曹雙 蔡磊 劉沛
摘要:三峽工程運(yùn)行10余年以來,長江下游含沙量銳減,水流富余挾沙能力增大,長江河道普遍處于沖刷態(tài)勢,各河段都有崩岸災(zāi)情發(fā)生。各級水利部門對此高度重視,并開展了一系列監(jiān)測和預(yù)警分析工作。從引發(fā)崩岸的主要因素出發(fā),建立綜合評估法,對各因子的評估技術(shù)手段、要求等做了詳細(xì)介紹,并展示了相關(guān)輸出成果。該方法采用的技術(shù)手段常規(guī)通用,具有可操作性,能滿足預(yù)警分析的時(shí)效性要求;考慮相對齊全,主要因子無缺失,分析從整體到局部,采用系列資料且著重當(dāng)前資料,各獨(dú)立因子基本都能做到量化分析,得到的結(jié)論可靠,可作為防汛減災(zāi)工作的技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:崩岸預(yù)警;綜合評估法;河道演變;水文情勢;數(shù)學(xué)模型;岸坡穩(wěn)定;定級標(biāo)準(zhǔn)
中圖分類號:TV85
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI: 10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.08.006
1 研究背景
崩岸是河道水流與河岸土體相互作用的結(jié)果[1],具體體現(xiàn)為河道岸坡受水流沖刷持續(xù)崩退的物理過程[2]。目前長江中下游河道的崩岸類型按照平面形態(tài)大致可劃分為3類:窩崩、條崩和洗崩[3-4]。就長江下游河道而言,窩崩和條崩數(shù)量占崩岸總數(shù)的90%以上,其危害程度也相對大[5]。長江下游崩岸具有突發(fā)性、危害性、誘發(fā)因素多等特點(diǎn),且各類因素相互交織,互相影響,加之人類活動(dòng)影響,其成因復(fù)雜,機(jī)理上很難精準(zhǔn)預(yù)判發(fā)生時(shí)機(jī)及規(guī)模,建立一套科學(xué)的預(yù)警判斷方法能降低防治投入,減少崩岸水損事故發(fā)生。
余明輝[1]等對崩岸機(jī)理展開研究,總結(jié)了不同河岸的崩岸特點(diǎn),從土力學(xué)的角度提出了不同邊界土層河道岸坡的極限坡比以及易發(fā)崩岸段深泓離岸距離占河寬百分比。據(jù)該項(xiàng)研究成果,在水道地形圖較新及地質(zhì)情況清楚的條件下,能快速判斷岸坡穩(wěn)定情況,缺點(diǎn)是僅是定性分析,未對引發(fā)崩岸的其他重要因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。褚明華等[6]對近期長江下游河道崩岸險(xiǎn)情進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),內(nèi)容包括崩岸類型、發(fā)生時(shí)間、長度及分布等,從管理的視角提出了崩岸險(xiǎn)工段應(yīng)將監(jiān)測與治理相結(jié)合,建立長江崩岸搶護(hù)長效機(jī)制,全面加強(qiáng)長江河道管理。劉東風(fēng)[7]以長江安徽段為例進(jìn)行長江河道崩岸預(yù)警方法探索,建立崩岸預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)對措施,探討預(yù)警的發(fā)布和相應(yīng)防范措施。該研究中崩岸預(yù)警采用的技術(shù)分析手段為河勢分析與岸坡穩(wěn)定計(jì)算相結(jié)合。該研究較為先進(jìn)且首次進(jìn)行崩岸應(yīng)急管理機(jī)制系統(tǒng)性探討,研究方向偏向管理,其預(yù)警分析方法及手段也考慮了誘發(fā)崩岸的主要因子,但從技術(shù)視角出發(fā),作為崩岸預(yù)警分析的指導(dǎo)尚有考慮不足之處。
