[发明专利]冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法

说明书

本发明提供一种冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法，能够准确地预测断面深泓摆动趋势对岸线稳定的影响，该方法包括以下步骤：步骤1.基于研究河段相应年份的汛期流量资料及河道断面地形资料，建立汛期流量参数与河道深泓摆动幅度的经验关系式；步骤2.利用步骤1得到的经验关系式和通过水文分析计算得到的汛期日均流量资料，对断面未来深泓摆动距离进行预测；步骤3.将断面深泓位置的变化反应到相应研究河段的卫星遥感图上，并在卫星遥感图上测量断面深泓点与坡脚、岸坡的距离；步骤4.根据断面深泓点与坡脚、岸坡的距离，预测深泓线的摆动趋势对河岸稳定所造成的影响，若深泓线接近坡脚，则对此段岸线进行崩岸预警。

技术领域

本发明涉及一种冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法。

技术背景

冲积河道深泓摆动在一定程度上可以反映主流线的摆动，进而反映其河势变化。目前预测河道深泓摆动的方法主要有3种：河床演变分析、河工模型试验及泥沙数学模型。河床演变分析以实测水沙及地形资料为基础，对河道深泓变化进行定量计算或宏观分析。河工模型试验和泥沙数学模型以水流、泥沙连续方程，水流运动方程，河床变形方程为基础推导出相应的比尺关系或离散方程，分别进行试验和数值模拟，从而对河道深泓变化进行预测。其中，河工模型实验的技术较为成熟，但因实验场地面积要求大、模型造价高等因素，其应用受到限制。而泥沙数学模型的控制方程复杂、模型参数的经验性强，故实际应用受限制。但河床演变分析法具有数据处理简单，耗费低，应用性强等优点。目前在文献中出现过基于BP神经网络法的深泓线最大相对摆幅的预测方法，但数据处理过程较为复杂。

崩岸是指河道岸坡受水流持续冲刷而崩退的物理过程。自20世纪90年代以来，仅长江中下游河道的崩岸就多达数百起，累计崩岸段长达1500多km，占两岸岸线总长的35.7％。近年来，受三峡水库清水下泄的影响，来沙量大幅减少，河段冲淤不平衡，以致崩岸险情屡屡发生，严重威胁了堤防安全和航道稳定。随着今后长江经济带战略的延伸推动，维护长江中下游河道的河床稳定显得尤为重要，崩岸预警作为预防崩岸灾害的一个重要手段，不容忽视。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法，利用汛期流量资料和相应年份河道断面地形资料，结合卫星遥感资料对河道深泓摆动进行预测以及危险情况下对崩岸进行预警，将崩岸危害降低到最小程度。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.基于研究河段相应年份的汛期流量资料及河道断面地形资料，建立汛期流量参数与河道深泓摆动幅度的P-S经验关系式；步骤2.利用步骤1得到的P-S经验关系式和通过水文分析计算得到的汛期日均流量资料，对断面未来深泓摆动距离进行预测；步骤3.将断面深泓位置的变化反应到相应研究河段的卫星遥感图上，并在卫星遥感图上测量断面深泓点与坡脚、岸坡的距离；步骤4.根据断面深泓点与坡脚、岸坡的距离，预测深泓线的摆动趋势对河岸稳定所造成的影响，若深泓线接近坡脚，则对此段岸线进行崩岸预警。

本发明提供的冲积河道深弘摆动预测及崩岸预警的方法，还可以具有以下特征：步骤1包含以下子步骤：步骤1-1.根据研究河段的汛期流量资料计算相应年份的汛期流量参数P_f，表示为：将其进行逐年累加，得到逐年累计值P；上式中q_j代表汛期日均流量(m³/s)，在缺少汛期日均流量资料的情况下也可以用汛期月均流量或旬均流量来代替，N_f代表汛期的总天数；步骤1-2.根据相应年份的河道断面地形资料，将研究断面向左及向右的深泓摆动距离X_左、X_右分别逐年进行累加得到深泓的累计左摆值S_左、累计右摆值S_右；步骤1-3.以汛期流量参数的逐年累计值P为自变量，深泓累计摆动值S为因变量，绘出P-S_左、P-S_右曲线，并对所得曲线进行拟合，得到P-S经验关系式。