[发明专利]水库塌岸预测冲堆平衡法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水库塌岸预测冲堆平衡法。

背景技术

随着国民经济持续快速发展对清洁可再生能源的需求，我国对水电资源的开发利用进入了前所未有的发展时期。近二十年我国修建许多大中型水电站，水库蓄水后在库周产生岸坡变形破坏现象，成为水库环境工程地质问题研究的主要课题。

水库塌岸是一个复杂的环境地质和工程地质问题，它对水库的安全运行和库周环境地质条件产生重要影响。水库塌岸是指由于水库蓄水后，库岸岸坡岩土体受库水浸泡、浪蚀、冲涮以及水位消落等因素综合作用，使库岸岩土体结构弱化，强度降低，导致一定范围的岸坡变形破坏现象，如加剧或诱发新发生岸坡变形、坍塌和滑移等。如蓄水可能导致古老滑坡的整体或者大部分复活，则应按滑坡稳定性进行研究。

水库塌岸是水库蓄水运行期间在所难免的问题，特别是山区河流水库，其库岸往往跨越不同地貌、地质单元，甚至大地构造单元，岸坡地质结构类型复杂，库水动力作用强烈，塌岸模式多种多样，塌岸点多面广，危害严重。

由于水库塌岸是一个十分复杂的动力地质演化过程，与海岸、湖岸、江河岸的演化基本相似，但其库水位的变化幅度、变化频率较大，受诸多因素的控制与影响。至今还无法用较准确的数学物理方程来描述，现今的塌岸预测方法很多都是针对平原区水库均质、类均质土质岸坡研究较多，而对于高山峡谷地区水库地质条件和岸坡结构都较复杂的库岸塌岸预测方法的研究则较少。在当前的工程实践中，大多采用图解法、工程地质类比法、计算法等进行评价预测，大多塌岸实例表明，与预测结果存在较大差异。

成都理工大学学报（自然科学版）第33卷第1期2006年2月公开了一篇文章“三峡库区塌岸预测评价方法初步研究”。该文章公开了多种塌岸预测方法，其中一种为岸坡结构法。岸坡结构法的主要原理就是根据岸坡上各种不同物质的水下堆积坡角、冲磨蚀角、水上稳定坡角和水库的设计低水位、设计高水位来进行预测，也是一种图解法和类比法。θ₁至θ_n代表不同物质的水下堆积坡角；α₁至α_n代表不同物质的冲磨蚀角；β₁至β_n代表不同物质的水上稳定坡角；A，B，C为水位线与塌岸再造线的交点；D为塌岸再造线与岸坡地形线之间的交点；E为设计高水位线与岸坡地形线之间的交点；L,M,N为物质分界线与塌岸再造线的交点；b为塌岸再造宽度。塌岸预测特征角度的确定：首先大量调查待预测库岸段各种物质的水下堆积坡角、冲磨蚀角和水上稳定坡角，然后进行统计，求其加权平均值。其中，冲磨蚀角为:长期经受河水的冲刷和磨蚀作用，并逐渐稳定下来，形成相对稳定的边坡坡角叫冲磨蚀角α（单位：度）；现场调查时可实测常年洪水位和枯水期河水位之间土体的坡角，这个坡角就是冲磨蚀角，土体的类型不同，坡角大小也不一样。水上稳定坡角β（单位：度）为：水位变动带以上岸坡在自然状态下的稳定休止角，可在现场进行量测。然后以死水位与岸坡交点A为起点，以不同物质的水下堆积坡角θ₁，θ₂，…，θ_n为倾角依次作线，该线延伸至与设计低水位线相交于点B；再以B点为起点以不同物质的冲磨蚀角α₁，α₂，…，α_n为倾角依次作线，该线延伸至与设计高水位线相交于点C；又以点C位起点以不同物质的水上稳定坡角β₁，β₂，…，β_n为倾角依次作线，该线延伸至与岸坡地形相交于点D，则D与E两点之间的水平距离即为预测的塌岸宽度b。上述方法通过大量水库实验，发现其预测塌岸宽度b与实测值的误差仍然较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种适合有堆积的地形条件的水库应用的预测塌岸宽度与塌岸宽度实测值的误差较小的水库塌岸预测冲堆平衡法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水库塌岸预测冲堆平衡法，包括确定岸坡地形线、死水位线和正常蓄水位线；

还包括确定死水位线以下堆积物的水下稳定坡角θ，死水位线与正常蓄水位线之间各物质的冲磨蚀角α1至αn，以及正常蓄水位线以上各物质的水上稳定坡角β1至βn；

然后以死水位线以下堆积物与岸坡地形线的交点A为起点，以所述角θ为倾角做线，该线延伸至与死水位线相交于点B；

接着以点B为起点，以死水位线与正常蓄水位线之间各物质的冲磨蚀角α1至αn为倾角依次做线，该线延伸至与正常蓄水位线相交于点F；