水库坍岸预测方法研究
山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治浅析
山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治浅析1. 引言1.1 研究背景山区公路水库路段岸坡坍塌预测及处治是当前山区公路建设和管理中一个重要的问题。
在山区公路和水库路段地形复杂、地质脆弱的情况下，岸坡坍塌的频发给交通运输安全和生态环境保护带来了严重威胁。
对岸坡坍塌进行科学预测和有效处治势在必行。
目前，国内外对于岸坡坍塌问题的研究越来越广泛，但是在山区公路水库路段岸坡坍塌的预测和处治方面仍存在许多挑战和问题。
针对这一问题进行深入研究具有重要的现实意义。
通过对岸坡坍塌危害、影响因素、预测方法和处治措施进行全面研究，可以为相关部门提供科学的决策依据，保障山区公路水库路段的安全与稳定。
部分的内容到此结束。
1.2 研究意义研究岸坡坍塌的预测及处治在山区公路水库路段中具有重要的意义。
对于山区公路水库路段来说，岸坡坍塌是一种常见的自然灾害，一旦发生会严重威胁到公路交通的安全和通行，甚至可能导致严重的人员伤亡和财产损失。
预测岸坡坍塌的发生具有预警作用，可以提前采取相应的应急措施，减少灾害损失。
研究岸坡坍塌的影响因素和预测方法可以为相关部门制定科学合理的防灾减灾措施提供参考依据，有利于提高山区公路水库路段的安全性和可靠性。
而对已发生的岸坡坍塌事件进行处治分析，可以总结经验教训，为今后类似事件的处理提供参考，避免重复发生类似的灾害。
研究岸坡坍塌的预测及处治是一项具有重要实际意义的工作，对维护山区公路水库路段的安全稳定具有重要意义。
2. 正文2.1 岸坡坍塌的危害岸坡坍塌是指山区公路水库路段岸坡发生垮塌或滑坡现象，对周围环境和交通安全造成严重威胁。
其危害主要体现在以下几个方面：1. 对交通安全的影响：岸坡坍塌会导致路面塌陷或中断，给通行车辆和行人带来安全隐患，甚至造成事故发生。
尤其是在陡坡险滑的山区公路，岸坡坍塌往往会给通行车辆增加不稳定因素。
2. 水库水质受到影响：岸坡坍塌会导致大量泥土和石块被冲入水库，造成水质污染或淤积，影响水库的正常运行和供水质量。
白龙江某水库库岸的塌岸预测研究
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库岸边坡坍塌的预测和治理措施论文
库岸边坡坍塌的预测和治理措施论文摘要：通过对汾河水库的实地调查，查清了该库目前存在的地质灾害，其中不稳定斜坡6处，滑坡6处，文章以汾河水库为例探讨库岸边坡特征及进行库岸边坡稳定性分析的方法，并对库岸边坡坍塌的预测和治理提出建议。
关键词：边坡特征；库岸边坡；稳定性分析汾河水库地处山西省中西部，太原市西北的吕梁山区腹地，属于太原市郊区范围。
自从建库以来，水库周边地区不断地有地质灾害，而且库岸处于湿陷性黄土区，库区塌岸问题普遍存在。
据调查，水库在蓄水初期、高水位情况下、汛期洪水到来之时，塌岸现象反映得最为强烈。
库区塌岸不仅侵蚀了大片耕地还影啊到库区附近居民住宅的安全对群众生命财产和正常的生产、生活，同时也是水库泥沙淤积的重要来源之一。
一、地质灾害现状1.1水库库岸坍塌地质灾害汾河水库地处娄烦县境内的黄土丘陵沟壑区，为第四纪沉积层，有很厚的黄土覆盖层，库岸为地形变化复杂的黄土丘陵和土石山区。
由于黄土的垂直节理发育和崩解性、湿陷性，并且在外在的因素影响下、在蓄水浸泡和水浪淘蚀作用下，库区塌岸现象极其严重。
据实测，库区塌岸线总长70km，已坍塌土方3529万m3，毁坏耕地约33518hm2，目前尚有47km的库区塌岸线仍然坍塌严重[6]，在库岸两侧形成较为严重的库岸坍塌。
汾河水库左岸新修的公路路面出现许多裂缝，尤其是靠近库岸的公路更是严重。
