岸稳定性计算结合,构建了考虑潜水位变化的岸坡稳定性分析模型,用于计算河道内水位变化时岸坡稳定程度的调整过程。以上荆江河段荆34、公2断面为研究对象,采用该模型计算了2009年实测河道水位过程下相应断面的岸坡稳定安全系数Fs。结果表明:涨水期河岸稳定性较高,洪峰期有所降低,退水期更低;荆34、公2断面最小Fs值分别为0.83、1.39,均发生在退水期,表明前者在该时期会发生崩岸,后者较为稳定,这与实测资料相符。此外还计算了不同河道内水位变化速率下Fs值的变化过程,结果表明:岸坡稳定性在涨水速率增加时增大,在退水速率增加时则减小。因此近期上荆江河段崩岸加剧一定程度上与三峡工程运用后退水过程加快有关。     

三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究

根据实测资料分析了三峡工程蓄水运用以来荆江河段水沙输移变化,河道冲淤变化以及典型险工段近岸坡度变化等,并在此基础上对其河岸稳定性进行了初步研究,结果表明,三峡水库蓄水运用以来,坝下游河段来沙量大幅度减少,荆江河段普遍发生冲刷,部分地段近岸河床的水下岸坡冲刷变陡,河岸稳定出现了不同程度的隐患,局部河段甚至发生了崩岸险情,已影响防洪安全与河势稳定等;建议加强荆江险工段的监测,对已发生的崩岸险情进行及时治理,对以往护岸工程的薄弱地段或可能发生崩岸险情的地段需及时加固守护;建议加强三峡工程运用后荆江河道演变与治理方面的研究.     

2016年长江中下游崩岸应急整治思考

<正>一、长江中下游崩岸基本情况1.基本情况长江中下游干流河道上起宜昌,下迄长江河口,全长1 893 km,流经湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海。由于长江中下游干流河道为冲积平原河流,河岸抗冲性较差,加之水流冲刷力强,河床冲淤变化剧烈频繁,处     

含水率变化对荆江河岸黏性土体力学特性的影响

河岸土体的物理及力学特性是影响崩岸过程的主要因素之一。为研究土体含水率对荆江河岸土体力学特性的影响,于2017年对荆江8个典型崩岸断面进行调查取样,采用实测资料分析、室内土工试验和理论分析相结合的方法,全面地分析了荆江河岸土体组成及力学特性;并结合2016年实测数据定量研究了含水率对荆江河岸黏性土体抗剪强度指标的影响,以及含水率变化对河岸稳定性的影响。结果表明:荆江河岸为上部黏性土、下部非黏性土的二元结构;随含水率的增大,黏聚力先增大后减小,而内摩擦角持续减小;通常黏粒含量越大,其黏聚力峰值越大;含水率与抗剪强度指标存在定量关系;河岸在枯水期稳定性较高,在涨水期较为稳定,在洪水期和退水期稳定性较差。研究结果可供河岸崩岸治理工程技术人员参考。     

河岸稳定性评估指标体系初探

河岸稳定性影响因素众多,各因素间的相互作用机理复杂,现阶段的已有研究深度尚难以满足定量计算河岸稳定性的需求。采用定性分析与定量计算相结合的方法,初步构建了河岸稳定性评估指标体系。在此过程中,分析河岸稳定性评估指标选取的基本原则,将河岸稳定性评估指标体系分为目标层、属性层和指标层3个层次,依据河岸稳定性现状、影响因素和变化过程对岸线现状、岸坡地质条件、护岸完备性条件、河势变化情况、近岸河床冲刷程度和近岸河床坡度情况等指标进行了分析,初步探讨了河岸稳定性评估结果可靠性问题。讨论分析结果表明:河岸稳定性评估体系是基于对多个动态可变因子的定量化尝试;评估的有效性依赖于近岸河床变化监测数据的可靠性和代表性;下一步研究可针对具体河段开展指标量化或优化计算方法探讨,以及河道岸坡稳定性评估体系的验证。     

基于BSTEM的长江中游河道岸坡稳定性分析

以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

基于 BSTEM 的长江中游河道岸坡稳定性分析简

 以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

Identification of River Sections for Domestic Water Supply along the Yangtze River in Jiangsu Province, China

