冲积河流崩岸机理、数值模拟及预警技术研究进展

冲积河流崩岸不仅影响河势稳定,而且威胁两岸堤防等重要涉水工程安全。近年来由于上游来水来沙变化及水库运用等影响,长江中下游及黄河下游河段河床冲刷,崩岸现象突出,增大了河道防洪压力。从崩岸机理、数值模拟及监测预警技术3个方面总结了冲积河流崩岸的研究进展,指出了仍待解决的几个关键问题。在崩岸机理方面,阐明了崩岸发生的力学条件及影响因素,但需深化研究各因素之间的相互作用。崩岸数值模拟方法的快速发展为崩岸预测提供了有效的技术手段,但需更为全面地考虑崩岸机理,并有效刻画河岸边界条件的沿程变化。在监测预警技术方面,通常以局部岸段的地形及水沙条件监测为主,崩岸预警等级划分指标及方法多以经验法为主,需建立统一的、完善的评估体系。     

长江河道崩岸机理

崩岸是河道平面变表的具体表现形式。崩岸的发生由冲积河流河床演变规律所支配，它与水流动力条件、泥沙输移条件、河床边界条件以及河道形态具有密切的联系。侧重从水流动力条件及泥沙动力学角度出发，分析了长江二元结构组成河岸崩坍的机理。崩岸的发生、发展是以泥沙运动为纽带，通过水流与河床的相互作用来实现的，近岸泥沙运动对河道崩岸的发生有着重要的影响。     

江河崩岸问题研究综述

天然江河崩岸问题十分复杂,崩岸的发生条件及机理尚不清楚。通过回顾以往的研究工作及成果,将其归纳为4种学术观点,指出目前研究中存在的问题,如各种观点均不能完全解释崩岸成因及机理;崩岸类型区分不明,未形成理论模式;缺乏多学科联合的专题研究;缺乏崩岸实测资料等,指明了进一步研究崩岸成因和机理的方向。     

河道崩岸机理研究进展

基于河道崩岸现有研究成果,对崩岸类型的划分进行了梳理,进而将河道崩岸的影响因素概括为水流动力条件、河道边界条件,及其他因素3大类,并从数值模拟和概化模型试验2个方面总结了河道崩岸研究的进展。在此基础上,分析讨论了当前河道崩岸机理研究中存在的不足,如未能全面考虑各种因素影响、崩岸数值模拟技术不够完善、概化模型试验精度需进一步提高等。最后,对未来崩岸研究工作的开展,提出了需关注的重点与建议。     

河流岸坡渗流稳定性及泥沙起动流速的研究

河流崩岸现象时有发生,引入岸坡渗流作用对泥沙起动的影响,对于深入研究河流岸坡稳定及崩岸机理具有重要意义。基于概率论与泥沙起动基本理论,引入床面泥沙相对暴露度及起动概率,采用滑动起动模型,推导出了渗流作用下河流岸坡泥沙起动流速的统一公式;该公式包括了弯道岸坡、顺直岸坡、正负坡及平坡等简化条件下的泥沙起动流速公式。通过有渗流力及无渗流力两种条件下的实测资料验证,公式计算精度较高,与实测数据符合良好。     

长江中下游崩岸机理中的水流泥沙运动条件

影响长江中下游河道崩岸的自然因素有两大类:一类是水流泥沙运动条件;另一类是河床边界条件.就水流泥沙运动条件对河道崩岸机理进行了研究,包括水流的动力作用、近岸的水力条件、泥沙运动条件以及次生流影响等.以资料较为全面的长江中下游来家铺弯道的河道断面、流速资料对河岸崩岸机理进行了分析,为进一步认识长江中下游河道崩岸发生的实质提供借鉴.     

安徽省长江和淮河崩岸原因及控制措施分析

江河崩岸主因为水流冲刷沙质岸坡带来的崩塌,近期大规模的无序采砂也使过去河岸较稳定的河流出现了崩岸。本文分析了安徽省境内长江和淮河崩岸灾害发生的特点,提出了相应的防控措施及建议。     

《长江河道崩岸与护岸》专著出版

长江科学院余文畴教高、卢金友教高撰写的《长江河道崩岸与护岸》的著作已于2008年8月由中国水利水电出版社出版。该书共10章，包括两部分。第一部分是关于长江中下游河道崩岸机理的研究，包括崩岸的基本概念，国内外崩岸研究的现状与护岸工程技术的发展，崩岸与防治研究的方法和内容；崩岸与河道平面变形的关系及河势控制；崩岸形态分类及影响因素的宏观分析；     

荆江河段近岸河床演变规律及崩岸机理

由于受水沙条件变化、河床边界、河势调整和工程建设等因素影响,荆江河段多年来崩岸频繁.根据荆江河段实测原型资料详细分析了险工护岸段近岸河床演变规律,介绍了近期荆江主要崩岸段特点及其分布规律,并对崩岸机理及工程措施进行了初步分析和探讨.崩岸是长江堤防重大隐患之一,找出崩岸的机理,为崩岸的预警预报和整治工程提供较为科学的第一手资料.     