1.2影响水库库岸边坡坍塌的因素水库库岸大部分为第四纪黄土属于湿陷性黄土构成库岸的第四纪黄土，黄土状亚砂土、亚黏土和黏土，垂直节理发育，在自然状态下极限稳定坡角在以上，特别是黄土所具有的湿陷性，受库水的长期浸泡，很容易形成塌岸。
首先是库岸土体的物理力学指标和水理性质发生了变化，自身结构遭到破坏，引起土粒分散和位移。
随着孔隙水压力的增加，土体内摩角、凝聚力减少，抗剪强度骤然降低。
同时，随着库水位骤涨陡落以及水位降低后补给河流的地下水出流，能洗掉土体颗粒间易溶的胶结物，使土体黏结力降低，极细颗粒随地下水逸出。
三峡库区湖北省秭归县曲溪库岸塌岸预测与评价
三峡库区湖北省秭归县曲溪库岸塌岸预测与评价一、库岸分段及各段工程地质特征曲溪库岸岸坡按岩土性质共分2段：Ⅰ段岩土混合岸坡、Ⅱ段岩质岸坡，长度分别为309m、483m，总长度792m，见平面图（图1）。
图1平面图各岸坡段特征如下：1、Ⅰ段岩土混合岸坡岸坡长309m，占岸坡总长度的39%。
该类型岸坡具有以下特点：（1）回填砂及坡洪积砾砂分布广泛，地表所占面积超过70%，厚度超过7.0m，结构松散，分布范围多在后缘334省道处；（2）岸坡多经人工修路开挖成陡缓相间的台坎状，局部坡度较陡，接近40°，部分地段虽采用简易支挡，但挡土墙基础持力层为回填砂或全风化花岗岩，部分挡墙已推倒变形，该类致灾地质体以回填砂为主，该类型岸坡塌岸威胁对象主要为334省道与沿公路布置的公共设施。
2、Ⅱ段岩质岸坡岸坡长483m，占岸坡总长度的61%，该类型岸坡具有以下特点：（1）该类岸坡在库水位变动带范围内主要为全、强风化花岗岩组成，部分凹槽地段分布有薄层坡洪积砾砂层，风化层厚度较厚。
（2）岸坡多为一字形坡，坡度陡缓不一，175m高程附近及上方堆填大量人工填土，厚度7.0-15.0m，岸坡接近40°。
岸坡主要有334省道通过，部分山脊上修建有移民房屋，岸坡塌岸直接危及当地居民、物流园码头及334省道与国防光缆安全。
二、塌岸类型及主要影响因素（一）塌岸类型目前，曲溪库岸岸坡整体是稳定的，在水库水位反复变化下，岸坡所处自然稳态条件将发生改变，将产生程度不同的塌岸（即岸坡再造），现根据变形失稳机制，区内塌岸可划分如下两种类型。
⑴冲蚀、侵蚀型岸坡物质在地表水及三峡库水的作用下，逐渐被水流带走，从而使得岸坡产生缓慢后退。
该种类型主要发生在地形较缓的岸坡或岩质岸坡，其塌岸过程将是一个比较长期的过程。
该种类型是区内岸坡再造的主要类型。
⑵坍塌型三峡水库运行后，原有岸坡的自然稳态平衡关系被打破，岸坡在库水波浪及库水消涨产生的动水压力影响下要不断地调整岸坡形态，其过程表现为局部的坍塌，最终使坡体在水下、水上达到一个稳态坡角值，其最终变形破坏宽度据岸坡形态不同、物质组成不同而有区别。
水库塌岸短期预测中时空界限决策研究
第 2 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 2 2023 年 4 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Apr. 2023 DOI:10.12170/20220217001陈艳国，高平，姜耀飞. 水库塌岸短期预测中时空界限决策研究[J]. 水利水运工程学报，2023（2）：64-69. （CHEN Yanguo, GAO Ping, JIANG Yaofei. Research on time-space boundary decision-making in short-term prediction of reservoir bank collapse[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（2）: 64-69. （in Chinese））水库塌岸短期预测中时空界限决策研究陈艳国1, 2，高平1, 2，姜耀飞1, 2(1. 黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南郑州 450003； 2. 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹），河南郑州 450003)摘要: 水库塌岸是具有一定时间、空间界限属性的地质灾害现象。
