荆江河段崩岸预测

三峡工程建成后极大地提高了荆江的防洪能力,但由于河势演变及冲淤规律发生了变化,给荆江河段现有河势控制工程、堤防及护岸工程的安全带来不利的影响,从而影响防洪安全。介绍了荆江河道演变监测分析的监测范围、监测方法、分析手段以及岸坡稳定评估法对崩岸的预测结果,比较了预测崩岸与实际崩岸情况,并对结果进行了解析和思考。     

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.     

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。     

长江南京河段崩岸规律及预警措施

长江南京河段自1998年大水以来崩岸险情发生频次明显增加。河道崩岸的本质原因是深泓逼岸造成岸坡陡于稳定坡度,或岸坡底部被水流掏空导致上部岸坡失稳,使该处岸坡沿接近稳定边坡的滑裂面崩坍,出现崩岸。应从岸坡稳定性和河岸底部水流水沙情况的影响两方面进行研究。在总结崩岸的特征及以往长江河道崩岸研究成果的基础上,进一步研究该河段崩岸发生的宏观规律。在岸坡稳定性判定上,主要研究岸坡坡度和河岸构成;通过多年水下地形监测等资料分析河岸底部水流水沙情况的影响。总结提出南京河段崩岸规律、岸坡失稳坡度、崩岸发生的外部条件及预警方法。     

长江荆江段河道崩岸预警系统设计初探

多年来,荆江河段崩岸频繁,给长江保护与治理带来了不利影响,为此开展荆江河段河道崩岸预警十分必要和迫切。结合河道及水文泥沙信息系统开发实践,研究了河道崩岸预警系统的总体框架、系统结构、数据库设计、数据分析处理及入库和功能设计,探讨建立荆江河段河道崩岸预警系统,以提供崩岸数据采集、管理、分析、预警、表现、发布等多元化信息服务,为崩岸预警和应急抢险提供技术支持,从而为荆江河段的科学治理提供决策依据。     

2007年度荆江河势踏勘综述

荆江河段是长江流域防洪的重点.受三峡清水下泄的影响,荆江河段河势将不可避免地发生变化.为了更好地了解荆江河段河势变化的情况,加强对崩岸的研究和预测,荆州市长江河道管理局组织有关部门对荆江河段进行了河势踏勘.通过河势踏勘对荆江流域各河段有了直观感性的认识,从而对预防和治理荆江河段的崩岸掌握了第一手资料.     

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。     

三峡水库蓄水运行后荆江河道特性变化研究

由于三峡水库的蓄水运行、上游建库和水土保持工程的逐步实施,三峡水库入库泥沙量和出库泥沙量均出现大幅减少,坝下游河道将在较长时期内产生较大幅度的沿程冲刷,荆江河段首当其冲.根据三峡水库蓄水运行后荆江河段实测资料,分析了荆江河道特性变化情况,并结合数学模型计算成果,从河型、河势和河床形态等方面对荆江河道特性变化趋势进行了预估.研究结果表明:三峡水库蓄水运行后,荆江河段河道特性总体不会有重大改变,但各河段河势将在长时期内有不同程度的调整,河势调整过程中相应岸段崩岸在所难免.为保障荆江的防洪安全,维护健康长江,促进人水和谐,针对本河段河道特性的变化情况,提出了应对建议和措施.     

湖北荆江河道演变监测及分析项目综述

三峡水库的蓄水运用改变了大坝下游河段的来水来沙过程,造成荆江河道沿程冲刷,可能引起局部河段河势变化,对荆江防洪造成威胁。对荆江河段重点河段开展原型观测,在此基础上首次提出监测导线分析法、岸坡稳定性评估体系等监测方法。综合荆江河道历史演变规律、重点河段10a来原型观测及岸坡稳定评估,分析得出荆江总体河势变化特征及演变趋势。荆江河道演变监测及分析项目为湖北省水利厅及时了解河道变化情况提供了科学依据,可指导荆江防汛,并为部分河道整治工程提供河势演变的理论依据。     

下荆江二元结构河岸崩退过程模拟及影响因素分析

三峡水库蓄水后下荆江河段河床持续冲刷,局部河段崩岸险情时有发生,研究下荆江二元结构河岸的崩退过程,有利于全面掌握该河段的演变规律。以下荆江荆98断面为研究对象,结合实测水文资料及断面地形资料,应用BSTEM模型计算了该断面右侧河岸2007及2010年的崩退过程,同时分析了弯道二次流及岸顶植被对崩岸过程的影响。结果表明:下荆江二元结构河岸的崩岸一般多发生在洪水期和退水期,其中洪水期为崩岸强烈阶段,退水期为崩岸较强阶段;弯道二次流的影响使得河岸坡脚冲刷更为严重,不利于凹岸的稳定性;岸顶植被增强了上部黏性土层的抗剪强度,有利于河岸的稳定性。     

一种基于水-雨-工情的新型堤防崩岸综合监测技术应用及探讨

构建的船载水陆立体测量系统可开展岸坡工情监测,直接面对崩岸,同时对岸坡陆上及水下地形开展监测;构建的崩岸水、雨情自动采集系统实现了水位和雨量测、报、控一体化,能在野外环境中快速开展工作。利用两个系统组成的新型堤防崩岸综合监测技术,在荆江河段典型崩岸段开展基于水-雨-工情的堤防崩岸综合监测技术试验性观测工作,证明该技术能够达到崩岸监测的精度及可靠性要求。     