以上研究均未從技術(shù)分析的角度進(jìn)行崩岸預(yù)警綜合分析。本文從影響崩岸的主要因子出發(fā),探討崩岸預(yù)警的評估方法,該評估方法應(yīng)具有如下特征:①全面性。不能遺漏引發(fā)崩岸的重要因子;②可行性及快速性。分析的基本資料容易獲取,技術(shù)手段通用,不宜過于復(fù)雜,便于快速分析,得出預(yù)警報(bào)告;③準(zhǔn)確性。評估結(jié)果應(yīng)對防汛減災(zāi)具有明確的指導(dǎo)作用,不能停留在定性分析階段,各指標(biāo)及因子盡可能量化。據(jù)此,本文從水文情勢、宏觀河演、局部河演、岸坡穩(wěn)定4個(gè)影響崩岸的重要因子出發(fā),以技術(shù)分析為依據(jù),并考慮人類活動(dòng)影響(含整治、護(hù)岸、港口水運(yùn)、過江通道工程,采砂活動(dòng)),建立綜合評估法,并以揚(yáng)中河段太平洲為例進(jìn)行探討研究,技術(shù)路線見圖1。
2 基本資料
基本資料為預(yù)警技術(shù)分析提供支撐,資料要求具有系列性、多樣性、代表性、現(xiàn)勢性:①系列性即為資料需具有一定連續(xù)性,保證為在相同或近似成因下的資料,如河道地形資料,可選擇1998年以來的資料,既包括了三峽水庫蓄水前后時(shí)間段,又是長江下游河道系統(tǒng)整治后基本穩(wěn)定態(tài)勢下的資料。②多樣性是根據(jù)崩岸多誘發(fā)特征決定的,誘發(fā)崩岸的主要因素包括河道沖淤、水文情勢、邊界地質(zhì)條件、人類活動(dòng)影響,因此需要相關(guān)專業(yè)的基本資料作為技術(shù)分析依據(jù),含長程水道地形資料、局部大比例地形監(jiān)測資料、水位及流量資料、險(xiǎn)工段附近地勘資料、人類活動(dòng)情況(各類整治工程、水運(yùn)工程、橋隧工程、采砂活動(dòng)等)。③代表性是指對引發(fā)崩岸比較重要的資料,如1998年大水大沙年,2006年、201 1年小水小沙年,2016年大水小沙年等特征水文年對應(yīng)的河道地形及水文資料。④現(xiàn)勢性是指用于分析的基礎(chǔ)資料須體現(xiàn)當(dāng)前最新的情況,崩岸險(xiǎn)情及險(xiǎn)級處于動(dòng)態(tài)發(fā)展中,如2019年汛前預(yù)警分析,基礎(chǔ)資料須至2019年,局部針對性資料必須于2019年汛前實(shí)測收集,該項(xiàng)資料必須采用大比例河道地形及斷面資料,比例尺過小達(dá)不到分析精度要求,會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)漏判、誤判等情況。
3 水文情勢分析
水文情勢分析主要是從系列資料進(jìn)行來水、來沙的統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)而摸清河道演變的外部環(huán)境。
采用宏觀與微觀相結(jié)合的分析方法。長江下游可選擇大通水文站作為代表站(見表1),分析水文情勢的變化,說明宏觀河演所處的水文環(huán)境。一般而言,大水小沙年是易誘發(fā)崩岸的水文組合。微觀方面,在所分析的河段選擇代表性水位(文)站進(jìn)行特征值統(tǒng)計(jì),含年內(nèi)最大水位變幅、超警戒水位運(yùn)行天數(shù)、汛期水位變幅、汛期平均水位、水位消退速率等,這些是直接影響預(yù)警河段崩岸險(xiǎn)情的重要因子。
三峽水庫蓄水運(yùn)行以來,大通站年內(nèi)水沙分配及其組成出現(xiàn)一定程度的調(diào)整和變化,其中年最大洪峰過程較以往趨緩,汛期月平均洪峰流量小于蓄水前。同時(shí),枯季水量比例占全年略有減小,沙量也略有減少。另外,年內(nèi)汛期的輸沙率減小幅度明顯大于水量的減小。