时间界限指时间跨度，分为长期、短期塌岸；空间界限指不同水库区段，因地质条件差异导致的塌岸模式、预测参数的差异。
目前常用的水库塌岸短期预测时长跨度为2~10年，但在实际工程应用中，缺乏足够的决策依据。
从水库蓄水过程的角度，证明了塌岸短期预测时长可根据水库蓄水过程来界定，以三峡、小浪底等大型水库工程为例，验证该界定方法科学合理。
并给出了塌岸预测时空界限的决策流程，将时空界限决策理论应用于甘肃马莲河水库工程短期塌岸预测中，从工程地质角度对短期塌岸预测成果的应用给出建议。
关 键 词：水库塌岸；短期预测；时空界限；蓄水过程中图分类号：TV221.2 文献标志码：A 文章编号：1009-640X(2023)02-0064-06现行水库塌岸预测方法体系按时长分为长期、短期预测。
塌岸预测方法
报告人：胡志宇 2005年 2005年9月4日
目
录
（一）水库塌岸类型 （二）塌岸预测方法 （1）类比法 （2）动力法 （3）统计法 （4）经验法 （三）工程实例 （四）结论与展望
水库蓄水常常引起一些工程地质问题，水 库塌岸是其中之一。水库蓄水后， 由于周 期性的水位抬升、消落及波浪作用，破坏 了原有的平衡状态，库岸周边的坡地，受 到水的浸湿及风浪、水流的冲蚀作用，发 生坍塌，这就是水库塌岸。而随着时间的 生坍塌，这就是水库塌岸。而随着时间的 延长，库岸不断的坍塌破坏，库岸线也逐 渐后退，直到达到新的平衡状态为止。这 一过程，称为水库的库岸再造。 一过程，称为水库的库岸再造。
H3 L / h m1 − m0 = 0.17 d
1 2
水库低水位以下至波浪影响深度下届范围内， 平衡剖面的坡角余切值m 平衡剖面的坡角余切值m2：
H3 L / h m2 − m0 = 0.37 d
1 2
式中，m cotα， 是岸坡自然坡角；h 式中，m0＝cotα，α是岸坡自然坡角；h是浪 高（m）；L是波长（m）；d 高（m）；L是波长（m）；d是河岸岩土体的平 均粒径（m 均粒径（m）。 波浪影响深度hp： 波浪影响深度hp：
卡丘金法适用于自然岸坡较陡， 卡丘金法适用于自然岸坡较陡，且由松软 适用于自然岸坡较陡 匀质土体如黄土、砂土、 匀质土体如黄土、砂土、砂质粘土等组成 的库岸的塌岸预测。 的库岸的塌岸预测。 目前， 目前，在我国中小型水库的塌岸预测中多 采用这种方法。 采用这种方法。
佐洛塔廖夫图解法 库岸再造后的岸坡可分为浅滩外缘陡坡、堆积浅滩、 冲蚀浅滩、爬升带斜坡以及水上岸坡带等五段，通过作图 得到上述五段岸坡，即为库岸再造的最终岸坡。 该方法时由前苏联学者其佐洛塔廖夫1955年提出的， 该方法时由前苏联学者其佐洛塔廖夫1955年提出的， 原理如图所示: 原理如图所示:
深大水库高陡土质库岸塌岸预测图解模型研究
文章编号:1006 2610(2019)01 0018 04深大水库高陡土质库岸塌岸预测图解模型研究张 晖1,2,付建伟1,2,薛会师1,2(1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065;2.国家能源水电工程技术研发中心高边坡与地质灾害研究治理分中心,西安 710065;)摘 要:茨哈峡超高坝的库区土质岸坡,以松散-弱胶结的Q 3砂砾石为主,多呈台阶型近直立状,坡高300m 以上,且部分库段构成水下岸坡的主体㊂对该类高陡砂砾石库岸进行塌岸预测,目前尚无可借鉴的工程实例,且常用的预测方法大多适用性较差㊂在塌岸机理研究结论的基础上,从 两段法”塌岸预测图解法的基本思路出发,结合实际地质条件㊁水库运行方式和 库岸结构法”适用性,对两段法图解模型的预测起始点㊁水位波动带进行修正,对水上㊁水下稳定坡角进行选择研究,提出了较适于茨哈峡水库高陡土质岸坡的 