摘要：由于崩岸產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，影響因素多樣，導(dǎo)致準(zhǔn)確預(yù)測(cè)崩岸十分困難。為了提高崩岸預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，分別提出了基于穩(wěn)定岸坡角和模糊綜合評(píng)價(jià)法的兩種崩岸預(yù)測(cè)方法。前者基于土坡穩(wěn)定原理，建立了充分考慮河床豎向沖深伴隨著岸坡橫向展寬這一動(dòng)態(tài)機(jī)制的崩岸預(yù)測(cè)方法，該方法避免了當(dāng)前絕大多數(shù)預(yù)測(cè)方法不能或沒(méi)有考慮這一動(dòng)態(tài)變化的缺陷，使得預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確;后者在模糊數(shù)學(xué)隸屬度理論基礎(chǔ)上，將定性分析轉(zhuǎn)變成定量評(píng)價(jià)，建立了不同水流動(dòng)力條件和河床邊界條件下的崩岸響應(yīng)關(guān)系，該方法能夠?qū)Ρ腊哆M(jìn)行預(yù)測(cè)的同時(shí)提供加固整治方案，在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：崩岸預(yù)測(cè); 模糊綜合評(píng)價(jià)法; 穩(wěn)定岸坡角; 長(zhǎng)江中下游

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV853 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.02.001

文章編號(hào)：1006 - 0081（2022）02 - 0001 - 08

0 引 言

20世紀(jì)70年代以來(lái)，人們對(duì)崩岸預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了大量的研究。根據(jù)出發(fā)點(diǎn)和考慮因素的不同，已有研究成果可以分為河流動(dòng)力學(xué)方法和土力學(xué)方法。前者主要有估計(jì)河岸崩塌寬度的河相關(guān)系式[1]、相對(duì)展寬度與河岸抗沖性指標(biāo)和岸壁水流切應(yīng)力之間的關(guān)系式[2]、河道展寬率與起動(dòng)切應(yīng)力和剩余切應(yīng)力之間關(guān)系式[3-4]、基于水流能耗最小原理的極值假說(shuō)[5-6]、河相關(guān)系式[7]、水流功率最小關(guān)系式[8]、輸沙率最大關(guān)系式[9]和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的河道崩岸預(yù)測(cè)模型[10]等;后者主要有相對(duì)河岸高度[11-12]、泥沙水下休止角[13-14]、臨界掛空長(zhǎng)度[15]、瑞典圓弧滑動(dòng)法和bishop法[16-17]、臨界淘刷寬度法[18]、臨界高度法[19]和穩(wěn)定坡比法[20-21]等。目前，河流動(dòng)力學(xué)方法側(cè)重理論分析和經(jīng)驗(yàn)闡述，關(guān)注河段多年平均的宏觀變化;土力學(xué)方法一般基于解析法，模型中包含了大量的參數(shù)，一方面難以測(cè)定參數(shù)，另一方面即使可以測(cè)定參數(shù)也因與實(shí)際情況存在較大差異，導(dǎo)致難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)崩岸。因此，如何提高崩岸預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，阻止災(zāi)害的發(fā)生，減輕人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失，是防洪減災(zāi)和河道治理領(lǐng)域迫切需要解決的課題，具有重大的理論和實(shí)踐意義。鑒于此，本文分別提出了基于穩(wěn)定岸坡角和模糊綜合評(píng)價(jià)法的兩種崩岸預(yù)測(cè)方法。

1 基于穩(wěn)定岸坡角的崩岸預(yù)測(cè)方法

在水流動(dòng)力作用下，可沖河床在豎向沖刷下切的同時(shí)，通常伴隨著岸坡橫向展寬這一動(dòng)態(tài)過(guò)程。因此，在模擬河床豎向沖刷時(shí)，同時(shí)考慮岸坡的橫向展寬對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)崩岸相當(dāng)重要。但是現(xiàn)有的眾多崩岸預(yù)測(cè)模型中，不能或沒(méi)有考慮這一動(dòng)態(tài)過(guò)程，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況大相徑庭[22]。針對(duì)該問(wèn)題，根據(jù)長(zhǎng)江中下游河道岸坡二元結(jié)構(gòu)特征，筆者提出基于穩(wěn)定岸坡角的崩岸預(yù)測(cè)模型。