上游來水來沙主要集中在汛期,主汛期尤大。三峽水庫蓄水以來,主汛期來水量減小幅度約10%,但是沙量減小幅度接近70%,三峽工程對汛期輸沙量的調(diào)節(jié)明顯大于徑流量調(diào)節(jié)。鎮(zhèn)江潮位站、南京潮水位站數(shù)據(jù)及相關(guān)研究成果表明:主汛期同流量級下,長江下游水位比20世紀(jì)有明顯抬高,其主要原因是河道束窄,岸線高度開發(fā)利用,水流下行不及之前順暢,導(dǎo)致主汛期兩岸高灘地帶浸泡在江水中的范圍和時(shí)間都明顯增加,2016年洪峰及洪水總量不是最大,但是高于45 000 m3/S的造床流量作用天數(shù)最多,地質(zhì)較差區(qū)域經(jīng)過長期江水浸泡后,岸坡穩(wěn)定性有所下降。
曹雙等[8]通過對南京水位站多年水位資料對比分析發(fā)現(xiàn),三峽水庫蓄水前后,高流量級下水位發(fā)生趨勢性壅高2.65 cm,其中2016年洪峰流量及水量并非最大,但是平灘流量級以上天數(shù)最多,南京站超警戒水位天數(shù)達(dá)到30d,河岸長期在高水位浸泡下,強(qiáng)度降低,易在水位消落期發(fā)生崩岸。雖然2016年南京河段并未發(fā)生崩岸事件,但從該因子分析,在其他因子保持相當(dāng)?shù)那疤嵯?,該年度江岸遭受的水文情勢考?yàn)要大于往年,單純從水文情勢上看,該年度的崩岸風(fēng)險(xiǎn)概率要高于往年。
4 近期河演分析
4.1 宏觀河演分析
宏觀河演分析的目的在于揭示險(xiǎn)工段所處的宏觀河勢環(huán)境,分析在不同水沙組合作用下河道沖淤變化規(guī)律,總結(jié)宏觀河道演變特征,預(yù)判近期演變趨勢,為易崩段作出定性指導(dǎo),即判斷崩岸的環(huán)境和條件在轉(zhuǎn)好、轉(zhuǎn)壞抑或保持相對平衡。可采用相對簡單易行的因子分析法進(jìn)行具體分析,先分析各因子,最后歸納匯總。采用由分到總的分析方法,具體分析流程見圖2。
以揚(yáng)中河段為例,宏觀河演主要結(jié)論如下:揚(yáng)中河段進(jìn)口段由于上游大港水道的穩(wěn)定少變,五峰山節(jié)點(diǎn)的長期控導(dǎo)以及歷年來的河道整治工程,宏觀河勢得到控制,河道平面形態(tài)及兩岸岸線總體基本穩(wěn)定。
1998年以后太平洲左汊嘶馬彎道,在連續(xù)實(shí)施的護(hù)岸整治工程作用下,左岸崩退基本得到扼制,嘶馬彎道河勢總體基本穩(wěn)定,頂沖點(diǎn)位置總體變化不大,但局部岸坡較陡,深槽貼岸,仍需要加強(qiáng)關(guān)注。
為改善落成洲兩汊分流比,航道部門進(jìn)行了落成洲守護(hù)工程,工程完工后,落成洲右汊分流比增加趨勢有所減緩。
嘶馬彎道到二墩港是主流過渡段,二墩港至泰州大橋一側(cè)為右支水流頂沖位置,不同水文年頂沖位置上下略有移動(dòng),總體不超過現(xiàn)有的范圍。嘶馬彎道以下水流分左右槽下行,近些年以來河道主泓由以往的大水趨中、小水分邊逐漸演變成以靠揚(yáng)中側(cè)右槽為主的格局,右槽水流動(dòng)力增強(qiáng),深槽發(fā)展迅速。二墩港至小決港鰻魚沙水域,近期演變過程中的主要變化是:心灘以上分流點(diǎn)的上提、下挫,而左、右兩支深泓線擺幅較大。在大水年份里,隨著分流點(diǎn)下移,一般水文年里分流點(diǎn)上提。在鰻魚沙灘頭守護(hù)后,以上變化幅度和趨勢減緩,分流點(diǎn)在大水年下移幅度減小,左右兩支主流走向仍將貼岸下行。長期來看,隨著河床的自動(dòng)調(diào)整作用,深泓線橫向擺動(dòng)變化幅度將趨小。
崩岸段今后較長時(shí)間內(nèi)仍將保持主流頂沖、前沿深槽貼岸的態(tài)勢,由于該段未進(jìn)行系統(tǒng)的護(hù)岸和岸線守護(hù),因此,二墩港至泰州大橋一側(cè)的岸線守護(hù)非常必要和迫切,演變趨勢與來水來沙條件密切相關(guān)。目前,沖刷坑最深已至-50 m以下,進(jìn)一步下切的幅度有限,若后期來水以中、小水為主,則深槽范圍及變化會(huì)相對較小;若來水較大,則深槽范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大,在本次岸線守護(hù)應(yīng)急治理工程完成、局部岸線抗沖性得以提高后,深槽的擴(kuò)大方向?qū)?huì)以向外側(cè)及下游側(cè)延伸為主,因此,需加強(qiáng)大橋下游段,尤其是近島段的水下地形監(jiān)測。