三段法”塌岸预测图解模型㊂关键词:高陡土质岸坡;塌岸预测;预测起始点;库水位变幅带; 三段法”图解模型中图分类号:TV622;TU457 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2019.01.005Study of Graphical Model for predicting Collapse of High -steep Soil Bank in Deep ReservoirZHANG Hui 1,2,FU Jianwei 1,2,XUE Huishi 1,2(1.PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited ,Xi'an 710065,China ;2.National Energy and Hydropower Engineering Technology R&D Center ,High Slope and Geological Hazard Research and Control Sub-center ,Xi'an 710065,China )Abstract :The soil bank slope at the reservoir area of the Cihaxia super-high dam is mainly composed of loose-wet cemented Q 3sand gravel ,which is mostly stepped and nearly vertical ,with a slope height of more than 300m ,and some reservoir sections constitute the un⁃derwater bank.For the collapse prediction of this kind of high-steep sand gravel bank ,no engineering project is available for reference ,and the ordinary prediction methods are mostly poorly applicable.On the basis of the conclusion of the research on the mechanism of bank collapse ,starting with the basic idea of the "Two-section Method"bank collapse prediction graphic method ,combined with the actual geological conditions ,the operating mode of the reservoir and the applicability of the "Reservoir Bank Structure Method",the prediction starting point and the water level fluctuation zone of the graphical model of the Two-section Method are corrected ,and the selection of the stable slope angle above the water level and underwater is studied ,thus proposed the graphical model of the "Three-section Method"col⁃lapse prediction applicable for the high-steep soil bank slope of the