本發(fā)明屬于巖土工程、環(huán)境工程等領域，具體涉及一種確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法。

背景技術：

1、水庫岸坡風浪侵蝕是嚴重威脅水庫安全和水土保持的重要問題，直接關系到水庫結構的穩(wěn)定和水質的健康，影響著人民生命財產安全以及社會經濟發(fā)展，已成為威脅水利工程安全的主要問題之一，也是需要迫切研究的課題。傳統(tǒng)的塌岸預測方法主要關注了塌岸的終止狀態(tài)，這些方法對風速場參數以及崩岸過程關注較少，難以充分體現風浪作用下崩岸過程的階段性特征。目前研究主要集中在對實測侵蝕情況的分析和實驗模擬風浪侵蝕，無法根據實際風速場和岸坡參數計算岸坡侵蝕過程。為了更科學地選擇岸坡的設計方案、采取相應的防護措施，提高水庫岸坡的安全性和穩(wěn)定性，目前亟需更準確的方法以確定水庫岸坡的風浪侵蝕量以及崩岸過程。

技術實現思路

1、針對以上敘述的不足，本發(fā)明提供了一種確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，該方法可以模擬風浪侵蝕過程中的岸坡穩(wěn)定性演化過程，可較好地確定水庫岸坡的風浪侵蝕量和崩岸寬度，為水庫岸坡設計和加固防護提供參考。

2、本申請?zhí)峁┝艘环N確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，包括以下步驟：

3、s1，收集研究區(qū)域的岸坡數據，選擇邊坡模擬軟件，建立建立岸坡模型，確定風浪侵蝕計算步長，將初始風浪場和岸坡數據導入所述岸坡模型；

4、s2，計算一個步長內，風浪侵蝕作用下坡腳的侵蝕距離，確定岸坡坡型變化，生成侵蝕后幾何模型；

5、s3，模擬計算岸坡的瞬態(tài)滲流，計算得出岸坡安全系數fs；

6、s4，當岸坡安全系數大于1時，判斷岸坡穩(wěn)定；當岸坡安全系數下降到小于1時，判斷岸坡失穩(wěn)，發(fā)生崩岸現象，模擬崩岸過程，確定崩岸寬度。繼續(xù)模擬岸坡的瞬態(tài)滲流，計算生成的新岸坡，并導入所述岸坡模型，完成后返回s2繼

7、續(xù)計算岸坡侵蝕；

8、s5，繼續(xù)上述操作，直到計算步長累計達到計算時間段，風停止后結束計算。

9、進一步的，步驟s1按照如下步驟進行：

10、s11，收集研究區(qū)域的岸坡數據，包括幾何參數、土質參數、水位數據、結

11、冰期數據和風場數據數據；

12、s12，根據水庫特征確定風浪計算經驗公式并計算風浪場；

13、s13，選擇邊坡模擬軟件，根據實際數據建立岸坡模型，通過試算確定合適的風浪侵蝕計算步長，將初始風浪場和岸坡數據導入模型，所述岸坡模型。

14、進一步的，s12中，選擇莆田試驗站公式、鶴地水庫公式或官廳水庫公式計

15、算風浪場；

16、進一步的，步驟s2按照如下步驟進行：

17、s21，使用公式(1)計算風浪對岸坡的波壓力：

18、fwi＝χρghi?(1)

19、式中，x為波壓力系數，由實驗確定，i為計算周期內步長的編號，hi為步長

20、內波浪的平均波高；

21、s22，使用公式(2)計算岸坡的抗侵蝕力fr：

22、fr＝4τrd0+σt?(2)

23、式中，τr為波浪侵蝕區(qū)岸坡坡腳處土體的有效抗剪強度，單位pa；d0為單

24、波引起的剪切厚度，單位m；σt為土的抗拉強度，單位pa；

25、s23，當fwi＝fr時發(fā)生侵蝕，解得單波引起的侵蝕量為：

26、

27、s24，計算一個風浪周期內所有波浪的總侵蝕距離：

28、

29、式中，ni為第i個步長內產生的風浪的波數量，n為步長數；

30、s25，根據計算得到的坡腳的侵蝕距離，確定岸坡坡型變化，生成侵蝕后幾何模型。

31、與現有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明所提供了一種確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，可以基于風浪與庫岸數據，計算坡腳侵蝕量，模擬風浪侵蝕過程中的岸坡穩(wěn)定性演化過程，可較好地確定水庫岸坡的風浪侵蝕量、崩岸過程和崩岸寬度，改進了傳統(tǒng)浪崩岸計算方法無法計算風浪侵蝕與崩岸過程的不足。

技術特征：

1.一種確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，其特征在于，包括以下步

2.根據權利要求1所述的確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，其特征在于，步驟s1按照如下步驟進行：

3.根據權利要求1所述的確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，其特征在于，s12中，選擇莆田試驗站公式、鶴地水庫公式或官廳水庫公式計算風浪場。

4.根據權利要求1所述的確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，其特征在于，步驟s2按照如下步驟進行：

技術總結
本發(fā)明涉及一種確定風浪侵蝕水庫岸坡崩岸寬度的方法，包括以下步驟：收集研究區(qū)域的岸坡數據，選擇邊坡模擬軟件，建立建立岸坡模型，確定風浪侵蝕計算步長，將初始風浪場和岸坡數據導入所述岸坡模型；計算一個步長內，風浪侵蝕作用下坡腳的侵蝕距離，確定岸坡坡型變化，生成侵蝕后幾何模型；模擬計算岸坡的瞬態(tài)滲流，計算得出岸坡安全系數；當岸坡安全系數大于1時，判斷岸坡穩(wěn)定；當岸坡安全系數下降到小于1時，判斷岸坡失穩(wěn)，發(fā)生崩岸現象，模擬崩岸過程，確定崩岸寬度。繼續(xù)模擬岸坡的瞬態(tài)滲流，計算生成的新岸坡，并導入所述岸坡模型，完成后返回繼續(xù)計算岸坡侵蝕；繼續(xù)上述操作，直到計算步長累計達到計算時間段，風停止后結束計算。

技術研發(fā)人員：劉修水,周亞岐,孫煥芳,尤學一,劉正國,付金磊,孫國亮
受保護的技術使用者：河北昊禹工程技術咨詢有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10