一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法与流程

本发明涉及一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，属于水文预警。

背景技术：

1、在天然冲积平原河流演变过程中，崩岸是一种极其普遍的自然现象，但近年来，受气候变化、河道整治、水利枢纽建设及运行、高强度人工采砂等共同作用，由此引发了河道冲淤演变剧烈、频繁及河岸土体受力条件的变化，使得崩岸强度不断增大，不仅进一步改变河道平面形态、引起上下游河势的调整变化，还对河道防洪、河势、航运、洲滩及岸线保护与利用等带来不利影响，已成为冲积平原河流的一种主要地质灾害。因此，对于河岸的崩岸监测预警评估研究显得尤为重要。

2、针对崩岸监测预警，目前通常采用工程性方法和非工程性方法两种。工程性方法具体做法通常在已经出现的险工险段，通过埋设若干应力、应变、位移传感器，布设实时视频监控探头，结合日常巡查、基础资料测绘等对险工险段进行动态监测；非工程性方法主要为分析评估类方法，综合考虑河道地质边界、河势条件、人类活动等影响崩岸的因素，根据实测地形、地质、工程等资料，采用不同的数理评估方法，对河道现状进行预警评估。目前来看,上述两种方法都有一定的针对性和局限性。1)工程性方法只能针对已经出现的险工险段，对于可能出现的险工险段无法监测；其次，工程性方法主要针对陆域地形变化的监测，实际上崩岸往往是由于水下岸坡失稳导致的；再次，此类方法需耗费大量的人力物力成本，运行管理成本较高。2)由于不同河段岸滩水流边界、地质条件不同，河岸的崩塌机理也不同，非工程性方法通常采用数学方法，入模糊决策理论、层次分析法等，对不同影响崩岸的因素基于专家打分进行评估，主观性较强；其次，基本上在评估中只考虑各个因素单独权重，较少考虑各因素间的关联性；再次，目前分析评估类方法仅仅分析收集的资料，对现状河岸进行评估，对未来河岸的风险等级的变化没有考虑。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，综合考虑河岸现状和未来发展情况，基于稳定坡比和预测坡比比较，实现对现状崩岸等级的划分和未来崩岸风险动态变化的预警。

2、一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、利用多测次、大范围的实测断面资料，按照不同河型及不同地质断面进行分类后，推荐各河段的稳定坡比；

4、步骤s2：构建非均匀沙不饱和输沙模型，分析各河段未来河势演变与岸坡变化，得出预测的坡比值；

5、步骤s3、对比步骤s1确定的各河段稳定坡比与步骤s2预测的坡比，确定可能发生崩岸的预警岸段，按有无护岸工程，将河段初步划分蓝色稳定岸段、橙色预警岸段和红色危险岸段。

6、步骤s4、在步骤s3初步划分的预警等级基础上，结合深泓摆动及水流动力轴线等河势演变情况、崩岸后对防洪、供水、航运、生态及涉河工程可能的致灾损失等，对预警等级进行修正，划分不同区域河道崩岸风险等级，绘制河道崩岸预警区划图。

7、稳定坡比定义为：一定的河型、地质条件下河段中沙土层的最大坡比。具体作法是根据历年的实测资料，依据河型及地质条件进行分类整理，对每段历年实测坡比进行数理统计，先得出各断面的最大坡比，再对各实测断面的最大坡比值进行排序，选择5百分位值作为本河段的推荐稳定坡比值。这种方式相当于从时间和空间的尺度去逼近临界坡比。若选取的断面资料范围较广，时间上经历了各种水沙条件的作用，由此确定的稳定坡比就非常接近临界坡比，用其来代替临界值对岸坡稳定性进行判别，也就有了依据。

8、优选的是，本发明步骤s1中，收集多个测次、大范围的实测断面资料，按照顺直、弯曲和分汊不同河型及不同地质断面进行分类后，扣除护岸工程实施河段，计算各实测断面的最大坡比，在每段河段坡比大中取大作为本河段的推荐稳定坡比值。