1.1 基本假定

（1） 基于長(zhǎng)江中下游岸坡具有上部黏性土、下部砂性土的典型二元結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)根據(jù)地質(zhì)剖面圖資料[23]，砂層頂板一般稍高于枯水位，假設(shè)枯水位為砂層頂板位置，水下穩(wěn)定岸坡上界面取枯水位所在位置。

（2） 河床在豎向沖深過(guò)程中，岸坡坡腳區(qū)域砂性土由于側(cè)向沖刷和河床沖深，砂土坍失發(fā)生橫向展寬，假設(shè)砂性土水下穩(wěn)定岸坡角為[α]，根據(jù)土坡穩(wěn)定原理，豎向沖深[h]和橫向展寬[w]之間存在著如下關(guān)系：[h=wtanα]。

（3） 伴隨著岸坡坡腳沖刷進(jìn)程，水下砂性土岸坡始終以水下穩(wěn)定岸坡角[α]發(fā)生平行崩退。

（4） 伴隨著下部砂性土的平行崩退，在枯水位至毛細(xì)水位之間的黏性土水下穩(wěn)定岸坡角為[β]，而毛細(xì)水位以上部分黏性土則以水上穩(wěn)定岸坡角[γ]平行崩退（圖1）。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于長(zhǎng)江中下游二元結(jié)構(gòu)河岸大部分的“條崩”過(guò)程可分為3個(gè)階段：① 近岸河床遭受沖刷，下部砂土岸坡變陡，上部黏性土懸空;② 掛空的上部黏性土層崩塌;③ 崩塌下來(lái)的土塊被水流沖散并帶走。本條假定下部砂土平行崩退時(shí)上部黏性土也發(fā)生平行崩退，似乎與河岸“條崩”機(jī)理不符，但實(shí)際上，上部黏性土發(fā)生崩塌后其斷面近乎豎直，處于假性穩(wěn)定狀態(tài)，在河床沖刷處于相對(duì)穩(wěn)定后，根據(jù)土坡穩(wěn)定原理，最終的黏土岸坡必然呈現(xiàn)穩(wěn)定岸坡角狀態(tài)。

1.2 水上、水下穩(wěn)定岸坡角

巖土材料水上、水下穩(wěn)定岸坡角的確定有兩種方法：① 工程地質(zhì)調(diào)查法;② 綜合計(jì)算法。

1.2.1 工程地質(zhì)調(diào)查法

一般來(lái)說(shuō)，不同巖土體組成的穩(wěn)定岸坡角不同，細(xì)顆粒材料組成的穩(wěn)定岸坡角比粗顆粒小，土層越密實(shí)，穩(wěn)定岸坡角越大。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查法[24]確定的不同巖土體水下及水上穩(wěn)定岸坡角見(jiàn)表1～2。

1.2.2 綜合計(jì)算法

綜合計(jì)算法是在地質(zhì)調(diào)查法的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，對(duì)于砂性土及碎石類(lèi)土，水上、水下穩(wěn)定岸坡角變化不大，一般均取穩(wěn)定岸坡角為內(nèi)摩擦角[φ];對(duì)于黏性土，則采用增大內(nèi)摩擦角的方法來(lái)考慮土體黏聚力的影響，即綜合內(nèi)摩擦角[φ0]：

式中：當(dāng)黏性土位于毛細(xì)水位以上時(shí)，[c]，[φ]采用天然快剪試驗(yàn)值，[γ]采用天然容重;當(dāng)黏性土位于毛細(xì)水位以下時(shí)，[c]，[φ]采用飽和快剪試驗(yàn)值，[γ]采用飽和容重。[H]取毛細(xì)水位下或線(xiàn)上黏性土層厚度。