This paper presents major findings from a recent study aiming to systematically determine suitable river sections for local domestic water supply along the Yangtze River in Jiangsu Province, China. On the basis of analysis on the current riverbank utilization and bank stability, accessible and stable river sections in the region were selected. The water quality in these river sections was then studied using a two-dimensional unsteady flow and pollutant transport/transformation model, RBFVM-2D. The model was calibrated and verified against the hydrodynamic data, water quality data and remote sensing data collected from the river. The investigation on the pollution sources along the river identified 56 main pollution point sources. The pollution zones downstream of these point sources are the main threat for the water quality in the river. The model was used to compute the pollution zones. In particular, simulations were conducted to establish the relationship between the extent of the pollution zone and the wastewater discharge rate of the associated point source. These water quality simulation results were combined with the riverbank stability analysis to determine suitable river sections for local domestic water supply.     

流滑型窝崩特征及概化模拟试验

流滑型窝崩是长江中下游一种典型的岸滩崩塌形式,土体崩塌破坏发展速度快、体量大,危害很大.根据典型实例,分析了此类崩岸的特征和发生规律,并通过初步的概化模拟试验,探讨了其形成过程和成因机理.研究结果表明,流滑型窝崩是水流冲刷过程中引起的土体滑动破坏,岸坡土质抗冲差、近岸水流急是窝崩形成的基础条件,而伴随窝塘扩大出现高强度的回流是土体连续崩塌破坏的重要动力因素.     

河流水冰沙耦合模型研究Ⅰ：原理和方法

河流水沙研究一般忽略冬季河冰对泥沙输运、河床侵蚀和岸滩崩塌的影响,但北方河流如黄河等冬季冰期的防凌减灾和河道的演变均不能忽略河冰过程,亟需研究河冰全过程影响下的水冰沙耦合作用机理。本文首先总结了河冰水力学的理论发展,针对北方河流建立了二维水冰沙耦合数学模型,包括二维水沙数值模块、河冰动力学模块和岸滩侵蚀模块,并介绍了该耦合模型的求解步骤和方法。研究表明:通过三个模块间的信息传递和数据反馈,该数学模型具备模拟冰塞冰坝等极端工况下的水流变化、河冰堆积和释放、泥沙运动、河床冲淤和岸滩侵蚀等过程的能力。该模型将水沙理论和河冰理论结合起来,可用于北方河流全季节与河冰生消全过程的水冰沙耦合过程模拟,为北方河流管理提供了有力工具。     

黄河源弯曲河流的河段尺度横向冲淤特征研究

弯道横向迁移是弯曲河流周期性演变的主要特征,也是横向冲淤的累积性结果。为认识弯曲河流年际时间尺度下的河岸迁移规律,2018—2020年在黄河源麦曲和兰木错曲河段开展了连续3年的无人机航测。通过影像后处理技术生成高精度地形,对河段尺度的河岸迁移和弯道冲淤特征进行探讨。结果表明:边滩的淤积外延驱动边滩-凹岸宽度的变化,所以弯道河宽变化值超过0.1B（B为河宽）的河段总是位于弯顶段。两个弯曲河段凹冲凸淤特征明显,凹岸侵蚀峰值与凸岸淤积峰值在弯道出口段呈对称分布。麦曲河段的凸岸边滩冲淤共存,但整体淤长,凹岸岸线的冲退宽度反映了河岸侵蚀状况。     

渐进式崩岸基本特征及其形成原因

根据长江中下游河段大量的崩岸实例,提出规模较大出现几率最高的是两种渐进式崩岸,即坍塌型崩岸和流滑型崩岸,并分析了两种渐进式崩岸的基本特征和力学性质,包括岸坡崩塌的表现形式、影响因素、成因和力学机理及分布规律等。结果表明,两种渐进式崩岸虽然貌似相同,但实质上有很大区别,坍塌型崩岸为高大陡坡中由渗流引起的土体崩塌破坏,流滑型崩岸则是水流冲刷过程中引起的土体滑落破坏。