长江中游某崩岸段崩塌变形特征离心模型试验研究

在汛期和退水期,长江中下游河道崩岸频发,对沿岸堤防、水运交通航道、跨江大桥等建筑物具有非常大的影响。但是由于崩岸是一个动态突发的过程,影响因素较多,作用机制较为复杂,目前崩岸的机理和变形特征尚未完全揭示。以长江中游南五洲长江村崩岸段作为代表,通过现场勘察获取地层特征,采用室内物理力学试验分析土体物理力学特性,并基于崩岸段断面实测地形采用简化岸坡模型开展离心模型试验研究,同时与DDA数值分析结果对比分析,揭示了岸坡坡脚淘刷导致岸坡崩塌的过程,其中岸坡土体崩塌表现为“错动+转动”的突然崩落特征。

基于WFBG技术的崩岸场地变形和渗流特征研究——以扬中指南村为例

崩岸灾害对长江岸线城镇和重大基础设施安全构成严重威胁,目前常用的监测技术存在参数受限、监测频率低等问题。为了提升崩岸灾害的监测和预警效果,文章引入了基于弱光栅(WFBG)技术的实时监测方法。该方法利用弱光栅串传感器作为测量单元,采用时分/波分混合复用解调技术和换算公式,通过主动施加热源以区分地下水流速的大小,实现了崩岸场地内应变、温度、位移、流速等多个参数的实时监测。在扬中市指南村崩岸场地实验中,WD02孔的监测数据反映20~30 m和62~80 m深度存在两个流速异常区域,流速分别达2.98×10^(-6) m/s和3.4×10^(-6) m/s,较上下相邻地层高出近1倍。因此,应密切关注这两个异常区域的地层。实践表明,该技术具有定位准确、数据丰富和实时监测的优势,能够克服极端天气条件下的挑战,可为崩岸灾害的监测预警提供一种先进可靠的手段。

长江王家洲崩岸治理及护岸效果分析

通过分析长江上下三号河段近期河势变化趋势,由于受上游河势变化影响,王家洲岸坡易发生崩塌后退,需实施整治工程。为解决王家洲崩岸问题,对崩岸段采取岸坡防护加固措施。工程实施后,结合新近护岸测图,对该区域水文和地质进行了研究,分析了河道演变,并采用了平面法、横断面法和冲淤分析法,综合分析王家洲护岸工程实施后的效果。结果表明:护岸工程的实施保障了岸坡的稳定,历经多次洪水考验。实际说明护岸段近岸河床及岸坡相对稳定,护岸效果较好,并结合工程实践经验,提出后续建议和保护措施。

无人机协同无人船在淮河崩岸监测中的应用

无人机摄影技术与无人船测量技术协同作用,在河流崩岸监测中具有降低人员工作安全风险、环境适应性强、工作效率高等优点,在水利测绘领域具有一定的工程实用价值。本文利用无人机摄影技术与无人船技术相结合,对淮河流域安徽蚌埠段怀远南湖河段进行崩岸监测;通过数据分析,测量数据精确度符合规范要求。通过软件绘制河道地形图及河道大断面图,综合分析河道崩岸发展趋势,为河道的综合治理提供可靠参考。

国家重点研发计划项目“长江中下游崩岸险情智能感知预警与防治关键技术研究与示范”2024年度课题实施方案交流会召开

2024年3月26日,长江科学院牵头承担的国家重点研发计划项目“长江中下游崩岸险情智能感知预警与防治关键技术研究与示范”2024年度课题实施方案交流会在安徽省铜陵市召开。会议由项目负责人、长江科学院科学技术委员会专家卢金友主持。

浅析抛石护岸在五河段淮河河道崩岸治理中的应用

近年来,随着我国经济进入高质量发展阶段,水利工作在经济发展中的重要性越来越显著。河道崩岸对河势稳定、堤防安全和穿堤建筑物安全产生不同程度的影响,危及人民的生命财产安全,对经济社会稳定发展产生了不利影响。通过对五河段淮河工程、水文、地质特点及历史上抛石护岸治理应用,认为该技术在施工、经济性、耐久性和生态环保方面表现优越,适宜在淮河河道崩岸治理中推广,对于提高淮河河道的稳定性和安全性,保障人民生命财产安全具有重要作用。

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。

河道崩岸评估方法研究进展

开展河道崩岸评估方法研究工作对崩岸灾害预防有着重大作用。基于现有河道崩岸研究成果,对崩岸类型、影响因素进行了梳理,并将现有崩岸评估方法归纳为基于经验的崩岸评估、基于力平衡分析的岸坡稳定计算评估、基于岸坡崩退的数值模拟评估和河岸稳定性综合判断评估等4种崩岸评估方法。本文分析了各崩岸评估方法的优点和不足,并对其中存在的系统性问题进行总结,如崩岸机理研究不够深入、崩岸主导因素的权重无法确定、计算过程存在大量简化等问题,并对未来崩岸评估研究工作的开展提出了相关建议。