對(duì)于水下穩(wěn)定岸坡角，地質(zhì)調(diào)查法和綜合計(jì)算法得到的結(jié)果基本一致;對(duì)于水上穩(wěn)定岸坡角，由于地質(zhì)調(diào)查法實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)多為極限穩(wěn)定坡角，尚未達(dá)到最終穩(wěn)定，其值一般大于自然穩(wěn)定坡角，而采用綜合計(jì)算法得到的值與自然穩(wěn)定坡角較為接近，在實(shí)際操作中對(duì)于水上、水下穩(wěn)定岸坡角的確定均可采用綜合計(jì)算法。

1.3 毛細(xì)水上升高度

毛細(xì)水上升高度[Δh]與岸坡土體顆粒直徑有關(guān)，粗顆粒毛細(xì)水上升高度小，細(xì)顆粒相應(yīng)較高，經(jīng)驗(yàn)取值見(jiàn)表3。為安全起見(jiàn)，分析中可取大值。

1.4 基于穩(wěn)定岸坡角的崩岸預(yù)測(cè)模型

預(yù)測(cè)崩岸后最終岸坡由水下穩(wěn)定岸坡和水上穩(wěn)定岸坡的連線(xiàn)組成，水下穩(wěn)定岸坡線(xiàn)由枯水位及水下穩(wěn)定傾角[α]確定，水上穩(wěn)定岸坡線(xiàn)由洪水位和毛細(xì)水上升高度[Δh]及水上穩(wěn)定傾角[γ]確定，在枯水位和毛細(xì)水位之間，穩(wěn)定岸坡角為[β]，根據(jù)圖1可得坍岸寬度[S]和岸坡臨界高度[Hcr]的表達(dá)式：

式中：[h]為坡腳處河床豎向沖深;[h2]為枯水位和洪水位之間變幅;其他符號(hào)見(jiàn)圖1。

1.5 計(jì)算案例

長(zhǎng)江宜昌一雙層結(jié)構(gòu)岸坡，初始高度17 m，初始岸坡比為1∶3.0，其中上部黏性土層厚12 m，下部砂性土層初始厚5 m。巖土體物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表4。河段枯水位高程5.0 m（以初始河床高程為零點(diǎn)，下同），洪水位高程11.0 m。坡腳處河床豎向沖刷深度為6.0 m，且漲水過(guò)程中水位上漲速率和水下豎向沖刷速率均勻。毛細(xì)水上升高度取3.0 m。試計(jì)算岸坡臨界高度[Hcr]和不同沖刷深度情況下的崩岸寬度[S]。

（1） 利用式（1）計(jì)算水上、水下穩(wěn)定岸坡角，結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可知，粉細(xì)砂水上、水下穩(wěn)定岸坡角較為接近;黏土水上穩(wěn)定岸坡角明顯小于表2中所列數(shù)值，水下穩(wěn)定岸坡角基本介于表1中所列范圍。

（2） 根據(jù)式（2）和（3）計(jì)算岸坡臨界高度[Hcr]和崩岸寬度[S]，結(jié)果見(jiàn)表5。

從表5可知：① 當(dāng)岸坡初始高度為17.0 m時(shí)，崩岸寬度預(yù)測(cè)值為-15.8 m，說(shuō)明此時(shí)岸坡是穩(wěn)定的。② 當(dāng)岸坡高度變?yōu)?9.34 m時(shí)，崩岸寬度預(yù)測(cè)值為0，一方面說(shuō)明此時(shí)岸坡處于臨界穩(wěn)定狀態(tài);另一方面說(shuō)明此時(shí)岸坡高度已經(jīng)接近臨界高度[Hcr]，如果沖刷繼續(xù)進(jìn)行，岸坡將失穩(wěn)。③ 隨著豎向沖刷和橫向展寬繼續(xù)進(jìn)行，岸坡不斷向后崩退，在到達(dá)最大沖刷深度時(shí)，此時(shí)崩岸寬度為29.3 m，該值與實(shí)際崩岸寬度24.7 m基本接近。