荆江河段岸坡破坏类型、影响因素及治理措施

长江荆江河段岸坡稳定问题较为突出。从研究岸坡地质结构及稳定条件入手,对长江荆江河段岸坡破坏类型及影响因素进行了详细的论述,荆江河段岸坡破坏类型主要分为3类,即侵蚀性、崩塌型、整体滑移型。影响岸坡稳定的因素有岸坡形态、岸坡物质组成和地质结构、近岸水流条件、地下水渗流等。针对具体情况,提出了岸坡稳定治理措施。     

模糊统计聚类理论在崩岸问题中的应用研究

 为定量分析岸坡发生崩岸的危险程度,采用模糊统 计聚类理论,建立了以岸坡安全程度为聚类标准的隶属函数,并以石首河段为例对岸坡进行 了聚类判别。聚类结果表明,北门口河段岸坡的安全程度小于其它河段,该河段的频繁崩岸 验证了结果的正确性,同时也说明了模糊统计聚类理论适合于崩岸问题的研究。此外,通过 模型的自动调节作用,可正确划分各类别域值,并对初始聚类不符合的样本调整归入正确类 别,消除人为主观因素造成的不利影响,使分析结果更符合实际。     

三峡工程蓄水后荆江河势变化及整治方案研究

三峡工程蓄水运用以来,荆江局部河段河势发生了新的变化,影响了长江航运。在以往工作基础上,根据实测资料分析了荆江河段的历史演变、近期演变及三峡工程蓄水运用以来的河道冲刷和崩岸等概况。根据数学模型计算结果,预估了荆江河段的河道变化趋势,提出了荆江河段河势控制的初步方案,对沙市河弯、公安河段、石首河弯及监利河弯提出了阶段性的初步治理设想,可为荆江河势演变研究和工程治理提供参考。     

三峡工程运用后上荆江典型河段岸坡稳定性分析

根据三峡水库蓄水前后的实测地形和水文资料,分析了上荆江河段的水沙变化特性和该河段平滩河槽下的冲刷情况。结合三峡工程后续岸坡影响处理的工程实践,选择杨家垴至罗家潭段、学堂洲段、沙市城区、公安河弯、耀新民堤段、郝穴河弯段和南五洲等河段,进行了三峡水库蓄水运用后的岸坡稳定性分析。结合已有的预测结果及岸坡稳定的分析,指出上荆江河段岸坡存在崩塌隐患的地段。     

三峡水库清水下泄对宜昌段岸坡稳定性的影响

通过对比三峡水库蓄水前后长江宜昌河段的泥沙特性和河床侵蚀下切速度的变化特征,说明了三峡水库的清水下泄特征和三峡水库蓄水后清水下泄,且它是近年来宜昌段岸坡崩岸的重要影响因素。分析表明,三峡水库蓄水后的数年内,由于清水下泄,河段发生明显冲刷,宜昌河段内的崩岸频率大大提高,且出现了多处新的崩岸险情,特别是宜昌市点军区艾家河段、猇亭区古老背河段、枝江市白洋河段和宜都市洋溪河段岸坡崩岸比较严重。     

皖江城市带河势变化与崩岸预警关键技术研究(安徽省长江河道管理局、合肥工业大学、南京水利科学研究院)

<正>一、创新成果1、对长江安徽段十三个河段河道演变进行了研究,定量计算2003年～2012年河道冲淤量,分析了长江安徽段河道演变规律和冲淤变化特性。2、建立长江安徽段典型河段水流泥沙数学模型,分析水沙输移特性变化条件下长江安徽段河段水流泥沙运动特性和河床演变特性、洲滩变化趋势。3、在边坡临界滑动场与三维极限平衡理论基础上,研发了崩岸过程数值模拟软件,为崩岸评估与预测提供分析工具。4、分析典型崩岸区近岸河床平面套绘、断面套汇、冲淤情况、近岸坡比变化,研究崩岸区所在河段河势演变趋势和近岸河床变化情况,提出长江安徽段崩岸预警建议。     

新水沙条件下长江太子矶河段秋江圩崩岸治理及效果分析

为分析研究三峡工程运行后长江下游水沙变化对河道稳定的影响及治理对策,选择长江太子矶河段秋江圩崩岸段,采用水文、地质、地形等资料进行河势演变及岸坡稳定分析,结合崩岸治理措施,通过实测资料评价了工程区河岸稳定性,对比了工程实施前后崩岸预警等级的变化,结果表明:工程实施效果较好,为后续河道治理创造了有利条件.根据河势演变趋势...     

长江荆江段二元结构河岸土体力学性能及崩塌试验

通过连续3 a对荆江崩岸情况进行现场调查、室内土工试验和概化模型试验,分析荆江崩岸特点及规律、河岸上部黏性土的物理及力学性能以及二元结构河岸崩塌过程的特点和影响因素。结果表明：荆江段崩岸分布规律主要表现为下荆江多于上荆江,左岸多于右岸;二元结构河岸崩塌过程可概括为坡脚受冲刷变陡,岸顶裂缝形成发育,岸坡渐进侵蚀,河岸失稳导致崩塌,岸坡形态趋于稳定,进入下一次河岸崩塌循环;黏性土含水率对水位变化的响应速度快于对浸泡时长的响应速度;黏性土的起动切应力为0.531 N/m²,影响黏聚力值的临界含水率约为16%,受纵向水流及土体含水率的影响,岸坡在枯水期稳定性较高,在涨水期会产生局部崩岸,洪水期和退水期时坡脚冲刷和崩岸强烈。