冲积河岸崩塌动态临界岸坡形成机制及预测研究

崩岸是一种几乎存在于世界上所有江河海岸的自然现象，由于其发生时空位置难以判断，且发生后后果严重，给社会经济的发展及人民生命财产带来巨大影响。冲积河岸崩岸的形成及发生既受土体组成的影响，又随着外部水流条件的改变而变化，具有较强的动态变化特征。冲积河岸稳定性的判断以及趋势预测依赖于河岸临界形态的确定。现有对河岸临界形态的研究多从力学机理出发，理论性较强，但由于对土体参数与外部水流条件间的相互作用机制认识存在不足，使得土体参数的取值存在局限，且对不同条件下岸坡失稳的临界形态尚未形成统一的标准，对理论成果也无法检验。本研究拟以冲积河岸稳定性为研究对象，根据不同条件下临界岸坡的动态变化特征，改进和完善岸坡稳定性的计算模式，揭示外部水流条件与岸坡形态及土体参数间的作用机制，合理确定各种条件下的临界岸坡。为揭示不同条件下临界岸坡的动态变化机理及崩岸的预测提供理论依据和技术支撑。

崩岸是一种几乎存在于世界上所有江河海岸的自然现象，由于其发生时空位置难以判断，且发生后后果严重，一直是河道治理的重点和难点。不同条件下河岸岸坡的临界形态是判断冲积河岸稳定性的重要依据，如何能提出合理的岸坡稳定性计算模式，反映不同条件下临界岸坡的动态变化特征，确定各种条件下的临界岸坡，是预测岸坡崩坍现象的关键。本项研究以长江中下游为背景，通过实测资料收集、理论分析、数值模拟等手段，揭示了冲积河岸的崩塌机理，提出了稳定岸坡的计算模式，并确定了临界岸坡的变化规律及不同条件下临界稳定坡比，形成了对崩岸现象临界条件的定量描述。在此基础上，将这一临界指标和判别方法用于平面二维水沙数学模型，并引入移动坐标技术和改进模型的离散方法，用可动网格来反映河道边界的变化，提高模型计算效率，创建出新的崩岸模拟预测模型，通过在长江中下游典型河段的应用情况来看，所建的模型能够较好的预测天然河段岸滩的横向变形。本项研究完成了预期的研究任务，较好的解决了因已有崩岸判别指标含有难以确定参数使得崩岸现象难以模拟和预测的问题，研究成果有助于促进崩岸理论的发展，可为崩岸的预测提供理论依据和技术支撑。