“长江崩岸机理与防治研究”成果经专家鉴定并通过验收

2007年1月24日，湖北省科技厅在武汉主持召开了“长江崩岸机理及防治研究”成果鉴定会。参加鉴定会的有韩其为、文伏波、陈新院士及清华大学、武汉大学、黄河水利科学研究院、湖北省水利厅勘测设计院、江苏省水利厅、中国水利水电科学研究院、大桥工程局、长江水利委员会等单位的专家与代表，长江科学院河流所姚仕明博士代表课题组作了汇报。     

长江中下游崩岸监测技术应用研究

长江中下游干流河道为冲积平原河流,河岸地质构造多呈二元结构,河岸抗冲性较差,时有崩岸发生。为了及时掌握崩岸险情的变化情况,为长江中下游防洪减灾提供基础资料,在总结多年长江中下游河段崩岸监测工作经验的基础上,对长江中下游崩岸监测技术进行了概述和探讨,并以长江某险工险段监测为例,介绍了当前应用较为广泛的几种崩岸监测技术以及对地形测量成果的简要分析方法,同时对未来崩岸监测技术进行了展望。     

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。     

江河崩岸的类型与特征

根据长江中下游有关崩岸实例,结合以往的相关研究,经过归纳总结和分析,从不同角度出发对崩岸进行类型划分,并阐述各种崩岸的形成条件及特征。结果表明:按崩岸外观形态和特征区分,有洗崩、条崩和窝崩3种类型;按崩塌模式区分,有浅层崩塌、平面崩塌、圆弧滑动崩塌与复合式崩塌4种类型;按崩岸成因区分,有侵蚀型、坍塌型、滑移型和迁移(流滑)型4种类型。各类崩岸之间存在一定的内在关系。     

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。     

长江中下游崩岸预测方法研究

由于崩岸产生机理复杂,影响因素多样,导致准确预测崩岸十分困难.为了提高崩岸预测的准确性,分别提出了基于稳定岸坡角和模糊综合评价法的两种崩岸预测方法.前者基于土坡稳定原理,建立了充分考虑河床竖向冲深伴随着岸坡横向展宽这一动态机制的崩岸预测方法,该方法避免了当前绝大多数预测方法不能或没有考虑这一动态变化的缺陷,使得预测结果...     

渗流作用下岸坡泥沙起动流速研究

渗流和冲刷作用是河流岸坡发生崩岸的重要因素。基于概率论与泥沙运动基本原理,引入起动概率及相对暴露度,采用滑动起动模型,推导了渗流作用下岸坡泥沙起动流速的统一公式,弥补了已有研究成果缺乏对泥沙起动概率和渗流力考虑的不足。在简化的起动边界条件下,所得公式可以简化为顺直岸坡、正负坡以及平坡等条件下的起动流速公式。经过有渗流力及无渗流力两种起动条件下的实测资料验证,表明所得公式计算结果与实测数据符合良好。相关结果有助于深入理解泥沙起动及河道岸坡崩岸机理。     

下荆江七弓岭弯道崩岸机理研究

三峡水库蓄水以来,下荆江末端七弓岭弯道颈口上下游河岸的崩岸速率加快,极有可能发生崩岸型颈口裁弯,导致下荆江河道强烈冲刷和河势横向调整。采用水文资料、遥感影像、野外调查和BSTEM数值模拟相结合的方法,分析了七弓岭弯道60余年平面形态变化,颈口上下游的崩岸速率及主控因素,揭示其崩岸过程与机理。七弓岭河段河岸上层为密集的芦苇根系,剪切式和悬臂式崩岸兼有,上游侧崩岸速率约为12.5 m/a,上游颈口处崩岸速率大于八姓洲其他部位,而下游侧略有淤积。考虑到潜水位变化和坡脚冲刷作用,在持续相同流量条件下比实际水位流量过程的崩岸速率更大。     

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。     

拉林河平顺式护岸设计与施工

拉林河是五常境内最大河流,为松花江二级支流。拉林河堤防某些堤段由于堤基条件和堤身质量差且隐患多,防护工程薄弱等原因,每临汛期崩岸、跌窝、脱坡、管涌、漏洞、浪坎等险情频繁出现,给防洪抢险工作带来很大难度,而崩岸是其中最主要一种。     

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。