具有二元结构河岸的弯道崩岸机理与数值模拟研究

本项目将以荆江河段典型弯道为研究对象，采用实测资料分析、力学理论分析与概化模型试验相结合的方法，研究具有二元结构河岸的弯道崩岸机理与数值模拟方法。首先对典型河岸土体进行现场取样及室内土工试验，分析其土体组成及力学特性。同时结合原型观测资料与概化模型试验资料，采用力学方法分析二元结构河岸崩塌机理及主要因素，确定河岸下部沙质土层侧向冲刷速率的计算方法、上部粘性土层崩塌后在坡脚堆积形态及其在水流冲刷下的分解与输移模式。然后建立二元结构河岸崩塌（包括窝崩与条崩）过程的力学模型，并与能考虑二次流影响的二维水沙数学模型耦合，构建具有二元结构河岸的弯道演变模型。针对当前三峡水库蓄水后坝下游河道的实际冲刷情况，通过数值模拟预测荆江河段典型弯道的演变趋势。本项目取得的研究成果不仅有助于掌握天然弯曲河道的河床演变特性，扩展现有数学模型的模拟功能，而且能为今后荆江河道治理及防洪安全提供技术参考。

本项目以荆江河段典型弯道为研究对象，采用实测资料分析、力学理论分析与概化模型试验相结合的方法，开展了具有二元结构河岸的弯道崩岸机理与数值模拟方法的研究。首先对典型河岸土体进行现场取样及室内土工试验，得到了二元结构河岸土体组成及力学特性等详细资料。同时结合原型观测资料与概化水槽试验资料，采用力学方法分析了二元结构河岸崩塌机理及主要因素，确定了粘性及非粘性河岸土层侧向冲刷速率的计算方法、上部粘性土层崩塌后在坡脚堆积形态及其在水流冲刷下的分解与输移模式。然后建立了二元结构河岸崩塌（包括窝崩与条崩）过程的力学模型，并与能考虑二次流影响的二维水沙数学模型耦合，构建了具有二元结构河岸的弯道演变模型。针对当前三峡水库蓄水后坝下游河道的实际冲刷情况，通过数学模型初步计算了荆江河段典型弯道的演变过程。本项目取得的研究成果不仅有助于掌握天然弯曲河道的河床演变特性，扩展现有数学模型的模拟功能，而且能为荆江河道治理及防洪安全提供技术参考。