4.2 局部河演分析
局部河演分析采用測次新、比例大的測圖資料,目的在于定量分析險(xiǎn)工段當(dāng)下河勢環(huán)境:近岸沖刷量、沖刷厚度、深槽逼岸距離、坡腳是否掏刷以及在不同水沙組合作用下近岸險(xiǎn)工段局部范圍內(nèi)沖淤變化規(guī)律,最終結(jié)合水文情勢預(yù)判各段的穩(wěn)定性及變化趨勢,為易崩段處理提供重要參考。視崩岸段險(xiǎn)情變化,初步判斷各段相應(yīng)對應(yīng)措施:維持常規(guī)監(jiān)測、加密監(jiān)測、進(jìn)行防護(hù)加固工程。采用相對簡單易行的因子分析法,見圖2。
以揚(yáng)中河段為例,通過2019年汛前實(shí)測河道地形及斷面資料與近期大比例地形及斷面資料對比分析得到如下結(jié)論。
通過2019年汛前實(shí)測資料套匯近期資料,總體上險(xiǎn)工段近岸平面變化不大,二墩港崩窩及小炮沙崩窩略有回淤,平面上近期變化較大處在:①落成洲洲頭右緣近岸坡陡、水深,最深點(diǎn)下切;②豐樂橋段出現(xiàn)坑洞地形,最深點(diǎn)2018-2019年枯期內(nèi)下切幅度達(dá)到7.5 m;③太平洲洲頭有岸線沖退,深槽逼岸擴(kuò)大趨勢;④夾江大橋下游小炮沙右汊內(nèi)-25 m槽相隔較近,下游兩處深槽沖刷擴(kuò)大聯(lián)通。
近期省、市兩級險(xiǎn)工段斷面變化較大處為落成洲右汊右岸TPZL-CS3+800斷面,2017年以來TP-ZL-CS3+800斷面持續(xù)沖刷形成沖刷坑,目前最深點(diǎn)高程為-36.4 m。
近岸局部大比例地形沖淤顯示,2018-2019年枯水期內(nèi),左汊內(nèi)太平洲左緣近岸河床兩頭淤積,中間微沖,整體呈微淤。指南村崩窩內(nèi)進(jìn)一步回淤;夾江內(nèi)整體沖淤平衡,小炮沙左汊興隆彎道段持續(xù)微淤,其余部位普遍微沖,洲頭右緣處沖刷相對較大,平均沖深達(dá)到0.30 m;炮子洲右緣近岸整體微淤,平均淤積厚度0.05 m。
近岸坡比統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,2019年汛前揚(yáng)中市環(huán)島近岸坡比大于1:2,坡高在10-15 m范圍的有23處,這些部位處于崩岸風(fēng)險(xiǎn)相對較小;有15處近岸坡比大于1:2,坡高在15-20 m之間,這些部位有一定的崩岸風(fēng)險(xiǎn);有9處近岸坡比大于1:2,坡高超過20 m,這些部位崩岸風(fēng)險(xiǎn)相對較大。
5 數(shù)學(xué)模型計(jì)算研究
為了分析河道水流對易崩險(xiǎn)工段的影響,本次計(jì)算模型選擇DHI公司的MIKE21平面二維水流運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究[9]。
以揚(yáng)中島為例,重點(diǎn)闡述研究思路并介紹所得結(jié)論。
5.1 基本資料及計(jì)算工況
(1)地形。工程河段地形采用2017年11月實(shí)測1:10 000資料,工程局部水下地形采用2019年4月1:1 000資料。
(2)水流。模型采用計(jì)算河段2017年8月的實(shí)測水文資料進(jìn)行率定,采用計(jì)算河段2017年2月的實(shí)測水文資料進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算。水文測驗(yàn)布置見圖3。所采用的基本資料有時(shí)效性要求,且水文測驗(yàn)時(shí)間與地形測繪時(shí)間不宜偏差太大,以保證模型計(jì)算的精度。