9、优选的是，本发明步骤s2中，采用非均匀不平衡输沙理论，构建水沙数学模型，选择包含典型大水年的水沙系列作为边界，预测河道内水位、近岸流速、水流动力轴线、深泓摆动、河床冲淤等变化，分析各河段未来河势演变与岸坡变化，得出各断面预测坡比值；

10、优选的是，在步骤s3中，根据预测坡比和稳定坡比对比情况，初步划分预警等级，具体方法如下：

11、1)无护岸工程河段，当预测坡比小于0.9倍的稳定坡比时，指岸坡状态较稳定，初步划分为蓝色岸段；当预测坡比介于0.9～1.0倍的稳定坡比时，指存在岸坡稳定隐患，定义为橙色预警岸段，当预测坡比大于或等于稳定坡比时，河岸将很不稳定并随时可能发生崩塌，定义为红色危险岸段；

12、2)有护岸工程河段，将预测坡比没有变化或略有降低的岸段，定义为一般岸段，否则需要开始关注并加强预警。

13、优选的是，在步骤s4中，结合河段河势演变、崩岸后可能致灾损失情况，对s3初步划分的预警等级进行修正，具体方法如下：

14、对当深泓摆向河岸的岸段，预警等级提高一级，若深泓是摆离的，则预警等级降低一级；基于河道岸线保护与利用规划，崩岸后对防洪、供水、航运、生态及涉河工程有影响的，预警等级提高一级。

15、本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

16、充分考虑了不同河型、地质、河势演变、崩岸后可能致灾损失崩岸影响因素，并且考虑了护岸工程的实施情况和完备性，思路清晰、内容全面，能很好地反映河岸的实际情况。本发明不仅能对现状河岸进行评估，还可以预测未来河岸的风险等级的变化，实现了对现状崩岸等级的划分和未来崩岸风险动态变化的预警，有助于提高崩岸灾前防治和应急处置能力，减少或减轻崩岸突发带来的灾害影响，应用前景广阔。

技术特征：

1.一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，其特征在于：在步骤s1中，收集多个测次、大范围的实测断面资料，按照顺直、弯曲和分汊不同河型及不同地质断面进行分类后，扣除护岸工程实施河段，对每段历年实测坡比进行数理统计，计算各实测断面的最大坡比值，对各实测断面的最大坡比值进行排序，选择5百分位值作为本河段的推荐稳定坡比值。

3.根据权利要求1所述的一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，其特征在于：在步骤s2中，采用非均匀不平衡输沙理论，构建水沙数学模型，选择包含典型大水年的水沙系列作为边界，预测河道内水位、近岸流速、水流动力轴线、深泓摆动、河床冲淤变化，分析各河段未来河势演变与岸坡变化，得出各断面预测坡比值。

4.根据权利要求1所述的一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，其特征在于：在步骤s3中，根据预测坡比和稳定坡比对比情况，初步划分预警等级，具体方法如下：

5.根据权利要求1所述的一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，其特征在于：在步骤s4中，结合河段河势演变、崩岸后可能致灾损失情况，对s3初步划分的预警等级进行修正，具体方法如下：

技术总结本发明涉及一种基于稳定坡比计算的崩岸监测预警评估方法，属于水文预警技术领域，利用多测次、大范围的实测断面资料，按照不同河型及不同地质断面进行分类后，推荐各河段的稳定坡比；构建非均匀沙不饱和输沙模型，分析各河段未来河势演变与岸坡变化，得出预测的坡比值；对比各段稳定坡比与预测的坡比值，按有无护岸工程，初步划分预警等级；结合河段河势演变、崩岸后可能致灾损失等情况，对预警等级进行修正，划分不同区域河道崩岸风险等级，绘制预警区划图。本发明综合考虑了河岸现状和未来发展情况，实现了对现状崩岸等级的划分和未来崩岸风险动态变化的预警，有助于提高崩岸灾前防治和应急处置能力，减少或减轻崩岸突发带来的灾害影响。技术研发人员：张辉,倪晋,贲鹏受保护的技术使用者：安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站）技术研发日：技术公布日：2024/11/18