长江中游荆江河段典型断面崩岸预警方法及应用

受三峡水库蓄水拦沙的影响,进入长江中游荆江河段的泥沙量剧减,河床持续冲刷下切,崩岸现象频发,不仅影响河势稳定,而且还增大了防洪压力。首先从水沙条件和河床边界条件方面选取10个崩岸影响因子,对其量化处理;其次基于实测数据,采用随机森林模型计算崩岸发生的可能性,并对模型进行率定和验证;最后基于DS证据理论融合崩岸可能性、临江居民区面积和堤外滩体宽度3个预警指标,划分典型断面的崩岸预警等级。研究结果表明:随机森林模型可较好地对崩岸现象进行预测,模型测试集准确率为75%;划分的预警等级与长江水利委员会水文局发布的预警信息总体相符,其中青安二圣洲荆60L断面和北门口荆98R断面预警等级较高,在2018~2020年均为Ⅰ级或Ⅱ级预警。此外还分析了各崩岸影响因子的重要性,其中护岸工程对崩岸的影响最大(重要度为16.6%),河岸坡度对崩岸的影响次之(14.4%),流量的重要度为10.2%。

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。

长江下游崩岸预警模型水动力指标阈值研究

长江下游河道崩岸灾害频发,多指标崩岸预警模型是基于层次分析法建立的岸坡稳定性评价方法。水动力作为关键影响因素,对于其指标阈值的确定缺少理论和系统的研究。本研究基于理论推导、数模计算和统计方法,确定了对应不同风险等级岸坡稳定性的水动力预警指标阈值,具体包括造床流量当量、近岸流速、水位变幅和汊道分流比变化率等指标。其中造床流量当量和水位变幅指标阈值确定考虑了感潮河段潮流参与造床和周期性潮位波动的作用。近岸流速指标引入了河床稳定性计算公式。汊道分流比变化率指标阈值计算区分了主支汊,得出当变化率大于8%时,主汊岸坡处于不稳定状态。研究结果可支撑长江下游多指标崩岸预警模型的建立,并应用于崩岸灾害防治。

基于高分辨率遥感影像的荆江河段南部洪道崩岸监测——以戥盘洲弯道为例

为研究长江支流崩岸情况,本文以荆江河段南部松滋河戥盘洲弯道及江心洲为例,利用高分辨率遥感影像数据,采用定量描述的方法,对其2013—2022年崩岸情况进行监测。监测结果表明,河道和江心洲都存在不同程度的崩岸,其中监测点南部河道宽度由2013年4月的203.11 m扩宽至2022年11月的287.94 m,平均每年扩宽8.5 m,每月扩宽0.74 m。5个监测点在监测期内都有不同程度的崩岸,崩岸程度最严重的监测点至河道岸边的距离从2013年4月的122.56 m缩短至2022年11月的60.13 m,平均每月缩短达0.54 m。因此,利用高分辨率遥感影像开展崩岸监测是一种非常有效的监测手段,是常规监测的有益补充;建议在开展长江主干流崩岸监测和修建防护工程的同时,应加强对长江支流河道崩岸的监测和河道防护。

基于无人机倾斜摄影的三维重建技术在崩岸监测中的应用

传统的江河堤岸崩岸监测方法在检测过程中需耗费大量的人力、物力且存在人员安全风险。为优化这一过程,将无人机倾斜摄影与实景三维重建技术应用于堤岸空间数据获取与堤岸模型建立对比分析当中。借助无人机低空航拍技术获取堤岸测区的遥感数据影像信息,使用实景三维重建技术建立堤岸实景三维模型,将不同时序下的堤岸模型进行对比分析得到变化区域,并在长江荆江门河段治理中进行了实际测试。研究结果表明,基于无人机倾斜摄影的崩岸监测技术能够经济有效地记录和监测崩岸的治理过程中发生变化的区域,适用于危险性高、测区面积过大的堤岸智能化检测,具有一定的工程实用价值。

水下崩岸段吨袋垫坡与膜袋自密实混凝土护坡施工技术应用与效果分析

河道的回水地带常年受河道水流迎流顶冲影响,岸坡冲刷严重易崩塌,影响岸坡安全。以涡河县义门镇涡河左堤崩岸段应急加固工程为例,采用吨袋垫坡+膜袋自密实混凝土护坡技术对崩岸段进行加固处理有效解决了水下护岸边坡因水流冲刷引起的变形与坍塌问题,效果良好,可为类似工程施工提供参考。