Cihaxia Reservoir.Key words :high-steep soil bank slope ;bank collapse prediction ;prediction starting point ;reservoir water level fluctuation zone ;"Three-section Method"graphical model 收稿日期:2018-04-24 作者简介:张晖(1971-),男,西安市人,高级工程师,主要从事水电站工程地质问题研究.0 前 言水库塌岸是水库周边岸坡土体因蓄水及水位升降㊁波浪冲刷及风浪爬高作用下不断发生坍落破坏等库岸再造的地质现象,随着时间的延续,库岸线逐渐后退,直至达到新的平衡[1-2]㊂水库塌岸预测理论在中国来源于前苏联,近年来随着大型水库项目的建设与运行,塌岸预测理论与方法有了一定的发展,但常用的方法仍为类比图解法㊁计算图解法㊁动力法㊁经验法等,且每种预测方法均有一定的适用条件,不同适用条件下,各方法的预测结果往往差别很大[3-4]㊂青海黄河茨哈峡水库部分库岸为松散-弱胶结以Q 3砂砾石为主的土质岸坡,多呈台阶型近直立状,坡高300m 以上,且部分库段构成水下岸坡的主体㊂水下高陡土质岸坡蓄水后不稳定-稳定性较差,国内外目前尚未检索到类似茨哈峡土质岸坡结工程地质与测量 西北水电㊃2019年㊃第1期 ===============================================构特点的水库实例或塌岸预测先例,且常用的预测方法对这类岸坡塌岸预测适宜性较差,作为水库塌岸影响区的一个重要问题,塌岸预测研究对工程建设的意义不言而喻㊂本文以青海黄河茨哈峡水电站为例,在塌岸机理研究成果和对目前常用塌岸预测方法适用条件进行系统分析的基础上,对较为适宜超高土质岸坡塌岸预测的 两段法”和 库岸结构法”加以改进,提出了对茨哈峡水库土质岸坡进行塌岸预测的较为适用的 三段法”图解模型㊂该塌岸预测方法及研究成果可供类似工程借鉴㊂1 工程概况1.1 工程简介茨哈峡水电站位于青海省兴海县与同德县交界处的茨哈峡峡谷内,是龙羊峡水电站以上㊁海拔3000.00m以下河段(黄河)最大的梯级水电站,正常蓄水位2990.00m,最大坝高257.5m,装机容量2600MW㊂水库为高山峡谷型,坝前水位抬升约240m,回水长75km,库容44.7亿m3㊂1.2 水库基本地质条件概况茨哈峡水库区按地形地貌㊁岸坡特征等特征总体可划分为上游峡谷库段和下游平台库段㊂其中下游平台库段长约39km,两岸顶普遍分布有区域Ⅲ级夷平面平台,前缘高程3140.00~3200.00m,台面宽1~3km,向岸内缓慢抬高,至平台后缘接基岩高山斜坡㊂正常蓄水位高程低于平台前缘150~ 210m,库岸相对高差350~400m,两岸坡度45°~ 60°(局部70°~90°)㊂本库段天然河水位高程为2760.00~2840.00m,蓄水后抬高水位较大,岸坡水文地质条件改变明显,是土质岸坡塌岸预测的重点地段㊂该库段土质岸坡最低分布高程仅约2770.00m,在死水位以下高百米以上,局部可达200m,且水上边坡也较高㊂岸顶为较为平缓的台地,岸坡为近于直立的台阶状峻坡,总体坡度53°~79°,剖面上多呈 台阶状”陡-缓-陡地形,表部小冲沟极为发育㊂构成土质岸坡的土层主要为第四系上更新统河湖相沉积的洪积砂卵砾石层㊂该层天然状态下干燥㊁密实,断面可见多层近水平状钙质胶结或弱泥质胶结层,其内卵砾石磨圆度较好㊂2 常用塌岸预测图解方法及其应用条件对比分析2.1 