基于GIS的嘶马河段河床演变分析及岸坡稳定预测

基于非饱和土渗流和强度理论的三维边坡稳定分析王桂生;常星;韩福涛【摘要】在边坡稳定分析中,进行三维稳定分析时通常都是采用饱和土强度理论,事实上地下水位以上的非饱和区的基质吸力会影响边坡稳定的安全系数,所以有必要基于非饱和土强度理论进行边坡稳定性分析.因此,基于非饱和土强度理论,并结合三维简化Bishop法思想推导了三维非饱和边坡稳定安全系数公式来评价边坡稳定性,并编制了相应的程序.最后,基于所提方法对嘶马河道岸坡的稳定性进行了评价,结果表明利用非饱和强度理论的岸坡安全性能比利用饱和强度理论的安全性有所提高,能更客观地对岸坡稳定进行评价.%In the slope stability analysis,the strength theory of saturated soil was commonly adopted in three-dimensional slope stability analysis,but in fact the effect of matric suction in unsaturated zone could not be ignored,so it is necessary to adopt the strength theory of unsaturated soil for slope stabilityanalysis.Therefore,based on the strength theory of unsaturated soil and thought of three-dimensional simplified Bishop's method,a new formula of safety factor was deduced to evaluate slope stability and corresponding program was developed.Finally,the slope stability of Sima reach in Yangtze river was analyzed using the proposed method,the results indicated that the safety factor was increased based on strength theory of unsaturated soil compared to strength theory of saturated soil and it was more reasonable to evaluate slope stability by the proposed method.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2017(015)001【总页数】5页(P199-203)【关键词】非饱和土强度理论;三维简化Bishop法;三维稳定分析【作者】王桂生;常星;韩福涛【作者单位】中水淮河规划设计研究有限公司,合肥230061;中水淮河规划设计研究有限公司,合肥230061;中水淮河规划设计研究有限公司,合肥230061【正文语种】中文【中图分类】U416目前在边坡稳定性分析中，极限平衡分析的二维条分法因其方法简单且计算精度也符合工程要求，一直以来被广泛应用。