2 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的崩岸預(yù)測(cè)方法

影響崩岸的重要因素主要包括水流動(dòng)力條件、河床邊界條件和人類(lèi)活動(dòng)。所有的影響因素對(duì)崩岸發(fā)生與否均產(chǎn)生作用，但在不同的崩岸中各個(gè)影響因素所產(chǎn)生的作用和貢獻(xiàn)度不同。目前很多崩岸預(yù)測(cè)方法依托少數(shù)幾個(gè)影響因素在實(shí)際工程中積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)崩岸進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，由于考慮因素較為片面，其結(jié)果往往與實(shí)際情況相差很大[21]。為簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)崩岸，在全面考慮崩岸影響因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)模糊變換理論和最大隸屬度理論，筆者提出基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的崩岸預(yù)測(cè)方法[25]，該方法在模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度理論基礎(chǔ)上，將定性分析轉(zhuǎn)變成定量評(píng)價(jià)，即利用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)涉及多種因素條件制約的目標(biāo)做出總體的分析評(píng)價(jià)。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)確定

為了對(duì)崩岸影響因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)定各因素對(duì)崩岸的影響程度，以崩岸預(yù)測(cè)作為目標(biāo)，列為第一層，即目標(biāo)層。崩岸影響因素包括自然影響因素和人為影響因素兩大類(lèi)，這兩個(gè)因素列為第二層，即影響層。第三層為指標(biāo)層，共有15個(gè)。第四層為準(zhǔn)則層（圖2）。

影響崩岸的主要因素包括三大類(lèi)，共計(jì)18個(gè)因子（表6）。對(duì)表6中影響崩岸的18個(gè)因子進(jìn)行分析，將其歸并為8個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別是造床值[Q2t]、河彎曲率半徑與平均河寬比[rw]、岸坡組成、深泓離岸距離與平均河寬比、灘槽高差、岸坡平均坡角、岸坡內(nèi)外水位差和岸坡防護(hù)。

2.1.1 造床值

水流造床作用與其輸沙能力的大小及持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。對(duì)于平原河流，一般近似地用流量[Q]的平方值與持續(xù)時(shí)間[t]的積[Q2t] （稱(chēng)為造床值）來(lái)反映水流造床作用。水流造床值的大小直接影響崩岸大小和強(qiáng)度，文獻(xiàn)[26]針對(duì)長(zhǎng)江下游大窩崩的發(fā)生特點(diǎn)，提出利用[ΣQ2t]來(lái)判別長(zhǎng)江下游窩崩的發(fā)生。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江大通站1980～1984年大于造床流量的各年日平均流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表7），發(fā)現(xiàn)當(dāng)[ΣQ2t<2×1011]時(shí)（[Q]>45 000 m3/s），窩崩發(fā)生較少;在[ΣQ2t>2.5×1011]后，窩崩發(fā)生較為頻繁，上述研究表明：崩岸發(fā)生與造床值具有密切的關(guān)系。因此，可以通過(guò)對(duì)具體河段的造床值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出崩岸發(fā)生頻次與造床值的相互關(guān)系，可以為崩岸預(yù)測(cè)提供一定的判斷依據(jù)。

2.1.2 河彎曲率半徑與平均河寬比

加拿大學(xué)者Gerald，Nanson等 [27]通過(guò)研究大量蜿蜒性河段的遷移率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)曲率半徑[r]與河寬[w]的比值[r/w<6]時(shí)河岸沖刷率會(huì)隨著[rw]的降低而增加，當(dāng)[r/w=2～3]時(shí)達(dá)到最大值。美國(guó)學(xué)者Biedenharn等[28]研究了路易斯安那州雷德河上160個(gè)彎曲段的[rw]與河岸泥沙組成對(duì)沖刷率的影響，同樣發(fā)現(xiàn)最大沖刷率發(fā)生在[r/w=2～3]。

