[发明专利]冲积河道崩岸过程的数值计算方法

摘要

本发明公开了一种冲积河道崩岸过程的数值计算方法，包括如下步骤：根据上年的实测断面地形及当年的实测或计算水位过程，确定河岸坡顶及坡脚，计算河岸形态参数；计算河岸坡脚冲刷宽度及床面冲淤厚度；计算河岸土体内潜水位变化过程；计算河岸稳定安全系数，判断其是否发生崩塌；划分崩岸强度。本发明考虑了多种崩岸影响因素的共同作用，能同时模拟河岸崩退过程、水流对河岸坡脚的冲刷过程及河岸土体内潜水位的变化过程；本发明可直接反映河岸稳定性随时间的变化过程，估计各时段崩岸发生的频率，且能预测河岸的崩退宽度、发生时刻以及崩后河岸形态。

主权项

一种冲积河道崩岸过程的数值计算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)，根据上年汛后的实测断面地形及当年的实测或计算水位过程，确定河岸坡顶及坡脚，计算河岸形态参数；步骤(2)，计算河岸坡脚冲刷宽度及床面冲淤厚度，具体步骤如下：步骤(2.1)，计算一定时段△t内的床面冲淤厚度；步骤(2.2)，计算水流对坡脚的横向冲刷宽度；步骤(2.3)，基于步骤(2.1)和步骤(2.2)，修改河岸形态；步骤(3)，计算河岸土体内潜水位变化过程，具体步骤如下：步骤(3.1)，在河岸土体内划分计算节点，确定初始起潜水位；步骤(3.2)，根据一维渗流控制方程，计算各节点在一定时段后的潜水位；步骤(3.3)，基于步骤(3.1)‑步骤(3.2)，确定岸坡一定范围内潜水位的平均值；步骤(4)，计算河岸稳定安全系数，判断其是否发生崩塌，具体步骤如下：步骤(4.1)，基于步骤(2)，确定土体内部破坏面位置；步骤(4.2)，计算潜在的滑动土体的稳定性，即河岸稳定安全系数F_s；步骤(4.3)，对比F_s与临界值的大小，判断河岸是否发生崩塌；若是，则根据破坏面修改河岸形态，并进入步骤(4.4)；若否，进入步骤(4.5)；步骤(4.4)，河岸发生崩塌后，确定坡脚堆积体的形态；步骤(4.5)，当前时段的河岸稳定计算完成后，进入下一时段的计算，返回步骤(2)；步骤(5)，划分崩岸强度，具体步骤如下：步骤(5.1)，记录整个计算时段内河岸的崩塌次数N_T和崩退宽度△W，确定年均崩退宽度△w；步骤(5.2)，依据年均崩退△w值，通过设定的崩岸严重程度等级划分体系，确定崩岸强度等级。