长江江苏河段嘶马弯道崩岸与护岸研究魏延文,李百连摘要:在总结前人研究的基础上,对长江江苏河段嘶马弯道来水来沙、河床边界组成、弯道横向环流情况下的水沙运动和河床演变进行分析,探讨了嘶马弯道崩岸坍江的原因、特点和工程防护措施.对弯道的稳定性运用钱宁公式进行了计算分析研究. 结合嘶马河段护岸工程实践,对丁坝、沉排、平顺抛石等护岸形式进行总结比较,探求最佳护岸类型,进一步对长江扬中河段特别是嘶马弯道作出系统的整治规划.关键词:长江;嘶马弯道;崩岸与护岸;研究1 嘶马河段的河床形态和水沙运动浅析嘶马弯道位于长江下游、扬中河段的上游. 上游承接镇扬河段的谏壁—大港弯道,下游与泰兴水道相连接,是典型的弯曲分汊型陡弯河道,在长江中下游颇为有名. 弯道的曲率半径为2. 9 km 左右. 弯道进口受五峰山节点的控制和马鞍矶到五峰山长4 km多导流岸壁的影响,动能高度集中,挑流后直冲长江北岸. 从三江营附近向下,主流线全部贴向北岸,直至泰兴境内的高港方转折向南. 整个嘶马弯道自三江营至扬湾全长约14 km ,其江面由宽转窄.图1 长江嘶马湾道河势变化示意图嘶马河段内还存在着长4500m、最大宽度1050m、面积约3. 1 km2 的落成洲,把长江分成左右两汊. 左汊为主汊,江面宽窄不一,杜家圩处最窄仅1.4km 宽,向下游逐渐扩展,河段平均宽约2070m. 据1984年5月测图,凹岸深槽的最深点为- 52.7m(黄海标高,下同) ,在东一号丁坝前. 次年5 月测图,深潭被分成两个,一个在西-东一号坝前,另一个在东二号坝下,最深点达-54.7m.图2 典型弯道泥沙输移特性据现有资料分析,嘶马弯道形成至今有190 年的历史,在弯道的水流动力条件下,同时受淮水下泄和潮汐的影响,弯道不断发育,沿着“凹岸越凹,凸岸越凸,曲率半径日益缩小”的方向演变,其曲率半径仅为3～4km.100多年江岸已崩退1.5km左右,最大崩塌达到2.2km.关于弯道水流运动与底沙运动的关系,曾庆华进行了长期深入的研究,其研究成果如图2 所示. 同时国内外许多学者的研究还表明,在天然的河弯情况下,底沙运动轨迹存在着分歧,当离开凹岸的泥沙在尚未到达对岸之前,就已出弯段,带过过渡段,在受下一个弯道相反方向环流的影响下,才能在下一个弯道的凸岸沉积下来. 只是在河弯的曲率半径很小而且弯角较大的陡弯情况,横向环流强,底部的旋度大,一部分离开凹岸上段的泥沙才能推移到对面的凸岸沉积下来.对于河弯中的悬沙运动,张洪武等做了细致的研究. 悬移质运动与螺旋流的关系也是非常密切的. 螺旋流将表层含沙较少而粒径较细的水体带到凹岸,并折向河底攫取泥沙,而后将这些含沙较多而粒径较粗的水体带向凸岸边滩,形成横向输沙不平衡(见图3) . 横向输沙的不平衡,将使含沙较多的水体和较粗的泥沙集中靠近凸岸,含沙量沿水深分布更不均匀;而凹岸附近含沙较少且泥沙较细,含沙量分布较为均匀. 河弯中垂线上不同深度的悬沙,因各点旋度的不同而取不同的运动轨迹,呈现上层转向凹岸、底层转向凸岸的特有图形. 从平面上看为扇形展开,展开的范围一方面取决于螺旋的旋度,另一方面它又预示着悬沙淤积的部位是不同的,达到凸岸的上下前后都有差异,且能看出粒度上的分选现象. 然而应该引起特别注意的是,在天然河弯情况下,泥沙输移多见于同岸转移. 在螺旋流的作用下,凹岸冲刷下来的底沙总是转移到凸岸,由此形成床面上的横向底坡,且又转而影响泥沙的运移.图3 凹岸冲刷机理示意图如图2 所示,在弯道进口段,水流向凸岸方向转移,但因有底沙补给,凸岸不会造成很大的冲刷坑. 当进入弯道后,在环流的作用下,泥沙向凸岸部分(C) 区集中,这里水面纵比降小、流速低,形成底沙的大量淤积,其形式呈镰刀状,镰刀形边滩的下游内侧存在一个底沙不进入的 (D) 区. (C′) 区是凸岸沙嘴的边缘,这里大部分泥沙是过境的,但也有淤积,当凸岸边滩形成后,来自上游的泥沙就沿着这一边缘运动. 边滩不断发展,水流动力轴线就不断地外延,水流动力轴线逼近凹岸,在顶弯以下形成最大的冲刷区. 弯道出口以下的水面纵比降很大,相应的流速仍然较大,但因有来自上游凹岸冲刷下来的泥沙及来自 (C′) 区过境泥沙的补给,这里将会出现淤积. 上述水流动力轴线亦名为主流线. 诚然知道了纵向流速分布后,自然能够了解水流动力轴线的变化特征. 即主流一般在弯道进口段甚至弯道上游的过度段靠近凸岸,进入弯道后,主流则逐渐向凹岸过渡到顶弯以下靠近凹岸,自此以下相当长的距离内,仍靠向凹岸. 主流最初逼近凹岸的部分亦即“顶冲点”,该位置对河岸崩坍和护岸以及工程设计十分重要. 主流线尚随流量而变化,因水量大小影响惯性的大小,进而引起主流线曲率半径的大小有所变动,即大水时“居中”、小水时“傍岸”.并且与此相应,水流对凹岸的顶冲点也随之变为大水“下挫”、小水“上提”的状况.总之,在弯道进口段的凹岸及出口段的凸岸,将有可能发生水流分离现象,此分离区中出现漩涡,流况更为紊乱,因而分流增加能量损失,这些都是导致河岸崩坍的本质所在,特别是大规模的窝崩与这种紊动性很强的漩涡流有很大关系.弯道水流损失的主要表现为: (a) 环流使水流的内摩擦增加; (b) 环流使床面剪切力增加; (c) 急弯处由于水流受挤压和形成漩涡造成能量损失;(d) 纵向流速沿河宽及水深改变及部分能量消耗于环流. 国内外不少学者所做过的环流强度计算,近底层环流强度为近表层的将近4 倍. 弯道环流的纵向发展,考查主流线附近的水流可知,在顶冲点附近环流强度达到最大值,且出口段的环流强度大于进口段的环流强度.关于凹岸冲刷机理如图3 所示, 凹岸冲刷的前强弱与切应力的关系是纵向切应力分布最大值所在处冲刷最强烈. 故如上所述,弯道凹岸冲刷最强的部位处于此点及其附近.按上所述可知,在近壁处凹岸漩窝回转方向向上,其动力作用将引起滞点以上部位的淘刷(即上淘) ;而该处主漩涡回转方向向下,其动力作用将引起滞点以下部位的淘刷(即下淘) ;此外,近壁处纵向流速分布最大值位置与滞点相对应. 上述3 种作用叠加在一起,造成滞点及其附近的严重冲刷,冲刷后的岸坡形状则成抛物形.2 嘶马河段的崩岸与护岸嘶马河段崩岸剧烈,历史较长. 据有关资料,1954 年特大洪水以后,崩岸更加显著,40 多年来,崩岸位置从三江营河口开始,到嘶马河口以下1 km 处,全长约8 km ,崩岸强度见表1. 表1 中将全部嘶马弯道分为3段,以杜家圩和嘶马河口为3 段的分界点. 