(3)計(jì)算工況。計(jì)算工況的選擇需要具有崩岸預(yù)警的針對性,高流量級下易發(fā)生大水直接沖垮堤岸;平灘流量造床作用明顯,險(xiǎn)工段區(qū)域河床易發(fā)較大沖淤變化;水位快速消落期迎水坡水位快速下降,水壓力的分項(xiàng)抗滑力減小,堤后高水位滲流力作用下易發(fā)崩岸;枯水位下易發(fā)生滑坡性崩岸。數(shù)學(xué)模型應(yīng)充分考慮這些因素,直接分析各工況下險(xiǎn)工段區(qū)域水位、流速的分布,為崩岸預(yù)警提供指導(dǎo),間接為岸坡穩(wěn)定分析計(jì)算提供邊界條件。計(jì)算工況見表2。
5.2 模型計(jì)算成果
數(shù)模計(jì)算初步結(jié)果表明,主流線隨流量級不同而變化,除左汊進(jìn)口段及落成洲左汊外擺幅相對較大外,整體擺幅不超過斷面河寬10%(見圖4),主流路線大致一致,約43%斷面處出現(xiàn)隨著流量增大主流趨向揚(yáng)中島一側(cè),較明顯的部位有洲頭左右緣、小炮沙左汊出口段、落成洲右汊出口段,這些部位應(yīng)預(yù)防大流量級下主流對環(huán)島近岸河床沖刷導(dǎo)致的岸坡失穩(wěn),在灘地狹窄區(qū)域甚至直接沖垮洲堤。近岸單寬流量和近岸斷面形態(tài)及總流量級有關(guān),近岸坡陡水深處,單寬流量要顯著大于坡緩水淺處;整體上近岸單寬流量隨著流量級上升而增大,但局部段也有接近甚至反超現(xiàn)象,如ZC5斷面處(崩窩區(qū))30 000m3/s流量級下近岸流量甚至大過防洪設(shè)計(jì)水位下流量,也說明這幾個(gè)部位水流相對集中。從計(jì)算流速場結(jié)果來看環(huán)島近岸流速基本隨流量級升高而增大;從沿程分布來看,30 000m3/s流量級下落成洲洲頭右緣及對岸太平洲洲頭左緣近岸流速仍有0.8 m/s,太平洲洲頭左右緣及泰州大橋左汊大橋下游側(cè)近岸流速在0.7 m/s左右(圖5),說明這些部位沿岸水流長期處于較大流速作用下,近岸河床處于易沖區(qū)。
6 岸坡穩(wěn)定分析計(jì)算
對岸坡穩(wěn)定進(jìn)行定量評估,計(jì)算工況可參照GB 50286-2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[10]的要求,同時(shí)針對崩岸易發(fā)的因素展開,如:高水位下只要考慮背水坡滑坡,枯水位下考慮迎水側(cè)滑坡。采用總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算,其中穩(wěn)定滲流期抗滑穩(wěn)定分析采用有效應(yīng)力法,水位降落期采用總應(yīng)力法計(jì)算,計(jì)算方法可選用瑞典條分法或簡化的畢肖普法[11]。根據(jù)岸坡穩(wěn)定影響因素的分析,考慮岸坡各種不利情況,確定堤坡穩(wěn)定分析的工況。限于篇幅不舉例說明。
7 險(xiǎn)工段定級
7.1 影響因子綜合評估
首先根據(jù)宏觀河演及水動(dòng)力分析成果(各流量級下都處于水流頂沖的區(qū)域、深槽貼岸區(qū))確定重點(diǎn)防崩岸段。再結(jié)合局部監(jiān)測分析成果確定一級預(yù)警段具體范圍,通過汛前監(jiān)測反映持續(xù)處于沖刷狀態(tài)且近岸坡陡流急、坡高大、坡腳掏刷,近岸灘地狹窄、防護(hù)薄弱、岸坡穩(wěn)定計(jì)算安全富余系數(shù)較小的斷面。水文情勢則作為相對獨(dú)立的因子,即水位的快速漲落、持續(xù)高低水位的作用時(shí)間,不影響預(yù)警段的定級判斷,只是在程度上影響各段崩岸的風(fēng)險(xiǎn),同等情況下,持續(xù)高低水位時(shí)間較長或者水位波動(dòng)過快,會(huì)增加各段的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。
二級預(yù)警段一般在一級預(yù)警段上下游分布,對于宏觀河勢處于沖刷狀態(tài),但汛前監(jiān)測反映近岸河床有所回淤、坡陡流急、坡高相對較小、坡腳穩(wěn)定區(qū)域,數(shù)學(xué)模型計(jì)算表明近岸單寬流量、流速隨水位級降低而減小,近岸灘地相對較寬、有護(hù)岸工程或碼頭工程掩護(hù)段。三級預(yù)警段為宏觀河勢處于沖淤平衡狀態(tài),監(jiān)測反映近岸河床無明顯沖刷、陡坡高差相對較小、坡腳外有較寬灘地,數(shù)學(xué)模型計(jì)算表明主流離岸相對較遠(yuǎn)、近岸單寬流量及流速隨水位級降低而明顯減小,近岸灘地較寬、有護(hù)岸工程或者碼頭工程掩護(hù)段。