常用塌岸预测图解方法库岸再造是一个复杂的动力地质过程,受自然条件的复杂性和多变性制约,当前塌岸预测的方法多属于经验性或半经验性[5],目前水库塌岸预测仍主要采用卡丘金法㊁佐洛塔寥夫法㊁两段法及库岸结构法图解预测方法㊂卡丘金(1949年)依据实测的洪㊁枯水变幅带岸坡各岩土层的稳定坡角,通过几何关系,利用图解法求解塌岸宽度的一种方法[6-7]㊂佐洛塔寥夫(1955年)认为波浪力是库岸再造的主要作用力,再造后的岸坡可分为堆积浅滩㊁冲蚀浅滩㊁浅滩外缘陡坡㊁爬升带斜坡及水上岸坡带5段,通过作图得到上述5段岸坡,即为库岸再造的最终岸坡[7]㊂两段法系王跃敏等(2000年)通过大量实地调查㊁研究提出的一种塌岸预测方法㊂该方法认为预测塌岸线由水下稳定岸坡线和水上稳定岸坡线的连线组成,预测塌岸宽度即为水上稳定岸坡线的起点所对应的同高度的原始岸坡点与该线终点间的水平距离[8]㊂水下稳定岸坡线由原河道多年最高洪水位及水下岸坡的稳定坡角确定,水上稳定岸坡线由设计洪水位㊁毛细水上升高度及水上岸坡的稳定坡角确定[9]㊂库岸结构法是刘天翔等(2006年)针对三峡库区冲蚀型和坍塌型库岸提出的塌岸预测方法,其主要原理是根据岸坡各岩土层的冲磨蚀角㊁水下堆积坡角㊁水上稳定坡角,并结合水库设计低㊁高水位来进行预测,也是一种图解㊁类比法[9]㊂2.2 各种塌岸预测图解方法的应用条件对比分析水库蓄水后塌岸宽度的预测成果是否与实际相符,关键在于塌岸预测参数特征值的确定㊂表1对各种塌岸预测图解方法的适用条件及缺陷进行了综合比较㊂3 超高土质岸坡塌岸预测的图解模型选择及模型参数修正研究 图解法预测塌岸范围的关键是预测方法的确定及预测模型控制点(预测起点和正常蓄水位以上影91西北水电㊃2019年㊃第1期===============================================响高度线)和控制角度(各岩土类型水上㊁水下稳定坡角)的选择㊂为此,根据已有库岸塌岸预测方法的对比分析,选择出适合于超高土质岸坡塌岸预测的图解模型,并根据其不同于其它库岸的特点对模型参数进行修正㊂表1 各种塌岸图解预测方法适用条件及缺陷表3.1 预测方法选择卡丘金法㊁佐洛塔寥夫法㊁两段法㊁库岸结构法等现有预测水库塌岸或水库边岸再造范围和规模的方法均有一定的应用基础㊂由于水库塌岸随不同的岸坡结构㊁岩土类型和不同的影响因素将会呈现不同的塌岸变形破坏模式,不同类型的水库㊁不同的塌岸地质条件下的库岸再造过程也是迥异的,上述塌岸预测方法都是前人针对特定研究对象的水库而提出的,均有一定的适用条件,因此直接运用以上方法进行超高坝水库土质岸坡塌岸预测时,结果往往差别很大或理论依据站不住脚㊂为此,在仔细推敲和研究现有的4种塌岸预测图解方法的基础上,结合茨哈峡库岸独有的地质水文特点,选择最适用茨哈峡水库土质岸的塌岸预测图解模型㊂综合分析认为,卡丘金法㊁库岸结构法没有考虑预测起点以下岸坡的稳定性,佐洛塔寥夫法高陡岸坡岸边堆积浅滩㊁堆积特征及堆积系数难以确定㊂两段法虽然没有考虑水动力条件,但充分考虑了库水以下至河床岸坡的变形破坏直至达到稳定,两段法的基本思路比较适合于茨哈峡土质岸坡的塌岸预测,其不足之处是没有考虑库水位变幅带的影响㊂另外茨哈峡水库洪水历史最高水位在低部基岩河槽,而易塌岸高陡土质岸坡高于历史最高水位㊂因此,根据茨哈峡水库的具体特点,需对预测起点进行修正并考虑水位变幅对塌岸的影响㊂3.2 预测起点修正在进行塌岸预测起点确定时,两段法选择历史最高洪水位作为蓄水后预测起点㊂茨哈峡水库易塌岸的岸坡主要为2种结构类型,即土质结构岸坡和土岩混合结构岸坡㊂土质结构岸坡主要分布在各大冲沟,因冲沟历史最高洪水位作用岸坡时间短,未达到水下稳定坡角,因此采用此水位作为预测起点存在预测宽度偏大且不合理的问题㊂综合考虑水库水深㊁悬移质及岸坡塌岸物质的堆积作用及库水位变动对岸坡的影响等,预测起点开始于河水位以上水下稳定坡角与不稳定坡角的交点位置,水库堆积作用对库岸稳定的影响可结合水下稳定坡角选择考虑㊂土岩混合结构岸坡主要分布在主河道,历史最高洪水位远低于基岩面,以历史最高洪水位作为预测起点明显不合理㊂预测起点总体开始于土层与稳定基岩的接触部位,同时土层按水下稳定坡角考虑㊂3.3 