从时间上看,在上段内,以1959～1966 年期间崩岸强度最大,中段以1966～1969 年期间崩岸强度最大,下段以1969～1976 年期间崩岸强度最大,可见崩岸在向下发展;从时空分布看,1969～1998 年期间,以下段崩岸强度最大. 可见1959 年强烈崩岸区已不在上段,并逐渐向下游发展. 70 年代中期至80 年代中期,上下两段的年崩率绝对值较小,这是因为修建了丁坝以后,岸线没有大幅后退之故. 总之,嘶马弯道崩岸历史悠久;1959 年后,强崩地段是在杜家圩下游,1969 年以后强崩地段是在嘶马河口以下;强崩地段随着时间向下游移动. 1984 年东一号坝与西一号坝之间发生了历史上罕见的特大崩坍(见图4 ,5) ,83 h 之内坍失陆地11. 5 万m2 ,失去不少厂房和房屋;1985 年东二、西五、西七诸坝又频临出险,危及主要公路. 南京水利科学研究院河港研究所李昌华、孙梅秀两位教授在南京河段江岸崩窝和八卦洲控制工程的试验研究中,所拍照片明显可见在崩窝前相应岸边前沿多先发生淘刷,并且被淘刷形成顺岸深槽逐渐向岸契入,当土体结构承受不住自身的重量时,土体发生崩落;崩岸土体每次成快状崩落,窝崩土体往往为左、右、中依次交替崩落,不断地向纵横发展. 这一点正如上面所叙述,陈引川研究的长江下游1984 年嘶马现表1 嘶马河段的崩岸情况场崩窝雷同(仍见图4 ,5) ,可见模型试验中的窝崩过程和天然窝崩很相像. 据有关资料统计,1979～1991 年嘶马河口以东大幅度后退250～280 m ,与此相应,弯道对岸凸岸边滩淤宽300～650 m. 按南京水文实验站1985 年资料分析,嘶马弯道的崩坍主要与原杜家圩上游水下土埂被冲失、主流向下游发展有关. 1991～1995年期间,上游过渡段水下地形有新的变化. 出五峰山后主流右偏,深槽向左右两侧扩展. 三江营下游长约1.8km 处仍有坍岸,嘶马弯道东三坝上游部分江岸线后退受到抑制,水下地形变化幅度减缓.西七坝附近仍深达60m,并向下游扩大到西五坝附近,嘶马河口以上深槽仍然向岸边逼近.图4 嘶马河段崩前水下地形图图5 窝崩过程示意图1970 年嘶马镇前大坍后,对嘶马弯道实施护岸整治,至今已将近30 年,成效较为显著. 其护岸整治工程可分为4 个阶段:a. 第一阶段(1970～1973 年) 守点固线护岸. 共修建丁坝9 座、守嘴一座,除三座砌石坝外其余均为土体与砌石混合坝,坝长一般为60m左右,坝距均在300m 以上,最大坝距达600m.b. 第二阶段(1974～1983 年) 围绕守坝固点护岸,加固坝身. 此地段着重在丁坝前沿和两侧采用柴排和抛石加固坝身.c. 第三阶段(1984～1990 年) 开始平顺抛石护岸. 弯顶下侧西二至东三坝抛护至深槽边,弯顶向上抛护至极易变化的- 15m(吴淞基面) 线以下,初步控制了坍势.d. 第四阶段(1991 年以后) 节点控制平抛加固护岸. 1991 年开始,按总体规划实施节点整治工程. 前期重点加固坝区间已抛地段,使抛石外缘大部分接近于深槽边,后期计划顶冲点下延伸,扩大护岸范围.嘶马段护岸整治工程实施近30 年来,基本控制了最严重的弯顶部坍势,达到了抑制弯道发育、促进河势好转的目的. 近30 年来长江嘶马段治坍工程的经验表明,护岸整治需把握下述基本原则(a) 规划的科学性. 有一个科学的规划作指导,并与岸线的开发利用相结合.(b) 工程的整体性. 若工程整体性强,则抗拒水流冲刷、控制河势变化的能力即强,护岸效果越佳,投资亦省.(c) 整治的连续性. 冲击平原上自然河流演变剧烈,河势与护岸工程又有相互作用. 按规划重点,延续实施;护岸工程发现抛区有破坏时需经常进行加固,以巩固护岸效果.嘶马弯道系一单向发展的陡弯河道. 护岸之初先护弯顶部,对控制全弯道河势尚属正确. 80 年代后,嘶马丁坝区连续发生大面积坍江,故对河床演变原因和护岸效果进行分析研究. 从1985 年起,逐步在嘶马弯道形成了一个“丁坝加平抛”的整体防护系统,取得了显著效果. 嘶马弯道在实现平顺护岸后,基本河势没有发生大的变化. 可以初步论定,弯顶部位的已护工程和河势变化基本处于相对稳定状态. 此外,位于杜家圩附近有两个抗冲性能较强的水下土埂,好似两个挑流丁坝. 在近30 年的演变过程中,土埂顶以水流漫过埂顶后,形成跌水,冲刷土埂下游,形成冲刷坑亦是消能作用,水流虽能冲刷下游江岸,但其强度较弱. 因为土埂随缩窄河宽,使水流单宽流量增大,因而加强了水流对下游的冲刷,淘刷其下游江岸下层的粉细沙土层,然后造成崩岸.3 结语和建议通过对长江嘶马弯道的河床形态、水沙运动特性、河床演变规律及其崩岸防护等方面的分析研究,有以下初步认识:a. 长江嘶马弯道处于扬中河段的弯顶部位,弯曲半径仅3～4 km ,受上游五峰山的挑流顶冲而出现严重崩岸. 多年来崩退严重的是其下段,即嘶马河口以下河段.b. 嘶马河段崩岸系由其弯道河床边界和水流特性所决定的. 弯道环流引起的横向输沙不平衡,致使凹岸冲蚀和凸岸淤积.c. 水流是崩岸的动力因素. 弯道中强大的底部水流在凹岸特别是顶冲点部位产生强烈的紊动,使之发生最严重的窝崩.d. 土质抗冲条件差亦是嘶马弯道崩岸发展的原因之一. 该河段属全新松散的河床沉积物. 表层(1～2m) 壤土、下层粉沙和细土,在江岸受强劲的水流顶冲后,则出现严重的崩岸.e. 嘶马弯道实施平顺抛石护岸后,基本河势未再发生大的变化. 可以初步论定,弯顶部位的已护工程和河势变化现基本处于相对稳定状态,惟弯顶护岸区下段的坍势甚于上段. 下段受已护工程影响,顶冲点下移,河床深泓自80 年代以来连续冲深北移. 1988 年后该段年年有崩坍发生,未来一段时期内下段为崩坍主要发生地段,以后仍有下移趋势.在战胜1998 年长江全流域型特大洪水后,在落实江堤达标包括坍江监测监控和预报非工程性措施的同时,应进一步对整个扬中河段进行整治规划,特别注意保持良好的河势.参考文献:[1] 钱宁, 张仁, 周志德. 河床演变学[M] . 北京:北京科学出版社,1989.156～180 ,370～371.[2] 王平义. 弯曲河道动力学[M] . 四川:成都科技大学出版社,1995. 125～140.[3] 杭学军. 嘶马护岸整治的回顾与思考[J].江苏水利,1996(6): 52～53 ,57.本篇文章选自《河海大学学报》2002年第1期。