2.1.3 岸坡組成

Torrey [29]研究了密西西比河下游岸坡穩(wěn)定性與土體二元結(jié)構(gòu)的關(guān)系，指出當(dāng)下臥砂土層厚度[hs]與上覆黏土層厚度[hc]之比小于0.7時(shí)，岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。實(shí)測(cè)地質(zhì)資料表明[30]，長(zhǎng)江下游彭澤馬湖堤崩岸段和九江市城區(qū)防洪堤潰口處的[hshc]比值分別為1.49～1.00和1.67～0.77，說(shuō)明這兩段岸坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，這與Torrey的結(jié)論基本吻合。

2.1.4 深泓離岸距離與平均河寬比

通過(guò)長(zhǎng)江中下游具有代表性的20段崩岸段的研究指出，崩岸段深泓離岸距離與平均河寬之比一般為0.07～0.30，一些強(qiáng)烈的崩岸段，深泓離岸距離與平均河寬之比小于0.1[31-32]。

2.1.5 灘槽高差

灘槽高差越大，越易發(fā)生崩岸。

2.1.6 岸坡平均坡角

長(zhǎng)江中下游黏土、亞黏土與細(xì)砂土夾層河岸的穩(wěn)定坡度均緩于1∶3.0。文獻(xiàn)[20]指出長(zhǎng)江中下游穩(wěn)定坡比取值范圍為1∶4.35～1∶2.22，隨河型、地質(zhì)不同而變化[31]。

2.1.7 岸坡內(nèi)外水位差

長(zhǎng)江中下游崩岸實(shí)例資料表明[30]，90%以上的崩岸發(fā)生在枯水期或汛后，尤其是大水年之后表現(xiàn)尤為明顯。美國(guó)密西西比河下游大多數(shù)崩岸也發(fā)生在枯水期，同樣證明了河道水位變化對(duì)岸坡穩(wěn)定的影響。

2.1.8 岸坡防護(hù)

實(shí)測(cè)資料表明，當(dāng)岸坡防護(hù)方量超過(guò)100 m3/m時(shí)，實(shí)際坡比可超過(guò)穩(wěn)定坡比且岸坡較為穩(wěn)定，因此可認(rèn)為護(hù)岸防護(hù)方量大于100 m3/m時(shí)，即使坡比超過(guò)穩(wěn)定坡比，河岸仍能維持穩(wěn)定[20]。

根據(jù)上述研究成果，建立崩岸評(píng)價(jià)指標(biāo)及模糊綜合評(píng)價(jià)表（表8）。

2.2 崩岸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 評(píng)價(jià)公式

崩岸風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)中集中隸屬度最大值所對(duì)應(yīng)的值確定，根據(jù)以下公式計(jì)算：

式中：B為崩岸風(fēng)險(xiǎn)的模糊綜合評(píng)價(jià)集;K為評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重矩陣;R為評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬矩陣;[ki]為第[i]個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，[i=1，2，3，…，8];[rij]為第[i]個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)第[j]個(gè)穩(wěn)定性的隸屬度，若某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[i]隸屬于某個(gè)穩(wěn)定性[j]，則[rij]取1，否則取0;[bj]為第[j]個(gè)穩(wěn)定性的隸屬度，[b1]為穩(wěn)定的隸屬度，[b2]為基本穩(wěn)定的隸屬度，[b3]為欠穩(wěn)定的隸屬度，[b4]為不穩(wěn)定的隸屬度。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重是評(píng)價(jià)各指標(biāo)重要程度的一個(gè)量化系數(shù)，本文做法是將每?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較，按其對(duì)崩岸風(fēng)險(xiǎn)的重要性給0～4分，當(dāng)兩個(gè)指標(biāo)同樣重要時(shí)，各得2分;當(dāng)其中一個(gè)比另一個(gè)重要時(shí)，則重要的得3分，相對(duì)不重要的得1分;當(dāng)其中一個(gè)比另一個(gè)重要得多時(shí)，重要得多的得4分，不重要的得0分。各指標(biāo)權(quán)重按下式計(jì)算：

