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。     

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.     

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。     

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。     

荆江河道险工险段崩岸监测技术与预警方法探讨

近年来,随着长江上游来水来沙条件改变,荆江局部河段河势调整加剧,致使岸坡变陡,崩岸险情时有发生,已严重威胁防洪、航道安全。鉴于此,分析了国内外河道岸坡稳定性预测和崩岸预测研究现状,初步探索了荆江河段崩岸监测技术与预警方法,可为堤防安全、崩岸治理研究和河道管理等提供技术支撑。     

安徽省长江崩岸应急治理工程效果分析及建议

为分析安徽省长江崩岸应急治理工程效果,结合实测资料评价了近年长江安徽段崩岸应急治理工程区河岸稳定性;采用水域物探法检测了水下抛石赋存及分布状况;对比了工程实施前后崩岸预警等级的变化情况等。结果表明:安徽省长江崩岸应急治理工程实施效果较好,工程区河岸稳定,有效地减小了崩岸对沿岸人民生命财产安全的威胁,达到了稳定岸线、增强防洪能力等预期目标,为长江安徽段后续河道治理工程实施创造了有利条件。根据河势演变趋势及崩岸对河势稳定和防洪安全的影响,提出了应适时加固冲刷严重的护岸区,加快推进重点河段治理以及开展一般河段治理研究的建议。     

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。     

岸坡崩塌条件下弯道环流与水流剪切力的变化特征

河岸崩塌(又称为崩岸或塌岸)是水动力作用下岸坡失稳的一种主要形式,属于一种典型的水力与重力的复合侵蚀。本文采用黄河上游宁蒙河段的磴口黏性河岸沙为实验用沙,通过实施8组弯道水槽实验模拟塌岸过程与河道冲淤演变过程,重点观测并分析崩塌近岸水位、流速、颗粒粒径及河床冲淤形态等水力-泥沙-河床三方面因子变化特点,揭示黏性岸坡崩塌过程水流剪切力分布特征及其对河道冲淤形态影响机制,结果显示崩塌体头尾部的剪切力突增,形成较大剪切力区,尾部剪切力大于头部剪切力,尾部形成涡流,流速分布混乱,加快崩塌体的分解和崩塌进程。实验进一步揭示了崩塌过程河床形态对水流剪切力的响应关系,为建立崩塌河段泥沙输移模型提供了基础依据,并可供河道整治工程规划设计参考。     

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。     

江河崩岸的概化模拟试验研究

根据长江中下游崩岸的基本特征,采用典型崩岸河段原体沙,在试验室中建立了概化坡体模型,针对坡体崩塌破坏机理进行模拟试验研究。结果表明,试验坡体的崩塌破坏表现形式、过程及特征与长江坍塌型崩岸基本相似。渗流强度越大,破坏作用越明显。水流冲刷的破坏作用主要是淘蚀坡脚,使坡体坡度趋缓,崩塌破坏范围及程度随之逐步减小,坡体坡脚未受淘蚀的极限稳定坡度为1∶2至1∶3。     

岸坡防护的新方法

在河道(天然和人工)上,由于水流与河渠床面的相互作用,常常会造成河渠岸坡崩坍而改变河渠走势,危及堤防及沿岸城乡人民的生命财产安全,给国民经济各部门带来十分不利的影响。如长江中下游,经常发生崩岸的河段长达1100余公里,约占中下游河段全长的30%,最大崩岸强度达600m/年。又如黄河河南河段,河岸坍塌严重,河势游荡剧烈;解放前,这里曾经是“三年两决口”的地方。     

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。     

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。     

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。     

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。     

长江韦源口河段团林崩岸险情抢护及治理措施

2016年汛期长江发生大洪水,长江中游韦源口河段左岸黄冈长江干堤茅山堤团林段发生崩岸险情,经现场紧急抢险,情况得到有效控制。对险情发生的原因进行了分析,介绍了具体的抢险措施,并就此次险情的后续整治和韦源口其他相关河段河道治理措施进行了研究。针对茅山堤团林段的河势情况,提出了今后该河段治理时,应开展水文、水下地形测验,对岸坡的稳定性进行评价,必要时对险情段抛石加固和对上、下游受回流影响段进行新护,适当平整险情附近段岸线,严禁崩岸附近河段非法采砂;对其他河段现有护岸工程进行加固和延护,稳定现有河势和主流位置,整治牯牛沙水道,改善航道条件等治理措施。其成果可供规划设计单位或管理部门参考。     

新水沙情势下长江中下游干流岸线保护研究——以扬中市2017年江堤崩岸治理为例

近十几年来随着水沙情势的显著变化,长江中下游干流崩岸险情频发,加强崩岸治理和岸线保护是沿江防洪安全和经济发展的重要保障。在梳理三峡水库蓄水以来坝下游水沙情势变化、河道冲刷和崩岸情况的基础上,以2017年11月江苏省扬中市江堤崩岸为例,分析崩岸段近期河道演变特征和地勘资料,认为河槽持续冲刷下切贴岸及二元土质结构河岸是崩塌的主要原因,而2016~2017年连续大洪水加了快崩岸的发生。崩岸发生后立即实施了窝塘抢护并修筑临时挡水子堤,随后实施完成干堤复建和窝塘上下游岸线守护工程,实现了2018年成功度汛。此次崩岸的特点和原因在长江中下游较为典型,对崩岸治理与岸线保护具有启示作用。