基于HEC-RAS的岸坡水力稳定性分析及滨水带修复措施范春萌【摘要】增强岸坡稳定性是河道抗洪工程的重点,也是城区河道滨水带修复的重要环节.本文通过HEC-RAS水力模型分析,发现大凌河东河1号橡胶坝所在河段的岸坡流速较大、抗剪切力较低,难以抵挡50年一遇洪水冲击,对城区安全构成隐患.为此,采用了植物扦插、生态土石笼以及柱石结合护岸等综合性的滨水带修复措施,对提升该河段岸坡抗洪标准、改善岸坡湿地多样性以及边滩景观起到了积极作用.【期刊名称】《中国水能及电气化》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】5页(P38-42)【关键词】HEC-RAS水力模型;岸坡稳定;修复措施【作者】范春萌【作者单位】凌源市凌河城区建设管理办公室,辽宁凌源 122500【正文语种】中文【中图分类】TV861水资源是生产、生活不可或缺的资源[1]。

然而，对城区河流而言，由于城市地面硬化率很高，降水大量汇集到河道中，从而对岸坡造成较大冲击。

尤其是处于温带季风气候带的地区，降水季节变化大，枯水期时，岸坡裸露，容易受到人类活动破坏；汛期来临时，河水迅速上涨，流速急剧增加，对岸坡浸泡、冲刷作用加剧；洪水退却时，由于岸坡内外水压变化不平衡，会对岸坡土体带来塌陷破坏。

因此，必须十分重视城区河道岸坡稳定性研究，并根据具体坡度、土体及植被条件制定综合性修复方案[2]。

本文运用HEC-RAS水力模型，以辽宁大凌河东河1号橡胶坝所在河段为例，对其边坡稳定性状态进行分析，并采用综合性滨水带修复措施，对增加岸坡稳定性、强化抗洪功能、改善滨水带生物多样性及湿地景观起到了积极作用。

凌源市大凌河东河治理工程第一标段东河1号橡胶坝(0+800)及湖区防渗工程，位于城区东河小铁桥附近河心桩号0+800处，橡胶坝工程等别为Ⅲ等，建筑物级别为3级，设计坝顶高程385.20m。

坝橡胶坝全长80m，坝袋高2m，其左侧设泵房、控制室及供水井。

橡胶坝上游设钢筋混凝土防渗铺盖，顺水流向长10m，底板顺水流长7.50m，厚度1m，下游设消力池长13.70m，厚度0.50m，消力池下游设石笼海漫长10m和抛石防冲槽长6m，石笼海漫厚0.60m，抛石防冲槽深1.40m。

基于奇异谱分析的滑坡变形预测王鸣;许胜才;易武【摘要】以三峡库区某滑坡GPS位移监测时间序列为例,采用奇异谱分析对原始序列进行趋势项分离,得到有效分量,并建立二阶差分-指数平滑预测模型.结果显示,采用奇异谱分析处理序列预测的误差平方和(SSE)为385.23,平均绝对误差(MAE)为7.50,均方误差(MSE)为3.93,平均绝对百分比误差(MAPE)为3.44％,均方百分比误差(MSPE)为1.79％,5项指标相对未处理序列预测结果全面占优.可见,奇异谱分析为滑坡变形时间序列的预测提供了一种有效的预处理方法.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2018(044)008【总页数】4页(P28-30,43)【关键词】滑坡;变形;预测模型;奇异谱分析【作者】王鸣;许胜才;易武【作者单位】贺州学院建筑工程学院,广西贺州542800;贺州学院建筑工程学院,广西贺州542800;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】P6420 引言滑坡对资源环境极具破坏性，而且威胁人类生命财产安全，因此开展滑坡灾害的预测预报研究已成为当下的热点和难点问题，具有重要的理论和实际意义。

当然，滑坡预测预报的最理想的目标是灾害的临滑时间预报，但临滑时间预报一般以滑坡的动态实时监测信息为基础，如反映滑体自身运动状况的位移变化信息，就当前监测手段和国内外研究特点来看，主要以滑坡位移变化信息作为临滑状态信息预测的切入点[1-3]。

GPS监测是当前滑坡位移变化监测的主流手段，但由于各种各样的误差及传播系统的缺陷，或多或少都会对监测的精度产生影响，进而影响滑坡变形的预测预报效果。

因此，有效进行监测数据的前期处理，减少误差影响，直接关系到变形预测值的准确性。

奇异谱分析(SSA)是在Karhumen-Loeve分解理论的基础上发展起来的，是一种广义功率谱分析方法，采用时域性的频域特征分析方式对信号进行描述和识别，能够稳定强化和识别周期信号。