7.2 影響因子分析及快速判斷
崩岸預(yù)防的綜合評估法考慮了所有影響因子,是相對科學(xué)合理的方法,但難點(diǎn)在于建立定量的判斷模型、確定各因子的影響權(quán)重。本文在定性分析的基礎(chǔ)上,嘗試量化分析,至少在各因子內(nèi)部及局部因子之間建立量化分析關(guān)系。
各影響因子的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜、相互交織影響,不同時(shí)機(jī)主次矛盾也會(huì)相互轉(zhuǎn)化。如:水動(dòng)力的主流貼岸區(qū),往往也是深槽貼岸段,如太平洲左緣二墩港至小決港一帶、小炮沙左汊彎頂區(qū)域;漲水期間岸灘失穩(wěn),往往是主流沖刷或掏刷為主導(dǎo)因素,退水期及枯水期失穩(wěn)的主要因素往往是臨水側(cè)水位較低,抵抗下滑力下降或孑L隙水應(yīng)力來不及消散的岸坡穩(wěn)定性失穩(wěn),主導(dǎo)因素為土力學(xué)范疇。
對于汛前的崩岸預(yù)警,其主要影響因素在于水流動(dòng)力及河勢穩(wěn)定,水文情勢可作為外部放大或縮小影響量,不影響各段的相對穩(wěn)定性排序,地層條件、岸坡穩(wěn)定在漲水期可視作次要因素。
太平洲左緣一帶指南村崩窩、鐵匠港、新韓通船廠上下游區(qū)域及小泡沙左汊彎頂區(qū)域長期為主流貼岸、深槽逼岸、坡陡流急區(qū)域,也是崩岸預(yù)防的重點(diǎn)岸段,而具體的起止斷面號則是根據(jù)汛前監(jiān)測成果對比分析得到,如沖刷較大區(qū)域、坡比陡峻及坡高較大區(qū)域。豐樂橋段由于航道治理工程控制落成洲右汊的發(fā)展,連續(xù)丁壩群下游區(qū)域河床沖刷劇烈,威脅岸灘穩(wěn)定,故該段也作為一級預(yù)警段。
太平洲洲頭處于分水主流頂沖區(qū),長旺彎道、六圩港彎道及炮子洲左緣區(qū)域,近岸流速相對較大,存在零散的大小深槽,這些區(qū)域總體屬二級預(yù)警段的分布區(qū),具體部位則是根據(jù)2019年汛前實(shí)測資料進(jìn)行斷面套比、沖淤分析、坡比、坡高進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,確定具體起止點(diǎn)。
7.3 成果展示
對綜合分析生成的各險(xiǎn)工段情況應(yīng)簡潔、明了地予以展示,有助于直觀、清晰地掌握各險(xiǎn)工段動(dòng)態(tài)情況。考慮圖表結(jié)合展示,通過圖明確展示各段分布情況,如險(xiǎn)工段三級區(qū)分位置、橋隧分布、斷面形態(tài)、斷面流速等信息;表應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注位置、長度、灘寬、碼頭設(shè)施、護(hù)岸工程、主流離岸距離、對策建議等信息,便于防汛減災(zāi)等部門專業(yè)人員查閱和使用。以揚(yáng)中島為例,2019年汛前監(jiān)測重點(diǎn)段及轄市段54 km中一級崩岸預(yù)警段情況見表3。
8 結(jié)語及展望
崩岸的誘因很多,形成的機(jī)理也很復(fù)雜,目前的研究水平尚未能完全揭示,相關(guān)的研究大多從幾個(gè)主要誘因出發(fā),如河勢分析、水動(dòng)力分析、岸坡穩(wěn)定性分析等,在預(yù)警水平上也不能完全做到量化分析,無法精準(zhǔn)預(yù)測崩岸發(fā)生的時(shí)刻及尺度。對易崩岸段進(jìn)行適量頻次的大比例地形監(jiān)測并及時(shí)進(jìn)行分析預(yù)警是預(yù)防崩岸發(fā)生的有力手段。本文從引發(fā)崩岸的主要因素出發(fā),建立綜合評估法,對各因子的評估技術(shù)手段、要求等做了詳細(xì)介紹,并展示了相關(guān)輸出成果。該方法采用的技術(shù)手段常規(guī)通用,具有可操作性,能滿足預(yù)警分析的時(shí)效性要求;考慮相對齊全,主要因子無缺失,分析從整體到局部,采用系列資料,著重當(dāng)前資料,各獨(dú)立因子基本都能做到量化分析,得到的結(jié)論可靠,可作為防汛減災(zāi)工作的技術(shù)依據(jù)。