基于多源卫星数据的岸线提取与崩岸识别对比研究

传统的崩岸巡查方式受到监测范围的限制,效率有限,无法及时感知崩岸险情。从卫星影像中提取水域岸线对于河道崩岸的监测和预警意义重大,以高分一号、二号、Landsat 8号、Sentinel-1号卫星影像为数据源,使用了基于DeepLabV3+图像语义分割技术、传统NDWI指数、SAR技术的3种水体提取方法;以2021年12月湖北省嘉鱼县肖潘段长、深约100 m尺度的窝崩为例,探讨了多源卫星数据在河道崩岸识别中的应用能力。研究结果表明,国产高分一号、高分二号卫星结合DeepLabv3+可以提取到水体边缘,通过不同时期影像的对比,能够反映河道两岸的崩岸情况。在实际的工作实践中,推荐采用高分卫星与DeepLabv3+方法进行自动化的水域岸线提取;并在多云、雨天气时,采用SAR方法进行补充;必要时,可结合高分卫星、Sentinel-1号卫星影像图,人工开展目视判别。

三峡工程运用后荆江段崩岸过程及特点

为研究近期荆江段崩岸过程及特点,利用实测水下地形图及固定断面资料,分析了三峡工程运用前后该河段平面及断面的形态变化过程。平面形态对比结果表明:2002—2013年荆江段多年平均崩退速率约为15.0 m/a,崩岸总长达42.3 km,左岸占59.2%;下荆江岸线崩长约为上荆江的2.2倍,且石首、调关及荆江门等河湾凸岸一侧受低含沙水流长期冲刷不断崩退,其岸线崩长约占下荆江崩岸总长的35.5%。断面形态对比结果显示:2002—2015年荆江段约有21%断面存在明显的崩岸现象,且近74%的崩岸断面位于下荆江。故近期荆江段崩岸分布规律主要表现为左岸多于右岸,下荆江多于上荆江,且下荆江部分河湾凸岸崩退显著。定量分析了河岸土体组成与分布、来水来沙条件等因素对崩岸过程的影响,发现来水来沙条件的影响占主导地位。建立了上、下荆江典型断面平滩河宽与前期水沙条件之间的经验关系,除工程守护良好的断面外,相关系数均高于0.85,提出的经验公式可较好反映水沙条件变化对平滩河宽调整的影响。

北江三角镇怡丰险段弯曲河流崩岸规律研究

以北江三角镇怡丰险段为例,依托相应河段1985—2020年日流量资料以及野外实测结果,应用BSTEM模型对险段河岸下部土层恒定流及非恒定流条件下崩岸过程展开模拟,并对影响河岸冲刷及崩塌的主要因素进行了分析探讨。根据分析结果,在恒定流水流条件下,应加强流量控制,以减缓坡脚冲刷速率、控制崩岸宽度;而在非恒定流条件下,河岸冲刷及崩岸受到流量量级和频率的共同作用,平均流量是影响坡脚冲刷和崩岸的决定性因素,但对流量过程线形状和峰值流量影响不大。

浅谈安徽省长江河道崩岸特点与治理分析

文章从崩岸原因、特点等方面对安徽省长江干流河道现状崩岸进行了梳理和分析,提出崩岸预警的确定方法和步骤,并分别就水上护坡及水下护脚型式对崩岸治理进行了方案比较,择优选取最佳方案;最后,文章以枞阳桂家坝段崩岸治理工程为实例进行研究,结果表明,经过整治的崩岸段河岸相对稳定,证明崩岸治理方案合理。

长江中下游河道崩岸研究现状及展望

基于长江中下游河道崩岸研究现有成果,从崩岸形态学、水沙动力过程及岸坡稳定性三个角度对现有崩岸研究中的基本观点和需要进一步深入研究的科学问题进行探讨。提出后续研究可以从河势条件和土体自身性质与崩岸形态之间的关系、崩岸区段的复杂水流结构、坡脚处的冲刷过程以及崩塌土体的堆积与分解形式等方面展开。

三峡工程运用后荆江河段崩岸时空分布及其对河床调整的影响

三峡工程运用后长江中游荆江河段河床持续冲刷,局部河段崩岸频发,影响河道内悬沙输移与河床形态调整.本研究采用实测长程河道地形及固定断面地形资料,确定了2002-2018年荆江河段的主要崩岸区域,估算了崩岸土体的泥沙总量,进而定量分析了河岸崩退对河床调整的影响.计算结果表明:荆江段累计河岸崩退体积约为2.0亿m^(3),约占该河段总冲刷量的17.5%;腊林洲及北门口河段累计崩岸体积与累计水流冲刷强度呈较好的幂函数关系(R^(2)=0.95,0.97);荆江段崩岸土体泥沙总量为2.7亿t,其中枝城-监利河段崩岸土体总量为1.67亿t,约占该河段沿程泥沙补给总量的30.7%,因此崩岸土体对悬沙沿程恢复有重要贡献;河岸持续崩退过程中,崩岸河段内的断面形态趋于宽浅,护岸工程修建后则明显趋于窄深,因此河道崩岸过程在一定程度上减缓了河床的冲深下切程度.