库水影响带的修正两段法塌岸预测未考虑库水动力条件影响㊂而水库正常运行过程中库水位是动态的,一般最低至设计死水位,最高至设计洪水位,存在一个库水位变幅带㊂在库水位涨落过程中变幅带岸坡土体干湿交替㊁力学强度变化大,当库水再度消落时,将增加地下水的动水压力,变幅带库岸的稳定性将显著降低,同时变幅带库岸长期受波浪冲刷及侧蚀作用,稳定性进一步恶化㊂最低水位以下库岸,虽然岩土体在库水的长期浸泡下,抗剪强度低,但随库水位上升,地下水位将壅高,地下水位坡降变缓,动水压力降低,暂时有利于库岸稳定㊂可见,库水变幅带岸坡与最低水位以下岸坡所受的水环境影响明显不同,同时库水变幅带为卡丘金法塌岸预测的水下段㊂据此,在茨哈峡水库塌岸预测过程中对两段法进行较大调整㊂将两段法水下段分成2段,即水位变幅带段和最低水位以下段㊂其中水位变幅带段包括下部波浪影响深度和上部波浪影响高度范围,以下为最低水位以下岸坡段㊂02张晖,付建伟,薛会师.深大水库高陡土质库岸塌岸预测图解模型研究===============================================对两段法修正后,进行了茨哈峡土质结构及土岩混合结构岸坡的塌岸预测(见图1)㊂茨哈峡水电站正常蓄水位2990.00m,校核洪水位2994.00m,校核洪水位即为本水库塌岸预测的高水位;水库死水位2980.00m,即为本水库塌岸预测的最低水位;水库区波浪爬高及影响深度经类比分别取1.2m 和3m㊂由图1可见,稳定岸坡线明显分为3段,即水上稳定岸坡线㊁水位变幅带稳定岸坡线及最低水位以下稳定岸坡线㊂图1 茨哈峡水库 三段法”预测塌岸图解3.4 水上(下)稳定坡角选用哈峡水库三段法预测塌岸图解模型需提供水下岸坡稳定坡角㊁水位变幅带岸坡稳定坡角及最低水位以下岸坡稳定坡角3个参数㊂水下岸坡稳定坡角和水上岸坡稳定坡角与两段法相对应,水位变幅带岸坡稳定坡角为卡丘金法水下浅滩冲刷后稳定坡角㊂茨哈峡水库下库段高陡砂砾石土质岸坡分布较多,岸线较长,经历了漫长的地质历史时期,经地质调查目前均为稳定性较好的边坡,水上岸坡稳定坡角经大量剖面实测斜坡坡角统计平均值(53°),并据砂砾石土层的物质组成和结构特征进行工程类比,获得茨哈峡砂砾石土质岸坡塌岸预测的水上岸坡稳定坡角为53°~56°㊂茨哈峡水库主要塌岸的砂砾石层土质岸坡,岸坡坡脚部位,现天然河道平均枯水位㊁河水涨幅带㊁平均洪水位均基本在基岩河槽,现今黄河河水的涨落基本不涉及上部砂砾石层土体岸坡,从而无法统计出茨哈峡土质岸坡水下稳定坡角,因此主要利用试验资料及已运行水库工程类比进行参数取值,同时利用圆弧法搜索计算等获得塌岸预测水下稳定坡角进行佐证,结果为32°~36°㊂水位变幅带岸坡稳定坡角取最小值32°,最低水位以下岸坡稳定坡角取35°~36°㊂4 结 语通过对4种常用塌岸预测方法的适用性的对比分析认为,两段法适用条件及基本思路比较适合于茨哈峡深大水库高陡土质岸坡的塌岸预测㊂结合茨哈峡土质岸坡的独特地质结构及其它方法对两段法塌岸预测起点及库水影响带进行了修正,并提出了茨哈峡水库超高土质岸坡 三段法”预测塌岸图解模型㊂(1)塌岸预测起点修正:两段法选择历史最高洪水位作为蓄水后预测起点㊂茨哈峡水库易塌岸的岸坡主要为2种结构类型,即土质结构岸坡和土岩混合结构岸坡㊂土质结构岸坡预测起点开始于河水位以上水下稳定坡角与不稳定坡角的交点位置㊂土岩混合结构岸坡预测起点开始于土层与稳定基岩的接触部位㊂(2)库水影响带的修正:两段法塌岸预测没有考虑库水动力条件的影响,库水变幅带岸坡与最低水位以下岸坡所受的外部环境的影响明显不同,据此,将茨哈峡水库塌岸预测水下段分成两段,即水位变幅带段和最低水位以下段㊂(3)运用本文提出的 三段法”预测塌岸图解模型,进行了茨哈峡水库土质及土岩混合岸坡塌岸预测,基本符合对本库岸塌岸机理的研究结论,在2016年中国水利水电建设工程咨询有限公司,对‘黄河茨哈峡水电站可行性研究阶段库岸稳定㊁水库塌岸㊁浸没等水库影响区专题报告(咨询稿)“咨询中,得到了专家认可㊂本方法可在类似工程中进行推广应用㊂参考文献:[1] 李智毅,杨裕云.工程地质学概论[M].武汉:中国地质大学出版社,1994:293-296.