基于RS与GIS的黄河下游河势演变分析李云驹;王志飞;马浩录;许建初;周江【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2009(031)004【摘要】利用黄河下游多年的遥感影像及水文资料,在GIS平台的支持下,通过黄河水面、河心滩、主流线、低滩、控导工程等信息的提取,对12年来黄河下游河势演变的特点进行了研究和分析,并对近年来黄河下游河道治理的效果进行了综合评价.研究结果表明:黄河下游游荡型河段缩短;主流线摆动幅度减小,主流线长度增加,曲率增大;主槽的面积大幅度减小,中水河槽平均宽度显著减小.【总页数】2页(P23-23,26)【作者】李云驹;王志飞;马浩录;许建初;周江【作者单位】中国科学院,昆明植物所,云南,昆明,650204;昆明市松华坝水库管理处,云南,昆明,650206;黄河水利委员会,信息中心,河南,郑州,450003;中国科学院,昆明植物所,云南,昆明,650204;黄河水利委员会,信息中心,河南,郑州,450003【正文语种】中文【中图分类】TV85;TV882.1【相关文献】1.基于GIS与RS的北京城市空间增长及其形态演变分析 [J], 丛晓男;刘治彦2.基于RS和GIS的甘南县2006—2016年\r植被覆盖度时空演变分析 [J], GONG Wen-feng;CAO Kai-hua;ZHOU Ying3.基于RS和GIS的重庆市忠县土壤侵蚀时空演变分析 [J], 刘倩楠;郭善昕;姜小砾;王琎;陈劲松4.基于RS+GIS的粤港澳大湾区水土流失时空演变分析 [J], 廖小龙;姜欣彤;李金明;于百顺5.基于遥感的黄河下游九堡至大张庄河段河势演变分析 [J], 张向;李军华;江恩慧;张向萍;许琳娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于GIS的库区岸坡稳定性评价系统设计李运胜;张发明;安如;黄宇;梁欣【摘要】针对水库建设过程中极易发生的库岸塌岸、滑坡等地质灾害,提出了适当的评价指标并确定了权重和隶属度,采用模糊评价方法对库岸塌岸、滑坡等地质灾害进行了稳定性评价.基于ArcGIS平台的AE组件,采用Visual Studio 2008开发语言C#构建了库岸稳定性评价系统,实现了库区基础地质信息的显示、浏览和库岸塌岸、滑坡等地质灾害的分析评价功能.%This paper proposes appropriate evaluation indicators and determines weight and membership degree in order to address easily-happened geological disasters such as reservoir bank slump and landslide during the reservoir construction.The paper adopts fuzzy assessment method to conduct stability evaluation on the geological disasters such as reservoir bank slump and landslide.The stability evaluation system is developed and constructed adopting the AE component based on ArcGIS platform and Visual Studio 2008 development language C#,realizing the display and viewing of fundamental geological data in the reservoir area,and the analysis and evaluation of geological disasters such as reservoir bank slump and landslide.【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(014)003【总页数】5页(P362-366)【关键词】库岸稳定性;模糊评价;GIS;设计【作者】李运胜;张发明;安如;黄宇;梁欣【作者单位】河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;广西水利电力勘测设计研究院,广西南宁530023;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV221.2;P642随着我国水利事业的发展，库区的地质灾害，尤其是库水位变动时，库岸稳定性问题日益凸显［1-2］．建立有效的库区库岸稳定性评价体系，有助于确定在水库建设过程中可能发生的塌岸等地质灾害，以便提前制定防治措施．GIS(Geographic Information System，简称GIS)即地理信息系统，是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，它是以测绘测量为基础，以数据库作为数据存储和使用的数据源，以计算机编程为平台的空间分析即时技术［3］．随着计算机的发展及系统分析方法的广泛运用，地理信息系统作为融合了信息科学、计算机科学、现代地理学、测绘遥感学、空间科学等多学科的方法，在国内外地质灾害分析评价中得到了空前的发展［4］，这也使建立基于GIS的库区岸坡稳定性评价系统成为可能．Carrara等［5-6］基于GIS对系统滑坡进行了多要素统计分析研究;Mark［7］利用GIS对1 500个浅层滑坡展开了研究，分析了浅层滑坡的频度与地形的关系;Lee S等［8-9］利用GIS与遥感图像结合，使用逻辑回归和神经网络等方法，对影响滑坡稳定性的因子进行了统计分析，评价了滑坡的易发性;戴福初等［10］以香港大屿山作为研究区域，基于GIS技术对滑坡发生区域进行了地形自动识别，对滑坡的风险性展开了评价研究．本次研究利用GIS平台的二次开发与模糊评价相结合的方法，对水库塌岸、滑坡等灾害的危险性进行分析评价．1 水库库区岸坡稳定性评价体系建设水库库岸失稳问题主要是指库岸塌岸、滑坡等，随着水库蓄水位的抬升，库岸的稳定性将受到直接的影响．库岸的稳定性会威胁到水库运行和库区人民的生命财产安全，因此采用合理的方法对库岸稳定性进行评价显得十分有意义．