人類活動(dòng)影響因素中,護(hù)岸防護(hù)工程距離險(xiǎn)工段最近,對險(xiǎn)工段穩(wěn)定作用最明顯。險(xiǎn)工段區(qū)域一般都有各類加固工程,某些重點(diǎn)險(xiǎn)工段甚至有多次加固。經(jīng)過多年運(yùn)行,拋石類防護(hù)工程有所滑落沖失,或被淤泥掩埋,沉排類也有散排、碳化損壞的情況。從監(jiān)測手段上來看,很難對水下防護(hù)工程進(jìn)行測繪;從分析手段上看,即使防護(hù)工程狀況清楚,技術(shù)上也較難評估其對岸灘穩(wěn)定的貢獻(xiàn),特別是沉排、抗滑樁類,且計(jì)算工作量大,所耗時(shí)間周期較長,難以滿足時(shí)效性要求。此項(xiàng)基礎(chǔ)資料可采用調(diào)查、收集設(shè)計(jì)資料等方式獲得,評估采用定性分析與量化分析相結(jié)合的方式。
本文雖對崩岸幾個(gè)主要影響因子的分析方法做了闡述,但未能建立各因子之間的相互影響關(guān)系,未能科學(xué)確定各因子的權(quán)重,各因子獨(dú)立分析能做到量化分析,但綜合分析仍以定性為主。下階段可在深刻把握崩岸機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過大量崩岸案例分析,建立各因子之間相關(guān)關(guān)系,進(jìn)而確定各因子權(quán)重,綜合分析也提升至量化分析水平,對各險(xiǎn)工段進(jìn)行科學(xué)排序。
參考文獻(xiàn):
[1]余明輝,段文忠,竇身堂.河道崩岸機(jī)理研究[Cl//紀(jì)念,98抗洪十周年學(xué)術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀文集.鄭州:黃河水利出版社,2008:43-52.
[2]盧金友,朱能輝,岳紅艷,等,長江中下游崩岸治理與河道整治技術(shù)[J].水利水電快報(bào),2017,38(11):6-14.
[3] 余文疇,盧金友.長江河道崩岸與護(hù)岸[M].北京:中國水利水電出版社,2008.
[4]于俊杰,魏乃頤,蔣仁,等.長江(鎮(zhèn)江一泰州段)崩岸地質(zhì)災(zāi)害類型、特征及成因機(jī)制[J].資源調(diào)查與環(huán)境,2013,34(2):127-132.
[5]余文疇,長江中下游河道“口袋型”崩窩形成機(jī)理初步研究[J].人民長江,2007,38(6):40-42.
[6] 褚明華,黃先龍.2016年長江中下游崩岸應(yīng)急整治思考[J].中國水利,2016,(21):10-16.
[7] 劉東風(fēng),呂平,安徽省長江崩岸預(yù)警技術(shù)研究與應(yīng)用[J].水利水電快報(bào),2017,38(11):91-95.
[8]曹雙,胡綱,羅紅雨.近期南京潮水位站高流量級別下水位流量特性研究[J].人民長江,2017,(11):46-49.
[9]許婷,MIKE21 HD計(jì)算原理及應(yīng)用實(shí)例[J].港工技術(shù),2010(10):192-196.
[10] GB50286-2013堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[Sl.
[11]沈揚(yáng),張朋舉,閆俊.圓弧滑動(dòng)法中總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法適用性辨析[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,(9):517-522.