[2] 张咸恭.专门工程地质学[M].北京:地质出版社,1988:236-240.[3] 张咸恭,王思敬,张倬元,等.中国工程地质学[M].北京:科学出版社,2000:289-291.[4] 彭土标.水力发电工程地质手册[M].北京:中国水利水电出版社,2011:227-234.[5] RA Bagnold.An approach to the sediment transport problem fromgeneral physics[J].US Geology Survey Professional Paper,1966,422(01):231-291.[6] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京,地质出版社,1994:482-488.[7] 汤明高.山区河道型水库塌岸预测评价方法及防治技术研究--以三峡水库为例[D].成都:成都理工大学,2017:88-95.[8] 王跃敏,唐敬华,凌建明.水库坍岸预测方法研究[J].岩土工程学报,2000,22(05):569-571.[9] 刘天翔,许强,黄润秋,等.三峡库区塌岸预测评价方法初步研究[J].成都:成都理工大学学报,2006,33(01):77-83.12西北水电㊃2019年㊃第1期===============================================。
浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题[1]
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四川建筑 第30卷3期 2010.06浅析土质水库岸塌岸预测方法及问题刘 猛1,陈福江2,施春华1(1.四川众望安全环保技术咨询有限公司,四川成都610000;2.西南交通大学,四川成都610031) 【摘 要】 水库塌岸会带来一系列危害。
传统的水库塌岸预测方法很多,有定性分析方法也有定量分析方法,各有特点,但是它们同样存在着缺陷。
故总结各种土质水库岸塌岸预测方法,分析各自的优缺点。
并介绍了一种新的方法,对土质水库岸塌岸的预测有一定的指导意义。
【关键词】 土质水库岸; 塌岸; 预测方法; 问题【中图分类号】 P 642.21【文献标识码】 A [收稿日期]2009-08-10[作者简介]刘猛,高级工程师,注册安全评价师,长期从事水动力原理、机制及安全评价工作;陈福江,在读博士研究生;施春华,注册安全评价师。
1 水库塌岸的主要危害水库蓄水常常引起一些工程地质问题,塌岸是其中之一。
库岸在自然营力作用下总是在不断改变着,波浪和岸流一方面冲击或磨蚀着边岸,另一方面又将冲蚀下来的物质或其它来源的泥沙搬运至某些岸坡堆积起来,这两方面的作用可引起库岸的进退,改变着水下岸坡的坡度和深浅[1]。
水库蓄水后,由于水位抬高,破坏了原有的平衡状态,库岸周边的坡地,受到水的浸湿及风浪、水流的冲蚀作用,发生坍塌,这就是水库塌岸。
随着时间的延长,库岸不断的坍塌破坏,库岸线也逐渐后退,直到达到新的平衡状态为止。
这一过程称为水库的库岸再造[2]。
水库塌岸所造成的危害主要表现为:(1)坍塌后,大量岩土体滑进库内,产生附加淤积,减少了有效库容,对库容较小的水库影响较明显;(2)进坝的大体积滑坍塌体急速跌入水中,产生巨大的涌浪,对大坝造成冲击荷载,漫坝水体将威胁下游建筑物的稳定;(3)坍塌使库边大片的农田、村镇、工矿企业、道路、铁路破坏,大量滩地坍失;(4)坍塌体可堵塞引水建筑物进水口,支流的大规模崩滑体可堵塞河道,造成断流断航;(5)坍塌也可引起河势的改变[3],特别是对于库区上游段蜿蜒型河段,坍塌常引起主流易位,使港口航道不能正常运用,容易造成海事;(6)库岸坍塌破坏了原始岸坡的自然平衡,常常诱发大面积库岸滑坡、崩塌;(7)坍塌还可对坝下游河道的淤积产生不利影响[4]。