1．1 岸坡稳定性评价方法体系的确定岸坡稳定性评价方法体系由构建评价指标体系、确定指标权重系数、资料的获取方法及归一化处理、评价方法与模型构建等组成［11］．1．1．1 指标权重的确定影响岸坡稳定性的因素有很多，考虑到一些因素获得的复杂性以及部分信息潜在的重叠性，很难将所有的影响因素均考虑在内．选取适当的评价指标作为评价集U={u1，u2，…，um}显得很重要．在总结了前人［11-12］的一些评价体系后，综合考虑本次研究中水电站库区的实际情况，取地层岩性、构造影响、岸坡结构类型、岸坡形态、坡度、坡高、水库蓄水影响、植被覆盖度等影响因子作为评价指标．关于各影响因子在岸坡稳定性评价中权重的确定，采用层次分析法［8］来量化评价．其基本步骤可分为:1)构造判断矩阵T，见表1(其中:Ui(i=1，2，…，n)为评价指标;uij(i，j=1，2，…，n)为根据评价因子间相对重要程度的评价打分)．表1 判断矩阵的形式Tab．1 Form of judgment matrixU1U2U3…UnU1u11u12u13...u1n U2u21u22u23 (2)U3u31u32u33…u3nUnun1un2un3…unn2)计算重要性排序．根据判断矩阵T求解其对应最大特征根的特征向量，归一化处理得到矩阵W，其中W的元素值为同一层次因素相对于上一层次某因素相对重要性排序的权重．首先将判断矩阵每一列归一化:每一列经正规化的判断矩阵按行相加，得到，再对其进行正规化处理:式中，依次所得到的A=(a1，a2，…，am)T即为所求特征向量．计算判断矩阵的最大特征根λmax:其中:(TA)i为向量TA的第i个元素．3)合理性检验．对于层次分析法的结果还要进行检验，如果误差较大，还需要根据专家意见，对判断矩阵的元素取值进行调整．1．1．2 资料的归一化处理一般的基础资料并不能直接用于岸坡的稳定性评价中，在确定了影响因子的权重并获取基础资料后，还需要对资料进行归一化处理．本文根据每个评价指标对岸坡稳定性影响的程度，将其划分为4个等级，分别为稳定、基本稳定、稳定性较差和稳定性差，并根据经验给4个等级赋分．1．1．3 评价方法与模型的构建国内外学者已经提出了很多岸坡稳定性的评价方法，主要分为数值计算和以模糊评价为代表的非线性理论方法．模糊数学能够对大量的资料进行判别和提取，为了避免专家打分法的主观性，本文将所得的指标权重向量引入模糊评价方法:其中:A为模糊权重向量;R为单因素模糊关系矩阵;·为某种计算，本文中为“×”计算．得到的评价结果B根据最大隶属度原则［14］评价岸坡的稳定性情况，使结果更具真实性和现实意义．1．2 基于GIS的岸坡稳定性评价系统构建本系统基于ArcGIS组件ArcEngine 9．3以及数据库Access 2007，采用Visual Studio 2008开发语言C#进行开发．基于AE开发组件，采用面向对象的开发思想，系统可以集成众多的功能，比如显示功能、栅格空间分析功能、矢量分析功能、数据提取、空间开发、逻辑运算等［15］．根据前期基础地质资料整理库区岩性分布图、岸坡结构分布图等专题图，并根据等高线生成库区DEM，由此计算生成库区坡度图和坡向图等．通过对专题图中影响因子的自动提取和其他影响因素评分结果的输入对库区岸坡稳定性进行模糊评价，进而对库区岸坡的稳定性进行分级，并在图中区别显示．岸坡稳定性评价的具体设计思路见图1．本次研究将1 10 000的库区地质图和同比例的数字化地图作为相关属性提取的底图．由地质图和相关地质资料可以制作岩性分布图并分析划定岸坡结构分界线，生成分别以反向坡、块状坡、斜切坡、横向坡、近水平岩层、顺向坡和松散岸坡为主的岸坡结构分区图．利用库区DEM作坡向分布图，其中，根据评价指标，坡度以15°，30°和45°作为分界值．岸坡的高度可以直接根据等高线进行分区，得到研究区范围内的坡高分布图．2 工程实例图1 岸坡稳定性评价的设计思路Fig．1 Design of embankments stability assessment某水电工程库区地貌属于滇西纵谷山原区之永平-思茅中山峡谷亚区范畴，总体地势北高南低．库区澜沧江干流河谷除局部河段较开阔外，两岸山坡坡度一般为30°～40°，局部大于45°，在1 200 m高程以下多为“V”型谷．库区沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类都有出露．在花岗岩大面积出露的库岸，覆盖层及全、强风化岩层深厚，在地表径流、向源侵蚀和侧蚀的作用下，极易形成冲沟．玄武岩地区植被较好，风化相对较浅，冲沟不是很发育．石英砂岩出露地区基岩多裸露，岸坡结构较完整．变质岩地区片理走向多与河谷一致，局部地段出现有斜向-横向谷．在岸坡、冲沟、阶地等地带分布着冲洪积层、残积层．在水库蓄水后库水位变动的影响下，将可能产生不同程度的失稳与再造，对居民点、航运交通、水库运行等可能产生不利的影响．库区岸坡稳定性模糊评价的相关指标及其权重、赋分和对应隶属度见表2．表2 评价指标体系及其归一化处理和隶属度Tab．2 Evaluation index system and its normalized and membership degree评价指标权重属性情况赋分隶属度稳定基本稳定稳定性较差稳定性差90 0．8 0．2 0 0中厚层砂砾岩，泥岩80 0．3 0．5 0．2 0强风化花岗岩，变质岩 65 0 0．3 0．5 0．2散体状岩性组合，冲洪积岸坡 45 0 0 0．2 0．8反向坡，块状坡 90 0．7 0．3 0 0岸坡结构0．269 3 斜切坡，横向坡，近水平岩层 80 0．1 0．7 0．2 0顺向坡 70 0 0．2 0．5 0．3松散岸坡 45 0 0 0．3 0．7厚层灰岩，新鲜花岗岩岩性 0．269 3坡度 0．042 8小于15° 90 0．8 0．2 0 0 15°～30°(含30°) 80 0．1 0．7 0．2 0 30°～45°(包含45°) 60 0 0．1 0．7 0．2大于45° 40 0 0 0．2 0．8库水位0．121 9蓄水后，岸坡整体被淹没或库水位在坡脚以下 90 0．8 0．2 0 0蓄水后，原岸坡 1/3 被淹没 80 0．2 0．6 0．2 0蓄水后，原岸坡1/3 ～2/3 被淹没 60 0 0．4 0．4 0．2蓄水后，原岸坡2/3 ～1 被淹没 40 0 0．1 0．3 0．6岸坡形态0．077 0凹(曲率:κ≤ －π/6) 90 0．