式中：[ki]為第[i]個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，[i=1， 2， 3， … ，8];[mi]為第[i]個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)重要性得分和。表9為各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算表。從表9中可知，岸坡平均坡角權(quán)重最大，造床值、岸坡組成、深泓離岸距離與平均河寬比以及灘槽高差并列第2，岸坡防護(hù)第3，岸坡內(nèi)外水位差第4，河彎曲率半徑與平均河寬比第5。

2.2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)計(jì)算，得出[B=b1，b2，b3，b4]，若[B]矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為[b1]，岸坡為穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生崩岸;若[B]矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為[b2]，岸坡為基本穩(wěn)定，崩岸風(fēng)險(xiǎn)較小;若[B]矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為[b3]，岸坡為欠穩(wěn)定，崩岸風(fēng)險(xiǎn)較大;若[B]矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為[b4]，岸坡為不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生崩岸。

2.3 計(jì)算案例

南京下游一河段屬于典型的彎曲河型，彎曲半徑約3.2 km。2017年水文年截止當(dāng)年10月底前造床值為[ΣQ2t]=3.8×1011。該河段一岸坡所處河道平均河寬約1.2 km，深泓離岸約120 m;灘槽高差為18 m，天然岸坡坡角約20°，岸坡屬于典型的二元結(jié)構(gòu)，其中上部粉土層厚8 m，下部粉細(xì)砂層厚10 m。河床床砂為粉細(xì)砂。岸坡未采取防護(hù)。岸坡內(nèi)外水位差接近為0。根據(jù)岸坡特性，利用表8得到岸坡穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)價(jià)表（表10）。b1=0.098;b2=0.152;b3=0.429;b4=0.322，可得B=（0.098，0.152，0.429，0.322），此矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為0.429，對(duì)應(yīng)岸坡欠穩(wěn)定，崩岸風(fēng)險(xiǎn)較大?？紤]到該處岸坡尚未進(jìn)行防護(hù)，可以考慮對(duì)岸坡進(jìn)行拋石防護(hù)，防護(hù)方量按100 m3/m考慮，具體方案為將其坡腳河床填高3 m，同時(shí)現(xiàn)狀邊坡放緩至1∶3，則有b1=0.366;b2=0.143;b3=0.286;b4=0.206，可得B=（0.366，0.143，0.286，0.206），此矩陣中穩(wěn)定性隸屬度最大值為0.366，對(duì)應(yīng)岸坡穩(wěn)定，不存在崩岸風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論與展望

針對(duì)崩岸預(yù)測(cè)這一難題，根據(jù)抽象問(wèn)題簡(jiǎn)單化，技術(shù)問(wèn)題具體化的思路，本文提出了基于穩(wěn)定岸坡角和模糊綜合評(píng)價(jià)法2種方法，為崩岸預(yù)測(cè)提供了新的技術(shù)手段和評(píng)價(jià)工具。

（1） 基于穩(wěn)定岸坡角的崩岸預(yù)測(cè)方法，結(jié)合長(zhǎng)江中下游岸坡二元土層結(jié)構(gòu)特征，合理假設(shè)水下穩(wěn)定岸坡上界面和砂層頂板位置為枯水位，使得預(yù)測(cè)模型較為接近工程實(shí)際;其次，預(yù)測(cè)模型考慮了坡腳處河床豎向沖深和岸坡橫向展寬這一動(dòng)態(tài)機(jī)制，對(duì)崩岸發(fā)生的誘因——河床豎向沖深及岸坡橫向展寬——進(jìn)行了完整的模擬，彌補(bǔ)了當(dāng)前絕大多數(shù)預(yù)測(cè)模型不能或沒(méi)有考慮這一動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的缺陷，使得預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確;最后，預(yù)測(cè)模型將水下砂性土岸坡和水上黏性土岸坡按照各自的穩(wěn)定岸坡角進(jìn)行平行崩退，符合土坡穩(wěn)定理論和實(shí)際情況，有可能預(yù)測(cè)的崩岸寬度較崩岸發(fā)生時(shí)的寬度要大，但岸坡最終達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的崩岸寬度應(yīng)該與預(yù)測(cè)值較為接近，因?yàn)楸腊栋l(fā)生時(shí)一般尚未達(dá)到最終穩(wěn)定，達(dá)到新的平衡尚需要一段時(shí)間，在這一段時(shí)間內(nèi)岸坡還會(huì)進(jìn)行調(diào)整，最終達(dá)到新的平衡。值得指出的是，基于穩(wěn)定岸坡角的崩岸預(yù)測(cè)方法建立在長(zhǎng)江中游常見(jiàn)的“條崩”特征基礎(chǔ)上，因此，在使用時(shí)應(yīng)該注意適用條件。