8 0．2 0 0平直(曲率:－π/6＜κ≤π/6) 80 0．1 0．6 0．3 0微凸(曲率:π/6 ＜κ≤π/3) 60 0 0．1 0．6 0．3凸(曲率:κ ＞π/3) 40 0 0 0．2 0．8构造影响 0．055 0构造线走向与库岸线走向相交，夹角大于60° 90 0．7 0．3 0．0 0构造线走向与库岸线走向相交，夹角45°～60° 80 0．1 0．6 0．2 0．1构造线走向与库岸线走向相交，夹角30°～45° 65 0 0．1 0．6 0．3构造线走向与库岸线走向相交，夹角小于30° 40 0 0 0．2 0．8坡顶高程 0．043 0＜672．5 m 90 0．7 0．3 0 0 672．5 ～765 m 75 0．1 0．6 0．3 0 765 ～812 m 60 0 0．1 0．6 0．3＞812 m 45 0 0 0．3 0．7发育植被0．043 0 90 0．7 0．3 0 0中等发育 75 0．1 0．5 0．3 0．1一般发育 60 0 0．3 0．6 0．1不发育40 0 0．1 0．2 0．7本次岸坡稳定性评价以近坝库段为研究对象，其效果图见图2．根据库区近坝库段的等高线生成的DEM见图3，通过调用ArcGIS中的坡度分析方法，由DEM生成坡度分布图(图4)．按照精度要求及评价指标的情况，将库岸划分为不同的单元，分别进行单独的稳定性评价．本系统中，单元划分遵循的原则主要有单元长度不得大于2．5 km;有滑坡、泥石流等灾害的重点地段单独成为一个单位;地质条件变化较大的地段，因地制宜划分单元．图5为库岸单元稳定性评价分析窗口，影响因子的评分分别通过调用成果图中计算单元的属性值和手动输入，进而对岸坡进行稳定性评价．图6为近坝库段岸坡的稳定性评价成果．图2 近坝库段效果Fig．2 Effect of near dam图3 近坝库段DEMFig．3 DEM of near dam图4 近坝库岸坡度分布Fig．4 Distribution of near dam reservoir bank slope 3 结论1)确定了库区岸坡稳定性评价体系，并运用层次分析法确定了各评价指标的权重系数，根据模糊评价方法对库区岸坡进行了稳定性评价并划分了等级．2)基于ArcGIS平台的AE组件，建立了岸坡稳定性评价系统，通过计算机语言实现了对库岸单元的稳定性评价，并在系统中对稳定性不同的库区岸坡单元进行了区别显示．图5 库岸稳定性评价窗口Fig．5 Evaluation of reservoir Bank stability window图6 库岸稳定性评价效果Fig．6 Effect of the evaluation of reservoir Bankstability参考文献:【相关文献】［1］吴信才．地理信息系统原理、方法及应用［M］．武汉:中国地质大学出版社，1998:1-4．［2］沈芳，黄润秋，苗放，等．地理信息系统与地质环境评价［J］．地质灾害与环境保护，2000，11(1):6-10．［3］吉锋，邓忠文．水电工程环境边坡危险源危险性评价体系初步研究［J］．长江科学院院报，2011，28(7):24-27．［4］胡卸文．水利水电工程建设用地地质灾害危险性评估中的若干技术问题探讨［J］．水文地质工程地质，2007，34(1):126-128．［5］ Carrara A．Landslide Hazard Mapping b y Statistical Methods:A“Black-box”Model Approach［C］//Perugia:Proceed Int Workshop Natural Disasters in Europ．Mdeiterr．Countries，1989．CN-RUSNSF，205-224．［6］ Carrara Albert，Cardindi．Uncertainty in Assessing Landslide Hazard and Risk ［J］．ITC，1992，(2):172-183．［7］ Mark R，Ellen K．Statistical and Simulation Models for Mapping Debris Flow Hazard［C］//A Carrrara ＆ F．Guzetti(eds)，Geographical Information System in Assessing natural Hazards，Kluwer:the Netherlands，1995:93-106．［8］ Lee S，Ryu J，Min K，et al．Development and Application of Landslides Susceptibility Analysis Techniques Using Geographic Information System(GIS)［J］．IEEE，2000，1:319-321．［9］ Lee Min K．Statistical Analysis of Landslide Susceptibility at Yongin，Korea ［J］．Environmental Geology，2001，40:1095-1113．［10］戴福初，李军．地理信息系统在滑坡灾害研究中的应用［J］．地质科技情报，2000，19(1):91-96．［11］ Dahal R，Hasegawa S，Nonomura A，et al．GIS-b d Weights-of-evidence Modeling of Rainfall-induced Landslides in Small Catchments for Landslide Susceptibility Mapping［J］．Environmental Geology，2008，54(2):311-324．［12］罗轶，任光明，王志红，等．某水库库岸稳定性的模糊综合评判［J］．长江科学院院报，2011，28(6):67-70．［13］黎其才，李思辰．库岸边坡的稳定性分析评价［J］．中国水运:下半月，2011，11(2):162-163．［14］许树柏．层次分析法原理［M］．天津:天津大学出版社，1988．［15］许强，黄润秋，汤明高，等．山区河道型水库塌岸研究［M］．北京:科学出版社，2009．［16］朱仕杰，南卓铜．基于ArcEngine的GIS软件框架建设［J］．遥感技术与应用，2006，21(4):385-390．。