（2） 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的崩岸預(yù)測(cè)方法較為全面地考慮了影響崩岸的18個(gè)因素，將其歸并為8個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)模糊變換理論和最大隸屬度理論，建立了不同水流動(dòng)力條件和河床邊界條件下崩岸的響應(yīng)關(guān)系，能夠簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地做出崩岸與否的評(píng)價(jià)。通過(guò)與實(shí)際工程的對(duì)比，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際較為一致，說(shuō)明運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法預(yù)測(cè)崩岸是可行的。該方法能夠在對(duì)崩岸進(jìn)行預(yù)測(cè)的同時(shí)提出加固整治方案，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。特別是對(duì)長(zhǎng)江下游常見(jiàn)的“窩崩”，由于當(dāng)前利用定量的分析方法對(duì)窩崩發(fā)生與否做出預(yù)測(cè)還存在一些困難，因此，利用本文提出的模糊綜合評(píng)價(jià)法不失為一種可行的方法。鑒于崩岸預(yù)測(cè)的復(fù)雜性，本文提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重的確定、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的擬定均存在一定的人為性和局限性，需要加以持續(xù)改進(jìn)，以進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁國(guó)亭，張仁. 黃河小北干流一維分組泥沙沖淤數(shù)學(xué)模型[J]. 人民黃河， 1996（9）： 37-39.

[2] 許炯心. 邊界條件對(duì)水庫(kù)下游河床演變的影響[J]. 地理研究，1983（4）： 60-71.

[3] 梁志勇，尹學(xué)良. 沖積河流河床橫向變形的初步數(shù)學(xué)模擬[J]. 泥沙研究， 1991（4）： 76-81.

[4] 周建軍，林秉南，王連祥，等. 平面二維泥沙數(shù)學(xué)模型的研究及其應(yīng)用[J]. 水利學(xué)報(bào)，1993（11）：10-19.

[5] YANG C T，CHARLES C S. Theory of minimum rate of energy dissipation[J].? Journal of Hydraulic Divsion， ASCE，1979，105（7）：769-784.

[6] 張海燕. 河流演變工程學(xué)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 1990.

[7] 張紅武， 江恩惠. 黃河高含沙洪水模型的相似律[M]. 鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社， 1994.

[8] CHANG H H. Minimum stream power and river channel patterns[J].? Journal of Hydrology， 1979， 41：303-327.

[9] MILLAR，QUICK .? Stable width and depth of gravel-bed rivers with cohesive banks[J]. Journal of Hydraulic Engineering，? 1998，124（10）：1005-1013.

[10] 許全喜，談廣鳴，張小峰.? 長(zhǎng)江河道崩岸預(yù)測(cè)模型的研究與應(yīng)用[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2004，37（6）：9-12.

[11] OSMAN A M，THORNE C R. Riverbank stability analysis I： Theory[J].Journal of Hydraulic Engineering，ASCE，1988，114（2）：134-150.

[12] 夏軍強(qiáng)，王光謙，吳保生.? 平面二維河床縱向與橫向變形數(shù)學(xué)模型[J]. 中國(guó)科學(xué)： E 輯，2004（34）： 165-174.

[13] IKEDA S，PARKER G，KIMURA Y.Stable width and depth of straight gravel rivers with heterogeneous bed materials[J]. Water Resources Research，1988，24（9） ： 713-722.

[14] PIZZUTO J E.Numerical simulation of gravel river widening[J]. Water Resource Research，1990，26（9）： 1971- 1980.

[15] FUKUOKA S.The mechanism of natural bank erosion process[J]. Water Resources and Hydropower Express，1996（2）：29-33.

[16] 余明輝，竇身堂. 河道崩岸機(jī)理研究[C]//湖北省水利學(xué)會(huì). 紀(jì)念98 抗洪十周年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集. 鄭州： 黃河水利出版社，2008：43-52.

[17] 別必雄，徐衛(wèi)亞，謝守益，等. 長(zhǎng)江宜都河段茶店崩岸機(jī)理與防治研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，8（3） ： 272-276.

[18] 王延貴，匡尚富.? 沖積河流典型結(jié)構(gòu)岸灘落崩臨界淘刷寬度的研究[J]. 水利學(xué)報(bào)，2014，45（7）：767-775.

[19] 王延貴，匡尚富. 河岸臨界崩塌高度的研究[J]. 水利學(xué)報(bào)，2007，38（10）：1158-1165.

[20] 唐金武，鄧金運(yùn)，由星瑩，等. 長(zhǎng)江中下游河道崩岸預(yù)測(cè)方法[J].? 四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2012，44（1）：75-81.

[21] 彭良泉，周波. 長(zhǎng)江中下游崩岸預(yù)測(cè)若干問(wèn)題的探討[J]. 水利水電快報(bào)，2017，38（11）：87-90.

[22] 彭良泉.? 長(zhǎng)江中下游崩岸防治關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[M]. 武漢：長(zhǎng)江出版社，2021.

[23] 中國(guó)科學(xué)院地理研究所， 長(zhǎng)江水利水電科學(xué)研究院， 長(zhǎng)江航道局規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所. 長(zhǎng)江中下游河道特性及其演變[M] . 北京：科學(xué)出版社， 1985 .

[24] 彭良泉，齊美苗，胡靜. 從一工程實(shí)例淺析水庫(kù)水位變化對(duì)庫(kù)岸的影響[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2001，20（A1）：922-926.

[25] 彭良泉.? 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的崩岸風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及應(yīng)用[C]//中國(guó)水利學(xué)會(huì). 中國(guó)水利學(xué)會(huì)2019學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 北京：中國(guó)水利學(xué)會(huì)，2019.

[26] 陳引川，彭海鷹. 長(zhǎng)江下游大窩崩的發(fā)生及防護(hù)[C]//長(zhǎng)江水利水電科學(xué)研究院. 長(zhǎng)江中下游護(hù)岸工程論文集 . 武漢：長(zhǎng)江水利水電科學(xué)研究院，1985：112.

[27] GERALD C，NANSON，EDWARD J，HICKIN . A statistical analysis of bank erosion and channel migration in Western Canada[J].Bulletin Geological Society of America，1986， 97 （8）：497-504 .

[28] BIEDENHARN D S， COMBS P G，? Hill GJ， et al. Relationship between channel migration and radius of curvature on the red river[C]// American Society of Civil Engineers.Proceedings of the International Symposium on Sediment Transport Modeling.New Orleans：American Society of Civil Engineers，1989.

[29] TORREY V H. Retrogressive failures in sand deposits of the Mississippi river， report 2， empirical evidence in support of the hypothesized failure mechanism and development of the levee safety， flow slide monitoring system[R] . Vicksburg： Department of The Army Waterway Experiment Station， Corps of Engineers， 1988.

[30] 張幸農(nóng)，蔣傳豐，陳長(zhǎng)英，等. 江河崩岸的影響因素分析[J]. 河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，37（1）：36-40.

[31] 段金曦，段文忠，朱矩蓉. 河岸崩塌與穩(wěn)定分析[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2004，37（6）：17-21.

[32] 彭良泉，胡昌順，王羅斌. 對(duì)長(zhǎng)江中下游崩岸治理設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考[C]//長(zhǎng)江水利委員會(huì). 長(zhǎng)江崩岸治理與河整治技術(shù)交流會(huì)論文集. 武漢：長(zhǎng)江水利委員會(huì)，2017：87-93.

（編輯：江 文）