基于GIS的长江口冲淤演变及对水沙响应研究的开题报告一、研究背景中国长江口是河口区域，也是中国最大的水文地理单位。

长江口地区的水沙变化对整个长江流域的生态、经济和社会发展产生重大影响。

长江口地区的泥沙运移过程十分复杂，其中冲淤是影响河口区域演变最为重要的因素之一。

近年来，随着地理信息系统（GIS）技术的快速发展，GIS已成为河口区域研究的重要工具。

GIS技术能够对多源数据进行处理，帮助研究人员更好地理解冲淤过程，并掌握河口区域变化的趋势，以及与水沙之间的关系。

本研究旨在基于GIS技术，对长江口地区的冲淤演变进行研究，揭示水沙对冲淤演变的影响机理，为长江流域的生态环境保护和经济发展提供参考依据。

二、研究内容本研究主要内容包括以下三个方面：1. 建立长江口冲淤演变的空间与时间模型基于GIS技术，使用多种数据源，建立长江口冲淤的空间和时间模型。

通过获取历史水系变化等数据，并将其与现代遥感数据融合，得出长江口地区的底部地貌变化。

同时，还将历史河道、河岸线、潮汐等数据融入模型中据，以反映长江口冲淤演变规律的时间序列变化。

2. 分析长江口冲淤演变的规律及其对水沙的响应基于GIS技术，分析长江口地区的水沙响应对冲淤演变规律的影响，探讨水沙变化对长江口冲淤演变产生的影响机理。

同时，还将潮汐、风力等因素考虑进来，探究其对长江口冲淤演变产生的影响。

3. 分析长江口沉积物质量及其对生态及经济影响基于GIS技术，利用多源数据对长江口地区沉积物质量进行分析，研究其对生态和经济的影响。

通过分析沉积物质量分布、类型及其影响因素，探讨长江口地区的沉积物质量对水生态和经济发展的影响。

三、研究意义本研究的意义在于：1. 揭示长江口地区冲淤演变的规律，对于了解河口区域演变趋势、推进长江流域的水资源管理和保护具有指导作用。

2. 探究冲淤演变与水沙的响应关系，可以为长江流域的水资源管理和保护提供重要依据。

3. 分析沉积物质量及其对生态和经济的影响，为相关利益方制定相应的管理政策、促进生态和经济可持续发展提供科学支撑。

长江江都嘶马段岸崩灾害的形成机理与防治对策胡秀艳;姚炳魁;朱常坤【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2016(040)002【摘要】江岸稳定性取决于最大崩塌临界机制的驱动力和抵抗力的平衡,二者的平衡又受控于岸边坡形态、岩土组成、水流浪涌特征、植被覆盖等.崩岸是长江嘶马弯道床演变的一个重要方面.通过对嘶马弯道遥感解译图像资料进行对比分析,查清研究区江岸岸线特征及其变迁历程.为了揭示北岸崩塌产生的原因,通过野外踏勘、测量与钻探等技术方法查明该区地质基础条件,并基于实时动态定位技术(Real Time Kinematic,RTK)的水下测量数据建立典型剖面,分析凸岸和凹岸的水流运动特征及其对边岸的影响.从地质基础和水动力条件2个方面揭示嘶马段江岸坍塌形成机理,即具有上细下粗二元结构的边岸地层是岸崩形成的基础,丁坝回流和弯道螺旋流的掏蚀作用是岸崩形成的重要条件.并基于江岸稳定性现状及其发展趋势,提出相应的江岸整治措施.【总页数】6页(P357-362)【作者】胡秀艳;姚炳魁;朱常坤【作者单位】扬州市江都区国土资源局,江苏江都225200;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018;江苏省地质调查研究院,江苏南京210018【正文语种】中文【中图分类】P642.21;X43【相关文献】1.长江江苏河段嘶马弯道窝崩与护岸研究 [J], 孙敏;张勇2.长江江苏河段嘶马弯道窝崩与护岸研究 [J], 孙敏;张勇;3.长江岸带马鞍山段河道变迁与岸崩形成机理研究 [J], 昂正娇4.长江皖江段岸崩特征、形成机理及治理对策 [J], 李长安;杨则东;鹿献章;邵磊;王节涛5.长江口岸直水道嘶马弯道段汛期航道优化调整研究 [J], 孙寿保;王小峰;陈聪亮;王国波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于ABAQUS的内河航道岸坡稳定性分析程曦;王元战;马殿光;肖忠;郝林南【摘要】通过采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,主要研究了考虑稳定渗流和波浪力作用下内河航道岸坡的稳定性.根据广西壮族自治区右江上游那吉库区岸坡整治工程数值模拟研究项目的要求,分别对岸坡在稳定渗流、波浪力和两者共同作用下的情况建立了数值模型,分析不同工况下岸坡的稳定性；并采用强度折减法求得安全系数,将结果与基于传统极限平衡理论的Morgenstem-Price法进行对比,来验证其可靠性.%Inland river waterway slope stability under seepage and wave pressure was mainly researched in this paper.The ABAQUS finite element program was adopted to carry out numericalsimulations.Numerical models were set up for slope under different conditions of steady seepage, wave pressure and their combination to analyze the slope stability,and the strength reduction FEM was also used to get the safety factor.Meanwhile.the results were compared with Morgenstern-Price method based on the traditional limit equilibrium theory to verify its accuracy.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2012(033)002【总页数】7页(P152-158)【关键词】边坡稳定;有限元数值模拟;渗流;波浪力;强度折减【作者】程曦;王元战;马殿光;肖忠;郝林南【作者单位】天津大学建筑工程学院天津市港口与海洋工程重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院天津市港口与海洋工程重点实验室,天津300072;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;天津大学建筑工程学院天津市港口与海洋工程重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院天津市港口与海洋工程重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV139.1;O242.1河道土质岸坡失稳破坏是一种几乎存在于世界上所有江河岸坡的现象。

基于GIS的长江河口没冒沙动态演变及稳定性分析
左书华;李九发;时连强;应铭;徐海根
【期刊名称】《地理科学》
【年(卷),期】2007(27)5
【摘要】根据该海区近百年来各个时期海图资料,运用Mapinfo软件分析没冒沙
的形成及形成后的演变过程。

结果表明:没冒沙的形成和发育经历了局部边滩冲刷、边滩沙嘴发育和沙脊形成三个阶段;无论是其横断面变化,还是平面变化,均反映了其沙头部位冲刷下移(但其移动距离不大);近半个世纪来,沙体中轴位置在稳定强劲的
涨落潮流作用下呈现出西北-东南走向,位置基本不变,形态变化不大,其冲淤量在1959年后变化很小,0 m沙体变化基本不变,-2 m沙体略有冲刷,冲刷量为
0.07×106m3/a,反映出没冒沙稳定性比较好。

【总页数】6页(P701-706)
【关键词】长江河口;没冒沙;GIS;Mapinfo软件;演变
【作者】左书华;李九发;时连强;应铭;徐海根
【作者单位】交通部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室;华东
师范大学河口海岸学国家重点实验室;国家海洋局第二海洋研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P931.1
【相关文献】
1.近十年来长江口九段沙周边地貌演变GIS分析 [J], 方强飞;赵书河;周艳霞
2.基于GIS的长江口南支下段河势演变及稳定性分析 [J], 刘杜娟;叶银灿;李冬;陈小玲
3.基于GIS的长江口北港冲淤演变及河道特征可视化分析 [J], 潘雪峰;张鹰
4.基于GIS的长江梅子洲头护岸工程对河势演变的影响分析 [J], 屈贵贤;王建;高正荣;白世彪;曹光杰
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基于遥感和GIS的洪水坝河流域冰川变化研究颜东海;申亚鹏;赵秀杰;高晨;黄定军【期刊名称】《测绘与空间地理信息》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】以洪水坝河流域为例，利用1956年的地形图和2003年的ASTER遥感影像及数字高程模型，在GIS的支持下对两期数据进行统计分析，结果表明：近47年来，洪水坝河流域冰川面积减少了14．04％，长度退缩了17．28％，储量减少了2．26％。

研究认为，气温显著升高是洪水坝河流域冰川快速萎缩的主要原因。

在和祁连山地区、西藏以及天山地区的冰川进行对比后，发现研究区冰川消融的速率介于三地之间，初步推测是由研究区所在区域的气候和自身属性共同作用的结果。

%Using the Hongshuibahe basin as an example , the analysis of topographic map in 1965 , ASTER remote sensing image data and DEM is conducted with the support of GIS .The results show that the area of the glaciers in Hongshuibahe river basin has de -creased by 14.04%, the length decreased by 17.28% and the volume declined by 2.26% during the last 47 years.The author thought that the significantly increased temperature is the main cause of the rapid glacier shrink in the Hongshuibahe river basin .And a comparative study with other glaciers in Qilianshan region , Tibet and Tianshan region shows that the glacial change rate in study re-gion is in the middle , which might be caused by the climate and glacier itself in the glacial region .【总页数】4页(P26-29)【作者】颜东海;申亚鹏;赵秀杰;高晨;黄定军【作者单位】68029部队，甘肃兰州730020;68029部队，甘肃兰州730020;68029部队，甘肃兰州730020;68029部队，甘肃兰州730020;68029部队，甘肃兰州730020【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.基于RS、GIS的内陆河小流域土地利用动态变化分析——以民乐县童子坝河流域为例 [J], 胡广录;王志洋;张济世2.基于遥感和GIS的西藏朋曲流域冰川变化研究 [J], 晋锐;车涛;李新;吴立宗3.基于RS与GIS的小流域洪水预报模型与系统：小流域洪水预报的新方法 [J],4.GIS支持下辉发河流域遥感洪水监测与预报系统研究 [J], 刘权;任祖春;杨明5.基于遥感与GIS的库克苏河流域冰川变化研究 [J], 高闻宇;李忠勤;李开明;张明军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。